選修3專題十：離子晶體

1、專題十 離子晶體一、離子晶體1. 定義：由陽離子和陰離子通過離子鍵結(jié)合而成的晶體。例：Na2O、NH4Cl、Na2SO4（離子鍵、共價鍵）、NaCl、CsCl、CaF2等都是離子晶體，其中Na2O、NaCl、CsCl、CaF2晶體中只有離子鍵。2. 構(gòu)成晶體的微粒：陰、陽離子（在晶體中不能自由移動，熔融狀態(tài)可以自由移動）注意：離子晶體中沒有分子，化學式代表離子個數(shù)比3. 微粒間的作用：離子鍵（包括靜電引力和靜電斥力）無飽和性和方向性（盡可能多）4. 常見的離子晶體離子化合物：強堿、活潑金屬氧化物、絕大多數(shù)鹽等5. 離子晶體性質(zhì)：熔沸點較高、硬度較大（離子鍵較強）；如NaCl的熔點為801，沸點

2、為l 413；CsCl的熔點為645，沸點為l290。導電性：固態(tài)時不導電，熔融狀態(tài)能夠?qū)щ姡ㄅ袛嗍欠駷殡x子晶體的方法）；溶解性差異較大，如KNO3易溶于水、CaCO3難溶于水。二、典型離子晶體的晶胞說明：離子晶體中的配位數(shù)（配位化合物、金屬晶體、離子晶體）指1個離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目。1. 氯化鈉型晶胞：鈉離子、氯離子交錯排列（將可以互換）每個晶胞含鈉離子、氯離子的個數(shù)：Cl- 8×1/8+6×1/2=4 Na+ 12×1/4+1=4；Na+、Cl-比例為11，化學式為NaCl陰、陽離子的配位數(shù)是6：即每個Na+緊鄰6個Cl-，每個Cl-緊鄰6個Na+

3、（構(gòu)成正八面體）與Na+等距離且最近的Na+ 有12個；2. 氯化銫型晶胞：每個晶胞含鈉離子、氯離子的個數(shù)：Cl- 8×1/8=1 Cs+ 1；Cs+、Cl-比例為11，化學式為CsCl陰、陽離子的配位數(shù)是8，即每個Cs+緊鄰8個Cl-，每個Cl-緊鄰8個Cs+；與Cs+等距離且最近的Cs+ 有6個3. CaF2晶胞每個晶胞含鈣離子、氟離子的個數(shù)：4、8；Ca2+、F-比例為12，化學式為CaF2表明Ca2+的配位數(shù)為8 ,F-的配位數(shù)是4與Ca2+等距離且最近的Ca2+有12個, 與F-等距離且最近的F-有6個三、決定離子晶體結(jié)構(gòu)的主要因素1. 幾何因素：正、負離子的半徑比的大小結(jié)

4、論：晶體類型相同的情況下，r+/ r-數(shù)值越大，離子的配位數(shù)越多例如：AB型晶體中r+/ r- 配位數(shù) 0.414-0.732 6 0.732-1.00 8 說明：AB型離子晶體中，陰陽離子電荷（絕對值）相同，因此陰陽離子配位數(shù)相同。離子晶體 陰離子的配位數(shù) 陽離子的配位數(shù) NaCl 6 6 CsCl 8 8 2.電荷因素：正、負離子所帶電荷的多少結(jié)論：離子所帶電荷數(shù)越多，配位數(shù)越多。說明：晶體中陰、陽離子的電荷數(shù)不相同，陰、陽離子個數(shù)不相同，各離子的配位數(shù)也不相同。【科學視野】碳酸鹽熱分解的實質(zhì)：碳酸鹽在一定溫度下會發(fā)生分解，如大家熟悉的碳酸鈣煅燒得到石灰(CaO)，這是由于碳酸鈣受熱，晶體

5、中的碳酸根離子會發(fā)生分解，放出二氧化碳。實驗證明，碳酸鹽的陽離子不同，熱分解的溫度不同。碳酸鹽 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 熱分解溫度 402 900 1172 1360 陽離子半徑pm 66 99 112 135 組成碳酸鹽的陽離子的金屬性越弱、金屬陽離子的半徑越小，碳酸鹽熱穩(wěn)定性越差；離子晶體中陽離子的半徑越小，結(jié)合碳酸根中的氧離子越容易。四、晶格能1、定義：氣態(tài)離子形成1mol離子晶體時釋放的能量，通常取正值。如：1mol氣態(tài)鈉離子和1mol氣態(tài)氯離子結(jié)合生成1mol氯化鈉晶體釋放的能量為氯化鈉晶體的晶格能。2、晶格能的大小的影響因素（1）離子的電荷：離子所帶電荷越多

6、，晶格能越大（2）離子半徑：離子半徑越小，晶格能越大3. 晶格能對離子晶體性質(zhì)的影響（1）衡量離子晶體穩(wěn)定性：晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，熔點越高，硬度越大。（2）巖漿晶出規(guī)則：晶格能高的晶體，熔點較高，更容易在巖漿冷卻過程中先結(jié)晶析出?！拘〗Y(jié)】離子晶體、原子晶體、分子晶體和金屬晶體的比較晶體類型 原子晶體 分子晶體 金屬晶體 離子晶體 晶體質(zhì)點（粒子） 原子 分子 金屬陽離子、自由電子 陰、陽離子 粒子間作用 共價鍵 分子間作用力 金屬鍵 離子鍵 熔沸點 很高 很低 一般較高，少部分低 較高 硬度 很硬 一般較軟 一般較硬，少部分軟 較硬而脆 溶解性 難溶解 相似相溶 難溶（Na等與水

7、反應） 溶解性差異很大 導電情況 不導電（除硅） 固態(tài)和熔融態(tài)不導電良導體 固體不導電，熔化或溶于水后導電 實例 金剛石、水晶、碳化硅等 干冰、冰、純硫酸、H2(S) Na、Mg、Al等 NaCl、CaCO3NaOH等 五、不同晶體熔沸點的比較1、不同類晶體：一般情況下，原子晶體>離子晶體>分子晶體（金屬晶體的熔沸點范圍較大）2、同種類型晶體：構(gòu)成晶體質(zhì)點間的作用大，則熔沸點高，反之則小。離子晶體：結(jié)構(gòu)相似的離子晶體中，離子所帶電荷越多，離子半徑越小，晶格能越大，熔、沸點就越高。如：NaCl、 NaBr、NaI的熔、沸點依次降低NaCl、KCl、RbCl等的熔、沸點依次降低分子晶體

8、：在組成結(jié)構(gòu)均相似的分子晶體中，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越強，熔沸點越高。如：F2、Cl2、 Br2、I2熔、沸點依次升高HCl、HBr、HI熔、沸點依次升高但結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，有氫鍵存在的熔、沸點較高。 原子晶體：在原子晶體中，成鍵原子半徑越小，鍵能越大的，熔沸點越高。如：金剛石、金剛砂(碳化硅)、晶體硅的熔、沸點逐漸降低。 金屬晶體：價電子數(shù)越大，原子半徑越小，金屬鍵越強，其熔、沸點越高。3、根據(jù)常溫常壓下狀態(tài)判斷固態(tài)物質(zhì)>液態(tài)物質(zhì)>氣態(tài)物質(zhì)高頻考點一：離子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系例1. 下列晶體分類中正確的一組是()A.AB.BC.CD.D【答案】C【解析】NaOH、CH3

9、COONa、Ba(OH)2都是陰、陽離子間通過離子鍵相互結(jié)合成的離子晶體,純H2SO4中無H+,是分子晶體。Ar分子間以范德華力相互結(jié)合為分子晶體,石墨是混合晶體,水晶(SiO2)與金剛石是典型的原子晶體。硫的化學式用S表示,實際上是S8,氣體時為S2,是以范德華力結(jié)合形成的分子晶體。玻璃沒有固定的熔點,為非晶體。例2. 【變式練習】下列數(shù)據(jù)是對應物質(zhì)的熔點，有關(guān)的判斷錯誤的是()Na2ONaAlF3AlCl3Al2O3BCl3CO2SiO292097.812911902073-107-571723A.含有金屬陽離子的晶體不一定是離子晶體B.同族元素的氧化物可形成不同類型的晶體C.活潑金屬元素

10、與活潑非金屬元素一定能形成離子化合物D.金屬晶體的熔點不一定比分子晶體的高【答案】C【解析】本題考查晶體的類型以及性質(zhì)。A.金屬單質(zhì)含有金屬陽離子是金屬晶體，不是離子晶體，所以含有金屬陽離子的晶體不一定是離子晶體，故A正確；B.C和Si同主族，但氧化物的晶體類型不同，分別屬于分子晶體和原子晶體，故B正確；C.活潑金屬Al與活潑的非金屬Cl形成的AlCl3是共價化合物，故C錯誤；D.Na的熔點比AlCl3低，所以金屬晶體的熔點不一定比分子晶體的高，故D正確，故選C。【變式練習】下列敘述正確的是 （）A、任何晶體中，若含有陽離子也一定含有陰離子B、原子晶體中只含有共價鍵C、離子晶體中只含有離子鍵，

11、不含有共價鍵 D、分子晶體中只存在分子間作用力，不含有其他化學鍵【答案】B 【解析】A項金屬晶體中只有陽離子，沒有陰離子；C項離子晶體中一定有離子鍵，可以有共價鍵；D項分子晶體中，分子之間存在著分子間作用力，而分子內(nèi)可以有共價鍵。例2. 下列性質(zhì)中，可以證明某化合物內(nèi)一定存在離子鍵的是( )A、可溶于水 B、具有較高的熔點 C、水溶液能導電D、熔融狀態(tài)能導電 【思路點撥】本題考查對化學鍵離子鍵的判斷。【答案】D 【解析】只要化合物中存在離子鍵必為離子晶體，而離子晶體區(qū)別其它晶體的突出特點是：熔融狀態(tài)下能導電，故D正確；至于A可溶于水，共價化合物如：HCl也可以；B具有較高熔點，也可能為原子晶體

12、，如SiO2；C項水溶液能導電，可以是共價化合物，如硫酸等?！究偨Y(jié)升華】離子晶體中存在較強的作用力離子鍵。離子鍵的特點沒有方向性，趨向于使離子吸引盡可能多的其他離子分布于周圍（配位數(shù)），并以密堆積的方式降低體系的能量，使晶體變得比較穩(wěn)定?！咀兪骄毩暋拷饘倬w和離子晶體是重要的晶體類型。下列關(guān)于它們的說法中，正確的是（ ）。 A金屬晶體和離子晶體都能導電 B在鎂晶體中，1個Mg2+只與2個價電子存在強烈的相互作用 C金屬晶體和離子晶體可采取“緊密堆積”方式，原子晶體可采取“非緊密堆積”方式D金屬晶體和離子晶體中分別存在金屬鍵和離子鍵等相互作用，很難斷裂，因而都具有延展性【答案】C 【解析】離子晶

13、體中的離子不是自由移動的離子，不能導電，A項不正確；鎂晶體中的自由電子屬于整塊晶體，不屬于某個Mg2+，B項不正確；離子晶體不具有延展性，D項錯誤。【變式練習】BaCl2是無色晶體，熔點963，沸點1560，溶于水，水溶液能導電。它可能屬于_晶體。例3. 同主族元素所形成的同一類型的化合物，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)往往相似，化合物PH4I是一種無色晶體，下列對它的描述中不正確的是（ ）A、在加熱時此化合物可以分解 B、它是一種離子化合物C、這種化合物不能跟強堿發(fā)生化學反應 D、該化合物在一定條件下由PH3與HI化合而成【答案】C【解析】題目所給信息：同主族元素所形成的同一類型的化合物，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)往往相似

14、。所以可通過NH4Cl的性質(zhì)得出PH4I的性質(zhì)。高頻考點二：典型離子晶體晶胞分析例4. 認真分析NaCl和CsCl的晶體結(jié)構(gòu)，判斷下列說法錯誤的是（ ）ANaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體BNaCl和CsCl晶體中陰、陽離子個數(shù)比相同，所以陰、陽離子的配位數(shù)相等CNaCl和CsCl晶體中陰、陽離子的配位數(shù)分別為6和8DNaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體，所以陰、陽離子半徑比相同【答案】BD 【解析】NaCl和CsCl晶體，陰陽離子配位數(shù)：6、8；NaCl的陰、陽離子半徑比與CsCl的陰、陽離子半徑比，只比較Na+、Cs+就可得出大小關(guān)系?！咀兪骄毩暋肯旅嬗嘘P(guān)離子晶體的敘述中，不正確

15、的是（ ）A、1mol氯化鈉中有NA個NaCl分子B、氯化鈉晶體中，每個Na+周圍距離相等的Cl-共有6個C、氯化銫晶體中，每個Cs+周圍緊鄰8個Cl-D、平均每個NaCl晶胞中有4個Na+、4個Cl-【答案】A 【解析】離子晶體中不存在單個的分子。例5. 氟化鈣材料具有良好的透光性和較低的折射率，可用做紫外和紅外光學元件、不可見光譜范圍內(nèi)的消色差鏡頭。如圖為氟化鈣晶胞，其中小球代表Ca2，大球代表F。(1)每個晶胞實際含有_個Ca2和_個F。(2)氟化鈣晶體可以看作Ca2按_堆積排列，F(xiàn)填入Ca2堆積的部分空隙中。每個Ca2周圍有_個F，而每個F周圍有_個Ca2，每個F周圍與其距離最近的F的

16、數(shù)目是_?！敬鸢浮?1)48(2)面心立方846【解析】(1)Ca2占據(jù)晶胞中8個頂角、6個面心的位置，故Ca2的個數(shù)為8×186×124個，F(xiàn)在晶胞內(nèi)，完全屬于該晶胞，含有8個F。(2)由晶胞的結(jié)構(gòu)可知，每個Ca2周圍有8個F，而每個F周圍有4個Ca2?！咀兪骄毩暋课炇?CaF2)難溶于水,屬于立方晶系,螢石晶體中每個Ca2+被8個F-包圍。下列有關(guān)敘述不正確的是( )A.螢石的熔點高,硬度大B.螢石難溶于水,但易溶于苯C.螢石固體不導電,但熔融狀態(tài)下導電能力較強D.在螢石晶體中,每個Ca2+周圍最近且等距離的F-有8個【答案】B【解析】Ca2+和F-的個數(shù)比為1:2,每

17、個Ca2+周圍最近且等距離的F-有8個;CaF2是離子晶體,熔點高,硬度大,難溶于苯,固體不導電,但熔融狀態(tài)下導電能力較強。例6 金屬鈦被稱為繼鐵和鋁之后崛起的第三金屬,如圖為高溫超導領域中的一種化合物鈣-鈦礦(氧化物)晶體結(jié)構(gòu)中具有代表性的最小重復單元,在該晶體中每個鈦離子周圍與它最近且距離相等的鈦離子有個。該晶體的化學式為?！敬鸢浮?CaTiO3【解析】(1)由于MO與SiC屬于等電子體,則兩者的電子總數(shù)相等,可推知M有12個電子,是Mg元素。(2)K3Fe(CN)6屬于離子化合物,含有離子鍵,配離子Fe(CN)63-中含有配位鍵和極性共價鍵;CN-的結(jié)構(gòu)式為,聯(lián)想到乙炔的分子結(jié)構(gòu),可知碳

18、原子為sp雜化?！咀兪骄毩暋緾uCl的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示,其中Cl-的配位數(shù)為?！敬鸢浮?【變式練習】某離子晶體結(jié)構(gòu)中最小的重復單元如圖所示，A為陰離子，在立方體內(nèi)，B為陽離子，分別在立方體的頂角和面心，則該晶體的化學式為( )A.B2AB.BA2C.B7A4D.B4A7【答案】B【解析】根據(jù)“均攤法”可知，該結(jié)構(gòu)單元中含有的A的個數(shù)為8×1=8，含有的B的個數(shù)為8×18+6×12=4，B與A個數(shù)之比為12，即該晶體的化學式為BA2，B項正確。例7. CaC2晶體的晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl晶體的相似（如下圖所示），但CaC2晶體中啞鈴形C22的存在使晶胞沿一個方向拉長。

19、下列關(guān)于CaC2晶體的說法中正確的是（ ）。 A1個Ca2+周圍距離最近且等距離的C22數(shù)目為6 B6.4克CaC2晶體中含陰離子0.1 mol C該晶體中的陰離子與F2是等電子體 D與每個Ca2+距離相等且最近的Ca2+共有12個【答案】B【解析】注意該晶胞中邊長的差異。與每個Ca2+距離最近且距離相等的C22、Ca2+的數(shù)目均為4，A、D項錯誤；C22是14e-微粒，而F2是18e-微粒，C項錯誤?！咀兪骄毩暋夸^在氧氣中燃燒時得到一種鋇的氧化物晶體，結(jié)構(gòu)如下圖所示，有關(guān)說法不正確的是（ ）。 A該晶體屬于離子晶體 B晶體的化學式為Ba2O2 C該晶體晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl相似D與每個Ba2+距

20、離相等且最近的Ba2+共有12個【答案】B 【解析】活潑金屬的氧化物晶體為離子晶體，其晶胞結(jié)構(gòu)與氯化鈉的晶胞結(jié)構(gòu)相似。一個晶胞中含Ba2+：個，含O22：個，故晶體化學式是BaO2。例8. 決定離子晶體結(jié)構(gòu)的重要因素是（ ）A、陽離子的半徑 B、陰離子的半徑 C、正負離子的半徑比D、正負離子的電荷比【答案】CD 【解析】晶體中正負離子的半徑比、電荷比是決定離子晶體結(jié)構(gòu)的重要因素。高頻考點三：離子晶體密度的計算例9. 下圖是氯化銫晶體的晶胞（晶體中的最小重復單元），已知晶體中兩個最近的Cs+核間距離為a cm，氯化銫的摩爾質(zhì)量為M g·mol1，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則氯化銫晶體的

21、密度是（ ）A B C D【答案】C 【解析】1 mol CsCl的質(zhì)量為M g，1 mol CsCl的體積為a3·NA cm3，則密度是。【變式練習1】若已知晶體中最近的Na+與Cl-核間距離為a cm，氯化鈉的摩爾質(zhì)量為M，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則NaCl晶體的密度(單位:g·cm-3)為A.8MNAa3 B.Ma38NA C.M2NAa3 D.MNAa3【答案】C【解析】設NaCl晶體的密度為,根據(jù)m = V，該晶胞對應的表達式為：MNA×4=×(2a)3，解得=M2NAa3?！咀兪骄毩?】如圖是Cu2O的晶胞結(jié)構(gòu),晶胞的邊長為a cm,O2-

22、半徑為140 pm,Cu+半徑為77 pm。則Cu2O的密度為_g·cm-3(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值)?！敬鸢浮?88NA·a3【解析】由Cu2O的晶胞結(jié)構(gòu)可知,一個晶胞中含有4個Cu原子和2個O原子,相當于含有兩個Cu2O,故每個晶胞的質(zhì)量m=288NA g,由此可計算該晶胞的密度=288NA·a3 g·cm-3?！咀兪骄毩?】CaF2的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，若晶胞的密度為 g·cm-3，則晶胞的體積為cm3?！敬鸢浮?12/(NA)或5.2×10-22/【解析】根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可以判斷1個CaF2晶胞中含有4個“C

23、aF2”，1個“CaF2”的質(zhì)量是78/NA g，1個晶胞的質(zhì)量為4×78/NA g，V×4×78/NA，V=312/(NA )cm3=5.2×10-22/ cm3?！咀兪骄毩?】O和Na能夠形成化合物F,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,晶胞參數(shù)a=0.566 nm,F的化學式為;晶胞中氧原子的配位數(shù)為;列式計算晶體F的密度(g·cm-3 )?！敬鸢浮縉a2O84×62 g·mol-1(0.566×10-7cm)3×6.02×1023mol-12.27 g·cm-3【解析】由晶胞結(jié)構(gòu)知,小黑球有8

24、個,大黑球數(shù)目為8×1/8+6×1/2=4,所以F的化學式為Na2O。小黑球為Na,大黑球為O。面心上的1個O連有4個Na,在相鄰的另一個晶胞中,O也連有4個Na,故O的配位數(shù)為8。1個晶胞中含有4個Na2O,根據(jù)密度公式有=mV=4×62NA·a3=4×626.02×1023×(0.566×10-7)32.27 (g·cm-3)例10. NaCl晶胞如圖所示。在晶胞中,表示Cl-,表示Na+。已知NaCl晶體的密度為 g/cm3,NaCl的摩爾質(zhì)量為M g/mol,阿伏加德羅常數(shù)為NA,則在NaCl晶體

25、中每個Na+和與之等距且最近的Na+之間的距離為( )A.32MNAcmB.32MNA cmC.32NAM cmD.3M8NAcm【答案】B【解析】設該立方體晶胞的邊長為a cm,依題意可知:MNA×4a3=求解得a=34M·NA,而在晶胞中每個Na+和與之等距且最近的鈉離子之間的距離為22a,故B正確?！咀兪骄毩?】ZnS在熒光體、光導體材料、涂料、顏料等行業(yè)中應用廣泛。立方ZnS晶體結(jié)構(gòu)如圖所示,其晶胞邊長為540.0 pm,密度為g·cm-3(列式并計算),a位置S2-與b位置Zn2+之間的距離為pm(列式表示)?！敬鸢浮?×(

26、65+32)g·mol-16.02×1023mol-1(540.0×10-10cm)34.1135 【解析】每個晶胞的質(zhì)量為(540.0×10-10 cm)3×運用“切割法”可求得每個晶胞中含有4個“ZnS”,故每個晶胞的質(zhì)量又可表示為976.02×1023×4 g。因此有(540.0×10-10cm)3×=976.02×1023×4 g,解得 4.1 g·cm-3;【變式練習2】氮的化合物在無機化工領域有著重要的地位。請回答下列問題:(1)基態(tài)氮原子的價電子軌道排布圖為。(

27、2)某氮鋁化合物X具有耐高溫、抗沖擊、導熱性好等優(yōu)良性質(zhì),廣泛用于陶瓷工業(yè)等領域。工業(yè)上用氮氣、氧化鋁和碳在一定條件下反應生成CO和X (X的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示),工業(yè)制備 X 的化學方程式為。(3)X晶體中包含的化學鍵類型為(填字母,雙選)。A.離子鍵    B.共價鍵C.配位鍵     D.金屬鍵(4)若X的密度為 g/cm3,則晶體中最近的兩個鋁原子的距離為cm (阿伏加德羅常數(shù)用NA表示,不必化簡)?！敬鸢浮?1)(2)Al2O3+N2+3C 2AlN+3CO(3)BC(4)22·3164·NA【解

28、析】(1)基態(tài)氮原子的價電子軌道表示式為;(2)工業(yè)制備 X 的化學方程式為Al2O3+N2+3C 2AlN+3CO;(3)根據(jù)X晶體結(jié)構(gòu)示意圖可知:在X中包含的化學鍵類型為共價鍵、配位鍵,因此正確選項是B、C。(4)若X的密度為 g/cm3,在晶體中最近的兩個鋁原子的距離為晶胞的面對角線的一半,在每個晶胞中含有Al的個數(shù)為8×1/8+6×1/2=4,含有N的個數(shù)為4,即在一個晶胞中含有4個AlN。根據(jù)密度計算公式=mV可得V=m÷=4×41·NA,所以晶胞的邊長L=3V=3164·NA,則晶體中最近的兩個鋁原子的距離為a=22

29、83;3164·NA?！咀兪骄毩?】某離子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示?；卮鹣铝袉栴}:(1)晶體中每個Y同時吸引著個X,每個X同時吸引著個Y,該晶體的化學式是。(2)晶體中在每個X周圍與它最近且距離相等的X共有個。(3)設該晶體的摩爾質(zhì)量為M g·mol-1,晶胞密度為 g·cm-3,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則晶體中兩個最近的X間的距離為cm。【答案】(1)48XY2(或Y2X)(2)12(3)22×34MNA【解析】此晶胞初看比較復雜,可將X、Y分開來看,X在晶胞中的位置類同NaCl中的Na+或Cl-,如圖(a)所示。體內(nèi)8個Y分別位于每個小立方體的中心,

30、如圖(b)所示。(1)從圖(b)知,每個Y同時吸引著4個X,為方便觀察,根據(jù)晶胞與晶體的關(guān)系,可得出圖 (a)與圖 (c)是等效的,所以由圖 (c)中心X與圖 (b)中Y的關(guān)系知,每個X同時吸引著8個Y。所以此離子化合物的化學式為XY2(或Y2X)。 (2)從圖 (c)中心的X來看,與它最近且等距離的X處于平面四邊形的對角線上,共有12個。(3)因晶胞內(nèi)X的數(shù)目為8×18+6×12=4,Y的數(shù)目為8,即有4個XY2(或Y2X)。故其物質(zhì)的量為 4NA mol,質(zhì)量m= 4MNA g。設晶胞邊長為a cm,晶體中最近的兩個X間的距離為l cm;由m=a3和

31、l=12×2a得:l=12·2·3m=22×34M(cm)。不好看【變式練習4】某離子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，X()位于立方體的頂點，Y()位于立方體的體心。試分析:(1)該晶體中每個Y同時吸引個X。(2)該晶體的化學式為。(3)設該晶體的摩爾質(zhì)量為M g·mol-1，晶體的密度為 g·cm-3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則晶體中兩個距離最近的X之間的距離為cm?！敬鸢浮?1)4(2)XY2或Y2X(3)23M2NA【解析】(1)從晶胞結(jié)構(gòu)圖中可直接看出，每個Y同時吸引4個X。(2)一個晶胞平均含有X的個數(shù)為4×18=12，

32、平均含有Y的個數(shù)為1，所以在晶體中X和Y的個數(shù)之比為12，該離子晶體的化學式為XY2或Y2X。(3)該晶胞中含有12個XY2或Y2X，設晶胞的邊長為a cm，則有a3NA=12M，a=3M2NA，則晶體中兩個距離最近的X之間的距離為23M2NA cm。高頻考點四：有關(guān)晶格能的判斷及應用例11. 下列大小關(guān)系正確的是（ ）A、晶格能：NaCl<NaBrB、硬度：MgO>CaO C、熔點：NaI>NaBr D、熔沸點：CO2>NaCl【答案】B 【解析】A、B、C選項中的物質(zhì)都是離子晶體，晶格能、熔沸點、硬度可通過比較成鍵離子所帶電荷、成鍵離子半徑判斷選項是否正確

33、；D項，CO2是分子晶體，NaCl是離子晶體。【變式練習1】下列說法不正確的是（ ）A.離子晶體的晶格能越大，離子鍵就越強B.陽離子的半徑越大，則其周圍同時吸引的陰離子就越多C.陰、陽離子的半徑越小、電荷越多，該陰、陽離子組成的離子化合物的晶格能越大D.拆開lmol離子鍵所需的能量叫該離子晶體的晶格能【答案】D【解析】晶格能是指拆開lmol離子晶體使之變成氣態(tài)陰陽離子所吸收的能量。離子半徑越小，離子電荷越多，晶格能越大，離子鍵就越強?！咀兪骄毩?】離子晶體熔點的高低決定于晶體中陽離子與陰離子之間的靜電引力，靜電引力大則熔點高，引力小則反之。試根據(jù)你學過的物理電學知識，判斷KCl、NaCl、Ca

34、O、BaO四種晶體熔點的高低順序可能是（ ）。AKClNaClBaOCaO BNaClKClCaOBaOCCaOBaONaClKCl DCaOBaOKClNaCl【思路點撥】離子晶體由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，要斷裂離子鍵，熔沸點的高低與離子鍵的強弱有關(guān)。【答案】C【解析】離子晶體中，離子鍵越強，晶體熔、沸點越高。而離子所帶電荷越多，半徑越小，離子鍵越強。Ca2+、O2、Ba2+都帶2個電荷；Na+、Cl、K+只帶1個電荷，r (Ca2+)r (Ba2+)，r (Na2+)r (K+)，故熔點：CaOBaONaClKCl?！究偨Y(jié)升華】不同晶體的熔沸點高低取決因素不同，比較物質(zhì)熔沸點時，先判斷晶體類型，晶體

35、類型相同的，再根據(jù)具體規(guī)律判斷【變式練習3】AB、CD、EF均為11型離子化合物，根據(jù)下列數(shù)據(jù)判斷它們的熔沸點由高到低的順序是物質(zhì)ABCDEF離子電荷數(shù)112核間距/10-10 m2.313.182.10A.CD>AB>EFB.AB>EF>CDC.AB>CD>EFD.EF>AB>CD【答案】D【解析】離子所帶的電荷數(shù)越多，核間距越小，則晶格能越大，熔沸點越高。例12. 已知：硅酸鹽和石英的晶格能如下表：硅酸鹽礦物和石英 晶格能（KJ/mol） 橄欖石 4400 輝石 4100 角閃石 3800 云母 3800 長石 2400 石英 2600 回答

36、下列問題：(1)橄欖石和云母晶出的順序是_。(2)推測云母和橄欖石硬度大小為_?！敬鸢浮?1)橄欖石先晶出、云母后晶出；(2) 硬度：橄欖石云母【解析】考查巖漿晶出規(guī)則與晶格能的關(guān)系。硅酸鹽從巖漿中晶出的次序：晶格能越大的先晶出，其熔點越高、硬度越大?！咀兪骄毩暋恳阎喝N氟化物的晶格能如下表： 晶格能（KJ/mol） Na+ 923 Mg2+ 2957 Al3+ 5492 三種氟化物的晶格能的遞變原因是_?！舅悸伏c撥】考查有關(guān)晶格能的知識。【答案】晶格能的大小與離子帶電量成正比，與離子半徑成反比【總結(jié)升華】晶格能大小能反應離子晶體的穩(wěn)定性，即離子鍵的強弱、離子晶體的熔沸點、硬度，也能判斷晶體

37、從巖漿中晶出的次序等。【變式練習】下表是幾種碳酸鹽的分解溫度和陽離子半徑，分析上表可以得出（ ）碳酸鹽 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 熱分解溫度/ 402 900 1172 1360 陽離子半徑/pm 66 99 112 135 A、離子晶體中陽離子的半徑越大，越易分解B、離子晶體中陽離子的半徑越小，越易分解C、離子晶體中陽離子的半徑越大，結(jié)合碳酸根中的氧離子越容易D、離子晶體中陽離子的半徑越小，結(jié)合碳酸根中的氧離子越容易【答案】BD 【解析】通過比較表中數(shù)據(jù)，可得出規(guī)律。高頻考點五：各種晶體熔沸點的比較例13.下列變化規(guī)律正確的是（ ）A、NaCl、MgCl2、MgO熔點由

38、低到高B、H2O、H2S、H2Se的分解溫度及沸點都由高到低C、O2、I2、Hg、NaCl、SiO2熔點由低到高 D、碳化硅、單晶硅、金剛石、石墨熔點由低到高【思路點撥】本題考查物質(zhì)的熔沸點，注意不同晶體的比較方法?！敬鸢浮緼【解析】A項三種物質(zhì)都是離子晶體，離子鍵的強弱是MgOMgCl2NaCl，離子鍵越強，熔點越高，故熔點由高到低為MgOMgCl2NaCl，故A項正確；B項三種物質(zhì)都是分子晶體，水分子之間存在氫鍵，故沸點最高，但H2S沸點低于H2Se，故B項錯誤；C項O2、I2是分子晶體，Hg是金屬晶體，NaCl是離子晶體，SiO2是原子晶體，由于Hg是液體，碘是固體，I2的熔點高于Hg，

39、故C項錯誤；D項碳化硅、單晶硅、金剛石都是原子晶體，原子晶體中共價鍵鍵長越短，熔點越高，則熔點由低到高應為單晶硅、碳化硅、金剛石、石墨，故D項錯誤。【總結(jié)升華】不同晶體的熔沸點高低取決因素不同，比較物質(zhì)熔沸點時，先判斷晶體類型，晶體類型相同的，再根據(jù)具體規(guī)律判斷?！咀兪骄毩暋肯铝懈鹘M物質(zhì)按照熔點由低到高的順序排列正確的是（ ）A、O2、I2、HgB、I2、KI、SiO2C、Li、Na、K D、C、CO2、CCl4【答案】B 【解析】注意不同晶體的熔沸點的比較依據(jù)不同。A組中可根據(jù)常溫下的狀態(tài)得出O2HgI2；B組熔點順序正確；C組中KNaLi；D組中CO2CCl4C?！咀兪骄毩暋肯铝形镔|(zhì)的熔沸

40、點依次升高的是（ ）A、K、Na、Mg、Al B、Li、Na、Rb、CsC、Al、Mg、Na、K D、LiF、NaCl、KBr、KI【答案】A 【解析】A、B、C項都是金屬晶體，可通過比較價電子數(shù)和半徑大小得出熔沸點高低順序；D項都是離子晶體，熔沸點高低可通過比較成鍵離子的半徑，所帶電荷得出熔沸點高低順序?！揪C合練習】1有關(guān)晶體中下列說法正確的是A.晶體中分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定 B.原子晶體中共價鍵越強，熔點越高C.冰融化時水分子中共價鍵發(fā)生斷裂 D.氯化鈉熔化時離子鍵未被破壞【答案】B【解析】原子晶體中共價鍵越強，熔化時需要更多能量，其熔點也越高。【備注】無2. 下列關(guān)于離子晶體的描述

41、不正確的是A.離子晶體是陽離子和陰離子通過靜電吸引力結(jié)合而成的晶體 B.晶格能:NaF> NaCl> NaBr>NaIC.硬度:MgO>CaO>BaO D.在氯化鈉晶體中，Na+和Cl-的配位數(shù)均為6【答案】A【解析】離子晶體是陽離子和陰離子通過靜電作用力結(jié)合而成的晶體。3. 下列說法正確的是A.熔點：鋰<鈉<鉀<銣<銫B.由于HCl的分子間作用力大于HI，故HCl比HI穩(wěn)定C.等質(zhì)量的金剛石和石墨晶體所含碳碳鍵的數(shù)目相等D.已知AB的離子晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，則每個A周圍距離最近且等距的B有8個【答案】D【解析】A項熔點應逐漸降低；B項HCl

42、比HI穩(wěn)定是因為HCl鍵比HI鍵牢固的緣故；C項12 g金剛石中含2 mol CC鍵，12 g石墨中含有1.5 mol CC鍵；D項中每個A被8個B所形成的立方體包圍，B亦被8個A所形成的立方體包圍。4. 開發(fā)太陽能資源,尋求經(jīng)濟發(fā)展的新動力是目前各國政府均很重視的工作。請回答下列問題:(1)太陽能熱水器中常使用一種以鎳或鎳合金空心球為吸收劑的太陽能吸熱涂層,寫出基態(tài)鎳原子的核外電子排布式。(2)多元化合物薄膜太陽能電池材料主要為無機鹽,這些無機鹽包括砷化鎵、硫化鎘、硫化鋅及銅銦鎵硒等。請比較元素的第一電離能:AsP(填“>”、“<”或“=”)。硫化鋅的晶胞中(結(jié)構(gòu)如圖所示),硫離

43、子的配位數(shù)是,一個晶胞的質(zhì)量為(設阿伏加德羅常數(shù)為NA)。二氧化硒分子的空間構(gòu)型為。(3)鎳可形成配合物Ni(CO)5,Ni(CO)5在一定條件下發(fā)生分解反應:Ni(CO)5(s)Ni(s)+5CO(g),反應產(chǎn)物中,Ni(s)中含有的化學鍵類型為,1個CO分子中有個鍵,個鍵?！敬鸢浮?1)1s22s22p63s23p63d84s2(2)<4388NA gV形(3)金屬鍵12【解析】本題考查原子核外電子排布式的書寫、元素第一電離能的大小判斷、分子的空間構(gòu)型判斷、晶胞分析等知識點,意在考查考生運用物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論解決實際問題的能力。(2)P在As的上一周期同一主族,由元素的第一電離能

44、的變化規(guī)律知P的第一電離能較大。觀察硫化鋅的晶胞結(jié)構(gòu)知,每個硫離子與四個鋅離子成鍵,因此其配位數(shù)為4;一個晶胞中含有4個“ZnS”結(jié)構(gòu)單元,其質(zhì)量m=4NA×97=388NA (g);根據(jù)價電子對互斥理論知二氧化硒分子為V形結(jié)構(gòu)。(3)Ni(s)為金屬單質(zhì),含有的化學鍵為金屬鍵,1個CO分子中有1個鍵,2個鍵。5. 如圖表示一些晶體中的某些結(jié)構(gòu),它們分別是NaCl、CsCl、干冰、金剛石、石墨結(jié)構(gòu)中的某一種的某一部分。(1)代表金剛石的是(填編號字母,下同),其中每個碳原子與個碳原子最近且距離相等。金剛石屬于晶體。(2)代表石墨的是,每個正六邊形占有的碳原子數(shù)平均為個。(3

45、)代表NaCl的是,每個Na+周圍與它最近且距離相等的Na+有個。(4)代表CsCl的是,它屬于晶體,每個Cs+與個Cl-緊鄰。(5)代表干冰的是,它屬于晶體,每個CO2分子與個CO2分子緊鄰。(6)已知石墨中碳碳鍵的鍵長比金剛石中碳碳鍵的鍵長短,則上述五種物質(zhì)熔點由高到低的排列順序為?！敬鸢浮?1)D4原子(2)E2(3)A12(4)C離子8(5)B分子12(6)石墨>金剛石>NaCl>CsCl>干冰【解析】根據(jù)晶體的結(jié)構(gòu)特點來辨別圖形所代表的物質(zhì)。NaCl晶體是立方體結(jié)構(gòu),每個Na+與6個Cl-緊鄰,每個Cl-又與6個Na+緊鄰,每個Na+周圍與它最近且距離相等的N

46、a+有12個。CsCl晶體由Cs+、Cl-分別構(gòu)成立方體結(jié)構(gòu),但Cs+組成的立方體中心有1個Cl-,Cl-組成的立方體中心又鑲?cè)胍粋€Cs+,每個Cl-與8個Cs+緊鄰,每個Cs+與8個Cl-緊鄰。干冰也是立方體結(jié)構(gòu),但在立方體的每個正方形面的中央都有一個CO2分子,稱為“面心立方”。實際上各面中央的CO2分子也組成立方結(jié)構(gòu),彼此相互套入面的中心,所以每個CO2分子與12個CO2分子緊鄰。金剛石的基本結(jié)構(gòu)單元是正四面體,每個碳原子緊鄰4個其他碳原子。石墨的片層結(jié)構(gòu)由正六邊形結(jié)構(gòu)組成,每個碳原子緊鄰另外3個碳原子,即每個正六邊形占有1個碳原子的1/2,所以平均每個正六邊形占有的碳原子數(shù)是6

47、5;1/2=2。一般來說,原子晶體的熔點>離子晶體的熔點>分子晶體的熔點,離子晶體的熔點由其離子鍵的強弱決定,由于半徑Na+<Cs+,所以熔點NaCl>CsCl。石墨雖為混合晶體,微粒間作用力有范德華力、共價鍵,若要熔化,不僅要破壞范德華力,還要破壞共價鍵才可以,且石墨中碳碳鍵的鍵長比金剛石中碳碳鍵的鍵長短,所以石墨中碳碳鍵的鍵能比金剛石中碳碳鍵的鍵能大,石墨的熔點比金剛石的熔點要高。6. A、B、C、D、E、F是原子序數(shù)依次增大的前四周期的常見元素,其相關(guān)信息如下表:回答下列問題:(1)基態(tài)E原子核外價電子排布式為。(2)A與C形成的最簡單分子的空間構(gòu)型為,中心原子的

48、雜化方式為。(3)B、C、D的第一電離能由大到小的順序是(用元素符號表示);由B、C、D中的兩種元素組成的常見分子互為等電子體的是和。(4)E元素可以形成配位數(shù)為6的兩種配合物,它們的化學式都是ECl3·6H2O,其中一種呈亮棕色,與硝酸銀溶液反應時,能沉淀出1/3的氯元素,該配合物可表示為。(5)元素F的一種氯化物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示(黑球表示F原子,白球表示氯原子),每個氯原子周圍與之距離最近的氯原子個數(shù)為;若晶胞的密度為4.14 g·cm-3,該晶胞的邊長為pm(只要求列算式,不必計算出數(shù)值,阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值為NA)?！敬鸢浮?1)3d54s1(2)三角錐形sp3(3)N>O>CCO2N2O(4)Cr(H2O)4Cl2Cl·2H2O(5)1234×(64+35.5)/(NA×4.14)×1010【解析】本題主要考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)方面的知識,意在考查考生的觀察、推理和利用數(shù)學模型計算的能力。根據(jù)題干信息可判斷:A為H元素,B為C元素,C為N元素,D為O元素,E為Cr元素,F為Cu元素。(1)s能級電子云為球形,無伸展方向,3p、3d能級上電子云的伸展方向分別為3、5,共8種;基態(tài)Cr原子核外價電子排布式為3d54s1。(2)H與N形成的最簡單分子為NH3,其空間構(gòu)型為三角