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第二單元離子鍵離子晶體,一、離子鍵,陰、陽離子,靜電作用,活潑的金屬元素,活潑的非金屬元素,陰、陽離子,靜電作用,無方向性和飽和性,二、離子晶體1.概念及性質:,陰、陽離子,離子鍵,陰、陽離子,離子鍵,硬度,熔點,2.晶格能(符號為U):(1)定義:拆開______離子晶體使之形成_____陰離子和陽離子所_____的能量。(2)晶格能與晶體物理性質的關系。①晶格能越___,離子鍵越_____,離子晶體的熔、沸點越___,硬度越大。②離子所帶電荷_____,離子半徑_____,晶格能越大。,1mol,氣態(tài),吸收,大,牢固,高,越多,越小,3.離子晶體的結構類型:,(1)氯化鈉型(如圖)。①在晶體中,每個Na+或Cl-周圍各排列__個帶有相反電荷的離子。②每個NaCl晶胞中含有__個Na+和__個Cl-。,6,4,4,(2)氯化銫型(如圖)。①在晶體中,每個Cs+和Cl-周圍各排列__個帶有相反電荷的離子。②每個CsCl晶胞中含有__個Cs+和__個Cl-。,8,1,1,【自我小測】1.思考辨析:(1)離子鍵是陰、陽離子間強烈的相互吸引作用。()分析:。離子鍵是陰、陽離子間強烈的靜電作用。靜電作用既包括陰、陽離子的相互吸引作用,也包括離子間的排斥作用。(2)離子半徑越小,所帶電荷越多,離子鍵越強。()分析:√。離子半徑越小,所帶電荷越多,晶格能越大,離子鍵越強。,(3)活潑的金屬元素和活潑的非金屬元素間一定能形成離子鍵。()分析:?；顫姷慕饘僭睾突顫姷姆墙饘僭刂g不一定形成離子鍵,如鋁元素和氯元素形成的AlCl3是以共價鍵相結合。(4)NaCl晶體的化學式為NaCl,因此晶胞中Na+與Cl-個數(shù)分別為1。()分析:。離子晶體的化學式是晶胞中微粒的個數(shù)之比。NaCl晶胞中Na+和Cl-分別為4個。,(5)MgO的熔、沸點和硬度均高于CaO。()分析:√。MgO和CaO比較,O2-相同,Mg2+與Ca2+所帶電荷數(shù)相同,但Mg2+半徑小,所以晶格能MgO>CaO,熔、沸點MgO>CaO,硬度MgO>CaO。,2.(SJP42改編)下列各組數(shù)值是相應元素的原子序數(shù),其中所表示的原子能以離子鍵結合成AB2型化合物的是()A.1與6B.8與12C.9與12D.8與14【解析】選C。其中氧元素與氟元素分別與鎂元素形成離子化合物,但是氧元素與鎂元素形成AB型化合物。,3.離子晶體不可能具有的性質是()A.較高的熔、沸點B.良好的導電性C.溶于極性溶劑D.堅硬而易粉碎【解析】選B。離子晶體一般不具有導電性。,4.下列關于晶格能的說法中正確的是()A.晶格能指形成1mol離子鍵所放出的能量B.晶格能指破壞1mol離子鍵所吸收的能量C.晶格能指由氣態(tài)陰離子和氣態(tài)陽離子相結合生成1mol離子晶體時所放出的能量D.晶格能的大小與晶體的熔點、硬度都無關【解析】選C。晶格能指拆開1mol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,其逆過程釋放的能量也是晶格能。,5.下列說法正確的是()A.金屬元素與非金屬元素化合時一定形成離子鍵B.非金屬元素的原子間不可能形成離子鍵C.陰、陽離子之間相互吸引形成離子鍵D.離子鍵沒有方向性和飽和性,【解析】選D。AlCl3為分子晶體,鋁元素與氯元素形成的是共價鍵,故A錯;NH4NO3中無金屬元素,但N與N之間形成的是離子鍵,故B錯;離子鍵的實質是陰、陽離子之間的相互作用,而此相互作用既包括陰、陽離子之間的相互引力,又包括原子核與電子之間的相互引力、原子核之間的相互斥力,還包括核外電子之間的相互斥力,故C錯。,6.(雙選)(SJP42改編)具有下列外圍電子排布式的基態(tài)原子中,能形成離子化合物的是()A.2s22p2與2s22p4B.3s23p4與2s22p4C.3s2與2s22p5D.3s2與2s22p4【解析】選C、D。A選項中的兩種元素為C與O,形成CO2;B項中的兩種元素為S與O,可以形成SO2;C項中的兩元素形成離子化合物MgF2;D項為Mg與O兩元素,形成離子化合物MgO。,一、離子晶體的性質1.離子晶體的物理性質及其原因:,2.離子晶體熔沸點高低的比較:(1)離子晶體晶格能越大,熔、沸點越高。離子半徑越小,離子所帶電荷越多,晶格能越大。(2)離子核外電子排布相同時,核電荷數(shù)越大,離子半徑越小。(3)離子最外層電子數(shù)相同時,電子層數(shù)越多,離子半徑越大。,【點撥】離子晶體中的“不一定”(1)離子晶體中不一定都含有金屬元素,如NH4NO3晶體。(2)離子晶體的熔點不一定低于原子晶體,如MgO的熔點(2852℃)高于SiO2的熔點(1610℃)。(3)離子晶體中除含離子鍵外不一定不含其他化學鍵,如CH3COONH4中除含離子鍵外,還含有共價鍵、配位鍵。,(4)由金屬元素和非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體,如AlCl3是分子晶體。(5)含有陽離子的晶體不一定是離子晶體,也可能是金屬晶體。(6)離子晶體中不一定不含分子,如CuSO45H2O晶體。,【針對訓練】1.(2015天津高二檢測)NaF、NaI和MgO均為離子晶體,有關數(shù)據(jù)如表:,試判斷這三種化合物熔點由高到低的順序是()A.①>②>③B.③>①>②C.③>②>①D.②>①>③【解題指南】解答本題注意以下兩點:(1)離子半徑的大小和離子電荷數(shù)的多少決定離子鍵的強弱。(2)離子鍵的強弱決定離子晶體熔沸點的高低。,【解析】選B。本題考查離子晶體熔點高低的判斷方法。離子晶體的熔點與晶格能有關。晶格能越大,晶體的熔點就越高。晶格能與離子所帶電荷的乘積成正比,與陰、陽離子間的距離成反比。在上述三種晶體中,MgO的鍵長最短,離子電荷數(shù)又高,故其晶格能最大,熔點最高;NaF的核間距小于NaI,故NaF的晶格能大于NaI,熔點高于NaI。,【方法規(guī)律】離子半徑大小的比較方法(1)同一元素的陰離子半徑大于原子半徑;陽離子半徑小于原子半徑,且陽離子的電荷數(shù)越多,半徑越小。如r(F-)>r(F),r(Fe3+)r(Mg2+)>r(Al3+),r(F-)BaO>CaOB.NaCl>KCl>CaO>BaOC.CaO>BaO>KCl>NaClD.CaO>BaO>NaCl>KCl,【解析】選D。對于離子晶體來說,離子所帶電荷數(shù)越多,陰、陽離子核間距離越小,晶格能越大,離子鍵越強,熔點越高,陽離子半徑大小順序為Ba2+>K+>Ca2+>Na+;陰離子半徑:Cl->O2-,比較可得只有D項是正確的。,2.(2015金華高二檢測)下列說法正確的是()A.含有金屬元素的化合物一定是離子化合物B.ⅠA族和ⅦA族原子化合時,一定形成離子鍵C.由非金屬元素形成的化合物一定不是離子化合物D.活潑金屬與非金屬化合時,可能形成離子鍵【解析】選D。AlCl3中含有金屬元素,但AlCl3不是離子化合物,故A錯;ⅠA族中的H與ⅦA族中的Cl形成HCl時,不含離子鍵,故B錯;NH4Cl是由非金屬元素構成的離子化合物,故C錯。,二、離子晶體的結構【自主導練】1.(2015濟寧高二檢測)NaCl晶體模型如圖所示:,(1)在NaCl晶體中,每個Na+周圍同時吸引個Cl-,每個Cl-周圍同時吸引著個Na+。(2)在NaCl晶胞中含有個Na+、個Cl-,晶體中每個Na+周圍與它距離最近且相等的Na+共有個。(3)假設晶胞的邊長為a,那么鈉離子和氯離子的最近距離是。,【解題指南】解答本題應注意以下兩點:(1)配位數(shù)是最鄰近的等距離的帶相反電荷的離子。(2)利用“均攤法”計算晶體中擁有粒子數(shù)目。,【解析】在氯化鈉晶體中,一個Na+位于晶胞的中心,12個Na+分別位于晶胞的12條棱上,則屬于該晶胞的Na+相當于3個(12=3,棱邊上的每個Na+同時被4個晶胞共用,屬于該晶胞的Na+僅占),因此一個晶胞中共含有4個Na+;8個Cl-分別位于晶胞的8個頂點上,則屬于該晶胞的Cl-相當于1個(8=1,頂點上的每個Cl-同時被8個晶胞共用,屬于該晶胞的Cl-僅占),6個Cl-分別位于晶胞的6個面心上,則屬于該晶胞的Cl-相當于3個(6=3,面心上的每個Cl-同時被2個晶胞共用,屬于該晶胞的Cl-僅占),所以一個晶胞中共含有4個Cl-?？梢奛aCl晶體,中Na+、Cl-的個數(shù)比為1∶1。圖中位于晶胞中心的Na+實際上共有3個平面通過它,通過中心Na+的每個平面都有4個Na+位于平面的四角,這4個Na+與中心Na+距離最近且相等。所以在NaCl晶體中,每個Na+周圍與它距離最近且相等的Na+共有12個。距離體心位置的鈉離子最近的氯離子在晶胞的六個面的面心位置,因此兩離子之間的距離為a/2。答案:(1)66(2)4412(3)a/2,【互動探究】(1)上題(2)中Na+周圍等距且最近的Na+數(shù)目就是它的配位數(shù)嗎?提示:不是,配位數(shù)是指距離最近的帶異性電荷離子的個數(shù),Na+的配位數(shù)是6。(2)圖中鈉離子比氯離子的半徑小,原因是什么?提示:鈉離子的核外電子有兩層,氯離子的核外電子有三層,因此鈉離子半徑小于氯離子半徑。,2.某離子晶體的晶胞結構如右圖所示,則該離子晶體的化學式為()A.abcB.abc3C.ab2c3D.ab3c【解析】選D。a位于晶胞內部,屬于該晶胞;b位于棱上,每個晶胞中含有b:12=3個;c位于頂點,每個晶胞中含有c:8=1個,因此該晶體的化學式為ab3c。,【易錯提醒】計算晶胞中微粒個數(shù)時的易錯點不同形狀的晶胞,相同位置的粒子對晶胞的貢獻不一定相同,如同是位于棱上,正方體晶胞中粒子對晶胞的貢獻是,三棱柱晶胞中粒子對晶胞的貢獻是或,六棱柱晶胞中粒子對晶胞的貢獻為或。因此計算時要注意晶胞的不同形狀。,【總結歸納】1.AB型離子晶體的空間結構:常見的AB型離子晶體有NaCl型、CsCl型,2.影響配位數(shù)的因素:(1)因為離子鍵沒有方向性,所以離子的電荷不影響配位數(shù)。陰、陽離子的半徑比值(r+/r-)影響配位數(shù)的多少,半徑大小比值越大,配位數(shù)就越大。,(2)化合物的組成比例也是影響配位數(shù)的一個重要因素。,【警示】(1)離子晶體除含有離子鍵外,還可能有共價鍵,如Na2O2、NaOH、NH4Cl晶體。(2)離子晶體的化學式僅表示晶體中陰、陽離子的個數(shù)比,并不代表其分子組成,因為離子晶體中沒有分子。(3)推斷離子晶體的性質要從離子鍵的強弱入手,而判斷離子鍵的強弱一般要從離子半徑入手,所以掌握離子半徑比較方法是解決這類問題的前提條件。,【拓展深化】晶體化學式的確定方法(1)根據(jù)晶胞中粒子位置的特點,利用均攤法確定晶胞中每種粒子的個數(shù)。(2)根據(jù)各粒子的最簡個數(shù)比書寫化學式。(3)某些晶胞可能是長方體型、六棱柱型、三棱柱型等,注意不同晶胞的不同特點。,【針對訓練】(2015邯鄲高二檢測)如圖所示是從NaCl或CsCl晶體結構中分割出來的部分結構圖,其中屬于從NaCl晶體中分割出來的結構圖是()A.(1)和(3)B.(2)和(3)C.(1)和(4)D.只有(4),【解析】選C。NaCl晶胞是立方體結構,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,且構成正八面體,同理,與每個Cl-等距離的6個Na+也構成正八面體,由此可知圖(1)和(4)屬于從NaCl晶體中分割出來的,C項正確。,【補償訓練】(2015銅川高二檢測)元素X的某價態(tài)離子Xn+中所有電子正好充滿K、L、M三個電子層,它與N3-形成晶體的晶胞結構如圖所示。(1)該晶體的陽離子與陰離子個數(shù)比為__________________________________________________。(2)該晶體中Xn+中n=____________________。(3)X元素的原子序數(shù)是________________。(4)晶體中每個N3-被個等距離的Xn+包圍。,【解析】(1)Xn+位于晶胞的棱上,其數(shù)目為12=3個,N3-位于晶胞的頂點,其數(shù)目為8=1個,故其個數(shù)比為3∶1。(2)由晶體的化學式X3N知X所帶的電荷數(shù)為1。(3)因為X+的K、L、M三個電子層正好充滿,故為2、8、18,所以X的原子序數(shù)是29。(4)N3-位于晶胞頂點,故其被6個X+在上、下、左、右、前、后包圍。答案:(1)3∶1(2)1(3)29(4)6,