• 502.00 KB
  • 2021-07-06 发布

化学:第3章第4节 离子晶体 优化课件(人教版选修3)

  • 38页
  • 当前文档由用户上传发布,收益归属用户
  1. 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
  2. 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
  3. 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
  4. 网站客服QQ:403074932
第四节 离子晶体 学习目标 1. 了解离子晶体的结构特点。 2. 能根据离子晶体的结构特点解释其物理性质。 3. 了解晶格能的含义及其应用。 课堂互动讲练 课前自主学案 知能优化训练 第四节 离子晶体 课前自主学案 一、离子晶体 1 .结构特点 阳离子 阴离子 离子键 2 .决定晶体结构的因素 半径比 电荷比 离子键 3 .性质 熔、沸点 _______ ,硬度 _______ ,难溶于有机溶剂。 较高 较大 思考感悟 1 .离子晶体中存在共价键吗? 【 提示 】  有些离子晶体如 NaOH 、 NH 4 Cl 、 Na 2 SO 4 中存在共价键,有些离子晶体中不存在共价键如 NaCl 、 MgO 等。 二、晶格能 1 .概念 _____________ 形成 1 摩离子晶体 __________ 的能量,通常取 _________ ,单位为 ___________ 。 2 .影响因素 3 .晶格能对离子晶体性质的影响 晶格能越大,形成的离子晶体越 ________ ,而且熔点越 _______ ,硬度越 ________ 。 气态离子 释放 正值 kJ·mol - 1 越多 越小 稳定 高 大 思考感悟 2 . NaCl 与 KCl , NaCl 与 MgCl 2 哪一个晶格能更大? 【 提示 】   r (Na + )< r (K + ) ,所以 NaCl 的晶格能大于 KCl ; Na + 所带的电荷数少于 Mg 2 + 且 r (Na + )> r (Mg 2 + ) ,所以 MgCl 2 的晶格能大于 NaCl 。 课堂互动讲练 离子晶体及常见的类型 1 .离子键 (1) 定义:阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键叫做离子键。 (2) 成键元素:活泼金属元素 ( 如 K 、 Na 、 Ca 、 Ba 等,主要是第 ⅠA 族和第 ⅡA 族元素 ) 和活泼非金属元素 ( 如 F 、 Cl 、 Br 、 O 等,主要是第 ⅥA 族和第 ⅦA 族元素 ) 相互结合时多形成离子键。 (3) 成键原因:活泼金属原子容易失去电子而形成阳离子,活泼非金属原子容易得到电子形成阴离子。当活泼金属遇到活泼非金属时,电子发生转移,分别形成阳、阴离子,再通过静电作用形成离子键。 (4) 离子键只存在于离子化合物中。 (5) 强碱、活泼金属氧化物、大多数盐类是离子化合物。 2. 离子晶体 (1) 离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。 (2) 离子晶体微粒之间的作用力是离子键。由于静电作用没有方向性,故离子键没有方向性。只要条件允许,阳离子周围可以尽可能多地吸引阴离子,同样,阴离子周围可以尽可能多地吸引阳离子,故离子键也没有饱和性。根据静电作用大小的影响因素可知,在离子晶体中阴、阳离子半径越小,所带电荷数越多,离子键越强。 (3) 离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比,而不是表示分子的组成。 3 .几种离子晶体模型 (1)NaCl 型晶体结构模型 ( 左下图 ) :配位数为 6 。 ① 在 NaCl 晶体中,每个 Na + 周围同时吸引着 6 个 Cl - ,每个 Cl - 周围也同时吸引着 6 个 Na + 。 ② 每个 Na + 周围与它最近且等距的 Na + 有 12 个,每个 Na + 周围与它最近且等距的 Cl - 有 6 个。 (2)CsCl 型晶体结构模型 ( 右下图 ) :配位数为 8 。 ① 在 CsCl 晶体中,每个 Cs + 周围同时吸引着 8 个 Cl - ,每个 Cl - 周围也同时吸引着 8 个 Cs + 。 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。 例 1 (2011 年黄冈高二检测 ) 有下列八种晶体: A.SiO 2 ( 水晶 ) ; B. 冰醋酸; C. 氧化镁; D. 白磷; E. 晶体氩; F. 氯化铵; G. 铝; H. 金刚石。 用序号回答下列问题: (1) 属于原子晶体的化合物是 ________ ,直接由原子构成的晶体是 ________ ,直接由原子构成的分子晶体是 ________ 。 (2) 由极性分子构成的晶体是 ________ ,含有共价键的离子晶体是 ________ ,属于分子晶体的单质是 ________ 。 (3) 在一定条件下能导电并发生化学变化的是 ________ 。受热熔化后化学键不发生变化的是 ________ ,需克服共价键的是 ________ 。 【 思路点拨 】  判断晶体类型需要注意以下两点: (1) 晶体的构成微粒。 (2) 微粒间的相互作用力。 【 答案 】   (1)A   A 、 E 、 H   E   (2)B   F   D 、 E (3)B 、 C 、 F   B 、 D 、 E   A 、 H 互动探究 (1) 上述物质中均含有化学键吗? (2)B 与 F 所含化学键类型是否相同? 【 提示 】   (1) 不是,稀有气体为单原子分子,分子内无化学键。 (2)B 项冰醋酸分子中的化学键为共价键,而 F 项所含化学键为离子键、共价键、配位键。所以两者所含化学键类型不同。 【 规律方法 】  判断晶体类型的方法 判断晶体的类型一般是根据物质的物理性质: (1) 在常温下呈气态或液态的物质,其晶体应属于分子晶体 (Hg 除外 ) 。如 H 2 O 、 H 2 等。对于稀有气体,虽然构成物质的微粒为原子,但应看作单原子分子,因为微粒间的相互作用力是范德华力,而非共价键。 (2) 在熔融状态下能导电的晶体 ( 化合物 ) 是离子晶体。如: NaCl 熔融后电离出 Na + 和 Cl - ,能自由移动,所以能导电。 (3) 有较高的熔、沸点,硬度大,并且难溶于水的物质大多为原子晶体,如晶体硅、二氧化硅、金刚石等。 (4) 易升华的物质大多为分子晶体。还要强调的是,对于教材上每种晶体类型的例子,同学们一定要认真掌握其结构,把握其实质和内涵,在解题中灵活运用。 变式训练 1  如图,直线交点处的圆圈为 NaCl 晶体中 Na + 或 Cl - 所处的位置。这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。 (1) 请将其中代表 Cl - 的圆圈涂黑 ( 不必考虑体积大小 ) ,以完成 NaCl 晶体结构示意图。 (2) 晶体中,在每个 Na + 的周围与它最接近的且距离相等的 Na + 共有 ________ 个。 (3) 在 NaCl 晶胞中正六面体的顶角上、面上、棱上的 Na + 或 Cl - 为该晶胞与其相邻的晶胞所共有,一个晶胞中 Cl - 的个数等于 ________ ,即 ________( 填计算式 ) ; Na + 的个数等于 ________ ,即 ________( 填计算式 ) 。 解析: (1) 如图所示 答案: (1) 离子晶体的性质 1 .熔、沸点 具有较高的熔、沸点,难挥发。离子晶体中,阴、阳离子间有强烈的相互作用 ( 离子键 ) ,要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾,就需要较多的能量。因此,离子晶体具有较高的熔、沸点和难挥发的性质。 2 .硬度 硬而脆。离子晶体中,阴、阳离子间有较强的离子键,离子晶体表现出较高的硬度。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 不导电,但熔化或溶于水后能导电。离子晶体中,离子键较强,阴、阳离子不能自由移动,即晶体中无自由移动的离子,因此离子晶体不导电。当升高温度时,阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力,成为自由移动的离子,在外加电场的作用下,离子定向移动而导电。离子晶体溶于水时,阴、阳离子受到水分子的作用成了自由移动的离子 ( 或水合离子 ) ,在外加电场的作用下,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 ) 中,难溶于非极性溶剂 ( 如汽油、苯、 CCl 4 ) 中。当把离子晶体放入水中时,水分子对离子晶体中的离子产生吸引,使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体,变成在水中自由移动的离子。 特别提醒: 化学变化过程一定发生旧化学键的断裂和新化学键的形成,但破坏化学键或形成化学键的过程却不一定发生化学变化,如食盐熔化会破坏离子键,食盐结晶过程会形成离子键,但均不是化学变化过程。 例 2 (2011 年北京东城区高二检测 ) 现有几组物质的熔点 (℃) 的数据: A 组 B 组 C 组 D 组 金刚石: 3550 Li : 181 HF :- 83 NaCl : 801 晶体硅: 1410 Na : 98 HCl :- 115 KCl : 776 晶体硼: 2300 K : 64 HBr :- 89 RbCl : 718 二氧化硅: 1723 Rb : 39 HI :- 51 CsCl : 645 据此回答下列问题: (1)A 组属于 ________ 晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是 ________ 。 (2)B 组晶体共同的物理性质 是 ______( 填序号 ) 。 ① 有金属光泽  ② 导电性  ③ 导热性  ④ 延展性 (3)C 组中 HF 熔点反常是由于 ________________________________________________________________________ 。 (4)D 组晶体可能具有的性质是 ________( 填序号 ) 。 ① 硬度小         ② 水溶液能导电 ③ 固体能导电 ④ 熔融状态能导电 (5)D 组晶体的熔点由高到低的顺序为: NaCl > KCl > RbCl > CsCl ,其原因解释为: ________________________________________________________________________ 。 【 解析 】  通过读取表格中数据先判断出晶体的类型及晶体的性质,应用氢键解释 HF 的熔点反常,利用晶格能的大小解释离子晶体熔点高低的原因。 【 答案 】   (1) 原子 共价键  (2)①②③④ (3)HF 分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多 ( 只要答出 HF 分子间能形成氢键即可 ) (4)②④   (5)D 组晶体都为离子晶体, r (Na + )< r (K + )< r (Rb + )< r (Cs + ) ,在离子所带电荷相同的情况下,半径越小,晶格能越大,熔点就越高 互动探究 (1)A 组与 C 组熔点差别较大的原因是什么? (2)B 组与 D 组的组成微粒分别是什么?微粒间的作用力是什么? 【 提示 】   (1)A 组的微粒间的作用力是共价键, C 组的微粒间的作用力为分子间作用力,因共价键 > 分子间作用力,所以 A 组的熔点高于 C 组。 (2)B 组的组成微粒为金属阳离子和自由电子,两者之间的作用力为金属键。 D 组的组成微粒为阳离子和阴离子,两者之间的作用力为离子键。 【 规律方法 】  晶体熔、沸点高低的判断 (1) 不同类型晶体的熔、沸点:原子晶体 > 离子晶体 > 分子晶体;金属晶体 ( 除少数外 )> 分子晶体;金属晶体熔、沸点有的很高,如钨,有的很低,如汞 ( 常温下是液体 ) 。 (2) 同类型晶体的熔、沸点: ① 原子晶体:结构相似,半径越小,键长越短,键能越大,熔、沸点越高。如金刚石 > 碳化硅 > 晶体硅。 ② 分子晶体:组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,熔、沸点越高。如 CI 4 >CBr 4 >CCl 4 >CF 4 。 ③ 金属晶体:所带电荷数越大,原子半径越小,则金属键越强,熔、沸点越高。如 Al>Mg>Na>K 。 ④ 离子晶体:离子所带电荷越多,半径越小,离子键越强,熔、沸点越高。如 KF>KCl>KBr>KI 。 变式训练 2  比较下列几组晶体熔、沸点的高低顺序。 (1) 金刚石、氯化钠、晶体硅、干冰 (2) 石英晶体、铝硅合金、冰 (3)CaO 、 KI 、 KCl (4)F 2 、 Cl 2 、 Br 2 、 I 2 解析: 金刚石、晶体硅都属于原子晶体, C 原子半径比 Si 原子半径小,键能大,金刚石熔点比晶体硅的高,原子晶体 > 离子晶体 > 分子晶体,故金刚石 > 晶体硅 > 氯化钠 > 干冰;石英为原子晶体,熔点较高,并且合金的熔点比任一组分熔点都低,故冰 < 铝硅合金 < 金属铝 < 石英晶体; CaO 、 KCl 、 KI 为离子晶体,熔点: CaO>KCl>KI ; F 2 、 Cl 2 、 Br 2 、 I 2 单质为分子晶体,熔点高低与相对分子质量大小有关,相对分子质量越大,熔点越高,故熔点高低顺序为: I 2 >Br 2 >Cl 2 >F 2 。 答案: (1) 金刚石 > 晶体硅 > 氯化钠 > 干冰 (2) 石英晶体 > 铝硅合金 > 冰 (3)CaO> KCl >KI (4)I 2 >Br 2 >Cl 2 >F 2