1、第二单元离子键离子晶体学 习 任 务1能结合实例描述离子键的成键特征及其本质。2能解释和预测同类型离子化合物的某些性质。3能描述常见类型的离子化合物的晶体结构。4能运用模型和有关理论解释不同类型离子化合物的晶胞构成。一、离子键1概念：带相反电荷的阴、阳离子通过静电作用形成的化学键。2成键微粒：阴、阳离子。3成键本质：阴、阳离子间的静电作用(包括静电引力和静电斥力)。4成键条件：活泼金属元素的原子和活泼非金属元素的原子。5成键特征：没有方向性和饱和性。6离子化合物中的化学键表示方法电子式MgCl2的电子式：；NaOH的电子式：。判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)离子键具有方向性和饱和性
2、。()(2)由活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化学键都是离子键。()(3)原子最外层只有一个电子的元素原子跟卤素原子结合时，所形成的化学键一定是离子键。()(4)HCl的电子式：。()(5)非金属元素的两个原子之间一定形成共价键，但多个原子间也可能形成离子键。()二、离子晶体1离子晶体：由阴、阳离子按一定方式有规则地排列形成的晶体。2物理性质：(1)晶体不导电，在熔融状态或水溶液中导电，不存在单个分子。(2)晶体具有较高的熔、沸点、较强的硬度、难挥发。(3)大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中，难溶于非极性溶剂(如汽油、煤油)中。3.影响离子晶体物理性质的物理量晶格能(1)晶格能：拆开1
3、mol离子晶体使之形成气态阴、阳离子时所吸收的能量，用符号“U”表示。(2)意义：一般而言，晶格能越大，离子晶体的离子键越强，晶体的熔沸点越高、硬度越大。(3)影响晶格能的因素：离子所带电荷数多少；离子半径大小。离子所带电荷数越多、离子半径越小，晶格能就越大，离子键就越强。4常见离子晶体结构类型(1)NaCl型的晶体结构(晶胞如图)每个晶胞中平均含有4个Na，4个Cl，故此晶体的化学式为NaCl。每个Na同时吸引着6个Cl，每个Cl同时吸引着6个Na；即NaCl的配位数为6。每个Na周围的距离最近且相等的Cl构成的空间图形是正八面体。每个Na周围最近的Na12个，每个Cl周围最近的Cl12个。
4、特别提醒：配位数：一种离子周围紧邻的带相反电荷的离子数目。(2)CsCl型的晶体结构(晶胞如图)每个晶胞中平均含有1个Cs，1个Cl，故此晶体的化学式为CsCl。每个Cs同时吸引着8个Cl，每个Cl同时吸引着8个Cs；即CsCl的配位数为8。每个Cs周围最近的Cs6个，每个Cl周围最近的Cl6个。(3)离子晶体中不同离子周围异电性离子数目的多少主要取决于阴、阳离子的相对大小。判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)氯化铯属于离子晶体，分子式为CsCl 。 ()(2)晶体中含有阴离子时一定含有阳离子。()(3)离子晶体中一定含有离子键。()(4)CsCl晶体的配位数为6，NaCl晶体的配位数
5、为8。()(5)熔点：NaFMgF2。()离子键和离子晶体的判断氨气在生活中具有广泛的应用，可以制硝酸、化肥、硝酸盐、可以做制冷剂。氨的刺激性是可靠的有害气体浓度报警信号，但由于嗅觉疲劳，长期接触后对低浓度的氨会难以察觉。实验室可以利用氯化铵和消石灰加热制备氨气：2NH4ClCa(OH)22NH3CaCl22H2O。 问题1上述反应涉及物质中属于离子晶体的有哪些？提示NH4Cl、Ca(OH)2、CaCl2。问题2写出上述反应涉及物质的电子式。提示 问题3怎样设计实验证明CaCl2为离子化合物？提示将CaCl2加热至熔融状态，看能否导电。问题4“由离子晶体具有化学式可知离子键具有方向性”这句话是
6、否正确？提示不正确。1离子键本质：阴、阳离子之间的静电作用。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存在：化合物中，只要含有离子键的化合物一定是离子化合物。4特征：没有方向性和饱和性。5离子键没有方向性和饱和性的原因离子可看作是一个带电的球体，它在空间各个方向上的静电作用是相同的。由于静电引力(或斥力)没有方向性，阴、阳离子可以在空间任何方向与带相反(或相同)电荷的离子相互吸引(或排斥)，所以离子键没有方向性。只要空间允许，一个阴(阳)离子将尽可能多地吸引阳(阴)离子排列在其周围，并不受离子本身所带电荷数的限制，因此，离子键没有饱和性。6离子晶体的判断：(1
7、)方法1：具有较高的熔沸点、较高的硬度。(2)方法2：晶体不导电，在熔融状态能导电的化合物。7电子式书写的注意事项同一原子的电子式最好不要既用“”又用“”表示；在化合物中“”或“”最好也不要混用(若特殊需要可标记)，可将电子全部标成“”或“”。单一原子形成的简单阳离子，其离子符号就是该阳离子的电子式，如Al3就可以表示铝离子的电子式。“”在所有的阴离子、复杂的阳离子中出现。在化合物中，如果具有多个阴、阳离子，要注意每一个离子都与带相反电荷的离子直接相邻的事实。所以阴、阳离子必须是相邻的，即不能将两个阴离子或两个阳离子写在一起。1下列物质中，属于离子化合物有_(填序号，下同)，只含离子键的离子化
8、合物有_。Na2ONH4NO3Na2O2Na2SO4CH4H2O2 MgCl2AlCl3CaH2 答案2下列关于离子键的描述中正确的是()A离子键是由阴、阳离子通过静电吸引形成的B含有离子键的化合物一定含有金属元素C非金属元素之间不可能形成离子化合物D离子化合物中一定含有离子键D离子键是由阴、阳离子通过静电作用形成的 ，A错；含有离子键的化合物不一定含有金属元素，如NH4NO3，B错；非金属元素之间可能形成离子化合物，如NH4NO3，C错。3写出下列物质的电子式： (1)BaCl2_、(2)CO2_、(3)H2O2_、 (4)KOH_、(5)Na2O2_。 离子晶体的物理性质和结构材料1：已知
9、常见离子晶体信息如下表：离子化合物NaBrNaClMgO离子电荷数112核间距/pm298282210晶格能/(kJmol1)7477863 791熔点/ 7478012 852摩氏硬度2.52.56.5材料2：氟化钙又名萤石，晶胞结构如下：问题1影响晶格能大小的因素有哪些？提示离子半径大小和离子所带电荷数的多少。问题2晶格能与晶体的熔点、硬度有怎样的关系？提示离子晶体晶格能越大，晶体的熔点越高，硬度越大。问题3氟化钙的配位数和晶胞中微粒数分别是多少？提示F的配位数为4，Ca2的配位数为8，晶胞微粒数为8个F和4个Ca2。问题4氟化钙晶体中阴、阳离子个数比为多少？化学式如何表示？提示21CaF
10、2。一、离子晶体的物理性质1熔、沸点离子晶体中有较强的离子键，熔化或气化时需消耗较多的能量，所以离子晶体有较高的熔、沸点。通常情况下，同种类型的离子晶体，离子半径越小，离子键越强，熔、沸点越高。2硬度硬而脆。离子晶体表现出较高的硬度。当晶体受到冲击时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。3导电性(1)离子晶体不导电，但熔融或溶于水后能导电。(2)离子晶体中，离子键较强，阴、阳离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此离子晶体不导电。(3)当升高温度时，阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力，成为自由移动的离子，在外加电场的作用下，离子定向移动而导电。(4)离子晶体溶于水时，阴、阳
11、离子受到水分子的作用成了自由移动的离子(或水合离子)，在外加电场的作用下，阴、阳离子定向移动而导电。4溶解性大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)，难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)。当把离子晶体放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子。二、晶格能1影响晶格能的因素：离子所带的电荷数和阴、阳离子间的距离(与离子半径成正比)。晶格能与离子所带电荷数的乘积成正比，与阴、阳离子间的距离成反比。2晶格能的数据可以用来说明许多典型离子晶体的物理化学性质变化规律，晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，晶体的熔、沸点越高，硬度
12、越大。三、典型离子晶体模型晶体结构模型配位数68晶胞微粒数4个Na、4个Cl1个Cs、1个Cl1下列性质适合于离子晶体的是()熔点1 070 ，易溶于水，水溶液能导电熔点10.31 ，液态不导电，水溶液能导电能溶于CS2，熔点112.8 ，沸点444.6 熔点97.81 ，质软，导电，密度0.97 gcm3熔点218 ，难溶于水熔点3900 ，硬度很大，不导电难溶于水，固体时导电，升温时导电能力减弱难溶于水，熔点高，固体不导电，熔化时导电A BC D A离子晶体熔融态时能导电，难溶于非极性溶剂，熔点较高、质硬而脆，固体不导电，故均不符合离子晶体的特点；中熔点达3 900 ，硬度很大应是原子晶体
13、。故只有符合题意。2碱金属卤化物是典型的离子晶体，它的晶格能与成正比(d0是晶体中最邻近的导电性离子的核间距)。下列选项错误的是()晶格能/kJmol1离子半径/pm LiF LiClLiBrLiI1 031 845 807 752LiNaK60 95 133NaFNaClNaBrNaI915 777 740 693FClBrI136181195216KFKClKBrKI812708676641A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D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；表中晶格能最小的碘化物，因还原性FClBrKClCsCl金属NaMgMg2Al3NaMgAl