2023-2024學(xué)年蘇教版新教材選擇性必修二 專題3第二單元 離子鍵 離子晶體 課件（42張）

專題3微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)第二單元離子鍵離子晶體素養(yǎng)目標(biāo)1.能結(jié)合實(shí)例描述離子鍵的成鍵特征及其本質(zhì),能根據(jù)晶格能大小解釋和預(yù)測(cè)同類型離子化合物的某些性質(zhì),進(jìn)一步培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的化學(xué)核心素養(yǎng)。2.能描述常見類型的離子化合物的晶體結(jié)構(gòu),能運(yùn)用模型和有關(guān)理論解釋不同類型離子化合物的晶胞構(gòu)成,培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)。基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)重難探究·能力素養(yǎng)全提升目錄索引基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)一、離子鍵的形成1.形成過程2.定義陰、陽離子之間通過靜電作用形成的化學(xué)鍵。靜電引力

靜電斥力

3.特征4.離子化合物(1)活潑金屬元素與活潑非金屬元素之間形成的化合物。離子化合物中一定含有離子鍵,可能含有共價(jià)鍵,如NaOH、ZnSO4、Na2O2等球形

方向

飽和

教材閱讀

想一想閱讀教材“大多數(shù)活潑金屬的氯化物”一段。思考:金屬元素與非金屬元素構(gòu)成的化學(xué)鍵一定是離子鍵嗎?離子化合物中一定含有金屬元素嗎?提示

不一定。金屬元素與非金屬元素構(gòu)成的化學(xué)鍵不一定是離子鍵,如AlCl3中的化學(xué)鍵為共價(jià)鍵。不一定。如NH4Cl為離子化合物,和Cl-之間以離子鍵結(jié)合,該物質(zhì)中不含有金屬元素。易錯(cuò)辨析

判一判(1)離子鍵是陰、陽離子之間的靜電吸引。(

)提示

陰、陽離子之間的靜電引力和靜電斥力達(dá)到平衡時(shí)形成離子鍵。(2)NaOH中只存在離子鍵。(

)提示

NaOH中既存在離子鍵,又存在共價(jià)鍵。(3)在水溶液中能導(dǎo)電的化合物一定是離子化合物。(

)提示

有些共價(jià)化合物如HCl、H2SO4,溶于水也可發(fā)生電離形成陰、陽離子,可以導(dǎo)電。(4)某化合物在熔融狀態(tài)下可以導(dǎo)電,說明該化合物中一定含有離子鍵。(

)×××√二、離子晶體1.定義及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)定義:由

按一定方式有規(guī)則地排列形成的晶體。

(2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①構(gòu)成微粒:

和

,離子晶體中不存在單個(gè)分子,其化學(xué)式表示的是

。

②微粒間的作用力:

。

2.離子晶體的性質(zhì)(1)熔、沸點(diǎn)較

,硬度較

。

(2)離子晶體不導(dǎo)電,但

或

后能導(dǎo)電。

(3)大多數(shù)離子晶體能溶于水,難溶于有機(jī)溶劑。陰、陽離子

陰離子

陽離子

離子的個(gè)數(shù)比

離子鍵

高

大

熔化

溶于水

3.晶格能(U)(1)定義:拆開

離子晶體使之形成氣態(tài)陰離子和氣態(tài)陽離子時(shí)所

的能量。

(2)影響因素:對(duì)于結(jié)構(gòu)相似的離子晶體,離子晶體中離子半徑越

,所帶電荷越

,晶格能越大。

(3)晶格能與晶體物理性質(zhì)的關(guān)系:晶格能越大,離子鍵穩(wěn)定性越

,離子晶體的熔點(diǎn)越

,硬度越

。

1mol

吸收

小

多

強(qiáng)

高

大4.典型離子晶體的結(jié)構(gòu)

化學(xué)式NaClCsCl晶體結(jié)構(gòu)模型

晶胞中微粒數(shù)Na+、Cl-都為

Cs+、Cl-都為

陰、陽離子個(gè)數(shù)比

相應(yīng)離子化合物KCl、NaBr、CaO、MgO等CsBr、CsI、NH4Cl等411∶11∶1教材閱讀

想一想自學(xué)教材“離子晶體”。思考:在NaCl和CsCl兩種晶體中,陰、陽離子的個(gè)數(shù)比都是1∶1,都屬于AB型離子晶體,為什么晶體結(jié)構(gòu)不同?提示

兩種離子晶體中陰、陽離子半徑的相對(duì)大小不同,導(dǎo)致其離子晶體中不同離子周圍異電性離子數(shù)目的多少不同。易錯(cuò)辨析

判一判(1)鈦酸鋇的熱穩(wěn)定性好,介電常數(shù)高,在小型變壓器、話筒和擴(kuò)音器中都有應(yīng)用。鈦酸鋇晶體的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示,它的化學(xué)式是BaTiO3。(

)√(2)離子晶體的化學(xué)式代表的是真正的分子組成。(

)提示

離子晶體中不存在分子,離子晶體的化學(xué)式僅代表晶體中陰、陽離子的個(gè)數(shù)比。(3)離子晶體中只有離子鍵。(

)提示

離子晶體中一定含有離子鍵,可能含有共價(jià)鍵,如氫氧化鈉晶體中既有離子鍵又有共價(jià)鍵。(4)晶格能越大,離子晶體的熔點(diǎn)越高。(

)××√重難探究·能力素養(yǎng)全提升探究一離子鍵和離子化合物情境探究下圖所示為NaCl的形成過程和氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)模型:1.用電子式表示氯化鈉的形成過程,在NaCl中鈉離子與氯離子之間形成了什么化學(xué)鍵?提示

。鈉離子與氯離子之間形成了離子鍵。

2.與共價(jià)鍵相比,離子鍵為什么沒有方向性和飽和性?提示

(1)離子鍵沒有方向性的原因:離子鍵的實(shí)質(zhì)是靜電作用,離子的電荷分布通常被看成是球形對(duì)稱的,因此一種離子對(duì)帶異種電荷離子的吸引作用與其所處的方向無關(guān),即相對(duì)于共價(jià)鍵而言,離子鍵是沒有方向性的。(2)離子鍵沒有飽和性的原因:在離子化合物中,每個(gè)離子周圍最鄰近的帶異性電荷離子數(shù)目的多少,取決于陰、陽離子的相對(duì)大小。只要空間條件允許,陽離子將吸引盡可能多的陰離子排列在其周圍,陰離子也將吸引盡可能多的陽離子排列在其周圍,以達(dá)到降低體系能量的目的,所以離子鍵是沒有飽和性的。3.由于離子鍵沒有飽和性,在NaCl晶體中Na+周圍的Cl-數(shù)目是任意數(shù)嗎?離Na+最近的Cl-有幾個(gè)?提示

Na+周圍的Cl-數(shù)目不是任意的;有6個(gè)。

方法突破1.離子鍵、離子化合物和離子晶體

2.電子式的書寫

應(yīng)用體驗(yàn)視角1離子鍵1.下列說法正確的是(

)A.離子鍵就是使陰、陽離子結(jié)合成化合物的靜電引力B.凡是金屬元素和非金屬元素之間都形成離子鍵C.含有離子鍵的化合物一定是離子化合物D.任何離子鍵的形成過程中必定有電子的得與失C解析

離子鍵是使陰、陽離子結(jié)合成化合物的靜電作用,包括靜電引力和靜電斥力,A錯(cuò)誤;金屬Al與非金屬Cl形成的化合物AlCl3中的化學(xué)鍵為共價(jià)鍵,不是離子鍵,B錯(cuò)誤;含有離子鍵的化合物一定是離子化合物,C正確;一般來說形成離子鍵有電子的得失,但也有例外,如NH3與HCl反應(yīng)生成NH4Cl、飽和溶液中的Na+和Cl-析出NaCl晶體等,D錯(cuò)誤。【變式設(shè)問】(1)“熔融狀態(tài)下能夠?qū)щ姷奈镔|(zhì),一定是離子化合物”,這種說法是否正確?(2)離子鍵是使陰、陽離子結(jié)合成化合物的靜電作用,包括靜電引力和靜電斥力,試以NaCl為例分析NaCl中存在哪些斥力作用。

提示

錯(cuò)誤。熔融狀態(tài)能導(dǎo)電的物質(zhì),不一定是離子化合物,如金屬單質(zhì)、合金等。提示

Na+的原子核和Cl-的原子核均帶正電,二者相互排斥;Na+的核外電子和Cl-的核外電子均帶負(fù)電,二者相互排斥。2.以下敘述錯(cuò)誤的是(

)A.鈉原子和氯原子作用生成NaCl后,其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性增強(qiáng)B.在氯化鈉中,除Cl-和Na+的靜電吸引作用外,還存在電子與電子、原子核與原子核之間的排斥作用C.Na+和Cl-形成的離子鍵具有方向性D.鈉與氯反應(yīng)生成氯化鈉后,體系能量降低C解析

活潑金屬原子和活潑非金屬原子之間形成離子化合物,陽離子和陰離子均達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),這樣體系的能量降低,其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性增強(qiáng),A、D正確;Cl-和Na+之間既有引力也有斥力,B正確;Na+和Cl-形成的離子鍵不具有方向性,C錯(cuò)誤。視角2離子化合物3.下列物質(zhì)屬于離子化合物的是(

)A.H2S B.HNO3C.NaCl D.C2H6C解析

離子化合物是由陽離子和陰離子構(gòu)成的化合物。H2S、HNO3、C2H6中沒有離子,均為共價(jià)化合物,NaCl由鈉離子和氯離子構(gòu)成,屬于離子化合物。故本題選C。4.下列關(guān)于離子化合物的敘述正確的是(

)A.離子化合物中可能存在共價(jià)鍵B.離子化合物中陽離子一定是金屬離子C.離子化合物的水溶液一定能導(dǎo)電D.離子鍵在形成過程中一定有電子的得失A解析

離子化合物中存在離子鍵,也可能同時(shí)存在共價(jià)鍵,如過氧化鈉中含有離子鍵和共價(jià)鍵,A正確;離子化合物中陽離子不一定是金屬離子,如氯化銨中的銨根離子,B錯(cuò)誤;溶液導(dǎo)電的原因是存在自由移動(dòng)的離子,離子化合物的水溶液不一定能導(dǎo)電,如難溶性硫酸鋇的溶液幾乎不導(dǎo)電,C錯(cuò)誤;離子鍵是陰、陽離子通過靜電作用形成的,在形成過程中不涉及電子的得失,在離子形成的過程中涉及電子得失,D錯(cuò)誤。探究二離子晶體情境探究Li2O是離子晶體,廣泛用于玻璃、陶瓷、醫(yī)藥生產(chǎn)(制鋰鹽),也可用于制造氧化鋰電池材料、光譜純?cè)噭┑?。其晶格能可通過圖(a)的Born-Haber循環(huán)計(jì)算得到。圖(a)圖(b)1.Li原子的第一電離能為多少kJ·mol-1,O═O鍵能為多少kJ·mol-1?2.Li2O晶格能為多少kJ·mol-1?提示

2

908

kJ·mol-1。晶格能是指拆開1

mol離子晶體生成氣態(tài)陰、陽離子所吸收的能量,因此Li2O晶格能為2

908

kJ·mol-1。提示

520

kJ·mol-1,498

kJ·mol-1。鋰原子的第一電離能是指1

mol氣態(tài)鋰原子失去1

mol電子變成1

mol氣態(tài)鋰離子所吸收的能量,為

=520

kJ·mol-1,O═O鍵能是指1

mol氧氣分子斷鍵生成氣態(tài)氧原子所吸收的能量,為249

kJ·mol-1×2=498

kJ·mol-1。3.Li2O的晶胞如圖(b)所示。已知晶胞參數(shù)為0.4665nm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則Li2O的密度為多少g·cm-3(列出計(jì)算式)?方法突破離子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(1)離子晶體的結(jié)構(gòu)(2)離子晶體的性質(zhì)①離子晶體無延展性。②離子晶體不導(dǎo)電,但在熔融狀態(tài)或水溶液中能導(dǎo)電。③離子晶體一般難溶于非極性溶劑(如苯、汽油),而易溶于極性溶劑(如水)。④離子晶體的熔點(diǎn)較高、硬度較大。(3)結(jié)構(gòu)相似離子晶體熔點(diǎn)、硬度的影響因素應(yīng)用體驗(yàn)視角1離子晶體的結(jié)構(gòu)和特征1.如圖所示,直線交點(diǎn)的圓圈處為NaCl晶胞中Na+或Cl-所處的位置。這兩種離子在空間三個(gè)互相垂直的方向上都是等距離排列的。(1)請(qǐng)將其中代表Na+的圓圈涂黑(不必考慮體積大小),以完成NaCl晶胞的結(jié)構(gòu)示意圖。(2)在晶胞中,每個(gè)Na+的周圍與它最接近的且距離相等的Na+共有

個(gè)。

(3)在NaCl晶胞中正六面體的頂點(diǎn)上、面上、棱上的Na+或Cl-為該晶胞與其相鄰的晶胞所共有,一個(gè)晶胞中Cl-的個(gè)數(shù)等于

;Na+的個(gè)數(shù)等于

。

(4)設(shè)NaCl的摩爾質(zhì)量為Mg·mol-1,食鹽晶體的密度為ρg·cm-3,阿伏加德羅常數(shù)為NA,食鹽晶體中兩個(gè)距離最近的鈉離子間的距離為

cm。(5)NaCl晶體中不存在分子,但溫度達(dá)到1413℃時(shí),NaCl晶體形成氣體,并以分子形式存在?，F(xiàn)有29.25gNaCl晶體,加熱使溫度達(dá)到1450℃,測(cè)得氣體體積為5.6L(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況),則此時(shí)氯化鈉氣體的化學(xué)式為

。解析

(2)從體心(或面心)Na+看,與它最近的且距離相等的Na+共有12個(gè)。(3)根據(jù)立方結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),可求陰、陽離子的個(gè)數(shù)。歸納總結(jié)

NaCl晶胞結(jié)構(gòu)的理解在NaCl晶胞中Na+處于晶胞的頂點(diǎn)和面心,構(gòu)成面心立方晶胞,則Cl-(或Na+)插在立方體的棱心和體心,晶胞中Na+、Cl-位置可互換。在晶胞中Na+和Cl-的配位數(shù)均為6,每個(gè)Na+(Cl-)周圍緊鄰(距離最近且相等)的Cl-(Na+)構(gòu)成正八面體。晶胞中每個(gè)Na+(或Cl-)周圍最近的Na+(或Cl-)有12個(gè),與面心立方晶胞中一個(gè)原子的配位數(shù)類似;也可根據(jù)晶胞中體心原子進(jìn)行分析。2.認(rèn)真分析NaCl和CsCl的晶體結(jié)構(gòu),判斷下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體B.在NaCl和CsCl的晶胞中含有的Cl-數(shù)相同C.NaCl和CsCl晶體中陰、陽離子的配位數(shù)分別為6和8D.NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體,但陰、陽離子半徑比不相同B解析

由化學(xué)式可知NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體,A正確;NaCl晶胞中含有4個(gè)Cl-,CsCl晶胞中含有1個(gè)Cl-,C