复习题教学设计和教学实录

离子晶体（讲义）

一、离子晶体

1.

离子晶体：是由阴、阳离子通过离子键结合而成的晶体，由于离子键键能较大使得离子

晶体的熔、沸点较高,硬度较大。

2．结构特点

3．决定晶体结构的因素

r+/ r-

0.225-0.414 0.414-0.732 0.732-1.00

配位数

4 6 8

4．晶体的性质

熔、沸点

硬度

溶解性

导电性

5.常见的离子晶体

晶体

晶胞

晶胞详解

①在NaCl晶体中，Na的配－位数为6，Cl的配位数为6 ＋－②与Na(Cl)等距离且最近＋－的Na(Cl)有12个

＋③每个晶胞中有4个Na和－4个Cl

－＋④每个Cl周围的Na构成正八面体图形

＋①在CsCl晶体中，Cs的配－位数为8，Cl的配位数为8

＋＋②每个Cs与6个Cs等距＋离相邻，每个Cs与8个Cl－等距离相邻

＋①在CaF2晶体中，Ca2的配－位数为8，F的配位数为4 ＋②每个晶胞中含有4个Ca2和8个F- ＋熔、沸点较高，难挥发

硬度较大，难以压缩

一般在水中易溶，在非极性溶剂中难溶

固态时不导电，熔融状态或在水溶液中能导电

NaCl

CsCl

CaF2

二．晶格能

1．概念

离子晶体的晶格能是指气态离子形成1mol离子晶体释放的能量，通常取正值，单位kJ·mol1。离子晶体的晶格能－是最能反映晶体稳定性的数据。

晶格能是离子晶体中离子间结合力大小的一个量度。晶格能越大，表示离子晶体越稳定，破坏其晶体耗能越多。我们知道离子晶体间存在着离子间的静电引力，因此，晶格能本质上是离子间静电引力大小的量度。

2．晶格能的作用

晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，而且熔点越高，硬度越大。

3．影响晶格能大小的因素

离子所带的电荷数越多，晶格能越大；离子半径越小，晶格能越大。

三．晶格能与离子晶体性质的关系

1．因为晶格能的大小标志着离子晶体裂解成气态阴、阳离子的难易程度，反映着离子晶体中离子键的强弱，故它与离子晶体的性质有着密切联系。

2．离子晶体结构类型相同时，离子所带电荷越多，离子半径越小，晶格能越大，晶体熔、沸点越高，硬度越大。

3．晶格能的大小影响岩浆晶出的次序，晶格能越大，形成的晶体越稳定，岩浆中的矿物越容易结晶析出。

四．练习题

1．下列说法正确的是（

）

A. 固态CH4与NH4Cl都属于分子晶体 B. MgCl2中既有离子键又有共价键

C. 冰熔化时，分子中氢键和H﹣O键发生断裂 D. 熔沸点由高到低的顺序是金刚石＞NaCl＞H2O

2．下列有关说法正确的是(

)

A. 物质熔、沸点的高低顺序是晶体硅>氯化钠>冰>氖气

B. 微粒半径由大到小的顺序是H>Li>H

C. 金刚石的硬度、熔点、沸点都低于晶体硅

D. CO2、HCl、CF4、PCl3四种物质分子中的所有原子都满足最外层为8电子的稳定结构

3．经X射线研究证明：PCl5在固体状态时，由空间构型分别是正四面体和正八面体两种离子构成，下列关于PCl5的推断正确的是(

)

A. PCl5固体是分子晶体 B. PCl5晶体具有良好的导电性

C. PCl5晶体有[PCl4]和[PCl6]构成，其离子数目之比为1∶1

D. PCl5晶体有[PCl3]和[PCl7]构成，其离子数目之比为1∶1

2＋2－＋－＋＋－

4．已知某离子晶体晶胞如图所示，其摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，晶体的密度为d g/cm3。下列说法中正确的是(

)

A. 晶体晶胞中阴、阳离子的个数都为1 B. 其中阴、阳离子的配位数都是4 C. 该晶胞可能是NaCl的晶胞

D. 该晶体中两个距离最近的阳离子的核间距为5．下表给出了几种氯化物的熔点和沸点。

物质

熔/℃

沸/℃

点点NaCl

801

MgCl2

712

AlCl3

190

CCl4

-22.6

cm 1 413

1 412

182.7

76.8

关于表中4种氯化物有下列说法:

(1)AlCl3在加热时可升华 (2)CCl4属于分子晶体

(3)1 500 ℃时NaCl的分子组成可用NaCl表示

(4)AlCl3是典型的离子晶体

其中说法正确的是（

）

A.

只有(1)和(2)

B. 只有(3) C. 只有(1)(2)(3)

D. 全部正确

答案

1.D

2.A

3.C

4.C

5.C

6．有关晶体的结构如下图所示，下列说法中不正确的是（ ）

A. 在NaCl晶体中，距Na最近的Cl形成正八面体

B. 在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca

C. 在金刚石晶体中，6个碳原子形成一个环且不在同一平面上

D. 该气态团簇分子的分子式为EF或FE

2＋＋－

7．向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物,继续滴加氨水，难溶物溶解得到深蓝色透明溶液。下列对此现象说法正确的是

A. 反应前后c(Cu)不变

B. [Cu (NH3)4]SO4是离子化合物，易溶于水和乙醇

C. [Cu(NH3)4]中Cu提供空轨道

D. 用硝酸铜代替硫酸铜实验，不能观察到同样的现象

8．如图所示为冰晶石（化学式为Na3AlF6）的晶胞。己知冰晶石熔融时电离方程式为：Na3AlF6=3Na+AlF6

。图中●位于大立顶点和面心，○位于大立方体的12 条中点和8个小立方体的体心。则下列说法正确的是

A.冰晶石是原子晶体

B. 该物质中存在配位键

C.大立方体的体心处△代表的是Al

D. 该物质是电解冶炼铝的还原剂

9．下列说法正确的是（NA为阿伏加德罗常数）（

）

A. 124 g P4含有P﹣P键的个数为4NA

B. 12 g石墨中含有C﹣C键的个数为1.5NA

C. 28 g晶体硅中含有Si﹣Si键的个数为4NA

3++3-2+2+2+方体棱的

D. 78g Na2O2晶体中含离子的个数为4NA

10．已知NaCl的摩尔质量为58.5 g·mol，其晶体密度为d g·cm，钠离子与最接近的氯离子的核间距离为a cm，那么阿伏加德罗常数的值可表示为（

）

A. 117ad B. 58.5/(2ad) C. 234/(ad) D. 58.5/(4ad)

11．已知[Co(NH3)6]3+呈正八面体结构，若其中有两个NH3分子分别被H2O取代，所形成的[Co(NH3)4(H2O)2]3+的几何异构体种数有几种（不考虑光学异构）

(

)

A.

2种

B. 3种

C. 4种

D. 6种

12．ZnS晶体结构有两种型式，即立方ZnS和六方ZnS，如图所示，这两种型式的ZnS，化学键的性质相同，都是离子键向共价键过渡，具有一定的方向性。下列说法错误的是

3333－3－1

A．Zn原子和S原子的配位数都是4，不同的是原子堆积方式有差别。

B．在立方ZnS中，S原子作立方最密堆积，在六方ZnS晶体中，S原子作六方最密堆积。

C．在立方ZnS中，Zn原子填充在所有的四面体空隙中，形成立方面心点阵。

D．立方ZnS和六方ZnS不属于同分异构体。

答案

6.D

7.C

8.B

9.B

10.B

11.A

12.C

13．I．2015年国产C919大型客机正式下线，标志着我国成为世界上少数几个具有自行研制大型飞机的国家之一，标志着我国航空工业进入了新的发展阶段。

（1）飞机的外壳通常采用镁－铝合金材料，铝的价电子排布图为 ，第一电离能：镁 （填“大于”或“小于”）铝。

（2）现代飞机为了减轻质量而不减轻外壳承压能力，通常采用复合材料--玻璃纤维增强塑料，其成分之一为环氧树脂，常见的E51型环氧树脂中部分结构如下图所示：

其中碳原子的杂化方式为 ，个数比为 。

II．大型飞机的发动机被誉为航空工业皇冠上的“宝石”。制造过程中通常采用碳化钨做关键部位的材料。

（3）钨元素位于周期表的第六周期第VIB族，请写出其外围电子排布式 ；

（4）下图为碳化钨晶体的一部分结构，

碳原子嵌入金属钨的晶格的间隙，并不破坏原有金属的晶格，形成填隙+固溶体，也称为填隙化合物。在此结构中，其中钨原子有 个，1个钨原子周围距离钨原子最近的碳原子有 个

，下列金属元素的堆积方式与碳化钨晶胞中碳原子和钨

原子所处位置类似的是 。

A. Fe Cu B.Ti Au C.Mg Zn D.Cu Ag

（5）假设该部分晶体的体积为Vcm，碳化钨的摩尔质量为M g/mol，密度为b g/cm,则阿伏加德罗常数NA用上述数据可以表示为 。

答案

13．（1）33，大于

（2）sp2 sp3 , 2：1

（3）5d46s2或者5d56s1

（4）6 ， 6 ，C （5）6M

bV14．⑴根据VSEPR模型判断，下列微粒中所有原子都在同一平面上的一组是

。

A、SO32和NO2－－

B、NO3和SO3

－－－C、H3O+和ClO3

D、PO43和SO32

－⑵CaF2的晶胞如图所示。

①下列有关CaF2的表达正确的是______________。

a．Ca2+与F间仅存在静电吸引作用

－b．F的离子半径小于Cl，则CaF2的熔点高于CaCl2

c．阴、阳离子比为2:1的离子化合物，均与CaF2晶体构型相－－

同

d．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电

②CaF2难溶于水，但可溶于含Al3+的溶液中，原因是________________________ (用离子方程式表示，已知[AlF6]3﹣在溶液中可稳定存在)。

﹣③晶胞中F的配位数是_________，与一个Ca2+等距离且最近的Ca2+有_______个。

⑶铜、锌两种元素的第一电离能、第二电离能如表所示

电离－1能/kJ·mol

铜

锌

I1

746 906 I2

1958 1733 ④写出Cu原子核外电子排布式

；

⑤铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能，其主要原因是

。

答案14．⑴B

⑵①bd；②3CaF2+ Al3+=[AlF6]3﹣+3Ca2+；③4 ；12 ⑶④[Ar]3d104s1

⑤Cu原子失去一个电子后，核外电子排布为[Ar]3d10，而锌为[Ar]3d104s1，根据洪特规则，铜达到了较稳定状态，所以Cu的第二电离能相对较大。

15．元素A、B、C、D、E、F、G在元素周期表中的位置如下图所示，回答下列问题：

（1）G的基态原子核外电子排布式为________。原子的第一电离能：D________E（填“>”或“<”）。

（2）根据价层电子互斥理论，价层电子对之间的斥力大小有如下顺序：l－l > l－b > b－b（l为孤对电子对，b为键合电子对），则关于A2C中的A－C－A键角可得出的结论是________。

A．180° B．接近120°，但小于120°

C．接近120°，但大于120° D．接近109°28’，但小于109°28’

（3）化合物G(BC)5的熔点为－20℃，沸点为103℃，其固体属于________晶体，该物质中存在的化学键类型有________，它在空气中燃烧生成红棕色氧化物，反应的化学方程式为________。

（4）化合物BCF2的立体构型为________，其中B原子的杂化轨道类型是________，写出两个与BCF2具有相同空间构型的含氧酸根离子________。

（5）化合物EC的晶胞结构如图所示，晶胞参数a=0.424nm。每个晶胞中含有___________个E，列式计算EC晶体的密度（g·cm）______________。

答案 15．（1）1s22s22p63s23p63d64s2 <

（2）D

（3）分子 配位键、共价键 4Fe(CO)5+13O2

（4）平面三角形 sp2 CO32－、NO3－

（5）4 点燃

2＋-32Fe2O3+20CO2

16.安徽省具有丰富的铜矿资源，请回答下列有关铜及其化合物的问题，

（1）请写出基态Cu原子的外围电子排布式

。

焰火中的绿色是铜的焰色，基态铜原子在灼烧时外围电子发生了

而变为激发态。

（2）新型农药松脂酸铜具有低残留的特点，下图是松脂酸铜的结构简式

请分析1个松脂酸铜中π键的个数

；加

“*”碳原子的杂化方式为

。

（3）下图是某铜矿的晶胞图，请推算出此晶胞的化学式（以X表示某元素符号）

；与X等距离且最近的X原子个数为

X原子

Cu原子

（4）黄铜矿在冶炼的时候会产生副产品SO2，SO2分子的几何构型

，比较第一电离能：S O（填“>”或“<”)

（5）黄铜合金可以表示为Cu3Zn，为面心立方晶胞，晶体密度为8.5g/cm3，求晶胞的边长（只写计算式，不求结果）。

。

答案

16.（1）3d4s 跃迁

101（2）6 sp3

（3）Cu2X 8

（4）折线形（V形或角形）

<

（5）cm或者