1、第四节离子晶体核心素养发展目标1.宏观辨识与微观探析：能辨识常见的晶体，能从微观角度理解离子键强弱对离子晶体性质的影响，能从宏观角度解释离子晶体性质的差异。2.证据推理与模型认知：通过对常见离子晶体模型的认识，理解离子晶体的结构特点，预测其性质。一、离子晶体1离子键(1)概念阴、阳离子通过静电作用形成的化学键，叫做离子键。(2)实质：离子键是一种静电作用，包括阴、阳离子之间的静电吸引和静电排斥。(3)特征：没有方向性和饱和性。2离子晶体(1)概念：阴离子和阳离子通过离子键结合而成的晶体。(2)常见的离子晶体强碱、活泼金属氧化物和过氧化物、大部分盐。特别提醒(1)在离子晶体中无分子。如NaCl、
2、CsCl只表示晶体中阴、阳离子个数比，为化学式，不是分子式。(2)离子晶体中一定有离子键，还可能有共价键，如KNO3、NH4Cl等晶体中既有离子键又有共价键。(3)全部由非金属元素形成的晶体也有可能是离子晶体，如铵盐。例1泽维尔研究发现，当用激光脉冲照射NaI，使Na和I两核间距为1.01.5 nm时，呈离子键；当两核靠近约距0.28 nm时，呈共价键。根据泽维尔的研究成果能得出的结论是()ANaI晶体是离子晶体和分子晶体的混合物B离子晶体可能含有共价键CNaI晶体中既有离子键，又有共价键D共价键和离子键没有明显的界线答案D二、离子晶体的结构与性质1离子晶体中离子的配位数(1)配位数：一个离子
3、周围最邻近的异电性离子的数目。(2)影响配位数的因素几何因素晶体中正负离子的半径比电荷因素晶体中正负离子的电荷比键性因素离子键的纯粹程度2.典型离子晶体的结构模型化学式NaClCsClCaF2晶胞晶胞中离子数目Na：4 Cl：4Cs：1 Cl：1Ca2：4 F：8阳离子的配位数688阴离子的配位数6843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。特别提醒(1)离子晶体中，每一阴(阳)离子周围排列的带相反电荷离子的数目都是固定的，不是任意的。(2)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，
4、离子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。(3)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。例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()ACaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱BCaF2的熔、沸点较高，硬度较大CCaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电DCaF2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。例3(2018长沙高二期中)如图为
5、NaCl和CsCl的晶体结构，下列说法错误的是()ANaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体BNaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比相同CNaCl和CsCl晶体中阳离子的配位数分别为6和8DNaCl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11，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
6、阴离子的半径比小于CsCl的，故D错误。例4(2018南京高二期中)MgO、Rb2O、CaO、BaO四种离子晶体熔点的高低顺序是()AMgORb2OBaOCaOBMgOCaOBaORb2OCCaOBaOMgORb2ODCaOBaORb2OMgO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，离子半径最大，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，它们所带电荷数一样多，离子半径Mg2Ca2Ba2，与O2形成的离子键由强到弱的顺序是MgOCaOBaO，相应离子晶体的熔点由高到低的顺序为MgOCa
7、OBaO。综上所述，四种离子晶体熔点的高低顺序是MgOCaOBaORb2O。1正误判断(1)离子晶体一定是离子化合物()(2)离子晶体中一定含有金属元素()(3)离子晶体的熔点一定低于原子晶体的熔点()(4)金属晶体与离子晶体的导电原理相同()(5)含有阴离子的晶体一定是离子晶体()答案(1)(2)(3)(4)(5)2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解析四种晶体在不同状态下的导电性区别如下：分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体固态不导电不导电(晶体硅导电)
8、导电不导电熔融状态不导电不导电导电可导电水溶液有的可导电可导电3.(2018西安月考)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A族元素与第A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A族元素，与A族元素形成的化合物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
9、离子化合物，D项正确。4.一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ABB阴离子的配位数为4，化学式为A2BC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864，阴离子显然是8个，故化学式为AB2，A、B项错误；每个A周围最近且等距离的A有12个(类似于干冰晶体)，D项错误。5铜单质及其化合物在很多领域有重要用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。(1)Cu位于元素周期表第B族。Cu2的核外电子排布式为_。(2)如图是铜的某种氧化物的晶胞结构
10、示意图，可确定该晶胞中阴离子的个数为_。(3)Cu2O的熔点比Cu2S的_(填“高”或“低”)，请解释原因：_。答案(1)1s22s22p63s23p63d9(或Ar3d9)(2)4(3)高Cu2O与Cu2S相比，阳离子相同、阴离子所带电荷数也相同，但O2的半径比S2的小，所以Cu2O中离子键较强，熔点较高解析(1)Cu为29号元素，位于元素周期表的ds区，其价电子排布式为3d104s1，则Cu2的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9。(2)由铜的氧化物的晶胞结构可知，有8个O处于顶点位置，4个O处于棱上，2个O处于面上，1个O处于体心，故一个晶胞中实际拥有的O个数
11、为：84214。(3)Cu2O与Cu2S相比，阳离子相同、阴离子所带电荷数也相同，但O2的半径比S2的小，所以Cu2O中离子键较强，熔点较高。题组一离子晶体的组成与性质1(2019南通高二月考)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()AH、O、S BNa、H、OCK、Cl、O DH、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NaOH、C项KClO、D项NH4Cl都是离子晶体。2离子晶体中一定不会存在的相互作用是( )A离子键 B极性键C非极性键 D范德华力答案D解析离子化合物中一定含有离子键，也可能含有共价键，主要是OH和含氧酸根中的极性共价键，还有
12、O中的非极性共价键。只有分子晶体中才含有范德华力，离子晶体中一定不会有范德华力。3(2018南京高二月考)下列物质的性质中，可证明某晶体是离子晶体的是()A易溶于水B晶体不导电，熔融时能导电C熔点较高D晶体不导电，水溶液能导电答案B4下列性质适合于离子晶体的是()A熔点1 070 ，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444.6 D熔点97.81 ，质软，导电，密度0.97 gcm3答案A解析离子晶体在液态(即熔融态)导电，B项错误；CS2是非极性溶剂，根据“相似相溶”规律，C项错误；离子晶体质硬易碎，且固态不导电，D项错误。
13、5(2018南京高二下学期月考)下表给出几种化合物的熔点和沸点：物质NaClMgCl2AlCl3CCl4熔点/80171419022.9沸点/1 4651 41217876.8关于表中4种化合物有下列说法，其中正确的是()AlCl3在加热时可升华CCl4属于分子晶体1 500 时NaCl可形成气体分子AlCl3是典型的离子晶体A B C D答案C解析根据各物质的熔、沸点判断，AlCl3和CCl4为分子晶体；AlCl3的沸点低于熔点，所以可升华；NaCl为离子晶体，但1 500 高于其沸点，故1 500 时以分子形式存在。6离子晶体熔点的高低取决于阴、阳离子之间的核间距离和离子所带电荷的大小，根
14、据所学知识判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序是()AKClNaClBaOCaOBNaClKClCaOBaOCCaOBaOKClNaClDCaOBaONaClKCl答案D解析对于离子晶体来说，离子所带电荷数越多，阴、阳离子间的核间距离越小，离子键越强，熔点越高，阳离子半径大小顺序为Ba2KCa2Na；阴离子半径：ClO2，比较可得D项正确。7(不定项)下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是()A熔点：NaFMgF2AlF3B离子键强弱：NaFNaClNaBrC阴离子的配位数：CsClNaClCaF2D硬度：MgOCaOBaO答案AB解析掌握好离子半径的大小变化规律是分析
15、离子晶体性质的关键。r(Na)r(Mg2)r(Al3)，Na、Mg2、Al3所带电荷数依次增大，所以NaF、MgF2、AlF3的离子键依次增强，故熔点依次升高；r(F)r(Cl)r(Br)，故NaF、NaCl、NaBr的离子键依次减弱；在CsCl、NaCl、CaF2中阴离子的配位数分别为8、6、4；r(Mg2)r(Ca2)r(Ba2)，故MgO、CaO、BaO中离子键依次减弱，硬度依次减小。题组二离子晶体结构分析8(不定项)(2019南通一中月考)下列关于氯化铯晶体的叙述不正确的是()A1 mol氯化铯中有6.021023个CsCl分子B氯化铯晶体中，每个Cs周围与它最近且等距离的Cs有6个C
16、氯化铯晶体中，Cs和Cl的配位数都是8D每个晶胞中平均含有1个Cs和1个Cl答案A解析在氯化铯晶体中不存在CsCl分子，只存在Cs和Cl，化学式CsCl表示氯化铯晶体中Cs和Cl的个数比为11。9(2019盐城高二检测)在冰晶石(Na3AlF6)晶胞中，AlF63占据的位置相当于NaCl晶胞中Cl占据的位置，则冰晶石晶胞中含Na数为()A12 B8 C4 D3答案A解析NaCl晶胞中Cl个数为864，由题意知，冰晶石晶胞中AlF63的个数也应当为4，化学式Na3AlF6中Na和AlF63的个数比为31，所以冰晶石晶胞中含Na个数为4312。10在下列离子晶体空间结构示意图中，代表阳离子，代表阴
17、离子。若M代表阳离子，N代表阴离子，则化学式为MN2的晶体结构是()答案B解析A项，阳离子位于顶点和面心，晶胞中平均含有阳离子的数目为864，阴离子位于体心，晶胞中含有的阴离子数目为1，故该晶胞中阳离子和阴离子的个数比为41，化学式为M4N，错误；B项，阳离子位于顶点，晶胞中平均含有阳离子的数目为4，阴离子位于体心，晶胞中含有的阴离子数目为1，故该晶胞中阳离子和阴离子的个数比为112，化学式为MN2，正确；C项，阳离子位于顶点，晶胞中平均含有阳离子的数目为3，阴离子位于体心，晶胞中含有的阴离子数目为1，故该晶胞中阳离子和阴离子的个数比为138，化学式为M3N8，错误；D项，阳离子位于顶点，晶胞
18、中平均含有阳离子的数目为81，阴离子位于体心，晶胞中含有的阴离子数目为1，故该晶胞中阳离子和阴离子的个数比为11，化学式为MN，错误。11. (不定项)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，下列有关说法中不正确的是()A该晶体属于离子晶体B晶体的化学式为Ba2O2C该晶体的晶胞结构与CsCl相似D与每个Ba2距离相等且最近的Ba2共有12个答案BC解析图示晶体中含有Ba2和O，则该晶体属于离子晶体，A项正确；该晶体的晶胞结构与NaCl的晶胞结构相似，所以与每个Ba2距离相等且最近的Ba2共有12个，C项不正确，D项正确；在1个NaCl晶胞中含有4个Na和4个Cl，因此该
19、氧化物的1个晶胞中含有4个Ba2和4个O，晶体的化学式应为BaO2，B项错误。12.已知CsCl晶体的密度为 gcm3，NA为阿伏加德罗常数的值，相邻的两个Cs的核间距为a cm，如图所示，则CsCl的相对分子质量可以表示为()ANAa3 B.C. D.答案A解析该立方体中含1个Cl，Cs数目为81，根据V知，MVNAa3NA，以gmol1为单位时摩尔质量在数值上等于其相对分子质量，所以其相对分子质量是a3NA。13金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题：(1)Ni原子的核外电子排布式为_。(2)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同：Ni2和Fe2的离子半径
20、分别为69 pm和78 pm，则熔点NiO_(填“”)FeO。(3)NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为_、_。(4)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结构示意图如图所示。该合金的化学式为_。答案(1)1s22s22p63s23p63d84s2(或Ar3d84s2)(2)(3)66(4)LaNi5解析(2)NiO、FeO都属于离子晶体，熔点高低受离子键强弱影响，离子半径越小，离子键越强，熔点越高。(3)因为NiO晶体结构与NaCl的相同，而NaCl晶体中Na、Cl的配位数都是6，所以，NiO晶体中Ni2、O2的配位数也是6。(4)根据晶胞结构可计算，一个合金晶胞中，La原子
21、数81，Ni原子数185。所以该合金的化学式为LaNi5。14(2018江苏盘湾中学、陈洋中学高二期中联考)A、B为两种短周期元素，A的原子序数大于B，且B原子的最外层电子数为A原子最外层电子数的3倍。A、B形成的化合物是中学化学常见的化合物，该化合物熔融时能导电，试回答下列问题：(1)A、B的元素符号分别是_、_。(2)写出A、B元素形成的化合物的电子式：_。(3)A、B所形成的化合物的晶体结构与氯化钠晶体结构相似，则每个阳离子周围吸引了_个阴离子；晶体中阴、阳离子个数之比为_。(4)A、B所形成化合物的晶体的熔点比NaF晶体的熔点_(填“高”或“低”)，其判断的理由是_。答案(1)MgO(
22、2)(3)611(4)高MgO中离子所带电荷数较多，离子键强解析A、B形成的化合物是中学化学常见的化合物，该化合物熔融时能导电，说明是离子化合物。B原子的最外层电子数为A原子最外层电子数的3倍，B的最外层电子数8，又是3的倍数，就只能是6或3，最外层电子数为6的短周期元素只有O和S，最外层电子数为3的短周期元素为B或Al，分别对应的A的最外层电子数是2或1，A的原子序数大于B，则满足条件的有A为Na、B为B，A为Mg、B为O，其中MgO为中学化学常见化合物，且为离子化合物。(1)根据上述分析可知，A、B分别是Mg和O。(2)A、B元素形成的化合物是MgO，其电子式为。(3)因A、B所形成的化合
23、物是MgO，其晶体结构与氯化钠晶体结构相似，则每个阳离子周围吸引了6个阴离子，晶体中阴、阳离子个数之比为11。(4)Mg2、O2与Na、F半径相差不大，但Mg2、O2所带的电荷数多，形成的离子键较强，故熔点较高。15.如图所示为高温超导领域里的一种化合物钙钛矿的晶胞结构。(1)在该物质的晶体结构中，每个钛离子周围与它距离最近且相等的钛离子有_个，钙离子有_个。(2)该化合物的化学式为_。(3)若钙、钛、氧三种元素的相对原子质量分别为a、b、c，晶胞的边长(钛离子之间的距离)为d nm(1 nm1109 m)，则该晶体的密度为_ gcm3(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。答案(1)68(2)CaTiO3(3)解析(1)每个钛离子周围与它距离最近且相等的钛离子有6个(上、下、前、后、左、右各1个)，每个钛离子周围与它距离最近且相等的钙离子有8个。(2)该正六面体结构单元中，钙离子位于晶胞的体心，故钙离子数为1。钛离子位于顶角，钛离子数为81，氧离子位于棱上，氧离子数为123。因此，该化合物的化学式为CaTiO3。(3)由(2)可知，1个晶胞的质量m g，体积V(d107 cm)3d31021 cm3，则晶体的密度 gcm3。
