2024-2025学年高中化学第3章第4节离子晶体教案新人教版选修3

PAGE5-第四节离子晶体目标与素养：1.能说明离子键的形成，能依据离子化合物的结构特征说明其物理性质。(宏观辨识与模型认知)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。(宏观辨识与证据推理)3.知道离子晶体的结构微粒、微粒间作用力以及与其他晶体的区分。(宏观辨识与微观探析)一、离子晶体1．结构特点(1)构成粒子：阴离子和阳离子。(2)作用力：离子键。(3)配位数：一个离子四周最邻近的异电性离子的数目。2．确定晶体结构的因素3．特征性质硬度较大，熔沸点较高。晶体不导电，熔融状态或溶于水中可以导电。4．常见离子晶体模型晶体类型NaClCsClCaF2晶胞阳离子的配位数688阴离子的配位数684晶胞中所含离子数Cl－4Na＋4Cs＋1Cl－1Ca2＋4F－8二、晶格能1．概念气态离子形成1mol离子晶体释放的能量。通常取正值，单位为kJ·mol－1。2．影响因素晶格能—eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(离子带电荷越多,离子半径越小))→越大，如晶格能：MgO＞NaCl，NaCl＞KCl。3．晶格能对离子晶体性质的影响：晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，而且熔点越高，硬度越大。1．推断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)离子晶体中有阴、阳离子，只存在离子键()(2)NaCl、CsCl晶体中离子的配位数均为6()(3)晶体的结构可由几何因素，电荷因素等确定()(4)晶格能指破坏1mol离子键所汲取的能量()[答案](1)×(2)×(3)√(4)×2．下列说法正确的是()A．离子晶体中可能含有共价键，但肯定含有金属元素B．分子晶体中肯定含有共价键C．离子晶体中肯定不存在非极性键D．含有离子键的晶体肯定是离子晶体[答案]D3．有A、B、C三种晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种形成，对这三种晶体进行试验，结果见下表：熔点/℃硬度水溶性导电性水溶液与Ag＋反应A801较大易溶水溶液(或熔融)导电白色沉淀B＞3550很大不溶不导电不反应C－114.2很小易溶液态不导电白色沉淀(1)晶体的化学式分别为：A________，B________，C________。(2)晶体中粒子间的作用分别为：A________，B________，C________。[答案](1)NaClCHCl(2)离子键共价键分子间作用力离子晶体的结构1.离子晶体结构特点(1)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，阳离子四周可以尽可能多地吸引阴离子，同样，阴离子四周可以尽可能多地吸引阳离子，故离子键也没有饱和性。依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。(2)离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不是表示其分子组成。如NaCl表示NaCl晶体中Na＋与Cl－的个数比为1∶1。2．常见离子晶体的晶胞结构晶体晶胞晶胞详解NaCl①在NaCl晶体中，Na＋的配位数为6，Cl－的配位数为6②与Na＋(Cl－)等距离且最近的Na＋(Cl－)有12个③每个晶胞中有4个Na＋和4个Cl－④每个Cl－四周的Na＋构成正八面体CsCl①在CsCl晶体中，Cs＋的配位数为8，Cl－的配位数为8②每个Cs＋与6个Cs＋等距离相邻，每个Cs＋与8个Cl－等距离相邻CaF2①在CaF2晶体中，Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4②每个晶胞中含有4个Ca2＋和8个F－1．下列关于氯化铯晶体的叙述中，不正确的是()A．1mol氯化铯中有NA个CsCl分子B．氯化铯晶体中，每个Cs＋四周与它最近且等距离的Cs＋有6个C．氯化铯晶体中，Cs＋和Cl－的配位数都是8D．每个晶胞中平均含有1个Cs＋和1个Cl－A[在氯化铯晶体中不存在CsCl分子，只存在Cs＋和Cl－，化学式CsCl表示氯化铯晶体中Cs＋和Cl－的个数比为1∶1。]2．下面是从NaCl或CsCl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的是________。[解析]NaCl晶体是简洁立方体结构，每个Na＋四周有6个Cl－，每个Cl－四周有6个Na＋；与每个Na＋等距离的Cl－有6个，且构成正八面体，同理，与每个Cl－等距离的6个Na＋也构成正八面体，由此可知图①和④是属于从NaCl晶体中分割出来的。[答案]①④晶格能与离子晶体的性质关系eq\b\lc\\rc\|(\a\vs4\al\co1(阴、阳离子带的电荷越多—,离子半径越小—))→晶格能越大→离子晶体的熔点、沸点越高，硬度越大。如熔点：MgO＞NaCl＞CsCl。3．下列有关离子晶体的数据大小比较，不正确的是()A．熔点：NaF＞MgF2＞AlF3B．晶格能：NaF＞NaCl＞NaBrC．阴离子的配位数：CsCl＞NaCl＞CaF2D．硬度：MgO＞CaO＞BaOA[熔点凹凸依次取决于离子半径和带的电荷数，即AlF3＞MgF2＞NaF。]离子晶体中的6个“不肯定”(1)离子晶体中不肯定都含有金属元素，如NH4NO3晶体。(2)离子晶体的熔点不肯定低于原子晶体，如MgO的熔点(2800℃)高于SiO2的熔点(1600℃)。(3)离子晶体中除含离子键外不肯定不含其他化学键，如CH3COONH4中除含离子键外，还含有共价键、配位键。(4)由金属元素和非金属元素组成的晶体不肯定是离子晶体，如AlCl3是分子晶体。(5)含有阳离子的晶体不肯定是离子晶体，也可能是金属晶体。(6)离子晶体中不肯定不含分子，如CuSO4·5H2O晶体。1．关于离子晶体的性质的叙述，正确的是()A．熔、沸点一般较高，且难以挥发B．硬度很小，简洁变形C．都能溶于有机溶剂而难溶于水D．密度很小A[离子晶体中的阴、阳离子通过一种剧烈的相互作用——离子键结合在一起，离子键的键能较大，且极性很强，除了有些在极性溶剂中简洁断裂外，其他的必需在高温下才能断裂，所以其熔、沸点都较高，不易挥发，硬度很大，不易变形，难溶于有机溶剂。又因为在离子晶体中，较大的离子实行密积累形式，较小离子填隙，所以密度一般都较大。]2．下列物质中属于含有非极性键的离子晶体的是()①氢氧化钾②过氧化钠③金刚石④乙醇⑤乙酸钠A．①②③⑤ B．②⑤C．①③④⑤ D．①②⑤[答案]B3．下列有关离子晶体的叙述中，不正确的是()A．1mol氯化钠晶体中有NA个NaCl分子B．氯化钠晶体中，每个Na＋四周距离最近且相等的Cl－共有6个C．醋酸钠属于离子晶体，含非极性键D．平均每个NaCl晶胞有4个Na＋、4个Cl－A[NaCl为面心立方结构，每个晶胞中Na＋个数为12×eq\f(1,4)＋1＝4，Cl－的个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，则1mol氯化钠晶体中有4NA个Na＋、4NA个Cl－，不存在分子，A项错误，D项正确；由NaCl晶胞结构可知，Na＋在棱心和体心时，顶点和面心为Cl－，则每个Na＋四周距离最近且相等的Cl－共有6个，B项正确；醋酸钠中存在碳碳非极性键，C项正确。]4．氧化钙在2973K时熔化，而氯化钠在1074K时熔化。已知两者的离子间距离和晶体结构都类似，有关它们熔点差别较大的缘由叙述不正确的是()A．氧化钙晶体中阴、阳离子所带的电荷数多B．氧化钙的晶格能比氯化钠的晶格能大C．氧化钙晶体的结构类型和氯化钠的结构类型不同D．氧化钙与氯化钠的离子间距类似的状况下，晶格能主要由阴、阳离子所带电荷多少确定C[离子晶体的熔、沸点主要取决于晶体的晶格能，晶格能与离子半径成反比，而与离子所带的电荷成正比。在离子间距类似的前提下因离子所带电荷Ca2＋＞Na＋，O2－＞Cl－，故晶格能CaO＞NaCl，CaO熔点高。]5．如图所示，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相互垂直的方向上都是等距离排列的。(1)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＋四周与它最近且距离相等的Na＋共有________个。(3)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－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)________。(4)设NaCl的摩尔质量为Mg·mol－1，NaCl晶体的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数为NA。NaCl晶体中两个钠离子间的最近距离为________cm。[解析](2)从体心的Na＋看，与它最近且距离相等的Na＋共有12个。(3)依据离子晶体的晶胞中阴、阳离子个数的求算方法可知，NaCl晶胞中，含Cl－：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4(个)，含Na＋：12×eq\f(1,4)＋1＝4(个)。(4)设Cl－与Na＋的最近距离为acm，则两个最近的Na＋间的距离为e