2019_2020学年高中化学专题3第2单元离子键离子晶体教案苏教版选修3.docx

第二单元离子键离子晶体核心素养发展目标1.理解离子键的本质，能结合离子键的本质和晶格能解释离子晶体的性质，促进宏观辨识与微观探析学科核心素养的发展。2.认识常见离子晶体的结构模型，理解离子晶体的结构特点，预测其性质，强化证据推理与模型认知的学科核心素养。一、离子键的形成1形成过程2特征阴、阳离子球形对称，电荷分布也是球形对称，它们在空间各个方向上的静电作用相同，在各个方向上一个离子可同时吸引多个带相反电荷的离子，故离子键无方向性和饱和性。(1)离子键的实质是“静电作用”。这种静电作用不仅是静电引力，而是指阴、阳离子之间静电吸引力与电子与电子之间、原子核与原子核之间的排斥力处于平衡时的总效应。(2)成键条件：成键元素的原子得、失电子的能力差别很大，电负性差值大于1.7。(3)离子键的存在只存在于离子化合物中：大多数盐、强碱、活泼金属氧化物(过氧化物如Na2O2)、氢化物(如NaH和NH4H)等。例1具有下列电子排布的原子中最难形成离子键的是()A1s22s22p2B1s22s22p5C1s22s22p63s2D1s22s22p63s1答案A解析形成离子键的元素为活泼金属元素与活泼非金属元素，A为C元素，B为F元素，C为Mg元素，D为Na元素，则只有A项碳元素既难失电子，又难得电子，不易形成离子键。例2下列关于离子键的说法中错误的是()A离子键没有方向性和饱和性B非金属元素组成的物质也可以含离子键C形成离子键时离子间的静电作用包括静电吸引和静电排斥D因为离子键无饱和性，故一种离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子答案D解析活泼金属和活泼非金属元素原子间易形成离子键，但由非金属元素组成的物质也可含离子键，如铵盐，B项正确；离子键无饱和性，体现在一种离子周围可以尽可能多地吸引带异性电荷的离子，但也不是任意的，因为这个数目还要受两种离子的半径比(即空间条件是否允许)和个数比的影响，D项错误。易错警示(1)金属与非金属形成的化学键有可能是共价键，如AlCl3。(2)完全由非金属元素形成的化合物中有可能含离子键，如NH4Cl、NH4H，一定有共价键。(3) 离子键不具有饱和性是相对的，每种离子化合物的组成和结构是一定的，而不是任意的。二、离子晶体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，其化学式表示的是离子的个数比。微粒间的作用力：离子键。2晶格能(U) (1)概念：拆开1_mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子所吸收的能量。(2)影响因素：离子晶体中离子半径越小，所带电荷越多，晶格能越大。(3)晶格能与晶体物理性质的关系：晶格能越大，离子键稳定性越强，离子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。3离子晶体的结构(1)配位数：离子晶体中一个离子周围最邻近的异电性离子的数目，叫做离子的配位数。(2)典型离子晶体的结构化学式NaClCsCl晶体结构模型晶胞中微粒数Na、Cl都为4Cs、Cl都为1阴、阳离子个数比1111配位数Cl和Na配位数都为6Cl和Cs配位数都为8思考讨论对比NaCl、CsCl的结构特点和配位数，请总结影响离子晶体配位数的因素有哪些？提示(1)离子半径因素：的值不同，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。(2)电荷因素： AB型离子晶体的阴、阳离子的配位数相等；ABn型离子晶体的A、B离子的配位数比值为n1。4离子晶体的性质(1)熔、沸点较高，硬度较大。(2)离子晶体不导电，但熔化或溶于水后能导电。(3)大多数离子晶体能溶于水，难溶于有机溶剂。例3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，其熔点越高答案D解析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，A、B项错误；晶格能越大，晶体的熔、沸点越高，硬度也越大，D项正确。例4(2018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。例5(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。例6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)导电，B项错误；CS2是非极性溶剂，根据相似相溶规律，C项错误；由于离子晶体质硬易碎，且固态不导电，D项错误。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。1正误判断(1)活泼金属元素与活泼非金属元素之间一定形成离子键()(2)含有阳离子的晶体一定是离子晶体()(3)离子晶体有固定的配位数，说明离子键有饱和性()(4)金属晶体与离子晶体的导电原理相同()(5)晶格能是指破坏1mol离子键所吸收的能量()答案(1)(2)(3)(4)(5)2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。3下列说法中正确的是()A固态时能导电的物质一定是金属晶体B熔融状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解析离子晶体熔融条件可以变为自由移动离子，故熔融状态可以导电。4碱金属卤化物是典型的离子晶体，它的晶格能与成正比(d0是晶体中最邻近的异电性离子的核间距)。下面说法错误的是()晶格能/kJmol1离子半径/pmLiFLiClLiBrLiI1031845807752LiNaK6095133NaFNaClNaBrNaI915777740693FClBrI136181195216KFKClKBrKI812708676641A.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，A项正确；由NaF、NaCl、NaBr、NaI晶格能的大小即可确定B项正确；由LiF、NaF、KF晶格能的大小即可确定C项正确；表中晶格能最小的是碘化物，因还原性：FClBrNaClBaOCaOBNaClKClCaOBaOCCaOBaOKClNaClDCaOBaONaClKCl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D项正确。8(2018淄博期末)已知金属钠与两种卤族元素形成的化合物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中成键离子核间距比P的小D若P是NaCl，则Q可能是NaBr答案D解析本题主要考查影响晶格能大小的因素及晶格能对物质性质的影响。Q的晶格能大于P的晶格能，故Q的熔点比P的高，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，故若P是NaCl，只有NaF的晶格能强于NaCl的，B项正确，D项错误；因Q、P中阳离子均为Na，阴离子所带电荷数相同，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。9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解析掌握好离子半径的大小变化规律是分析离子晶体性质的关键。r(Na)r(Mg2)r(Al3)，Na、Mg2、Al3所带电荷依次增大，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中离子键依次减弱，晶格能依次减小，硬度依次减小。题组三典型离子晶体结构的考查10在冰晶石(Na3AlF6)晶胞中，AlF63占据的位置相当于NaCl晶胞中Cl占据的位置，则冰晶石晶胞中含Na数为()A12个B8个C4个D3个答案A解析NaCl晶胞中Cl个数为864，由题意知，冰晶石晶胞中AlF63的个数也应当为4，化学式Na3AlF6中Na和AlF63的个数比为31，所以冰晶石晶胞中含Na个数为4312。11在下列离子晶体空间结构示意图中，代表阳离子，代表阴离子。若M代表阳离子，N代表阴离子，则化学式为MN2的晶体结构是()答案B解析A项，阳离子位于顶点和面心，晶胞中平均含有阳离子的数目为864，阴离子位于体心，晶胞中含有的阴离子数目为1，故该晶胞中阳离子和阴离子的个数比为41，化学式为M4N，错误；B项，阳离子位于顶点，晶胞中平均含有阳离子的数目为4，阴离子位于体心，晶胞中含有的阴离子数目为1，故该晶胞中阳离子和阴离子的个数比为112，化学式为MN2，正确；C项，阳离子位于顶点，晶胞中平均含有阳离子的数目为3，阴离子位于体心，晶胞中含有的阴离子数目为1，故该晶胞中阳离子和阴离子的个数比为138，化学式为M3N8，错误；D项，阳离子位于顶点，晶胞中平均含有阳离子的数目为81，阴离子位于体心，晶胞中含有的阴离子数目为1，故该晶胞中阳离子和阴离子的个数比为11，化学式为MN，错误。12(2019兰州模拟)已知CsCl晶体的密度为gcm3，NA为阿伏加德罗常数的值，相邻的两个Cs的核间距为acm，如图所示，则CsCl的相对分子质量可以表示为()ANAa3B.C.D.答案A解析该立方体中含1个Cs，Cl数目为81，根据V知，MVNAa3NA，以gmol1为单位时摩尔质量在数值上等于其相对分子质量，所以其相对分子质量是a3NA。13溴化钠、氯化钠和氧化镁等离子晶体的核间距和晶格能(部分)如下表所示：NaBrNaClMgO离子的核间距/pm290276205晶格能/kJmol17863791(1)溴化钠晶体的晶格能比氯化钠晶体的_(填“大”或“小”)，主要原因是_。(2)氧化镁晶体的晶格能比氯化钠晶体的大，主要原因是_。(3)溴化钠、氯化钠和氧化镁晶体中，硬度最大的是_(填名称)。工业制取单质镁时，往往电解的是氯化镁而不是氧化镁，主要原因是_。答案(1)小NaBr比NaCl离子的核间距大(2)氧化镁晶体中阴、阳离子所带的电荷数多，并且离子的核间距小(3)氧化镁氧化镁晶体比氯化镁晶体晶格能大，熔点高，电解时消耗电能多解析利用离子晶体中离子的核间距、离子所带电荷数与晶格能的关系，对离子晶体的性质进行分析。晶格能越大，离子晶体越稳定，熔、沸点越高。14(2018江苏盘湾中学、陈洋中学高二期中联考)A、B为两种短周期元素，A的原子序数大于B，且B原子的最外层电子数为A原子最外层电子数的3倍。A、B形成的化合物是中学化学常见的化合物，该化合物熔融时能导电，试回答下列问题：(1)A、B的元素符号分别是_、_。(2)写出A、B元素形成的化合物的电子式：_。(3)A、B所形成的化合物的晶体结构与氯化钠晶体结构相似，则每个阳离子周围吸引了_个阴离子；晶体中阴、阳离子个数之比为_。(4)A、B所形成化合物的晶体的熔点比NaF晶体的熔点_(填“高”或“低”)，其判断的理由是_。答案(1)MgO(2)Mg2(3)611(4)高MgO中离子所带电荷数较多，离子键强，晶格能大解析A、B形成的化合物是中学化学常见的化合物，该化合物熔融时能导电，说明是离子化合物。B原子的最外层电子数为A原子最外层电子数的3倍，B的最外层电子数8，又是3的倍数，就只能是6或3，最外层电子数为6的短周期元素只有O和S，最外层电子数为3的短周期元素为B或Al，分别对应的A的最外层电子数是2或1，A的原子