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第二单元离子键离子晶体,一、离子键,阴、阳离子,静电作用,活泼的金属元素,活泼的非金属元素,阴、阳离子,静电作用,无方向性和饱和性,二、离子晶体1.概念及性质:,阴、阳离子,离子键,阴、阳离子,离子键,硬度,熔点,2.晶格能(符号为U):(1)定义:拆开_离子晶体使之形成_阴离子和阳离子所_的能量。(2)晶格能与晶体物理性质的关系。晶格能越_,离子键越_,离子晶体的熔、沸点越_,硬度越大。离子所带电荷_,离子半径_,晶格能越大。,1mol,气态,吸收,大,牢固,高,越多,越小,3.离子晶体的结构类型:,(1)氯化钠型(如图)。在晶体中,每个Na+或Cl-周围各排列_个带有相反电荷的离子。每个NaCl晶胞中含有_个Na+和_个Cl-。,6,4,4,(2)氯化铯型(如图)。在晶体中,每个Cs+和Cl-周围各排列_个带有相反电荷的离子。每个CsCl晶胞中含有_个Cs+和_个Cl-。,8,1,1,【自我小测】1.思考辨析:(1)离子键是阴、阳离子间强烈的相互吸引作用。()分析:。离子键是阴、阳离子间强烈的静电作用。静电作用既包括阴、阳离子的相互吸引作用,也包括离子间的排斥作用。(2)离子半径越小,所带电荷越多,离子键越强。()分析:。离子半径越小,所带电荷越多,晶格能越大,离子键越强。,(3)活泼的金属元素和活泼的非金属元素间一定能形成离子键。()分析:。活泼的金属元素和活泼的非金属元素之间不一定形成离子键,如铝元素和氯元素形成的AlCl3是以共价键相结合。(4)NaCl晶体的化学式为NaCl,因此晶胞中Na+与Cl-个数分别为1。()分析:。离子晶体的化学式是晶胞中微粒的个数之比。NaCl晶胞中Na+和Cl-分别为4个。,(5)MgO的熔、沸点和硬度均高于CaO。()分析:。MgO和CaO比较,O2-相同,Mg2+与Ca2+所带电荷数相同,但Mg2+半径小,所以晶格能MgOCaO,熔、沸点MgOCaO,硬度MgOCaO。,2.(SJP42改编)下列各组数值是相应元素的原子序数,其中所表示的原子能以离子键结合成AB2型化合物的是()A.1与6B.8与12C.9与12D.8与14【解析】选C。其中氧元素与氟元素分别与镁元素形成离子化合物,但是氧元素与镁元素形成AB型化合物。,3.离子晶体不可能具有的性质是()A.较高的熔、沸点B.良好的导电性C.溶于极性溶剂D.坚硬而易粉碎【解析】选B。离子晶体一般不具有导电性。,4.下列关于晶格能的说法中正确的是()A.晶格能指形成1mol离子键所放出的能量B.晶格能指破坏1mol离子键所吸收的能量C.晶格能指由气态阴离子和气态阳离子相结合生成1mol离子晶体时所放出的能量D.晶格能的大小与晶体的熔点、硬度都无关【解析】选C。晶格能指拆开1mol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,其逆过程释放的能量也是晶格能。,5.下列说法正确的是()A.金属元素与非金属元素化合时一定形成离子键B.非金属元素的原子间不可能形成离子键C.阴、阳离子之间相互吸引形成离子键D.离子键没有方向性和饱和性,【解析】选D。AlCl3为分子晶体,铝元素与氯元素形成的是共价键,故A错;NH4NO3中无金属元素,但N与N之间形成的是离子键,故B错;离子键的实质是阴、阳离子之间的相互作用,而此相互作用既包括阴、阳离子之间的相互引力,又包括原子核与电子之间的相互引力、原子核之间的相互斥力,还包括核外电子之间的相互斥力,故C错。,6.(双选)(SJP42改编)具有下列外围电子排布式的基态原子中,能形成离子化合物的是()A.2s22p2与2s22p4B.3s23p4与2s22p4C.3s2与2s22p5D.3s2与2s22p4【解析】选C、D。A选项中的两种元素为C与O,形成CO2;B项中的两种元素为S与O,可以形成SO2;C项中的两元素形成离子化合物MgF2;D项为Mg与O两元素,形成离子化合物MgO。,一、离子晶体的性质1.离子晶体的物理性质及其原因:,2.离子晶体熔沸点高低的比较:(1)离子晶体晶格能越大,熔、沸点越高。离子半径越小,离子所带电荷越多,晶格能越大。(2)离子核外电子排布相同时,核电荷数越大,离子半径越小。(3)离子最外层电子数相同时,电子层数越多,离子半径越大。,【点拨】离子晶体中的“不一定”(1)离子晶体中不一定都含有金属元素,如NH4NO3晶体。(2)离子晶体的熔点不一定低于原子晶体,如MgO的熔点(2852)高于SiO2的熔点(1610)。(3)离子晶体中除含离子键外不一定不含其他化学键,如CH3COONH4中除含离子键外,还含有共价键、配位键。,(4)由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体,如AlCl3是分子晶体。(5)含有阳离子的晶体不一定是离子晶体,也可能是金属晶体。(6)离子晶体中不一定不含分子,如CuSO45H2O晶体。,【针对训练】1.(2015天津高二检测)NaF、NaI和MgO均为离子晶体,有关数据如表:,试判断这三种化合物熔点由高到低的顺序是()A.B.C.D.【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)离子半径的大小和离子电荷数的多少决定离子键的强弱。(2)离子键的强弱决定离子晶体熔沸点的高低。,【解析】选B。本题考查离子晶体熔点高低的判断方法。离子晶体的熔点与晶格能有关。晶格能越大,晶体的熔点就越高。晶格能与离子所带电荷的乘积成正比,与阴、阳离子间的距离成反比。在上述三种晶体中,MgO的键长最短,离子电荷数又高,故其晶格能最大,熔点最高;NaF的核间距小于NaI,故NaF的晶格能大于NaI,熔点高于NaI。,【方法规律】离子半径大小的比较方法(1)同一元素的阴离子半径大于原子半径;阳离子半径小于原子半径,且阳离子的电荷数越多,半径越小。如r(F-)r(F),r(Fe3+)r(Mg2+)r(Al3+),r(F-)r(O2-)。(3)同主族元素电荷数相同的离子半径随离子的电子层数增加而增大。如r(F-)r(Cl-)r(Br-)r(I-),r(Li+)BaOCaOB.NaClKClCaOBaOC.CaOBaOKClNaClD.CaOBaONaClKCl,【解析】选D。对于离子晶体来说,离子所带电荷数越多,阴、阳离子核间距离越小,晶格能越大,离子键越强,熔点越高,阳离子半径大小顺序为Ba2+K+Ca2+Na+;阴离子半径:Cl-O2-,比较可得只有D项是正确的。,2.(2015金华高二检测)下列说法正确的是()A.含有金属元素的化合物一定是离子化合物B.A族和A族原子化合时,一定形成离子键C.由非金属元素形成的化合物一定不是离子化合物D.活泼金属与非金属化合时,可能形成离子键【解析】选D。AlCl3中含有金属元素,但AlCl3不是离子化合物,故A错;A族中的H与A族中的Cl形成HCl时,不含离子键,故B错;NH4Cl是由非金属元素构成的离子化合物,故C错。,二、离子晶体的结构【自主导练】1.(2015济宁高二检测)NaCl晶体模型如图所示:,(1)在NaCl晶体中,每个Na+周围同时吸引个Cl-,每个Cl-周围同时吸引着个Na+。(2)在NaCl晶胞中含有个Na+、个Cl-,晶体中每个Na+周围与它距离最近且相等的Na+共有个。(3)假设晶胞的边长为a,那么钠离子和氯离子的最近距离是。,【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)配位数是最邻近的等距离的带相反电荷的离子。(2)利用“均摊法”计算晶体中拥有粒子数目。,【解析】在氯化钠晶体中,一个Na+位于晶胞的中心,12个Na+分别位于晶胞的12条棱上,则属于该晶胞的Na+相当于3个(12=3,棱边上的每个Na+同时被4个晶胞共用,属于该晶胞的Na+仅占),因此一个晶胞中共含有4个Na+;8个Cl-分别位于晶胞的8个顶点上,则属于该晶胞的Cl-相当于1个(8=1,顶点上的每个Cl-同时被8个晶胞共用,属于该晶胞的Cl-仅占),6个Cl-分别位于晶胞的6个面心上,则属于该晶胞的Cl-相当于3个(6=3,面心上的每个Cl-同时被2个晶胞共用,属于该晶胞的Cl-仅占),所以一个晶胞中共含有4个Cl-。可见NaCl晶体,中Na+、Cl-的个数比为11。图中位于晶胞中心的Na+实际上共有3个平面通过它,通过中心Na+的每个平面都有4个Na+位于平面的四角,这4个Na+与中心Na+距离最近且相等。所以在NaCl晶体中,每个Na+周围与它距离最近且相等的Na+共有12个。距离体心位置的钠离子最近的氯离子在晶胞的六个面的面心位置,因此两离子之间的距离为a/2。答案:(1)66(2)4412(3)a/2,【互动探究】(1)上题(2)中Na+周围等距且最近的Na+数目就是它的配位数吗?提示:不是,配位数是指距离最近的带异性电荷离子的个数,Na+的配位数是6。(2)图中钠离子比氯离子的半径小,原因是什么?提示:钠离子的核外电子有两层,氯离子的核外电子有三层,因此钠离子半径小于氯离子半径。,2.某离子晶体的晶胞结构如右图所示,则该离子晶体的化学式为()A.abcB.abc3C.ab2c3D.ab3c【解析】选D。a位于晶胞内部,属于该晶胞;b位于棱上,每个晶胞中含有b:12=3个;c位于顶点,每个晶胞中含有c:8=1个,因此该晶体的化学式为ab3c。,【易错提醒】计算晶胞中微粒个数时的易错点不同形状的晶胞,相同位置的粒子对晶胞的贡献不一定相同,如同是位于棱上,正方体晶胞中粒子对晶胞的贡献是,三棱柱晶胞中粒子对晶胞的贡献是或,六棱柱晶胞中粒子对晶胞的贡献为或。因此计算时要注意晶胞的不同形状。,【总结归纳】1.AB型离子晶体的空间结构:常见的AB型离子晶体有NaCl型、CsCl型,2.影响配位数的因素:(1)因为离子键没有方向性,所以离子的电荷不影响配位数。阴、阳离子的半径比值(r+/r-)影响配位数的多少,半径大小比值越大,配位数就越大。,(2)化合物的组成比例也是影响配位数的一个重要因素。,【警示】(1)离子晶体除含有离子键外,还可能有共价键,如Na2O2、NaOH、NH4Cl晶体。(2)离子晶体的化学式仅表示晶体中阴、阳离子的个数比,并不代表其分子组成,因为离子晶体中没有分子。(3)推断离子晶体的性质要从离子键的强弱入手,而判断离子键的强弱一般要从离子半径入手,所以掌握离子半径比较方法是解决这类问题的前提条件。,【拓展深化】晶体化学式的确定方法(1)根据晶胞中粒子位置的特点,利用均摊法确定晶胞中每种粒子的个数。(2)根据各粒子的最简个数比书写化学式。(3)某些晶胞可能是长方体型、六棱柱型、三棱柱型等,注意不同晶胞的不同特点。,【针对训练】(2015邯郸高二检测)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),【解析】选C。NaCl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。,【补偿训练】(2015铜川高二检测)元素X的某价态离子Xn+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层,它与N3-形成晶体的晶胞结构如图所示。(1)该晶体的阳离子与阴离子个数比为_。(2)该晶体中Xn+中n=_。(3)X元素的原子序数是_。(4)晶体中每个N3-被个等距离的Xn+包围。,【解析】(1)Xn+位于晶胞的棱上,其数目为12=3个,N3-位于晶胞的顶点,其数目为8=1个,故其个数比为31。(2)由晶体的化学式X3N知X所带的电荷数为1。(3)因为X+的K、L、M三个电子层正好充满,故为2、8、18,所以X的原子序数是29。(4)N3-位于晶胞顶点,故其被6个X+在上、下、左、右、前、后包围。答案:(1)31(2)1(3)29(4)6,
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