【知识解析】离子晶体

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离子晶体

1 离子键

概念 带相反电荷离子之间的相互作用叫做离子键

实质 离子键是一种静电作用,它包括阴、阳离子之间的引力和原子核之间以及电子之间的斥力。当引力与斥力达到平衡时,就形成了稳定的离子化合物

特征 没有方向性和饱和性。因此,以离子键结合的化合物倾向于使每个离子周围尽可能多地排列带相反电荷的离子,从而达到稳定结构

形成条件 一般应满足两种元素的电负性之差大于1.7这一条件,即活泼的金属与非金属之间通常能形成离子键

名师提醒

离子键没有方向性和饱和性的原因

1.由于离子键的实质是静电作用,而且离子的电荷分布通常被看成是球形对称的,因此一种离子对带异性电荷离子的吸引作用与其所处的方向无关。故相对共价键而言,离子键没有方向性(相对的)。

2.在离子化合物中,每个离子周围最邻近的带异性电荷离子数目的多少,取决于阴、阳离子的相对大小。只要空间条件允许,阳离子将吸引尽可能多的阴离子排列在其周围,阴离子也将吸引尽可能多的阳离子排列在其周围,以达到降低体系能量的目的,所以在这个意义上,离子键是没有饱和性的。

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离子晶体

定义 离子晶体是由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体

成键粒子 阴、阳离子

相互作用 阴、阳离子间以离子键结合,离子内可能含有共价键

常见的离子晶体 强碱、活泼金属氧化物和过氧化物、大部分的盐

名师提醒

(1)离子晶体中无分子。如NaCl、CsCl只表示晶体中阴、阳离子个数比,为化学式,不是分子式。

(2)离子晶体中一定有离子键,可能有共价键和氢键等,如KNO3等晶体中既有离子键又有共价键;CuSO4·5H2O中除离子键外,还含有共价键和氢键。

(3)离子晶体中,每一个阴(阳)离子周围排列的带相反电荷离子的数目是固定的,不是任意的。

3 离子晶体的物理性质

(1)熔、沸点

一般来说,离子晶体具有较高的熔、沸点。离子晶体由固态变成液态或气态,需要较多的能量破坏离子键,因此,离子晶体通常具有较高的熔、沸点。

(2)硬度

离子晶体的硬度较大,难于压缩。阴、阳离子间有较强的离子键,使离子晶体的硬度较大,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)导电性

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,因此离子晶体不导电。当温度升高时,阴、阳离子获得足够的能量,克服了离子间的相互作用,成为自由移动的离子,在外电场作用下,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),在外电场作用下,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、苯等),遵循“相似相溶”规律。当把离子晶体放入水中时,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。

名师提醒

(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。 典例详析

例2-5(2020福建宁德期中)

下列说法正确的是

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.金属元素与非金属元素化合时,不一定形成离子键

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NaCl的熔点低于SiO2的熔点,C项错误;金属元素与非金属元素的电负性之差小于1.7时往往形成共价键,如Al与Cl、Be与Cl(AlCl3、BeCl2均是共价化合物)等,D项正确。

答案◆D

点评◆阴、阳离子间的静电作用包括引力和斥力两个方面,当两者达到平衡时,形成稳定的离子化合物。

例2-6

下列叙述正确的是

A.Na2SO4晶体中含有离子键和极性共价键

B.离子晶体中一定存在离子键,同时存在其他化学键

C.Na2O2、NaHSO4晶体中的阴、阳离子个数比均为1∶2

D.晶体熔点:金刚石>食盐>干冰>冰

解析◆Na2SO4晶体中含有Na+和SO42−,它们之间形成离子键,SO42−中存在极性键,A项正确;离子晶体中一定存在离子键,可能存在共价键,如NaCl中仅有离子键,B项错误;Na2O2中的阴离子是O22−,阴、阳离子个数比为1∶2,NaHSO4中的阴离子是HSO4−,阴、阳离子个数比为1∶1,C项错误;冰中含有氢键,冰的熔点高于干冰,D项错误。

答案◆A

例2-7(2020山东青岛期中)

MgO、Rb2O、CaO、BaO四种离子晶体的熔点由高到低的顺序是

A.MgO>Rb2O>BaO>CaO B.MgO>CaO>BaO>Rb2O

C.CaO>BaO>MgO>Rb2O

D.CaO>BaO>Rb2O>MgO

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+所带电荷数最少,半径最大,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,它们所带电荷数一样多,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,四种离子晶体的熔点由高到低的顺序是MgO>CaO>BaO>Rb2O。

答案◆B