人教版选修3第3章 第4节 离子晶体学案.doc

第四节离子晶体学习目标：1.理解离子晶体的概念、构成及物理性质。(重点)2.能用离子键的有关理论解释离子晶体的物理性质。(重难点)3了解几种常见的离子晶体的晶胞结构。4.了解晶格能的概念及意义。自 主 预 习探 新 知1离子晶体(1)结构特点(2)决定晶体结构的因素(3)性质硬度较大、难于压缩。熔、沸点较高，难挥发。晶体不导电，熔融状态下或水溶液中可导电。(4)常见的离子晶体晶体类型naclcsclcaf2晶胞阳离子的配位数688阴离子的配位数684晶胞中所含离子数cl4na4cs1cl1ca24f8微点拨：(1)离子晶体中不一定都含有金属元素，如nh4no3晶体；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晶体是分子晶体。(2)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。(3)含有阳离子的晶体不一定是离子晶体，也可能是金属晶体。2晶格能(1)概念：气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量。(2)影响因素：晶格能越大(3)晶格能对离子晶体性质的影响：晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，而且熔点越高，硬度越大。基础自测1判断对错(对的在括号内打，错的在括号内打)(1)离子晶体中只有离子键()(2)含有离子键的一定是离子晶体()(3)晶格能指形成1 mol离子键所放出的能量()(4)晶格能指破坏1 mol离子键所吸收的能量()答案(1)(2)(3)(4)2关于离子晶体的性质的叙述，正确的是()a熔、沸点都较高，难以挥发b硬度很小，容易变形c都能溶于有机溶剂而难溶于水d密度很小a离子晶体中的阴、阳离子通过一种强烈的相互作用离子键结合在一起，离子键的键能较大，且极性很强，除了有些在极性溶剂中容易断裂外，其他的必须在高温下才能断裂，所以其熔、沸点都较高，不易挥发，硬度很大，不易变形，难溶于有机溶剂。又因为在离子晶体中，较大的离子采取密堆积形式，较小离子填隙，所以密度一般都较大。3下列关于晶格能的叙述中正确的是() 【导学号：79652159】a晶格能仅与形成晶体中的离子所带电荷数有关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d晶格能与离子所带电荷数的乘积成正比，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a、b、c项错，d项正确。合 作 探 究攻 重 难离子晶体的结构1离子晶体的结构特点(1)离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。(2)离子晶体微粒之间的作用力是离子键。由于静电作用没有方向性，故离子键没有方向性。只要条件允许，阳离子周围可以尽可能多地吸引阴离子，同样，阴离子周围可以尽可能多地吸引阳离子，故离子键也没有饱和性。根据静电作用大小的影响因素可知，在离子晶体中阴、阳离子半径越小，所带电荷数越多，离子键越强。(3)离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不是表示其分子组成。2常见离子晶体的晶胞结构晶体晶胞晶胞详解nacl在nacl晶体中，na的配位数为6，cl的配位数为6与na(cl)等距离且最近的na(cl)有12个每个晶胞中有4个na和4个cl每个cl周围的na构成正八面体图形cscl在cscl晶体中，cs的配位数为8，cl的配位数为8每个cs与6个cs等距离相邻，每个cs与8个cl等距离相邻caf2在caf2晶体中，ca2的配位数为8，f的配位数为4每个晶胞中含有4个ca2和8个f对点训练1如图所示，直线交点处的圆圈为nacl晶体中na或cl所处的位置。这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。 【导学号：79652160】(1)将其中代表cl的圆圈涂黑(不必考虑体积大小)，以完成nacl晶体结构示意图。(2)晶体中，在每个na周围与它最近且距离相等的na共有_个。(3)晶体中每一个重复的结构单元叫晶胞。在nacl晶胞中，正六面体的顶点上、面上、棱上的na或cl为该晶胞与其相邻的晶胞所共有，一个晶胞中cl的个数等于_，即(填计算式)_；na的个数等于_，即(填计算式)_。(4)设nacl的摩尔质量为m gmol1，nacl晶体的密度为 gcm3，阿伏加德罗常数为na。nacl晶体中两个钠离子间的最近距离为_ cm。解析(2)从体心的na看，与它最近且距离相等的na共有12个。(3)根据离子晶体的晶胞中阴、阳离子个数的求算方法可知，nacl晶胞中，含cl：864(个)，含na：1214(个)。(4)设cl与na的最近距离为a cm，则两个最近的na间的距离为a cm，又nam，即a，所以na间的最近距离为 cm。答案(1)如图所示(2)12(3)486441214(4)四类晶体的比较思考交流1含金属阳离子的晶体一定是离子晶体吗？有阳离子的晶体中一定存在阴离子吗？【提示】不一定。也可能是金属晶体；晶体中含有阳离子，不一定存在阴离子，如金属晶体由阳离子和自由电子构成。 2离子晶体中一定含有金属元素吗？由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体吗？【提示】不一定。离子晶体中不一定含金属元素，如nh4cl、nh4no3等铵盐。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。3离子晶体的熔点一定低于原子晶体吗？【提示】不一定。离子晶体的熔点不一定低于原子晶体，如mgo是离子晶体，sio2是原子晶体，mgo的熔点高于sio2的熔点。4离子晶体中除含有离子键外，是否含有共价键？【提示】离子晶体中除含有离子键外，还有可能含有共价键、配位键。如na2o2、naoh、ba(oh)2、na2so4中均含离子键和共价键，nh4cl中含有离子键、共价键、配位健。晶体类型比较项目离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体构成晶体的粒子阴、阳离子原子分子金属阳离子和自由电子粒子间的作用离子键共价键分子间作用力(范德华力或氢键)金属键确定作用力强弱的一般判断方法离子电荷、半径键长(原子半径)组成结构相似时，比较相对分子质量离子半径、价电子数熔、沸点较高高低差别较大(汞常温下为液态，钨熔点为3 410 )硬度略硬而脆大较小差别较大导电性不良导体(熔化后或溶于水导电)不良导体(个别为半导体)不良导体(部分溶于水发生电离后导电)良导体溶解性多数易溶一般不溶相似相溶一般不溶于水，少数与水反应机械加工性不良不良不良优良延展性差差差优良对点训练2为了确定sbcl3、sbcl5、sncl4是否为离子化合物，可以进行下列实验，其中合理、可靠的是() 【导学号：79652161】选项实验结论a常温下观察，sbcl5为黄色液体，sncl4为无色液体结论：sbcl5和sncl4都是离子化合物b测定三种物质的熔点，依次为73.5 、2.8 、33 结论：sbcl3、sbcl5、sncl4都不是离子化合物c将三种物质分别溶解于水中，各滴入hno3酸化的agno3溶液，产生白色沉淀结论：sbcl3、sbcl5、sncl4都是离子化合物d测定三种物质水溶液导电性，发现它们都可以导电结论：sbcl3、sbcl5、sncl4都是离子化合物b离子化合物一般熔、沸点较高，熔融态可导电；分子晶体溶于水后也可以发生电离而导电，如hcl等；hcl溶于水电离产生cl，也能与hno3酸化的agno3溶液反应，产生白色沉淀，故a、c、d都不可靠。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(2 800 )高于sio2的熔点(1 600 )。(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cuso45h2o晶体。当 堂 达 标固 双 基1下列有关晶体的说法正确的是()a晶体分子间作用力越大，分子越稳定b原子晶体中共价键越强，熔点越高c冰融化时水分子中共价键发生断裂d氯化钠熔化时离子键未被破坏b分子的稳定性与化学键的键能有关，与分子间作用力无关，a错误；冰融化时破坏的是水分子间的分子间作用力，c错误；氯化钠熔化时离子键被破坏，d错误。2氧化钙在2 973 k时熔化，而氯化钠在1 074 k时熔化。已知两者的离子间距离和晶体结构都类似，有关它们熔点差别较大的原因叙述不正确的是()a氧化钙晶体中阴、阳离子所带的电荷数多b氧化钙的晶格能比氯化钠的晶格能大c氧化钙晶体的结构类型和氯化钠的结构类型不同d氧化钙与氯化钠的离子间距类似的情况下，晶格能主要由阴、阳离子所带电荷多少决定c离子晶体的熔、沸点主要取决于晶体的晶格能，晶格能与离子半径成反比，而与离子所带的电荷成正比。在离子间距类似的前提下因离子所带电荷ca2na，o2cl，故晶格能caonacl，cao熔点高。3下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是() 【导学号：79652162】a熔点：nafmgf2alf3b晶格能：nafnaclnabrc阴离子的配位数：csclnaclcaf2d硬度：mgocaobaoa由于r(na)r(mg2)r(al3)，且na、mg2、al3所带电荷数依次增大，所以naf、mgf2、alf3的离子键依次增强，晶格能依次增大，故熔点依次升高。r(f)r(cl)r(br)，故naf、nacl、nabr的晶格能依次减小。在cscl、nacl、caf2中阴离子的配位数分别为8、6、4。r(mg2)r(ca2)r(ba2)，故mgo、cao、bao中离子键键能依次减弱，晶格能依次减小，硬度依次减小。4nacl晶体模型如下图所示： 【导学号：79652163】(1)在nacl晶体中，每个na周围同时吸引_个cl，每个cl周围也同时吸引着_个na，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。(2)对于氯化钠晶体，下列描述正确的是_。a它是六方最密堆积b相邻的正负离子核间距等于正负离子半径之和c与氯化铯晶体结构相同d每个na与6个cl作为近邻解析(1)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，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，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，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11。图中位于晶胞中心的na实际上共有3个平面通过