专题3　第二单元　离子键　离子晶体 学案-2024-2025学年高二上学期化学苏教版（2019） 选择性必修2

第二单元　离子键　离子晶体 ［核心素养发展目标］　1.能结合实例描述离子键的成键特征及其本质，能根据晶格能大小解释和预测同类型离子化合物的某些性质。2.能描述常见类型的离子化合物的晶体结构。3.能运用模型和有关理论解释不同类型离子化合物的晶胞构成。 一、离子键的形成 1.形成过程 2.特征 简单的阴、阳离子可以看成是　　　　对称的，电荷分布也是　　　　对称的，它们在空间各个方向上的　　　　　　　　相同，在各个方向上只要空间条件允许，一个离子可同时吸引多个带相反电荷的离子，故离子键　　　方向性和饱和性。  3.离子键的成键条件 成键元素的原子得、失电子的能力差别较大，电负性差值大于1.7。 4.离子键的存在 离子键只存在于离子化合物中：大多数盐、强碱、活泼金属氧化物（过氧化物，如Na2O2）、氢化物（如NaH和NH4H）等。含有离子键的化合物一定是离子化合物。 1.正误判断 （1）离子键是指阴、阳离子之间强烈的静电引力（　　） （2）活泼金属元素与活泼非金属元素之间一定形成离子键（　　） （3）全部由非金属元素构成的化合物一定不含有离子键（　　） 2.写出下列离子化合物的电子式。 （1）MgCl2　（2）NaOH　（3）Na2O2 （4）NaH ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3.具有下列电子排布的原子中最难形成离子键的是（　　） A.1s22s22p2 B.1s22s22p5 C.1s22s22p63s2 D.1s22s22p63s1 4.下列关于离子键的说法错误的是（　　） A.离子键没有方向性和饱和性 B.非金属元素组成的物质也可以含离子键 C.形成离子键时离子间的静电作用包括静电引力和静电斥力 D.因为离子键无饱和性，故一种离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子 （1）金属元素与非金属元素形成的化学键有可能是共价键，如AlCl3。 （2）完全由非金属元素形成的化合物中有可能含离子键，如NH4Cl、NH4H。 （3）离子键不具有饱和性是相对的，每种离子化合物的组成和结构是一定的，而不是任意的。 二、离子晶体 1.概念及结构特点 （1）概念：由　　　　　　　按一定方式有规则地排列形成的晶体。  （2）结构特点 ①构成微粒：　　　　　　和　　　　　，离子晶体中不存在单个分子，其化学式表示的是离子的个数比。  ②微粒间的作用力：　　　　　。  2.晶格能（U） 离子晶体中阴、阳离子间相互作用力的大小可用晶格能来衡量。 （1）概念：拆开　　　离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子时所　　　的能量。  单位：kJ·mol-1。 （2）影响因素：离子晶体中离子半径越小，所带电荷数越多，晶格能越大。 （3）晶格能与晶体物理性质的关系：一般而言，晶格能越大，离子键越　　　　，离子晶体的熔点越　　、硬度越　　。  3.离子晶体的性质 （1）熔、沸点较　　　，硬度较　　　。  （2）离子晶体不导电，但　　　或　　　　时能导电。  （3）大多数离子晶体能溶于水，难溶于有机溶剂。 4.离子晶体的结构 （1）离子的配位数：离子晶体中一个离子周围　　　　　　　　　　　　　　数目。  ①氯化钠型离子晶体 常见的氯化钠型离子晶体还有KCl、NaBr、CaO、MgO等。 NaCl的晶胞结构如图所示： a.晶胞中含Na+的个数为　　　　　，Cl-的个数为　　　　　。  b.Cl-周围最近且等距的Na+有　　个，构成　　　　　　　　，Na+周围最近且等距的Cl-有　　个，构成　　　　　　　　。  c.晶胞中，与Na+等距且最近的Na+有　　　个。  d.若晶胞立方体的边长为a cm，则最近的Na+间距离为　　　　　　 cm。  e.NaCl晶体的密度ρ为　　　　　 g·cm-3（用含有NA和a的代数式表示）。  ②氯化铯型离子晶体 CsCl、CsBr、CsI、NH4Cl等晶体都属于氯化铯型离子晶体。 CsCl的晶胞结构如图所示：a.每个晶胞中实际拥有的Cs+有 　　　个，Cl-有 　　　个。  b.每个Cs+周围距离最近的Cl-有　　　个，每个Cl-周围距离最近的Cs+有 　　　个，它们均构成正六面体。  c.若晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则氯化铯晶体的密度为　　　　　　　　　　 g·cm-3。  1.NaCl的熔点为801 ℃，CsCl的熔点为645 ℃，试解释其原因。 ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2.如图是CaF2晶体的晶胞结构。 （1）CaF2晶体中Ca2+的配位数是　　，F-的配位数是　　。  （2）已知晶体中晶胞的边长为b pm。则Ca2+、F-间的最近距离为　　　　　pm，晶体的密度是　　　　　　　 g·cm-3（NA为阿伏加德罗常数的值）。  1.正误判断 （1）含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体（　　） （2）有些离子晶体中除含离子键外还存在共价键（　　） （3）离子晶体受热熔化，破坏化学键，吸收能量，属于化学变化（　　） （4）某些离子晶体受热失去结晶水，属于物理变化（　　） 2.下列物质属于离子晶体的是（　　） A.H2SO4 B.NH3 C.CO2 D.KOH 3.下列有关晶格能的叙述正确的是（　　） A.晶格能是气态离子形成1 mol离子晶体吸收的能量 B.晶格能通常取正值，但是有时也取负值 C.晶格能越大，形成的离子晶体越稳定 D.晶格能越大，物质的硬度反而越小 4.MgO、Rb2O、CaO、BaO四种离子晶体的熔点高低顺序正确的是（　　） A.MgO>Rb2O>BaO>CaO B.MgO>CaO>BaO>Rb2O C.CaO>BaO>MgO>Rb2O D.CaO>BaO>Rb2O>MgO 离子晶体的判断 （1）利用物质的分类 大多数盐（包括铵盐）、强碱、活泼金属的氧化物（如Na2O和Na2O2）、氢化物（如NaH）、硫化物等都是离子晶体。 （2）利用元素的性质和种类 ①利用电负性：如成键元素的电负性差值大于1.7的物质。 ②利用元素在周期表中的位置：金属元素（如ⅠA、ⅡA族元素等）与非金属元素（如ⅥA、ⅦA族元素等）组成的化合物。 （3）利用物质的性质 离子晶体一般具有较高的熔、沸点，难挥发，硬而脆；固体不导电，但熔融或溶于水时能导电。 5.（2023·成都外国语学校高二检测）图a~d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（　　） A.a和c B.b和c C.b和d D.a和d 6.在离子晶体中，阴、阳离子按一定的规律进行排列，如图甲是NaCl的晶胞结构。在离子晶体中，阴、阳离子具有或近似具有球形对称结构，它们可以看作是不等径的刚性圆球，并彼此相切，如图乙。（已知a为常数） （1）在NaCl晶体中，每个Na+同时吸引　　　　个Cl-；而Na+与Cl-的数目之比为　　　　。  （2）Na+半径与Cl-半径之比为　　　　　（已知≈1.414）。  （3）若a=5.6×10-8 cm，NaCl晶体的密度为　　　（结果保留至小数点后一位，已知5.63≈175.6，NaCl的摩尔质量为58.5 g·mol-1）。  答案精析 一、 1.静电引力　静电斥力 2.球形　球形　静电作用　无 应用体验 1.（1）×　（2）×　（3）× 2. （1） （2） （3） （4） 3.A　［A为C元素，B为F元素，C为Mg元素，D为Na元素，则只有A项碳元素既难失电子，又难得电子，不易形成离子键。］ 4.D　［活泼金属和活泼非金属元素原子间易形成离子键，但由非金属元素组成的物质也可含离子键，如铵盐，B项正确；离子键无饱和性，体现在一种离子周围可以尽可能多地吸引带异性电荷的离子，但也不是任意多的，因为这个数目还要受两种离子的半径比（即空间条件是否允许）和个数比的影响，D项错误。］ 二、 1.（1）阴、阳离子　（2）①阴离子　阳离子　②离子键 2.（1）1 mol　吸收　（3）牢固　高　大 3.（1）高　大　（2）熔融　溶于水 4.（1）最邻近的带相反电荷的离子的　①8×+6×=4　12×+1=4　6　正八面体　6　正八面体　12　a　　②1　1　8　8　 思考交流 1.Na+、Cs+所带电荷数一样，但Na+的半径小于Cs+的半径，NaCl中的离子键强于CsCl中的离子键，所以NaCl的熔点高于CsCl的熔点。 2.（1）8　4　（2）b　×1030 解析　（2）F-位于体对角线上，距离最近顶点的Ca2+的距离为体对角线长的，故距离最近的Ca2+、F-间的距离为b pm。每个CaF2晶胞中含4个CaF2，则ρ=×1030 g·cm-3。 应用体验 1.（1）×　（2）√　（3）×　（4）× 2.D 3.C　［晶格能是指拆开1 mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子时所吸收的能量，A项错误；晶格能通常取正值，不取负值，B项错误；晶格能越大，离子键越强，形成的离子晶体越稳定，C项正确；晶格能越大，离子键越强，物质的硬度越大，D项错误。］ 4.B　［四种离子晶体所含阴离子相同，所含阳离子不同。对Mg2+、Rb+、Ca2+、Ba2+进行比较，Rb+所带电荷数少，其与O2-形成的离子键最弱，故Rb2O的熔点最低；对Mg2+、Ca2+、Ba2+进行比较，它们所带电荷数一样多，半径：Mg2+<Ca2+<Ba2+，与O2-形成的离子键由强到弱的顺序是MgO>CaO>BaO，相应离子晶体的熔点由高到低的顺序为MgO>CaO>BaO。］ 5.D　［NaCl晶体是简单立方体结构，每个Na+周围有6个Cl-，每个Cl-周围有6个Na+；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，由图可知，a和d属于从NaCl晶体中分割出来的结构图。］ 6.（1）6　1∶1　（2）0.414∶1　（3）2.2 g·cm-3 解析　（1）观察晶胞的结构可知，每个Na+同时吸引6个Cl-；在每个晶胞中含Na+的个数为4，含Cl-的个数也为4，即Na+与Cl-的数目之比为1∶1。 （2）由图乙可知，因为r（Cl-）>r（Na+），则r（Cl-）=，2r（Na+）=a-2r（Cl-）=a-2×，r（Na+）=，r（Na+）∶r（Cl-）=∶=（-1）∶1=0.414∶1。（3）由NaCl晶体结构分析，每个晶胞中含有4个“NaCl”，则ρV=，ρ= g·cm-3≈2.2 g·cm-3。 学科网（北京）股份有限公司 $$