2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 專題3 微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì) 第二單元 離子鍵 離子晶體學(xué)案 蘇教版選修3.docx
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第二單元離子鍵離子晶體學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.正確理解離子鍵、離子晶體的概念,知道離子晶體類型與其性質(zhì)的聯(lián)系。2.認(rèn)識(shí)晶格能的概念和意義,能根據(jù)晶格能的大小,會(huì)分析晶體的性質(zhì)。一離子晶體1結(jié)合已學(xué)知識(shí)和教材內(nèi)容,填寫下表:物質(zhì)名稱構(gòu)成微粒微粒間作用力物質(zhì)類別晶體類型金屬鎂Mg2、自由電子金屬鍵金屬單質(zhì)金屬晶體食鹽Na和Cl離子鍵離子化合物離子晶體(1)離子晶體的概念是陰、陽離子通過離子鍵而形成的晶體。構(gòu)成離子晶體的微粒是陰離子和陽離子,微粒間的作用力是離子鍵。(2)由于離子間存在著無方向性的靜電作用,每個(gè)離子周圍會(huì)盡可能多地吸引帶相反電荷的離子以達(dá)到降低體系能量的目的。所以,離子晶體中不存在單獨(dú)的分子,其化學(xué)式表示的是離子的個(gè)數(shù)比,而不是分子組成。2離子晶體的結(jié)構(gòu)(1)離子晶體中,陰離子呈等徑圓球密堆積,陽離子有序地填在陰離子的空隙中,每個(gè)離子周圍等距離地排列著異電性離子,被異電性離子包圍。一個(gè)離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目,叫做離子晶體中離子的配位數(shù)。(2)觀察分析表中離子晶體的結(jié)構(gòu)模型,填寫下表:晶體結(jié)構(gòu)模型配位數(shù)Cl和Na配位數(shù)都為6Cl和Cs配位數(shù)都為8配位數(shù):F為4,Ca2為8晶胞中微粒數(shù)Na、Cl都為4Cs、Cl都為1Ca2為4、F為8陰、陽離子個(gè)數(shù)比111121化學(xué)式NaClCsClCaF2(3)在NaCl晶體中,每個(gè)Na周圍最近且等距離的Na有12個(gè),每個(gè)Cl周圍最近且等距離的Cl也有12個(gè)。在CsCl晶體中,每個(gè)Cs周圍最近且等距離的Cs有6個(gè),每個(gè)Cl周圍最近且等距離的Cl也有6個(gè)。3問題討論(1)在NaCl和CsCl兩種晶體中,陰、陽離子的個(gè)數(shù)比都是11,都屬于AB型離子晶體,為什么二者的配位數(shù)不同、晶體結(jié)構(gòu)不同?答案離子晶體中離子配位數(shù)的多少主要取決于陰、陽離子的相對(duì)大小,數(shù)值越大,離子的配位數(shù)越高。(2)根據(jù)離子晶體的形成,推測(cè)離子晶體具有怎樣的特性?答案離子晶體是由陰、陽離子間通過較強(qiáng)的離子鍵而形成的,所以離子晶體具有較高的熔、沸點(diǎn),難揮發(fā),硬度較大,離子晶體不導(dǎo)電,熔化或溶于水后能導(dǎo)電。大多數(shù)離子晶體能溶于水,難溶于有機(jī)溶劑。歸納總結(jié)1離子鍵無方向性和飽和性,在離子晶體中陰、陽離子與異電性離子接觸盡可能采用最密堆積,可以看作是不等徑圓球密堆積。2晶體中正負(fù)離子的半徑比是決定離子晶體結(jié)構(gòu)的重要因素,簡(jiǎn)稱幾何因素。此外正負(fù)離子的電荷比也是決定離子晶體結(jié)構(gòu)的重要因素,簡(jiǎn)稱電荷因素。3強(qiáng)堿、活潑金屬氧化物、大多數(shù)鹽類都是離子化合物。它們?cè)谕ǔl件下都是固體,都屬于離子晶體。4一般說來,陰、陽離子的電荷數(shù)越多,離子半徑越小,則離子鍵越強(qiáng),離子晶體的熔、沸點(diǎn)越高,如:Al2O3MgO,NaClCsCl等?;顚W(xué)活用1下列關(guān)于氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)的說法中正確的是()A氯化鈉晶體中,陰、陽離子的配位數(shù)相等B氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)中,每1個(gè)Na僅結(jié)合1個(gè)ClC氯化鈉的晶胞中的質(zhì)點(diǎn)代表一個(gè)NaClD氯化鈉晶體中存在單個(gè)的NaCl分子答案A解析氯化鈉晶體中,每個(gè)Na周圍結(jié)合6個(gè)Cl,而每個(gè)Cl周圍結(jié)合6個(gè)Na;NaCl只表示Na和Cl個(gè)數(shù)比為11。2已知X、Y、Z三種元素組成的化合物是離子晶體,其晶胞如圖所示,X、Y、Z分別處于立方體的頂點(diǎn)、棱邊的中點(diǎn)、立方體的體心。則下面關(guān)于該化合物的說法正確的是()A該晶體的化學(xué)式為ZXY3B該晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體熔點(diǎn)高C每個(gè)X周圍距離最近的Y有8個(gè)D每個(gè)Z周圍距離最近的X有16個(gè)答案A二晶格能1晶格能的概念:離子晶體的晶格能是指拆開1mol離子晶體使之形成氣態(tài)陰離子和氣態(tài)陽離子時(shí)所吸收的能量。晶格能符號(hào)為U,通常取正值,單位kJmol1。2觀察分析下表,回答下列問題:離子化合物NaBrNaClMgO離子電荷數(shù)112核間距/pm298282210晶格能/kJmol17477863791熔點(diǎn)/7478012852摩氏硬度MgF2AlF3B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)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。由于r(Na)r(Mg2)r(Al3),且Na、Mg2、Al3所帶電荷數(shù)依次增大,所以NaF、MgF2、AlF3的離子鍵依次增強(qiáng),晶格能依次增大,故熔點(diǎn)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)KClCsCl金屬NaMgMg2Al3NaMgNaClBaOCaOBNaClKClCaOBaOCCaOBaOKClNaClDCaOBaONaClKCl答案D解析對(duì)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(qiáng),熔點(diǎn)越高。陽離子半徑大小順序?yàn)锽a2KCa2Na;陰離子半徑:ClO2,比較可得只有D項(xiàng)是正確的。9下列大小關(guān)系正確的是()A晶格能:NaClCaOC熔點(diǎn):NaINaBrD熔、沸點(diǎn):CO2NaCl答案B解析對(duì)于電荷數(shù)相同的離子,半徑越小,離子鍵越強(qiáng),晶格能越大,硬度越大,熔、沸點(diǎn)越高。半徑:ClBrI,Mg2B,則A是Mg,B為O。(2)電子式表示MgO的形成過程:(3)MgO晶體結(jié)構(gòu)與NaCl相似,則每個(gè)Mg2周圍有6個(gè)O2,陰、陽離子數(shù)之比為11。(4)因?yàn)镸g2、O2所帶電荷比Na、F所帶電荷數(shù)多,且r(Mg2)r(F),總體比較,離子半徑相差不大,但MgO中離子電荷數(shù)多,離子鍵強(qiáng)。13鎂、銅等金屬離子是人體內(nèi)多種酶的輔因子。工業(yè)上從海水中提取鎂時(shí),先制備無水氯化鎂,然后將其熔融電解,得到金屬鎂。(1)以MgCl2為原料用熔融鹽電解法制備鎂時(shí),常加入NaCl、KCl或CaCl2等金屬氯化物,其主要作用除了降低熔點(diǎn)之外還有_。(2)已知MgO的晶體結(jié)構(gòu)屬于NaCl型。某同學(xué)畫出的MgO晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示,請(qǐng)改正圖中錯(cuò)誤:_。(3)用鎂粉、堿金屬鹽及堿土金屬鹽等可以做成煙火。燃放時(shí),煙火發(fā)出五顏六色的光,請(qǐng)用原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)解釋發(fā)光的原因:_。答案(1)增強(qiáng)熔融鹽的導(dǎo)電性(2)空心球應(yīng)為O2,實(shí)心球應(yīng)為Mg2;8號(hào)空心球應(yīng)改為實(shí)心球(3)電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時(shí),以發(fā)光的形式釋放能量解析(1)這些物質(zhì)不能實(shí)際參與反應(yīng),是為了增強(qiáng)熔融鹽的導(dǎo)電性。(2)Mg2和O2的半徑是O2Mg2,故空心球應(yīng)為O2,實(shí)心球應(yīng)為Mg2;圖中應(yīng)該黑白球交替出現(xiàn),故8號(hào)球應(yīng)為實(shí)心球。(3)電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時(shí),以發(fā)光的形式釋放能量。拓展探究14某離子晶體晶胞的結(jié)構(gòu)如圖所示,試分析:(1)晶體中每個(gè)Y同時(shí)吸引著_個(gè)X,每個(gè)X同時(shí)吸引著_個(gè)Y,該晶體的化學(xué)式為_。(2)晶體中每個(gè)X周圍與它距離最近且相等的X共有_個(gè)。(3)晶體中距離最近的2個(gè)X與1個(gè)Y所形成的夾角XYX為_(填角的度數(shù))。(4)設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為Mgmol1,晶體密度為gcm3,阿伏加德羅常數(shù)為NA,則晶體中距離最近的兩個(gè)X之間的距離為_cm。答案(1)48XY2或Y2X(2)12(3)109.5(4)解析(1)Y只為一個(gè)晶胞所共有,即每個(gè)Y同時(shí)吸引4個(gè)X,而X處于頂點(diǎn)上,為8個(gè)晶胞所共有,即每個(gè)X同時(shí)吸引8個(gè)Y。在每個(gè)晶胞中含X個(gè)數(shù)為4個(gè),含1個(gè)Y,則化學(xué)式為XY2或Y2X。(2)在一個(gè)晶胞中,每個(gè)X與它距離最近的X有3個(gè),則每個(gè)X周圍有:312個(gè)(每個(gè)面為兩個(gè)晶胞共有)。(3)在晶胞中,Y與四個(gè)X形成正四面體結(jié)構(gòu),故鍵角為109.5。(4)因?yàn)橐粋€(gè)晶胞中只含個(gè)XY2或Y2X,故一個(gè)晶胞的質(zhì)量為,則有(a為晶胞的邊長(zhǎng)),得a,則距離最近的兩個(gè)X之間的距離為。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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