同步蘇教化學(xué)選修三新突破講義：專題3 第2單元　離子鍵　離子晶體 Word版含答案

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1、 第二單元　離子鍵　離子晶體 目標(biāo)與素養(yǎng)：1.了解離子鍵的形成，能大致判斷離子鍵的強(qiáng)弱。了解離子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能根據(jù)離子晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)解釋其物理性質(zhì)。(宏觀辨識與微觀探析)2.認(rèn)識晶格能的概念與意義，能根據(jù)晶格能大小分析晶體性質(zhì)不同的原因。(證據(jù)推理) 一、離子鍵的形成 1．形成過程 離子化合物中，陰、陽離子之間的靜電引力使陰、陽離子相互吸引，而陰、陽離子的核外電子之間，陰、陽離子的原子核之間的靜電斥力使陰、陽離子相互排斥。當(dāng)陰、陽離子之間的靜電引力和靜電斥力達(dá)到平衡時，陰、陽離子保持一定的平衡核間距，形成穩(wěn)定的離子鍵，整個體系達(dá)到能量最低狀態(tài)。 2．定義 陰、陽離子之間

2、通過靜電作用形成的化學(xué)鍵。 3．特征 二、離子晶體 1．概念：由陰、陽離子間通過離子鍵結(jié)合成的晶體。 2．物理性質(zhì) (1)離子晶體具有較高的熔、沸點(diǎn)，難揮發(fā)。 (2)離子晶體硬而脆，離子晶體中，陰、陽離子間有較強(qiáng)的離子鍵，離子晶體表現(xiàn)了較強(qiáng)的硬度。 (3)離子晶體在固態(tài)時不導(dǎo)電，熔融狀態(tài)或溶于水后能導(dǎo)電。 (4)大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑(如水)中，難溶于非極性溶劑(如汽油、煤油)中。 3．晶格能 (1)定義：拆開1_mol離子晶體使之形成氣態(tài)陰離子和氣態(tài)陽離子時所吸收的能量。用符號U表示，單位為kJ·mol－1。 (2)影響因素 (3)對晶體物理性質(zhì)的影響

3、 4．常見的兩種結(jié)構(gòu)類型 氯化鈉型 氯化銫型 晶體結(jié) 構(gòu)模型 配位數(shù) 6 8 每個晶胞的組成 4個Na＋和4個Cl－ 1個Cs＋和1個Cl－ 相應(yīng)離子化合物 KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、NiO等 CsBr、CsI、NH4Cl等 5.影響離子晶體配位數(shù)的因素 離子晶體中離子配位數(shù)的多少與陰、陽離子的半徑比有關(guān)。 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”) (1)離子鍵是陰、陽離子之間的靜電吸引。 (　　) (2)NH4Cl的電子式為。 (　　) (3)NaOH中只存在離子鍵。 (　　) (4)晶格能越大，離子晶體的熔點(diǎn)

4、越高，硬度越大。 (　　) [答案]　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√ 2．下列熱化學(xué)方程式中，能直接表示出氯化鈉晶格能的是(　　) A．NaCl(s)―→Na＋(g)＋Cl－(g)　ΔH1 B．NaCl(s)―→Na(s)＋Cl(g)　ΔH2 C．2NaCl(s)―→2Na＋(g)＋2Cl－(g)　ΔH3 D．NaCl(s)―→Na(g)＋Cl(g)　ΔH4 A　[掌握晶格能的概念是解答本題的關(guān)鍵。晶格能是指拆開1 mol離子晶體使之形成氣態(tài)陰離子和氣態(tài)陽離子時所吸收的能量。平時學(xué)習(xí)中要了解晶格能的定義和晶格能對晶體性質(zhì)的影響。] 3．用電子式表示下列離子或化合物 (

5、1)Mg2＋________；OH－________； NH________；O________。 (2)Na2O________；Na2O2________；Na3N____________； NaOH________。 [答案]　 離子鍵 1.離子鍵 (1)成鍵微粒：帶正電荷的陽離子和帶負(fù)電荷的陰離子。 (2)離子鍵的存在：離子晶體中。 (3)成鍵的本質(zhì)：陰、陽離子之間的靜電作用。 2．離子化合物的形成條件 (1)活潑金屬(指第ⅠA和ⅡA族的金屬元素)與活潑的非金屬元素(指第ⅥA和ⅦA族的元素)之間形成的化合物。 (2)金屬元素與酸根離子之間形成的化

6、合物(酸根離子如硫酸根離子、硝酸根離子、碳酸根離子等)。 (3)銨根離子(NH)和酸根離子之間，或銨根離子與非金屬元素之間形成的鹽。 (1)離子晶體不一定都含有金屬元素，如NH4Cl。 (2)離子晶體中除含離子鍵外，還可能含有其他化學(xué)鍵，如NaOH、Na2O2中均含有共價鍵。 (3)金屬元素與非金屬元素構(gòu)成的鍵不一定是離子鍵，如AlCl3含有共價鍵。 (4)熔化后能導(dǎo)電的化合物不一定是離子化合物，如金屬等。 【典例1】　下列說法不正確的是(　　) A．離子鍵沒有方向性和飽和性 B．并不是只有活潑的金屬和非金屬化合才形成離子鍵 C．離子鍵的實質(zhì)是靜電作用 D．靜電作用

7、只有引力 D　[離子鍵是陰、陽離子之間的靜電作用，包括靜電吸引和靜電排斥，且一個離子同時吸引多個帶相反電荷的離子，故無方向性和飽和性，非金屬元素也可形成離子鍵，如NH4Cl中NH與Cl－形成離子鍵。] 1．下列說法中，正確的是 (　　) A．僅由非金屬元素組成的化合物中不可能含有離子鍵 B．由金屬元素和非金屬元素組成的化合物一定是離子化合物 C．含離子鍵的化合物一定是離子化合物 D．含有金屬陽離子的物質(zhì)都是離子化合物 C　[NH4Cl等銨鹽都是僅由非金屬元素組成的化合物，其中含有離子鍵。NaCl、KOH等化合物由金屬元素和非金屬元素組成，它們都是離子化合物；AlCl3等化

8、合物由金屬元素和非金屬元素組成，它是共價化合物。金屬單質(zhì)都含有金屬陽離子，但它們不是化合物，更不是離子化合物。] 2．下列物質(zhì)中，屬于離子晶體并且含有共價鍵的是(　　) A．CaCl2　　　 B．MgO C．N2 D．NH4Cl D 離子晶體 1.離子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) (1)離子晶體的結(jié)構(gòu) ①離子晶體微粒之間的作用力是離子鍵，由于離子鍵沒有方向性和飽和性，故離子晶體一般采取密堆積方式。 ②離子晶體中存在的微粒是陽離子和陰離子，離子晶體的化學(xué)式只表示晶體中陰、陽離子的個數(shù)比，而不是表示其組成。 ③離子晶體中，離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，離子鍵越強(qiáng)。 (2)

9、離子晶體的性質(zhì) ①離子晶體中陰陽離子交替出現(xiàn)，層與層之間如果滑動，同性離子相鄰而使斥力增大導(dǎo)致不穩(wěn)定，所以離子晶體無延展性。 ②離子晶體不導(dǎo)電，但在熔融狀態(tài)或水溶液中能導(dǎo)電。 ③離子晶體難溶于非極性溶劑(如苯、汽油)而易溶于極性溶劑(如水)。 ④離子晶體的熔、沸點(diǎn)取決于構(gòu)成晶體的陰陽離子間離子鍵的強(qiáng)弱，而離子鍵的強(qiáng)弱，可用晶格能的大小來衡量，晶格能越大離子鍵越牢固，離子晶體的熔點(diǎn)越高、硬度越大。而對于同種類型的離子晶體，離子所帶的電荷數(shù)越高，半徑越小，晶格能越大。 ⑤離子晶體中不一定含有金屬陽離子，如NH4Cl為離子晶體，不含有金屬陽離子，但一定含有陰離子。 2．晶格能 (1)離

10、子晶體結(jié)構(gòu)類型相同時，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，晶格能越大。 (2)晶格能越大，晶體熔沸點(diǎn)越高，硬度越大。 (3)晶格能的大小影響巖漿晶出的先后次序，晶格能越大，形成的晶體越穩(wěn)定，巖漿中的礦物越容易結(jié)晶析出。 模型認(rèn)知：兩種常見的離子晶體的結(jié)構(gòu) 晶體類型 晶胞示意圖 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) NaCl型(KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、NiO、CaS)等 ①Na＋、Cl－的配位數(shù)均為6。 ②每個Na＋(Cl－)周圍緊鄰(距離最近且相等)的Cl－(Na＋)構(gòu)成正八面體。 ③每個Na＋(Cl－)周圍緊鄰的Na＋(Cl－)有12個。 ④每個晶胞中含有4個Na＋、4個C

11、l－。 CsCl型 (CsBr、CsI、NH4Cl等) ①Cs＋、Cl－的配位數(shù)均為8。 ②每個Cs＋(Cl－)周圍緊鄰的Cl－(Cs＋)構(gòu)成正六面體。 ③每個Cs＋(Cl－)周圍緊鄰的Cs＋(Cl－)有6個。 ④每個晶胞中含1個Cs＋、1個Cl－。 【典例2】　高溫下，超氧化鉀晶體結(jié)構(gòu)與NaCl的相似，其晶體結(jié)構(gòu)的一個基本重復(fù)單元如圖所示，已知晶體中氧的化合價可看做部分為0，部分為－2。下列說法正確的是(　　) A．晶體中每個K＋周圍有8個O，每個O周圍有8個K＋ B．超氧化鉀的化學(xué)式為KO2，每個晶胞中含有4個K＋和4個O C．晶體中與每個K＋距離最近的K＋有8

12、個 D．晶體中，0價氧原子與－2價氧原子的數(shù)目比為2∶1 B　[由晶胞圖可知1個K＋周圍有6個O，同樣1個O周圍有6個K＋，A選項錯誤；根據(jù)切割法，每個晶胞中有8×＋6×＝4個K＋、1＋12×＝4個O，所以超氧化鉀晶體中兩種離子的個數(shù)比為1∶1，其化學(xué)式為KO2，B選項正確；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，每個K＋所在的3個相互垂直的面上各有4個K＋與該K＋距離最近且相等，即晶體中與每個K＋距離最近的K＋有12個，C選項錯誤；O中O的平均化合價為－0.5，所以若有1個－2價氧原子，則應(yīng)有3個0價氧原子，故0價氧原子與－2價氧原子的數(shù)目比為3∶1，D選項錯誤。] (1)每個O周圍等距且最近的K＋在空

13、間上構(gòu)成________體。 (2)晶胞中個________個K＋，________個O。 [答案]　(1)正八面　(2)4　4 3．MgO、Rb2O、CaO、BaO四種離子晶體熔點(diǎn)的高低順序是(　　) A．MgO＞Rb2O＞BaO＞CaO B．MgO＞CaO＞BaO＞Rb2O C．CaO＞BaO＞MgO＞Rb2O D．CaO＞BaO＞Rb2O＞MgO B　[四種離子晶體所含陰離子相同，所含陽離子不同。對Mg2＋、Rb＋、Ca2＋、Ba2＋進(jìn)行比較，Rb＋所帶電荷數(shù)少，其與O2－形成的離子鍵最弱，故Rb2O的熔點(diǎn)最低。對Mg2＋、Ca2＋、Ba2＋進(jìn)行比較，它們所帶電荷一樣

14、多，半徑Mg2＋＜Ca2＋＜Ba2＋，與O2－形成的離子鍵由強(qiáng)到弱的順序是MgO＞CaO＞BaO，相應(yīng)離子晶體的熔點(diǎn)由高到低的順序為MgO＞CaO＞BaO。綜上所述，四種離子晶體熔點(diǎn)的高低順序是MgO＞CaO＞BaO＞Rb2O。] 解離子晶體的性質(zhì)類題的注意事項 (1)離子晶體區(qū)別于其他晶體的突出特點(diǎn)：離子晶體固態(tài)時不導(dǎo)電，熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電，因為組成離子晶體的微粒是陰、陽離子，陰、陽離子自由移動時才可以導(dǎo)電。而金屬晶體無論是固態(tài)還是熔融狀態(tài)都可以導(dǎo)電。 (2)離子晶體的晶格能越大，熔、沸點(diǎn)越高。 1．下列敘述中正確的是(　　) A．鈉原子和氯原子作用生成NaCl后，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)

15、定性減弱 B．在氯化鈉晶體中，除氯離子和鈉離子的靜電吸引作用外，還存在電子與電子、原子核與原子核之間的排斥作用 C．任何離子鍵在形成的過程中必定有電子的得與失 D．鈉與氯氣反應(yīng)生成氯化鈉后，體系能量升高 B 2．如圖所示是從NaCl或CsCl晶體結(jié)構(gòu)中分割出來的部分結(jié)構(gòu)圖，其中屬于從NaCl晶體中分割出來的結(jié)構(gòu)圖是(　　) A．(1)和(3)　　B．(2)和(3) C．(1)和(4) D．只有(4) C　[NaCl晶胞是立方體結(jié)構(gòu)，每個Na＋周圍有6個Cl－，每個Cl－周圍有6個Na＋；與每個Na＋等距離的Cl－有6個，且構(gòu)成正八面體，同理，與每個Cl－等距離的6個Na＋

16、也構(gòu)成正八面體，由此可知圖(1)和(4)屬于從NaCl晶體中分割出來的，C項正確。] 3．能說明某晶體屬于離子晶體的是(　　) A．一定溶于水 B．固態(tài)不導(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電 C．有較高的熔點(diǎn) D．固態(tài)不導(dǎo)電，熔融時能導(dǎo)電 D　[離子晶體在固態(tài)時不導(dǎo)電，在水溶液里或熔融后可以導(dǎo)電，但并非所有的離子晶體都易溶于水，如BaSO4。在水溶液里能導(dǎo)電的化合物不一定是離子晶體，如H2SO4。故判斷一種晶體是否為離子晶體的方法大多看它在固態(tài)時不導(dǎo)電，熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電。] 4．NaF、NaI、MgO晶體均為離子晶體，根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷這三種晶體的熔點(diǎn)高低順序是(　　) 物質(zhì) NaF NaI

17、 MgO 離子電荷數(shù) 1 1 2 離子間距離 2.31 3.18 2.10 A．NaF＞NaI＞MgO B．MgO＞NaF＞NaI C．MgO＞NaI＞NaF D．NaI＞NaF＞MgO B　[離子晶體的熔點(diǎn)與離子鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，而離子鍵的強(qiáng)弱可用晶格能來衡量，離子所帶的電荷數(shù)越多，離子間的距離越小，晶格能越大，離子鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高。] 5．根據(jù)表格數(shù)據(jù)回答下列有關(guān)問題： (1)已知NaBr、NaCl、MgO等離子晶體的核間距離和晶格能如下表所示： NaBr NaCl MgO 離子的核間距/pm 290 276 205 晶格能/kJ·mol－

18、1 787 3 890 ①NaBr晶體比NaCl晶體晶格能________(填“大”或“小”)，主要原因是________________________________________________ ____________________________________________________。 ②MgO晶體比NaCl晶體晶格能大，主要原因是___________ _______________________________________________________ ____________________________________________

19、__________。 ③NaBr、NaCl和MgO晶體中，熔點(diǎn)最高的是______________。 (2)Mg是第3周期元素，該周期部分元素氟化物的熔點(diǎn)見下表： 氟化物 NaF MgF2 SiF4 熔點(diǎn)/K 1 266 1 534 183 解釋表中氟化物熔點(diǎn)差異的原因： ①_____________________________________________________ ______________________________________________________； ②____________________________________

20、_________________ ______________________________________________________。 [解析]　(1)對同類型的離子晶體中，離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，晶格能越大，離子晶體越穩(wěn)定，熔、沸點(diǎn)越高。 (2)①先比較不同類型晶體的熔點(diǎn)。NaF、MgF2為離子晶體，離子間以離子鍵結(jié)合，離子鍵作用強(qiáng)，SiF4固態(tài)時為分子晶體，分子間以范德華力結(jié)合，范德華力較弱，故NaF和MgF2的熔點(diǎn)都高于SiF4。②再比較相同類型晶體的熔點(diǎn)。Na＋的半徑比Mg2＋半徑大，Na＋所帶電荷數(shù)小于Mg2＋，所以MgF2的離子鍵比NaF的離子鍵強(qiáng)度大，MgF2熔點(diǎn)高于NaF熔點(diǎn)。 [答案]　(1)①小　NaBr比NaCl離子的核間距大?、贛gO晶體中的陰、陽離子的電荷數(shù)絕對值大，并且離子的核間距小　③MgO (2)①NaF與MgF2為離子晶體，SiF4為分子晶體，所以NaF、MgF2遠(yuǎn)比SiF4熔點(diǎn)要高　②因為Mg2＋的半徑小于Na＋的半徑且Mg2＋所帶電荷數(shù)較大，所以MgF2的離子鍵強(qiáng)度大于NaF的離子鍵強(qiáng)度，故MgF2的熔點(diǎn)高于NaF