高二物理第四节离子晶体学案及练习题

第四节离子晶体［明确学习目标］1.能说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2.了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱。复习：离子键⑴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WA族和第WA族元素)相互结合时多形成离子键。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。离子键只存在于离壬化合物中。强碱、活泼金属氧化物、大多数盐类是离子化合物。离子键的实质：是静电作用，它包括阴、阳离子之间的引力和两种离子的原子核之间以及它们的电子之间的斥力两个方面，当引力与斥力之间达到平衡时，就形成了稳定的离子化合物，它不显电性。离子键的特征：没有方向性和饱和性。因此，以离子键结合的化合物倾向于形成紧密堆积,使每个离子周围尽可能多地排列异性电荷的离子，从而达到稳定的目的。新内容：一、离子晶体定义：由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。离子晶体的结构特点构成粒子：阳离子和阴离子。作用力：离子键。配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。离子晶体的性质熔沸点熔、沸点顾较高，难挥发硬度硬度国较大，难以压缩溶解性一般在水屮易溶•在非极性溶剂屮难溶导电性固态时不导电「熔融状态或在水溶液中导电

4．晶体结构的决定因素儿何因索晶体屮正负离子的国半径比电荷囚素晶体中正负离子的电荷比键性因素离子键的同纯粹程度5．三种常见离子晶体的结构（1）NaCl型如右图所示，每个Na+周围距离最近的Cl-是6个（上、下、左、右、前、后各L个，即配位数是6），构成正八面体；每个C1-周围距离最近的Na+也是6个（即配位数是6）,构成正八面体。由此可推知该晶体的化学式为NaCl。每个Na+周围距离最近的Na+是12个（上层4个，同层4个，下层4个），每个Cl-周围距离最近的Cl-也是12个。每个晶胞中实际拥有的Na+数是4，Cl-数是矢由此也可推知该晶体的化学式为NaCl。⑵CsCl型①如下图，每个Cs+周围距离最近的Cl-是8个（即配位数是8），构成正六面体；每个Cl-周围距离最近的Cs+也是8个（即配位数是8），构成正六面体。由此可推知该晶体的化学式为CsClo每个Cs+周围距离最近的Cs+是6个（上、下、左、右、前、后各1个），构成正八面体；每个Cl-周围距离最近的Cl-也是6个，构成正八面体。每个晶胞中实际拥有的Cs+数是1，Cl-数是1。由此也可推知该晶体的化学式为CsClo(3)CaF2晶体(如图所示)每个Ca2+周围最邻近的F-有8个，即Ca2+的配位数为8每个F-周围最邻近的Ca2+有4个，即F-的配位数为4。在CaF2晶体中，Ca2+和F-个数比是1:2,冈I」好与Ca2+和F-的电荷数之比相反。Ca2+在大立方体的顶角和面心,8个F-在大立方体内构成一个小立方体。总结：常见的离子晶体48884888晶体类型NaCI晶胞阳离子的配位数§阴离子的配位数§［即时练］如下图所示是从NaCl或CsCl的晶体结构中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是()(1)⑵⑶(4)A.图(1)和(3)B.图(2)和(3)C.图⑴和(4)D.只有图A.图(1)和(3)2．同类晶体物质熔点的变化是有规律的，试分析下列两组物质熔点规律性变化的原因：A组物质NaClKClCsCl熔点/K10741049918B组物质NaMgAl熔点/K370922933晶体熔点的高低，取决于组成晶体微粒间的作用力的大小。A组物质是晶体，晶体中微粒之间通过相连。B组物质是晶体，价电子数由少到多的顺序是，粒子半径由大到小的顺序是二、晶格能1．晶格能的概念气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值。单位：kJ・mol-1。晶格能的影响因素离子带电荷数多，核间距越小，晶格能越大，而离子的核间距与离子半径的大小有关，阳离子或阴离子半径越小，离子的核间距就越小，则晶格能越大。3．晶格能的意义晶格能是最能反映离子晶体稳定性的数据，晶格能越大，离子键越牢固,晶体越稳定，而且熔点越高，硬度越大。BaOSrOCaO核间距/10-12m277257240晶格能/kJ.mol-1305432233401熔点/K191824302614摩氏硬度3.33.54.5(2)晶格能与岩浆晶出规则：岩浆晶出的次序与晶格能的大小有关。一般地，晶格能大的矿物先晶出，晶格能小的矿物后晶出，即晶格能越大，岩浆中的矿物越易结晶析出。［即时练］碱金属卤化物是典型的离子晶体，它们的晶格能与;成正比(d°是晶体中d00最邻近的导电性离子的核间距)。下面说法错误的是()

晶格能/kJ•mol_L离子半径/pmLiFLiClLiBrLilNa+K+10318458077526095133NaFNaCINaBrNalF~crBr~r915777740693KFKC1KBrK]136181195216[812708676641晶格能的大小与离子半径成反比阳离子相同阴离子不同的离子晶体，阴离子半径越大，晶格能越小阳离子不同阴离子相同的离子晶体，阳离子半径越小，晶格能越大金属卤化物晶体中，晶格能越小，氧化性越强4．铜单质及其化合物在很多领域有重要用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。Cu位于元素周期表中IB族。Cu2+的核外电子排布式为。如图所示是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图，可确定该晶胞中阴离子的个数为。0O氧离子0O氧离子「6•铜离子(3)Cu2O的熔点比Cu2S的(填“高”或“低”)，请解释原因：离晶*体LCaF2型离晶*体LCaF2型TL何因素影响离子晶体结构的因素屮电荷因素〔键性因素晶格能〈影响晶格能大小的因素1．ABCD2．M分别代表阳离子，图中“O”和化学式中N分别代表阴离子，则化学式为MN3的晶体结构为()』」RH1本课归纳总结'概念构成微粒：阴、阳离子微粒间的作用力：离子键fNaCl型常见的离子晶体结构模型CsCl型离子晶体彳I离子晶体的物理性质「概念离子所带电荷核间距II晶格能与离子晶体性质的关系学习效果检测下列有关离子晶体的叙述不正确的是()1mol氯化钠晶体中有NA个NaCl分子氯化钠晶体中，每个Na+周围距离最近且相等的Cl-共有6个氯化铯晶体中，每个Cs+周围紧邻8个Cl-平均每个NaCl晶胞中有4个Na+、4个Cl-有下列离子晶体的空间结构示意图(如下图所示)。图中“•”和化学式中

3．根据下表的数据，判断下列说法正确的是()1离子化合物离子电荷数键长/pm晶格能/(kJ・mol-1)熔点/°c摩氏硬度NaF12319239933.2NciCl12827868012.5MgC)2210389028006.5CaOI2240340126144.5晶格能的大小与正负离子电荷数和距离成正比晶格能越大，即正负离子间的静电引力越强，晶体的熔点就越高，硬度就越大NaF晶体比NaCl晶体稳定表中物质CaO晶体最稳定原子序数逐渐增大的A、B、C、D、E五种短周期主族元素的部分信息如下表：—：主.z_u口元糸代号信息A原子的最外层电子数为内层电子总数的3倍B金属性最强的短周期兀素C原子的最外层电子数是次外层的1D原子的最外层电子数是A原子的最外层电子数的半E最高价氧化物对应的水化物是最强的无机