2023-2024学年苏教版新教材选择性必修二 专题3第二单元 离子键 离子晶体 学案

第二单元离子键离子晶体课程标准要求学业质量水平1．认识离子键的本质及成键特征。2．借助离子晶体模型认识离子晶体的结构特点和性质。3．能利用离子键的有关理论解释离子晶体的物理性质。1．能采用模型、符号等多种方式对物质的结构进行综合表征。(水平3)2．能说明物质间的组成和微粒间作用力的差异对物质性质的影响。(水平3)[对应学生用书P49]一、离子键的形成1．形成过程2．特征阴、阳离子通常可看成是球形对称的，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，所以在各个方向上都可以与带相反电荷的离子发生静电作用，且在静电作用能达到的范围内，只要空间条件允许，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。二、离子晶体1．离子晶体：阴、阳离子通过离子键按一定方式有规则地排列形成的晶体。2．晶格能：拆开1mol离子晶体使之成为气态阴离子和气态阳离子所吸收的能量。晶格能越大，离子晶体的熔点越高、硬度越大。3．典型离子晶体的结构化学式NaClCsCl晶体结构模型晶胞中阴、阳离子个数Na＋、Cl－都为4Cs＋、Cl－都为1阴、阳离子个数比1∶11∶1距离最近的带相反电荷的离子个数681．巧判断(对的画“√”，错的画“×”)(1)离子晶体中含有阴、阳离子，在固态时导电。(×)(2)离子晶体中不存在共价键。(×)(3)氯化钠、氟化钙晶体的化学式通常写为NaCl、CaF2，说明晶体中存在构成为NaCl、CaF2的分子。(×)(4)氯化钠的熔点大于氯化钾的熔点。(√)2．根据下列实验事实，能确定某晶体一定属于离子晶体的是()A.晶体熔点达2500B．晶体不导电，溶于水后的溶液导电C．晶体不导电，熔融状态能导电D．温度越高，溶解度越大C[熔点为2500℃的晶体可以是金属晶体、离子晶体等；晶体不导电，水溶液导电的晶体可以是离子晶体，也可以是以共价键结合形成的分子(如SiF4)所构成的晶体；多数固体的溶解度随温度升高而增大。3．已知金属钠与两种卤族元素形成的化合物Q、P的晶格能分别为923kJ/mol、786kJ/mol，下列有关说法不正确的是()A．Q的熔点比P的高B．若P是NaCl，则Q一定是NaFC．Q的离子间距比P的小D．若P是NaCl，则Q可能是NaBrD[Q的晶格能大于P的晶格能，故Q的熔点比P的高；因F－的半径比Cl－的半径小，其他卤素离子的半径比Cl－的半径大，故若P是NaCl，只有NaF的晶格能大于NaCl的晶格能，则Q一定是NaF，不可能是NaBr；因Q、P中的阳离子均为Na＋，阴离子所带电荷数相同，故晶格能的差异是由离子间距决定的，晶格能越大，表明离子间距越小。][对应学生用书P50]学习任务离子晶体的结构与性质在我们周围广泛存在着离子化合物，常温下，许多离子化合物，如氯化钠、碳酸钙等，以晶体形态存在。1．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，还可能含有共价键、配位键。如Na2O2、NaOH、Ba(OH)2、Na2SO4中均含有离子键和共价键。2．离子键具有方向性和饱和性吗？提示通常情况下，阴、阳离子可以看作是球形对称的，阴、阳离子的电荷分布也是球形对称的，它们在空间各个方向的静电作用相同，所以在各个方向上都可以与带相反荷的离子发生静电作用，并且在能达到的范围内，只要空间允许，一个离子可以同时吸引多个带相反电荷的离子，可见离子键没有方向性和饱和性。1．离子晶体的结构(1)离子晶体中微粒之间的作用力是离子键，由于离子键没有方向性和饱和性，因此离子晶体一般采取密置堆积方式。(2)离子晶体中存在的微粒是阳离子和阴离子，离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不表示其分子构成。(3)离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷越多，离子键越强。2．离子晶体的判断可以根据物质的分类、组成和性质等方面判断一种物质是不是离子晶体。(1)利用物质的分类判断金属离子和酸根离子、OH－形成的大多数盐、强碱，活泼金属的氧化物和过氧化物(如Na2O和Na2O2)，活泼金属的氢化物(如NaH)，活泼金属的硫化物等都是离子晶体。(2)利用元素的性质和种类判断如成键元素的电负性差值大于1.7的物质，金属元素(特别是活泼金属元素，ⅠA、ⅡA族元素)与非金属元素(特别是活泼非金属元素，ⅥA、ⅦA族元素)组成的化合物。(3)利用物质的性质判断离子晶体一般具有较高的熔点、沸点，难挥发，硬而脆；固体不导电，但熔融状态或溶于水时能导电；大多数离子晶体易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂。1．萤石(CaF2)是一种难溶于水的固体。下列实验事实能说明CaF2一定属于离子晶体的是()A．CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱B．CaF2的熔点较高，硬度较大C．CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电D．CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小C[化合物中存在离子键则必为离子晶体，而离子晶体区别于其他晶体的突出特点是固体不导电，熔融状态下能导电。]2．氧化钙在2973K时熔化，而氯化钠在1074K时熔化，二者离子间的距离和晶体结构都类似。下列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．氧化钙中氧离子与钙离子之间的作用力更强C．氧化钙晶体的结构类型与氯化钠晶体的结构类型不同D．在氧化钙与氯化钠的离子间距离类似的情况下，熔点主要由阴、阳离子所带电荷数的多少决定C[氧化钙和氯化钠中离子间的距离和晶体结构都类似，故熔点主要由阴、阳离子所带电荷数的多少决定。]有一种蓝色晶体[其组成可表示为MxFey(CN)6]，经X射线研究发现，它的结构特征是Fe3＋和Fe2＋互相占据立方体互不相邻的顶点，而CN－位于立方体棱上，其晶体中阴离子的最小结构单元如下图所示。(1)根据上述信息分析该晶体的化学式。提示由题给阴离子结构图可推出，晶体的最小结构单元中含Fe2＋的个数为4×＝(个)，含Fe3＋的个数也为个，CN－的个数为12×＝3(个)，因此阴离子的化学式为[Fe2(CN)6]－，则该晶体的化学式只能为MFe2(CN)6。(2)确定该晶体的类型及M的化合价。提示由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体，M的化合价为＋1。(1)离子晶体中没有分子，其化学式只能表示阴、阳离子的个数比，不是分子式。(2)离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键。[对应学生用书P51]1．(双选)下列关于CaF2的表述正确的是()A．Ca2＋与F－间不仅存在静电吸引作用，还有静电排斥作用B．F－的半径小于Cl－，则CaF2的熔点低于CaCl2C．阴、阳离子的个数比为2∶1的物质，均与CaF2晶体结构相同D．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电A、D[Ca2＋与F－间既有静电吸引作用，也有静电排斥作用；离子所带电荷相同，F－的半径小于Cl－，所以CaF2晶体的离子键键能大，CaF2的熔点应高于CaCl2；晶体构型还与离子的大小有关，阴、阳离子的个数比为2∶1的物质，不一定与CaF2晶体的结构相同；CaF2中的化学键为离子键，CaF2在熔融状态下能发生电离，因此CaF2在熔融状态下能导电。]2．离子键的强弱主要取决于离子的半径和离子所带电荷数。一般规律是：离子的半径越小，离子的电荷数越大，离子键越强。K2O、MgO、CaO三种物质中，离子键由强到弱的顺序是()A．K2O、MgO、CaO B．MgO、K2O、CaOC．MgO、CaO、K2O D．CaO、MgO、K2OC[离子键的强弱主要决定于离子的半径和离子所带电荷数。一般规律是：离子的半径越小，离子的电荷数越大，离子键越强。离子的半径由大到小为K＋、Ca2＋、Mg2＋，Ca2＋与Mg2＋所带电荷数相同，且大于K＋，所以离子键由强到弱的顺序为MgO、CaO、K2O。]3．下图为NaCl和CsCl的晶体结构。下列说法错误的是()A．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体B．NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子的个数比相同C．NaCl和CsCl晶体中与阳离子距离最近的阴离子分别为6和8D．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体，二者阳离子与阴离子的半径比相同D[NaCl和CsCl都是由阴、阳离子通过离子键构成的晶体，阴、阳离子的个数比都为1∶1，都属于AB型的离子晶体。结合题给结构图可知，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。NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体，但钠离子的半径小于铯离子的半径，NaCl中阳离子与阴离子的半径比小于CsCl中阳离子与阴离子的半径比。]4．钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，其晶胞结构如下图所示。下列有关说法正确的是()A．该晶体属于离子晶体B．该晶体的化学式为Ba2O2C．该晶体的晶胞结构与CsCl相似D．与每个Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋共有4个A[该晶体中含有Ba2＋和O2－2，故该晶体属于离子晶体。该氧化物的1个晶胞中含有4个Ba2＋和4个O2－2，故晶体的化学式应为BaO2。该晶体的晶胞结构与NaCl的晶胞结构相似，与每个Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋共有12个。]5．通过X射线探明，KCl、MgO、CaO、NiO、FeO的空间结构与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，请改正图中错误。________________________________________________________________________。(2)MgO是优良的耐高温材料，MgO的熔点比CaO高，其原因是____________________。(3)Ni2＋和Fe2＋的半径分别为69pm和78pm，则熔点NiO________(填“高于”或“低于”)FeO，NiO晶胞中与Ni2＋相邻的O2－的个数和与O2－相邻的Ni2＋的个数分别为________、________。(4)已知CaO晶体的密度为ag·cm－3，NA表示阿伏加德罗常数，则CaO晶胞的体积为________cm3。解析(1)因为氧化镁与氯化钠的晶体结构相似，所以在晶体中每个Mg2＋周围应该有6个O2－，每个O2－周围应该有6个Mg2＋，根据此规则可得⑧应该改为实心球。由于Mg2＋的半径小于O2－的半径，所以空心球代表O2－，实心球代表Mg2＋。(2)MgO与CaO中