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- 2021-07-03 发布
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第四节 离子晶体
第1课时 离子晶体、晶格能
[目标要求] 1.掌握离子键、离子晶体的概念;知道离子晶体类型与性质的关系。2.掌握晶格能的概念和意义;知道晶格能的大小与晶体性质的关系。
一、离子晶体
1.概念
由________和________通过________结合而成的晶体。
2.决定晶体结构的因素
离子晶体中离子的配位数是指一个离子周围最邻近的____________________。决定离子晶体中离子配位数的因素有________因素、________因素、________因素。
(1)几何因素是指______________________________。它是决定离子晶体结构的重要因素。
(2)电荷因素是指____________________。如在NaCl晶体中每个Na+周围有____个Cl-,每个Cl-周围有____个Na+。NaCl只是氯化钠晶体的__________,在晶体中不存在单个氯化钠分子,只有Na+和Cl-。在CsCl晶体中每个Cs+周围有______个Cl-,每个Cl-周围有______个Cs+。如果正、负离子的__________不同,正、负离子的________必定不相同,正、负离子的__________就不会相同。如,在CaF2晶体中,Ca2+和F-的电荷比是________,个数比是________,Ca2+的配位数为________,F-的配位数为________。
(3)键性因素是指____________________。
3.性质
(1)________较大,难于压缩;
(2)熔、沸点________,难挥发;
(3)不导电,但是在________或________中可导电。
二、晶格能
1.概念
离子晶体的晶格能是指________________________________________,能量取________。离子晶体的晶格能是最能反映________________的数据。
2.影响因素
离子带电荷越多,晶格能越________,离子半径越大,晶格能越________。
3.晶格能对离子晶体性质的影响
晶格能越大,形成的离子晶体越________,而且熔点越____,硬度越____。
1.下列说法中一定正确的是( )
A.固态时能导电的物质一定是金属晶体
B.熔融状态能导电的晶体一定是离子晶体
C.水溶液能导电的晶体一定是离子晶体
D.固态不导电而熔融态导电的晶体一定是离子晶体
2.萤石(CaF2)是一种难溶于水的固体。下列实验事实能说明CaF2一定是离子晶体的是( )
A.CaF2难溶于水,其水溶液的导电性极弱
B.CaF2的熔点较高,硬度较大
C.CaF2固体不导电,但在熔融状态下可以导电
D.CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小
3.下列7种物质:①白磷(P4);②水晶;③氯化铵;④氢氧化钙;⑤氟化钠;⑥过氧化钠;⑦石墨。固态时都为晶体,回答下列问题(填写序号):
(1)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________。
(2)既含范德华力,又有非极性键的晶体是________,熔化时既要克服范德华力,又要破
坏化学键的是________,熔化时只破坏共价键的是________。
练基础落实
知识点1 化学键与离子键
1.现有如下各种说法:
①在水中H、O原子间均以化学键相结合。
②金属和非金属化合形成离子键。
③离子键是阳离子与阴离子之间的相互吸引。
④根据电离方程式HCl===H++Cl-,判断HCl分子里存在离子键。
⑤H2分子和Cl2分子的反应过程是H2、Cl2分子里共价键发生断裂生成H、Cl原子,而后H、Cl原子形成离子键的过程。
其中正确的是( )
A.①②⑤正确 B.都不正确
C.④正确,其他不正确 D.仅①不正确
2.下列性质中,可以证明某化合物内一定存在离子键的是( )
A.可溶于水 B.具有较高的熔点
C.水溶液能导电 D.熔融状态能导电
知识点2 离子晶体与离子键
3.下列说法正确的是( )
A.一种金属元素和一种非金属元素一定能形成离子化合物
B.离子键只存在于离子化合物中
C.共价键只存在于共价化合物中
D.离子化合物中必定含有金属元素
4.下列说法正确的是( )
A.离子晶体中可能含有共价键,但一定含有金属元素
B.分子晶体中一定含有共价键
C.离子晶体中一定不存在非极性键
D.含有离子键的晶体一定是离子晶体
知识点3 离子晶体的结构
5.萤石(CaF2)晶体属于立方晶系,萤石中每个Ca2+被8个F-所包围,则每个F-周围最近距离的Ca2+数目为( )
A.2 B.4 C.6 D.8
6.高温下,超氧化钾晶体呈立方体结构,晶体中氧的化合价部分为0价,部分为-2价。如图为超氧化钾晶体的一个晶胞(晶体中最小的重复单元),则下列说法中正确的是( )
A.超氧化钾的化学式为KO2,每个晶胞含有4个K+和4个O
B.晶体中每个K+周围有8个O,每个O周围有8个K+
C.晶体中与每个K+距离最近的K+有8个
D.晶体中,0价氧原子与-2价氧原子的数目比为1∶1
知识点4 离子晶体的性质特点
7.为了确定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否为离子化合物,可以进行下列实验,其中合理、可靠的是( )
A.观察常温下的状态,SbCl5是苍黄色液体,SnCl4为无色液体。结论:SbCl5和SnCl4都是离子化合物
B.测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔点依次为73.5 ℃、2.8 ℃、-33 ℃。结论:SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是离子化合物
C.将SbCl3、SbCl5、SnCl4溶解于水中,滴入HNO3酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀。结论:SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物
D.测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的水溶液的导电性,发现它们都可以导电。结论:SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物
知识点5 晶格能及其对离子晶体性质的影响
8.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
9.离子晶体熔点的高低决定于阴、阳离子之间的核间距离和晶格能的大小,根据所学知识判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序是( )
A.KCl>NaCl>BaO>CaO
B.NaCl>KCl>CaO>BaO
C.CaO>BaO>KCl>NaCl
D.CaO>BaO>NaCl>KCl
练方法技巧
判断离子晶体晶格能的大小、熔点高低、硬度大小的方法
10.下列大小关系正确的是( )
A.晶格能:NaClCaO
C.熔点:NaI>NaBr
D.熔、沸点:CO2>NaCl
11.氧化钙在2 973 K时熔化,而氯化钠在1 074 K时熔化,两者的离子间距离和晶体结构都类似,有关它们熔点差别较大的原因叙述不正确的是( )
A.氧化钙晶体比氯化钠晶体中阴、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
练综合拓展
12.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
A
NaCl
KCl
CsCl
熔点/K
1 074
1 049
918
物质
B
Na
Mg
Al
熔点/K
317
923
933
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,粒子之间的作用力由大到小的顺序是________。B组晶体属于____________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______________。
第四节 离子晶体
第1课时 离子晶体、晶格能
基础落实
一、
1.阳离子 阴离子 离子键
2.异电性离子的数目 几何 电荷 键性 (1)晶体中正、负离子的半径比 (2)正、负离子的电荷比 6 6 化学式 8 8 电荷 个数 配位数 2∶1 1∶2 8 4 (3)离子键的纯粹程度
3.(1)硬度 (2)较高 (3)熔融态 水溶液
二、
1.气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量 正值 离子晶体稳定性
2.大 小
3.稳定 高 大
课堂练习
1.D
2.C [化合物中存在离子键则必为离子晶体,而离子晶体区别于其他晶体的突出特点是固体不导电,熔融状态下能导电,故选C。]
3.(1)③ ⑤ ⑥ ③和④ (2)① ⑦ ②
课时作业
1.B 2.D
3.B [AlCl3是共价化合物,A错;凡含有离子键的化合物就是离子化合物,B正确;共价键除存在于共价化合物中,非金属单质及离子化合物中也可含有共价键,C错;铵盐属于离子化合物,但其中没有金属元素,D错。]
4.D [根据离子晶体的概念可知,只要含有离子键,形成的晶体就是离子晶体,但离子晶体中不一定只含有离子键,如Na2O2中除离子键外,还含有非极性共价键,故C错,D正确。铵盐形成的晶体也是离子晶体,其中不含金属元素,如NH4Cl,故A错。由稀有气体形成的分子晶体中含范德华力而无共价键,故B错。]
5.B
6.A [由题中的晶胞结构图可知:有8个K+位于顶点,6个K+位于面心,则晶胞中含有的K+数为8×+6×=4个;有12个O位于棱心,1个处于体心,则晶胞中含有的O数为12×+1=4个,所以超氧化钾的化学式为KO2。设晶体中0价氧原子和-2价氧原子数分别为x、y,则有=-,即x∶y=3∶1。]
7.B [离子化合物一般熔、沸点较高,熔融态可导电;分子晶体溶于水后也可以发生电离而导电,如HCl等;HCl溶于水电离产生Cl-,也能与HNO3酸化的AgNO3溶液反应,产生白色沉淀,故A、C、D都不可靠。]
8.C
9.D [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:Ba2+>K+>Ca2+>Na+;阴离子半径:Cl->O2-,比较可得只有D项是正确的。]
10.B [对于电荷相同的离子,半径越小,离子键越强,晶格能越大,硬度越高,熔、沸点越高。半径:Cl-
KCl>CsCl 金属 NaMg2+>Al3+ Na
KCl>CsCl 金属 Na