2023年高中化学高考前专题复习-专题3第二单元

第二单元离子键离子晶体[核心素养发展目标]1.理解离子键的本质，能结合离子键的本质解释离子晶体的性质，促进宏观辨识与微观探析学科核心素养的发展。2.认识常见离子晶体的结构模型，理解离子晶体的结构特点，预测其性质，强化证据推理与模型认知的学科核心素养。一、离子键的形成1．形成过程2．特征阴、阳离子球形对称，电荷分布也是球形对称，它们在空间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，一个离子可同时吸引多个带相反电荷的离子，故离子键无方向性和饱和性。(1)离子键的实质是“静电作用”。这种静电作用不仅是静电引力，而是指阴、阳离子之间静电吸引力与电子与电子之间、原子核与原子核之间的排斥力处于平衡时的总效应。(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)离子键的存在只存在于离子化合物中：大多数盐、强碱、活泼金属氧化物(过氧化物如Na2O2)、氢化物(如NaH和NH4H)等。例1具有下列电子排布的原子中最难形成离子键的是()A．1s22s22p2 B．1s22s22p5C．1s22s22p63s2 D．1s22s22p63s1答案A解析形成离子键的元素为活泼金属元素与活泼非金属元素，A为C元素，B为F元素，C为Mg元素，D为Na元素，则只有A项碳元素既难失电子，又难得电子，不易形成离子键。例2下列关于离子键的说法中错误的是()A．离子键没有方向性和饱和性B．非金属元素组成的物质也可以含离子键C．形成离子键时离子间的静电作用包括静电吸引和静电排斥D．因为离子键无饱和性，故一种离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子答案D解析活泼金属和活泼非金属元素原子间易形成离子键，但由非金属元素组成的物质也可含离子键，如铵盐，B项正确；离子键无饱和性，体现在一种离子周围可以尽可能多地吸引带异性电荷的离子，但也不是任意的，因为这个数目还要受两种离子的半径比(即空间条件是否允许)和个数比的影响，D项错误。易错警示(1)金属与非金属形成的化学键有可能是共价键，如AlCl3。(2)完全由非金属元素形成的化合物中有可能含离子键，如NH4Cl、NH4H，一定有共价键。(3)离子键不具有饱和性是相对的，每种离子化合物的组成和结构是一定的，而不是任意的。二、离子晶体1．概念及结构特点(1)概念：阴、阳离子通过离子键结合而形成的晶体。(2)结构特点①构成微粒：阴离子和阳离子，离子晶体中不存在单个分子，其化学式表示的是离子的个数比。②微粒间的作用力：离子键。2．离子晶体的结构(1)配位数：离子晶体中一种离子周围所环绕的带相反电荷离子的数目，叫做离子的配位数。(2)典型离子晶体的结构化学式NaClCsCl晶体结构模型晶胞中微粒数Na＋、Cl－都为4Cs＋、Cl－都为1阴、阳离子个数比1∶11∶1配位数Cl－和Na＋配位数都为6Cl－和Cs＋配位数都为8[思考·讨论]对比NaCl、CsCl的结构特点和配位数，请总结影响离子晶体配位数的因素有哪些？提示(1)离子半径因素：eq\f(r＋,r－)的值不同，晶体中离子的配位数不同，其晶体结构不同。eq\f(r＋,r－)数值越大，离子的配位数越多。(2)电荷因素：AB型离子晶体的阴、阳离子的配位数相等；ABn型离子晶体的A、B离子的配位数比值为n∶1。3．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。例3(2018·南京期中)MgO、Rb2O、CaO、BaO四种离子晶体熔点的高低顺序是()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，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，它们所带电荷一样多，半径Mg2＋＜Ca2＋＜Ba2＋，与O2－形成的离子键由强到弱的顺序是MgO＞CaO＞BaO，相应离子晶体的熔点由高到低的顺序为MgO＞CaO＞BaO。综上所述，四种离子晶体熔点的高低顺序是MgO＞CaO＞BaO＞Rb2O。方法规律(1)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，离子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。(2)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4(2018·长沙期中)如图为NaCl和CsCl的晶体结构，下列说法错误的是()A．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体B．NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比相同C．NaCl和CsCl晶体中阳离子的配位数分别为6和8D．NaCl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1∶1，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的阳离子与阴离子的半径比eq\f(r＋,r－)小于CsCl的，故D错误。例5下列性质适合于离子晶体的是()A．熔点1070℃，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0.97g·cm－3答案A解析离子晶体在液态(即熔融态)时导电，B项错误；由于离子晶体质硬易碎，且固态不导电，D项错误。方法规律——离子晶体的判断方法(1)依据组成晶体的微粒和微粒间的作用力判断。(2)依据物质类别判断。活泼金属氧化物、强碱和绝大多数盐类是离子晶体。(3)依据导电性判断。离子晶体溶于水和熔融状态下均导电。(4)依据熔、沸点和溶解性判断。离子晶体熔、沸点较高，多数能溶于水，难溶于有机溶剂。1．正误判断(1)活泼金属元素与活泼非金属元素之间一定形成离子键()(2)含有阳离子的晶体一定是离子晶体()(3)离子晶体有固定的配位数，说明离子键有饱和性()(4)金属晶体与离子晶体的导电原理相同()答案(1)×(2)×(3)×(4)×2．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()A．H、O、SB．Na、H、OC．K、Cl、OD．H、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项如NaOH、C项如KClO、D项如NH4Cl。3．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解析离子晶体熔融条件下可以变为自由移动的离子，故熔融状态可以导电。4．(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ⅠA族元素与第ⅦA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；氢是第ⅠA族元素，与第ⅦA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离子化合物，D项正确。5．一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8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4；阴离子显然是8个，故化学式为AB2，A、B项错误；每个A周围与它等距且最近的A有12个，D项错误。6．通过X射线探明，KCl、MgO、CaO、NiO、FeO空间结构与NaCl的晶体结构相似。(1)某同学画出的MgO晶胞结构示意图如下图所示，请改正图中错误。________________________________________________________________________。(2)MgO是优良的耐高温材料，MgO的熔点比CaO的高，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)Ni2＋和Fe2＋的离子半径分别为69pm和78pm，则熔点NiO________(填“＜”或“＞”)FeO，NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为________、________。(4)已知CaO晶体密度为ag·cm－3，NA表示阿伏加德罗常数，则CaO晶胞体积为________cm3。答案(1)空心球应为O2－，实心球应为Mg2＋；8号空心球应改为实心球(2)Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO中离子键较强(3)＞66(4)eq\f(224,aNA)解析(1)因为氧化镁与氯化钠的晶体结构相似，所以在晶体中每个Mg2＋周围应该有6个O2－，每个O2－周围应该有6个Mg2＋，根据此规则可得⑧应该改为黑色。由于Mg2＋的半径小于O2－的半径，所以空心球代表O2－，实心球代表Mg2＋。(2)MgO与CaO的离子电荷数相同，Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO中离子键较强，熔点高。(3)NiO晶胞与NaCl晶胞相同，所以Ni和O的配位数都是6，离子半径：Ni2＋＜Fe2＋，所以熔点：NiO＞FeO。(4)由于CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构，所以CaO晶胞中也含有4个钙离子和4个氧离子，因此CaO晶胞体积为eq\f(4×56,NA·a)＝eq\f(224,aNA)。题组一离子键与离子晶体的性质1．下列说法不正确的是()A．静电作用只有引力B．离子键的实质是静电作用C．离子键没有方向性和饱和性D．离子键虽然没有饱和性，但离子晶体中阴、阳离子的个数比并不是任意的答案A2．(不定项)下列叙述正确的是()A．带相反电荷离子之间的相互吸引称为离子键B．金属元素和非金属元素化合时不一定形成离子键C．原子最外层只有1个电子的主族元素与卤素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答案BC解析离子键的本质是阴、阳离子之间的静电作用，静电作用包括静电引力和静电斥力，A项不正确；活泼金属与活泼非金属容易形成离子键，一般当成键原子所属元素的电负性差值小于1.7时，原子间不易形成离子键，如AlCl3和BeCl2中金属与非金属原子形成共价键，B项正确；原子最外层只有1个电子的主族元素包括H元素和碱金属元素，H元素与卤素形成共价键，C项正确；由非金属元素形成的化合物中可能含有离子键，如铵盐中NHeq\o\al(＋,4)与阴离子形成离子键。3．下列物质中，属于离子晶体，并且含有共价键的是()A．CaCl2B．MgOC．N2D．NH4Cl答案D解析N2中只有共价键。CaCl2、MgO、NH4Cl都是离子晶体，CaCl2、MgO中只含离子键；NH4Cl是离子晶体，其中NHeq\o\al(＋,4)中的N—H键是共价键。4．离子键的强弱主要取决于离子的半径和离子所带电荷数。一般规律是：离子半径越小，离子电荷数越大，则离子键越强。K2O、MgO、CaO三种物质中离子键由强到弱的顺序是()A．K2O、MgO、CaO B．MgO、K2O、CaOC．MgO、CaO、K2O D．CaO、MgO、K2O答案C解析离子键的强弱主要决定于离子的半径和离子所带电荷数。一般规律是：离子半径越小，离子电荷数越大，则离子键越强。离子半径：K＋＞Ca2＋＞Mg2＋，离子所带电荷数：Ca2＋＝Mg2＋＞K＋，所以离子键由强到弱的顺序为MgO、CaO、K2O，故选C。5．(2018·常州高二月考)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B解析金属晶体固态时可导电；离子晶体固态不导电，熔融状态可导电；分子晶体和原子晶体在固态和熔融状态均不导电，故B正确。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多少，根据所学知识判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序是()A．KCl>NaCl>BaO>CaOB．NaCl>KCl>CaO>BaOC．CaO>BaO>KCl>NaClD．CaO>BaO>NaCl>KCl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Ba2＋>K＋>Ca2＋>Na＋；阴离子半径：Cl－>O2－，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：NaF＞MgF2＞AlF3B．离子键强弱：NaF>NaCl>NaBrC．阴离子的配位数：CsCl<NaCl<CaF2D．硬度：MgO＞CaO＞BaO答案AC＋)，Na＋、Mg2＋、Al3＋所带电荷依次增大，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·苏州月考)下列关于氯化铯晶体的叙述不正确的是()A．1mol氯化铯中有6.02×1023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．氯化铯晶体中，Cs＋和Cl－的配位数都是6D．每个晶胞中平均含有1个Cs＋和1个Cl－答案AC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1∶1。9．在冰晶石(Na3[AlF6])晶胞中，[AlF6]3－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()A．12个B．8个C．4个D．3个答案A解析NaCl晶胞中Cl－个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，由题意知，冰晶石晶胞中[AlF6]3－的个数也应当为4，化学式Na3[AlF6]中Na＋和[AlF6]3－的个数比为3∶1，所以冰晶石晶胞中含Na＋个数为4×3＝12。10．在下列离子晶体空间结构示意图中，代表阳离子，代表阴离子。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8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝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4∶1，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×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，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eq\f(1,2)∶1＝1∶2，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×eq\f(1,8)＝eq\f(3,8)，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eq\f(3,8)∶1＝3∶8，化学式为M3N8，错误；D项，阳离子位于顶点，晶胞中平均含有阳离子的数目为8×eq\f(1,8)＝1，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1∶1，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BaOC．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Oeq\o\al(2－,2)，则该晶体属于离子晶体，A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不正确，D正确；在1个NaCl晶胞中含有4个Na＋和4个Cl－，因此该氧化物的1个晶胞中含有4个Ba2＋和4个Oeq\o\al(2－,2)，晶体的化学式应为BaO2，B不正确。12．(2019·泰州模拟)已知CsCl晶体的密度为ρg·cm－3，NA为阿伏加德罗常数的值，相邻的两个Cs＋的核间距为acm，如图所示，则CsCl的相对分子质量可以表示为()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解析该立方体中含1个Cs＋，Cl－数目为8×eq\f(1,8)＝1，根据ρV＝eq\f(M,NA)知，M＝ρVNA＝ρa3NA，以g·mol－1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ρa3NA。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的晶体结构类型与NaCl的相同，NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为____________、__________。(3)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[Ar]3d84s2)(2)66(3)LaNi5解析(1)核外电子排布式与价电子排布式要区别开。(2)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－的配位数也均是6。(3)根据晶胞结构可计算，一个合金晶胞中，La原子数＝8×eq\f(1,8)＝1，Ni原子数＝1＋8×eq\f(1,2)＝5。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(2)(3)61∶1(4)高MgO中离子所带电荷数较多，离子键强解析A、B