高中化学 3.2离子键 离子晶体课件 苏教版选修3.ppt

第二单元离子键离子晶体 一 离子键 阴 阳离子 静电作用 活泼的金属元素 活泼的非金属元素 阴 阳离子 静电作用 无方向性和饱和性 二 离子晶体1 概念及性质 阴 阳离子 离子键 阴 阳离子 离子键 硬度 熔点 2 晶格能 符号为u 1 定义 拆开 离子晶体使之形成 阴离子和阳离子所 的能量 2 晶格能与晶体物理性质的关系 晶格能越 离子键越 离子晶体的熔 沸点越 硬度越大 离子所带电荷 离子半径 晶格能越大 1mol 气态 吸收 大 牢固 高 越多 越小 3 离子晶体的结构类型 1 氯化钠型 如图 在晶体中 每个na 或cl 周围各排列 个带有相反电荷的离子 每个nacl晶胞中含有 个na 和 个cl 6 4 4 2 氯化铯型 如图 在晶体中 每个cs 和cl 周围各排列 个带有相反电荷的离子 每个cscl晶胞中含有 个cs 和 个cl 8 1 1 自我小测 1 思考辨析 1 离子键是阴 阳离子间强烈的相互吸引作用 分析 离子键是阴 阳离子间强烈的静电作用 静电作用既包括阴 阳离子的相互吸引作用 也包括离子间的排斥作用 2 离子半径越小 所带电荷越多 离子键越强 分析 离子半径越小 所带电荷越多 晶格能越大 离子键越强 3 活泼的金属元素和活泼的非金属元素间一定能形成离子键 分析 活泼的金属元素和活泼的非金属元素之间不一定形成离子键 如铝元素和氯元素形成的alcl3是以共价键相结合 4 nacl晶体的化学式为nacl 因此晶胞中na 与cl 个数分别为1 分析 离子晶体的化学式是晶胞中微粒的个数之比 nacl晶胞中na 和cl 分别为4个 5 mgo的熔 沸点和硬度均高于cao 分析 mgo和cao比较 o2 相同 mg2 与ca2 所带电荷数相同 但mg2 半径小 所以晶格能mgo cao 熔 沸点mgo cao 硬度mgo cao 2 sj p42改编 下列各组数值是相应元素的原子序数 其中所表示的原子能以离子键结合成ab2型化合物的是 a 1与6b 8与12c 9与12d 8与14 解析 选c 其中氧元素与氟元素分别与镁元素形成离子化合物 但是氧元素与镁元素形成ab型化合物 3 离子晶体不可能具有的性质是 a 较高的熔 沸点b 良好的导电性c 溶于极性溶剂d 坚硬而易粉碎 解析 选b 离子晶体一般不具有导电性 4 下列关于晶格能的说法中正确的是 a 晶格能指形成1mol离子键所放出的能量b 晶格能指破坏1mol离子键所吸收的能量c 晶格能指由气态阴离子和气态阳离子相结合生成1mol离子晶体时所放出的能量d 晶格能的大小与晶体的熔点 硬度都无关 解析 选c 晶格能指拆开1mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子时所吸收的能量 其逆过程释放的能量也是晶格能 5 下列说法正确的是 a 金属元素与非金属元素化合时一定形成离子键b 非金属元素的原子间不可能形成离子键c 阴 阳离子之间相互吸引形成离子键d 离子键没有方向性和饱和性 解析 选d alcl3为分子晶体 铝元素与氯元素形成的是共价键 故a错 nh4no3中无金属元素 但n与n之间形成的是离子键 故b错 离子键的实质是阴 阳离子之间的相互作用 而此相互作用既包括阴 阳离子之间的相互引力 又包括原子核与电子之间的相互引力 原子核之间的相互斥力 还包括核外电子之间的相互斥力 故c错 6 双选 sj p42改编 具有下列外围电子排布式的基态原子中 能形成离子化合物的是 a 2s22p2与2s22p4b 3s23p4与2s22p4c 3s2与2s22p5d 3s2与2s22p4 解析 选c d a选项中的两种元素为c与o 形成co2 b项中的两种元素为s与o 可以形成so2 c项中的两元素形成离子化合物mgf2 d项为mg与o两元素 形成离子化合物mgo 一 离子晶体的性质1 离子晶体的物理性质及其原因 2 离子晶体熔沸点高低的比较 1 离子晶体晶格能越大 熔 沸点越高 离子半径越小 离子所带电荷越多 晶格能越大 2 离子核外电子排布相同时 核电荷数越大 离子半径越小 3 离子最外层电子数相同时 电子层数越多 离子半径越大 点拨 离子晶体中的 不一定 1 离子晶体中不一定都含有金属元素 如nh4no3晶体 2 离子晶体的熔点不一定低于原子晶体 如mgo的熔点 2852 高于sio2的熔点 1610 3 离子晶体中除含离子键外不一定不含其他化学键 如ch3coonh4中除含离子键外 还含有共价键 配位键 4 由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体 如alcl3是分子晶体 5 含有阳离子的晶体不一定是离子晶体 也可能是金属晶体 6 离子晶体中不一定不含分子 如cuso4 5h2o晶体 针对训练 1 2015 天津高二检测 naf nai和mgo均为离子晶体 有关数据如表 试判断这三种化合物熔点由高到低的顺序是 a b c d 解题指南 解答本题注意以下两点 1 离子半径的大小和离子电荷数的多少决定离子键的强弱 2 离子键的强弱决定离子晶体熔沸点的高低 解析 选b 本题考查离子晶体熔点高低的判断方法 离子晶体的熔点与晶格能有关 晶格能越大 晶体的熔点就越高 晶格能与离子所带电荷的乘积成正比 与阴 阳离子间的距离成反比 在上述三种晶体中 mgo的键长最短 离子电荷数又高 故其晶格能最大 熔点最高 naf的核间距小于nai 故naf的晶格能大于nai 熔点高于nai 方法规律 离子半径大小的比较方法 1 同一元素的阴离子半径大于原子半径 阳离子半径小于原子半径 且阳离子的电荷数越多 半径越小 如r f r f r fe3 r mg2 r al3 r f r o2 3 同主族元素电荷数相同的离子半径随离子的电子层数增加而增大 如r f r cl r br r i r li r na r k 2 2015 辽源高二检测 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a b c d 解析 选b 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 补偿训练 1 2015 平顶山高二检测 离子晶体熔点的高低取决于晶格能的大小 据所学知识判断kcl nacl cao bao四种晶体熔点的高低顺序是 a kcl nacl bao caob nacl kcl cao baoc cao bao kcl nacld cao bao nacl kcl 解析 选d 对于离子晶体来说 离子所带电荷数越多 阴 阳离子核间距离越小 晶格能越大 离子键越强 熔点越高 阳离子半径大小顺序为ba2 k ca2 na 阴离子半径 cl o2 比较可得只有d项是正确的 2 2015 金华高二检测 下列说法正确的是 a 含有金属元素的化合物一定是离子化合物b a族和 a族原子化合时 一定形成离子键c 由非金属元素形成的化合物一定不是离子化合物d 活泼金属与非金属化合时 可能形成离子键 解析 选d alcl3中含有金属元素 但alcl3不是离子化合物 故a错 a族中的h与 a族中的cl形成hcl时 不含离子键 故b错 nh4cl是由非金属元素构成的离子化合物 故c错 二 离子晶体的结构 自主导练 1 2015 济宁高二检测 nacl晶体模型如图所示 1 在nacl晶体中 每个na 周围同时吸引个cl 每个cl 周围同时吸引着个na 2 在nacl晶胞中含有个na 个cl 晶体中每个na 周围与它距离最近且相等的na 共有个 3 假设晶胞的边长为a 那么钠离子和氯离子的最近距离是 解题指南 解答本题应注意以下两点 1 配位数是最邻近的等距离的带相反电荷的离子 2 利用 均摊法 计算晶体中拥有粒子数目 解析 在氯化钠晶体中 一个na 位于晶胞的中心 12个na 分别位于晶胞的12条棱上 则属于该晶胞的na 相当于3个 12 3 棱边上的每个na 同时被4个晶胞共用 属于该晶胞的na 仅占 因此一个晶胞中共含有4个na 8个cl 分别位于晶胞的8个顶点上 则属于该晶胞的cl 相当于1个 8 1 顶点上的每个cl 同时被8个晶胞共用 属于该晶胞的cl 仅占 6个cl 分别位于晶胞的6个面心上 则属于该晶胞的cl 相当于3个 6 3 面心上的每个cl 同时被2个晶胞共用 属于该晶胞的cl 仅占 所以一个晶胞中共含有4个cl 可见nacl晶体 中na cl 的个数比为1 1 图中位于晶胞中心的na 实际上共有3个平面通过它 通过中心na 的每个平面都有4个na 位于平面的四角 这4个na 与中心na 距离最近且相等 所以在nacl晶体中 每个na 周围与它距离最近且相等的na 共有12个 距离体心位置的钠离子最近的氯离子在晶胞的六个面的面心位置 因此两离子之间的距离为a 2 答案 1 66 2 4412 3 a 2 互动探究 1 上题 2 中na 周围等距且最近的na 数目就是它的配位数吗 提示 不是 配位数是指距离最近的带异性电荷离子的个数 na 的配位数是6 2 图中钠离子比氯离子的半径小 原因是什么 提示 钠离子的核外电子有两层 氯离子的核外电子有三层 因此钠离子半径小于氯离子半径 2 某离子晶体的晶胞结构如右图所示 则该离子晶体的化学式为 a abcb abc3c ab2c3d ab3c 解析 选d a位于晶胞内部 属于该晶胞 b位于棱上 每个晶胞中含有b 12 3个 c位于顶点 每个晶胞中含有c 8 1个 因此该晶体的化学式为ab3c 易错提醒 计算晶胞中微粒个数时的易错点不同形状的晶胞 相同位置的粒子对晶胞的贡献不一定相同 如同是位于棱上 正方体晶胞中粒子对晶胞的贡献是 三棱柱晶胞中粒子对晶胞的贡献是或 六棱柱晶胞中粒子对晶胞的贡献为或 因此计算时要注意晶胞的不同形状 总结归纳 1 ab型离子晶体的空间结构 常见的ab型离子晶体有nacl型 cscl型 2 影响配位数的因素 1 因为离子键没有方向性 所以离子的电荷不影响配位数 阴 阳离子的半径比值 r r 影响配位数的多少 半径大小比值越大 配位数就越大 2 化合物的组成比例也是影响配位数的一个重要因素 警示 1 离子晶体除含有离子键外 还可能有共价键 如na2o2 naoh nh4cl晶体 2 离子晶体的化学式仅表示晶体中阴 阳离子的个数比 并不代表其分子组成 因为离子晶体中没有分子 3 推断离子晶体的性质要从离子键的强弱入手 而判断离子键的强弱一般要从离子半径入手 所以掌握离子半径比较方法是解决这类问题的前提条件 拓展深化 晶体化学式的确定方法 1 根据晶胞中粒子位置的特点 利用均摊法确定晶胞中每种粒子的个数 2 根据各粒子的最简个数比书写化学式 3 某些晶胞可能是长方体型 六棱柱型 三棱柱型等 注意不同晶胞的不同特点 针对训练 2015 邯郸高二检测 如图所示是从nacl或cscl晶体结构中分割出来的部分结构图 其中属于从nacl晶体中分割出来的结构图是 a 1 和 3 b 2 和 3 c 1 和 4 d 只有 4 解析 选c nacl晶胞是立方体结构 每个na 周围有6个cl 每个cl 周围有6个na 与每个na 等距离的cl 有6个 且构成正八面体 同理 与每个cl 等距离的6个na 也构成正八面体 由此可知图 1 和 4 属于从nacl晶体中分割出来的 c项正确 补偿训练 2015 铜川高二检测 元素x的某价态离子xn 中所有电子正好充满k l m三个电子层 它与n3 形成晶体的