高中化学课件：第3章第4节　离子晶体 优化课件（人教版选修3） 38页

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、NH4Cl、 Na2SO4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MgCl2哪一个晶格能更 大？ 【提示】　r(Na＋)r(Mg2＋)，所以MgCl2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。 (2011年黄冈高二检测)有下列八种晶体： A.SiO2(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H2O、H2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、CCl4)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。 (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＋) 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CI4>CBr4>CCl4>CF4。 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)F2、Cl2、Br2、I2 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；F2、Cl2、Br2、I2 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：I2>Br2>Cl2>F2。 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)I2>Br2>Cl2>F2