2023年高中化學(xué)高考前專題復(fù)習(xí)-專題3第二單元

第二單元離子鍵離子晶體[核心素養(yǎng)發(fā)展目標]1.理解離子鍵的本質(zhì)，能結(jié)合離子鍵的本質(zhì)解釋離子晶體的性質(zhì)，促進宏觀辨識與微觀探析學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。2.認識常見離子晶體的結(jié)構(gòu)模型，理解離子晶體的結(jié)構(gòu)特點，預(yù)測其性質(zhì)，強化證據(jù)推理與模型認知的學(xué)科核心素養(yǎng)。一、離子鍵的形成1．形成過程2．特征陰、陽離子球形對稱，電荷分布也是球形對稱，它們在空間各個方向上的靜電作用相同，所以在各個方向上都可以與帶相反電荷的離子發(fā)生靜電作用，且在靜電作用能達到的范圍內(nèi)，只要空間條件允許，一個離子可同時吸引多個帶相反電荷的離子，故離子鍵無方向性和飽和性。(1)離子鍵的實質(zhì)是“靜電作用”。這種靜電作用不僅是靜電引力，而是指陰、陽離子之間靜電吸引力與電子與電子之間、原子核與原子核之間的排斥力處于平衡時的總效應(yīng)。(2)成鍵條件：成鍵元素的原子得、失電子的能力差別很大，電負性差值大于1.7。(3)離子鍵的存在只存在于離子化合物中：大多數(shù)鹽、強堿、活潑金屬氧化物(過氧化物如Na2O2)、氫化物(如NaH和NH4H)等。例1具有下列電子排布的原子中最難形成離子鍵的是()A．1s22s22p2 B．1s22s22p5C．1s22s22p63s2 D．1s22s22p63s1答案A解析形成離子鍵的元素為活潑金屬元素與活潑非金屬元素，A為C元素，B為F元素，C為Mg元素，D為Na元素，則只有A項碳元素既難失電子，又難得電子，不易形成離子鍵。例2下列關(guān)于離子鍵的說法中錯誤的是()A．離子鍵沒有方向性和飽和性B．非金屬元素組成的物質(zhì)也可以含離子鍵C．形成離子鍵時離子間的靜電作用包括靜電吸引和靜電排斥D．因為離子鍵無飽和性，故一種離子周圍可以吸引任意多個帶異性電荷的離子答案D解析活潑金屬和活潑非金屬元素原子間易形成離子鍵，但由非金屬元素組成的物質(zhì)也可含離子鍵，如銨鹽，B項正確；離子鍵無飽和性，體現(xiàn)在一種離子周圍可以盡可能多地吸引帶異性電荷的離子，但也不是任意的，因為這個數(shù)目還要受兩種離子的半徑比(即空間條件是否允許)和個數(shù)比的影響，D項錯誤。易錯警示(1)金屬與非金屬形成的化學(xué)鍵有可能是共價鍵，如AlCl3。(2)完全由非金屬元素形成的化合物中有可能含離子鍵，如NH4Cl、NH4H，一定有共價鍵。(3)離子鍵不具有飽和性是相對的，每種離子化合物的組成和結(jié)構(gòu)是一定的，而不是任意的。二、離子晶體1．概念及結(jié)構(gòu)特點(1)概念：陰、陽離子通過離子鍵結(jié)合而形成的晶體。(2)結(jié)構(gòu)特點①構(gòu)成微粒：陰離子和陽離子，離子晶體中不存在單個分子，其化學(xué)式表示的是離子的個數(shù)比。②微粒間的作用力：離子鍵。2．離子晶體的結(jié)構(gòu)(1)配位數(shù)：離子晶體中一種離子周圍所環(huán)繞的帶相反電荷離子的數(shù)目，叫做離子的配位數(shù)。(2)典型離子晶體的結(jié)構(gòu)化學(xué)式NaClCsCl晶體結(jié)構(gòu)模型晶胞中微粒數(shù)Na＋、Cl－都為4Cs＋、Cl－都為1陰、陽離子個數(shù)比1∶11∶1配位數(shù)Cl－和Na＋配位數(shù)都為6Cl－和Cs＋配位數(shù)都為8[思考·討論]對比NaCl、CsCl的結(jié)構(gòu)特點和配位數(shù)，請總結(jié)影響離子晶體配位數(shù)的因素有哪些？提示(1)離子半徑因素：eq\f(r＋,r－)的值不同，晶體中離子的配位數(shù)不同，其晶體結(jié)構(gòu)不同。eq\f(r＋,r－)數(shù)值越大，離子的配位數(shù)越多。(2)電荷因素：AB型離子晶體的陰、陽離子的配位數(shù)相等；ABn型離子晶體的A、B離子的配位數(shù)比值為n∶1。3．離子晶體的性質(zhì)(1)熔、沸點較高，硬度較大。(2)離子晶體不導(dǎo)電，但熔化或溶于水后能導(dǎo)電。(3)大多數(shù)離子晶體能溶于水，難溶于有機溶劑。例3(2018·南京期中)MgO、Rb2O、CaO、BaO四種離子晶體熔點的高低順序是()A．MgO＞Rb2O＞BaO＞CaOB．MgO＞CaO＞BaO＞Rb2OC．CaO＞BaO＞MgO＞Rb2OD．CaO＞BaO＞Rb2O＞MgO答案B解析四種離子晶體所含陰離子相同，所含陽離子不同。對Mg2＋、Rb＋、Ca2＋、Ba2＋進行比較，Rb＋所帶電荷數(shù)少，其與O2－形成的離子鍵最弱，故Rb2O的熔點最低。對Mg2＋、Ca2＋、Ba2＋進行比較，它們所帶電荷一樣多，半徑Mg2＋＜Ca2＋＜Ba2＋，與O2－形成的離子鍵由強到弱的順序是MgO＞CaO＞BaO，相應(yīng)離子晶體的熔點由高到低的順序為MgO＞CaO＞BaO。綜上所述，四種離子晶體熔點的高低順序是MgO＞CaO＞BaO＞Rb2O。方法規(guī)律(1)離子晶體的熔、沸點和硬度與離子鍵的強弱有關(guān)，離子鍵越強，離子晶體的熔、沸點越高，硬度越大。(2)離子鍵的強弱與離子半徑和離子所帶電荷數(shù)有關(guān)，離子半徑越小，離子所帶的電荷數(shù)越多，離子鍵越強。例4(2018·長沙期中)如圖為NaCl和CsCl的晶體結(jié)構(gòu)，下列說法錯誤的是()A．NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體B．NaCl和CsCl晶體中陰、陽離子個數(shù)比相同C．NaCl和CsCl晶體中陽離子的配位數(shù)分別為6和8D．NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體，所以陽離子與陰離子的半徑比相同答案D解析NaCl和CsCl都是由陰、陽離子通過離子鍵構(gòu)成的晶體，陰、陽離子個數(shù)之比都為1∶1，則都屬于AB型的離子晶體，故A、B正確；結(jié)合題圖可知，NaCl為面心立方結(jié)構(gòu)，鈉離子的配位數(shù)為6，CsCl為體心立方結(jié)構(gòu)，銫離子的配位數(shù)為8，故C正確；NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體，但鈉離子半徑小于銫離子半徑，則NaCl的陽離子與陰離子的半徑比eq\f(r＋,r－)小于CsCl的，故D錯誤。例5下列性質(zhì)適合于離子晶體的是()A．熔點1070℃，易溶于水，水溶液能導(dǎo)電B．熔點10.31℃，液態(tài)不導(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電C．能溶于CS2，熔點112.8℃，沸點444.6℃D．熔點97.81℃，質(zhì)軟，導(dǎo)電，密度0.97g·cm－3答案A解析離子晶體在液態(tài)(即熔融態(tài))時導(dǎo)電，B項錯誤；由于離子晶體質(zhì)硬易碎，且固態(tài)不導(dǎo)電，D項錯誤。方法規(guī)律——離子晶體的判斷方法(1)依據(jù)組成晶體的微粒和微粒間的作用力判斷。(2)依據(jù)物質(zhì)類別判斷?；顫娊饘傺趸铩妷A和絕大多數(shù)鹽類是離子晶體。(3)依據(jù)導(dǎo)電性判斷。離子晶體溶于水和熔融狀態(tài)下均導(dǎo)電。(4)依據(jù)熔、沸點和溶解性判斷。離子晶體熔、沸點較高，多數(shù)能溶于水，難溶于有機溶劑。1．正誤判斷(1)活潑金屬元素與活潑非金屬元素之間一定形成離子鍵()(2)含有陽離子的晶體一定是離子晶體()(3)離子晶體有固定的配位數(shù)，說明離子鍵有飽和性()(4)金屬晶體與離子晶體的導(dǎo)電原理相同()答案(1)×(2)×(3)×(4)×2．僅由下列各組元素所構(gòu)成的化合物，不可能形成離子晶體的是()A．H、O、SB．Na、H、OC．K、Cl、OD．H、N、Cl答案A解析強堿、活潑金屬氧化物、絕大多數(shù)鹽等是離子晶體。B項如NaOH、C項如KClO、D項如NH4Cl。3．下列說法中正確的是()A．固態(tài)時能導(dǎo)電的物質(zhì)一定是金屬晶體B．熔融狀態(tài)能導(dǎo)電的晶體一定是離子晶體C．水溶液能導(dǎo)電的晶體一定是離子晶體D．固態(tài)不導(dǎo)電而熔融態(tài)導(dǎo)電的晶體一定是離子晶體答案D解析離子晶體熔融條件下可以變?yōu)樽杂梢苿拥碾x子，故熔融狀態(tài)可以導(dǎo)電。4．(2018·西安月考)下列說法中正確的是()A．形成離子鍵的陰、陽離子間只存在靜電吸引力B．第ⅠA族元素與第ⅦA族元素形成的化合物一定是離子化合物C．離子化合物的熔點一定比共價化合物的熔點高D．離子化合物中可能只含有非金屬元素答案D解析形成離子鍵的陰、陽離子之間不但存在陰、陽離子之間的相互吸引，也存在著電子之間的相互排斥和原子核之間的相互排斥，A項錯誤；氫是第ⅠA族元素，與第ⅦA族元素形成的化合物HX都是共價化合物，B項錯誤；NaCl是離子化合物，SiO2是共價化合物，但前者的熔點較低，C項錯誤；NH4Cl、(NH4)2SO4等都是只含有非金屬元素的離子化合物，D項正確。5．一種離子晶體的晶胞如圖所示。其中陽離子A以表示，陰離子B以表示。關(guān)于該離子晶體的說法正確的是()A．陽離子的配位數(shù)為8，化學(xué)式為ABB．陰離子的配位數(shù)為4，化學(xué)式為A2BC．每個晶胞中含4個AD．每個A周圍有4個與它等距且最近的A答案C解析用均攤法可知，晶胞中含有陽離子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4；陰離子顯然是8個，故化學(xué)式為AB2，A、B項錯誤；每個A周圍與它等距且最近的A有12個，D項錯誤。6．通過X射線探明，KCl、MgO、CaO、NiO、FeO空間結(jié)構(gòu)與NaCl的晶體結(jié)構(gòu)相似。(1)某同學(xué)畫出的MgO晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示，請改正圖中錯誤。________________________________________________________________________。(2)MgO是優(yōu)良的耐高溫材料，MgO的熔點比CaO的高，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)Ni2＋和Fe2＋的離子半徑分別為69pm和78pm，則熔點NiO________(填“＜”或“＞”)FeO，NiO晶胞中Ni和O的配位數(shù)分別為________、________。(4)已知CaO晶體密度為ag·cm－3，NA表示阿伏加德羅常數(shù)，則CaO晶胞體積為________cm3。答案(1)空心球應(yīng)為O2－，實心球應(yīng)為Mg2＋；8號空心球應(yīng)改為實心球(2)Mg2＋半徑比Ca2＋小，MgO中離子鍵較強(3)＞66(4)eq\f(224,aNA)解析(1)因為氧化鎂與氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)相似，所以在晶體中每個Mg2＋周圍應(yīng)該有6個O2－，每個O2－周圍應(yīng)該有6個Mg2＋，根據(jù)此規(guī)則可得⑧應(yīng)該改為黑色。由于Mg2＋的半徑小于O2－的半徑，所以空心球代表O2－，實心球代表Mg2＋。(2)MgO與CaO的離子電荷數(shù)相同，Mg2＋半徑比Ca2＋小，MgO中離子鍵較強，熔點高。(3)NiO晶胞與NaCl晶胞相同，所以Ni和O的配位數(shù)都是6，離子半徑：Ni2＋＜Fe2＋，所以熔點：NiO＞FeO。(4)由于CaO與NaCl的晶胞同為面心立方結(jié)構(gòu)，所以CaO晶胞中也含有4個鈣離子和4個氧離子，因此CaO晶胞體積為eq\f(4×56,NA·a)＝eq\f(224,aNA)。題組一離子鍵與離子晶體的性質(zhì)1．下列說法不正確的是()A．靜電作用只有引力B．離子鍵的實質(zhì)是靜電作用C．離子鍵沒有方向性和飽和性D．離子鍵雖然沒有飽和性，但離子晶體中陰、陽離子的個數(shù)比并不是任意的答案A2．(不定項)下列敘述正確的是()A．帶相反電荷離子之間的相互吸引稱為離子鍵B．金屬元素和非金屬元素化合時不一定形成離子鍵C．原子最外層只有1個電子的主族元素與鹵素所形成的化學(xué)鍵不一定是離子鍵D．非金屬元素形成的化合物中不可能含有離子鍵答案BC解析離子鍵的本質(zhì)是陰、陽離子之間的靜電作用，靜電作用包括靜電引力和靜電斥力，A項不正確；活潑金屬與活潑非金屬容易形成離子鍵，一般當(dāng)成鍵原子所屬元素的電負性差值小于1.7時，原子間不易形成離子鍵，如AlCl3和BeCl2中金屬與非金屬原子形成共價鍵，B項正確；原子最外層只有1個電子的主族元素包括H元素和堿金屬元素，H元素與鹵素形成共價鍵，C項正確；由非金屬元素形成的化合物中可能含有離子鍵，如銨鹽中NHeq\o\al(＋,4)與陰離子形成離子鍵。3．下列物質(zhì)中，屬于離子晶體，并且含有共價鍵的是()A．CaCl2B．MgOC．N2D．NH4Cl答案D解析N2中只有共價鍵。CaCl2、MgO、NH4Cl都是離子晶體，CaCl2、MgO中只含離子鍵；NH4Cl是離子晶體，其中NHeq\o\al(＋,4)中的N—H鍵是共價鍵。4．離子鍵的強弱主要取決于離子的半徑和離子所帶電荷數(shù)。一般規(guī)律是：離子半徑越小，離子電荷數(shù)越大，則離子鍵越強。K2O、MgO、CaO三種物質(zhì)中離子鍵由強到弱的順序是()A．K2O、MgO、CaO B．MgO、K2O、CaOC．MgO、CaO、K2O D．CaO、MgO、K2O答案C解析離子鍵的強弱主要決定于離子的半徑和離子所帶電荷數(shù)。一般規(guī)律是：離子半徑越小，離子電荷數(shù)越大，則離子鍵越強。離子半徑：K＋＞Ca2＋＞Mg2＋，離子所帶電荷數(shù)：Ca2＋＝Mg2＋＞K＋，所以離子鍵由強到弱的順序為MgO、CaO、K2O，故選C。5．(2018·常州高二月考)下列物質(zhì)的性質(zhì)中，可證明某晶體是離子晶體的是()A．易溶于水B．晶體不導(dǎo)電，熔融時能導(dǎo)電C．熔點較高D．晶體不導(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電答案B解析金屬晶體固態(tài)時可導(dǎo)電；離子晶體固態(tài)不導(dǎo)電，熔融狀態(tài)可導(dǎo)電；分子晶體和原子晶體在固態(tài)和熔融狀態(tài)均不導(dǎo)電，故B正確。6．離子晶體熔點的高低取決于陰、陽離子之間的核間距離和離子所帶電荷的多少，根據(jù)所學(xué)知識判斷KCl、NaCl、CaO、BaO四種晶體熔點的高低順序是()A．KCl>NaCl>BaO>CaOB．NaCl>KCl>CaO>BaOC．CaO>BaO>KCl>NaClD．CaO>BaO>NaCl>KCl答案D解析對于離子晶體來說，離子所帶電荷數(shù)越多，陰、陽離子間的核間距離越小，離子鍵越強，熔點越高，陽離子半徑大小順序為Ba2＋>K＋>Ca2＋>Na＋；陰離子半徑：Cl－>O2－，比較可得D項正確。7．(不定項)下列有關(guān)離子晶體的數(shù)據(jù)大小比較不正確的是()A．熔點：NaF＞MgF2＞AlF3B．離子鍵強弱：NaF>NaCl>NaBrC．陰離子的配位數(shù)：CsCl<NaCl<CaF2D．硬度：MgO＞CaO＞BaO答案AC＋)，Na＋、Mg2＋、Al3＋所帶電荷依次增大，所以NaF、MgF2、AlF3的離子鍵依次增強，故熔點依次升高；r(F－)＜r(Cl－)＜r(Br－)，故NaF、NaCl、NaBr的離子鍵依次減弱；在CsCl、NaCl、CaF2中陰離子的配位數(shù)分別為8、6、4；r(Mg2＋)＜r(Ca2＋)＜r(Ba2＋)，故MgO、CaO、BaO中離子鍵依次減弱，硬度依次減小。題組二離子晶體結(jié)構(gòu)分析8．(不定項)(2019·蘇州月考)下列關(guān)于氯化銫晶體的敘述不正確的是()A．1mol氯化銫中有6.02×1023個CsCl分子B．氯化銫晶體中，每個Cs＋周圍與它最近且等距離的Cs＋有6個C．氯化銫晶體中，Cs＋和Cl－的配位數(shù)都是6D．每個晶胞中平均含有1個Cs＋和1個Cl－答案AC解析在氯化銫晶體中不存在CsCl分子，只存在Cs＋和Cl－，化學(xué)式CsCl表示氯化銫晶體中Cs＋和Cl－的個數(shù)比為1∶1。9．在冰晶石(Na3[AlF6])晶胞中，[AlF6]3－占據(jù)的位置相當(dāng)于NaCl晶胞中Cl－占據(jù)的位置，則冰晶石晶胞中含Na＋數(shù)為()A．12個B．8個C．4個D．3個答案A解析NaCl晶胞中Cl－個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，由題意知，冰晶石晶胞中[AlF6]3－的個數(shù)也應(yīng)當(dāng)為4，化學(xué)式Na3[AlF6]中Na＋和[AlF6]3－的個數(shù)比為3∶1，所以冰晶石晶胞中含Na＋個數(shù)為4×3＝12。10．在下列離子晶體空間結(jié)構(gòu)示意圖中，代表陽離子，代表陰離子。若M代表陽離子，N代表陰離子，則化學(xué)式為MN2的晶體結(jié)構(gòu)是()答案B解析A項，陽離子位于頂點和面心，晶胞中平均含有陽離子的數(shù)目為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，陰離子位于體心，晶胞中含有的陰離子數(shù)目為1，故該晶胞中陽離子和陰離子的個數(shù)比為4∶1，化學(xué)式為M4N，錯誤；B項，陽離子位于頂點，晶胞中平均含有陽離子的數(shù)目為4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，陰離子位于體心，晶胞中含有的陰離子數(shù)目為1，故該晶胞中陽離子和陰離子的個數(shù)比為eq\f(1,2)∶1＝1∶2，化學(xué)式為MN2，正確；C項，陽離子位于頂點，晶胞中平均含有陽離子的數(shù)目為3×eq\f(1,8)＝eq\f(3,8)，陰離子位于體心，晶胞中含有的陰離子數(shù)目為1，故該晶胞中陽離子和陰離子的個數(shù)比為eq\f(3,8)∶1＝3∶8，化學(xué)式為M3N8，錯誤；D項，陽離子位于頂點，晶胞中平均含有陽離子的數(shù)目為8×eq\f(1,8)＝1，陰離子位于體心，晶胞中含有的陰離子數(shù)目為1，故該晶胞中陽離子和陰離子的個數(shù)比為1∶1，化學(xué)式為MN，錯誤。11．(不定項)鋇在氧氣中燃燒時得到一種鋇的氧化物晶體，其晶胞的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列有關(guān)說法中不正確的是()A．該晶體屬于離子晶體B．晶體的化學(xué)式為BaOC．該晶體的晶胞結(jié)構(gòu)與CsCl相似D．與每個Ba2＋距離相等且最近的Ba2＋共有12個答案BC解析圖示晶體中含有Ba2＋和Oeq\o\al(2－,2)，則該晶體屬于離子晶體，A正確；該晶體的晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl的晶胞結(jié)構(gòu)相似，所以與每個Ba2＋距離相等且最近的Ba2＋共有12個，C不正確，D正確；在1個NaCl晶胞中含有4個Na＋和4個Cl－，因此該氧化物的1個晶胞中含有4個Ba2＋和4個Oeq\o\al(2－,2)，晶體的化學(xué)式應(yīng)為BaO2，B不正確。12．(2019·泰州模擬)已知CsCl晶體的密度為ρg·cm－3，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，相鄰的兩個Cs＋的核間距為acm，如圖所示，則CsCl的相對分子質(zhì)量可以表示為()A．NA·a3·ρ B.eq\f(NA·a3·ρ,6)C.eq\f(NA·a3·ρ,4) D.eq\f(NA·a3·ρ,8)答案A解析該立方體中含1個Cs＋，Cl－數(shù)目為8×eq\f(1,8)＝1，根據(jù)ρV＝eq\f(M,NA)知，M＝ρVNA＝ρa3NA，以g·mol－1為單位時摩爾質(zhì)量在數(shù)值上等于其相對分子質(zhì)量，所以其相對分子質(zhì)量是ρa3NA。13．金屬鎳及其化合物在合金材料以及催化劑等方面應(yīng)用廣泛。請回答下列問題：(1)Ni原子的核外電子排布式為________________。(2)NiO的晶體結(jié)構(gòu)類型與NaCl的相同，NiO晶胞中Ni和O的配位數(shù)分別為____________、__________。(3)金屬鎳與鑭(La)形成的合金是一種良好的儲氫材料，其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。該合金的化學(xué)式為______________________。答案(1)1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2)(2)66(3)LaNi5解析(1)核外電子排布式與價電子排布式要區(qū)別開。(2)因為NiO晶體結(jié)構(gòu)與NaCl的相同，而NaCl晶體中Na＋、Cl－的配位數(shù)都是6，所以NiO晶體中Ni2＋、O2－的配位數(shù)也均是6。(3)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可計算，一個合金晶胞中，La原子數(shù)＝8×eq\f(1,8)＝1，Ni原子數(shù)＝1＋8×eq\f(1,2)＝5。所以該合金的化學(xué)式為LaNi5。14．(2018·江蘇盤灣中學(xué)、陳洋中學(xué)高二期中聯(lián)考)A、B為兩種短周期元素，A的原子序數(shù)大于B，且B原子的最外層電子數(shù)為A原子最外層電子數(shù)的3倍。A、B形成的化合物是中學(xué)化學(xué)常見的化合物，該化合物熔融時能導(dǎo)電，試回答下列問題：(1)A、B的元素符號分別是__________、____________。(2)寫出A、B元素形成的化合物的電子式：____________________________________。(3)A、B所形成的化合物的晶體結(jié)構(gòu)與氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)相似，則每個陽離子周圍吸引了____________個陰離子；晶體中陰、陽離子個數(shù)之比為____________。(4)A、B所形成化合物的晶體的熔點比NaF晶體的熔點________(填“高”或“低”)，其判斷的理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)MgO(2)(3)61∶1(4)高MgO中離子所帶電荷數(shù)較多，離子鍵強解析A、B