2022年高中化學(xué) 《離子鍵 離子晶體》教案1 蘇教版選修3

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1、2022年高中化學(xué) 離子鍵 離子晶體教案1 蘇教版選修3【知識與技能】1、通過復(fù)習(xí)鈉與氯形成氯化鈉的過程,使學(xué)生理解離子鍵的概念、形成過程和特點。2、理解離子晶體的概念、構(gòu)成及物理性質(zhì)特征，掌握常見的離子晶體的類型及有關(guān)晶胞的計算。【過程與方法】1、 復(fù)習(xí)離子的特征，氯化鈉的形成過程，并在此基礎(chǔ)上分析離子鍵的成鍵微粒和成鍵性質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生知識遷移的能力和歸納總結(jié)的能力。2、 在學(xué)習(xí)本節(jié)的過程中，可與物理學(xué)中靜電力的計算相結(jié)合，晶體的計算與數(shù)學(xué)的立體幾何、物理學(xué)的密度計算相結(jié)合?！厩楦袘B(tài)度與價值觀】 通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步認(rèn)識晶體，并深入了解晶體的內(nèi)部特征?！窘贪冈O(shè)計】 第一課時【問題引入】1、鈉

2、原子與氯原子是如何結(jié)合成氯化鈉的？你能用電子式表示氯化鈉的形成過程嗎？2、根據(jù)元素的金屬性和非金屬性差異，你知道哪些原子之間能形成離子鍵？ 【板書】 第二單元 離子鍵 離子晶體3-2-1離子鍵的形成一、離子鍵的形成【學(xué)生活動】寫出鈉在氯氣中燃燒的化學(xué)方程式；思考：鈉原子與氯原子是如何結(jié)合成氯化鈉的？請你用電子式表示氯化鈉的形成過程。【過渡】以陰、陽離子結(jié)合成離子化合物的化學(xué)鍵，就是離子鍵。【板書】1、離子鍵的定義：使陰、陽離子結(jié)合成離子化合物的靜電作用2. 離子鍵的形成過程 【講解】以 NaCl 為例，講解離子鍵的形成過程： 1） 電子轉(zhuǎn)移形成離子：一般達(dá)到稀有氣體原子的結(jié)構(gòu)【學(xué)生活動】分別達(dá)

3、到 Ne 和 Ar 的稀有氣體原子的結(jié)構(gòu)，形成穩(wěn)定離子。2）判斷依據(jù)：元素的電負(fù)性差要比較大 【講解】元素的電負(fù)性差要比較大，成鍵的兩元素的電負(fù)性差用X表示，當(dāng) X 1.7, 發(fā)生電子轉(zhuǎn)移, 形成離子鍵;當(dāng)X 1.7, 實際上是指離子鍵的成分(百分?jǐn)?shù))大于50%.【小結(jié)】：1、活潑的金屬元素（IA、IIA）和活潑的非金屬元素（VIA、VIIA）形成的化合物。2、活潑的金屬元素和酸根離子（或氫氧根離子）形成的化合物3、銨根和酸根離子（或活潑非金屬元素離子）形成的鹽。【板書】二、用電子式表示離子化合物的形成【練習(xí)】1、寫出下列微粒的電子式：（1）Na+、Mg2+、Cl-、O2-、（2）NaCl M

4、gO MgCl小結(jié)：離子化合物電子式的書寫1.簡單陰離子的電子式不但要表達(dá)出最外層所有電子數(shù)（包括得到的電子），而且用方括號“ ”括起來，并在右上角注明負(fù)電荷數(shù)2.簡單陽離子的電子式就是離子符號3.離子化合物的電子式由陰離子和陽離子電子式組成，相同的離子不能合并【練習(xí)】2、用電子式表示NaCl、K2S的形成過程小結(jié)：用電子式表示離子鍵的形成過程1.左邊是組成離子化合物的各原子的電子式 , 右邊是離子化合物的電子式2.連接號為“ ”3.用 表示電子轉(zhuǎn)移的方向【板書】三、離子鍵的實質(zhì)思考：從核外電子排布的理論思考離子鍵的形成過程 【板書】： 實質(zhì)是靜電作用 靠靜電吸引， 形成化學(xué)鍵 體系的勢能與核

5、間距之間的關(guān)系如圖所示：橫坐標(biāo): 核間距r。 縱坐標(biāo): 體系的勢能 V。 縱坐標(biāo)的零點: 當(dāng) r 無窮大時, 即兩核之間無限遠(yuǎn)時, 勢能為零. 下面來考察 Na+ 和 Cl- 彼此接近時, 勢能V的變化。從圖中可見:r r0, 當(dāng) r 減小時, 正負(fù)離子靠靜電相互吸引, V減小, 體系穩(wěn)定. r = r0 時, V有極小值, 此時體系最穩(wěn)定. 表明形成了離子鍵.r B. C. D. 8下列說法不正確的是 （ ）A離子晶體的晶格能越大離子鍵越強B陽離子的半徑越大則可同時吸引的陰離子越多C通常陰、陽離子的半徑越小，電荷越大，該陰、陽離子組成的離子化合物的晶格能越大D拆開1mol離子鍵所需的能量叫該

6、離子晶體的晶格能9離子化合物NaCl、CaO、NaF、MgO中，晶格能從小到大順序正確的是（ ）A BC D10（1）下列熱化學(xué)方程中，能直接表示出氯化鈉晶體晶格能的是_。ANa+(g)+Cl(g)=NaCl(s)；HBNa(s)+Cl2(g)=NaCl(s)；H1CNa(s)=Na(g)；H2DNa(g)e=Na+(g)；H311、已知元素的某種性質(zhì)“X”和原子半徑、金屬性、非金屬性等一樣，也是元素的一種基本性質(zhì)。下面給出13種元素的X的數(shù)值：元素AlBBeCClFLiX的數(shù)值1.52.01.52.52.84.01.0元素MgNaOPSSiX的數(shù)值1.20.93.52.12.51.7試結(jié)合元

7、素周期律知識完成下列問題：(1)經(jīng)驗規(guī)律告訴我們：當(dāng)形成化學(xué)鍵的兩原子相應(yīng)元素的X差值大于1.7時，所形成的一般為離子鍵；當(dāng)小于1.7時，一般為共價鍵。試推斷AlCl3中的化學(xué)鍵類型是_。(2)根據(jù)上表給出的數(shù)據(jù)，簡述主族元素的X的數(shù)值大小與元素的金屬性或非金屬性強弱之間的關(guān)系_；簡述第二周期元素(除惰性氣體外)的X的數(shù)值大小與原子半徑之間的關(guān)系_。(3)請你預(yù)測Br與I元素的X數(shù)值的大小關(guān)系_。13、常溫下固態(tài) Na和氣態(tài) Cl2生成 1mol NaCl晶體釋放的能量叫做 NaCl的生成熱。生成熱fHNaCl4ll kJ/mol。該化合過程亦可被解析成如下四個步驟，各步的能量變化分別表示為H

8、1、H2、H3和H4： 其中H2128 kJ/mol，H3526 kJ/mol，H4243 kJ/mol。則H1kJ/mol；NaCl的離子鍵鍵能為 kJ/mol；NaCl晶體的晶格能（陰陽離子結(jié)合成晶體的能量變化）為kJ/mol。 第二課時【復(fù)習(xí)鞏固】1.什么是離子鍵？作用力的實質(zhì)是什么？2、什么是晶格能？影響因素有哪些？3、晶格能的大小與離子晶體的熔沸點、硬度的關(guān)系怎樣？ 練習(xí) 1.指出下列物質(zhì)中的化學(xué)鍵類型。 KBr CCl4 N2 CaO NaOH2.下列物質(zhì)中哪些是離子化合物？哪些是只含離子鍵的離子化合物？哪些是既含離子鍵又含共價鍵的離子化合物？KCl HCl Na2SO4 HNO3

9、 NH4Cl O2 Na2O2【過渡】大多數(shù)離子化合物在常溫下以晶體的形式存在?！景鍟?3-2-2 離子晶體一、 離子晶體1、定義：離子間通過離子鍵結(jié)合而成的晶體【思考】離子晶體能否導(dǎo)電，主要的物理共性有哪些？2、特點：（1）、晶體不導(dǎo)電，在熔融狀態(tài)或水溶液中導(dǎo)電,不存在單個分子（2）、硬度較高，密度較大， 難壓縮，難揮發(fā)，熔沸點較高【思考】：判斷下列每組物質(zhì)的熔沸點的高低，影響離子晶體的熔沸點高低的因素有哪些？(1)NaF NaCl NaBr NaI(2) MgO Na2O3、離子晶體熔沸點高低的影響因素：離子所帶的電荷(Q)和離子半徑(r)Q越大、r越小，則晶格能(U)越大，離子鍵越強，

10、熔沸點越高，硬度越大.【思考】：哪些物質(zhì)屬于離子晶體？4 、物質(zhì)的類別：強堿、部分金屬氧化物、絕大部分鹽類屬于離子晶體。【過渡】離子晶體也有一定的空間結(jié)構(gòu)【板書】二、離子晶體的空間結(jié)構(gòu)【講解】：離子晶體有多種晶體結(jié)構(gòu)類型，其中氯化鈉型和氯化銫型是兩種最常見的離子晶體結(jié)構(gòu)類型。首先看NaCl的晶胞:組成具有代表性, 對稱性(軸, 面, 中心)也與晶體相同, 所以乙為NaCl的晶胞【思考】:1、每個Na+同時吸引 個 Cl-，每個Cl-同時吸引 個Na+，而Na+數(shù)目與Cl-數(shù)目之為 化學(xué)式為 2、根據(jù)氯化鈉的結(jié)構(gòu)模型確定晶胞，并分析其構(gòu)成。每個晶胞中有 Na+，有 個Cl-3、在每個Na+周圍與

11、它最近的且距離相等的Na+有 個4、在每個Na+周圍與它最近的且距離相等的Cl-所圍成的空間結(jié)構(gòu)為 體5、已知氯化鈉的摩爾質(zhì)量為58.5g.mol-1,阿伏加德羅常數(shù)取6.021023mol-1,則食鹽晶體中兩個距離最近的Na+的核間距離最接近下面四個數(shù)據(jù)中的哪一個.( ) A、3.010-8cm B、3.510-8cm C、4.010-8cm D、5.010-8cm組成和對稱性均有代表性. 看空心圓點, 除了立方體的頂點的8個, 無其它, 稱為簡單立方晶胞. 配位數(shù)為8【思考】：1、每個Cs+同時吸引 個 Cl-，每個Cl-同時吸引 個Cs+，而Cs+數(shù)目與Cl-數(shù)目之為 化學(xué)式為 2、根據(jù)

12、氯化的結(jié)構(gòu)模型確定晶胞，并分析其構(gòu)成。每個晶胞中有 Cs+，有 個Cl-3、在每個Cs+周圍與它最近的且距離相等的Cs+有 個組成和對稱性均有代表性. 看空心圓點,除了立方體的頂點的8個, 面中心6個, 也為面心立方. 配位數(shù)為4總之, 立方晶系有 3 種類型晶胞, 面心立方, 簡單立方, 體心立方.四方晶系 , 2 種, 正交晶系, 4 種等, 共有14種類型的晶胞【過渡】氯化鈉與氯化銫均為AB型離子晶體，但兩者的陰、陽離子周圍帶相反電荷離子的數(shù)目卻不同，你認(rèn)為造成這一差異的可能原因是什么？【板書】三.離子晶體的配位數(shù)以及與 r+/r- 的關(guān)系NaCl 六配體, CsCl八配體, ZnS 四

13、配體, 均為AB型晶體, 為何配位數(shù)不同?1) 離子晶體穩(wěn)定存在的條件離子形成晶體時，陰、陽離子總是盡可能緊密地排列，且一種離子周圍所環(huán)繞的帶相反電荷的離子越多，體系能量越低，所構(gòu)成的離子晶體就越穩(wěn)定。2)離子晶體的配為數(shù)：離子晶體中一種離子周圍緊鄰的帶相反電荷的離子數(shù)目【設(shè)問】：NaCl 型離子配為數(shù)為 （六配體）, CsCl型離子配為數(shù)為 （八配體）【討論】NaCl和CsCl均為AB型離子晶體，但兩者的陰、陽離子周圍帶相反電荷離子的數(shù)目卻不同，你認(rèn)為造成這一差異的可能原因是什么？【講解】離子晶體中的離子的電荷分布是球形對稱的。它們之間的作用力的強弱只取決于它們相互之間的距離。晶體中每種離子

14、能被多少個帶相反電荷的離子所包圍（離子的配位數(shù)），與它們的大小有關(guān)，與電荷數(shù)多少無關(guān)。離子晶體中一種離子周圍所環(huán)繞的帶相反電荷的離子的數(shù)目的多少，與陰、陽離子半徑比r+/r - 有關(guān)。3）r+/r-與配位數(shù)從六配位的介穩(wěn)狀態(tài)出發(fā), 進(jìn)行半徑比與配位數(shù)之間關(guān)系的探討. 此時, 為介穩(wěn)狀態(tài). 如果r+ 再大些, 則出現(xiàn)上述 b) 種情況, 即陰離子同號相離, 異號相切的穩(wěn)定狀態(tài). 亦即:當(dāng) r+ 繼續(xù)增加, 達(dá)到并超過: 時, 即陽離子離子周圍可容納更多陰離子, 為8配位, CsCl型.若r+ 變小, 即:, 則出現(xiàn) a)種情況, 陰離子相切, 陰離子陽離子相離的不穩(wěn)定狀態(tài). 配位數(shù)減少, 4配位

15、, ZnS型. 陰、陽離子半徑比與配位數(shù)的關(guān)系r+/r -配位數(shù)實例0.2250.4144ZnS0.4140.7326NaCl0.7321.08CsCl1.012CsF總之, 配位數(shù)與 r+/r- 之比相關(guān)，且: r+ 再增大, 則達(dá)到12 配位; r- 再減小, 則達(dá)到3配位.注意:討論中將離子視為剛性球體, 這與實際情況有出入. 但仍不失為一組重要的參考數(shù)據(jù). 因而, 我們可以用離子間的半徑比值去判斷配位數(shù).【問題解決】1、已知Cd2+半徑為97pm，S2-半徑為184pm，按正負(fù)離子半徑比，CdS應(yīng)具有 型晶格，正、負(fù)離子的配位數(shù)之比應(yīng)是 ；但CdS卻具有立方ZnS型晶格，正負(fù)離子的配位

16、數(shù)之比是 ，這主要是由 造成的。2、某離子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示：則該離子晶體的化學(xué)式為 （ ）Aabc B、abc3 Cab2c3 Dab3c 3、在NaCl晶體中，與每個Na+距離相等且距離最近的Cl所圍成的空間構(gòu)型為 （ ）A正四面體 B正六面體C正八面體 D正十二面體【課后練習(xí)】1、下列物質(zhì)屬于離子化合物的是 ( )ANH3BNaFCHBrDKOH2、某主族元素A的外圍電子排布式為ns1，另一主族元素B的外圍電子排布為ns2np4，則兩者形成的離子化合物的化學(xué)式可能為AABBA2BCAB2DA2B33、下列敘述正確的是 ( )A氯化鈉晶體不能導(dǎo)電，所以氯化鈉不是電解質(zhì)B氯化鈉溶液能導(dǎo)

17、電，所以氯化鈉溶液是電解質(zhì)C熔融的氯化鈉和氯化鈉溶液都能產(chǎn)生自由移動的離子D氯化鈉熔融時不破壞氯化鈉晶體中的離子鍵。4、下列化合物中形成離子鍵的所有微粒，其基態(tài)電子層結(jié)構(gòu)都與氬原子相同的是（ ）AMgCl2BCaBr2CK2SDNa2O5、下列微粒中，基態(tài)最外層電子排布滿足ns2np6的一組是 （ ）ABa2+、Mg2+BK+、Cu2+CCa2+、Zn2+DNa+、Al3+6、下列離子化合物中，兩核間距離最大的是 （ ）ALiClBNaFCKClDNaCl7、NaF、NaI、MgO均為離子化合物，根據(jù)下列數(shù)據(jù)，這三種化合物的熔點高低順序是物質(zhì)NaFNaIMgO離子電荷數(shù)112鍵長(10-10m

18、)2.313.182.10A B. C. D. 8、為了確定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否為離子化合物，進(jìn)行下列實驗。其中合理、可靠的是 A觀察常溫下的狀態(tài)，SbCl5是蒼黃色液體，SnCl4為無色液體。結(jié)論：SbCl5和SnCl4都是離子化合物B測定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔點依次為73.5、2.8 、33。結(jié)論：SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是離子化合物C將SbCl3、SbCl5、SnCl4溶解于水中，滴入HNO3酸化的AgNO3溶液，產(chǎn)生白色沉淀。結(jié)論：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是離子化合物D測定SbCl3、SbCl5、SnCl4的水溶液，發(fā)現(xiàn)它們都

19、可以導(dǎo)電。結(jié)論：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是離子化合物9、（1）下列熱化學(xué)方程中，能直接表示出氯化鈉晶體晶格能的是_。ANa+(g)+Cl(g)=NaCl(s)；HBNa(s)+Cl2(g)=NaCl(s)；H1CNa(s)=Na(g)；H2DNa(g)e=Na+(g)；H3ECl2(g)=Cl(g)；H4FCl(g)+e=Cl(g)；H5（2）寫出H1與H、H2、H3、H4、H5之間的關(guān)系式_。10、高溫下，超氧化鉀晶體呈立方體結(jié)構(gòu)。晶體中氧的化合價可看作部分為0價，部分為2價。下圖為超氧化鉀晶體的一個晶胞(晶體中最小的重復(fù)單元)。則下列說法正確的是 A晶體中與每個K+距離最近的K

20、+有12個B晶體中每個K+周圍有8個O2，每個O2周圍有8個K+C超氧化鉀的化學(xué)式為KO2，每個晶胞含有14個K+和13 個O2D晶體中，0價氧原子與-2價氧原子的數(shù)目比可看作為3:111、如圖，直線交點處的圓圈為NaCl晶體中Na+離子或Cl離子所處的位置。這兩種離子在空間三個互相垂直的方向上都是等距離排列的。 請將其中代表Na+離子的圓圈涂黑（不必考慮體積大?。?，以完成NaCl晶體的結(jié)構(gòu)示意圖。 晶體中，在每個Na+離子的周圍與它最接近的且距離相等的Na+離子共有_個。 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離子為該晶胞與其相鄰的晶胞所

21、共有。一個晶胞中，Cl離子的個數(shù)等于_，即_（填計算式），Na+離子的個數(shù)等于_，即_（填計算式）。 設(shè)NaCl的摩爾質(zhì)量為M g/mol，食鹽晶體的密度為g/cm3，阿伏加德羅常數(shù)為NA。食鹽晶體中兩個距離最近的鈉離子中心間的距離為_cm。12、 中學(xué)化學(xué)教材中圖示了NaCl晶體結(jié)構(gòu)，它向三維空間延伸得到完美晶體。NiO(氧化鎳)晶體的結(jié)構(gòu)與NaCl相同，Ni2+與最鄰近O2的核間距離為a10-8cm，計算NiO晶體的密度(已知NiO的摩爾質(zhì)量為74.7g/mol)。 天然和絕大部分人工制備的晶體都存在各種缺陷，例如在某氧化鎳晶體中就存在如圖4-4所示的缺陷：一個Ni2+空缺，另有兩個Ni2+被兩個Ni3+所取代。其結(jié)果是晶體仍呈電中性，但化合物中Ni和O的比值卻發(fā)生了變化。某氧化鎳樣品組成為Ni0.97O，試計算該晶體中Ni3+與Ni2+的離子數(shù)之比。