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．1s22s22p5C．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＞CaOB．MgO＞CaO＞BaO＞Rb2OC．CaO＞BaO＞MgO＞Rb2OD．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AB 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8D ．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( )(2)含有阳离子的晶体一定是离子晶体( )(3)离子晶体有固定的配位数，说明离子键有饱和性( )(4)金属晶体与离子晶体的导电原理相同( )(5)晶格能是指破坏1mol离子键所吸收的能量( )答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×2．仅由下列各组元素所构成的化合物，不可能形成离子晶体的是( )A．H、O、S B．Na、H、OC．K、Cl、O D．H、N、Cl答案 A解析强碱、活泼金属氧化物、绝大多数盐等是离子晶体。

B项如NaOH、C项如KClO、D项如NH4Cl。

3．下列说法中正确的是( )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答案 D解析离子晶体熔融条件可以变为自由移动离子，故熔融状态可以导电。

4．碱金属卤化物是典型的离子晶体，它的晶格能与1d0成正比(d0是晶体中最邻近的异电性离子的核间距)。

下面说法错误的是( )A.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：F －<Cl －<Br －<I －，可知D 项错误。

5．一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。

关于该离子晶体的说法正确的是( )A ．阳离子的配位数为8，化学式为AB B ．阴离子的配位数为4，化学式为A 2BC ．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 答案 C解析 用均摊法可知，晶胞中含有阳离子数为8×18＋6×12＝4；阴离子显然是8个，故化学式为AB 2，A 、B 项错误；每个A 周围与它等距且最近的A 有12个，D 项错误。

6．通过X 射线探明，KCl 、MgO 、CaO 、NiO 、FeO 立体结构与NaCl 的晶体结构相似。

(1)某同学画出的MgO 晶胞结构示意图如下图所示，请改正图中错误。

________________________________________________________________________。

(2)MgO 是优良的耐高温材料，MgO 的熔点比CaO 的高，其原因是________________ ________________________________________________________________________。

(3)Ni 2＋和Fe 2＋的离子半径分别为69pm 和78pm ，则熔点NiO________FeO(填“＜”或“＞”)，NiO 晶胞中Ni 和O 的配位数分别为________、________。

(4)已知CaO 晶体密度为a g·cm －3，N A 表示阿伏加德罗常数，则CaO 晶胞体积为________cm 3。

答案 (1)空心球应为O 2－，实心球应为Mg 2＋；8号空心球应改为实心球 (2)Mg 2＋半径比Ca 2＋小，MgO 的晶格能大 (3)＞ 6 6 (4)224aN A解析 (1)因为氧化镁与氯化钠的晶体结构相似，所以在晶体中每个Mg 2＋周围应该有6个O 2－，每个O 2－周围应该有6个Mg 2＋，根据此规则可得⑧应该改为黑色。