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選修三 專題三 離子鍵、離子晶體

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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(jiàn)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(jiàn)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

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