選修三 專題三 離子鍵、離子晶體

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1、 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

2、的元素，形成陽(yáng)、陰離子后，二者通過靜電作用力（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。 【離子晶體】 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

3、 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.

4、 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

5、：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× = 4 N（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+、S

6、2-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

7、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） A．MgCl2 B．NaOH C．H2S D．(NH4)2S 4．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） A．AB B．A2B C．A2B2 D．A2B3 5．下列說法中不正確的是

8、 （ ） 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 6．Na3N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

9、 （ ） A．1mol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- 8．NaF、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) ①NaF ②NaI ③MgO 離子電荷數(shù) 1 1 2 鍵長(zhǎng)(10-10? m) 2.31 3.18 2.10 A．①>②>③???? ? B．③>①>②??? C．③>②>①??

10、?D．②>①>③ 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 （ ） A．1:8 B．1:4 C．1:2 D．1:1 10．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)

11、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- D．KO2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_________ A．Na+(g)+Cl-(g)=NaCl(s)；△H???????????? ?B．Na(s)+1/2 Cl2(g)=NaCl(s)；△H1 C．Na(s)=Na(g)；△H2?????? ???????????????????????D．Na(g)－e-=Na+(g)；△H3 E．1/2Cl2(g)=Cl(g)；△H4??????????????????????? F．

12、Cl(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

13、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

14、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 X Y Z 第一電離能(kJ/mol) 520.2 495.8 418.8 （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__

15、___________個(gè)。 [練習(xí)1參考答案] 1-5 B C BD BC A 6-10 CD A B D A 11．（1）A （2）△H1=△H+△H2+△H3+△H4+△H5 12．（1） （2）12 （3）6:91 13．（1）KO2 （2） kJ·mol-1 （3）12 14．（1）ZCl

16、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 （ ） A．NaCl和NaOH B．Br2和H2 C．CCl4和FeCl3 D．CO2和SiO2 3．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

17、，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 （ ） A．1mol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— 5．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（ ） A．KCl>NaCl>BaO>CaO B．NaCl>KCl>CaO>BaO C．CaO>BaO

18、>NaCl>KCl D．CaO>BaO>KCl>NaCl 6．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 （ ） A．MgCl2 B．NaOH C．H2S D．(NH4)2S 9．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，

19、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

20、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Fex

21、O晶體密度ρ為5.71g/cm3，晶胞邊長(zhǎng)為 4.28×10－10m。（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] 1．A 2．B 3．B 4．A 5．C 6．D 7．C 8．BD 9．D 10．B 11．C 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）3.03×10－10 6 / 6