【高中化學(xué)】人教版高中化學(xué)選修三 3.4 離子晶體

第四節(jié)離子晶體[學(xué)習(xí)目標(biāo)]能說明離子鍵的形成，能根據(jù)離子化合物的結(jié)構(gòu)特征解釋其物理性質(zhì)。能說明離子鍵的形成，能根據(jù)離子化合物的結(jié)構(gòu)特征解釋其物理性質(zhì)。知道離子化合物的熱穩(wěn)定性與陰、陽離子的半徑和電荷有關(guān)。了解晶格能的應(yīng)用，知道晶格能的大小可以衡量離子晶體中離子鍵的強弱面的主要區(qū)別[知識梳理]．構(gòu)成離子晶體的粒子是 ，粒子之間的相互作用是 ，這些粒子在晶體(能或不能)自由移動，所以離子晶體 (能或不能)導(dǎo)電．離子晶體中的配位數(shù)是. .離子晶體的晶格能的定義.離子晶體的晶格能最能反映 的數(shù)據(jù).晶格能越大,形成的離子晶體 ,而且熔點 ,硬度 .典型的離子晶體，晶格能的大小與離子所帶的電荷和離子半徑的關(guān)系一般是：離子電荷高晶格能 ，離子半徑大，晶格能 。[方法導(dǎo)引]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（力）共價鍵分子間作用力復(fù)雜的靜電作用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，少部分軟較硬溶解性難溶解相似相溶（Na易溶于極性溶劑應(yīng)）導(dǎo)電情況不導(dǎo)電一般不導(dǎo)電良導(dǎo)體（除硅）或溶于水后導(dǎo)電實例金剛石、水晶、干冰、冰、純硫Na、Mg、Al等NaCl、CaCO3碳化硅等酸、H(S)NaOH等2物質(zhì)熔沸點的比較2⑴不同類晶體：一般情況下，原子晶體>離子晶體>分子晶體⑵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。四種晶體熔、沸點對比規(guī)律①離子晶體：結(jié)構(gòu)相似且化學(xué)式中各離子個數(shù)比相同的離子晶體中，離子半徑小(或陰、陽離子半之和越小的)，鍵能越強的熔、沸點就越高。如NaCl、NaBr、Nal;NaCl、KClRbCl等的熔、沸點依次降低。 離子所帶電荷大的熔點較高。如：MgO熔點高于NaClCl2Br2、I2HCl、HBrHI③原子晶體：在原子晶體中，只要成鍵原子半徑小，鍵能大的，熔點就高。如金剛石、金剛砂(碳化硅)、晶體硅的熔、沸點逐漸降低。④金屬晶體：在元素周期表中，主族數(shù)越大，金屬原子半徑越小，其熔、沸點也就越高。如ⅢA的Al，ⅡA的Mg，IA的Na，熔、沸點就依次降低。而在同一主族中，金屬原子半徑越小的，其熔沸點越高。⑶常溫常壓下狀態(tài)①熔點：固態(tài)物質(zhì)>液態(tài)物質(zhì)②沸點：液態(tài)物質(zhì)>氣態(tài)物質(zhì)3.均攤法確定晶體的化學(xué)式在學(xué)習(xí)晶體時和在一些考試中，我們會遇到這樣一類試題：題目中給出晶體的—部分(稱為晶胞)的圖形，要求我們確定晶體的化學(xué)式．求解這類題，通常采用均攤法．均攤法是先求出給出的圖形(晶胞)中平均擁有的各種粒子(離子或原子)的數(shù)目，再計算各種粒子數(shù)目的比值，從而確定化學(xué)式．均攤法有如下規(guī)則，以NaCl的晶胞為例：81/841/421/2④處于晶胞內(nèi)部的粒子，則完全屬于該晶胞．由此算出在NaCl的晶胞中：1含Na數(shù)：124141 1含Cl88624NaClNa和Cl例題解析例1.下列性質(zhì)中，可以證明某化合物內(nèi)一定存在離子鍵的( )A、可溶于水 、具有較高的熔點C、水溶液能導(dǎo)電 、熔融狀態(tài)能導(dǎo)電解析本題考查對化學(xué)鍵 離子鍵的判斷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DASiO2答案:D物質(zhì)SiF物質(zhì)SiFSiClSiBrSiISiClGeClSbClPbCl4 4 4 4 4 4 4 4熔點（℃）-90.4-70.25.2120-70.2-49.5-36.2-15物質(zhì)NaFNaClNaBrNaINaClKClRbClCsCl熔點（℃）995801755651801776715646鈉的鹵化物及堿金屬的氯化物的熔點與鹵離子及堿金屬離子的

有關(guān),隨著 增大,熔點依次降低.(3高.解析：本題主要考查物質(zhì)溶沸點的高低與晶體類型和晶體內(nèi)部微粒之間作用力的關(guān)系以及分析數(shù)據(jù)進(jìn)行推理的能力。IAⅦA分子晶體。分析比較離子晶體熔點高低的影響因素：物質(zhì)熔化實質(zhì)是減弱晶體內(nèi)微粒間的作用力，而離子晶體內(nèi)是陰、陽離子，因此離子晶體的熔化實際上是減弱陰、陽離子間的作用離子鍵，故離子晶體的熔點與離子鍵的強弱有關(guān)。從鈉的鹵化物進(jìn)行比較鹵素離子半徑是r（F-）<r(Cl)<r(Br)<r(I)，說明熔點隨鹵素陰離子半徑的增大而減小。又從堿金屬的氯r（Na+<r(K)<r(Rb+)<r(Cs減小。分析比較分子晶體熔點高低的影響因素：分子晶體內(nèi)的微粒是分子，因此分子晶體的熔點與分子間的作用力有關(guān)。從硅的鹵化物進(jìn)行比較：硅的鹵化物分子具有相似的結(jié)構(gòu)，從SiF4

到SiI4

相對分子量逐步增大，說明熔點隨化學(xué)式的式量的增加而增大。由從硅、鍺、錫、鉛的氯化物進(jìn)行比較：這些氯化物具有相似的結(jié)構(gòu)，從SiCl4

到PbCl4

相對分子質(zhì)量逐步增大，說明熔點隨化學(xué)式的式量的增加而增大。答案：第一問半徑，半徑第二問：相對分子質(zhì)量，相對分子質(zhì)量，分子間作用力。第三問：晶體類型，離子晶體，分子晶體。3.（1）NaClNiO（氧化鎳）NaClNi2O2a×10-cmNiO（NiOl。（2）Ni2Ni2Ni3NiO

O,0.97

與Ni2+的離子個數(shù)之比。1 1（1）如圖所示，以立方體作為計算單元，此結(jié)構(gòu)中含有Ni2+——2-離子數(shù)為：482（個，所以11molNiO6.02×10232=12.04×1023（個，又因一個此結(jié)構(gòu)的體積為a×10-cm31molNiO12.04102×（a10-c）3,NiO74.7g/molNiO體的密度為

62.3(a108)3 a3 （g/cm3）（2）解法一（列方程1mol

ONi3+為xmol,Ni2+為ymol,則得0.97x+y=0.97(Ni原子個數(shù)守恒)3x+2y=2(電荷守恒)x=0.06,y=0.91故n(Ni3)：n(Ni2)=691解法二（十字交叉

O求出Ni的平均化合價為2/0.97，則有0.97Ni3+Ni2+

3 0.06/0.972/0.972 0.91/0.97故n(Ni3+)：n(Ni2+)=6：91。解法三直接分析法Ni2+空缺，另有兩個Ni2Ni3+取代。由

O可知，每100個氧離子，就有97個鎳離子，0.97Ni26個Ni2被Ni3所取代，所以Ni36，Ni297-6=91Ni3Ni26：91。解法四雞兔同籠發(fā)從Ni

O可知，假如有100個氧離子，就有97個鎳離子，假設(shè)這97個鎳離子都是+2價，那么正價總和為1940.97價，負(fù)價總和為200價。為什么還差+6價呢？6+2Ni36Ni2+91Ni3Ni2+6：91。說明：求解晶體結(jié)構(gòu)計算題，空間三維立體想象是關(guān)鍵。要運用分割、增補等手段。借此類題的中心思想是把化學(xué)問題抽象成數(shù)學(xué)問題來解決。[基礎(chǔ)訓(xùn)練]78/126(O2(O－)2 2兩種。在此晶體中，過氧離子和超氧離子的物質(zhì)的量之比為 A.2︰1 B.1︰1 C.12 D.1︰3食鹽晶體如右圖所示。在晶體中，Na+，Cl。已知食鹽的密度為g/cm，NaClA32MNcmBMA32MNcmBM32NcmA32NMcmDM38Ncm下列物質(zhì)中，含有共價鍵的離子晶體是( )NaClC．NHCl4

NaOHD．I2實現(xiàn)下列變化，需克服相同類型作用力的是( )C．液溴和水的汽化

D．純堿和燒堿的熔化下列性質(zhì)中，能較充分說明某晶體是離子晶體的是( )C．可溶于水

固態(tài)不導(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電D下列敘述中正確的是( )A．離子晶體中肯定不含非極性共價鍵B．原子晶體的熔點肯定高于其他晶體C．由分子組成的物質(zhì)其熔點一定較低D．原子晶體中除去極性共價鍵外不可能存在其他類型的化學(xué)某物質(zhì)的晶體中，含A、BC（其中前后兩面心上的B，晶體中A、BC的原子個數(shù)比依次為( )A．1：3：1C．2：2：1

B．2：3：1D．1：3：3實現(xiàn)下列變化，需克服相同類型作用力的( A．碘和干冰升華 B．二氧化硅和生石灰熔化C．氯化鈉和鐵熔化 D．苯和乙烷蒸發(fā)下列各組物質(zhì)的晶體中，化學(xué)鍵類型相同，晶體類型也相同的( )A．SO2

和SiO2

B．CO2

HO2C．NaCl和HCl D．CCl和KCl4如下圖所示，是一種晶體的晶胞，該離子晶體的化學(xué)式為（ ）A．ABC B．ABC3

C．ABC23

D．ABC33實現(xiàn)下列變化時，需克服相同類型作用力的是（ A．水晶和干冰的熔化B．食鹽和冰醋酸的熔化C．液溴和液汞的汽化D．純堿和燒堿的熔化12.2001272001上下底面還各有一個鎂原子，6（）A.MgB B.MgB CMgB D.MgB2 2 32如下圖為高溫超導(dǎo)領(lǐng)域里的一種化合物——鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是具有代表性的最小重復(fù)單元．在該物質(zhì)的晶體中，每個鈦離子周圍與它最接近的且等距離的鈦離子共有 個(2)該晶體中，元素氧、鈦、鈣的個數(shù)比是 ．14.1mol氣態(tài)鈉離子和1mol氣態(tài)氯離子結(jié)合生成1mol氯化鈉晶體釋放出的熱能為氯化鈉晶體的晶格能。列熱化學(xué)方程中，能直接表示出氯化鈉晶體格能的是 。1A．N+(g)+Cl(g) NaCl(s);△H B．Na(s)+2Cl(g) NaCl(s);△H1Na(s) Na(g);△H21

Na(g)－－

Na(g);H32Cl2(g) Cl(g);

Cl(g)+－

C－(g);△H5NaClNa+Cl-2.2g/cm258.5g.mol。求食鹽晶體中兩個距離最近的鈉離子中心間的距離是多少。[拓展提高]晶態(tài)氯化鈉是 晶體，晶體中，每個鈉離子周圍有 個氯離子，每個氯離子周圍有個鈉離子，鈉離子半徑比氯離子半徑 。在氯化物MCl中，M在第六周期，是鈉的同族元素，該晶體中每個陽離子周期有 氯離子鈉的金屬性比M 氯化鈉的電子式是 熔融后 導(dǎo)電（填“能”或“不能。Na(或Cl)周圍的6個Cl-(或Na)相鄰的連線構(gòu)成的面是什么樣的多面體?Na(或Cl)周圍與之距離最近且距離相等的Na(或Cl17．晶體具有規(guī)則的幾何外形，晶體中最基本的重復(fù)單位稱為晶胞。NaClFeONaClxx1。測知FeOg/cm17．晶體具有規(guī)則的幾何外形，晶體中最基本的重復(fù)單位稱為晶胞。NaClFeONaClxx1。測知FeOg/cm，晶胞邊長x4.2810-1m。⑴FeO中x值(精確至0.01)為 。x占分?jǐn)?shù)(用小數(shù)表示，精確至0.001)為 。⑶此晶體化學(xué)式為 。⑷與某個Fe2(或Fe3+)距離最近且等距離的O2-圍成的空間幾構(gòu)型形狀是 。⑸在晶體中，鐵元素的離子間最短距離m。某離子晶體晶胞結(jié)構(gòu)如右圖所示，X，Y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(xué)式為 。晶體中在每個X周圍與它最接近且距離相等的X共有 個。晶體中距離最近的2個X與一個Y形成的夾角（∠XYX）為（填角的度數(shù)） 。Mgmol-1，晶體密度為g·c-3NA近的X中心間的距離為 cm。NaClNaCl3直的方向上都是等距離排列的．Na離子的圓圈涂黑(不必考慮體積大小)，以完成NaCl晶體中，在每個Na離子的周圍與它最接近的且距離相等的Na共有 個．NaClNaCl-為該晶胞與其相鄰的晶胞所共有，一個晶胞中Cl-離子的個數(shù)等于 ，即(填計算式) ；Na離子的個數(shù)等于 ，(填計算式) ．設(shè)NaCl的摩爾質(zhì)量為Mgmol1，食鹽晶體的密度為gcm3，阿伏加德羅常數(shù)為N ．食鹽晶體中A兩個距離最近的鈉離子中心間的距離為 cm．參考答案1.C 2.B 3.BC 4.CD5.D 6.D7.A 8.AD9.B10.B 11.D 12.B138Ti81=1O8121=34答案：(1)6 14.(1)A或△H15.[解析]從上述NaClabNa+84×1/8=1/2Cl-:4×1/8=1/21/2Na+Cl-）離子對，故：每個小立方體的質(zhì)量5.85g.mol1 1m= × ,6.02 1023mol1 258.5g.mol1 1m 6.021023mol1 2= = =2.2g/cm,V a3a=2.8110-8cm.2Na+中心間的距離d=2

a=4.0×10-cm。16．離子66小8弱

Na [:Cl

能 八面體12個17.⑴0.92⑵0.826⑶Fe20.76

Fe30.16

O ⑷正八面體 ⑸3.03×10-1018.（1）4；8；XY2

YX（）12（3）10928′（4XY22M 13Nρ位于該正四面體的中心（4） A

（提示：每個晶體中含

2個X和1個Y，則1molXY中含有2N個晶2 A3M2NρA胞，故每個晶胞的邊長為 ，距離最近的兩個X3M2NρA19.(1)略(提示：

Na

與Cl-交替排) (2)12

8161

；4，

12118 2 4M2NA3 M2NA(4)2 2

提示：根據(jù) ，其中m即為4個Na，Cl的質(zhì)量：m ，V為所示晶體V NA的體積，可設(shè)其邊長為a，則V a3．可求出a，進(jìn)而求出題設(shè)所問．即兩個距離最近的鈉離子中心間的離為2a.高中化學(xué)解題技巧全匯總高中化學(xué)解題技巧全匯總化學(xué)熱點題型分析化學(xué)計算差量法、守恒法等?；瘜W(xué)反應(yīng)圖像意義和化學(xué)意義之間對應(yīng)關(guān)系的轉(zhuǎn)換運用能力。實驗儀器的創(chuàng)新多種用法，該類試題主要考查考生的思維發(fā)散能力。化學(xué)熱點方法聚焦4一、假設(shè)法所謂假設(shè)法，就是假設(shè)具有某一條件，推得一個結(jié)論，將這個結(jié)論與實際情況相對比，進(jìn)行合理判斷，從而確定正確選項。極端假設(shè)法主要應(yīng)用：(1)判斷混合物的組成。把混合物看成由某組分構(gòu)成的純凈物進(jìn)行計算，求出最大值、最小(2判斷可逆反應(yīng)體系中氣體的平均相對分子質(zhì)量大小的變化。把可逆反應(yīng)看成向左或向右進(jìn)行的單一反應(yīng)。(4)判斷生成物的組成。把多個平行反應(yīng)看作單一反應(yīng)。狀態(tài)假設(shè)法狀態(tài)假設(shè)法是指在分析或解決問題時，根據(jù)需要，虛擬出能方便解題的中間狀態(tài)，并以此為中介，實現(xiàn)由條件向結(jié)論轉(zhuǎn)化的思維方法。該方法常在化學(xué)平衡的計算中使用。過程假設(shè)法狀態(tài)的量與需求量之間的關(guān)系，進(jìn)而求解的方法。該方法在等效平衡的計算中使用概率非常高。變向假設(shè)法需要解決的問題上來，從而得到正確的答案。二、關(guān)系式法步計算簡化成一步計算。正確書寫關(guān)系式是用關(guān)系式法解化學(xué)計算題的前提。1.根據(jù)化學(xué)方程式找關(guān)系式特點：在多步反應(yīng)中，上一步反應(yīng)的產(chǎn)物即是下一步反應(yīng)的反應(yīng)物。2.通過化學(xué)反應(yīng)方程式的疊加找關(guān)系適用于多步連續(xù)反應(yīng)或循環(huán)反應(yīng)。方法：將其中幾個有關(guān)聯(lián)的化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行適當(dāng)變形(改變化學(xué)計量數(shù))，然后相加，消去中間產(chǎn)物，即得總的化學(xué)反應(yīng)方程式。三、差量法差量法解題的關(guān)鍵是正確找出理論差量。其解題步驟如下：分析題意：分析化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)之間的數(shù)量關(guān)系，弄清引起差值的原因。(3)寫出正確的化學(xué)反應(yīng)方程式。(4)根據(jù)題意確定“理論差量”與題中提供的“實際差量”，列出比例關(guān)系，求出答案。四、守恒法常用的方法有質(zhì)量守恒、得失電子守恒、電荷守恒等。質(zhì)量守恒依據(jù)：化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量相等。2.電子得失守恒應(yīng)用：氧化還原反應(yīng)和電化學(xué)的有關(guān)計算。3.電荷守恒依據(jù)：反應(yīng)前后參加反應(yīng)的離子所帶的電荷總量不變(或在電解質(zhì)溶液中陰、陽離子所帶的負(fù)、正電荷總數(shù)相等)。方法：首先要確定體系，并找出體系中陰、陽離子的種類，每個離子所帶的電荷數(shù)及其物質(zhì)的量；然后根據(jù)陰、陽離子所帶的電荷總數(shù)相等列出計算式。應(yīng)用：溶液中離子濃度關(guān)系的推斷，也可用于有關(guān)量的計算?；瘜W(xué)反應(yīng)圖像題的解題方法一、離子反應(yīng)圖像考查知識點：根據(jù)圖像考查反應(yīng)發(fā)生的先后順序、書寫離子反應(yīng)方程式、分析溶液的成分、離子的共存與推斷、計算反應(yīng)物的量或由離子反應(yīng)畫出相應(yīng)的圖像等。實質(zhì)：離子反應(yīng)圖像問題，歸根結(jié)底，考查的實質(zhì)仍然是離子反應(yīng)和離子共存問題。1.離子反應(yīng)圖像溶液中存在多種還原劑(或氧化劑)，加入同一種氧化劑(或還原劑)時，必須按照“強者先行”的原則，考慮反應(yīng)的先后順序。只有當(dāng)“強”的反應(yīng)完后，“弱”的才能發(fā)生反應(yīng)。離子共存及離子計算圖像子反應(yīng)方程式的書寫，特別要注意物質(zhì)間量的關(guān)系，遵循三大守恒原則和溶液電中性原則。二、化學(xué)平衡圖像三類。量值-時間圖像逆反