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

《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》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《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（12頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

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)識晶格能的概念和意義，能根據(jù)晶格能的大小，會分析晶體的性質(zhì)。 一　離子晶體 1．結(jié)合已學(xué)知識和教材內(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，每個離子周圍會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的分子，其化學(xué)式表示的是離子的個數(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6 Cl－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4 Cs＋、Cl－都為1 Ca2＋為4、F－為8 陰、陽 離子 個數(shù)比 1∶1 1∶1 2∶1 化學(xué)式 NaCl CsCl CaF2 (3)在NaCl晶體中，每個Na＋周圍最近且等距離的Na＋有12個，每個Cl－周圍最近且等距離的Cl－也有12個。在CsCl晶體中，每個Cs＋周圍最近且等距離的Cs＋有6個，每個Cl－周圍最近且等距離的Cl－也有6個。 3．問題討論 (1)在NaCl和CsCl兩種晶體中，陰、陽離子的個數(shù)比都是1∶1，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、陽離子間通過較強的離子鍵而形成的，所以離子晶體具有較高的熔、沸點，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，簡稱電荷因素。 3．強堿、活潑金屬氧化物、大多數(shù)鹽類都是離子化合物。它們在通常條件下都是固體，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，離子晶體的熔、沸點越高，如：Al2O3>MgO，NaCl>CsCl等。 [活學(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Na＋僅結(jié)合1個Cl－ C．氯化鈉的晶胞中的質(zhì)點代表一個NaCl D．氯化鈉晶體中存在單個的NaCl分子 答案　A 解析　氯化鈉晶體中，每個Na＋周圍結(jié)合6個Cl－，而每個Cl－周圍結(jié)合6個Na＋；NaCl只表示Na＋和Cl－個數(shù)比為1∶1。 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、棱邊的中點、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ZXY3 B．該晶體的熔點一定比金屬晶體熔點高 C．每個X周圍距離最近的Y有8個 D．每個Z周圍距離最近的X有16個 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)陽離子時所吸收的能量。晶格能符號為U，通常取正值，單位kJmol－1。 2．觀察分析下表，回答下列問題： 離子化合物 NaBr NaCl MgO 離子電荷數(shù) 1 1 2 核間距/pm 298 282 210 晶格能/kJmol－1 747 786 3791 熔點/℃ 747 801 2852 摩氏硬度 <2.5 2.5 6.5 (1)影響晶格能大小的因素有哪些？ 答案　影響晶格能的因素：離子所帶的電荷數(shù)和陰、陽離子間的距離(與離子半徑成正比)。晶格能與離子所帶電荷數(shù)的乘積成正比，與陰、陽離子間的距離成反比。 (2)晶格能與晶體的熔點、硬度有怎樣的關(guān)系？ 答案　晶格能的數(shù)據(jù)可以用來說明許多典型離子晶體的性質(zhì)變化規(guī)律，晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，晶體的熔、沸點越高，硬度越大。 [歸納總結(jié)] 影響離子鍵強度的因素 (1)離子電荷數(shù)的影響：電荷數(shù)越多，晶格能越大，離子鍵越牢固，離子晶體的熔點越高、硬度越大。 (2)離子半徑的影響：半徑越大，導(dǎo)致離子核間距越大，晶格能越小，離子鍵越易斷裂，離子晶體的熔點越低、硬度越小。 [活學(xué)活用] 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>AlF3 B．晶格能：NaF>NaCl>NaBr C．陰離子的配位數(shù)：CsCl>NaCl>CaF2 D．硬度：MgO>CaO>BaO 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)的一個關(guān)鍵點。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，晶格能依次增大，故熔點依次升高。r(F－)KCl>CsCl　金屬　NaMg2＋>Al3＋　NaNaCl>BaO>CaO B．NaCl>KCl>CaO>BaO C．CaO>BaO>KCl>NaCl D．CaO>BaO>NaCl>KCl 答案　D 解析　對于離子晶體來說，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，熔點越高。陽離子半徑大小順序為Ba2＋>K＋>Ca2＋>Na＋；陰離子半徑：Cl－>O2－，比較可得只有D項是正確的。 9．下列大小關(guān)系正確的是(　　) A．晶格能：NaClCaO C．熔點：NaI>NaBrD．熔、沸點：CO2>NaCl 答案　B 解析　對于電荷數(shù)相同的離子，半徑越小，離子鍵越強，晶格能越大，硬度越大，熔、沸點越高。半徑：Cl－B，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Mg2＋周圍有6個O2－，陰、陽離子數(shù)之比為1∶1。 (4)因為Mg2＋、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。 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，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，常加入NaCl、KCl或CaCl2等金屬氯化物，其主要作用除了降低熔點之外還有__________。 (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，請改正圖中錯誤： ________________________________________________________________________。 (3)用鎂粉、堿金屬鹽及堿土金屬鹽等可以做成煙火。燃放時，煙火發(fā)出五顏六色的光，請用原子結(jié)構(gòu)的知識解釋發(fā)光的原因：_________________________________________。 答案　(1)增強熔融鹽的導(dǎo)電性 (2)空心球應(yīng)為O2－，實心球應(yīng)為Mg2＋；8號空心球應(yīng)改為實心球 (3)電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，以發(fā)光的形式釋放能量 解析　(1)這些物質(zhì)不能實際參與反應(yīng)，是為了增強熔融鹽的導(dǎo)電性。 (2)Mg2＋和O2－的半徑是O2－>Mg2＋，故空心球應(yīng)為O2－，實心球應(yīng)為Mg2＋；圖中應(yīng)該黑白球交替出現(xiàn)，故8號球應(yīng)為實心球。 (3)電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，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Y同時吸引著________個X，每個X同時吸引著________個Y，該晶體的化學(xué)式為________。 (2)晶體中每個X周圍與它距離最近且相等的X共有________個。 (3)晶體中距離最近的2個X與1個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Mgmol－1，晶體密度為ρgcm－3，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則晶體中距離最近的兩個X之間的距離為________cm。 答案　(1)4　8　XY2或Y2X　(2)12 (3)109.5　(4) 解析　(1)Y只為一個晶胞所共有，即每個Y同時吸引4個X，而X處于頂點上，為8個晶胞所共有，即每個X同時吸引8個Y。在每個晶胞中含X個數(shù)為4＝個，含1個Y，則化學(xué)式為XY2或Y2X。 (2)在一個晶胞中，每個X與它距離最近的X有3個，則每個X周圍有：3＝12個(每個面為兩個晶胞共有)。 (3)在晶胞中，Y與四個X形成正四面體結(jié)構(gòu)，故鍵角為109.5。 (4)因為一個晶胞中只含個XY2或Y2X，故一個晶胞的質(zhì)量為，則有ρ＝(a為晶胞的邊長)，得a＝，則距離最近的兩個X之間的距離為。