2020高中化学专题三微粒间作用力与物质性质第二单元离子键离子晶体讲义测试（含解析）苏教版.docx

第二单元离子键离子晶体学习目标1.了解离子键的形成，能大致判断离子键的强弱。了解离子晶体的结构特点，能根据离子晶体结构特点解释其物理性质。2.认识晶格能的概念与意义，能根据晶格能大小分析晶体性质不同的原因。 自主学习区一、离子键的形成1.形成过程在离子化合物中，阴、阳离子之间的静电引力使阴、阳离子相互吸引，而阴、阳离子的核外电子之间，阴、阳离子的原子核之间的静电斥力使阴、阳离子相互排斥。当阴、阳离子之间的静电引力和静电斥力达到平衡时，阴、阳离子保持一定的平衡核间距，形成稳定的离子键，整个体系达到能量最低状态。2.定义阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。3.特征4.离子化合物：含有离子键的化合物。二、离子晶体1.定义：由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。2.晶格能3.常见的两种结构类型氯化钠型氯化铯型晶体结构模型配位数68每个晶胞的组成4个Na和4个Cl1个Cs和1个Cl相应离子化合物KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、NiO、CaS等CsBr、CsI、NH4Cl等4.影响离子晶体配位数的因素离子晶体中离子配位数的多少与阴、阳离子的半径比有关。1.在NaCl晶体中每个Na周围同时吸引距离相等且最近的Cl有多少个？每个Na周围距离相等且最近的Na有多少个？提示：在NaCl晶体中每个Na周围最近且距离相等的Cl有6个。每个Na周围距离相等且最近的Na是小正方形对角线上的Na，在三维空间的每个面上有4个，共12个。2.影响晶格能大小的因素有哪些？提示：离子所带的电荷和阴、阳离子间的距离(与离子半径成正比)。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。3.晶格能与晶体的熔点、硬度有怎样的关系？提示：晶格能的数据可以用来说明许多典型离子晶体的性质变化规律，晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，晶体的熔、沸点越高，硬度越大。教师点拨区对应学生用书P029一、离子晶体的结构1.常见离子晶体的结构(1)NaCl型晶体结构模型(图1)：配位数为6。在NaCl晶体中，每个Na周围同时吸引着6个Cl，每个Cl周围也同时吸引着6个Na。每个Na周围与它最近且等距的Na有12个，每个Cl周围与它最近且等距的Cl亦有12个。(2)CsCl型晶体结构模型(图2)：配位数为8。在CsCl晶体中，每个Cs周围同时吸引着8个Cl，每个Cl周围也同时吸引着8个Cs。每个Cs与6个Cs等距离相邻，每个Cl与6个Cl等距离相邻。(3)CaF2型晶体结构模型(图3)：Ca2的配位数为8，F的配位数为4。CaF2晶体中每个Ca2周围同时吸引着8个F，每个F周围同时吸引着4个Ca2。2.离子晶体中的六个“不一定”(1)离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4NO3晶体。(2)离子晶体中除含离子键外不一定不含其他化学键，如CH3COONa中除含离子键外，还含有共价键。(3)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。(4)含有阳离子的晶体不一定是离子晶体，也可能是金属晶体。(5)溶于水能导电的不一定是离子晶体，如HCl等。(6)熔化后能导电的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体等。特别提醒离子晶体中不存在小分子，化学式仅表示晶体中阴、阳离子个数比的最简式。如在NaCl、CsCl和ZnS晶体中，都不存在单个的NaCl、CsCl和ZnS分子。在这种晶体中，阴、阳离子的个数比都是11，NaCl和CsCl只是表示离子晶体中阴、阳离子个数比的化学式，而不是表示分子组成的分子式。而Na2O2的阴离子为O，阳离子为Na，故晶体中阴、阳离子的个数比为12，而不是11。练习与实践1. 如图所示，食盐晶体由钠离子和氯离子构成。已知食盐的M58.5 gmol1，食盐的密度是2.2 gcm3，阿伏加德罗常数为6.0 1023 mol1，在食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离最接近下列哪个数据()A.3.0108 cm B.3.5108 cmC.4.0108 cm D.5.0108 cm答案C解析从图中可看出，顶点上的每个离子为8个小立方体所共有，因此每个小立方体实际上只能分摊得个“NaCl”。设每个小立方体的边长为a。则(2a)32.2 gcm36.01023 mol158.5 gmol14。所以，两个距离最近的钠离子中心间的距离约为4.0108cm。2.下面是从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_。答案解析NaCl晶体是简单立方体结构，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，由此可知图和是属于NaCl晶体的。二、晶格能1.概念晶格能是指1 mol的离子化合物中的阴、阳离子，由相互远离的气态结合成离子晶体时所释放出的能量或拆开1 mol离子晶体使之形成气态阴离子和阳离子所吸收的能量。单位：kJmol1。2.晶格能的作用(1)晶格能是最能反映离子晶体稳定性的数据，晶格能是离子晶体中离子间结合力大小的一个量度，晶格能越大，表明阴离子与阳离子结合力越强，离子键越牢固，晶体越稳定，破坏其晶体耗能越多，而且熔点越高，硬度越大。BaOSrOCaO核间距/1012 m277257240晶格能/kJmol1305432233401熔点/K191824302614摩氏硬度3.33.54.5(2)晶格能与岩浆晶出规则：岩浆晶出的次序与晶格能的大小有关。一般地，晶格能高的矿物先晶出，晶格能小的矿物后晶出，即晶格能越大，岩浆中的矿物越易结晶析出。3.晶格能的影响因素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，即晶格能。离子电荷数越大，核间距越小，晶格能越大，而离子的核间距与离子半径的大小有关，阳离子或阴离子半径越小，离子的核间距就越小，则晶格能越大。特别提醒(1)离子晶体结构类型相同时，离子所带电荷越多，离子半径越小，晶格能越大，晶体熔、沸点越高，硬度越大。(2)晶格能的大小影响岩浆晶出的次序，晶格能越大，形成的晶体越稳定，岩浆中的矿物越容易结晶析出。练习与实践3.NaF、NaI、MgO晶体均为离子晶体，根据下列数据，这三种晶体的熔点高低顺序是()物质NaFNaIMgO离子电荷数112离子间距离/1010 m2.313.182.10A. B.C. D.答案B解析NaF、NaI、MgO均为离子晶体，它们熔点高低由离子键强弱决定，而离子键的强弱与离子间距离和离子电荷数有关，MgO中离子间距离最短，离子电荷数最高，故离子键最强。4.同类晶体物质熔、沸点的变化是有规律的，试分析下列两组物质熔点规律性变化的原因：物质ANaClKClCsCl熔点(K)10741049918物质BNaMgAl熔点(K)317923933晶体熔、沸点的高低，决定于组成晶体微粒间的作用力的大小。A组是_晶体，晶体微粒之间通过_相连，微粒之间的作用力由大到小的顺序是_。B组晶体属_晶体，价电子数由少到多的顺序是_，离子半径由大到小的顺序是_，金属键强度由小到大的顺序为_。答案离子离子键 NaClKClCsCl 金属NaMgMg2Al3 NaMgAl解析A组中NaCl、KCl、CsCl为同一主族的卤化物且为离子化合物，故熔点与离子键的强弱有关，离子键越弱，熔点越低；而B组中Na、Mg、Al是金属晶体且外围电子数依次增多，离子半径逐渐减小，因此金属原子核对外层电子束缚能力越来越大，形成的金属键越来越牢固，故熔点依次升高。本课小结1.离子键是阴、阳离子通过静电作用形成的，离子键无方向性和饱和性。2.离子晶体是由阴、阳离子通过离子键结合而成的晶体。常见离子晶体的结构类型：NaCl型、CsCl型、CaF2型。3.离子晶体的晶格能是指拆开1摩尔离子晶体形成气态阴离子和气态阳离子时所吸收的能量，晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。学习效果检测对应学生用书P0311.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.坚硬而易粉碎答案B解析离子晶体是阴、阳离子通过离子键形成的晶体，无自由移动的离子，不能导电，在熔融态或水溶液中能导电。2.下列性质中，可以较充分说明某晶体是离子晶体的是()A.具有较高的熔点B.固态不导电，水溶液能导电C.可溶于水D.固态不导电，熔融状态能导电答案D解析A选项，有些金属晶体熔点也较高；B选项，有些共价化合物如HCl的水溶液也能导电；C选项，有些共价化合物也溶于水；共价化合物在液态时不导电，离子晶体在熔融时可导电。3.下列各类物质中，固态时只能形成离子晶体的是()A.非金属氧化物 B.非金属单质C.强酸 D.强碱答案D解析非金属氧化物，非金属单质、强酸中不含离子键，不能形成离子晶体。4.下列关于晶格能的说法中正确的是()A.晶格能指形成1 mol离子键所放出的能量B.晶格能指破坏1 mol离子键所吸收的能量C.晶格能指1 mol离子化合物中的阴、阳离子由相互远离的气态离子结合成离子晶体时所放出的能量D.晶格能的大小与晶体的熔点、硬度都无关答案C5.下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是()A.熔点：NaFMgF2AlF3B.晶格能：NaFNaClNaBrC.阴离子的配位数：CsClNaClCaF2D.硬度：MgOCaOBaO答案A解析Na、Mg2、Al3半径越来越小，所带电荷越来越多，故熔点NaFMgF2AlF3。6.下列7种物质：白磷(P4)；水晶；氯化铵；氢氧化钙；氟化钠；过氧化钠；石墨，固态下都为晶体，回答下列问题(填写序号)：不含金属离子的离子晶体是_，只含离子键的离子晶体是_，既有离子键又有非极性键的离子晶体是_，既有离子键又有极性键的离子晶体是_。答案和解析属于离子晶体的有，其中只含非金属元素，NaF中只含离子键，Na2O2中有离子键和非极性共价键，NH4Cl和Ca(OH)2有离子键和极性共价键。课时作业对应学生用书P0831.下列有关离子键和离子化合物的叙述正确的是()A.阴、阳离子通过静电引力形成了离子键B.非金属元素之间不能形成离子化合物C.MgO熔点比KCl熔点高D.离子键无方向性，但有饱和性答案C解析离子键包括阴阳离子间的吸引力和斥力，二者平衡形成了离子键，A错误；铵盐为离子化合物，但形成铵盐的元素均为非金属元素，B错误；MgO中Mg2半径比K小，O2半径比Cl小，且MgO中阴阳离子带电荷比KCl中阴阳离子带电荷多，故MgO熔点比KCl熔点高，C正确；离子键既无方向性，也无饱和性，D错误。2.下列各组物质中，按熔点由低到高的顺序排列正确的是()O2、I2、HgCO、KCl、NaClNa、K、RbNa、Mg、AlA. B. C. D.答案D解析中Hg在常温下为液态，而I2为固态，故错；中NaCl熔点最高，CO是分子化合物，其熔点最低，故正确；中Na、K、Rb外围电子数相同，其原子半径依次增大，金属键依次减弱，熔点逐渐降低，故错；中Na、Mg、Al外围电子数依次增多，原子半径逐渐减小，金属键依次增强，熔点逐渐升高，故正确。3.下表给出几种氯化物的熔点和沸点。物质NaClMgCl2AlCl3CCl4熔点/80171219068沸点/1465141818357表中4种氯化物的下列说法：(1)AlCl3在加热时可升华(2)CCl4属于分子化合物(3)1500 时NaCl的分子组成可用NaCl表示(4)AlCl3是典型的离子晶体其中与表中数据一致的是()A.只有(1)和(2) B.只有(3)C.只有(1)(2)(3) D.全部一致答案C解析根据各物质的熔、沸点判断，AlCl3和CCl4为分子化合物，AlCl3的沸点低于熔点，所以易升华，NaCl为离子晶体，1500 时高于沸点，以分子NaCl形式存在。4.如图是NaCl晶体的一个晶胞的结构模型。KO2的晶体结构与NaCl相似，KO2可以看作是Na的位置用K代替，Cl的位置用O代替，则下列对于KO2晶体结构的描述不正确的是()A.与K距离相等且最近的O共有6个B.与K距离相等且最近的O构成的多面体是正八面体C.与K距离相等且最近的K有8个D.一个KO2晶胞中的K和O粒子数均为4个答案C解析与K距离相等且最近的K有12个。5.下面有关晶体的叙述中，不正确的是()A.氟化钙晶体中，每个Ca2周围紧邻且距离相等的F共有8个B.氯化钠晶体中，每个Na周围紧邻且距离相等的Na共有6个C.氯化铯晶体中，每个Cs周围紧邻8个ClD.平均每个氯化钠晶胞中有4个Na、4个Cl答案B解析CaF2每个Ca2紧邻8个F，每个F紧邻4个Ca2；NaCl每个Na紧邻6个Cl，每个Cl紧邻6个Na，每个Na与12个Na等距离相邻，在每个NaCl晶胞中有4个Na、4个Cl；氯化铯每个Cs紧邻8个Cl，每个Cl紧邻8个Cs。6.下列热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶格能的是()A.Na(g)Cl(g)NaCl(s)H1B.Na(s)Cl(g)NaCl(s)H2C.2Na(g)2Cl(g)2NaCl(s)H3D.Na(g)Cl(g)NaCl(s)H4答案A解析从晶格能的定义出发来判断，气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量称为晶格能。7.氧化钙在2973 K时熔化，而氯化钠在1074 K时熔化，两者的离子间距离和晶体结构类似，有关它们熔点差别较大的原因叙述不正确的是()A.氧化钙晶体中阴、阳离子所带的电荷数多B.氧化钙的晶格能比氯化钠的晶格能大C.氧化钙晶体的结构类型与氯化钠晶体的结构类型不同D.在氧化钙与氯化钠的离子间距离类似的情况下，晶格能主要由阴、阳离子所带电荷的多少决定答案C解析CaO和NaCl都属于离子晶体，熔点的高低可根据晶格能的大小判断。晶格能的大小与离子所带电荷多少、离子间距离、晶体结构类型等因素有关。CaO和NaCl的离子间距离和晶体结构都类似，故晶格能主要由阴、阳离子所带电荷的多少决定。8.根据下列离子晶体的晶体结构判断，其中化学式不正确的是()答案A解析在立方体晶胞中，顶点只占，棱上的占，面心处占，中心占一个。故A选项中A：1，B：81，其化学式为AB，不正确；B选项中C：1，D：4，其化学式为C2D；C选项中E：4，F：4，其化学式为EF；D选项中X：1，Y：63，Z：81，其化学式为XY3Z，故B、C、D均正确。9.CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如下图所示)，但CaC2晶体中哑铃形C的存在使晶胞沿一个方向拉长。下列关于CaC2晶体的说法中正确的是()A.1个Ca2周围距离最近且等距离的C数目为6B.6.4 g CaC2晶体中含阴离子0.1 molC.该晶体中只含有离子键D.与每个Ca2距离相等且最近的Ca2共有12个答案B解析注意该晶胞中边长的差异。与每个Ca2距离最近且距离相等的C、Ca2的数目均为4；C中含有共价键。10.请回忆食盐晶体结构，已知食盐的密度为 gcm3，其摩尔质量为M gmol1，阿伏加德罗常数为NA，则在食盐晶体里Na和Cl的间距大约是 ()A. cm B. cmC. cm D. cm答案B解析已知一个晶胞中有4个NaCl，且食盐晶体中Na与Cl的间距的2倍正好是晶胞的边长。设边长为a，故有NA4。解得a cm，则 cm，故选B。11.(1)已知MgO的晶体结构属于NaCl型。某同学画出的MgO晶胞结构示意图如图所示，请改正图中错误：_。(2)Mg是第3周期元素，该周期部分元素氟化物的熔点见下表：氟化物NaFMgF2SiF4熔点/K12661534183解释表中氟化物熔点差异的原因：_。答案(1)8号白球改为灰球(2)阴离子相同的离子晶体微粒间的作用力随阳离子半径的减小、电荷数的增大而增大，故MgF2的熔点高于NaF；SiF4是分子化合物，分子间的作用力为范德华力，因而熔点较低解析(2)NaF、MgF2是离子晶体，阴、阳离子通过离子键结合，SiF4是分子化合物，分子间存在较弱的范德华力。12.AD是元素周期表中短周期的四种元素，请根据表中信息回答下列问题。元素ABCD性质或结构信息单质制成的高压灯，发出的黄光透雾能力强、射程远工业上通过分离液态空气获得其单质。原子的最外层未达到稳定结构单质常温、常压下是气体，原子的L层有一个未成对的p电子2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同(1)上表中与A属于同一周期的元素是_(写元素符号)，写出D离子的电子排布式_。(2)D和C形成的化合物属于_晶体。写出C单质与水反应的化学方程式_。(3)对元素B的单质或化合物描述正确的是_。a.B元素的最高正价为6价b.单质常温、常压下难溶于水c.单质分子中含有18个电子d.在一定条件下镁条能与单质B反应(4)A和D两种元素金属性较强的是_(写元素符号)，写出能证明该结论的一个实验事实_。答案(1)Mg1s22s22p6 (2)离子2F22H2O 4HFO2(3)bd(4)Na钠与水反应比镁与水反应剧烈(或氢氧化钠的碱性比氢氧化镁强)解析由A在高