3.2 离子晶体（同步讲义）化学沪科版选择性必修2

本讲义聚焦离子晶体的结构与性质核心知识点，从离子键的概念、形成条件及特征切入，系统梳理离子晶体的组成、典型晶胞结构（如NaCl、CsCl、CaF₂）、粒子数计算，再到性质（熔沸点、导电性等）及应用，通过知识点分点解析、即学即练和实践应用构建学习支架，形成“离子键→晶体结构→性质→应用”的完整逻辑脉络。 资料以化学观念中的“结构决定性质”为核心，融合科学思维的模型建构（如晶胞结构对比分析）和科学探究与实践（即学即练、综合应用例题）。例如结合NaCl、CsCl晶胞对比配位数和粒子数，帮助学生微观辨析；课中辅助教师直观讲解晶体结构，课后通过基础达标和拓展培优题帮助学生巩固知识，弥补薄弱环节。

第三章 晶体结构与性质 第二节 离子晶体 共1课时 教学目标 1．知道离子键的概念、形成条件及判断方法。 2．掌握离子晶体的概念，了解离子晶体的组成、结构、性质特点。 3．能识别氯化钠、氯化铯、氟化钙等的晶体结构，会计算晶胞中的粒子数。 4．了解离子晶体主要性质，能从晶体结构的微观角度去解释物质的物理性质。 重点和难点 重点：离子晶体的概念、结构特点、性质及粒子数的计算 难点：用离子键的有关理论解释离子晶体的物理性质 ◆知识点一 离子键和离子晶体 1．离子键 （1）定义：在离子化合物中，由正、负离子之间通过静电相互作用所形成的化学键叫做离子键。 （2）构成粒子：正离子（如Na+、Ca2+、NH、C2H5NH3+—乙基铵根离子，为一种有机离子）等）和负离子（如Cl-、O2-、S2-、SO、NO 等）。 （3）特征：无方向性（静电作用沿各个方向均存在）、无饱和性（一个离子可同时吸引多个带相反电荷的离子，吸引数量由离子半径比决定）。 （4）形成条件：成键原子间电负性差异较大（通常电负性差值 > 1.7），导致金属原子（或铵根的中心原子）易失去价电子形成正离子，非金属原子（或酸根的中心原子）易得到电子形成负离子。 （5）影响因素： ① 离子半径：阴、阳离子半径越小，电荷间距离越近，静电作用越强，离子键键能越大； ② 离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，单位体积内电荷密度越大，静电作用越强，离子键键能越大。 （6）配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。 2．离子晶体 （1）定义：正、负离子通过离子键以各种方式在空间呈现一定的、有规则的排列形成的晶体。 （2）特点： ①离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键和氢键等，如CuSO4·H2O。 ②离子晶体中，每个负（正）离子周围排列的带相反电荷的离子的数目是固定的，不是任意的。 3．几种常见离子晶体 晶体 晶胞 晶胞详解 NaCl ①在NaCl晶体中，Na＋的配位数为6，Cl－的配位数为6 ②与Na＋(Cl－)等距离且最近的Na＋(Cl－)有12个 ③晶胞中含有的Na+ 个数为： 12× 1/4 + 1= 4； 8 个 Cl—处于顶角和 6 个 Cl—处于面心，晶胞中含有的 Cl—个数为： 8× 1/8 + 6× 1/2 = 4。每个晶胞中有4个Na＋和4个Cl－ ④每个Cl－周围的Na＋构成正八面体图形 CsCl ①在CsCl晶体中，Cs＋的配位数为8，Cl－的配位数为8 ②每个Cs＋与6个Cs＋等距离相邻，每个Cs＋(Cl－)与8个Cl－(Cs+)等距离相邻 CaF2 ①在CaF2晶体中，Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4 ②每个晶胞中含有4个Ca2＋和8个F－ 【特别提醒】 （1）离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4NO3晶体。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。 （2）离子晶体中除含离子键外不一定不含其他化学键，如CH3COONH4中除含离子键外，还含有共价键、配位键。 （3）含有正离子的晶体不一定是离子晶体，也可能是金属晶体。大量离子晶体的正、负离子不是单原子，离子组成差异较大，有些晶体中还存在共价键，然而贯穿整个晶体的主要作用力仍是正负离子之间的作用力。 （5）离子晶体中不一定不含分子，如CuSO4·5H2O晶体。 即学即练 1．下列叙述正确的是 A．带相反电荷离子之间的相互吸引称为离子键 B．金属元素与非金属元素化合时，一定形成离子键 C．某元素的原子最外层只有一个电子，它跟卤素结合时所形成的化学键不一定是离子键 D．NaCl和CsCl晶体中，每个离子周围带相反电荷离子的数目分别是6和8，可以说明离子键有饱和性 【答案】C 【解析】离子键包括阴、阳离子之间的静电引力和静电斥力两个方面，A项错误；金属与非金属元素的电负性相差小于1.7时往往形成共价键，如Al与Cl、Be与Cl(AlCl3、BeCl2是共价化合物)等，B项错误；氢原子最外层只有一个电子，HX中的化学键均为共价键，C项正确；离子键没有饱和性和方向性，D项错误。 2．自然界中的CaF2又称萤石，是一种难溶于水的固体，属于典型的离子晶体。下列一定能说明CaF2是离子晶体的实验是 A．CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱 B．CaF2的熔、沸点较高，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 【答案】C 【解析】离子晶体中含有离子键，离子键在熔融状态下被破坏，电离出自由移动的阴、阳离子，所以离子晶体在熔融状态下能够导电，这是判断某晶体是否为离子晶体的依据。 3．以Li2O晶胞的某一顶点为原点建立坐标系，沿x、y、z轴的晶胞投影均如图所示。下列说法错误的是 A．熔点：Li2O＞Na2O＞K2O B．Li2O晶体中，O2－的配位数为6 C．Li2O晶体中，与O2－等距且最近的O2－个数为12 D．若Li2O的晶胞参数为anm，则Li＋与O2－的最近距离为anm 【答案】BD 【解析】根据Li2O晶胞的投影图，可知白球位于晶胞的顶点和面上，故个数为8×1/8＋6×1/2＝4，根据化学式Li2O，可推测黑球在体内，有8个，如图为。A项，半径越小晶格能越大，熔点越高，半径Li＋＜Na＋＜K＋，故熔点Li2O＞Na2O＞K2O，正确；B项，根据分析可得，O2－的配位数为8，错误；C项，根据分析可得，如图与O2－等距且最近的O2－个数为12，正确；D项，若Li2O的晶胞参数为anm，则Li＋与O2－的最近距离为/4 anm，故D错误；故选BD。 ◆知识点二 离子晶体的性质及应用 1．离子晶体的性质 （1）主要性质： ①熔、沸点较高（如NaCl熔点801℃、CaO熔点2613℃、Na2SO4熔点884℃），硬度较大。 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。 （2）原因分析： 性质 原因 熔、沸点 离子晶体中有较强的离子键，熔化或汽化时需消耗较多的能量。所以离子晶体有较高的熔点、沸点和难挥发性。通常情况下，同种类型的离子晶体，离子半径越小，离子键越强，熔、沸点越高 硬度 硬而脆。离子晶体表现出较高的硬度，当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎 导电性 不导电，但熔融或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，正负离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此离子晶体不导电。当升高温度时，正负离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力，成为自由移动的离子，在外加电场的作用下，离子定向移动而导电。离子晶体溶于水时，正负离子受到水分子的作用成了自由移动的离子(或水合离子)，在外加电场的作用下，正负离子定向移动而导电 溶解性 大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中，难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)中。当把离子晶体放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子 延展性 离子晶体中正负离子交替出现，层与层之间如果滑动，同性离子相邻而使斥力增大导致晶面裂开不稳定，所以离子晶体无延展性 特殊性 某些铵盐和含有机阳离子的化合物，因氢键或弱离子键的存在，熔点较低甚至呈液态。例如醋酸铵等。 2．主要应用 （1）工业生产领域： ①金属冶炼：电解熔融离子晶体制备活泼金属（如电解熔融 NaCl 制金属 Na，电解熔融 Al2O₃制金属 Al），利用离子晶体熔融态的导电性提供离子迁移通道。 ②化工原料制备：通过离子反应制备离子晶体类化工产品（如纯碱 Na2CO3、烧碱 NaOH、钾肥 KCl 等），利用离子晶体的溶解性差异实现产品分离提纯。 （2）材料科学领域： ①耐高温材料：高晶格能的离子晶体（如 Al2O3、MgO）熔点极高，可用作耐高温陶瓷、耐火材料（如炉膛内衬、高温传感器外壳）。 ②光学材料：部分离子晶体（如 CaF₂、BaF₂）具有良好的透光性（紫外至红外波段），可用于制造光学透镜、棱镜及激光窗口材料。 ③电解质材料：离子晶体（如 LiCoO₂、LiFePO₄）作为锂离子电池的正极材料，利用其离子导电性实现锂离子的嵌入与脱嵌，完成电荷存储与释放。 （3）日常生活与鉴别分离： ①日常应用：食盐（NaCl）作为调味品及食品防腐剂，小苏打（NaHCO3）用于烘焙及抗酸剂，纯碱（Na2CO3）用于洗涤剂、食品加工，均利用离子晶体的化学性质与溶解性。 ②物质鉴别：利用离子晶体的熔点差异（如通过加热判断熔点高低区分离子晶体与分子晶体）、溶解性差异（如通过溶解实验区分易溶与难溶离子晶体）、离子特征反应（如通过沉淀反应鉴别特定离子）。 ③分离提纯：利用离子晶体溶解度随温度的变化差异（如蒸发结晶分离 NaCl 与 KNO₃，重结晶法除可溶性离子晶体），或利用离子交换树脂吸附特定离子（如硬水软化中去除 Ca2+、Mg2+）。 【特别提醒】 （1）离子晶体的熔点不一定低于原子晶体，如MgO的熔点(2 800 ℃)高于SiO2的熔点(1 600 ℃)。且离子晶体的熔、沸点和硬度与离子键的强弱有关，离子键越强，离子晶体的熔沸点越高，硬度越大。 （2）离子键的强弱与离子半径和离子所带电荷数有关，离子半径越小，离子所带的电荷数越多，离子键越强。 （3）常见两种判断离子晶体的方法： 方法一：由组成晶体的粒子种类来判断，离子化合物形成的晶体一定为离子晶体。 方法二：由晶体的性质来判断。根据导电性，固态时不导电，而熔融状态或溶于水时能导电的一般为离子晶体；根据机械性能，一般具有较大硬度且质脆的为离子晶体。 即学即练 1．离子晶体熔点的高低决定于阴、阳离子之间距离、晶格能的大小，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 【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。 2．观察表中数据，下列说法错误的是 化合物 熔点/℃ 2800 1923 170 12 A．离子晶体的熔点一定高于分子晶体 B．CaO的熔点介于之间 C．向离子晶体中引入有机基团可显著降低其熔点 D．离子晶体的熔点与离子所带电荷数、离子半径、是否含有机基团等因素都有关 【答案】A 【解析】A．离子晶体的熔点有高有低，不一定比分子晶体高，故A错误；B．Mg、Ca、Ba属于同一主族，氧化物的组成结构相似，离子晶体熔点与晶格能成正比，晶格能与离子所带电荷成正比、与离子半径成反比，离子半径：Mg2+< Ca2+<Ba2+，则晶格能MgO>CaO>BaO，因此CaO的熔点应介于MgO和BaO之间，故B正确；C．根据表中数据分析，C2H5NH3NO3的熔点低于NH4NO3，说明在NH4NO3中引入有机基团(-C2H5)，熔点降低，故C正确；D．离子晶体的熔点与离子所带电荷数成正比、与离子半径成反比，引入有机基团也会对离子晶体的熔点产生影响，故D正确；答案选A。 3．X、Y、Z、W 是原子序数依次增大的四种短周期元素。基态X、Z原子的电子均填充了3个能级，且均有2个未成对电子，W的核外电子数是X原子最外层电子数的3倍。下列说法正确的是 A．与Y同周期且第一电离能比Y小的元素有四种 B．元素X的氢化物的沸点一定比元素Y的氢化物低 C．Z与W形成WZ，属于离子晶体可作耐高温材料 D．简单离子半径：r(W)>r(Z)>r(Y) 【答案】C 【解析】X、Y、Z、W 是原子序数依次增大的四种短周期元素。基态X、Z原子的电子均填充了3个能级，且均有2个未成对电子，则X为C、Z为O，那么Y为N；W的核外电子数是X原子最外层电子数的3倍，W为12号元素Mg；据此分析解答。A．同一周期随着原子序数变大，第一电离能变大，N的2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，则与Y同周期且第一电离能比Y小的元素有Li、Be、B、C、O共五种，A错误；B．碳可以形成相对分子质量很大的烃，其沸点可能很高，故元素X的氢化物的沸点不一定比元素Y的氢化物低，B错误；C．Z与W组成的化合物氧化镁熔点为2800℃，可作耐高温材，C正确；D．电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小；简单离子半径：r(Y)＞r(Z)＞r(W)，D错误；故选C。 一、离子晶体的结构与性质 1．离子晶体的构成及性质 离子晶体 构成微粒 阴、阳离子 粒子间的相互作用力 离子键 方向性和饱和性 没有方向性，没有饱和性 离子键强弱 阴、阳离子半径越小，所带电荷数越多，离子键越强。 硬度 较大 熔、沸点 较高 溶解性 大多易溶于水等极性溶剂 导电、导热性 晶体不导电，水溶液或熔融态导电 物质类别及举例 金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl) 2．影响离子晶体结构的因素 （1）几何因素：在NaCl晶体中正负离子的半径比=0.525，在CsCl晶体中正负离子的半径比=0.934，由于的值不同，则晶体中离子的配位数不同。NaCl晶体中正负离子的配位数都是6，CsCl晶体中正负离子的配位数都是8。因此，晶体中正负离子的半径比()是决定离子晶体结构的重要因素，简称几何因素。 （2）电荷因素：在NaCl、CsCl晶体中，每种晶体的正负离子的配位数相同，原因是正负离子电荷数(绝对值)相同，于是正负离子的个数相同，结果导致正负离子的配位数相同；若正负离子的电荷数不相同，正负离子的个数必定不相同，结果，正负离子的配位数就不会相同。因此，正负离子的电荷比也是决定离子晶体结构的重要因素，简称电荷因素。 （3）键性因素：离子晶体的结构类型还取决于离子键的纯粹程度，简称键性因素。 实践应用 1．钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，其晶胞的结构如图所示，下列说法中正确的是 A．该晶体中只含有离子键属于离子晶体 B．Ba2+的配位数与O22-的配位数之比为1：1 C．晶体的化学式为Ba2O2 D．该晶体的晶胞结构与CsCl相似 【答案】B 【解析】A．根据晶胞图可知，该化合物是由正负离子组成，即该化合物为离子晶体，Ba2+与O22-之间存在离子键，两个氧原子之间存在共价键，故A错误；B．根据晶胞图可知，与Ba2+等距离且最近的O22-有6个，同理与O22-等距离最近的Ba2+有6个，因此两个配位数之比为1∶1，故B正确；C．Ba2+位于顶点和面心，个数为=4，O22-位于棱上和体心，个数为=4，化学式为BaO2，故C错误；D．BaO2与NaCl的晶胞图相似，CsCl的晶胞图，该晶胞图与CsCl不相似，故D错误；答案为B。 2．氧化锌晶体常用于液晶显示器中，该晶体可用醋酸锌[(CH3COO)2Zn]为原料在高温下分解制得。下列说法正确的是 A．ZnO中Zn2+的配位数为6 B．ZnO、ZnS均为离子晶体，ZnO的熔点低于ZnS C．(CH3COO)2Zn中非金属元素电负性：O>C>H D．若氧化锌晶胞参数为a，则两个的最近距离为 【答案】C 【解析】A．晶体中O2-的配位数为4，O2-位于晶胞内，个数为4，Zn2+位于晶胞顶点和面心，根据均摊法，一个晶胞内有Zn2+个数为8×1/8+6×1/2=4，两者数目之比为1：1，Zn2+的配位数也为4，A错误；B．ZnO和ZnS结构相似，均为离子晶体，O2-的半径比S2-小，ZnO晶体的晶格能大，故ZnO熔点高于ZnS，B错误；C．(CH3COO)2Zn中非金属元素有O、C、H，电负性强弱为O>C>H，C正确；D．晶胞参数为a，两个O2-最近距离为a/2，D错误；故答案选C。 二、常见离子晶体及相关计算 1．常见离子晶体的结构类型 （1）NaCl 型结构： ① 晶胞类型：面心立方晶胞； ② 离子配位数：阳离子（如 Na⁺）配位数为 6，阴离子（如 Cl⁻）配位数为 6； ③ 结构特征：阴、阳离子分别按面心立方堆积方式排列，阳离子填充于阴离子形成的八面体空隙中。 （2）CsCl 型结构： ① 晶胞类型：体心立方晶胞（阴离子按简单立方堆积，阳离子位于体心）； ② 离子配位数：阳离子（如 Cs⁺）配位数为 8，阴离子（如 Cl⁻）配位数为 8； ③ 结构特征：阴、阳离子的堆积方式为 “简单立方 + 体心”，无八面体或四面体空隙填充。 （3）CaF₂型结构（萤石结构）： ① 晶胞类型：面心立方晶胞（阳离子按面心立方堆积，阴离子填充空隙）； ② 离子配位数：阳离子（如 Ca²⁺）配位数为 8，阴离子（如 F⁻）配位数为 4； ③ 结构特征：阳离子形成面心立方晶格，阴离子填充于全部四面体空隙中。 2．相关计算（基于晶胞） （1）晶胞粒子数计算（均摊法）： ① 顶点粒子贡献值 1/8，棱上粒子贡献值 1/4，面心粒子贡献值 1/2，体心及内部粒子贡献值 1； ② 分别计算晶胞中阴、阳离子的数目，确定离子晶体的化学式（阴、阳离子数目最简整数比）。 （2）晶胞密度计算： ① 计算公式：ρ = m/V（ρ 为密度，m 为晶胞质量，V 为晶胞体积）； ② 晶胞质量 m = （晶胞中阴、阳离子总质量）= （n+×M++ n-×M-）/Nₐ（n+、n-为晶胞中阴、阳离子数目，M+、M-为对应离子的摩尔质量，Nₐ为阿伏加德罗常数）； ③ 晶胞体积 V：立方晶胞 V = a³（a 为晶胞边长），六方晶胞 V = 底面积×高（底面积为正六边形面积，高为晶胞轴向长度）。 （3）晶格能比较：晶格能与离子半径成反比、与离子电荷数平方成正比，可通过离子半径和电荷数判断不同离子晶体的晶格能大小（晶格能越大，离子晶体越稳定）。 实践应用 1．NH4Cl的晶胞为立方体，其结构如下。下列说法不正确的是 A．NH4Cl晶体属于离子晶体 B．NH4Cl晶胞中H-N-H键角为90° C．NH4Cl晶体中既有离子键又有共价键 D．每个Cl-周围与它最近且等距离的NH的数目为8 【答案】B 【解析】A．氯化铵由铵根离子和氯离子构成，为离子晶体，A正确；B．铵根离子中N原子杂化方式为sp3杂化，键角为109。28'，B错误；C．NH4Cl晶体中铵根和氯离子之间为离子键，氮原子和氢原子之间为共价键，C正确；D．根据晶胞结构可知每个Cl-周围与它最近且等距离的铵根离子的数目为8，在周围八个立方体体心位置，D正确；故选B。 2．下面是氯化钠与氯化铯的离子晶胞，有关叙述中，不正确的是（ ） A．每个Na＋周围距离相等的Cl－形成正八面体 B．氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离最近且相等的Cl－共有8个 C．氯化铯晶体中，每个CS＋周围紧邻8个Cl－ D．平均每个NaCl晶胞中有4个Na＋、4个Cl－ 【答案】B 【解析】A项，从图中可以看出，每个Na＋周围距离相等的Cl－有6个，它们形成正八面体，正确；B项，氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离最近且相等的Cl－，位于Na＋的上、下、左、右、前、后六个方位，共有6个，不正确；C项，氯化铯晶体中，Cs＋位于正四面体的中心，每个CS＋周围紧邻8个Cl－，C正确；D项，平均每个NaCl晶胞中，含有Na＋的个数为12×＋1＝4，含有Cl－的个数为8×＋6×＝4，正确。 考点一 离子晶体的形成条件及特点 【例1】下列说法中正确的是 A．形成离子键的阴、阳离子间只存在静电吸引力 B．第ⅠA族元素与第ⅦA族元素形成的化合物一定是离子化合物 C．离子化合物的熔点一定比共价化合物的熔点高 D．离子化合物中可能只含有非金属元素 【答案】D 【解析】形成离子键的阴、阳离子之间不但存在阴、阳离子之间的相互吸引，也存在着电子之间的相互排斥和原子核之间的相互排斥，A项错误；氢是第ⅠA族元素，HX都是共价化合物，B项错误；NaCl是离子化合物，SiO2是共价化合物，但前者的熔点较低，C项错误；NH4Cl、(NH4)2SO4等都是只含有非金属元素的离子化合物，D项正确。 【变式1-1】下列叙述中错误的是 A．钠原子和氯原子作用生成NaCl后，其结构的稳定性增强 B．在氯化钠晶体中，除氯离子和钠离子的静电吸引作用外，还存在电子与电子、原子核与原子核之间的排斥作用 C．任何离子键在形成的过程中必定有电子的得与失 D．钠与氯气反应生成氯化钠后，体系能量降低 【答案】C 【解析】活泼的金属元素原子和活泼的非金属元素原子之间形成离子化合物，阳离子和阴离子均达到稳定结构，这样体系的能量降低，其结构的稳定性增强，故A、B、D三项正确。离子键的形成只有阴、阳离子间的静电作用，并不一定发生电子的得与失，如从溶液中析出离子晶体时没有电子得失。 【变式1-2】下列关于离子键特征的叙述正确的是 ①离子键的实质是静电吸引 ②因为离子键无方向性，故阴、阳离子的排列是没有规律的，是随意的③因为氯化钠的化学式是NaCl，故每个Na+周围吸引一个Cl- ④因为离子键无饱和性，故一个离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子 ⑤一种离子对带异性电荷离子的吸引作用与其所处的方向无关，故离子键无方向性 ⑥每个离子周围排列尽可能多的带异性电荷的离子，能够使体系的能量降低 A．①②③④⑤⑥ B．②③④⑤⑥ C．③④⑤⑥ D．⑤⑥ 【答案】D 【解析】①离子键的实质是阴阳离子之间的静电作用，包括静电吸引和排斥，①错误； ②离子键无方向性，但阴、阳离子周期性有序排列形成晶体，②错误；③NaCl晶体中，每个Na+周围最近且等距离的Cl-有6个，③错误；④因为同号离子不能接触，所以一个离子周围不可能吸引任意多个带异性电荷的离子，④错误； ⑤一种离子对带异性电荷离子的吸引作用与其所处的方向无关，故离子键无方向性，无误，⑤正确； ⑥每个离子周围排列尽可能多的带异性电荷的离子，能够使体系的能量降低，无误，⑥正确；总之，⑤⑥正确，D选项正确；答案选D。 考点二 离子晶体的结构与性质 【例2】下列有关晶体结构或性质的描述中正确的是 A．F、Cl、Br、I与金属Na形成的卤化物，离子键键能逐渐减小，还原性逐渐增强 B．冰中存在非极性共价键、分子间作用力和氢键 C．金属性，但金属钾的熔点低于金属钠 D．离子化合物CaF2和SrF2的熔点是CaF2低于SrF2 【答案】A 【解析】A．随着卤离子半径增大，离子键能减小，离子还原性增强，A项正确；B．冰中的共价键是O-H，是极性共价键，B项错误；C．同主族，从上到下金属性增强，且K的熔点比Na低，C项正确；D．CaF2和SrF2都是离子化合物，阴离子半径相同，阳离子半径Sr2+大，晶格能小，所以熔点CaF2的熔点高于SrF2，D项错误。答案选A。 【变式2-1】下列说法正确的是 A．Mn原子中3s、3p、3d轨道的能量依次升高 B．SO离子和SO3分子的空间结构均为平面三角形 C．氯化钠是离子晶体，由Na+和Cl－构成，常温下能导电 D．有金属光泽的晶体一定是金属晶体 【答案】A 【解析】A．根据核外电子排列规律，同一能层的s、p、d轨道电子能量逐渐升高，故A正确；B．SO离子中S原子价电子对数为4，有1个孤电子对，空间结构为三角锥形，SO3中S原子有3个σ键，无孤电子对，为平面三角形，故B错误；C．氯化钠属于离子晶体，是由Na+和Cl-组成，常温下，氯化钠固体中没有自由移动的离子，因此不导电，故C错误；D．有金属光泽的晶体不一定是金属晶体，如石墨、晶体硅，故D错误；答案为A。 【变式2-2】下列有关离子液体的叙述，错误的是 A．离子液体之所以在常温下呈液体，是因为其阴、阳离子的体积大，离子键强度小 B．四氟合硼酸四甲基铵相对分子质量小于四氟合铝酸四甲基铵，但前者的熔点比后者高 C．咪唑()有较强的碱性，一般通过1号氮原子体现 D．离子液体熔点低，但难挥发，且具有良好的导电性，可用于制造原电池的电解质 【答案】C 【解析】A．离子液体由体积较大的阴、阳离子构成，离子键强度小，晶格能低，故常温下呈液体，A项正确；B．两种离子液体阳离子相同，阴离子分别为BF和AlF。由于B原子半径小于Al原子半径，所以BF半径小于AlF，则中阴阳离子间距更小，晶格能更大，熔点更高，B项正确；C．咪唑中1号氮原子的孤对电子参与形成大π键，碱性较弱；2号氮原子的孤对电子不参与形成大π键，易接受质子，碱性主要通过2号氮原子体现，C项错误；D．离子液体熔点低、难挥发（离子间静电作用强）、导电性好（含自由移动离子），可作原电池电解质，D正确；故答案选C。 考点三 常见几种离子晶体及相关计算 【例3】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.如图所示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O2- B．晶体中每个K+周围有8个O2-，每个O2-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价氧与−2价氧的数目比为2：1 【答案】A 【解析】A.该晶胞中钾离子个数=8×1/8+6×1/2=4；超氧根离子个数=1+12×1/4=4，所以钾离子和超氧根离子个数之比=4：4=1：1，所以超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有4个K+和4个O2-，A正确；B.根据图知，晶体中每个K+周围有6个O2-，每个O2-周围有6个K+，B错误；C.晶体中与每个K+距离最近的K+个数=3×8×1/2=12，C错误；D.晶胞中K+与O2-个数分别为4、4，所以1个晶胞中有8个氧原子，根据电荷守恒-2价O原子数目为2，所以0价氧原子数目为8-2=6，所以晶体中，0价氧原子与-2价氧原子的数目比为3：1，D错误；故合理选项是A。 【变式3-1】元素X的某价态离子Xn+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3-形成晶体的晶胞结构如图所示。下列说法错误的是 A．元素X是Cu B．该晶体中阳离子与阴离子个数比为1:3 C．该晶体中每个Xn+周围有2个等距离且最近的N3- D．该晶体中与N3-等距离且最近的Xn+形成的空间构型为正八面体 【答案】B 【解析】在晶胞中，含N3-的数目为8×=1，含Xn+的数目为12×=3，则N3-与Xn+的个数比为1:3，n=1，Xn+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，则其核外电子数为2、8、18，X原子的核外电子数为2+8+18+1=29，X为Cu元素。A．由分析可知，元素X是Cu，A正确；B．由分析可知，该晶体中N3-与Cu+的个数比为1:3，阳离子与阴离子个数比为3:1，B错误；C．该晶体中每个N3-周围有6个Cu+，则每个Cu+周围有2个等距离且最近的N3-，C正确；D．该晶体中与N3-等距离且最近的Cu+有6个，形成的空间构型为正八面体，D正确；故选B。 【变式3-2】下列有关说法不正确的是 A．四水合铜离子的模型如图1所示，1个水合铜离子中有4个配位键 B．CaF2晶体的晶胞如图2所示，每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2＋ C．H原子的电子云图如图3所示，H原子核外大多数电子在原子核附近运动 D．金属Cu中Cu原子堆积模型如图4，为最密堆积，每个Cu原子的配位数均为12 【答案】C 【解析】A项，四水合铜离子中铜离子的配位数为4，配体是水，水中的氧原子提供孤电子对与铜离子形成配位键，正确；B项，根据均摊法可知，在CaF2晶体的晶胞中，每个CaF2晶胞平均占有Ca2＋个数为8×＋6×＝4，正确；C项，电子云密度表示电子在某一区域出现的机会的多少，H原子最外层只有一个电子，所以不存在大多数电子，只能说H原子的一个电子在原子核附近出现的机会较多，错误；D项，在金属晶体的最密堆积中，对于每个原子来说，其周围的原子有同一层上的六个原子和上一层的三个及下一层的三个，故每个原子周围都有12个原子与之相连，正确。 考点四 离子晶体的综合应用 【例4】几种离子晶体的晶胞如图所示，则下列说法正确的是 A．熔沸点：NaCl<CsCl B．若ZnS的晶胞边长为a pm，则Zn2+与S2-之间最近距离为 C．在NaCl晶胞中，距离Na+最近且等距的Na+数目为12 D．上述三种晶胞中，其阳离子的配位数大小关系为ZnS<NaCl<CsCl 【答案】CD 【解析】A．NaCl和CsCl均为离子晶体，Na+半径小于Cs+半径越小，离子间的离子键越强，熔沸点越高，因此熔沸点：NaCl＞CsCl，A错误；B．Zn2+与S2-之间最近距离为体对角线1/4，ZnS的晶胞边长为a pm，则最近距离为：a/4 pm，B错误；C．由图可知在NaCl晶胞中，距离Na+最近的Na+有12个，C正确；D．ZnS中阳离子配位数为4，NaCl中阳离子配位数为6，CsCl中阳离子配位数为8，因此阳离子的配位数大小关系：ZnS<NaCl<CsCl，D正确；答案选CD。 【变式4-1】有关晶体的结构如图所示，下列说法不正确的是（ ） A．NaCl晶体中，每个Na+周围等距且紧邻的Na+有6个 B．CaF2晶体中，每个Ca2+被8个F-包围 C．钛酸钙的化学式为CaTiO3 D．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键的个数之比为1:2 【答案】A 【解析】A．从NaCl的晶胞图可以看出，在 NaCl 晶胞中，顶点Na+周围等距且紧邻的Na+位于面心，有8×3/2=12个，A项错误；B．以最上面面心钙离子为例，它被上面4个和下面4个F-包围，即CaF2晶体中，每个Ca2+被8个F-包围，B项正确；C．钛酸钙晶胞中，Ca位于顶点，每个晶胞中有8×1/8=1个Ca，Ti位于体心，每个晶胞有1个Ti，O位于面心，每个晶胞有6×1/2=3个O，则钛酸钙的化学式为 CaTiO3，C项正确；D．在金刚石晶体中，每个碳原子都和4个碳原子形成4个碳碳键，每个碳碳键被2个碳原子共用，所以每个碳原子平均连有2个碳碳键，则碳原子与碳碳键的个数之比为 1：2，D项正确；答案选A。 【变式4-2】铈的某种氧化物是汽车尾气净化催化剂关键成分，其晶体结构如图1所示，下列说法正确的是 A．该晶胞中的配位数为4 B．若沿轴向平面投影，则其投影图如图2所示 C．晶胞中甲的原子分数坐标为，则乙的原子分数坐标为 D．该氧化物中铈元素的化合价为+4 【答案】D 【解析】A．配位数是指离子周围最近邻的异号离子数目。该晶胞中Cen+（白球）周围最近邻的O2-（黑球）数目为8，A错误；B．沿z轴向xy平面投影时，图2未正确反映所有O的投影位置（图2中心处应还有O的投影），应该为，则B错误；C．原子分数坐标以晶胞参数为单位1，甲为(0，0，0)（顶点），乙为四面体空隙中的O原子，其坐标应为(3/4，3/4，1/4)，C错误；D．通过均摊法计算，一个晶胞中Ce（白球）数目为，O（黑球）个数为8，个数比为1：2，所以氧化物化学式为CeO2，Ce元素化合价为+4，D正确；答案选D。 基础达标 1．下列关于离子键、共价键的叙述中正确的是 A．所有物质中都存在化学键 B．由非金属元素组成的物质中只含有共价键，不存在离子键 C．化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成 D．离子键就是阴离子与阳离子之间的静电吸引力 【答案】C 【解析】A． 稀有气体由原子直接构成，其中不存在化学键，A错误；B．铵盐由非金属元素组成，铵盐内有离子键、还有共价键，B错误；C．物质(除了稀有气体外)内都存在化学键， 化学反应中物质发生了变化，有新的物质生成，则化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成，C正确；D． 离子键就是阴离子与阳离子之间强烈的静电作用，既有静电吸引力又有斥力，D错误；答案选C。 2．下列关于金属晶体和离子晶体的说法中，不正确的是 A．都可采取“紧密堆积”结构 B．都含有离子 C．都具有较高熔点和沸点 D．两种晶体熔点的高低均与离子半径大小有关 【答案】C 【解析】A．金属键和离子键均无方向性和饱和性，因此金属晶体和离子晶体均能采取紧密堆积结构，故A正确；B．金属晶体中含有金属正离子，离子晶体中含有正负离子，二者都含有离子，故B正确；C．离子晶体的熔、沸点较高，金属晶体的熔、沸点有较大的差异，个别金属如Hg，熔沸点较低，故C错误；D．金属晶体熔点的高低与金属正离子的半径、电荷数有关；离子晶体熔点的高低均与离子半径大小有关，故D正确；故选C。 3．下列说法正确的是 A．凡是含有离子键的晶体一定是离子晶体 B．离子晶体中不可能含有共价键 C．含有金属正离子的晶体一定是离子晶体 D．金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈相互作用，所以和共价键类似，也有饱和性和方向性 【答案】A 【解析】A．凡是含有离子键的晶体一定是离子晶体，A正确；B．离子晶体中可能含有共价键，例如铵盐B错误；C．含有金属正离子的晶体除了是离子晶体还可能是金属晶体，C错误；D．金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈相互作用，但不具有饱和性和方向性，D错误； 故选A。 4．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】A.构成离子晶体的微粒是阴、阳离子，阴、阳离子间的作用力为离子键，故离子晶体一般熔沸点较高，故A正确；B.离子晶体是阴阳离子通过离子键结合而成的，在固态时，阴阳离子受到彼此的束缚不能自由移动，因而不导电，只有在离子晶体溶于水或熔融后，电离成可以自由移动的阴阳离子，才可以导电，故B错误；C.离子晶体不易溶于苯、汽油等有机溶剂，故C正确；D.离子晶体硬度较大且质地脆，故D正确。故选B。 5．下列性质适合于离子晶体的是 A．熔点1037 ℃，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444.5 ℃ D．熔点97.81 ℃，质软、导电，密度0.97 g·cm－3 【答案】A 【解析】四种晶体的熔、沸点一般是原子晶体高，离子晶体较高，金属晶体高低相差较大，一般较高，但有些高于一些原子晶体(如钨)，有些低于一些分子晶体(如汞、钠等)，分子晶体熔点较低。四种晶体中，原子晶体一般不导电(硅为半导体)；分子晶体在固态和熔融态时不导电，溶于水时可能导电；金属晶体在固态和熔融态时均可导电；离子晶体在固态时不导电，但在熔融态和溶于水时可以导电。由此可以初步推断：A为离子晶体，B、C为分子晶体，D为金属晶体。 6．下列有关离子晶体的比较不正确的是 A．熔点：NaF＜MgF2＜AlF3 B．离子键强弱：NaF>NaCl>NaBr C．离子晶体中除了含有离子键外，还可能存在共价键、氢键等 D．硬度：MgO＜CaO＜BaO 【答案】D 【解析】A．NaF、MgF2、AlF3均为离子晶体，，Na+、Mg2+、Al3+所带电荷数依次增大，NaF、MgF2、AlF3所含离子键依次增强，所以熔点依次升高，A正确；B．F-、Cl-、Br-的半径依次增大，NaF、NaCl、NaBr离子键依次减弱，所以熔点依次降低，B正确；C．CuSO4·5H2O晶体为离子晶体，CuSO4·5H2O晶体存在共价键、氢键等，C正确；D．Mg2+、Ca2+、Ba2+半径依次增大，故MgO、CaO、BaO中离子键依次减弱，硬度应依次减小，D错误；故选D。 7．锌与硫所形成的化合物晶体的晶胞如图所示。下列判断不正确的是 A．该晶体属于离子晶体 B．该晶胞中Zn2+和S2-数目不相等 C．正离子的配位数为4 D．氧化锌的熔点高于硫化锌 【答案】B 【解析】A．该晶体是由Zn2+和S2-两种离子通过离子键形成的晶体，是离子晶体，A正确；B．晶胞中S2-在晶体内部有4个，Zn2+位于晶胞的顶角和面心，位于顶角的占，位于面心的占，共有=4个，Zn2+和S2-数目相等，B错误；C．一个S2-周围有4个Zn2+，一个Zn2+周围也有4个S2-，正离子的配位数为4，C正确；D．氧离子半径小于硫离子半径，氧离子与锌离子之间的离子键键能大于硫离子与锌离子之间的离子键，离子键键能越大晶体的熔点越高，氧化锌的熔点高于硫化锌的熔点，D正确；答案选B。 8．下列关于NaCl晶体结构的说法中正确的是 A．NaCl晶体中，每个Na+周围吸引的Cl−与每个Cl−周围吸引的Na+数目不相等 B．NaCl晶体中，每个Na+周围吸引1个Cl− C．NaCl晶胞中的质点代表一个NaCl D．NaCl晶体中不存在单个的NaCl分子 【答案】D 【解析】A．氯化钠晶体中，每个Na+周围吸引6个Cl−，而每个Cl−周围吸引6个Na+，数目相等，选项A错误；B．氯化钠晶体中，每个Na+周围吸引6个Cl−，而每个Cl−周围吸引6个Na+，选项B错误；C．NaCl晶体中的质点表示Na+或Cl−，选项C错误；D．NaCl晶体是离子晶体，晶体中不存在单个NaCl分子，选项D正确。答案选D。 9．氟在自然界中常以CaF2的形式存在，下列表述正确的是 A．Ca2＋与F－间仅存在静电吸引作用 B．F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点低于CaCl2 C．阴、阳离子数目比为2∶1的物质，均具有与CaF2相同的晶胞结构 D．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电 【答案】D 【解析】A项，阴阳离子间存在静电引力和静电斥力，Ca2＋与F﹣间存在静电吸引作用，还存在静电斥力，错误；B项，离子晶体的熔点与离子所带电荷、离子半径有关，离子半径越小，离子晶体的熔点越高，故CaF2的熔点高于CaCl2 ，错误；C项，晶体的结构与电荷比、半径比有关，阴阳离子比为2∶1的物质，与CaF2晶体的电荷比相同，若半径比相差较大，则晶体构型不相同，错误；D项，CaF2中的化学键为离子键，离子化合物在熔融时能发生电离，存在自由移动的离子，能导电，因此CaF2在熔融状态下能导电，正确。 10．已知离子晶体的熔点与正负离子的电荷数成正比，与它们的平均距离成反比，离子液体C2H5NH3NO3中引入有机基团后，在室温下呈液态，下列说法正确的是 A．LiPF6的熔点低于LiF B．CsF离子键的成分百分数低于KI C．Na+(g)+Cl-(g)→NaCl(s)的△H比Mg2+(g)+O2-(g)→MgO(s)小 D．常温下，等浓度C2H5NH3NO3与NH4NO3水溶液的pH前者小于后者 【答案】A 【解析】A．LiPF6和LiF中的阴离子分别是PF6-和F-，PF6-半径更大，则LiPF6熔点更低，故A正确；B．Cs与F的电负性差值大于K与I，则CsF离子键的成分百分数高于KI，故B错误；C．MgO中的离子所带电荷高于NaCl，NaCl的晶格能小于MgO，Na+(g)+Cl(g)-→NaCl(s)放出的热量更少，则△H更大，故C错误；D．由于C2H5NH2中乙基为推电子基导致其碱性强于NH3，因此常温下等浓度C2H5NH3NO3与NH4NO3水溶液的pH前者大于后者，故D错误；选A。 11．KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示，下列有关说法正确的是 A．每个晶胞中含有8个K、6个O、1个I B． IO3-的空间构型为四面体形 C．与K紧邻的O的个数为6个 D．在KIO3晶胞结构的另一种表示中，若I处于各顶角位置，O处于棱心位置，则K处于体心位置 【答案】D 【解析】K位于晶胞的顶点，O位于晶胞的面心，I位于晶胞的体内，故每个晶胞中含有1个K、3个O、1个I，A错误； IO3-中I的价层电子对数为3+=4，I采取sp3杂化，则IO3-的空间构型为三角锥形，B错误；O位于面心，K位于顶点，与K紧邻的O的个数为12个，C错误；在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，个数为8×=1，O位于棱心位置，每个棱为4个晶胞共有，O个数为12×=3，K的个数为1，应位于体心位置，D正确。 12．近年来有多个关于超高压下新型晶体的形成与结构的研究报道。NaCl晶体在50～300GPa的高压下和Na或Cl2反应，可以形成不同组成、不同结构的晶体。如图给出其中三种晶体的晶胞(大球为氯原子，小球为钠原子，图1中立方体每个面有两个大球，小球位于立方体的顶点和体心)，关于这三种晶胞的说法正确的是 A．晶胞1中钠原子周围最近的氯原子个数为6 B．晶胞2中含有6个钠原子 C．晶胞3所对应晶体的化学式为Na2Cl D．三种晶体均是由NaCl晶体在50～300GPa的高压下和Na反应所得 【答案】C 【解析】A项，根据图示，晶胞1中钠原子周围最近的氯原子个数为12，故A错误；B项，根据均摊原则，晶胞2中含有钠原子数，故B错误；C项，根据均摊原则，晶胞3中Na原子数、Cl原子数为 ，所对应晶体的化学式为Na2Cl，故C正确；D项，晶胞1中中Na原子数、Cl原子数为，所对应晶体的化学式为NaCl3，由NaCl晶体在50～300GPa的高压下和Cl2反应所得，故D错误；故选C。 综合应用 13．下列关于晶体的说法不正确的是 ①含有离子的晶体一定是离子晶体        ②分子晶体若采取密堆积方式，其配位数是12        ③含有共价键的晶体一定是原子晶体       ④分子晶体的熔点一定比金属晶体的低        ⑤MgO远比NaCl的晶格能大        ⑥共价键的强弱决定分子晶体熔、沸点的高低 A．①③④⑥ B．①②③⑤ C．①②④ D．②③④⑥ 【答案】A 【解析】①含有离子的晶体不一定是离子晶体,如金属晶体中含有金属阳离子和自由电子,故错误；②分子晶体若采取密堆积方式，配位数为8×1/2×3=12，故正确；③含有共价键的晶体不一定是原子晶体，如干冰晶体为分子晶体，二氧化碳分子中含有共价键，故错误；④分子晶体的熔点不一定比金属晶体低，如液态汞的熔点小于固态碘，故错误；⑤离子晶体晶格能与离子半径成反比、与电荷成正比，镁离子半径小于钠离子、氧离子半径小于氯离子，而镁离子电荷大于能力、氧离子电荷大于氯离子，所以MgO远比NaCl的晶格能大，故正确； ⑥共价键影响分子晶体稳定性但不影响晶体熔沸点，晶体熔沸点与分子间作用力成正比，故错误；①③④⑥错误，故选A。 14．已知几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数如下表： 氧化物 Na2O Al2O3 SiO2 离子键的百分数/% 62 41 33 下列说法不正确的是 A．Al2O3通常当作共价晶体来处理 B．熔点：Al2O3 >Na2O C．氧化物中两元素电负性差值越大，离子键成分的百分数越大 D．K2O的化学键中离子键成分的百分数小于62% 【答案】D 【解析】A．由题意，氧化铝中离子键成分低于50%，通常可当作共价晶体来处理，选项A正确；B．氧化铝晶格能大于氧化钠，熔点高于氧化钠，选项B正确；C．氧化物中两元素电负性差值越大，离子键成分的百分数越大，选项C正确；D．钾的金属性强于钠，则氧化钾中的化学键中离子键成分的百分数大于62%，选项D不正确；答案选D。 15．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X是空气中含量最多的元素，Y核外有13种运动状态不同的电子，基态时Z原子原子轨道上成对电子与不成对电子数目相等。下列说法正确的是 A．的VSEPR模型为平面三角形 B．是含有极性键的非极性分子 C．Z的简单气态氢化物的稳定性比W的弱 D．元素Y、W形成的化合物属于离子晶体 【答案】C 【解析】由分析可知，X为N元素、Y为Al元素、Z为S属于、W为Cl元素；则A．中中心原子的价层电子对数是＝4，VSEPR模型为四面体形，故A错误；B．ZW2是SCl2，中心原子的价层电子对数是＝4，含有两对孤对电子，空间构型都是V形，是含有极性键的极性分子，故B错误；C．非金属性：S＜Cl，则简单气态氢化物的稳定性：H2S＜HCl，故C正确；D．元素Y、W形成的化合物为AlCl3，属于共价化合物，故D错误；故选C。 16．一种由A、B、C三种元素组成的新物质是潜在的拓扑绝缘材料，其结构如图甲、乙所示(晶胞参数已在图中标出)。下列说法不正确的是 A．图乙是该物质的晶胞单元 B．晶胞中A、B、C三种原子的个数比为1：1 ：2 C．A、B原子之间最短的距离为xnm D．该晶体中，1个B原子周围距离最近的C原子数为6 【答案】D 【解析】A项，晶胞是晶体的最小重复单元，对比图甲和图乙，图乙是该物质的晶胞单元，A正确；B项，由图乙知，晶胞中A的数目为，B的数目为，C的数目为8，则晶胞中A、B、C三种原子的个数比为1∶1∶2，B正确；C项，A、B原子之间最短的距离是面对角线长的，即，C正确；D项，该晶体中，1个B原子周围距离最近的C原子数为4，D错误；故选D。 17．FeS2的立方晶胞如图所示，位于与其距离最近的Fe2+形成的正八面体的中心，晶胞参数为apm。下列说法错误的是 A．紧邻等距的Fe2+围成的正八面体空隙填充率为100% B．FeS2的立方晶胞的密度为 C．FeS2的立方晶胞中，与Fe2+紧邻的Fe2+个数为12 D．构成FeS2晶体的作用力既有方向性又有饱和性 【答案】D 【解析】A．由晶胞结构可知，紧邻等距的Fe2+围成的正八面体空隙都填有一个S22-，填充率为100%，A正确；B．该晶胞中含有Fe2+个数为8×+6×=4，S22-个数为1+12×=4，则每个晶胞含有4个FeS2，晶胞质量为，晶胞的边长为a×10―10 cm，体积为(a×10―10 )3cm3，则ρ=g/cm3，因此FeS2的立方晶胞的密度为，B正确；C．FeS2的立方晶胞中，Fe2+分别位于顶点和面心，与Fe2+距离最近且相等的Fe2+有12个，C正确；D． FeS2晶体由Fe2+与S22-通过离子键构成，离子键没有方向性和饱和性，D错误；答案选D。 拓展培优 18．某离子晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示。A为阴离子，在正方体内，B为阳离子，分别在顶点和面心，设该物质的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是 A．则该晶体的化学式为B2A B．A离子的配位数为8，B离子的配位数为4 C．A离子距离最近的A离子有6个，B离子距离最近的B离子有12个 D．若最近的A离子与B离子的距离是，晶胞的密度表达式是 【答案】C 【解析】A项，A为阴离子，在正方体内，数目为8；B为阳离子，分别在顶点和面心，数目为；则该晶体的化学式为BA2，A错误；B项，A离子周围相邻的B离子数目为4，其配位数为4；以底面面心的B离子为例，上层有4个A离子，延伸至下层也会有4个A离子，其配位数为8，B错误；C项，A离子距离最近的同层A离子有4个，上下层各有1个，共6个；B离子距离最近的B离子同层有4个，上下层各有4个，共12个，C正确；D项，由A分析可知，晶胞质量为；设晶胞边长为x，最近的A离子与B离子的距离为体对角线长度的四分之一，且为a pm，则，，晶胞体积为，所以密度为g/cm3，D错误；故选C。 19．在气体分析中，常用CuCl2的盐酸溶液吸收并定量测定CO的含量。某工艺通过如图流程制备氯化亚铜固体(已知CuCl容易被氧化)： 下列说法正确的是 A．步骤①中不可用稀硫酸代替稀盐酸，步骤②中SO2作为氧化剂 B．步骤③中用SO2水溶液洗涤更有效，若洗涤液不含，则沉淀已洗净 C．CuCl晶胞结构如图所示，每个氯离子周围与之距离最近的氯离子数目为4 D．若CuCl晶胞的参数为apm，则晶胞的密度 【答案】B 【解析】Cu2(OH)2CO3与过量盐酸反应得到CuCl2的盐酸溶液，再通入SO2还原，过滤、洗涤得到CuCl固体。A．步骤①中若用稀硫酸代替稀盐酸则得不到CuCl2的盐酸溶液，最终也得不到氯化亚铜固体，根据Cu元素化合价的变化：从+2降低+1，可知其被还原，故步骤②中SO2的作用是作为还原剂，选项A错误； B．由于CuCl容易被氧化，在步骤③中用SO2水溶液洗涤可防止CuCl被氧化.根据Cu元素化合价的变化：从+2降至+1，可知其被还原，故步骤②中SO2的作用是作为还原剂，被氧化生成SO，若洗涤液不含SO，则表明沉淀已洗净，选项B正确；C．从CuCl晶胞结构图可知，氯离子位于立方晶胞顶点和面心，故每个氯离子周围与之距离最近的氯离子数为3×8/2=12，选项C错误；D．若CuCl晶胞的参数为apm，一个晶胞中CuCl微粒数为4，晶胞参数apm=a×10-10cm，则晶胞的密度，选项D错误；答案选B。 20．某离子液体结构如图，其中Q、R、T、X、Y和Z为原子序数依次增大的主族元素，基态T原子和Y原子的最外层均有两个单电子，Q、R、X和Z的质子数均为奇数且之和为22，下列说法错误的是 A．T、X、Y形成的氢化物的沸点依次升高 B．最高价氧化物对应水化物的酸性： C．可形成离子晶体、分子晶体 D．RZ4-的空间结构为正四面体形 【答案】A 【解析】A．碳元素形成的氢化物可能为气态烃、液态烃、固态烃，固态烃的沸点高于氨气和水，故A错误；B．同周期元素，从左到右非金属性依次增强，最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强，则硼酸的酸性弱于碳酸，故B正确；C．氢、碳、氮、氧四种元素形成的碳酸铵、碳酸氢铵和羧酸铵是含有离子键和共价键的离子晶体，形成的硝基化合物、氨基酸是含有共价键的分子晶体，故C正确；D．四氟合硼离子中硼原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为0，离子的空间结构为正四面体形，故D正确；故选A。 21．氟及其化合物用途十分广泛，回答下列问题： （1）CuF的熔点为，熔化呈液态时能导电。CuCl的熔点为，能升华，熔化呈液态时不导电； ①CuF中Cu+的基态价电子排布式为_________，铜元素位于元素周期表_________区，已知Cu、Zn的第二电离能分别为1957.9kJ/mol、1733.3kJ/mol，前者高于后者的原因___________________________。 ②CuF的熔点比CuCl的高，原因是____________________________________。 （2）[H2F]+[SbF6]-(氟锑酸，是一种超强酸)，阳离子[H2F]+的空间构型为_________，与[H2F]+互为等电子体的微粒有_________(分子、离子各写一种)。 （3）工业上电解Al2O3制取单质铝，常利用冰晶石Na3[AlF6]降低Al2O3的熔点。通常将Al(OH)3和Na2CO3一同溶于氢氟酸来制取冰晶石，反应时放出CO2气体，写出该反应的化学方程式______________________。 （4）硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图甲所示，乙图为甲图的俯视图，若A点坐标为(0，0，0)，B点坐标为，则D点坐标为_________。 （5）CaF2的晶胞如图所示，密度为，相邻的两个Ca2+的最近核间距为anm，则CaF2的摩尔质量为_________(列出代数式，设NA为阿伏加德罗常数的值)。 【答案】（1）3d10     ds     Zn的价电子排布式为3d104s2，Cu的价电子排布式为3d104s1，Cu失去一个电子内层达到饱和，再失去一个电子比较困难，Zn失去一个电子价层变为3d104s1，再失去一个电子比Cu+容易，所以Cu的第二电离能大于Zn的第二电离能     CuF为离子晶体，CuCl为分子晶体，一般离子晶体的熔沸点比分子晶体高 （2）V形     H2O （3）2Al(OH)3+3Na2CO3+12HF==2Na3AlF6+3CO2↑+9H2 （4） （5）ρa3NA 【解析】（1）①Cu元素为29号元素，基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，失去最外层一个电子形成Cu+，所以Cu+的价电子排布式为3d10；铜元素位于第四周期第IB族，所以属于ds区；Cu核外电子排布为[Ar]3d104s1，失去一个电子得到的Cu+核外电子排布为[Ar]3d10，3d轨道为全充满状态，而Zn核外电子排布为[Ar]3d104s2，4s2结构较稳定，失去一个电子后核外电子排布为[Ar]3d104s1，4s1结构不稳定，所以再失去一个电子时，Zn+更容易，即铜的第二电离能高于锌的第二电离能； ②CuCl的熔点为426℃，熔化时几乎不导电，应为分子晶体，而CuF为离子晶体，一般而言，离子晶体的熔沸点比分子晶体高，所以CuF比CuCl熔点高； （2）[H2F]+的中心原子F原子孤电子对数为2，价层电子对数为4，离子空间构型为V形；用O原子替换F原子与1个单位正电荷可得与[H2F]+互为等电子体的一种分子：H2O； （3）将Al(OH)3和Na2CO3一同溶于氢氟酸来制取冰晶石，反应时放出CO2气体，反应的化学方程式为2Al(OH)3+3Na2CO3+12HF═2Na3AlF6+3CO2↑+9H2； （4）A点坐标为(0，0，0)，B点坐标为，则A原子位于坐标原点，B原子在坐标轴正方向空间内，由图乙可知D原子也在坐标轴正方向空间内，且到x轴、y轴、z轴的距离分别为、、，则D点坐标为：； （5）根据晶胞图，1个晶胞中有Ca2+数为8×1/8+6×1/2=4、F-数是8，设CaF2的摩尔质量数值为M，则晶胞质量为4×M/NA g，相邻的两个Ca2+的最近核间距为acm，则晶胞棱长为a cm，CaF2的密度为ρg•cm-3，则4×M/NA g=(a cm)3×ρg•cm-3，解得：M=/2 ρa3NA。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 晶体结构与性质 第二节 离子晶体 共1课时 教学目标 1．知道离子键的概念、形成条件及判断方法。 2．掌握离子晶体的概念，了解离子晶体的组成、结构、性质特点。 3．能识别氯化钠、氯化铯、氟化钙等的晶体结构，会计算晶胞中的粒子数。 4．了解离子晶体主要性质，能从晶体结构的微观角度去解释物质的物理性质。 重点和难点 重点：离子晶体的概念、结构特点、性质及粒子数的计算 难点：用离子键的有关理论解释离子晶体的物理性质 ◆知识点一 离子键和离子晶体 1．离子键 （1）定义：在 化合物中，由正、负离子之间通过 所形成的化学键叫做离子键。 （2）构成粒子： 离子（如Na+、Ca2+、NH、C2H5NH3+—乙基铵根离子，为一种有机离子）等）和 离子（如Cl-、O2-、S2-、SO、NO 等）。 （3）特征： 方向性（静电作用沿各个方向均存在）、 饱和性（一个离子可同时吸引多个带相反电荷的离子，吸引数量由离子半径比决定）。 （4）形成条件：成键原子间电负性差异较大（通常电负性差值 1.7），导致金属原子（或铵根的中心原子）易失去价电子形成 离子，非金属原子（或酸根的中心原子）易得到电子形成 离子。 （5）影响因素： ① 离子半径：阴、阳离子半径越小，电荷间距离越近，静电作用 ，离子键键能 ； ② 离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，单位体积内电荷密度越大，静电作用 ，离子键键能 。 （6）配位数：一个离子周围 离子的数目。 2．离子晶体 （1）定义：正、负离子通过 以各种方式在空间呈现一定的、有规则的排列形成的晶体。 （2）特点： ①离子晶体中 含有离子键， 含有共价键和氢键等，如CuSO4·H2O。 ②离子晶体中，每个负（正）离子周围排列的带相反电荷的离子的数目 固定的， 任意的。 3．几种常见离子晶体 晶体 晶胞 晶胞详解 NaCl ①在NaCl晶体中，Na＋的配位数为 ，Cl－的配位数为 ②与Na＋(Cl－)等距离且最近的Na＋(Cl－)有 个 ③晶胞中含有的Na+ 个数为： 12× 1/4 + 1= 4； 8 个 Cl—处于顶角和 6 个 Cl—处于面心，晶胞中含有的 Cl—个数为： 8× 1/8 + 6× 1/2 = 4。每个晶胞中有4个Na＋和4个Cl－ ④每个Cl－周围的Na＋构成 体图形 CsCl ①在CsCl晶体中，Cs＋的配位数为 ，Cl－的配位数为 ②每个Cs＋与 个Cs＋等距离相邻，每个Cs＋(Cl－)与 个Cl－(Cs+)等距离相邻 CaF2 ①在CaF2晶体中，Ca2＋的配位数为 ，F－的配位数为 ②每个晶胞中含有 个Ca2＋和 个F－ 【特别提醒】 （1）离子晶体中 都含有金属元素，如NH4NO3晶体。由金属元素和非金属元素组成的晶体 ________是离子晶体，如AlCl3是分子晶体。 （2）离子晶体中除含离子键外 不含其他化学键，如CH3COONH4中除含离子键外，还含有共价键、配位键。 （3）含有正离子的晶体 是离子晶体，也可能是金属晶体。大量离子晶体的正、负离子 单原子，离子组成差异较大，有些晶体中还存在 键，然而贯穿整个晶体的主要作用力仍是 之间的作用力。 （5）离子晶体中 不含分子，如CuSO4·5H2O晶体。 即学即练 1．下列叙述正确的是 A．带相反电荷离子之间的相互吸引称为离子键 B．金属元素与非金属元素化合时，一定形成离子键 C．某元素的原子最外层只有一个电子，它跟卤素结合时所形成的化学键不一定是离子键 D．NaCl和CsCl晶体中，每个离子周围带相反电荷离子的数目分别是6和8，可以说明离子键有饱和性 2．自然界中的CaF2又称萤石，是一种难溶于水的固体，属于典型的离子晶体。下列一定能说明CaF2是离子晶体的实验是 A．CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱 B．CaF2的熔、沸点较高，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．以Li2O晶胞的某一顶点为原点建立坐标系，沿x、y、z轴的晶胞投影均如图所示。下列说法错误的是 A．熔点：Li2O＞Na2O＞K2O B．Li2O晶体中，O2－的配位数为6 C．Li2O晶体中，与O2－等距且最近的O2－个数为12 D．若Li2O的晶胞参数为anm，则Li＋与O2－的最近距离为anm ◆知识点二 离子晶体的性质及应用 1．离子晶体的性质 （1）主要性质： ①熔、沸点较 （如NaCl熔点801℃、CaO熔点2613℃、Na2SO4熔点884℃），硬度较 。 ②离子晶体 导电，但 或 后能导电。 ③大多数离子晶体能溶于水，难溶于有机溶剂。 （2）原因分析： 性质 原因 熔、沸点 离子晶体中有较强的离子键，熔化或汽化时需消耗较多的能量。所以离子晶体有 的熔点、沸点和难挥发性。通常情况下，同种类型的离子晶体，离子半径越小，离子键 ，熔、沸点 硬度 。离子晶体表现出较高的硬度，当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生 ，导致晶体破碎 导电性 导电，但熔融或溶于水后 导电。离子晶体中，离子键较强，正负离子 自由移动，即晶体中 自由移动的离子，因此离子晶体不导电。当升高温度时，正负离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力，成为 的离子，在外加电场的作用下，离子定向移动而导电。离子晶体溶于水时，正负离子受到水分子的作用成了 的离子(或水合离子)，在外加电场的作用下，正负离子定向移动而导电 溶解性 大多数离子晶体 溶于极性溶剂(如水)中， 溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)中。当把离子晶体放入水中时， 对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中 的离子 延展性 离子晶体中正负离子交替出现，层与层之间如果滑动，同性离子相邻而使斥力增大导致晶面 不稳定，所以离子晶体 延展性 特殊性 某些铵盐和含有机阳离子的化合物，因 键或 键的存在，熔点较低甚至呈液态。例如醋酸铵等。 2．主要应用 （1）工业生产领域： ①金属冶炼：电解熔融离子晶体制备活泼金属（如电解 制金属 Na，电解 制金属 Al），利用离子晶体熔融态的导电性提供离子迁移通道。 ②化工原料制备：通过离子反应制备离子晶体类化工产品（如纯碱 、烧碱 、钾肥 KCl 等），利用离子晶体的溶解性差异实现产品分离提纯。 （2）材料科学领域： ①耐高温材料：高晶格能的离子晶体（如 Al2O3、MgO）熔点 ，可用作耐高温陶瓷、 （如炉膛内衬、高温传感器外壳）。 ②光学材料：部分离子晶体（如 CaF₂、BaF₂）具有良好的 性（紫外至红外波段），可用于制造光学透镜、棱镜及激光窗口材料。 ③电解质材料：离子晶体（如 LiCoO₂、LiFePO₄）作为锂离子电池的 极材料，利用其离子导电性实现锂离子的嵌入与脱嵌，完成电荷存储与释放。 （3）日常生活与鉴别分离： ①日常应用：食盐（NaCl）作为调味品及食品 ， 用于烘焙及抗酸剂， 用于洗涤剂、食品加工，均利用离子晶体的化学性质与溶解性。 ②物质鉴别：利用离子晶体的 差异（如通过加热判断熔点高低区分离子晶体与分子晶体）、 差异（如通过溶解实验区分易溶与难溶离子晶体）、离子特征反应（如通过沉淀反应鉴别特定离子）。 ③分离提纯：利用离子晶体溶解度随温度的变化差异（如 分离 NaCl 与 KNO₃， 法除可溶性离子晶体），或利用离子交换树脂吸附特定离子（如硬水软化中去除 ）。 【特别提醒】 （1）离子晶体的熔点 低于原子晶体，且离子晶体的熔、沸点和硬度与 的强弱有关，离子键越强，离子晶体的熔沸点 ，硬度 。 （2）离子键的强弱与离子半径和离子所带电荷有关，离子半径越小，离子所带的电荷数越多，离子键 。 （3）判断离子晶体的方法：①依据组成晶体的粒子种类，离子化合物形成的晶体 为离子晶体；②依据晶体的性质。如固态时 导电，而熔融状态或溶于水时 导电的一般为离子晶体等。 即学即练 1．离子晶体熔点的高低决定于阴、阳离子之间距离、晶格能的大小，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 2．观察表中数据，下列说法错误的是 化合物 熔点/℃ 2800 1923 170 12 A．离子晶体的熔点一定高于分子晶体 B．CaO的熔点介于之间 C．向离子晶体中引入有机基团可显著降低其熔点 D．离子晶体的熔点与离子所带电荷数、离子半径、是否含有机基团等因素都有关 3．X、Y、Z、W 是原子序数依次增大的四种短周期元素。基态X、Z原子的电子均填充了3个能级，且均有2个未成对电子，W的核外电子数是X原子最外层电子数的3倍。下列说法正确的是 A．与Y同周期且第一电离能比Y小的元素有四种 B．元素X的氢化物的沸点一定比元素Y的氢化物低 C．Z与W形成WZ，属于离子晶体可作耐高温材料 D．简单离子半径：r(W)>r(Z)>r(Y) 一、离子晶体的结构与性质 1．离子晶体的构成及性质 离子晶体 构成微粒 阴、阳离子 粒子间的相互作用力 离子键 方向性和饱和性 没有方向性，没有饱和性 离子键强弱 阴、阳离子半径越小，所带电荷数越多，离子键越强。 硬度 较大 熔、沸点 较高 溶解性 大多易溶于水等极性溶剂 导电、导热性 晶体不导电，水溶液或熔融态导电 物质类别及举例 金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl) 2．影响离子晶体结构的因素 （1）几何因素：在NaCl晶体中正负离子的半径比=0.525，在CsCl晶体中正负离子的半径比=0.934，由于的值不同，则晶体中离子的配位数不同。NaCl晶体中正负离子的配位数都是6，CsCl晶体中正负离子的配位数都是8。因此，晶体中正负离子的半径比()是决定离子晶体结构的重要因素，简称几何因素。 （2）电荷因素：在NaCl、CsCl晶体中，每种晶体的正负离子的配位数相同，原因是正负离子电荷数(绝对值)相同，于是正负离子的个数相同，结果导致正负离子的配位数相同；若正负离子的电荷数不相同，正负离子的个数必定不相同，结果，正负离子的配位数就不会相同。因此，正负离子的电荷比也是决定离子晶体结构的重要因素，简称电荷因素。 （3）键性因素：离子晶体的结构类型还取决于离子键的纯粹程度，简称键性因素。 实践应用 1．钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，其晶胞的结构如图所示，下列说法中正确的是 A．该晶体中只含有离子键属于离子晶体 B．Ba2+的配位数与O22-的配位数之比为1：1 C．晶体的化学式为Ba2O2 D．该晶体的晶胞结构与CsCl相似 2．氧化锌晶体常用于液晶显示器中，该晶体可用醋酸锌[(CH3COO)2Zn]为原料在高温下分解制得。下列说法正确的是 A．ZnO中Zn2+的配位数为6 B．ZnO、ZnS均为离子晶体，ZnO的熔点低于ZnS C．(CH3COO)2Zn中非金属元素电负性：O>C>H D．若氧化锌晶胞参数为a，则两个的最近距离为 二、常见离子晶体及相关计算 1．常见离子晶体的结构类型 （1）NaCl 型结构： ① 晶胞类型：面心立方晶胞； ② 离子配位数：阳离子（如 Na⁺）配位数为 6，阴离子（如 Cl⁻）配位数为 6； ③ 结构特征：阴、阳离子分别按面心立方堆积方式排列，阳离子填充于阴离子形成的八面体空隙中。 （2）CsCl 型结构： ① 晶胞类型：体心立方晶胞（阴离子按简单立方堆积，阳离子位于体心）； ② 离子配位数：阳离子（如 Cs⁺）配位数为 8，阴离子（如 Cl⁻）配位数为 8； ③ 结构特征：阴、阳离子的堆积方式为 “简单立方 + 体心”，无八面体或四面体空隙填充。 （3）CaF₂型结构（萤石结构）： ① 晶胞类型：面心立方晶胞（阳离子按面心立方堆积，阴离子填充空隙）； ② 离子配位数：阳离子（如 Ca²⁺）配位数为 8，阴离子（如 F⁻）配位数为 4； ③ 结构特征：阳离子形成面心立方晶格，阴离子填充于全部四面体空隙中。 2．相关计算（基于晶胞） （1）晶胞粒子数计算（均摊法）： ① 顶点粒子贡献值 1/8，棱上粒子贡献值 1/4，面心粒子贡献值 1/2，体心及内部粒子贡献值 1； ② 分别计算晶胞中阴、阳离子的数目，确定离子晶体的化学式（阴、阳离子数目最简整数比）。 （2）晶胞密度计算： ① 计算公式：ρ = m/V（ρ 为密度，m 为晶胞质量，V 为晶胞体积）； ② 晶胞质量 m = （晶胞中阴、阳离子总质量）= （n+×M++ n-×M-）/Nₐ（n+、n-为晶胞中阴、阳离子数目，M+、M-为对应离子的摩尔质量，Nₐ为阿伏加德罗常数）； ③ 晶胞体积 V：立方晶胞 V = a³（a 为晶胞边长），六方晶胞 V = 底面积×高（底面积为正六边形面积，高为晶胞轴向长度）。 （3）晶格能比较：晶格能与离子半径成反比、与离子电荷数平方成正比，可通过离子半径和电荷数判断不同离子晶体的晶格能大小（晶格能越大，离子晶体越稳定）。 实践应用 1．NH4Cl的晶胞为立方体，其结构如下。下列说法不正确的是 A．NH4Cl晶体属于离子晶体 B．NH4Cl晶胞中H-N-H键角为90° C．NH4Cl晶体中既有离子键又有共价键 D．每个Cl-周围与它最近且等距离的NH的数目为8 2．下面是氯化钠与氯化铯的离子晶胞，有关叙述中，不正确的是（ ） A．每个Na＋周围距离相等的Cl－形成正八面体 B．氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离最近且相等的Cl－共有8个 C．氯化铯晶体中，每个CS＋周围紧邻8个Cl－ D．平均每个NaCl晶胞中有4个Na＋、4个Cl－ 考点一 离子晶体的形成条件及特点 【例1】下列说法中正确的是 A．形成离子键的阴、阳离子间只存在静电吸引力 B．第ⅠA族元素与第ⅦA族元素形成的化合物一定是离子化合物 C．离子化合物的熔点一定比共价化合物的熔点高 D．离子化合物中可能只含有非金属元素 【变式1-1】下列叙述中错误的是 A．钠原子和氯原子作用生成NaCl后，其结构的稳定性增强 B．在氯化钠晶体中，除氯离子和钠离子的静电吸引作用外，还存在电子与电子、原子核与原子核之间的排斥作用 C．任何离子键在形成的过程中必定有电子的得与失 D．钠与氯气反应生成氯化钠后，体系能量降低 【变式1-2】下列关于离子键特征的叙述正确的是 ①离子键的实质是静电吸引 ②因为离子键无方向性，故阴、阳离子的排列是没有规律的，是随意的③因为氯化钠的化学式是NaCl，故每个Na+周围吸引一个Cl- ④因为离子键无饱和性，故一个离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子 ⑤一种离子对带异性电荷离子的吸引作用与其所处的方向无关，故离子键无方向性 ⑥每个离子周围排列尽可能多的带异性电荷的离子，能够使体系的能量降低 A．①②③④⑤⑥ B．②③④⑤⑥ C．③④⑤⑥ D．⑤⑥ 考点二 离子晶体的结构与性质 【例2】下列有关晶体结构或性质的描述中正确的是 A．F、Cl、Br、I与金属Na形成的卤化物，离子键键能逐渐减小，还原性逐渐增强 B．冰中存在非极性共价键、分子间作用力和氢键 C．金属性，但金属钾的熔点低于金属钠 D．离子化合物CaF2和SrF2的熔点是CaF2低于SrF2 【变式2-1】下列说法正确的是 A．Mn原子中3s、3p、3d轨道的能量依次升高 B．SO离子和SO3分子的空间结构均为平面三角形 C．氯化钠是离子晶体，由Na+和Cl－构成，常温下能导电 D．有金属光泽的晶体一定是金属晶体 【变式2-2】下列有关离子液体的叙述，错误的是 A．离子液体之所以在常温下呈液体，是因为其阴、阳离子的体积大，离子键强度小 B．四氟合硼酸四甲基铵相对分子质量小于四氟合铝酸四甲基铵，但前者的熔点比后者高 C．咪唑()有较强的碱性，一般通过1号氮原子体现 D．离子液体熔点低，但难挥发，且具有良好的导电性，可用于制造原电池的电解质 考点三 常见几种离子晶体及相关计算 【例3】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.如图所示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O2- B．晶体中每个K+周围有8个O2-，每个O2-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价氧与−2价氧的数目比为2：1 【变式3-1】元素X的某价态离子Xn+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3-形成晶体的晶胞结构如图所示。下列说法错误的是 A．元素X是Cu B．该晶体中阳离子与阴离子个数比为1:3 C．该晶体中每个Xn+周围有2个等距离且最近的N3- D．该晶体中与N3-等距离且最近的Xn+形成的空间构型为正八面体 【变式3-2】下列有关说法不正确的是 A．四水合铜离子的模型如图1所示，1个水合铜离子中有4个配位键 B．CaF2晶体的晶胞如图2所示，每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2＋ C．H原子的电子云图如图3所示，H原子核外大多数电子在原子核附近运动 D．金属Cu中Cu原子堆积模型如图4，为最密堆积，每个Cu原子的配位数均为12 考点四 离子晶体的综合应用 【例4】几种离子晶体的晶胞如图所示，则下列说法正确的是 A．熔沸点：NaCl<CsCl B．若ZnS的晶胞边长为a pm，则Zn2+与S2-之间最近距离为 C．在NaCl晶胞中，距离Na+最近且等距的Na+数目为12 D．上述三种晶胞中，其阳离子的配位数大小关系为ZnS<NaCl<CsCl 【变式4-1】有关晶体的结构如图所示，下列说法不正确的是（ ） A．NaCl晶体中，每个Na+周围等距且紧邻的Na+有6个 B．CaF2晶体中，每个Ca2+被8个F-包围 C．钛酸钙的化学式为CaTiO3 D．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键的个数之比为1:2 【变式4-2】铈的某种氧化物是汽车尾气净化催化剂关键成分，其晶体结构如图1所示，下列说法正确的是 A．该晶胞中的配位数为4 B．若沿轴向平面投影，则其投影图如图2所示 C．晶胞中甲的原子分数坐标为，则乙的原子分数坐标为 D．该氧化物中铈元素的化合价为+4 基础达标 1．下列关于离子键、共价键的叙述中正确的是 A．所有物质中都存在化学键 B．由非金属元素组成的物质中只含有共价键，不存在离子键 C．化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成 D．离子键就是阴离子与阳离子之间的静电吸引力 2．下列关于金属晶体和离子晶体的说法中，不正确的是 A．都可采取“紧密堆积”结构 B．都含有离子 C．都具有较高熔点和沸点 D．两种晶体熔点的高低均与离子半径大小有关 3．下列说法正确的是 A．凡是含有离子键的晶体一定是离子晶体 B．离子晶体中不可能含有共价键 C．含有金属正离子的晶体一定是离子晶体 D．金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈相互作用，所以和共价键类似，也有饱和性和方向性 4．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 5．下列性质适合于离子晶体的是 A．熔点1037 ℃，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444.5 ℃ D．熔点97.81 ℃，质软、导电，密度0.97 g·cm－3 6．下列有关离子晶体的比较不正确的是 A．熔点：NaF＜MgF2＜AlF3 B．离子键强弱：NaF>NaCl>NaBr C．离子晶体中除了含有离子键外，还可能存在共价键、氢键等 D．硬度：MgO＜CaO＜BaO 7．锌与硫所形成的化合物晶体的晶胞如图所示。下列判断不正确的是 A．该晶体属于离子晶体 B．该晶胞中Zn2+和S2-数目不相等 C．正离子的配位数为4 D．氧化锌的熔点高于硫化锌 8．下列关于NaCl晶体结构的说法中正确的是 A．NaCl晶体中，每个Na+周围吸引的Cl−与每个Cl−周围吸引的Na+数目不相等 B．NaCl晶体中，每个Na+周围吸引1个Cl− C．NaCl晶胞中的质点代表一个NaCl D．NaCl晶体中不存在单个的NaCl分子 9．氟在自然界中常以CaF2的形式存在，下列表述正确的是 A．Ca2＋与F－间仅存在静电吸引作用 B．F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点低于CaCl2 C．阴、阳离子数目比为2∶1的物质，均具有与CaF2相同的晶胞结构 D．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电 10．已知离子晶体的熔点与正负离子的电荷数成正比，与它们的平均距离成反比，离子液体C2H5NH3NO3中引入有机基团后，在室温下呈液态，下列说法正确的是 A．LiPF6的熔点低于LiF B．CsF离子键的成分百分数低于KI C．Na+(g)+Cl-(g)→NaCl(s)的△H比Mg2+(g)+O2-(g)→MgO(s)小 D．常温下，等浓度C2H5NH3NO3与NH4NO3水溶液的pH前者小于后者 11．KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示，下列有关说法正确的是 A．每个晶胞中含有8个K、6个O、1个I B． IO3-的空间构型为四面体形 C．与K紧邻的O的个数为6个 D．在KIO3晶胞结构的另一种表示中，若I处于各顶角位置，O处于棱心位置，则K处于体心位置 12．近年来有多个关于超高压下新型晶体的形成与结构的研究报道。NaCl晶体在50～300GPa的高压下和Na或Cl2反应，可以形成不同组成、不同结构的晶体。如图给出其中三种晶体的晶胞(大球为氯原子，小球为钠原子，图1中立方体每个面有两个大球，小球位于立方体的顶点和体心)，关于这三种晶胞的说法正确的是 A．晶胞1中钠原子周围最近的氯原子个数为6 B．晶胞2中含有6个钠原子 C．晶胞3所对应晶体的化学式为Na2Cl D．三种晶体均是由NaCl晶体在50～300GPa的高压下和Na反应所得 综合应用 13．下列关于晶体的说法不正确的是 ①含有离子的晶体一定是离子晶体        ②分子晶体若采取密堆积方式，其配位数是12        ③含有共价键的晶体一定是原子晶体       ④分子晶体的熔点一定比金属晶体的低        ⑤MgO远比NaCl的晶格能大        ⑥共价键的强弱决定分子晶体熔、沸点的高低 A．①③④⑥ B．①②③⑤ C．①②④ D．②③④⑥ 14．已知几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数如下表： 氧化物 Na2O Al2O3 SiO2 离子键的百分数/% 62 41 33 下列说法不正确的是 A．Al2O3通常当作共价晶体来处理 B．熔点：Al2O3 >Na2O C．氧化物中两元素电负性差值越大，离子键成分的百分数越大 D．K2O的化学键中离子键成分的百分数小于62% 15．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X是空气中含量最多的元素，Y核外有13种运动状态不同的电子，基态时Z原子原子轨道上成对电子与不成对电子数目相等。下列说法正确的是 A．的VSEPR模型为平面三角形 B．是含有极性键的非极性分子 C．Z的简单气态氢化物的稳定性比W的弱 D．元素Y、W形成的化合物属于离子晶体 16．一种由A、B、C三种元素组成的新物质是潜在的拓扑绝缘材料，其结构如图甲、乙所示(晶胞参数已在图中标出)。下列说法不正确的是 A．图乙是该物质的晶胞单元 B．晶胞中A、B、C三种原子的个数比为1：1 ：2 C．A、B原子之间最短的距离为xnm D．该晶体中，1个B原子周围距离最近的C原子数为6 17．FeS2的立方晶胞如图所示，位于与其距离最近的Fe2+形成的正八面体的中心，晶胞参数为apm。下列说法错误的是 A．紧邻等距的Fe2+围成的正八面体空隙填充率为100% B．FeS2的立方晶胞的密度为 C．FeS2的立方晶胞中，与Fe2+紧邻的Fe2+个数为12 D．构成FeS2晶体的作用力既有方向性又有饱和性 拓展培优 18．某离子晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示。A为阴离子，在正方体内，B为阳离子，分别在顶点和面心，设该物质的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是 A．则该晶体的化学式为B2A B．A离子的配位数为8，B离子的配位数为4 C．A离子距离最近的A离子有6个，B离子距离最近的B离子有12个 D．若最近的A离子与B离子的距离是，晶胞的密度表达式是 19．在气体分析中，常用CuCl2的盐酸溶液吸收并定量测定CO的含量。某工艺通过如图流程制备氯化亚铜固体(已知CuCl容易被氧化)： 下列说法正确的是 A．步骤①中不可用稀硫酸代替稀盐酸，步骤②中SO2作为氧化剂 B．步骤③中用SO2水溶液洗涤更有效，若洗涤液不含，则沉淀已洗净 C．CuCl晶胞结构如图所示，每个氯离子周围与之距离最近的氯离子数目为4 D．若CuCl晶胞的参数为apm，则晶胞的密度 20．某离子液体结构如图，其中Q、R、T、X、Y和Z为原子序数依次增大的主族元素，基态T原子和Y原子的最外层均有两个单电子，Q、R、X和Z的质子数均为奇数且之和为22，下列说法错误的是 A．T、X、Y形成的氢化物的沸点依次升高 B．最高价氧化物对应水化物的酸性： C．可形成离子晶体、分子晶体 D．RZ4-的空间结构为正四面体形 21．氟及其化合物用途十分广泛，回答下列问题： （1）CuF的熔点为，熔化呈液态时能导电。CuCl的熔点为，能升华，熔化呈液态时不导电； ①CuF中Cu+的基态价电子排布式为_________，铜元素位于元素周期表_________区，已知Cu、Zn的第二电离能分别为1957.9kJ/mol、1733.3kJ/mol，前者高于后者的原因___________________________。 ②CuF的熔点比CuCl的高，原因是____________________________________。 （2）[H2F]+[SbF6]-(氟锑酸，是一种超强酸)，阳离子[H2F]+的空间构型为_________，与[H2F]+互为等电子体的微粒有_________(分子、离子各写一种)。 （3）工业上电解Al2O3制取单质铝，常利用冰晶石Na3[AlF6]降低Al2O3的熔点。通常将Al(OH)3和Na2CO3一同溶于氢氟酸来制取冰晶石，反应时放出CO2气体，写出该反应的化学方程式______________________。 （4）硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图甲所示，乙图为甲图的俯视图，若A点坐标为(0，0，0)，B点坐标为，则D点坐标为_________。 （5）CaF2的晶胞如图所示，密度为，相邻的两个Ca2+的最近核间距为anm，则CaF2的摩尔质量为_________(列出代数式，设NA为阿伏加德罗常数的值)。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $