高中化学第3章物质的聚集状态与物质性质第2节第2课时离子晶体学案鲁科版选修3.docx

第2课时离子晶体学习目标定位1.正确理解离子键、离子晶体的概念，知道离子晶体类型与其性质的联系。2.认识晶格能的概念和意义，能根据晶格能的大小，分析晶体的性质。一离子晶体结构模型离子晶体中，阴离子呈等径圆球密堆积，阳离子有序地填在阴离子的空隙中，每个离子周围等距离地排列着异电性离子，被异电性离子包围。1观察分析表中AB型离子晶体的结构模型，填写下表：晶体结构模型配位数Cl和Na配位数都为6Cl和Cs配位数都为8Zn2和S2配位数都为4晶胞中微粒数Na、Cl都为4Cs、Cl都为1Zn2、S2都为4阴、阳离子个数比111111化学式NaClCsClZnS符合类型Li、Na、K、Rb的卤化物，AgF、MgO等CsBr、CsI、NH4Cl等BeO、BeS等2右图是CaF2晶体的晶胞示意图回答下列问题：(1)Ca2的配位数是8，F的配位数是4。(2)该晶胞中含有的Ca2数目是4，F数目是8。3问题讨论：(1)在NaCl和CsCl两种晶体中，阴、阳离子的个数比都是11，都属于AB型离子晶体，为什么二者的配位数不同、晶体结构不同？答案在NaCl晶体中，正负离子的半径比r/r0.525，在CsCl晶体中，r/r0.934，由于r/r值的不同，结果使晶体中离子的配位数不同，其晶体结构不同。NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都是6，CsCl晶体中阴、阳离子的配位数都是8。r/r数值越大，离子的配位数越高。(2)为什么在NaCl(或CsCl)晶体中，正负离子的配位数相同；而在CaF2晶体中，正负离子的配位数不相同？答案在NaCl、CsCl晶体中，正负离子的配位数相同，是由于正负离子电荷(绝对值)相同，因而正负离子的个数相同，结果导致正负离子的配位数相同；若正负离子的电荷不相同，正负离子的个数必定不相同，结果正负离子的配位数就不会相同。CaF2晶体中，Ca2的配位数为8，F的配位数为4，离子所带电荷越多，配位数越多。(3)根据离子晶体的形成，推测离子晶体具有怎样的特性？答案离子晶体是由阴、阳离子间通过较强的离子键而形成的，所以离子晶体具有较高的熔、沸点，难挥发，硬度较大，离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电。大多数离子晶体能溶于水，难溶于有机溶剂。归纳总结1离子键无方向性和饱和性，在离子晶体中阴、阳离子与异电性离子接触尽可能采用最密堆积，可以看作是不等径圆球密堆积。2晶体中正负离子的半径比是决定离子晶体结构的重要因素，简称几何因素。此外正负离子的电荷比也是决定离子晶体结构的重要因素，简称电荷因素。3强碱、活泼金属氧化物、大多数盐类都是离子化合物。它们在通常条件下都是固体，都属于离子晶体。4一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高，如：Al2O3MgO，NaClCsCl等。活学活用1下列关于氯化钠晶体结构的说法中正确的是()A氯化钠晶体中，阴、阳离子的配位数相等B氯化钠的晶体结构中，每1个Na仅结合1个ClC氯化钠的晶胞中的质点代表一个NaClD氯化钠晶体中存在单个的NaCl分子答案A解析氯化钠晶体中，每个Na周围结合6个Cl，而每个Cl周围结合6个Na；NaCl只表示Na和Cl个数比为11。2下列性质中，可以较充分说明某晶体是离子晶体的是()A具有较高的熔点B固态不导电，水溶液能导电C可溶于水D固态不导电，熔融状态能导电答案D解析二晶格能1晶格能是指将1_mol离子晶体中的阴、阳离子完全气化而远离所吸收的能量。(1)吸收的能量越多，晶格能越大，表示离子键越强，离子晶体越稳定。(2)晶格能符号为U，通常取正值，单位kJmol1。2观察分析下表，回答下列问题：离子化合物NaBrNaClMgO离子电荷数112核间距/pm290276205晶格能/kJmo点/7508012800摩氏硬度BCD答案B解析NaF、NaI、MgO均为离子晶体，它们熔点高低由离子键强弱决定，而离子键的强弱与键长和离子电荷数有关，MgO中键长最短，离子电荷数最高，故离子键最强。离子晶体当堂检测1下列各类化合物中，固态时只能形成离子晶体的是()A非金属氧化物B非金属单质C强酸D强碱答案D2下列物质中，属于离子晶体，并且含有共价键的是()ACaCl2BMgOCN2DNH4Cl答案D解析N2中只有共价键。CaCl2、MgO、NH4Cl都是离子晶体，CaCl2、MgO中只含离子键，而NH4Cl的NH中NH是共价键。3下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是()A熔点：NaFMgF2AlF3B晶格能：NaFNaClNaBrC阴离子的配位数：CsClNaClCaF2D硬度：MgOCaOBaO答案A解析由于Na、Mg2、Al3的离子半径依次减小，所带电荷数依次增加，所以NaF、MgF2、AlF3的晶格能依次增大，即熔点依次升高；F、Cl、Br的半径依次增大，NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小；CsCl、NaCl、CaF2中阴离子的配位数分别为8、6、4；Mg2、Ca2、Ba2的半径依次增大，MgO、CaO、BaO的晶格能依次减小，即硬度依次减小。4下列关于晶格能的叙述中正确的是()A晶格能仅与形成晶体中的离子所带电荷有关B晶格能仅与形成晶体的离子半径有关C晶格能是指相邻的离子间的静电作用D晶格能越大的离子晶体，其熔点越高答案D解析晶格能与离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子半径的大小成反比。晶格能越大，晶体的熔、沸点越高，硬度也越大，所以D项正确。5如图是氯化铯晶体的晶胞(晶体中最小的重复结构单元)示意图，已知晶体中2个最近的Cs核间距为acm，氯化铯(CsCl)的相对分子质量为M，NA为阿伏加德罗常数，则氯化铯晶体的密度为()A.gcm3B.gcm3C.gcm3D.gcm3答案C解析gcm3gcm3。40分钟课时作业基础过关一、离子晶体的结构及其特征1如右图，在氯化钠晶胞中，与每个Na等距离且最近的几个Cl所围成的几何构型为()A十二面体B正八面体C正六面体D正四面体答案B解析首先要理解最近的离子在什么位置，以一个晶胞为例，处在中心位置上的Na被六个面上的Cl所包围，这6个Cl离中心Na最近，将六个面心的Cl连成一个图形即正八面体，也可以有其他连接方法。2高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构。晶体中氧的化合价可看作部分为0价，部分为2价。如图为超氧化钾晶体的一个晶胞(晶体中最小的重复单元)。则下列说法正确的是()A晶体中只存在离子键B超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有1个K和1个OC晶胞中与每个K距离最近的O有6个D晶体中所有原子之间都是以离子键结合答案C解析根据题给信息，超氧化钾晶体是面心立方晶胞，超氧化钾晶体(KO2)是离子化合物，阴、阳离子分别为O、K，晶体中K与O以离子键相结合，O中OO键为共价键。作为面心立方晶胞，每个晶胞中含有4(即86)个K，4(即112)个O，晶胞中与每个K距离最近的O有6个。3氯化铯晶胞(晶体重复的结构单元)如图甲所示，该晶体中Cs与Cl的个数比为11，化学式为CsCl。若某晶体晶胞结构如图乙所示，其中含有A、B、C三种元素的粒子，则该晶体中的A、B、C的粒子个数比为()A861B431C161D131答案D解析在此晶体的晶胞中有A：81个，有B：63个，有C：111个，即A、B、C的粒子个数比为131。4萤石(CaF2)晶体属于立方晶系，萤石中每个Ca2被8个F所包围，则每个F周围最近距离的Ca2数目为()A2B4C6D8答案B解析萤石(CaF2)中Ca2和F的数目之比为12，Ca2被8个F所包围，配位数是8，F的配位数应为4，所以每个F周围最近距离的Ca2数目为4。二、离子晶体的主要特性及其应用5下列说法中正确的是()A固态时能导电的晶体一定是金属晶体B熔融态能导电的晶体一定是离子晶体C水溶液能导电的晶体一定是离子晶体D固态不导电而熔融态导电的晶体一定是离子晶体答案D解析离子晶体是阴、阳离子组成的，固态时阴、阳离子不能自由移动，不导电；熔融状态时，离子化合物电离，能够导电；而金属晶体固态时也能导电。6碱金属和卤素形成的化合物大多具有的性质是()固态时不导电，熔融状态导电能溶于水，其水溶液导电低熔点高沸点易升华ABCD答案B解析卤素与碱金属形成的化合物为典型的离子化合物，具备离子晶体的性质。7下列性质适合于离子晶体的是()A熔点1070，易溶于水，水溶液能导电B熔点10.31，液态不导电，水溶液能导电C能溶于CS2，熔点112.8，沸点444.6D熔点97.81，质软，导电，密度0.97gcm3答案A解析离子晶体在液态(即熔融态)时是导电的，所以B项不是离子晶体；CS2是非极性溶剂，根据“相似相溶”的规律，C项也不是离子晶体；由于离子晶体质硬易碎，且固态不导电，所以D项也不是离子晶体。三、离子晶体的晶格能与其性质的关系8离子晶体熔点的高低决定于阴、阳离子之间的核间距离和晶格能的大小，根据所学知识判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序是()AKClNaClBaOCaOBNaClKClCaOBaOCCaOBaOKClNaClDCaOBaONaClKCl答案D解析对于离子晶体来说，离子所带电荷数越多，阴、阳离子间的核间距离越小，晶格能越大，离子键越强，熔点越高。阳离子半径大小顺序为Ba2KCa2Na；阴离子半径：ClO2，比较可得只有D项是正确的。9下列大小关系正确的是()A晶格能：NaClCaOC熔点：NaINaBrD熔、沸点：KClNaCl答案B解析对于电荷数相同的离子，半径越小，离子键越强，晶格能越大，硬度越大，熔、沸点越高。半径：ClBrI，Mg2T(YCO3)，则下列判断不正确的是()A晶格能：XCO3Y2C金属性：XYD氧化物的熔点：XOYO答案D解析碳酸盐的热分解温度与形成碳酸盐的金属元素的活动性有关，金属越活泼，形成的盐越稳定，因此根据碳酸盐的热分解温度：T(XCO3)T(YCO3)，可判断出X的活动性大于Y，即金属性：XY，在周期表中，X位于Y的下面，阳离子半径：X2Y2，所以B、C选项正确。根据阳离子半径：X2Y2以及影响离子化合物晶格能、熔沸点的因素可知，晶格能：XCO3YCO3，氧化物的熔点：XOB，则A是Mg，B是O。(2)电子式表示MgO的形成过程：(3)MgO晶体结构与NaCl相似，则每个Mg2周围有6个O2，阴、阳离子数之比为11。(4)因为Mg2、O2所带电荷比Na、F所带电荷多，且r(Mg2)r(F)，总体比较，离子半径相差不大，但MgO中离子电荷数多，离子键强。14镁、铜等金属离子是人体内多种酶的辅因子。工业上从海水中提取镁时，先制备无水氯化镁，然后将其熔融电解，得到金属镁。(1)以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备镁时，常加入NaCl、KCl或CaCl2等金属氯化物，其主要作用除了降低熔点之外还有_。(2)已知MgO的晶体结构属于NaCl型。某同学画出的MgO晶胞结构示意图如下图所示，请改正图中错误：_。(3)用镁粉、碱金属盐及碱土金属盐等可以做成烟火。燃放时，烟火发出五颜六色的光，请用原子结构的知识解释发光的原因：_。答案(1)增强熔融盐的导电性(2)空心球应为O2，实心球应为Mg2；8号空心球应改为实心球(3)电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以发光的形式释放能量解析(1)这些物质不能实际参与反应，但能增强熔融盐的导电性。(2)Mg2和O2的半径大小是O2Mg2，故空心球应为O2，实心球应为Mg2；图中应该黑白球交替出现，故8号球应为实心球。(3)电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以发光的形式释放能量。拓展探究15某离子晶体晶胞的结构如图所示，试分析：(1)晶体中每个Y同时吸引着_个X，每个X同时吸引着_个Y，该晶体的化学式为_。(2)晶体中每个X周围与它距离最近且相等的X共有_个。(3)晶体中距离最近的2个X与1个Y所形成的夹角XYX为_(填角的度数)。(4)设该晶体的摩尔质量为Mgmol1，晶体密度为gcm3，阿伏加德罗常数为NA，则晶体中距离最近的两个X之间的距离为_cm。答案