2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第3章第4節(jié)離子晶體教案新人教版選修3

PAGE5-第四節(jié)離子晶體目標(biāo)與素養(yǎng)：1.能說明離子鍵的形成，能依據(jù)離子化合物的結(jié)構(gòu)特征說明其物理性質(zhì)。(宏觀辨識與模型認(rèn)知)2.了解晶格能的應(yīng)用，知道晶格能的大小可以衡量離子晶體中離子鍵的強弱。(宏觀辨識與證據(jù)推理)3.知道離子晶體的結(jié)構(gòu)微粒、微粒間作用力以及與其他晶體的區(qū)分。(宏觀辨識與微觀探析)一、離子晶體1．結(jié)構(gòu)特點(1)構(gòu)成粒子：陰離子和陽離子。(2)作用力：離子鍵。(3)配位數(shù)：一個離子四周最鄰近的異電性離子的數(shù)目。2．確定晶體結(jié)構(gòu)的因素3．特征性質(zhì)硬度較大，熔沸點較高。晶體不導(dǎo)電，熔融狀態(tài)或溶于水中可以導(dǎo)電。4．常見離子晶體模型晶體類型NaClCsClCaF2晶胞陽離子的配位數(shù)688陰離子的配位數(shù)684晶胞中所含離子數(shù)Cl－4Na＋4Cs＋1Cl－1Ca2＋4F－8二、晶格能1．概念氣態(tài)離子形成1mol離子晶體釋放的能量。通常取正值，單位為kJ·mol－1。2．影響因素晶格能—eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(離子帶電荷越多,離子半徑越小))→越大，如晶格能：MgO＞NaCl，NaCl＞KCl。3．晶格能對離子晶體性質(zhì)的影響：晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，而且熔點越高，硬度越大。1．推斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)離子晶體中有陰、陽離子，只存在離子鍵()(2)NaCl、CsCl晶體中離子的配位數(shù)均為6()(3)晶體的結(jié)構(gòu)可由幾何因素，電荷因素等確定()(4)晶格能指破壞1mol離子鍵所汲取的能量()[答案](1)×(2)×(3)√(4)×2．下列說法正確的是()A．離子晶體中可能含有共價鍵，但肯定含有金屬元素B．分子晶體中肯定含有共價鍵C．離子晶體中肯定不存在非極性鍵D．含有離子鍵的晶體肯定是離子晶體[答案]D3．有A、B、C三種晶體，分別由H、C、Na、Cl四種元素中的一種或幾種形成，對這三種晶體進行試驗，結(jié)果見下表：熔點/℃硬度水溶性導(dǎo)電性水溶液與Ag＋反應(yīng)A801較大易溶水溶液(或熔融)導(dǎo)電白色沉淀B＞3550很大不溶不導(dǎo)電不反應(yīng)C－114.2很小易溶液態(tài)不導(dǎo)電白色沉淀(1)晶體的化學(xué)式分別為：A________，B________，C________。(2)晶體中粒子間的作用分別為：A________，B________，C________。[答案](1)NaClCHCl(2)離子鍵共價鍵分子間作用力離子晶體的結(jié)構(gòu)1.離子晶體結(jié)構(gòu)特點(1)離子晶體微粒之間的作用力是離子鍵。由于靜電作用沒有方向性，故離子鍵沒有方向性。只要條件允許，陽離子四周可以盡可能多地吸引陰離子，同樣，陰離子四周可以盡可能多地吸引陽離子，故離子鍵也沒有飽和性。依據(jù)靜電作用大小的影響因素可知，在離子晶體中陰、陽離子半徑越小，所帶電荷數(shù)越多，離子鍵越強。(2)離子晶體的化學(xué)式只表示晶體中陰、陽離子的個數(shù)比，而不是表示其分子組成。如NaCl表示NaCl晶體中Na＋與Cl－的個數(shù)比為1∶1。2．常見離子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)晶體晶胞晶胞詳解NaCl①在NaCl晶體中，Na＋的配位數(shù)為6，Cl－的配位數(shù)為6②與Na＋(Cl－)等距離且最近的Na＋(Cl－)有12個③每個晶胞中有4個Na＋和4個Cl－④每個Cl－四周的Na＋構(gòu)成正八面體CsCl①在CsCl晶體中，Cs＋的配位數(shù)為8，Cl－的配位數(shù)為8②每個Cs＋與6個Cs＋等距離相鄰，每個Cs＋與8個Cl－等距離相鄰CaF2①在CaF2晶體中，Ca2＋的配位數(shù)為8，F(xiàn)－的配位數(shù)為4②每個晶胞中含有4個Ca2＋和8個F－1．下列關(guān)于氯化銫晶體的敘述中，不正確的是()A．1mol氯化銫中有NA個CsCl分子B．氯化銫晶體中，每個Cs＋四周與它最近且等距離的Cs＋有6個C．氯化銫晶體中，Cs＋和Cl－的配位數(shù)都是8D．每個晶胞中平均含有1個Cs＋和1個Cl－A[在氯化銫晶體中不存在CsCl分子，只存在Cs＋和Cl－，化學(xué)式CsCl表示氯化銫晶體中Cs＋和Cl－的個數(shù)比為1∶1。]2．下面是從NaCl或CsCl晶體結(jié)構(gòu)中分割出來的部分結(jié)構(gòu)圖，其中屬于從NaCl晶體中分割出來的結(jié)構(gòu)圖的是________。[解析]NaCl晶體是簡潔立方體結(jié)構(gòu)，每個Na＋四周有6個Cl－，每個Cl－四周有6個Na＋；與每個Na＋等距離的Cl－有6個，且構(gòu)成正八面體，同理，與每個Cl－等距離的6個Na＋也構(gòu)成正八面體，由此可知圖①和④是屬于從NaCl晶體中分割出來的。[答案]①④晶格能與離子晶體的性質(zhì)關(guān)系eq\b\lc\\rc\|(\a\vs4\al\co1(陰、陽離子帶的電荷越多—,離子半徑越小—))→晶格能越大→離子晶體的熔點、沸點越高，硬度越大。如熔點：MgO＞NaCl＞CsCl。3．下列有關(guān)離子晶體的數(shù)據(jù)大小比較，不正確的是()A．熔點：NaF＞MgF2＞AlF3B．晶格能：NaF＞NaCl＞NaBrC．陰離子的配位數(shù)：CsCl＞NaCl＞CaF2D．硬度：MgO＞CaO＞BaOA[熔點凹凸依次取決于離子半徑和帶的電荷數(shù)，即AlF3＞MgF2＞NaF。]離子晶體中的6個“不肯定”(1)離子晶體中不肯定都含有金屬元素，如NH4NO3晶體。(2)離子晶體的熔點不肯定低于原子晶體，如MgO的熔點(2800℃)高于SiO2的熔點(1600℃)。(3)離子晶體中除含離子鍵外不肯定不含其他化學(xué)鍵，如CH3COONH4中除含離子鍵外，還含有共價鍵、配位鍵。(4)由金屬元素和非金屬元素組成的晶體不肯定是離子晶體，如AlCl3是分子晶體。(5)含有陽離子的晶體不肯定是離子晶體，也可能是金屬晶體。(6)離子晶體中不肯定不含分子，如CuSO4·5H2O晶體。1．關(guān)于離子晶體的性質(zhì)的敘述，正確的是()A．熔、沸點一般較高，且難以揮發(fā)B．硬度很小，簡潔變形C．都能溶于有機溶劑而難溶于水D．密度很小A[離子晶體中的陰、陽離子通過一種劇烈的相互作用——離子鍵結(jié)合在一起，離子鍵的鍵能較大，且極性很強，除了有些在極性溶劑中簡潔斷裂外，其他的必需在高溫下才能斷裂，所以其熔、沸點都較高，不易揮發(fā)，硬度很大，不易變形，難溶于有機溶劑。又因為在離子晶體中，較大的離子實行密積累形式，較小離子填隙，所以密度一般都較大。]2．下列物質(zhì)中屬于含有非極性鍵的離子晶體的是()①氫氧化鉀②過氧化鈉③金剛石④乙醇⑤乙酸鈉A．①②③⑤ B．②⑤C．①③④⑤ D．①②⑤[答案]B3．下列有關(guān)離子晶體的敘述中，不正確的是()A．1mol氯化鈉晶體中有NA個NaCl分子B．氯化鈉晶體中，每個Na＋四周距離最近且相等的Cl－共有6個C．醋酸鈉屬于離子晶體，含非極性鍵D．平均每個NaCl晶胞有4個Na＋、4個Cl－A[NaCl為面心立方結(jié)構(gòu)，每個晶胞中Na＋個數(shù)為12×eq\f(1,4)＋1＝4，Cl－的個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，則1mol氯化鈉晶體中有4NA個Na＋、4NA個Cl－，不存在分子，A項錯誤，D項正確；由NaCl晶胞結(jié)構(gòu)可知，Na＋在棱心和體心時，頂點和面心為Cl－，則每個Na＋四周距離最近且相等的Cl－共有6個，B項正確；醋酸鈉中存在碳碳非極性鍵，C項正確。]4．氧化鈣在2973K時熔化，而氯化鈉在1074K時熔化。已知兩者的離子間距離和晶體結(jié)構(gòu)都類似，有關(guān)它們?nèi)埸c差別較大的緣由敘述不正確的是()A．氧化鈣晶體中陰、陽離子所帶的電荷數(shù)多B．氧化鈣的晶格能比氯化鈉的晶格能大C．氧化鈣晶體的結(jié)構(gòu)類型和氯化鈉的結(jié)構(gòu)類型不同D．氧化鈣與氯化鈉的離子間距類似的狀況下，晶格能主要由陰、陽離子所帶電荷多少確定C[離子晶體的熔、沸點主要取決于晶體的晶格能，晶格能與離子半徑成反比，而與離子所帶的電荷成正比。在離子間距類似的前提下因離子所帶電荷Ca2＋＞Na＋，O2－＞Cl－，故晶格能CaO＞NaCl，CaO熔點高。]5．如圖所示，直線交點處的圓圈為NaCl晶體中Na＋或Cl－所處的位置。這兩種離子在空間三個相互垂直的方向上都是等距離排列的。(1)將其中代表Cl－的圓圈涂黑(不必考慮體積大小)，以完成NaCl晶體結(jié)構(gòu)示意圖。(2)晶體中，在每個Na＋四周與它最近且距離相等的Na＋共有________個。(3)晶體中每一個重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元叫晶胞。在NaCl晶胞中，正六面體的頂點上、面上、棱上的Na＋或Cl－為該晶胞與其相鄰的晶胞所共有，一個晶胞中Cl－的個數(shù)等于________，即(填計算式)________；Na＋的個數(shù)等于________，即(填計算式)________。(4)設(shè)NaCl的摩爾質(zhì)量為Mg·mol－1，NaCl晶體的密度為ρg·cm－3，阿伏加德羅常數(shù)為NA。NaCl晶體中兩個鈉離子間的最近距離為________cm。[解析](2)從體心的Na＋看，與它最近且距離相等的Na＋共有12個。(3)依據(jù)離子晶體的晶胞中陰、陽離子個數(shù)的求算方法可知，NaCl晶胞中，含Cl－：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4(個)，含Na＋：12×eq\f(1,4)＋1＝4(個)。(4)設(shè)Cl－與Na＋的最近距離為acm，則兩個最近的Na＋間的距離為e