2019-2020同步苏教化学选修三新突破讲义：专题3 第2单元　离子键　离子晶体 .doc

第二单元离子键离子晶体目标与素养：1.了解离子键的形成，能大致判断离子键的强弱。了解离子晶体的结构特点，能根据离子晶体结构特点解释其物理性质。(宏观辨识与微观探析)2.认识晶格能的概念与意义，能根据晶格能大小分析晶体性质不同的原因。(证据推理)一、离子键的形成1形成过程离子化合物中，阴、阳离子之间的静电引力使阴、阳离子相互吸引，而阴、阳离子的核外电子之间，阴、阳离子的原子核之间的静电斥力使阴、阳离子相互排斥。当阴、阳离子之间的静电引力和静电斥力达到平衡时，阴、阳离子保持一定的平衡核间距，形成稳定的离子键，整个体系达到能量最低状态。2定义阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。3特征二、离子晶体1概念：由阴、阳离子间通过离子键结合成的晶体。2物理性质(1)离子晶体具有较高的熔、沸点，难挥发。(2)离子晶体硬而脆，离子晶体中，阴、阳离子间有较强的离子键，离子晶体表现了较强的硬度。(3)离子晶体在固态时不导电，熔融状态或溶于水后能导电。(4)大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中，难溶于非极性溶剂(如汽油、煤油)中。3晶格能(1)定义：拆开1_mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子时所吸收的能量。用符号U表示，单位为kJmol1。(2)影响因素(3)对晶体物理性质的影响4常见的两种结构类型氯化钠型氯化铯型晶体结构模型配位数68每个晶胞的组成4个Na和4个Cl1个Cs和1个Cl相应离子化合物KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、NiO等CsBr、CsI、NH4Cl等5.影响离子晶体配位数的因素离子晶体中离子配位数的多少与阴、阳离子的半径比有关。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)离子键是阴、阳离子之间的静电吸引。()(2)NH4Cl的电子式为。()(3)NaOH中只存在离子键。()(4)晶格能越大，离子晶体的熔点越高，硬度越大。()答案(1)(2)(3)(4)2下列热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶格能的是()ANaCl(s)Na(g)Cl(g)H1BNaCl(s)Na(s)Cl(g)H2C2NaCl(s)2Na(g)2Cl(g)H3DNaCl(s)Na(g)Cl(g)H4A掌握晶格能的概念是解答本题的关键。晶格能是指拆开1 mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子时所吸收的能量。平时学习中要了解晶格能的定义和晶格能对晶体性质的影响。3用电子式表示下列离子或化合物(1)Mg2_；OH_；NH_；O_。(2)Na2O_；Na2O2_；Na3N_；NaOH_。答案离子键1.离子键(1)成键微粒：带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子。(2)离子键的存在：离子晶体中。(3)成键的本质：阴、阳离子之间的静电作用。2离子化合物的形成条件(1)活泼金属(指第A和A族的金属元素)与活泼的非金属元素(指第A和A族的元素)之间形成的化合物。(2)金属元素与酸根离子之间形成的化合物(酸根离子如硫酸根离子、硝酸根离子、碳酸根离子等)。(3)铵根离子(NH)和酸根离子之间，或铵根离子与非金属元素之间形成的盐。(1)离子晶体不一定都含有金属元素，如NH4Cl。(2)离子晶体中除含离子键外，还可能含有其他化学键，如NaOH、Na2O2中均含有共价键。(3)金属元素与非金属元素构成的键不一定是离子键，如AlCl3含有共价键。(4)熔化后能导电的化合物不一定是离子化合物，如金属等。【典例1】下列说法不正确的是()A离子键没有方向性和饱和性B并不是只有活泼的金属和非金属化合才形成离子键C离子键的实质是静电作用D静电作用只有引力D离子键是阴、阳离子之间的静电作用，包括静电吸引和静电排斥，且一个离子同时吸引多个带相反电荷的离子，故无方向性和饱和性，非金属元素也可形成离子键，如NH4Cl中NH与Cl形成离子键。1下列说法中，正确的是 ()A仅由非金属元素组成的化合物中不可能含有离子键B由金属元素和非金属元素组成的化合物一定是离子化合物C含离子键的化合物一定是离子化合物D含有金属阳离子的物质都是离子化合物CNH4Cl等铵盐都是仅由非金属元素组成的化合物，其中含有离子键。NaCl、KOH等化合物由金属元素和非金属元素组成，它们都是离子化合物；AlCl3等化合物由金属元素和非金属元素组成，它是共价化合物。金属单质都含有金属阳离子，但它们不是化合物，更不是离子化合物。2下列物质中，属于离子晶体并且含有共价键的是()ACaCl2BMgOCN2 DNH4ClD离子晶体1.离子晶体的结构与性质(1)离子晶体的结构离子晶体微粒之间的作用力是离子键，由于离子键没有方向性和饱和性，故离子晶体一般采取密堆积方式。离子晶体中存在的微粒是阳离子和阴离子，离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不是表示其组成。离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键越强。(2)离子晶体的性质离子晶体中阴阳离子交替出现，层与层之间如果滑动，同性离子相邻而使斥力增大导致不稳定，所以离子晶体无延展性。离子晶体不导电，但在熔融状态或水溶液中能导电。离子晶体难溶于非极性溶剂(如苯、汽油)而易溶于极性溶剂(如水)。离子晶体的熔、沸点取决于构成晶体的阴阳离子间离子键的强弱，而离子键的强弱，可用晶格能的大小来衡量，晶格能越大离子键越牢固，离子晶体的熔点越高、硬度越大。而对于同种类型的离子晶体，离子所带的电荷数越高，半径越小，晶格能越大。离子晶体中不一定含有金属阳离子，如NH4Cl为离子晶体，不含有金属阳离子，但一定含有阴离子。2晶格能(1)离子晶体结构类型相同时，离子所带电荷数越多，离子半径越小，晶格能越大。(2)晶格能越大，晶体熔沸点越高，硬度越大。(3)晶格能的大小影响岩浆晶出的先后次序，晶格能越大，形成的晶体越稳定，岩浆中的矿物越容易结晶析出。模型认知：两种常见的离子晶体的结构晶体类型晶胞示意图结构特点NaCl型(KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、NiO、CaS)等Na、Cl的配位数均为6。每个Na(Cl)周围紧邻(距离最近且相等)的Cl(Na)构成正八面体。每个Na(Cl)周围紧邻的Na(Cl)有12个。每个晶胞中含有4个Na、4个Cl。CsCl型(CsBr、CsI、NH4Cl等)Cs、Cl的配位数均为8。每个Cs(Cl)周围紧邻的Cl(Cs)构成正六面体。每个Cs(Cl)周围紧邻的Cs(Cl)有6个。每个晶胞中含1个Cs、1个Cl。【典例2】高温下，超氧化钾晶体结构与NaCl的相似，其晶体结构的一个基本重复单元如图所示，已知晶体中氧的化合价可看做部分为0，部分为2。下列说法正确的是()A晶体中每个K周围有8个O，每个O周围有8个KB超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞中含有4个K和4个OC晶体中与每个K距离最近的K有8个D晶体中，0价氧原子与2价氧原子的数目比为21B由晶胞图可知1个K周围有6个O，同样1个O周围有6个K，A选项错误；根据切割法，每个晶胞中有864个K、1124个O，所以超氧化钾晶体中两种离子的个数比为11，其化学式为KO2，B选项正确；根据晶胞结构可知，每个K所在的3个相互垂直的面上各有4个K与该K距离最近且相等，即晶体中与每个K距离最近的K有12个，C选项错误；O中O的平均化合价为0.5，所以若有1个2价氧原子，则应有3个0价氧原子，故0价氧原子与2价氧原子的数目比为31，D选项错误。(1)每个O周围等距且最近的K在空间上构成_体。(2)晶胞中个_个K，_个O。答案(1)正八面(2)443MgO、Rb2O、CaO、BaO四种离子晶体熔点的高低顺序是()AMgORb2OBaOCaOBMgOCaOBaORb2OCCaOBaOMgORb2ODCaOBaORb2OMgOB四种离子晶体所含阴离子相同，所含阳离子不同。对Mg2、Rb、Ca2、Ba2进行比较，Rb所带电荷数少，其与O2形成的离子键最弱，故Rb2O的熔点最低。对Mg2、Ca2、Ba2进行比较，它们所带电荷一样多，半径Mg2Ca2Ba2，与O2形成的离子键由强到弱的顺序是MgOCaOBaO，相应离子晶体的熔点由高到低的顺序为MgOCaOBaO。综上所述，四种离子晶体熔点的高低顺序是MgOCaOBaORb2O。解离子晶体的性质类题的注意事项(1)离子晶体区别于其他晶体的突出特点：离子晶体固态时不导电，熔融状态下能导电，因为组成离子晶体的微粒是阴、阳离子，阴、阳离子自由移动时才可以导电。而金属晶体无论是固态还是熔融状态都可以导电。(2)离子晶体的晶格能越大，熔、沸点越高。1下列叙述中正确的是()A钠原子和氯原子作用生成NaCl后，其结构的稳定性减弱B在氯化钠晶体中，除氯离子和钠离子的静电吸引作用外，还存在电子与电子、原子核与原子核之间的排斥作用C任何离子键在形成的过程中必定有电子的得与失D钠与氯气反应生成氯化钠后，体系能量升高B2如图所示是从NaCl或CsCl晶体结构中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是()A(1)和(3)B(2)和(3) C(1)和(4) D只有(4)CNaCl晶胞是立方体结构，每个Na周围有6个Cl，每个Cl周围有6个Na；与每个Na等距离的Cl有6个，且构成正八面体，同理，与每个Cl等距离的6个Na也构成正八面体，由此可知图(1)和(4)属于从NaCl晶体中分割出来的，C项正确。3能说明某晶体属于离子晶体的是()A一定溶于水B固态不导电，水溶液能导电C有较高的熔点D固态不导电，熔融时能导电D离子晶体在固态时不导电，在水溶液里或熔融后可以导电，但并非所有的离子晶体都易溶于水，如BaSO4。在水溶液里能导电的化合物不一定是离子晶体，如H2SO4。故判断一种晶体是否为离子晶体的方法大多看它在固态时不导电，熔融状态下能导电。4NaF、NaI、MgO晶体均为离子晶体，根据表中数据判断这三种晶体的熔点高低顺序是()物质NaFNaIMgO离子电荷数112离子间距离2.313.182.10ANaFNaIMgO BMgONaFNaICMgONaINaF DNaINaFMgOB离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，而离子键的强弱可用晶格能来衡量，离子所带的电荷数越多，离子间的距离越小，晶格能越大，离子键越强，熔点越高。5根据表格数据回答下列有关问题：(1)已知NaBr、NaCl、MgO等离子晶体的核间距离和晶格能如下表所示：NaBrNaClMgO离子的核间距/pm290276205晶格能/kJmol17873 890NaBr晶体比NaCl晶体晶格能_(填“大”或“小”)，主要原因是_。MgO晶体比NaCl晶体晶格能大，主要原因是_。NaBr、NaCl和MgO晶体中，熔点最高的是_。(2)Mg是第3周期元素，该周期部分元素氟化物的熔点见下表：氟化物NaFMgF2SiF4熔点/K1 2661 534183解释表中氟化物熔点差异的原因：_；_。解析(1)对同类型的离子晶体中，离子半径越小，离子电荷数越多，晶格能越大，离子晶体越稳定，熔、沸点越高。(2)先比较不同类型晶体的熔点。NaF、MgF2为离子晶体，离子间以离子键结合，离子键作用强，SiF4固态时为分子晶体，分子间以范德华力结合，范德华力较弱，故NaF和MgF2的熔点都高于SiF4。再比较相同类型晶体的熔点。Na的半径比Mg2半径大，Na所带电荷数小于Mg2，所以MgF2的离子键比NaF的离子键强度大，MgF2熔点高于NaF熔点。答案(1)小NaBr比NaCl离子的核间距大MgO晶体中的阴、阳离子的电荷数绝对值大，并且离子的核间距小MgO(2)NaF与MgF2为离子晶体，SiF4为分子晶体，所以NaF、MgF2远比SiF4熔点要高因为Mg2的半径小于Na的半径且Mg2所带电荷数较大，所以MgF2的离子键强度大于NaF的离子键强度，故MgF2的熔点高于NaF