2019_2020學年高中化學專題3第2單元離子鍵離子晶體教案蘇教版選修3.docx

第二單元離子鍵離子晶體核心素養(yǎng)發(fā)展目標1.理解離子鍵的本質(zhì)，能結(jié)合離子鍵的本質(zhì)和晶格能解釋離子晶體的性質(zhì)，促進宏觀辨識與微觀探析學科核心素養(yǎng)的發(fā)展。2.認識常見離子晶體的結(jié)構模型，理解離子晶體的結(jié)構特點，預測其性質(zhì)，強化證據(jù)推理與模型認知的學科核心素養(yǎng)。一、離子鍵的形成1形成過程2特征陰、陽離子球形對稱，電荷分布也是球形對稱，它們在空間各個方向上的靜電作用相同，在各個方向上一個離子可同時吸引多個帶相反電荷的離子，故離子鍵無方向性和飽和性。(1)離子鍵的實質(zhì)是“靜電作用”。這種靜電作用不僅是靜電引力，而是指陰、陽離子之間靜電吸引力與電子與電子之間、原子核與原子核之間的排斥力處于平衡時的總效應。(2)成鍵條件：成鍵元素的原子得、失電子的能力差別很大，電負性差值大于1.7。(3)離子鍵的存在只存在于離子化合物中：大多數(shù)鹽、強堿、活潑金屬氧化物(過氧化物如Na2O2)、氫化物(如NaH和NH4H)等。例1具有下列電子排布的原子中最難形成離子鍵的是()A1s22s22p2B1s22s22p5C1s22s22p63s2D1s22s22p63s1答案A解析形成離子鍵的元素為活潑金屬元素與活潑非金屬元素，A為C元素，B為F元素，C為Mg元素，D為Na元素，則只有A項碳元素既難失電子，又難得電子，不易形成離子鍵。例2下列關于離子鍵的說法中錯誤的是()A離子鍵沒有方向性和飽和性B非金屬元素組成的物質(zhì)也可以含離子鍵C形成離子鍵時離子間的靜電作用包括靜電吸引和靜電排斥D因為離子鍵無飽和性，故一種離子周圍可以吸引任意多個帶異性電荷的離子答案D解析活潑金屬和活潑非金屬元素原子間易形成離子鍵，但由非金屬元素組成的物質(zhì)也可含離子鍵，如銨鹽，B項正確；離子鍵無飽和性，體現(xiàn)在一種離子周圍可以盡可能多地吸引帶異性電荷的離子，但也不是任意的，因為這個數(shù)目還要受兩種離子的半徑比(即空間條件是否允許)和個數(shù)比的影響，D項錯誤。易錯警示(1)金屬與非金屬形成的化學鍵有可能是共價鍵，如AlCl3。(2)完全由非金屬元素形成的化合物中有可能含離子鍵，如NH4Cl、NH4H，一定有共價鍵。(3) 離子鍵不具有飽和性是相對的，每種離子化合物的組成和結(jié)構是一定的，而不是任意的。二、離子晶體1概念及結(jié)構特點(1)概念：陰、陽離子通過離子鍵結(jié)合而形成的晶體。(2)結(jié)構特點構成微粒：陰離子和陽離子，離子晶體中不存在單個分子，其化學式表示的是離子的個數(shù)比。微粒間的作用力：離子鍵。2晶格能(U) (1)概念：拆開1_mol離子晶體使之形成氣態(tài)陰離子和氣態(tài)陽離子所吸收的能量。(2)影響因素：離子晶體中離子半徑越小，所帶電荷越多，晶格能越大。(3)晶格能與晶體物理性質(zhì)的關系：晶格能越大，離子鍵穩(wěn)定性越強，離子晶體的熔、沸點越高，硬度越大。3離子晶體的結(jié)構(1)配位數(shù)：離子晶體中一個離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目，叫做離子的配位數(shù)。(2)典型離子晶體的結(jié)構化學式NaClCsCl晶體結(jié)構模型晶胞中微粒數(shù)Na、Cl都為4Cs、Cl都為1陰、陽離子個數(shù)比1111配位數(shù)Cl和Na配位數(shù)都為6Cl和Cs配位數(shù)都為8思考討論對比NaCl、CsCl的結(jié)構特點和配位數(shù)，請總結(jié)影響離子晶體配位數(shù)的因素有哪些？提示(1)離子半徑因素：的值不同，晶體中離子的配位數(shù)不同，其晶體結(jié)構不同。數(shù)值越大，離子的配位數(shù)越多。(2)電荷因素： AB型離子晶體的陰、陽離子的配位數(shù)相等；ABn型離子晶體的A、B離子的配位數(shù)比值為n1。4離子晶體的性質(zhì)(1)熔、沸點較高，硬度較大。(2)離子晶體不導電，但熔化或溶于水后能導電。(3)大多數(shù)離子晶體能溶于水，難溶于有機溶劑。例3下列關于晶格能的敘述中正確的是()A晶格能僅與形成晶體的離子所帶電荷數(shù)有關B晶格能僅與形成晶體的離子半徑有關C晶格能是指相鄰的離子間的靜電作用D晶格能越大的離子晶體，其熔點越高答案D解析晶格能與離子所帶電荷數(shù)的乘積成正比，與陰、陽離子半徑的大小成反比，A、B項錯誤；晶格能越大，晶體的熔、沸點越高，硬度也越大，D項正確。例4(2018南京期中)MgO、Rb2O、CaO、BaO四種離子晶體熔點的高低順序是()AMgORb2OBaOCaOBMgOCaOBaORb2OCCaOBaOMgORb2ODCaOBaORb2OMgO答案B解析四種離子晶體所含陰離子相同，所含陽離子不同。對Mg2、Rb、Ca2、Ba2進行比較，Rb所帶電荷數(shù)少，其與O2形成的離子鍵最弱，故Rb2O的熔點最低。對Mg2、Ca2、Ba2進行比較，它們所帶電荷一樣多，半徑Mg2Ca2Ba2，與O2形成的離子鍵由強到弱的順序是MgOCaOBaO，相應離子晶體的熔點由高到低的順序為MgOCaOBaO。綜上所述，四種離子晶體熔點的高低順序是MgOCaOBaORb2O。例5(2018長沙期中)如圖為NaCl和CsCl的晶體結(jié)構，下列說法錯誤的是()ANaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體BNaCl和CsCl晶體中陰、陽離子個數(shù)比相同CNaCl和CsCl晶體中陽離子的配位數(shù)分別為6和8DNaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體，所以陽離子與陰離子的半徑比相同答案D解析NaCl和CsCl都是由陰、陽離子通過離子鍵構成的晶體，陰、陽離子個數(shù)之比都為11，則都屬于AB型的離子晶體，故A、B正確；結(jié)合題圖可知，NaCl為面心立方結(jié)構，鈉離子的配位數(shù)為6，CsCl為體心立方結(jié)構，銫離子的配位數(shù)為8，故C正確；NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體，但鈉離子半徑小于銫離子半徑，則NaCl的陽離子與陰離子的半徑比小于CsCl的，故D錯誤。例6下列性質(zhì)適合于離子晶體的是()A熔點1070，易溶于水，水溶液能導電B熔點10.31，液態(tài)不導電，水溶液能導電C能溶于CS2，熔點112.8，沸點444.6D熔點97.81，質(zhì)軟，導電，密度0.97gcm3答案A解析離子晶體在液態(tài)(即熔融態(tài))導電，B項錯誤；CS2是非極性溶劑，根據(jù)相似相溶規(guī)律，C項錯誤；由于離子晶體質(zhì)硬易碎，且固態(tài)不導電，D項錯誤。方法規(guī)律離子晶體的判斷方法(1)依據(jù)組成晶體的微粒和微粒間的作用力判斷。(2)依據(jù)物質(zhì)類別判斷?；顫娊饘傺趸?、強堿和絕大多數(shù)鹽類是離子晶體。(3)依據(jù)導電性判斷。離子晶體溶于水和熔融狀態(tài)下均導電。(4)依據(jù)熔、沸點和溶解性判斷。離子晶體熔、沸點較高，多數(shù)能溶于水，難溶于有機溶劑。1正誤判斷(1)活潑金屬元素與活潑非金屬元素之間一定形成離子鍵()(2)含有陽離子的晶體一定是離子晶體()(3)離子晶體有固定的配位數(shù)，說明離子鍵有飽和性()(4)金屬晶體與離子晶體的導電原理相同()(5)晶格能是指破壞1mol離子鍵所吸收的能量()答案(1)(2)(3)(4)(5)2僅由下列各組元素所構成的化合物，不可能形成離子晶體的是()AH、O、SBNa、H、OCK、Cl、ODH、N、Cl答案A解析強堿、活潑金屬氧化物、絕大多數(shù)鹽等是離子晶體。B項如NaOH、C項如KClO、D項如NH4Cl。3下列說法中正確的是()A固態(tài)時能導電的物質(zhì)一定是金屬晶體B熔融狀態(tài)能導電的晶體一定是離子晶體C水溶液能導電的晶體一定是離子晶體D固態(tài)不導電而熔融態(tài)導電的晶體一定是離子晶體答案D解析離子晶體熔融條件可以變?yōu)樽杂梢苿与x子，故熔融狀態(tài)可以導電。4堿金屬鹵化物是典型的離子晶體，它的晶格能與成正比(d0是晶體中最鄰近的異電性離子的核間距)。下面說法錯誤的是()晶格能/kJmol1離子半徑/pmLiFLiClLiBrLiI1031845807752LiNaK6095133NaFNaClNaBrNaI915777740693FClBrI136181195216KFKClKBrKI812708676641A.晶格能的大小與離子半徑成反比B陽離子相同、陰離子不同的離子晶體，陰離子半徑越大，晶格能越小C陽離子不同、陰離子相同的離子晶體，陽離子半徑越小，晶格能越大D金屬鹵化物晶體中，晶格能越小，氧化性越強答案D解析由表中數(shù)據(jù)可知晶格能的大小與離子半徑成反比，A項正確；由NaF、NaCl、NaBr、NaI晶格能的大小即可確定B項正確；由LiF、NaF、KF晶格能的大小即可確定C項正確；表中晶格能最小的是碘化物，因還原性：FClBrNaClBaOCaOBNaClKClCaOBaOCCaOBaOKClNaClDCaOBaONaClKCl答案D解析對于離子晶體來說，離子所帶電荷數(shù)越多，陰、陽離子間的核間距離越小，晶格能越大，離子鍵越強，熔點越高，陽離子半徑大小順序為Ba2KCa2Na；陰離子半徑：ClO2，比較可得D項正確。8(2018淄博期末)已知金屬鈉與兩種鹵族元素形成的化合物Q、P，它們的晶格能分別為923kJmol1、786kJmol1，下列有關說法中不正確的是()AQ的熔點比P的高B若P是NaCl，則Q一定是NaFCQ中成鍵離子核間距比P的小D若P是NaCl，則Q可能是NaBr答案D解析本題主要考查影響晶格能大小的因素及晶格能對物質(zhì)性質(zhì)的影響。Q的晶格能大于P的晶格能，故Q的熔點比P的高，A項正確；因F的半徑比Cl的小，其他鹵素離子的半徑比Cl的大，故若P是NaCl，只有NaF的晶格能強于NaCl的，B項正確，D項錯誤；因Q、P中陽離子均為Na，陰離子所帶電荷數(shù)相同，故晶格能的差異是由成鍵離子核間距決定的，晶格能越大，表明核間距越小，C項正確。9下列有關離子晶體的數(shù)據(jù)大小比較不正確的是()A熔點：NaFMgF2AlF3B晶格能：NaFNaClNaBrC陰離子的配位數(shù)：CsClNaClCaF2D硬度：MgOCaOBaO答案A解析掌握好離子半徑的大小變化規(guī)律是分析離子晶體性質(zhì)的關鍵。r(Na)r(Mg2)r(Al3)，Na、Mg2、Al3所帶電荷依次增大，所以NaF、MgF2、AlF3的離子鍵依次增強，晶格能依次增大，故熔點依次升高；r(F)r(Cl)r(Br)，故NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次減小；在CsCl、NaCl、CaF2中陰離子的配位數(shù)分別為8、6、4；r(Mg2)r(Ca2)r(Ba2)，故MgO、CaO、BaO中離子鍵依次減弱，晶格能依次減小，硬度依次減小。題組三典型離子晶體結(jié)構的考查10在冰晶石(Na3AlF6)晶胞中，AlF63占據(jù)的位置相當于NaCl晶胞中Cl占據(jù)的位置，則冰晶石晶胞中含Na數(shù)為()A12個B8個C4個D3個答案A解析NaCl晶胞中Cl個數(shù)為864，由題意知，冰晶石晶胞中AlF63的個數(shù)也應當為4，化學式Na3AlF6中Na和AlF63的個數(shù)比為31，所以冰晶石晶胞中含Na個數(shù)為4312。11在下列離子晶體空間結(jié)構示意圖中，代表陽離子，代表陰離子。若M代表陽離子，N代表陰離子，則化學式為MN2的晶體結(jié)構是()答案B解析A項，陽離子位于頂點和面心，晶胞中平均含有陽離子的數(shù)目為864，陰離子位于體心，晶胞中含有的陰離子數(shù)目為1，故該晶胞中陽離子和陰離子的個數(shù)比為41，化學式為M4N，錯誤；B項，陽離子位于頂點，晶胞中平均含有陽離子的數(shù)目為4，陰離子位于體心，晶胞中含有的陰離子數(shù)目為1，故該晶胞中陽離子和陰離子的個數(shù)比為112，化學式為MN2，正確；C項，陽離子位于頂點，晶胞中平均含有陽離子的數(shù)目為3，陰離子位于體心，晶胞中含有的陰離子數(shù)目為1，故該晶胞中陽離子和陰離子的個數(shù)比為138，化學式為M3N8，錯誤；D項，陽離子位于頂點，晶胞中平均含有陽離子的數(shù)目為81，陰離子位于體心，晶胞中含有的陰離子數(shù)目為1，故該晶胞中陽離子和陰離子的個數(shù)比為11，化學式為MN，錯誤。12(2019蘭州模擬)已知CsCl晶體的密度為gcm3，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，相鄰的兩個Cs的核間距為acm，如圖所示，則CsCl的相對分子質(zhì)量可以表示為()ANAa3B.C.D.答案A解析該立方體中含1個Cs，Cl數(shù)目為81，根據(jù)V知，MVNAa3NA，以gmol1為單位時摩爾質(zhì)量在數(shù)值上等于其相對分子質(zhì)量，所以其相對分子質(zhì)量是a3NA。13溴化鈉、氯化鈉和氧化鎂等離子晶體的核間距和晶格能(部分)如下表所示：NaBrNaClMgO離子的核間距/pm290276205晶格能/kJmol17863791(1)溴化鈉晶體的晶格能比氯化鈉晶體的_(填“大”或“小”)，主要原因是_。(2)氧化鎂晶體的晶格能比氯化鈉晶體的大，主要原因是_。(3)溴化鈉、氯化鈉和氧化鎂晶體中，硬度最大的是_(填名稱)。工業(yè)制取單質(zhì)鎂時，往往電解的是氯化鎂而不是氧化鎂，主要原因是_。答案(1)小NaBr比NaCl離子的核間距大(2)氧化鎂晶體中陰、陽離子所帶的電荷數(shù)多，并且離子的核間距小(3)氧化鎂氧化鎂晶體比氯化鎂晶體晶格能大，熔點高，電解時消耗電能多解析利用離子晶體中離子的核間距、離子所帶電荷數(shù)與晶格能的關系，對離子晶體的性質(zhì)進行分析。晶格能越大，離子晶體越穩(wěn)定，熔、沸點越高。14(2018江蘇盤灣中學、陳洋中學高二期中聯(lián)考)A、B為兩種短周期元素，A的原子序數(shù)大于B，且B原子的最外層電子數(shù)為A原子最外層電子數(shù)的3倍。A、B形成的化合物是中學化學常見的化合物，該化合物熔融時能導電，試回答下列問題：(1)A、B的元素符號分別是_、_。(2)寫出A、B元素形成的化合物的電子式：_。(3)A、B所形成的化合物的晶體結(jié)構與氯化鈉晶體結(jié)構相似，則每個陽離子周圍吸引了_個陰離子；晶體中陰、陽離子個數(shù)之比為_。(4)A、B所形成化合物的晶體的熔點比NaF晶體的熔點_(填“高”或“低”)，其判斷的理由是_。答案(1)MgO(2)Mg2(3)611(4)高MgO中離子所帶電荷數(shù)較多，離子鍵強，晶格能大解析A、B形成的化合物是中學化學常見的化合物，該化合物熔融時能導電，說明是離子化合物。B原子的最外層電子數(shù)為A原子最外層電子數(shù)的3倍，B的最外層電子數(shù)8，又是3的倍數(shù)，就只能是6或3，最外層電子數(shù)為6的短周期元素只有O和S，最外層電子數(shù)為3的短周期元素為B或Al，分別對應的A的最外層電子數(shù)是2或1，A的原子