《2018-2019學年高中化學 專題3 微粒間作用力與物質性質 第二單元 離子鍵 離子晶體學案 蘇教版選修3.docx》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018-2019學年高中化學 專題3 微粒間作用力與物質性質 第二單元 離子鍵 離子晶體學案 蘇教版選修3.docx（12頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

第二單元　離子鍵　離子晶體 [學習目標定位]　1.正確理解離子鍵、離子晶體的概念，知道離子晶體類型與其性質的聯(lián)系。2.認識晶格能的概念和意義，能根據晶格能的大小，會分析晶體的性質。 一　離子晶體 1．結合已學知識和教材內容，填寫下表： 物質名稱 構成微粒 微粒間 作用力 物質類別 晶體類型 金屬鎂 Mg2＋、自由電子 金屬鍵 金屬單質 金屬晶體 食鹽 Na＋和Cl－ 離子鍵 離子化合物 離子晶體 (1)離子晶體的概念是陰、陽離子通過離子鍵而形成的晶體。構成離子晶體的微粒是陰離子和陽離子，微粒間的作用力是離子鍵。 (2)由于離子間存在著無方向性的靜電作用，每個離子周圍會盡可能多地吸引帶相反電荷的離子以達到降低體系能量的目的。所以，離子晶體中不存在單獨的分子，其化學式表示的是離子的個數(shù)比，而不是分子組成。 2．離子晶體的結構 (1)離子晶體中，陰離子呈等徑圓球密堆積，陽離子有序地填在陰離子的空隙中，每個離子周圍等距離地排列著異電性離子，被異電性離子包圍。一個離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目，叫做離子晶體中離子的配位數(shù)。 (2)觀察分析表中離子晶體的結構模型，填寫下表： 晶體 結構 模型 配位數(shù) Cl－和Na＋配位數(shù)都為6 Cl－和Cs＋配位數(shù)都為8 配位數(shù)：F－為4，Ca2＋為8 晶胞中 微粒數(shù) Na＋、Cl－都為4 Cs＋、Cl－都為1 Ca2＋為4、F－為8 陰、陽 離子 個數(shù)比 1∶1 1∶1 2∶1 化學式 NaCl CsCl CaF2 (3)在NaCl晶體中，每個Na＋周圍最近且等距離的Na＋有12個，每個Cl－周圍最近且等距離的Cl－也有12個。在CsCl晶體中，每個Cs＋周圍最近且等距離的Cs＋有6個，每個Cl－周圍最近且等距離的Cl－也有6個。 3．問題討論 (1)在NaCl和CsCl兩種晶體中，陰、陽離子的個數(shù)比都是1∶1，都屬于AB型離子晶體，為什么二者的配位數(shù)不同、晶體結構不同？ 答案　離子晶體中離子配位數(shù)的多少主要取決于陰、陽離子的相對大小，數(shù)值越大，離子的配位數(shù)越高。 (2)根據離子晶體的形成，推測離子晶體具有怎樣的特性？ 答案　離子晶體是由陰、陽離子間通過較強的離子鍵而形成的，所以離子晶體具有較高的熔、沸點，難揮發(fā)，硬度較大，離子晶體不導電，熔化或溶于水后能導電。大多數(shù)離子晶體能溶于水，難溶于有機溶劑。 [歸納總結] 1．離子鍵無方向性和飽和性，在離子晶體中陰、陽離子與異電性離子接觸盡可能采用最密堆積，可以看作是不等徑圓球密堆積。 2．晶體中正負離子的半徑比是決定離子晶體結構的重要因素，簡稱幾何因素。此外正負離子的電荷比也是決定離子晶體結構的重要因素，簡稱電荷因素。 3．強堿、活潑金屬氧化物、大多數(shù)鹽類都是離子化合物。它們在通常條件下都是固體，都屬于離子晶體。 4．一般說來，陰、陽離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子鍵越強，離子晶體的熔、沸點越高，如：Al2O3>MgO，NaCl>CsCl等。 [活學活用] 1．下列關于氯化鈉晶體結構的說法中正確的是(　　) A．氯化鈉晶體中，陰、陽離子的配位數(shù)相等 B．氯化鈉的晶體結構中，每1個Na＋僅結合1個Cl－ C．氯化鈉的晶胞中的質點代表一個NaCl D．氯化鈉晶體中存在單個的NaCl分子 答案　A 解析　氯化鈉晶體中，每個Na＋周圍結合6個Cl－，而每個Cl－周圍結合6個Na＋；NaCl只表示Na＋和Cl－個數(shù)比為1∶1。 2．已知X、Y、Z三種元素組成的化合物是離子晶體，其晶胞如圖所示，X、Y、Z分別處于立方體 的頂點、棱邊的中點、立方體的體心。則下面關于該化合物的說法正確的是(　　) A．該晶體的化學式為ZXY3 B．該晶體的熔點一定比金屬晶體熔點高 C．每個X周圍距離最近的Y有8個 D．每個Z周圍距離最近的X有16個 答案　A 二　晶格能 1．晶格能的概念：離子晶體的晶格能是指拆開1mol離子晶體使之形成氣態(tài)陰離子和氣態(tài)陽離子時所吸收的能量。晶格能符號為U，通常取正值，單位kJmol－1。 2．觀察分析下表，回答下列問題： 離子化合物 NaBr NaCl MgO 離子電荷數(shù) 1 1 2 核間距/pm 298 282 210 晶格能/kJmol－1 747 786 3791 熔點/℃ 747 801 2852 摩氏硬度 <2.5 2.5 6.5 (1)影響晶格能大小的因素有哪些？ 答案　影響晶格能的因素：離子所帶的電荷數(shù)和陰、陽離子間的距離(與離子半徑成正比)。晶格能與離子所帶電荷數(shù)的乘積成正比，與陰、陽離子間的距離成反比。 (2)晶格能與晶體的熔點、硬度有怎樣的關系？ 答案　晶格能的數(shù)據可以用來說明許多典型離子晶體的性質變化規(guī)律，晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，晶體的熔、沸點越高，硬度越大。 [歸納總結] 影響離子鍵強度的因素 (1)離子電荷數(shù)的影響：電荷數(shù)越多，晶格能越大，離子鍵越牢固，離子晶體的熔點越高、硬度越大。 (2)離子半徑的影響：半徑越大，導致離子核間距越大，晶格能越小，離子鍵越易斷裂，離子晶體的熔點越低、硬度越小。 [活學活用] 3．下列有關離子晶體的數(shù)據大小比較不正確的是(　　) A．熔點：NaF>MgF2>AlF3 B．晶格能：NaF>NaCl>NaBr C．陰離子的配位數(shù)：CsCl>NaCl>CaF2 D．硬度：MgO>CaO>BaO 答案　A 解析　掌握好離子半徑的大小變化規(guī)律是分析離子晶體性質的一個關鍵點。由于r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)，且Na＋、Mg2＋、Al3＋所帶電荷數(shù)依次增大，所以NaF、MgF2、AlF3的離子鍵依次增強，晶格能依次增大，故熔點依次升高。r(F－)KCl>CsCl　金屬　NaMg2＋>Al3＋　NaNaCl>BaO>CaO B．NaCl>KCl>CaO>BaO C．CaO>BaO>KCl>NaCl D．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，晶格能越大，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－，比較可得只有D項是正確的。 9．下列大小關系正確的是(　　) A．晶格能：NaClCaO C．熔點：NaI>NaBrD．熔、沸點：CO2>NaCl 答案　B 解析　對于電荷數(shù)相同的離子，半徑越小，離子鍵越強，晶格能越大，硬度越大，熔、沸點越高。半徑：Cl－B，則A是Mg，B為O。 (2)電子式表示MgO的形成過程： (3)MgO晶體結構與NaCl相似，則每個Mg2＋周圍有6個O2－，陰、陽離子數(shù)之比為1∶1。 (4)因為Mg2＋、O2－所帶電荷比Na＋、F－所帶電荷數(shù)多，且r(Mg2＋)r(F－)，總體比較，離子半徑相差不大，但MgO中離子電荷數(shù)多，離子鍵強。 13．鎂、銅等金屬離子是人體內多種酶的輔因子。工業(yè)上從海水中提取鎂時，先制備無水氯化鎂，然后將其熔融電解，得到金屬鎂。 (1)以MgCl2為原料用熔融鹽電解法制備鎂時，常加入NaCl、KCl或CaCl2等金屬氯化物，其主要作用除了降低熔點之外還有__________。 (2)已知MgO的晶體結構屬于NaCl型。某同學畫出的MgO晶胞結構示意圖如下圖所示，請改正圖中錯誤： ________________________________________________________________________。 (3)用鎂粉、堿金屬鹽及堿土金屬鹽等可以做成煙火。燃放時，煙火發(fā)出五顏六色的光，請用原子結構的知識解釋發(fā)光的原因：_________________________________________。 答案　(1)增強熔融鹽的導電性 (2)空心球應為O2－，實心球應為Mg2＋；8號空心球應改為實心球 (3)電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，以發(fā)光的形式釋放能量 解析　(1)這些物質不能實際參與反應，是為了增強熔融鹽的導電性。 (2)Mg2＋和O2－的半徑是O2－>Mg2＋，故空心球應為O2－，實心球應為Mg2＋；圖中應該黑白球交替出現(xiàn)，故8號球應為實心球。 (3)電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，以發(fā)光的形式釋放能量。 [拓展探究] 14．某離子晶體晶胞的結構如圖所示，試分析： (1)晶體中每個Y同時吸引著________個X，每個X同時吸引著________個Y，該晶體的化學式為________。 (2)晶體中每個X周圍與它距離最近且相等的X共有________個。 (3)晶體中距離最近的2個X與1個Y所形成的夾角∠XYX為________(填角的度數(shù))。 (4)設該晶體的摩爾質量為Mgmol－1，晶體密度為ρgcm－3，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則晶體中距離最近的兩個X之間的距離為________cm。 答案　(1)4　8　XY2或Y2X　(2)12 (3)109.5　(4) 解析　(1)Y只為一個晶胞所共有，即每個Y同時吸引4個X，而X處于頂點上，為8個晶胞所共有，即每個X同時吸引8個Y。在每個晶胞中含X個數(shù)為4＝個，含1個Y，則化學式為XY2或Y2X。 (2)在一個晶胞中，每個X與它距離最近的X有3個，則每個X周圍有：3＝12個(每個面為兩個晶胞共有)。 (3)在晶胞中，Y與四個X形成正四面體結構，故鍵角為109.5。 (4)因為一個晶胞中只含個XY2或Y2X，故一個晶胞的質量為，則有ρ＝(a為晶胞的邊長)，得a＝，則距離最近的兩個X之間的距離為。