[推荐学习]化学新导学笔记人教选修三讲义：第三章-第四节-离子晶体.doc

1、第四节离子晶体学习目标定位1.熟知离子键、离子晶体的概念，知道离子晶体类型与性质的联系。2.认识晶格能的概念和意义，能根据晶格能的大小，分析晶体的性质。一、离子晶体1.概念及结构特点(1)概念：阴、阳离子通过离子键结合而形成的晶体。(2)结构特点：构成微粒：阴离子和阳离子，离子晶体中不存在单个分子。微粒间的作用力：离子键。2.典型离子晶体的结构类型(1)配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目，叫做离子晶体中离子的配位数。(2)典型离子晶体的结构模型：化学式NaClCsClCaF2晶胞晶胞中离子数目Na：4Cl：4Cs：1Cl：1Ca2：4F：8阳离子的配位数688阴离子的配位数684(3

2、)在NaCl晶体中，每个Na周围最近且等距离的Na有12个，每个Cl周围最近且等距离的Cl也有12个。在CsCl晶体中，每个Cs周围最近且等距离的Cs有6个，每个Cl周围最近且等距离的Cl也有6个。3.决定晶体结构的因素(1)思考讨论：在NaCl和CsCl两种晶体中，阴、阳离子的个数比都是11，都属于AB型离子晶体，为什么二者的配位数不同、晶体结构不同？答案在NaCl晶体中，正负离子的半径比0.525，在CsCl晶体中，0.934，由于值的不同，结果使晶体中离子的配位数不同，其晶体结构不同。NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都是6，CsCl晶体中阴、阳离子的配位数都是8。数值越大，离子的配位数越

3、高。为什么在NaCl(或CsCl)晶体中，阳、阴离子的配位数相同；而在CaF2晶体中，阳、阴离子的配位数不相同？答案在NaCl、CsCl晶体中，阳、阴离子的配位数相同，是由于阳、阴离子电荷(绝对值)相同，因而阳、阴离子的个数相同，结果导致阳、阴离子的配位数相同；若阳、阴离子的电荷不相同，阳、阴离子的个数必定不相同，结果阳、阴离子的配位数就不会相同。如CaF2晶体中，Ca2的配位数为8，F的配位数为4，离子所带电荷越多，配位数越多。(2)归纳总结，决定晶体结构的因素：几何因素晶体中正负离子的半径比电荷因素晶体中正负离子的电荷比键性因素离子键的纯粹程度4.离子晶体的性质(1)熔、沸点较高，硬度较大

4、。(2)离子晶体不导电，但熔化或溶于水后能导电。(3)大多数离子晶体能溶于水，难溶于有机溶剂。例1下列性质适合于离子晶体的是()A.熔点1 070 ，易溶于水，水溶液能导电B.熔点10.31 ，液态不导电，水溶液能导电C.能溶于CS2，熔点112.8 ，沸点444.6 D.熔点97.81 ，质软，导电，密度0.97 gcm3【考点】离子键和离子晶体【题点】离子晶体的特征性质答案A解析离子晶体在液态(即熔融态)导电，B项错误；CS2是非极性溶剂，根据相似相溶规律，C项错误；离子晶体质硬易碎，且固态不导电，D项错误。例2一种离子晶体的晶胞如图所示。其中阳离子A以表示，阴离子B以表示。关于该离子晶体

5、的说法正确的是()A.阳离子的配位数为8，化学式为ABB.阴离子的配位数为4，化学式为A2BC.每个晶胞中含4个AD.每个A周围有4个与它等距且最近的A【考点】离子键和离子晶体【题点】离子晶体的结构答案C解析用均摊法可知，晶胞中含有阳离子数为864，阴离子显然是8个，故化学式为AB2，A、B项错误；每个A周围最近且等距离的A有12个(类似于干冰晶体)，D项错误。二、晶格能1.概念：气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量。晶格能通常取正值，单位kJmol1。2.影响因素及与离子晶体性质的关系离子化合物NaBrNaClMgO离子电荷数112核间距/pm298282210晶格能/kJmol1747

6、7863 791熔点/7478012 852摩氏硬度NaF，MgO的熔点(2 852 )比NaF的熔点(993 )高得多。(2)晶格能的大小决定离子晶体的稳定性。晶格能越大，表示离子键越强，晶体越稳定，熔化和破坏离子晶体时消耗的能量就越多，即相应的离子晶体的熔点就越高，硬度就越大。(3)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。例3下列关于晶格能的叙述中正确的是()A.晶格能仅与形成晶体中的离子所带电荷数有关B.晶格能仅与形成晶体的离子半径有关C.晶格能是指相邻的离子间的静电作用D.晶格能越大的离子晶体，其熔点越高【考点】晶格能【题点】晶格能的概

7、念及影响因素答案D解析晶格能与离子所带电荷数的乘积成正比，与阴、阳离子半径的大小成反比，A、B项错误；晶格能越大，晶体的熔、沸点越高，硬度也越大，D项正确。例4碱金属卤化物是典型的离子晶体，它的晶格能与成正比(d0是晶体中最邻近的导电性离子的核间距)。下面说法错误的是()晶格能/kJmol1离子半径/pmLiF LiClLiBrLiI1 031 845 807752LiNaK60 95133NaFNaClNaBrNaI915 777 740 693FClBrI136181195216KFKClKBrKI812708 676641A.晶格能的大小与离子半径成反比B.阳离子相同、阴离子不同的离子晶

8、体，阴离子半径越大，晶格能越小C.阳离子不同、阴离子相同的离子晶体，阳离子半径越小，晶格能越大D.金属卤化物晶体中，晶格能越小，氧化性越强【考点】晶格能【题点】晶格能的概念及影响因素答案D解析由表中数据可知晶格能的大小与离子半径成反比，A项正确；由NaF、NaCl、NaBr、NaI晶格能的大小即可确定B项正确；由LiF、NaF、KF晶格能的大小即可确定C项正确；表中晶格能最小的是碘化物，因还原性：FClBrKClCsCl金属NaMgMg2Al3NaMgNaClBaOCaOB.NaClKClCaOBaOC.CaOBaOKClNaClD.CaOBaONaClKCl【考点】晶格能【题点】晶格能与离子

9、晶体物理性质的关系答案D解析对于离子晶体来说，离子所带电荷数越多，阴、阳离子间的核间距离越小，晶格能越大，离子键越强，熔点越高，阳离子半径大小顺序为Ba2KCa2Na；阴离子半径：ClO2，比较可得D项正确。题组三离子晶体的空间结构的考查8.下列不属于影响离子晶体结构的因素的是()A.晶体中阴、阳离子的半径比B.晶体中阴、阳离子的电荷比C.离子键的纯粹程度D.离子晶体的晶格能【考点】离子键和离子晶体【题点】离子晶体的结构答案D9.在下列离子晶体空间结构示意图中，代表阳离子，代表阴离子。若M代表阳离子，N代表阴离子，则化学式为MN2的晶体结构是()【考点】离子键和离子晶体【题点】离子晶体结构的相

10、关计算答案B解析A项，阳离子位于顶点和面心，晶胞中平均含有阳离子的数目为864，阴离子位于体心，晶胞中含有的阴离子数目为1，故该晶胞中阳离子和阴离子的个数比为41，化学式为M4N，错误；B项，阳离子位于顶点，晶胞中平均含有阳离子的数目为4，阴离子位于体心，晶胞中含有的阴离子数目为1，故该晶胞中阳离子和阴离子的个数比为112，化学式为MN2，正确；C项，阳离子位于顶点，晶胞中平均含有阳离子的数目为3，阴离子位于体心，晶胞中含有的阴离子数目为1，故该晶胞中阳离子和阴离子的个数比为138，化学式为M3N8，错误；D项，阳离子位于顶点，晶胞中平均含有阳离子的数目为81，阴离子位于体心，晶胞中含有的阴离

11、子数目为1，故该晶胞中阳离子和阴离子的个数比为11，化学式为MN，错误。10.在冰晶石(Na3AlF6)晶胞中，AlF63占据的位置相当于NaCl晶胞中Cl占据的位置，则冰晶石晶胞中含Na数为()A.12个 B.8个 C.4个 D.3个【考点】离子键和离子晶体【题点】离子晶体结构的相关计算答案A解析NaCl晶胞中Cl个数为864，由题意知，冰晶石晶胞中AlF63的个数也应当为4，化学式Na3AlF6中Na和AlF63的个数比为31，所以冰晶石晶胞中含Na个数为4312，故选A。11.已知CaF2是离子晶体，如果用“”表示F；用“”表示Ca2，在如图所示中，符合CaF2晶体结构的是()【考点】离

12、子键和离子晶体【题点】离子晶体的结构答案B解析在A中F数目为4，Ca2数目为1，不符合CaF2的组成；在B中F数目为1，Ca2数目为4，符合CaF2的组成，B项正确；在C中F数目为81，Ca2数目为1，不符合CaF2的组成；在D中N(Ca2)N(F)11，不符合CaF2的组成，D项错误。12.如图是氯化铯晶体的晶胞(晶体中的最小重复单元)，已知晶体中两个最近的Cs核间距离为 a cm，氯化铯的相对分子质量为M，NA为阿伏加德罗常数，则氯化铯晶体的密度是()A. gcm3 B. gcm3C. gcm3 D. gcm3【考点】离子键和离子晶体【题点】离子晶体结构的相关计算答案C解析处于顶点的离子同

13、时为8个晶胞所共有，每个离子有属于1个晶胞，处于晶胞内的离子全属于该晶胞，可知1个氯化铯晶胞有1个Cs和1个Cl，则1 mol氯化铯的体积为NAa3 cm3，故氯化铯晶体的密度为 gcm3。综合强化13.已知物质熔、沸点数据回答问题：物质AlF3AlCl3AlBr3Al2O3MgCl2MgO熔点/1 260181(升华)2632 0457072 852(1)下列各组物质中，熔化时所克服的粒子间作用力类型分别与氟化铝和溴化铝相同的是_(填字母)。A.NaCl和CCl4 B.Na2O和SiO2C.金刚石和金属铝 D.碘和干冰(2)MgCl2的熔点远高于AlCl3熔点的原因是_。(3)工业上常用电解

14、熔融MgCl2的方法生产金属镁，用电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。为什么不用电解MgO的方法生产镁，也不用电解AlCl3的方法生产铝？(4)MgO的熔点比BaO的熔点_(填“高”或“低”)。(5)设计可靠的实验证明MgCl2、AlCl3所属的晶体类型，其实验方法是_。【考点】晶体的结构和性质综合【题点】晶体的结构和性质综合答案(1)A(2)MgCl2是离子晶体，AlCl3是分子晶体，离子键的强度远大于分子间作用力(3)氧化镁晶体比氯化镁晶体晶格能大，熔点高，电解时消耗电能大。AlCl3不属于离子晶体，熔融时不能导电，因而不能用电解AlCl3的方法生产铝。(4)高(5)将两晶体加热

15、到熔化状态，MgCl2能导电，AlCl3不能导电，证明AlCl3为分子晶体，MgCl2为离子晶体解析(1)由表中数据可知AlF3是离子化合物，熔化时需克服离子键，而AlBr3是分子晶体，熔化时需克服分子间作用力，故选A。(2)MgCl2是离子晶体，离子间通过离子键结合，AlCl3为共价化合物分子，分子间通过范德华力结合，离子键作用力远大于范德华力，所以MgCl2的熔点远高于AlCl3的熔点。(3)因为MgO的熔点远高于MgCl2，故电解熔融MgO将需要更高的温度，消耗更多的能量，因而不用电解MgO的方法生产镁。AlCl3不属于离子晶体，熔融时不能导电，因而不能用电解AlCl3的方法生产铝。(4

16、)MgO和BaO都是离子化合物，Mg2的半径比Ba2小，所以MgO的熔点比BaO的熔点高。(5)将两种晶体加热到熔化状态，MgCl2能导电，而AlCl3不能导电，即可证明MgCl2为离子晶体，AlCl3为分子晶体。14.已知某些硅酸盐矿物和石英的晶格能如下表：某些硅酸盐矿物和石英晶格能/kJmol1橄榄石4 400辉石4 100角闪石3 800云母3 800长石2 400石英2 600请回答下列问题。(1)橄榄石和云母晶出的顺序是_。(2)石英总是在各种硅酸盐析出后才晶出的原因是_。(3)推测云母和橄榄石的熔点高低为_，硬度大小为_。【考点】晶格能【题点】晶格能与离子晶体物理性质的关系答案(1

17、)橄榄石先晶出，云母后晶出(2)石英的晶格能较低，此外它不易在岩浆中达到饱和浓度，只有当各种金属离子以硅酸盐形式析出后，石英的浓度才达到饱和，故石英晶体最后晶出(3)云母橄榄石云母橄榄石15.金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题：(1)Ni原子的核外电子排布式为_。(2)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同：Ni2和Fe2的离子半径分别为69 pm和78 pm，则熔点NiO_(填“”)FeO。(3)NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为_、_。(4)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结构示意图如图所示。该合金的化学式为_。【考点】离子晶体

18、的综合【题点】离子晶体结构与性质的综合答案(1)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2(2)(3)66(4)LaNi5解析(2)NiO、FeO都属于离子晶体，熔点高低受离子键强弱影响，离子半径越小，离子键越强，熔点越高。(3)因为NiO晶体结构与NaCl的相同，而NaCl晶体中Na、Cl的配位数都是6，所以，NiO晶体中Ni2、O2的配位数也是6。(4)根据晶胞结构可计算，一个合金晶胞中，La原子数81，Ni原子数185。所以该合金的化学式为LaNi5。予少家汉东，汉东僻陋无学者，吾家又贫无藏书。州南有大姓李氏者，其于尧辅颇好学。予为儿童时，多游其家，见有弊筐贮故书在壁间，发而视之，得唐昌黎先生文集六卷，脱落颠倒无次序，因乞李氏以归。读之，见其言深厚而雄博，然予犹少，未能悉究其义徒见其浩然无涯，若可爱。 是时天下学者杨、刘之作，号为时文，能者取科第，擅名声，以夸荣当世，未尝有道韩文者。予亦方举进士，以礼部诗赋为事。年十有七试于州，为有司所黜。因取所藏韩氏之文复阅之，则喟然叹曰：学者当至于是而止尔！因怪时人之不道，而顾己亦未暇学，徒时时独念于予心，以谓方从进士干禄以养亲，苟得禄矣，当尽力于斯文，以偿其素志。