高中化学 专题3 第2单元 离子键 离子晶体教案 苏教版选修3

第二单元离子键离子晶体

[核心素养发展目标] 1.理解离子键的本质，能结合离子键的本质和晶格能解释离子晶体的性质，促进宏观辨识与微观探析学科核心素养的发展。2.认识常见离子晶体的结构模型，理解离子晶体的结构特点，预测其性质，强化证据推理与模型认知的学科核心素养。

一、离子键的形成

1．形成过程

2．特征

阴、阳离子球形对称，电荷分布也是球形对称，它们在空间各个方向上的静电作用相同，在各个方向上一个离子可同时吸引多个带相反电荷的离子，故离子键无方向性和饱和性。

(1)离子键的实质是“静电作用”。这种静电作用不仅是静电引力，而是指阴、阳离子之间静电吸引力与电子与电子之间、原子核与原子核之间的排斥力处于平衡时的总效应。

(2)成键条件：成键元素的原子得、失电子的能力差别很大，电负性差值大于1.7。

(3)离子键的存在

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。

例1具有下列电子排布的原子中最难形成离子键的是( )

A．1s22s22p2B．1s22s22p5

C．1s22s22p63s2D．1s22s22p63s1

答案 A

解析形成离子键的元素为活泼金属元素与活泼非金属元素，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。

例2下列关于离子键的说法中错误的是( )

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吸引和静电排斥

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

解析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。

易错警示

(1)金属与非金属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，一定有共价键。

(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：阴、阳离子通过离子键结合而形成的晶体。

(2)结构特点

①构成微粒：阴离子和阳离子，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：离子键。

2．晶格能(U)

(1)概念：拆开1_mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子所吸收的能量。

(2)影响因素：离子晶体中离子半径越小，所带电荷越多，晶格能越大。

(3)晶格能与晶体物理性质的关系：晶格能越大，离子键稳定性越强，离子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。

3．离子晶体的结构

(1)配位数：离子晶体中一个离子周围最邻近的异电性离子的数目，叫做离子的配位数。

(2)典型离子晶体的结构

化学式NaCl CsCl

晶体结构模型

晶胞中微粒数Na＋、Cl－都为4 Cs＋、Cl－都为1 阴、阳离子个数比1∶11∶1

配位数Cl－和Na＋配位数都为6 Cl－和Cs＋配位数都为8

[思考·讨论] 对比NaCl、CsCl的结构特点和配位数，请总结影响离子晶体配位数的因素有

提示(1)离子半径因素：r＋

r－

的值不同，晶体中离子的配位数不同，其晶体结构不同。

r＋

r－

数

值越大，离子的配位数越多。

(2)电荷因素： AB型离子晶体的阴、阳离子的配位数相等；AB n型离子晶体的A、B离子的配位数比值为n∶1。

4．离子晶体的性质

(1)熔、沸点较高，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。

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

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(2018·南京期中)MgO、Rb2O、CaO、BaO四种离子晶体熔点的高低顺序是( ) A．MgO＞Rb2O＞BaO＞CaO

B．MgO＞CaO＞BaO＞Rb2O

C．CaO＞BaO＞MgO＞Rb2O

D．CaO＞BaO＞Rb2O＞MgO

答案 B

解析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。综上所述，四种离子晶体熔点的高低顺序是MgO＞CaO＞BaO＞Rb2O。

例5(2018·长沙期中)如图为NaCl和CsCl的晶体结构，下列说法错误的是( )

A ．NaCl 和CsCl 都属于A

B 型的离子晶体 B ．NaCl 和CsCl 晶体中阴、阳离子个数比相同

C ．NaCl 和CsCl 晶体中阳离子的配位数分别为6和8

D ．NaCl 和CsCl 都属于AB 型的离子晶体，所以阳离子与阴离子的半径比相同 答案 D

解析 NaCl 和CsCl 都是由阴、阳离子通过离子键构成的晶体，阴、阳离子个数之比都为1∶1，则都属于AB 型的离子晶体，故A 、B 正确；结合题图可知，NaCl 为面心立方结构，钠离子的配位数为6，CsCl 为体心立方结构，铯离子的配位数为8，故C 正确；NaCl 和CsCl 都属于AB 型的离子晶体，但钠离子半径小于铯离子半径，则NaCl 的阳离子与阴离子的半径比r ＋

r －

小于CsCl 的，故D 错误。

例6 下列性质适合于离子晶体的是( ) A ．熔点1070℃，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CS 2，熔点112.8℃，沸点444.6℃ D ．熔点97.81℃，质软，导电，密度0.97g·cm －3

答案 A

解析 离子晶体在液态(即熔融态)导电，B 项错误；CS 2是非极性溶剂，根据相似相溶规律，C 项错误；由于离子晶体质硬易碎，且固态不导电，D 项错误。 方法规律——离子晶体的判断方法

(1)依据组成晶体的微粒和微粒间的作用力判断。

(2)依据物质类别判断。活泼金属氧化物、强碱和绝大多数盐类是离子晶体。 (3)依据导电性判断。离子晶体溶于水和熔融状态下均导电。

(4)依据熔、沸点和溶解性判断。离子晶体熔、沸点较高，多数能溶于水，难溶于有机溶剂。

1．正误判断

(1)活泼金属元素与活泼非金属元素之间一定形成离子键( )