苏教版化学选修3《离子键 离子晶体》同步测试.docx

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苏教版化学选修3《离子键离子晶体》同步测试

专题3　微粒间作用力与物质性质第二单元　离子键　离子晶体

课前预习

问题导入

根据元素的金属性和非金属性差异，你知道哪些原子之间能形成离子键？

答：

电负性较小的金属元素的原子容易失去价电子形成阳离子，电负性较大的非金属元素原子容易得到电子形成阴离子，当这两种原子相互接近到一定程度时，容易发生电子得失而形成阴、阳离子，阴、阳离子通过静电作用形成稳定的化合物。

成键原子所属元素的电负性差值越大，原子间越容易发生电子得失，形成离子键。

知识预览

1.离子键的实质

离子键的实质是__________，它包括阴、阳离子之间的__________和两种离子的核之间以及它们的电子之间的__________两个方面，当__________与__________之间达到平衡时，就形成了稳定的离子化合物，它不再显电性。

2.离子键的特征

离子键的特征是没有__________性和__________性。

因此，以离子键结合的化合物倾向于形成__________，使每个离子周围尽可能多地排列带异性电荷的离子，从而达到__________的目的。

3.离子晶体

（1）概念：

阴、阳离子通过__________结合，在空间呈现有规律的排列所形成的晶体叫离子晶体。

如：

氯化钠、氯化铯等。

（2）离子晶体的空间构型

离子晶体以紧密堆积的方式，阴、阳离子尽可能接近，向空间无限延伸，形成晶体。

阴、阳离子的配位数都较大，故晶体中不存在单个分子。

NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都是__________，CsCl晶体中阴、阳离子的配位数都是__________，CaF2晶体中Ca2+的配位数是__________，F-的配位数是__________。

晶体中__________是决定离子晶体结构的重要因素，简称几何因素。

（3）离子晶体的物理性质

①离子晶体具有较高的__________，难挥发。

离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作用（离子键），要克服离子间的相互作用力使物质熔化和沸腾，就需要较多的能量。

因此，离子晶体具有较高的熔点、沸点和难挥发的性质。

②离子晶体__________，离子晶体中，阴、阳离子间有较强的离子键，离子晶体表现了较高的硬度，当晶体受到冲击力作用时，部分离子晶体发生断裂，导致晶体破碎。

③离子晶体不导电，__________后能导电。

离子晶体中，离子键较强，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。

当升高温度时，阴、阳离子获得足够能量，克服了离子间的相互作用，成了自由移动的离子，在外界电场作用下，离子定向移动而导电。

离子化合物溶于水时，阴、阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子（或水合离子），在外界电场作用下，阴、阳离子定向移动而导电。

④大多数离子晶体易溶于__________中，难溶于__________（如汽油，煤油）中。

当把离子晶体放在水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用。

使晶体中的离子克服了离子间的作用而电离，变成在水中自由移动的离子。

答案：

1.静电作用　静电引力　静电斥力　静电引力　静电斥力

2.方向　饱和　晶体　降低体系能量

3.离子键　6　8　8　4　正负离子的半径比　熔沸点　硬而脆　熔化或溶于水　极性溶剂　非极性溶剂

课堂互动

三点剖析

一、离子键

1.离子键的形成

前面我们已经学过，金属元素的电负性小，其原子易失去价电子形成阳离子；非金属元素的电负性较大，其原子易得到电子形成阴离子，当这两种原子相互接近到一定程度时，容易发生电子得失而形成阴、阳离子，阴、阳离子通过静电作用形成稳定化合物。

这种阴、阳离子通过静电作用形成的化学键叫离子键。

阴、阳离子是形成离子键必不可少的粒子，缺一不可。

如MgCl2中含有Mg2+、Cl-，KAl（SO4）2·12H2O中含有K+、Al3+、SO2-4及H2O分子。

可见，离子化合物中含阴、阳离子至少各1种，且不一定不含分子。

2.离子键的实质

离子键的实质是静电作用，它包括阴、阳离子之间的引力和它们的核与核、电子与电子之间的斥力两个方面，当引力和斥力之间达到平衡时，就形成了稳定的离子化合物，它就不再显电性，即显电中性。

离子键的强弱与阴、阳离子所带电荷及核间距有关。

据库仑定律可知

（k为系数）。

3.离子键的特征

没有方向性和饱和性。

为什么这样说呢？

那是因为在通常情况下，阴、阳离子可看成球形对称，它们的电荷分布也是球形对称的，它们在空间的各个方向上的静电作用相同，所以在各个方向上都可以与带相反电荷的离子发生静电作用，且在静电作用能达到的范围内，只要空间条件允许、一个离子可以同时吸引多个带相反电荷的离子。

因此，离子键没有方向性和饱和性。

二、离子晶体

1.离子键：

（1）定义：

阴、阳离子之间强烈的电性作用。

（2）特征：

无饱和性和方向性。

（3）本质：

电性作用。

（4）存在：

离子晶体中。

2.离子晶体：

（1）定义：

阴、阳离子通过离子键结合，在空间呈现有规律的排列所形成的晶体。

注意：

离子晶体的构成粒子是阴、阳离子，所以在离子晶体中，无分子存在，也无原子存在。

如NaCl、CsCl只表示晶体中阴阳离子个数比，不表示分子式。

（2）常见的AB型离子晶体有NaCl型、CsCl型、ZnS型等。

（3）晶格能：

①定义：

1mol离子化合物中阴、阳离子，由相互远离的气态结合成离子晶体所放出的能量；②表示意义：

晶格能越大，表示离子键越强，离子晶体越稳定，熔、沸点越高。

可借助库仑定律

来比较；③晶格能的大小：

晶格能与离子晶体中阴、阳离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阴离子的距离成反比，数学表达式为：

晶格能

。

（4）离子晶体的物理性质：

①离子晶体具有较高的熔点、沸点，难挥发。

离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作用（离子键），要克服离子间的相互作用力使物质熔化和沸腾，就需要较多的能量。

因此，离子晶体具有较高的熔点、沸点和难挥发的性质。

NaCl、CsCl的熔点分别是801℃、645℃;沸点分别是1413℃、1290℃。

而共价化合物H2O的熔点为0℃、沸点为100℃,这就低得多了。

②离子晶体硬而脆。

离子晶体中，阴、阳离子之间有较强的离子键，因此离子晶体表现出了较高的硬度，当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。

③离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电。

离子晶体中，离子键较强，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。

当升高温度时，阴、阳离子获得足够能量，克服了离子间的相互作用，成了自由移动的离子，在外界电场作用下，离子定向移动而导电。

离子化合物溶于水时，阴、阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子（或水合离子），在外界电场作用下，阴、阳离子定向移动而导电。

④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。

当把离子晶体放在水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用，使晶体中的离子克服了离子间的作用而电离，变成在水中自由移动的离子。

⑤离子晶体包括强碱、活泼金属形成的盐、铵盐、活泼金属氧化物等。

一般地，活泼金属（如K、Ca、Na、Mg等）与活泼的非金属（如氯、溴、氧等）化合成的物质形成的晶体为离子晶体。

但并不是所有金属和非金属元素形成的化合物都为离子化合物，如AlCl3为分子晶体。

（5）疑难点：

有关离子晶体晶胞的计算

①处于立方体顶点的粒子同时为8个晶胞所共有，每个粒子有1/8属于该晶胞。

②处于立方体棱上的粒子，同时为4个晶胞所共有，每个粒子有1/4属于该细胞。

③处于立方体面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，每个粒子有1/2属于该晶胞。

④处于立方体内部的粒子，完全属于该晶胞。

三、离子晶体中离子的配位数

为什么不同的正、负离子结合成离子晶体时，会形成配位数不同的空间构型呢？

这是因为在某种结构下该离子化合物的晶体最稳定，体系的能量最低，一般决定离子晶体构型的主要因素有正、负离子的半径（几何因素）和离子的电子层结构（电荷因素）。

（1）对于AB型离子晶体来说，正、负离子的半径比与配位数和晶体构型的关系如下表所示。

半径比（

）

配位数

构型

实例

0.414～0.732

6

NaCl型

NaCl、KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、CaS

0.732～1

8

CsCl型

CsCl、CsBr、CsI、NH4Cl

表中的半径比可以根据图中的三角形，利用几何图形计算出

的值。

即当

=0.414时，阴、阳离子间是直接接触的，阴离子也是相互接触的。

①当

＜0.414时，负离子互相接触（排斥），而正负离子接触不良，这样的构型不稳定，所以晶体只能转更小的配位数以求稳定，如ZnS；②当

＞0.414时，阴离子之间接触不良，而阴、阳离子之间相互接触吸引作用较强，这种结构较为稳定，配位数为6；③当

＞0.732时，阳离子相对地增大，它有可能接触更多的阴离子，使配位数为8。

对于离子化合物中离子的任一配位数来说，都有一相应的阴、阳离子半径的比值。

例如：

NaCl的

=95pm/181pm=0.52，配位数为6；CsCl的

=169pm/181pm=0.93，配位数为8。

（2）阴、阳离子的电荷也是决定离子晶体配位数的一个重要因素。

如果正、负离子的电荷不同，正、负离子的个数比一定不同，结果是，正、负离子的配位数就不会相同。

这种正、负离子的电荷比决定离子晶体结构的因素，就是电荷因素。

如CaF2晶体中，Ca2+的配位数是8，F-的配位数是4。

值得注意的是，离子型化合物的正、负离子半径比规则，只能应用于离子型晶体，而不能用它判断共价型化合物的结构。

各个突破

【例1】下列叙述错误的是（　　）

A.带相反电荷离子之间的相互吸引称为离子键

B.金属元素与非金属元素化合时，不一定形成离子键

C.某元素的原子最外层只有一个电子，它跟卤素结合时所形成的化学键不一定是离子键

D.非金属元素形成的化合物中不可能含有离子键

解析：

相互作用包括相互吸引和相互排斥两个方面，A错；B正确，如AlCl3、BeCl2是由活泼金属与活泼非金属形成的共价

化合物；C正确，如HCl是通过共价键形成的；D错，如

是由非金属元素形成的阳离子，铵盐为离子化合物。

答案：

AD

类题演练　1

下列叙述错误的是（　　）

A.离子键没有方向性和饱和性，而共价键有方向性和饱和性

B.两种不同的非金属元素可以形成离子化合物

C.配位键在形成时，是由成键双方各提供一个电子形成共用电子对

D.金属键的实质是金属中的“自由电子”与金属阳离子形成的一种强烈的相互作用

解析：

A项正确，这是离子键区别于共价键的特征；B项正确，例如，氮元素和氢元素形成的，离子化合物NH4H；C项错误，

形成配位键的条件是，形成配位键的一方是能够提供孤对电子的原子，另一方是具有接受孤对电子的空轨道的原子，D项正确，这是金属键的本质。

答案：

C

变式提升　1

（2006北京西城高三抽样，7）下列说法正确的是（　　）

A.离子化合物中一定不含共价键

B.共价化合物中一定不含离子键

C.两种元素组成的化合物中一定不含非极性键

D.由于水分子之间存在氢键，所以水分子比较稳定

解析：

本题考查物质结构与化学键的知识，离子化合物中可含有共价键；A项错误；两种元素组成的化合物中可含有非极性键，如Na2O2,C错误；分子稳定与分子间力无关，D项错误；B项正确。

答案：

B

温馨提示

关于离子键和化学键、离子化合物和共价化合物等概念之间的区别和联系，同学们一定要弄清，不要混为一谈。

（1）离子化合物中不一定含金属元素，如NH4NO3是离子化合物，但全部由非金属元素组成；含金属元素的化合物不一定是离子化合物，如AlCl3、BeCl2等是共价化合物。