選修三 專題三 離子鍵、離子晶體

專題三 第二單元 離子鍵 離子晶體化學(xué)鍵：分子或晶體中，相鄰原子或離子間的強(qiáng)烈相互作用。按作用力不同，化學(xué)鍵可分為： 離子鍵 化學(xué)鍵 金屬鍵 共價(jià)鍵 共價(jià)鍵 配位鍵 離子晶體 晶體 原子晶體 (按晶格內(nèi)部微粒 分子晶體間作用力分） 金屬晶體【離子鍵】 一、離子鍵的形成 電負(fù)性相差大(1.7)的兩原子接近時(shí)（金屬、非金屬），電子由電負(fù)性小的元素轉(zhuǎn)移給電負(fù)性大的元素，形成陽(yáng)、陰離子后，二者通過(guò)靜電作用力（吸引 排斥）形成的化學(xué)鍵。 二、離子鍵的特點(diǎn) 無(wú)飽和性、無(wú)方向性?！倦x子晶體】 晶體：一般有整齊規(guī)則的幾何外形，固定的熔點(diǎn)，具有各向異固體 性（某些物理性質(zhì)在不同方向上不同）。 非晶體：無(wú)固定的幾何外形，無(wú)固定的熔點(diǎn)，無(wú)各向異性。一、晶格和晶胞 晶格：將構(gòu)成晶體的微觀粒子(離子、原子、分子)抽象成一個(gè)點(diǎn)，由這些點(diǎn)按一定規(guī)則組成的幾何構(gòu)型稱為晶格。 微粒 作用力 晶體特性 離子晶體：陰陽(yáng)離子 離子鍵 熔沸點(diǎn)高，硬脆導(dǎo)電 晶體 原子晶體：原子 共價(jià)鍵 熔點(diǎn)高硬度大導(dǎo)電差 (按晶格內(nèi)部微粒 分子晶體：分子 范力氫鍵 熔沸點(diǎn)低，硬度小間作用力分） 金屬晶體：原子陽(yáng)離子 金屬鍵 熔沸點(diǎn)、硬度不一 有可塑性及金屬光澤，導(dǎo)電好 晶胞：晶格中能表達(dá)晶體結(jié)構(gòu)的一切特征的最小結(jié)構(gòu)單元叫晶胞。 晶胞的類型有：CsCl晶體 NaCl晶體 ZnS晶體二、離子晶體的特征1. 陰陽(yáng)離子間的靜電作用較強(qiáng)，破壞需要較大的能量熔沸點(diǎn)高，硬度較大。Z*，r，靜電作用力。2. 離子晶體受外力作用時(shí)，各層晶格格點(diǎn)上的離子發(fā)生位移，使異號(hào)離子相間排列的穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橥?hào)離子相鄰的排斥狀態(tài)較脆。3. 離子晶體中陰陽(yáng)離子被限制在晶格格點(diǎn)上振動(dòng)，不能自由移動(dòng)離子晶體不導(dǎo)電。熔融或溶于水時(shí)可導(dǎo)電。三、離子晶體的類型 因陽(yáng)、陰離子在空間的排列方式不同，空間結(jié)構(gòu)也不同。AB型離子晶體常見的有CsCl晶體、NaCl晶體、ZnS晶體三種類型。1. CsCl型晶體： 每個(gè)Cl-被8個(gè)Cs+包圍。Cs+，Cl-的配位數(shù)均為8，Cs+，Cl-的個(gè)數(shù)比為1：1。配位數(shù)：晶體中與任一質(zhì)點(diǎn)相鄰最近的質(zhì)點(diǎn)數(shù)目。2. NaCl型晶體： NaCl晶體為AB型晶體中最常見的晶體構(gòu)型。晶胞是正立方體。 每個(gè)NaCl晶胞中含Na+、Cl-的數(shù)目分別為： N（Na+）= 1+12× = 4N（Cl-）= 8×+ 6×= 4 在NaCl晶體中，每個(gè)Na+被6個(gè)Cl-包圍，同時(shí)每個(gè)Cl-被6個(gè)Na+包圍。 Na+和Cl-的個(gè)數(shù)比為1：1。3. ZnS型晶體： 一個(gè)晶胞中S2-的數(shù)目是：N（S2-）= 8×+ 6×= 4每個(gè)Zn2+被4個(gè)S2-包圍，同時(shí)每個(gè)S2-也被4個(gè)Zn2+包圍。Zn2+、S2-的配位數(shù)為4，個(gè)數(shù)比為1：1。練習(xí)1一、選擇題1下列物物質(zhì)中，可證明某晶體是離子晶體的是 （ ）A易溶于水 B晶體不導(dǎo)電，熔化時(shí)能導(dǎo)電C熔點(diǎn)較高 D晶體不導(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電2下列敘述正確的是 （ ） A含有非金屬元素的離子一定都是陰離子 B分子晶體中也可能含有離子鍵 C含有離子鍵的晶體一定是離子晶體 D含有金屬元素的離子一定是陽(yáng)離子3含有共價(jià)鍵的離子晶體是 （ ）（雙選）AMgCl2 BNaOH CH2S D(NH4)2S4某主族元素A的外圍電子排布式為ns1，另一主族元素B的外圍電子排布為ns2np4，則兩者形成的離子化合物的化學(xué)式可能為 （   ）（雙選）AAB BA2B CA2B2 DA2B35下列說(shuō)法中不正確的是 （ ）A在共價(jià)化合物中也可能含有離子鍵 B非金屬元素之間形成的化學(xué)鍵不一定是共價(jià)鍵C含有共價(jià)鍵的化合物不一定是共價(jià)化合物D含有離子鍵的化合物一定是離子化合物6Na3N與NaH均為離子化合物，都能與水反應(yīng)放出氣體。下列有關(guān)敘述正確的是（ ）（雙選）A二者中Na+半徑都比陰離子大B與水反應(yīng)時(shí)，水都作氧化劑C與水反應(yīng)所得溶液均能使酚酞試液變紅D二者與鹽酸反應(yīng)，前者可產(chǎn)生兩種鹽，后者只有一種鹽生成7下面有關(guān)離子晶體的敘述中，不正確的是 （ ）A1mol氯化鈉中有NA個(gè)NaCl分子B氯化鈉晶體中，每個(gè)Na+周圍距離相等的Cl-共有6個(gè)C氯化銫晶體中，每個(gè)Cs+周圍緊鄰8個(gè)Cl-D平均每個(gè)NaCl晶胞中有4個(gè)Na+、4個(gè)Cl-8NaF、NaI、MgO均為離子化合物，根據(jù)下列數(shù)據(jù)，這三種化合物的熔點(diǎn)高低順序（   ）物質(zhì)NaFNaIMgO離子電荷數(shù)112鍵長(zhǎng)(10-10  m)2.313.182.10A>>       B>>    C>>    D>>9某離子化合物的晶胞如右圖所示，陽(yáng)離子位于此晶胞的中心，陰離子位于8個(gè)頂點(diǎn)，該離子化合物中，陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比是 （ ）A1:8 B1:4 C1:2 D1:110高溫下，超氧化鉀（KO2）晶體呈立方體結(jié)構(gòu)。下圖為超氧化鉀晶體的一個(gè)晶胞。則下列說(shuō)法正確的 （ ）A晶體中與每個(gè)K+距離最近的K+有12個(gè)B晶體中每個(gè)K+周圍有8個(gè)O2-，每個(gè)O2-周圍有8個(gè)K+C超氧化鉀的化學(xué)式為KO2，每個(gè)晶胞含有1個(gè)K+和1個(gè)O2-DKO2中只存在離子鍵二、填空題11（1）下列熱化學(xué)方程中，能直接表示出氯化鈉晶體晶格能的是_ANa+(g)+Cl-(g)=NaCl(s)；H              BNa(s)+1/2 Cl2(g)=NaCl(s)；H1CNa(s)=Na(g)；H2                              DNa(g)e-=Na+(g)；H3E1/2Cl2(g)=Cl(g)；H4                        FCl(g)+e-=Cl-(g)；H5（2）寫出H1與H、H2、H3、H4、H5之間的關(guān)系式_12如圖，直線交點(diǎn)處的圓圈為NaCl晶體中Na+或Cl-所處的位置。這兩種離子在空間三個(gè)互相垂直的方向上都是等距離排列的。（1）請(qǐng)將其中代表Na+的圓圈涂黑，以完成NaCl晶體結(jié)構(gòu)示意圖。（2）晶體中，在每個(gè)Na+的周圍與它最接近的且距離相等的Na+共有_個(gè)。（3）完美的NiO（氧化鎳）晶體的結(jié)構(gòu)與NaCl相同，但天然的和絕大部分人工制備的晶體都存在各種缺陷，例如在某種NiO晶體中就存在如右圖所示的缺陷：一個(gè)Ni2空缺，另有兩個(gè)Ni2+被兩個(gè)Ni3+所取代。其結(jié)果晶體仍呈電中性，但化合物中Ni和O的比值卻發(fā)生了變化。某氧化鎳樣品組成為Ni0.97O，則該晶體中Ni3與Ni2的離子數(shù)之比為_13（1）某種鉀的氧化物(氧化鉀、過(guò)氧化鉀或超氧化鉀中的一種)的晶胞如圖所示(每個(gè)黑點(diǎn)或白空點(diǎn)都表示一個(gè)陰、陽(yáng)離子)。則該氧化物的化學(xué)式為_。（2）如果將1 mol該晶胞完全轉(zhuǎn)化變成相應(yīng)的氣態(tài)離子需吸收的能量 為b kJ， 則該晶體的晶格能為_。（3）如果將上圖中的白點(diǎn)去掉并將黑球換成相應(yīng)的原子，可以得到 銅的晶胞，它們的配位數(shù)均為 。14下列是部分金屬元素的電離能XYZ第一電離能(kJ/mol)520.2495.8418.8（1）已知X、Y、Z的價(jià)層電子構(gòu)型為ns1，則三種金屬的氯化物（RCl） 的熔點(diǎn)由低到高的順序?yàn)開。（2）RCl用作有機(jī)機(jī)合成催化劑，并用于顏料，防腐等工業(yè)。R+中所有電子正好充滿K、L、M 三個(gè)電子層，它與Cl-形成的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。元素R基態(tài)原子的電子排布式_，與同一個(gè)Cl-相連的R+有_個(gè)。練習(xí)1參考答案1-5 B C BD BC A 6-10 CD A B D A11（1）A （2）H1=H+H2+H3+H4+H512（1） （2）12 （3）6:9113（1）KO2 （2） kJ·mol-1（3）1214（1）ZCl<YCl<XCl（2）1s22s22p63s23p63d104s1，4練習(xí)21關(guān)于晶體的下列說(shuō)法正確的是（ ）A在晶體中只要有陰離子就一定有陽(yáng)離子B在晶體中只要有陽(yáng)離子就一定有陰離子C離子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的高D分子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的低2下列各對(duì)物質(zhì)中，化學(xué)鍵類型和晶體類型完全相同的是（ ）ANaCl和NaOH BBr2和H2CCCl4和FeCl3 DCO2和SiO23下列敘述正確的是（ ）A任何晶體中，若含有陽(yáng)離子也一定含有陰離子B離子晶體中可能含有共價(jià)鍵C離子晶體中只含有離子鍵不含有共價(jià)鍵D分子晶體中只存在分子作用力，不含有其他化學(xué)鍵4下面有關(guān)離子晶體的敘述中，不正確的是（ ）A1mol氯化鈉中有NA個(gè)NaCl分子 B氯化鈉晶體中，每個(gè)Na+周圍距離相等的Cl共有6個(gè)C氯化銫晶體中，每個(gè)CS+周圍緊鄰8個(gè)ClD平均每個(gè)NaCl晶胞中有4個(gè)Na+、4個(gè)Cl5離子晶體熔點(diǎn)的高低決定于晶體中陽(yáng)離子與陰離子之間的靜電引力，靜電引力大則熔點(diǎn)高，引力小則反之。試根據(jù)你學(xué)到的電學(xué)知識(shí)，判斷KCl、NaCl、CaO、BaO四種晶體熔點(diǎn)的高低順序（ ）AKCl>NaCl>BaO>CaOBNaCl>KCl>CaO>BaOCCaO>BaO>NaCl>KClDCaO>BaO>KCl>NaCl6下列物質(zhì)中,導(dǎo)電性能最差的是 （ ）A熔融氫氧化鈉B石墨棒C鹽酸溶液D固態(tài)氯化鈉8含有共價(jià)鍵的離子晶體是（ ）AMgCl2 BNaOH CH2S D(NH4)2S9離子晶體一般不具有的特征是（ ）A熔點(diǎn)較高，硬度較大 B易溶于水而難溶于有機(jī)溶劑C固體時(shí)不能導(dǎo)電 D離子間距離較大，其密度較小10下列物物質(zhì)中，可證明某晶體是離子晶體的是（ ）A易溶于水 B晶體不導(dǎo)電，熔化時(shí)能導(dǎo)電C熔點(diǎn)較高 D晶體不導(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電11同主族元素所形成的同一類型的化合物，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)往往相似，化合物PH4I是一種無(wú)色晶體，下列對(duì)它的描述中不正確的是（ ）A在加熱時(shí)此化合物可以分解B它是一種離子化合物C這種化合物不能跟強(qiáng)堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)D該化合物在一定條件下由PH3，與HI化合而成12構(gòu)成離子晶體的粒子是 ，粒子之間的相互作用是，這些粒子在晶體中(能或不能)自由移動(dòng)，所以離子晶體 (能或不能)導(dǎo)電，離子晶體中的配位數(shù)是指_.13._是決定離子晶體結(jié)構(gòu)的重要因素.此外, 離子晶體的結(jié)構(gòu)還取決于_.14晶體具有規(guī)則的幾何外形，晶體中最基本的重復(fù)單元稱為晶胞。NaCl晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。已知FexO晶體晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型，由于晶體缺陷，x值小于1。測(cè)知FexO晶體密度為5.71g/cm3，晶胞邊長(zhǎng)為4.28×1010m。（鐵相對(duì)原子質(zhì)量為55.9，氧相對(duì)原子質(zhì)量為16）求：（1）FexO中x值（精確至0.01）為_。（2）晶體中的Fe分別為Fe2、Fe3，在Fe2和Fe3的總數(shù)中，F(xiàn)e2所占分?jǐn)?shù)（用小數(shù)表示，精確至0.001）為_。（3）此晶體化學(xué)式為_。（4）Fe在此晶體中占據(jù)空隙的幾何形狀是_（即與O2距離最近且等距離的鐵離子圍成的空間形狀）。（5）在晶體中，鐵元素的離子間最短距離為_m。練習(xí)2參考答案1A 2B 3B 4A 5C 6D 7C 8BD 9D 10B 11C 12、陰陽(yáng)離子、離子鍵、不能、不能、一個(gè)離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目。13、幾何因素、電荷因素。14（1）0.92 （2）0.826 （3）19FeO·2Fe2O3 （4）正八面體 （5）3.03×1010 6 / 6