2022年高中化学 《离子键 离子晶体》教案1 苏教版选修3

2022年高中化学 离子键 离子晶体教案1 苏教版选修3【知识与技能】1、通过复习钠与氯形成氯化钠的过程,使学生理解离子键的概念、形成过程和特点。2、理解离子晶体的概念、构成及物理性质特征，掌握常见的离子晶体的类型及有关晶胞的计算。【过程与方法】1、 复习离子的特征，氯化钠的形成过程，并在此基础上分析离子键的成键微粒和成键性质，培养学生知识迁移的能力和归纳总结的能力。2、 在学习本节的过程中，可与物理学中静电力的计算相结合，晶体的计算与数学的立体几何、物理学的密度计算相结合。【情感态度与价值观】 通过本节的学习，进一步认识晶体，并深入了解晶体的内部特征。【教案设计】 第一课时【问题引入】1、钠原子与氯原子是如何结合成氯化钠的？你能用电子式表示氯化钠的形成过程吗？2、根据元素的金属性和非金属性差异，你知道哪些原子之间能形成离子键？ 【板书】 第二单元 离子键 离子晶体3-2-1离子键的形成一、离子键的形成【学生活动】写出钠在氯气中燃烧的化学方程式；思考：钠原子与氯原子是如何结合成氯化钠的？请你用电子式表示氯化钠的形成过程。【过渡】以阴、阳离子结合成离子化合物的化学键，就是离子键。【板书】1、离子键的定义：使阴、阳离子结合成离子化合物的静电作用2. 离子键的形成过程 【讲解】以 NaCl 为例，讲解离子键的形成过程： 1） 电子转移形成离子：一般达到稀有气体原子的结构【学生活动】分别达到 Ne 和 Ar 的稀有气体原子的结构，形成稳定离子。2）判断依据：元素的电负性差要比较大 【讲解】元素的电负性差要比较大，成键的两元素的电负性差用X表示，当 X 1.7, 发生电子转移, 形成离子键;当X 1.7, 实际上是指离子键的成分(百分数)大于50%.【小结】：1、活泼的金属元素（IA、IIA）和活泼的非金属元素（VIA、VIIA）形成的化合物。2、活泼的金属元素和酸根离子（或氢氧根离子）形成的化合物3、铵根和酸根离子（或活泼非金属元素离子）形成的盐。【板书】二、用电子式表示离子化合物的形成【练习】1、写出下列微粒的电子式：（1）Na+、Mg2+、Cl-、O2-、（2）NaCl MgO MgCl小结：离子化合物电子式的书写1.简单阴离子的电子式不但要表达出最外层所有电子数（包括得到的电子），而且用方括号“ ”括起来，并在右上角注明负电荷数2.简单阳离子的电子式就是离子符号3.离子化合物的电子式由阴离子和阳离子电子式组成，相同的离子不能合并【练习】2、用电子式表示NaCl、K2S的形成过程小结：用电子式表示离子键的形成过程1.左边是组成离子化合物的各原子的电子式 , 右边是离子化合物的电子式2.连接号为“ ”3.用 表示电子转移的方向【板书】三、离子键的实质思考：从核外电子排布的理论思考离子键的形成过程 【板书】： 实质是静电作用 靠静电吸引， 形成化学键 体系的势能与核间距之间的关系如图所示：横坐标: 核间距r。 纵坐标: 体系的势能 V。 纵坐标的零点: 当 r 无穷大时, 即两核之间无限远时, 势能为零. 下面来考察 Na+ 和 Cl- 彼此接近时, 势能V的变化。从图中可见:r r0, 当 r 减小时, 正负离子靠静电相互吸引, V减小, 体系稳定. r = r0 时, V有极小值, 此时体系最稳定. 表明形成了离子键.r B. C. D. 8下列说法不正确的是 （ ）A离子晶体的晶格能越大离子键越强B阳离子的半径越大则可同时吸引的阴离子越多C通常阴、阳离子的半径越小，电荷越大，该阴、阳离子组成的离子化合物的晶格能越大D拆开1mol离子键所需的能量叫该离子晶体的晶格能9离子化合物NaCl、CaO、NaF、MgO中，晶格能从小到大顺序正确的是（ ）A BC D10（1）下列热化学方程中，能直接表示出氯化钠晶体晶格能的是_。ANa+(g)+Cl(g)=NaCl(s)；HBNa(s)+Cl2(g)=NaCl(s)；H1CNa(s)=Na(g)；H2DNa(g)e=Na+(g)；H311、已知元素的某种性质“X”和原子半径、金属性、非金属性等一样，也是元素的一种基本性质。下面给出13种元素的X的数值：元素AlBBeCClFLiX的数值1.52.01.52.52.84.01.0元素MgNaOPSSiX的数值1.20.93.52.12.51.7试结合元素周期律知识完成下列问题：(1)经验规律告诉我们：当形成化学键的两原子相应元素的X差值大于1.7时，所形成的一般为离子键；当小于1.7时，一般为共价键。试推断AlCl3中的化学键类型是_。(2)根据上表给出的数据，简述主族元素的X的数值大小与元素的金属性或非金属性强弱之间的关系_；简述第二周期元素(除惰性气体外)的X的数值大小与原子半径之间的关系_。(3)请你预测Br与I元素的X数值的大小关系_。13、常温下固态 Na和气态 Cl2生成 1mol NaCl晶体释放的能量叫做 NaCl的生成热。生成热fHNaCl4ll kJ/mol。该化合过程亦可被解析成如下四个步骤，各步的能量变化分别表示为H1、H2、H3和H4： 其中H2128 kJ/mol，H3526 kJ/mol，H4243 kJ/mol。则H1kJ/mol；NaCl的离子键键能为 kJ/mol；NaCl晶体的晶格能（阴阳离子结合成晶体的能量变化）为kJ/mol。 第二课时【复习巩固】1.什么是离子键？作用力的实质是什么？2、什么是晶格能？影响因素有哪些？3、晶格能的大小与离子晶体的熔沸点、硬度的关系怎样？ 练习 1.指出下列物质中的化学键类型。 KBr CCl4 N2 CaO NaOH2.下列物质中哪些是离子化合物？哪些是只含离子键的离子化合物？哪些是既含离子键又含共价键的离子化合物？KCl HCl Na2SO4 HNO3 NH4Cl O2 Na2O2【过渡】大多数离子化合物在常温下以晶体的形式存在。【板书】 3-2-2 离子晶体一、 离子晶体1、定义：离子间通过离子键结合而成的晶体【思考】离子晶体能否导电，主要的物理共性有哪些？2、特点：（1）、晶体不导电，在熔融状态或水溶液中导电,不存在单个分子（2）、硬度较高，密度较大， 难压缩，难挥发，熔沸点较高【思考】：判断下列每组物质的熔沸点的高低，影响离子晶体的熔沸点高低的因素有哪些？(1)NaF NaCl NaBr NaI(2) MgO Na2O3、离子晶体熔沸点高低的影响因素：离子所带的电荷(Q)和离子半径(r)Q越大、r越小，则晶格能(U)越大，离子键越强，熔沸点越高，硬度越大.【思考】：哪些物质属于离子晶体？4 、物质的类别：强碱、部分金属氧化物、绝大部分盐类属于离子晶体。【过渡】离子晶体也有一定的空间结构【板书】二、离子晶体的空间结构【讲解】：离子晶体有多种晶体结构类型，其中氯化钠型和氯化铯型是两种最常见的离子晶体结构类型。首先看NaCl的晶胞:组成具有代表性, 对称性(轴, 面, 中心)也与晶体相同, 所以乙为NaCl的晶胞【思考】:1、每个Na+同时吸引 个 Cl-，每个Cl-同时吸引 个Na+，而Na+数目与Cl-数目之为 化学式为 2、根据氯化钠的结构模型确定晶胞，并分析其构成。每个晶胞中有 Na+，有 个Cl-3、在每个Na+周围与它最近的且距离相等的Na+有 个4、在每个Na+周围与它最近的且距离相等的Cl-所围成的空间结构为 体5、已知氯化钠的摩尔质量为58.5g.mol-1,阿伏加德罗常数取6.021023mol-1,则食盐晶体中两个距离最近的Na+的核间距离最接近下面四个数据中的哪一个.( ) A、3.010-8cm B、3.510-8cm C、4.010-8cm D、5.010-8cm组成和对称性均有代表性. 看空心圆点, 除了立方体的顶点的8个, 无其它, 称为简单立方晶胞. 配位数为8【思考】：1、每个Cs+同时吸引 个 Cl-，每个Cl-同时吸引 个Cs+，而Cs+数目与Cl-数目之为 化学式为 2、根据氯化的结构模型确定晶胞，并分析其构成。每个晶胞中有 Cs+，有 个Cl-3、在每个Cs+周围与它最近的且距离相等的Cs+有 个组成和对称性均有代表性. 看空心圆点,除了立方体的顶点的8个, 面中心6个, 也为面心立方. 配位数为4总之, 立方晶系有 3 种类型晶胞, 面心立方, 简单立方, 体心立方.四方晶系 , 2 种, 正交晶系, 4 种等, 共有14种类型的晶胞【过渡】氯化钠与氯化铯均为AB型离子晶体，但两者的阴、阳离子周围带相反电荷离子的数目却不同，你认为造成这一差异的可能原因是什么？【板书】三.离子晶体的配位数以及与 r+/r- 的关系NaCl 六配体, CsCl八配体, ZnS 四配体, 均为AB型晶体, 为何配位数不同?1) 离子晶体稳定存在的条件离子形成晶体时，阴、阳离子总是尽可能紧密地排列，且一种离子周围所环绕的带相反电荷的离子越多，体系能量越低，所构成的离子晶体就越稳定。2)离子晶体的配为数：离子晶体中一种离子周围紧邻的带相反电荷的离子数目【设问】：NaCl 型离子配为数为 （六配体）, CsCl型离子配为数为 （八配体）【讨论】NaCl和CsCl均为AB型离子晶体，但两者的阴、阳离子周围带相反电荷离子的数目却不同，你认为造成这一差异的可能原因是什么？【讲解】离子晶体中的离子的电荷分布是球形对称的。它们之间的作用力的强弱只取决于它们相互之间的距离。晶体中每种离子能被多少个带相反电荷的离子所包围（离子的配位数），与它们的大小有关，与电荷数多少无关。离子晶体中一种离子周围所环绕的带相反电荷的离子的数目的多少，与阴、阳离子半径比r+/r - 有关。3）r+/r-与配位数从六配位的介稳状态出发, 进行半径比与配位数之间关系的探讨. 此时, 为介稳状态. 如果r+ 再大些, 则出现上述 b) 种情况, 即阴离子同号相离, 异号相切的稳定状态. 亦即:当 r+ 继续增加, 达到并超过: 时, 即阳离子离子周围可容纳更多阴离子, 为8配位, CsCl型.若r+ 变小, 即:, 则出现 a)种情况, 阴离子相切, 阴离子阳离子相离的不稳定状态. 配位数减少, 4配位, ZnS型. 阴、阳离子半径比与配位数的关系r+/r -配位数实例0.2250.4144ZnS0.4140.7326NaCl0.7321.08CsCl1.012CsF总之, 配位数与 r+/r- 之比相关，且: r+ 再增大, 则达到12 配位; r- 再减小, 则达到3配位.注意:讨论中将离子视为刚性球体, 这与实际情况有出入. 但仍不失为一组重要的参考数据. 因而, 我们可以用离子间的半径比值去判断配位数.【问题解决】1、已知Cd2+半径为97pm，S2-半径为184pm，按正负离子半径比，CdS应具有 型晶格，正、负离子的配位数之比应是 ；但CdS却具有立方ZnS型晶格，正负离子的配位数之比是 ，这主要是由 造成的。2、某离子晶体的晶胞结构如下图所示：则该离子晶体的化学式为 （ ）Aabc B、abc3 Cab2c3 Dab3c 3、在NaCl晶体中，与每个Na+距离相等且距离最近的Cl所围成的空间构型为 （ ）A正四面体 B正六面体C正八面体 D正十二面体【课后练习】1、下列物质属于离子化合物的是 ( )ANH3BNaFCHBrDKOH2、某主族元素A的外围电子排布式为ns1，另一主族元素B的外围电子排布为ns2np4，则两者形成的离子化合物的化学式可能为AABBA2BCAB2DA2B33、下列叙述正确的是 ( )A氯化钠晶体不能导电，所以氯化钠不是电解质B氯化钠溶液能导电，所以氯化钠溶液是电解质C熔融的氯化钠和氯化钠溶液都能产生自由移动的离子D氯化钠熔融时不破坏氯化钠晶体中的离子键。4、下列化合物中形成离子键的所有微粒，其基态电子层结构都与氩原子相同的是（ ）AMgCl2BCaBr2CK2SDNa2O5、下列微粒中，基态最外层电子排布满足ns2np6的一组是 （ ）ABa2+、Mg2+BK+、Cu2+CCa2+、Zn2+DNa+、Al3+6、下列离子化合物中，两核间距离最大的是 （ ）ALiClBNaFCKClDNaCl7、NaF、NaI、MgO均为离子化合物，根据下列数据，这三种化合物的熔点高低顺序是物质NaFNaIMgO离子电荷数112键长(10-10m)2.313.182.10A B. C. D. 8、为了确定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否为离子化合物，进行下列实验。其中合理、可靠的是 A观察常温下的状态，SbCl5是苍黄色液体，SnCl4为无色液体。结论：SbCl5和SnCl4都是离子化合物B测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔点依次为73.5、2.8 、33。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是离子化合物C将SbCl3、SbCl5、SnCl4溶解于水中，滴入HNO3酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物D测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的水溶液，发现它们都可以导电。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物9、（1）下列热化学方程中，能直接表示出氯化钠晶体晶格能的是_。ANa+(g)+Cl(g)=NaCl(s)；HBNa(s)+Cl2(g)=NaCl(s)；H1CNa(s)=Na(g)；H2DNa(g)e=Na+(g)；H3ECl2(g)=Cl(g)；H4FCl(g)+e=Cl(g)；H5（2）写出H1与H、H2、H3、H4、H5之间的关系式_。10、高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构。晶体中氧的化合价可看作部分为0价，部分为2价。下图为超氧化钾晶体的一个晶胞(晶体中最小的重复单元)。则下列说法正确的是 A晶体中与每个K+距离最近的K+有12个B晶体中每个K+周围有8个O2，每个O2周围有8个K+C超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有14个K+和13 个O2D晶体中，0价氧原子与-2价氧原子的数目比可看作为3:111、如图，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na+离子或Cl离子所处的位置。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。 请将其中代表Na+离子的圆圈涂黑（不必考虑体积大小），以完成NaCl晶体的结构示意图。 晶体中，在每个Na+离子的周围与它最接近的且距离相等的Na+离子共有_个。 晶体中每一个重复的结构单元叫晶胞。在NaCl晶胞中正六面体的顶点上、面上、棱上的Na+或Cl离子为该晶胞与其相邻的晶胞所共有。一个晶胞中，Cl离子的个数等于_，即_（填计算式），Na+离子的个数等于_，即_（填计算式）。 设NaCl的摩尔质量为M g/mol，食盐晶体的密度为g/cm3，阿伏加德罗常数为NA。食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为_cm。12、 中学化学教材中图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl相同，Ni2+与最邻近O2的核间距离为a10-8cm，计算NiO晶体的密度(已知NiO的摩尔质量为74.7g/mol)。 天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某氧化镍晶体中就存在如图4-4所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果是晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为Ni0.97O，试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。