高中化学课件:第3章第4节 离子晶体 优化课件(人教版选修3)

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高中化学课件:第3章第4节 离子晶体 优化课件(人教版选修3)

第四节 离子晶体 学习目标 1.了解离子晶体的结构特点。 2.能根据离子晶体的结构特点解释其物理性质。 3.了解晶格能的含义及其应用。 课堂互动讲练 课前自主学案 知能优化训练 第 四 节  离 子 晶 体 课前自主学案 一、离子晶体 1.结构特点 阳离子 阴离子 离子键 2.决定晶体结构的因素 半径比 电荷比 离子键 3.性质 熔、沸点_______,硬度_______,难溶于有 机溶剂。 较高 较大 思考感悟 1.离子晶体中存在共价键吗? 【提示】 有些离子晶体如NaOH、NH4Cl、 Na2SO4中存在共价键,有些离子晶体中不存 在共价键如NaCl、MgO等。 二、晶格能 1.概念 _____________形成1摩离子晶体__________的能 量,通常取_________,单位为___________。 2.影响因素 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________,而且 熔点越_______,硬度越________。 气态离子 释放 正值 kJ·mol-1 越多 越小 稳定 高 大 思考感悟 2.NaCl与KCl,NaCl与MgCl2哪一个晶格能更 大? 【提示】 r(Na+)r(Mg2+),所以MgCl2的晶格能大于NaCl。 课堂互动讲练 离子晶体及常见的类型 1.离子键 (1)定义:阴、阳离子间通过静电作用所形成的 化学键叫做离子键。 (2)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ⅥA族和 第ⅦA族元素)相互结合时多形成离子键。 (3)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。 (4)离子键只存在于离子化合物中。 (5)强碱、活泼金属氧化物、大多数盐类是离子化 合物。 2.离子晶体 (1)离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合 而成的晶体。 (2)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,阳离子周围可以尽可能多地吸引阴离 子,同样,阴离子周围可以尽可能多地吸引阳离 子,故离子键也没有饱和性。根据静电作用大小 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。 (3)离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的 个数比,而不是表示分子的组成。 3.几种离子晶体模型 (1)NaCl型晶体结构模型(左下图):配位数为6。 ①在NaCl晶体中,每个Na+周围同时吸引着6个Cl -,每个Cl-周围也同时吸引着6个Na+。 ②每个Na+周围与它最近且等距的Na+有12个, 每个Na+周围与它最近且等距的Cl-有6个。 (2)CsCl型晶体结构模型(右下图):配位数为8。 ①在CsCl晶体中,每个Cs+周围同时吸引着8个 Cl-,每个Cl-周围也同时吸引着8个Cs+。 ②每个Cs+与6个Cs+等距离相邻,每个Cs+与8 个Cl-等距离相邻。 (2011年黄冈高二检测)有下列八种晶体: A.SiO2(水晶);B.冰醋酸;C.氧化镁;D.白磷;E. 晶体氩;F.氯化铵;G.铝;H.金刚石。 用序号回答下列问题: (1)属于原子晶体的化合物是________,直接由原 子构成的晶体是________,直接由原子构成的分 子晶体是________。 (2)由极性分子构成的晶体是________,含有共价 键的离子晶体是________,属于分子晶体的单质是 ________。 (3)在一定条件下能导电并发生化学变化的是 ________。受热熔化后化学键不发生变化的是 ________,需克服共价键的是________。 【思路点拨】 判断晶体类型需要注意以下两点: (1)晶体的构成微粒。 (2)微粒间的相互作用力。 【答案】 (1)A A、E、H E (2)B F  D、E (3)B、C、F B、D、E A、H 互动探究 (1)上述物质中均含有化学键吗? (2)B与F所含化学键类型是否相同? 【提示】 (1)不是,稀有气体为单原子分子,分 子内无化学键。(2)B项冰醋酸分子中的化学键为 共价键,而F项所含化学键为离子键、共价键、 配位键。所以两者所含化学键类型不同。 【规律方法】 判断晶体类型的方法 判断晶体的类型一般是根据物质的物理性质: (1)在常温下呈气态或液态的物质,其晶体应属于 分子晶体(Hg除外)。如H2O、H2等。对于稀有气 体,虽然构成物质的微粒为原子,但应看作单原 子分子,因为微粒间的相互作用力是范德华力, 而非共价键。 (2)在熔融状态下能导电的晶体(化合物)是离子晶 体。如:NaCl熔融后电离出Na+和Cl-,能自由 移动,所以能导电。 (3)有较高的熔、沸点,硬度大,并且难溶于水的物 质大多为原子晶体,如晶体硅、二氧化硅、金刚石 等。 (4)易升华的物质大多为分子晶体。还要强调的是, 对于教材上每种晶体类型的例子,同学们一定要认 真掌握其结构,把握其实质和内涵,在解题中灵活 运用。 变式训练1 如图,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 个互相垂直的方向上都是等距离排列的。 (1)请将其中代表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+的周围与它最接近的且距 离相等的Na+共有________个。 (3)在NaCl晶胞中正六面体的顶角上、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)。 解析:(1)如图所示 答案:(1) 离子晶体的性质 1.熔、沸点 具有较高的熔、沸点,难挥发。离子晶体中,阴、 阳离子间有强烈的相互作用(离子键),要克服离子 间的相互作用使物质熔化和沸腾,就需要较多的能 量。因此,离子晶体具有较高的熔、沸点和难挥发 的性质。 2.硬度 硬而脆。离子晶体中,阴、阳离子间有较强的离子 键,离子晶体表现出较高的硬度。当晶体受到冲击 力作用时,部分离子键发生断裂,导致晶体破碎。 3.导电性 不导电,但熔化或溶于水后能导电。离子晶体中, 离子键较强,阴、阳离子不能自由移动,即晶体中 无自由移动的离子,因此离子晶体不导电。当升高 温度时,阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间 的相互作用力,成为自由移动的离子,在外加电场 的作用下,离子定向移动而导电。离子晶体溶于水 时,阴、阳离子受到水分子的作用成了自由移动的 离子(或水合离子),在外加电场的作用下,阴、阳 离子定向移动而导电。 4.溶解性 大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中,难溶于 非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)中。当把离子晶体 放入水中时,水分子对离子晶体中的离子产生吸 引,使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用 力而离开晶体,变成在水中自由移动的离子。 特别提醒:化学变化过程一定发生旧化学键的断 裂和新化学键的形成,但破坏化学键或形成化学 键的过程却不一定发生化学变化,如食盐熔化会 破坏离子键,食盐结晶过程会形成离子键,但均 不是化学变化过程。 (2011年北京东城区高二检测)现有几组物质 的熔点(℃)的数据: A组 B组 C组 D组 金刚石:3550 Li:181 HF:-83 NaCl: 801 晶体硅:1410 Na:98 HCl:- 115 KCl:776 晶体硼:2300 K:64 HBr:-89 RbCl: 718 二氧化硅: 1723 Rb:39 HI:-51 CsCl: 645 据此回答下列问题: (1)A组属于________晶体,其熔化时克服的微粒 间的作用力是________。 (2)B组晶体共同的物理性质是______(填序号)。 ①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性 (3)C组中HF熔点反常是由于 ___________________________________________ _____________________________。 (4)D组晶体可能具有的性质是________(填序号)。 ①硬度小         ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④熔融状态能导电 (5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为: NaCl>KCl>RbCl>CsCl,其原因解释为: ____________________________________________ ____________________________。 【解析】 通过读取表格中数据先判断出晶体的类 型及晶体的性质,应用氢键解释HF的熔点反常, 利用晶格能的大小解释离子晶体熔点高低的原因。 【答案】 (1)原子 共价键 (2)①②③④ (3)HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能 量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可) (4)②④ (5)D组晶体都为离子晶体,r(Na+) 分子间作用力,所以A组的熔点高于C组。 (2)B组的组成微粒为金属阳离子和自由电子,两 者之间的作用力为金属键。D组的组成微粒为阳离 子和阴离子,两者之间的作用力为离子键。 【规律方法】 晶体熔、沸点高低的判断 (1)不同类型晶体的熔、沸点:原子晶体>离子晶体 >分子晶体;金属晶体(除少数外)>分子晶体;金属 晶体熔、沸点有的很高,如钨,有的很低,如汞 (常温下是液体)。 (2)同类型晶体的熔、沸点: ①原子晶体:结构相似,半径越小,键长越短, 键能越大,熔、沸点越高。如金刚石>碳化硅>晶 体硅。 ②分子晶体:组成和结构相似的分子,相对分子质 量越大,熔、沸点越高。如CI4>CBr4>CCl4>CF4。 ③金属晶体:所带电荷数越大,原子半径越小,则 金属键越强,熔、沸点越高。如Al>Mg>Na>K。 ④离子晶体:离子所带电荷越多,半径越小,离子 键越强,熔、沸点越高。如KF>KCl>KBr>KI。 变式训练2 比较下列几组晶体熔、沸点的高低 顺序。 (1)金刚石、氯化钠、晶体硅、干冰 (2)石英晶体、铝硅合金、冰 (3)CaO、KI、KCl (4)F2、Cl2、Br2、I2 解析:金刚石、晶体硅都属于原子晶体,C原子半 径比Si原子半径小,键能大,金刚石熔点比晶体硅 的高,原子晶体>离子晶体>分子晶体,故金刚石> 晶体硅>氯化钠>干冰;石英为原子晶体,熔点较 高,并且合金的熔点比任一组分熔点都低,故冰< 铝硅合金<金属铝<石英晶体;CaO、KCl、KI为离 子晶体,熔点:CaO>KCl>KI;F2、Cl2、Br2、I2 单质为分子晶体,熔点高低与相对分子质量大小有 关,相对分子质量越大,熔点越高,故熔点高低顺 序为:I2>Br2>Cl2>F2。 答案:(1)金刚石>晶体硅>氯化钠>干冰 (2)石英晶体>铝硅合金>冰 (3)CaO>KCl>KI (4)I2>Br2>Cl2>F2
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