2018-2019学年高中化学专题3微粒间作用力与物质性质第二单元离子键离子晶体学案苏教版选修3 .docx

第二单元离子键离子晶体学习目标定位1.正确理解离子键、离子晶体的概念，知道离子晶体类型与其性质的联系。2.认识晶格能的概念和意义，能根据晶格能的大小，会分析晶体的性质。一离子晶体1结合已学知识和教材内容，填写下表：物质名称构成微粒微粒间作用力物质类别晶体类型金属镁Mg2、自由电子金属键金属单质金属晶体食盐Na和Cl离子键离子化合物离子晶体(1)离子晶体的概念是阴、阳离子通过离子键而形成的晶体。构成离子晶体的微粒是阴离子和阳离子，微粒间的作用力是离子键。(2)由于离子间存在着无方向性的静电作用，每个离子周围会尽可能多地吸引带相反电荷的离子以达到降低体系能量的目的。所以，离子晶体中不存在单独的分子，其化学式表示的是离子的个数比，而不是分子组成。2离子晶体的结构(1)离子晶体中，阴离子呈等径圆球密堆积，阳离子有序地填在阴离子的空隙中，每个离子周围等距离地排列着异电性离子，被异电性离子包围。一个离子周围最邻近的异电性离子的数目，叫做离子晶体中离子的配位数。(2)观察分析表中离子晶体的结构模型，填写下表：晶体结构模型配位数Cl和Na配位数都为6Cl和Cs配位数都为8配位数：F为4，Ca2为8晶胞中微粒数Na、Cl都为4Cs、Cl都为1Ca2为4、F为8阴、阳离子个数比111121化学式NaClCsClCaF2(3)在NaCl晶体中，每个Na周围最近且等距离的Na有12个，每个Cl周围最近且等距离的Cl也有12个。在CsCl晶体中，每个Cs周围最近且等距离的Cs有6个，每个Cl周围最近且等距离的Cl也有6个。3问题讨论(1)在NaCl和CsCl两种晶体中，阴、阳离子的个数比都是11，都属于AB型离子晶体，为什么二者的配位数不同、晶体结构不同？答案离子晶体中离子配位数的多少主要取决于阴、阳离子的相对大小，数值越大，离子的配位数越高。(2)根据离子晶体的形成，推测离子晶体具有怎样的特性？答案离子晶体是由阴、阳离子间通过较强的离子键而形成的，所以离子晶体具有较高的熔、沸点，难挥发，硬度较大，离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电。大多数离子晶体能溶于水，难溶于有机溶剂。归纳总结1离子键无方向性和饱和性，在离子晶体中阴、阳离子与异电性离子接触尽可能采用最密堆积，可以看作是不等径圆球密堆积。2晶体中正负离子的半径比是决定离子晶体结构的重要因素，简称几何因素。此外正负离子的电荷比也是决定离子晶体结构的重要因素，简称电荷因素。3强碱、活泼金属氧化物、大多数盐类都是离子化合物。它们在通常条件下都是固体，都属于离子晶体。4一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高，如：Al2O3MgO，NaClCsCl等。活学活用1下列关于氯化钠晶体结构的说法中正确的是()A氯化钠晶体中，阴、阳离子的配位数相等B氯化钠的晶体结构中，每1个Na仅结合1个ClC氯化钠的晶胞中的质点代表一个NaClD氯化钠晶体中存在单个的NaCl分子答案A解析氯化钠晶体中，每个Na周围结合6个Cl，而每个Cl周围结合6个Na；NaCl只表示Na和Cl个数比为11。2已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，X、Y、Z分别处于立方体的顶点、棱边的中点、立方体的体心。则下面关于该化合物的说法正确的是()A该晶体的化学式为ZXY3B该晶体的熔点一定比金属晶体熔点高C每个X周围距离最近的Y有8个D每个Z周围距离最近的X有16个答案A二晶格能1晶格能的概念：离子晶体的晶格能是指拆开1mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子时所吸收的能量。晶格能符号为U，通常取正值，单位kJmol1。2观察分析下表，回答下列问题：离子化合物NaBrNaClMgO离子电荷数112核间距/pm298282210晶格能/kJmol17477863791熔点/7478012852摩氏硬度MgF2AlF3B晶格能：NaFNaClNaBrC阴离子的配位数：CsClNaClCaF2D硬度：MgOCaOBaO答案A解析掌握好离子半径的大小变化规律是分析离子晶体性质的一个关键点。由于r(Na)r(Mg2)r(Al3)，且Na、Mg2、Al3所带电荷数依次增大，所以NaF、MgF2、AlF3的离子键依次增强，晶格能依次增大，故熔点依次升高。r(F)r(Cl)r(Br)，故NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小。在CsCl、NaCl、CaF2中阴离子的配位数分别为8、6、4。r(Mg2)r(Ca2)KClCsCl金属NaMgMg2Al3NaMgNaClBaOCaOBNaClKClCaOBaOCCaOBaOKClNaClDCaOBaONaClKCl答案D解析对于离子晶体来说，离子所带电荷数越多，阴、阳离子间的核间距离越小，晶格能越大，离子键越强，熔点越高。阳离子半径大小顺序为Ba2KCa2Na；阴离子半径：ClO2，比较可得只有D项是正确的。9下列大小关系正确的是()A晶格能：NaClCaOC熔点：NaINaBrD熔、沸点：CO2NaCl答案B解析对于电荷数相同的离子，半径越小，离子键越强，晶格能越大，硬度越大，熔、沸点越高。半径：ClBrI，Mg2B，则A是Mg，B为O。(2)电子式表示MgO的形成过程：(3)MgO晶体结构与NaCl相似，则每个Mg2周围有6个O2，阴、阳离子数之比为11。(4)因为Mg2、O2所带电荷比Na、F所带电荷数多，且r(Mg2)r(F)，总体比较，离子半径相差不大，但MgO中离子电荷数多，离子键强。13镁、铜等金属离子是人体内多种酶的辅因子。工业上从海水中提取镁时，先制备无水氯化镁，然后将其熔融电解，得到金属镁。(1)以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备镁时，常加入NaCl、KCl或CaCl2等金属氯化物，其主要作用除了降低熔点之外还有_。(2)已知MgO的晶体结构属于NaCl型。某同学画出的MgO晶胞结构示意图如下图所示，请改正图中错误：_。(3)用镁粉、碱金属盐及碱土金属盐等可以做成烟火。燃放时，烟火发出五颜六色的光，请用原子结构的知识解释发光的原因：_。答案(1)增强熔融盐的导电性(2)空心球应为O2，实心球应为Mg2；8号空心球应改为实心球(3)电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以发光的形式释放能量解析(1)这些物质不能实际参与反应，是为了增强熔融盐的导电性。(2)Mg2和O2的半径是O2Mg2，故空心球应为O2，实心球应为Mg2；图中应该黑白球交替出现，故8号球应为实心球。(3)电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以发光的形式释放能量。拓展探究14某离子晶体晶胞的结构如图所示，试分析：(1)晶体中每个Y同时吸引着_个X，每个X同时吸引着_个Y，该晶体的化学式为_。(2)晶体中每个X周围与它距离最近且相等的X共有_个。(3)晶体中距离最近的2个X与1个Y所形成的夹角XYX为_(填角的度数)。(4)设该晶体的摩尔质量为Mgmol1，晶体密度为gcm3，阿伏加德罗常数为NA，则晶体中距离最近的两个X之间的距离为_cm。答案(1)48XY2或Y2X(2)12(3)109.5(4)解析(1)Y只为一个晶胞所共有，即每个Y同时吸引4个X，而X处于顶点上，为8个晶胞所共有，即每个X同时吸引8个Y。在每个晶胞中含X个数为4个，含1个Y，则化学式为XY2或Y2X。(2)在一个晶胞中，每个X与它距离最近的X有3个，则每个X周围有：312个(每个面为两个晶胞共有)。(3)在晶胞中，Y与四个X形成正四面体结构，故键角为109.5。(4)因为一个晶胞中只含个XY2或Y2X，故一个晶胞的质量为，则有(a为晶胞的边长)，得a，则距离最近的两个X之间的距离为。