2019_2020学年高中化学第3章第2节金属晶体与离子晶体第2课时离子晶体教案鲁科版选修3.docx

第2课时离子晶体学习目标定位1.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、离子晶体及其结构模型1概念及结构特点(1)概念：阴、阳离子通过离子键结合而形成的晶体。(2)结构特点：构成微粒：阴离子和阳离子，离子晶体中不存在单个分子。微粒间的作用力：离子键。2典型离子晶体的结构模型(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)观察CaF2晶体的晶胞示意图，回答下列问题：该晶胞中含有的Ca2数目是4，F数目是8。Ca2的配位数是8，F的配位数是4。(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)影响离子晶体配位数的因素离子半径因素：值的不同，晶体中离子的配位数不同，其晶体结构不同。数值越大，离子的配位数越多。电荷因素：AB型离子晶体的阴、阳离子的配位数相等；ABn型A、B离子的配位数比值为n1。如CaF2中Ca2的配位数是8，F的配位数是4。例1下列说法中正确的是()A固态能导电的晶体一定是金属晶体B固态不能导电，水溶液能导电的晶体一定是离子晶体C熔融状态能导电的晶体一定是离子晶体D固态不导电而熔融态能导电的晶体一定是离子晶体答案D解析固态时能导电的晶体不一定是金属晶体，如硅和石墨等不是金属晶体，A不正确；固态不能导电，水溶液能导电的晶体不一定是离子晶体，如P2O5等不是离子晶体，B不正确；金属熔融状态也能导电，C不正确；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，熔融状态时电离出自由移动的离子而导电。方法规律离子晶体的判断方法(1)依据组成晶体的微粒和微粒间的作用力判断。(2)依据物质类别判断。活泼金属氧化物，强碱和绝大多数盐类是离子晶体。(3)依据导电性判断。离子晶体溶于水和熔融状态下均导电。(4)依据熔、沸点和溶解性判断。离子晶体熔、沸点较高，多数能溶于水，难溶于有机溶剂。例2(2018长沙期中)如图为NaCl和CsCl的晶体结构，下列说法错误的是()ANaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体BNaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比相同CNaCl和CsCl晶体中阳离子的配位数分别为6和8DNaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体，所以阳离子与阴离子的半径比相同答案D解析NaCl和CsCl都是由阴、阳离子通过离子键构成的晶体，阴、阳离子个数之比都为11，则都属于AB型的离子晶体，故A、B正确；结合题图可知，NaCl为面心立方结构，钠离子的配位数为6，CsCl为体心立方结构，铯离子的配位数为8，故C正确；NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体，但钠离子半径小于铯离子半径，则NaCl的阳离子与阴离子的半径比小于CsCl的，故D错误。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)晶格能通常取正值，单位：kJmol1。2观察分析下表，回答下列问题(已知MgO、NaBr与NaCl晶体结构相似)：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”“”或“”)BF的熔点，其原因是_。答案(1)小NaBr比NaCl离子的核间距大氧化镁晶体中的阴、阳离子的电荷数绝对值大，并且离子的核间距小MgO(2)高O2半径小于S2的半径，Cu2O的离子键强于Cu2S的离子键，所以Cu2O的熔点比Cu2S的高(3)两者均为离子化合物，且电荷数均为1，但后者离子半径大，离子键较弱，因此熔点较低方法规律离子晶体结构类型相同时，离子所带电荷数越多，离子半径越小，晶格能越大，晶体越稳定，熔、沸点越高，硬度越大。离子晶体1仅由下列各组元素所构成的化合物，不可能形成离子晶体的是()AH、O、SBNa、H、OCK、Cl、ODH、N、Cl答案A解析强碱、活泼金属氧化物、绝大多数盐等是离子晶体。B项如NaOH、C项如KClO、D项如NH4Cl。2下列关于NaCl晶体结构的说法中正确的是()ANaCl晶体中，阴、阳离子的配位数相等BNaCl晶体中，每个Na周围吸引1个ClCNaCl晶胞中的质点代表一个NaClDNaCl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。3下列关于晶格能的叙述中正确的是()A晶格能是气态原子形成1mol离子晶体所释放的能量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、硬度越大答案D解析晶格能是将1mol离子晶体中的阴、阳离子完全气化而远离所吸收的能量，晶格能与离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子核间距离成反比。晶格能越大，晶体的熔、沸点越高，硬度也越大，所以D项正确。4(2019南京期中)MgO、Rb2O、CaO、BaO四种离子晶体熔点的高低顺序是()AMgORb2OBaOCaOBMgOCaOBaORb2OCCaOBaOMgORb2ODCaOBaORb2OMgO答案B解析四种离子晶体所含阴离子相同，所含阳离子不同。对Mg2、Rb、Ca2、Ba2进行比较，Rb所带电荷数少，其与O2形成的离子键最弱，故Rb2O的熔点最低。对Mg2、Ca2、Ba2进行比较，它们所带电荷一样多，半径Mg2Ca2Ba2，与O2形成的离子键由强到弱的顺序是MgOCaOBaO，相应离子晶体的熔点由高到低的顺序为MgOCaOBaO。综上所述，四种离子晶体熔点的高低顺序是MgOCaOBaORb2O。5科学家通过X射线证明，MgO、CaO、NiO、FeO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似。(1)某同学画出的MgO晶胞结构示意图如下图所示，请改正图中的错误_。(2)MgO是优良的耐高温材料，MgO的熔点比CaO的高，其原因是_。(3)Ni2和Fe2的离子半径分别为69pm和78pm，则熔点NiO_(填“”)FeO，NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为_、_。答案(1)空心球应为O2，实心球应为Mg2；8号空心球应改为实心球(2)Mg2半径比Ca2小，MgO的晶格能大(3)66解析(1)Mg2和O2的半径是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。(2)MgO与CaO的离子电荷数相同，Mg2半径比Ca2小，MgO晶格能大，熔点高。(3)NiO晶胞与NaCl晶胞相同，所以Ni和O的配位数都是6，离子半径Ni2FeO，所以熔点NiOFeO。题组1离子晶体的判断与物理性质1离子晶体一般不具有的特征是()A熔点较高，硬度较大B易溶于水而难溶于有机溶剂C固体时不能导电D离子间距离较大，其密度较大答案D解析离子晶体的结构决定着离子晶体具有一系列特性，这些特性包括A、B、C项所述；离子间的距离取决于离子半径的大小及晶体的密堆积方式等。2下列化学式表示的物质中，属于离子晶体并且含有非极性共价键的是()ACaCl2BNa2O2CN2DNH4Cl答案B3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大多为典型的离子化合物，具备离子晶体的性质。4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)时导电，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，且固态时不导电，所以D项也不是离子晶体。题组2离子晶体的晶格能及其与性质的关系5离子晶体熔点的高低取决于阴、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项正确。6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，Mg2Ca2，KNa，故A、C、D错误，B正确。7已知金属钠能与两种卤族元素形成化合物Q、P，它们的晶格能分别为923kJmol1、786kJmol1，下列有关说法中不正确的是()AQ的熔点比P的高B若P是NaCl，则Q一定是NaFCQ中成键离子核间距较小D若P是NaCl，则Q可能是NaBr答案D解析本题主要涉及晶格能的大小与物质性质及影响晶格能大小的内部因素之间的关系问题，解答时应从晶格能的大小对物质性质的影响以及影响晶格能大小的因素等角度进行分析。Q的晶格能大于P的晶格能，故Q的熔点比P高，A项正确；因F的半径比Cl的小(其他卤素离子的半径比Cl的大)，故NaF的晶格能大于NaCl的，故B项正确，D项错误；因Q、P中成键离子均为一价离子，电荷数相同，故晶格能的差异是由成键离子核间距决定的，晶格能越大，表明核间距越小，C项正确。8碱金属卤化物是典型的离子晶体，它们的晶格能与成正比(d0是晶体中最邻近的异电性离子的核间距)。下列说法错误的是()晶格能/kJmol1离子半径/pmLiFLiClLiBrLiI1031845807752LiNaK6095133NaFNaClNaBrNaI915787736686FClBrI136181195216KFKClKBrKI812699689632A.晶格能的大小与离子半径成反比B阳离子相同阴离子不同的离子晶体，阴离子半径越大，晶格能越小C阳离子不同阴离子相同的离子晶体，阳离子半径越小，晶格能越大D金属卤化物晶体中，晶格能越小，氧化性越强答案D解析由表中数据可知晶格能的大小与离子半径成反比，可确定A项正确；由NaF、NaCl、NaBr、NaI晶格能的大小即可确定B项说法正确；由LiF、NaF、KF晶格能的大小即可确定C项说法正确；表中晶格能最小的金属卤化物是碘化物，因还原性：FClBrMgOCaOKCl12解析(1)体心立方晶胞中，1个原子位于体心，8个原子位于立方体的顶点，故1个晶胞中金属原子数为812；氯化铯晶胞中，Cs位于体心，Cl位于顶点，Cs的配位数为8。(2)由晶胞结构可知，粒子个数比为11(白球为864，黑球为4)，化学式为CuH，1价的铜与1价的氢均具有较强的还原性，氯气具有强氧化性，产物为CuCl2和HCl。(3)由晶胞结构可知，黑球有1个，灰球有1个，白球有3个，由电荷守恒可知n(Mg2)n(K)n(F)113，故白球为F。(4)从3种离子晶体的晶格能数据知道，离子所带电荷越大、离子半径越小，离子晶体的晶格能越大，离子所带电荷数：Ti3Mg2，离子半径：Mg2Ca2，所以熔点：TiNMgOCaOKCl；MgO晶体中一个Mg2周围和它最邻近且等距离的Mg2有12个。16回答下列问题：(1)CaC2晶体的晶胞结构如图所示，CaC2晶体中含有哑铃形C，使晶胞沿一个方向拉长。CaC2晶体中1个Ca2周围距离最近的C数目为_。(2)已知CaO晶体密度为agcm3，NA表示阿伏加德罗常数，则CaO晶胞体积为_cm3。(3)MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a0.420nm，则r(O2)为_nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a0.448nm，则r(M