人教課標(biāo)實(shí)驗(yàn)版-物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)-第三章 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)-第四節(jié) 離子晶體 全省一等獎(jiǎng)

《離子晶體》教學(xué)參考教材預(yù)讀區(qū)學(xué)習(xí)目標(biāo)eq\a\vs4\al(1.了解離子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。,2.能根據(jù)離子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)解釋其物理性質(zhì)。,3.了解晶格能的定義及應(yīng)用。)eq\a\vs4\al()細(xì)讀教材記主干1．什么是離子鍵？其成鍵微粒有哪些？提示：帶相反電荷離子之間的相互作用叫作離子鍵，其成鍵微粒是陰、陽(yáng)離子。2．由離子鍵構(gòu)成的化合物叫離子化合物；離子化合物一定含離子鍵，可能含共價(jià)鍵，含離子鍵的化合物一定是離子化合物。3．離子晶體是由陰、陽(yáng)離子通過離子鍵結(jié)合而成的晶體。決定離子晶體結(jié)構(gòu)的重要因素有：幾何因素(正負(fù)離子的半徑比)，電荷因素(正負(fù)離子的電荷比)，鍵性因素(離子鍵的純粹程度)。4．離子晶體硬度較大，難以壓縮，具有較高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，固體不導(dǎo)電，溶于水或在熔融狀態(tài)下可以導(dǎo)電。[新知探究]1．概念由陽(yáng)離子和陰離子通過離子鍵結(jié)合而成的晶體。(1)構(gòu)成粒子：陽(yáng)離子和陰離子。(2)作用力：離子鍵。2．決定晶體結(jié)構(gòu)的因素3．離子晶體的性質(zhì)熔、沸點(diǎn)熔、沸點(diǎn)較高，難揮發(fā)硬度硬度較大，難以壓縮溶解性一般在水中易溶，在非極性溶劑中難溶導(dǎo)電性固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電，熔融狀態(tài)或在水溶液中能導(dǎo)電4.常見的離子晶體晶體晶胞晶胞詳解NaCl①在NaCl晶體中，Na＋的配位數(shù)為6，Cl－的配位數(shù)為6②與Na＋(Cl－)等距離且最近的Na＋(Cl－)有12個(gè)③每個(gè)晶胞中有4個(gè)Na＋和4個(gè)Cl－④每個(gè)Cl－周圍的Na＋構(gòu)成正八面體圖形續(xù)表晶體晶胞晶胞詳解CsCl①在CsCl晶體中，Cs＋的配位數(shù)為8，Cl－的配位數(shù)為8②每個(gè)Cs＋與6個(gè)Cs＋等距離相鄰，每個(gè)Cs＋與8個(gè)Cl－等距離相鄰CaF2①在CaF2晶體中，Ca2＋的配位數(shù)為8，F(xiàn)－的配位數(shù)為4②每個(gè)晶胞中含有4個(gè)Ca2＋和8個(gè)F－[名師點(diǎn)撥]1．離子晶體中的“不一定”(1)離子晶體中不一定都含有金屬元素，如NH4NO3晶體。(2)離子晶體的熔點(diǎn)不一定低于原子晶體，如MgO的熔點(diǎn)(2800℃)高于SiO2的熔點(diǎn)(1600(3)離子晶體中除含離子鍵外不一定不含其他化學(xué)鍵，如CH3COONH4中除含離子鍵外，還含有共價(jià)鍵、配位鍵。(4)由金屬元素和非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體，如AlCl3是分子晶體。(5)含有陽(yáng)離子的晶體不一定是離子晶體，也可能是金屬晶體。(6)離子晶體中不一定不含分子，如CuSO4·5H2O晶體。2．四種晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的比較類型項(xiàng)目離子晶體原子晶體分子晶體金屬晶體構(gòu)成晶體的粒子陰、陽(yáng)離子原子分子金屬陽(yáng)離子和自由電子粒子間的作用離子鍵共價(jià)鍵分子間作用力(范德華力或氫鍵)金屬離子和自由電子之間的強(qiáng)烈相互作用確定作用力強(qiáng)弱的一般判斷方法離子電荷、半徑鍵長(zhǎng)(原子半徑)組成結(jié)構(gòu)相似時(shí)，比較相對(duì)分子質(zhì)量離子半徑、價(jià)電子數(shù)熔、沸點(diǎn)較高高低差別較大(汞常溫下為液態(tài)，鎢熔點(diǎn)為3410℃硬度略硬而脆大較小差別較大導(dǎo)電性不良導(dǎo)體(熔化后或溶于水時(shí)導(dǎo)電)不良導(dǎo)體(個(gè)別為半導(dǎo)體)不良導(dǎo)體(部分溶于水發(fā)生電離后導(dǎo)電)良導(dǎo)體溶解性多數(shù)易溶一般不溶相似相溶一般不溶于水，少數(shù)與水反應(yīng)機(jī)械加工性不良不良不良優(yōu)良延展性差差差優(yōu)良[對(duì)點(diǎn)演練]1．(2016·邢臺(tái)高二檢測(cè))CaC2晶體的晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl晶體的相似(如圖所示)，但CaC2晶體中由于啞鈴形Ceq\o\al(2－,2)的存在，使晶胞沿一個(gè)方向拉長(zhǎng)。下列關(guān)于CaC2晶體的說法中正確的是()A．1個(gè)Ca2＋周圍距離最近且等距離的Ceq\o\al(2－,2)數(shù)目為6B．該晶體中的陰離子與F2是等電子體C．6.4gCaC2晶體中含陰離子0.1molD．與每個(gè)Ca2＋距離相等且最近的Ca2＋共有12個(gè)解析：選C依據(jù)晶胞示意圖可以看出，晶胞的一個(gè)平面的長(zhǎng)與寬不相等，再由圖中體心可知1個(gè)Ca2＋周圍距離最近的Ceq\o\al(2－,2)有4個(gè)，而不是6個(gè)，故A錯(cuò)誤；Ceq\o\al(2－,2)含電子數(shù)為2×6＋2＝14，F(xiàn)2的電子數(shù)為18，二者電子數(shù)不同，不是等電子體，故B錯(cuò)誤；6.4gCaC2為0.1mol，CaC2晶體中含陰離子為Ceq\o\al(2－,2)，則含陰離子0.1mol，故C正確；晶胞的一個(gè)平面的長(zhǎng)與寬不相等，與每個(gè)Ca2＋距離相等且最近的Ca2＋應(yīng)為4個(gè)，故D錯(cuò)誤。2．NaCl晶體模型如圖所示：(1)在NaCl晶體中，每個(gè)Na＋周圍同時(shí)吸引________個(gè)Cl－，每個(gè)Cl－周圍也同時(shí)吸引著________個(gè)Na＋；在NaCl晶胞中含有________個(gè)Na＋、________個(gè)Cl－，晶體中每個(gè)Na＋周圍與它距離最近且相等的Na＋共有________個(gè)。(2)對(duì)于氯化鈉晶體，下列描述正確的是________。A．它是六方緊密堆積B．相鄰的正負(fù)離子核間距等于正負(fù)離子半徑之和C．與氯化銫晶體結(jié)構(gòu)相同D．每個(gè)Na＋與6個(gè)Cl－作為近鄰解析：(1)在氯化鈉晶體中，一個(gè)Na＋位于晶胞的中心，12個(gè)Na＋分別位于晶胞的12條棱上，則屬于該晶胞的Na＋相當(dāng)于3個(gè)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)×12＝3))，因此一個(gè)晶胞中共含有4個(gè)Na＋，8個(gè)Cl－分別位于晶胞的8個(gè)頂點(diǎn)上，則屬于該晶胞的Cl－相當(dāng)于1個(gè)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,8)×8＝1))，6個(gè)Cl－分別位于晶胞的6個(gè)面心上，則屬于該晶胞的Cl－相當(dāng)于3個(gè)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)×6＝3))，所以一個(gè)晶胞中共含有4個(gè)Cl－?？梢奛aCl晶體中Na＋、Cl－的個(gè)數(shù)比為1∶1。圖中位于晶胞中心的Na＋實(shí)際上共有3個(gè)平面通過它，通過中心Na＋的每個(gè)平面都有4個(gè)Na＋位于平面的四角，這4個(gè)Na＋與中心Na＋距離最近且距離相等。所以在NaCl晶體中，每個(gè)Na＋周圍與它距離最近且距離相等的Na＋共有12個(gè)，按相似的方法可推出每個(gè)Cl－周圍與它最近且距離相等的Cl－也共有12個(gè)。(2)氯化鈉晶體是面心立方堆積，A錯(cuò)誤，相鄰的正負(fù)離子核間距不等于正負(fù)離子半徑之和，B錯(cuò)誤，氯化銫晶體結(jié)構(gòu)呈體心立體堆積，C錯(cuò)誤，氯化鈉晶體中以Na＋為中心向三維方向伸展，有6個(gè)Cl－近鄰，D正確。答案：(1)664412(2)D[新知探究]1．概念氣態(tài)離子形成1mol離子晶體釋放的能量，通常取正值，單位為kJ/mol。2．影響因素3．晶格能對(duì)離子晶體性質(zhì)的影響晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，而且熔點(diǎn)越高，硬度越大。[對(duì)點(diǎn)演練]3．(2016·潮州高二檢測(cè))離子晶體穩(wěn)定性取決于晶體中晶格能的大小。判斷KCl、NaCl、CaO、BaO四種晶體穩(wěn)定性由高到低的順序是()A．KCl＞NaCl＞BaO＞CaOB．NaCl＞KCl＞CaO＞BaOC．CaO＞BaO＞NaCl＞KClD．CaO＞BaO＞KCl＞NaCl解析：選C離子晶體的離子半徑越小，晶格能越大，則晶體的穩(wěn)定性越高，離子半徑Na＋＜K＋，穩(wěn)定性NaCl＞KCl，離子半徑Ca2＋＜Ba2＋，穩(wěn)定性CaO＞BaO；離子所帶電荷數(shù)越多，晶格能越大，則晶體的穩(wěn)定性越高，離子電荷數(shù)Na＋＝Cl－＜O2－＝Ba2＋，有穩(wěn)定性BaO＞NaCl，穩(wěn)定性由高到低的順序是CaO＞BaO＞NaCl＞KCl，故選C。4．下列有關(guān)離子晶體的數(shù)據(jù)大小比較不正確的是()A．熔點(diǎn)：NaF>MgF2>AlF3B．晶格能：NaF>NaCl>NaBrC．陰離子的配位數(shù)：CsCl>NaCl>CaF2D．硬度：MgO>CaO>BaO解析：選A掌握好離子半徑的大小變化規(guī)律是分析離子晶體性質(zhì)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。由于r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)，且Na＋、Mg2＋、Al3＋所帶電荷依次增大，所以NaF、MgF2、AlF3的離子鍵依次增強(qiáng)，晶格能依次增大，故熔點(diǎn)依次升高。r(F－)<r(Cl－)<r(Br－)，故NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次減小。在CsCl、NaCl、CaF2中陰離子的配位數(shù)分別為8、6、4。r(Mg2＋)<r(Ca2＋)<r(Ba2＋)，故MgO、CaO、BaO中離子鍵依次減弱，晶格能依次減小，硬度依次減小。1．(2016·黃石高二檢測(cè))下列敘述正確的是()A．離子晶體中，只存在離子鍵，不可能存在其他化學(xué)鍵B．氧族元素(O、S、Se、Te)的氫化物的沸點(diǎn)依次升高C．NaHSO4、Na2O2晶體中的陰陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比均為1∶1D．晶體的硬度：金剛石>碳化硅>石英解析：選D離子晶體中一定含有離子鍵，也可能存在共價(jià)鍵，如KOH，故A錯(cuò)誤；氧族元素的氫化物都是分子晶體，其溶沸點(diǎn)的高低取決于分子間作用力，水分子之間存在氫鍵使得其溶沸點(diǎn)特別高，所以水的沸點(diǎn)最高，故B錯(cuò)誤；硫酸氫鈉、過氧化鈉中其陰離子分別是HSOeq\o\al(－,4)、Oeq\o\al(2－,2)，其陽(yáng)離子都是鈉離子，所以NaHSO4中陰陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比是1∶1，Na2O2晶體中的陰陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比為1∶2，故C錯(cuò)誤；這幾種晶體都是原子晶體，且鍵長(zhǎng)Si－Si＞C－Si＞C－C，所以鍵能Si－Si＜C－Si＜C－C，熔點(diǎn)金剛石＞碳化硅＞單晶硅，故D正確。2．(2016·蚌埠高二檢測(cè))離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵、范德華力都是微粒之間的不同作用力，下列物質(zhì)：①Na2O2②SiO2③氦氣④金剛石⑤NH4Cl⑥白磷含有上述任意兩種作用力的是()A．①②④B．①③⑥C．①⑤⑥D(zhuǎn)．③④⑤解析：選C①Na2O2含有離子鍵和共價(jià)鍵；②SiO2只含有共價(jià)鍵；③氦氣只含有范德華力；④金剛石中只含有共價(jià)鍵；⑤NH4Cl含有離子鍵和共價(jià)鍵；⑥白磷含有共價(jià)鍵和范德華力。3．(2016·綿陽(yáng)高二檢測(cè))如圖是NaCl、CsCl、ZnS等離子晶體結(jié)構(gòu)圖或是從其中分割出來的部分結(jié)構(gòu)圖。試判斷屬于NaCl的晶體結(jié)構(gòu)的圖像為()ABCD解析：選B因NaCl屬于立方晶體，每個(gè)鈉離子周圍有6個(gè)氯離子，選項(xiàng)中只有B將黑球表示鈉離子，白球表示氯離子，鈉離子周圍有6個(gè)氯離子，即B屬于NaCl的晶體結(jié)構(gòu)。4．下列各組物質(zhì)中，按熔點(diǎn)由低到高排列正確的是()A．O2、I2、HgB．Si、SiC、金剛石C．H2O、H2S、H2SeD．NaCl、KCl、CsCl解析：選BA項(xiàng)，Hg的熔點(diǎn)比I2低；B項(xiàng)，Si的原子半徑大于C的原子半徑，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，鍵能：C—C＞C—Si＞Si—Si，熔點(diǎn)Si＜SiC＜金剛石，正確；C項(xiàng)，H2O分子間有氫鍵，沸點(diǎn)最高，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，Na＋、K＋、Cs＋的半徑依次增大，晶格能逐漸減小，熔點(diǎn)逐漸降低，錯(cuò)誤。5．(2016·汪清高二檢測(cè))高溫下超氧化鉀晶體呈立方體結(jié)構(gòu)，晶體中氧的化合價(jià)部分為0價(jià)，部分為－2價(jià)。如圖所示為超氧化鉀晶體的一個(gè)晶胞(晶體中最小的重復(fù)單元)，則下列說法中正確的是()A．超氧化鉀的化學(xué)式為KO2，每個(gè)晶胞含有4個(gè)K＋和4個(gè)Oeq\o\al(－,2)B．晶體中每個(gè)K＋周圍有8個(gè)Oeq\o\al(－,2)，每個(gè)Oeq\o\al(－,2)周圍有8個(gè)K＋C．晶體中與每個(gè)K＋距離最近的K＋有8個(gè)D．晶體中，0價(jià)氧與－2價(jià)氧的數(shù)目比為2∶1解析：選A在超氧化鉀晶體中含有K＋個(gè)數(shù)是：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，含有Oeq\o\al(－,2)原子個(gè)數(shù)是：12×eq\f(1,4)＋1＝4，因此超氧化鉀的化學(xué)式為KO2，每個(gè)晶胞含有4個(gè)K＋和4個(gè)Oeq\o\al(－,2)；在晶體中每個(gè)K＋周圍有6個(gè)Oeq\o\al(－,2)，每個(gè)Oeq\o\al(－,2)周圍有6個(gè)K＋；晶體中與每個(gè)K＋距離最近的K＋有(3×8)÷2＝12個(gè)；晶胞中，K＋和Oeq\o\al(－,2)都是4個(gè)，所以含有8個(gè)O原子，根據(jù)電荷相等可知－2價(jià)氧是2個(gè)，0價(jià)氧是6個(gè)，所以0價(jià)氧與－2價(jià)氧的數(shù)目比為6∶2＝3∶1。6．在離子晶體中，陰、陽(yáng)離子按一定規(guī)律在空間排列，如圖1就是NaCl的晶體結(jié)構(gòu)。在離子晶體中，陰、陽(yáng)離子具有或接近具有球?qū)ΨQ的電子云，它們可以被看成是不等徑的剛性圓球，并彼此相切，如圖2所示。離子鍵的鍵長(zhǎng)是相鄰陰、陽(yáng)離子的半徑之和，如圖3所示。已知a為常數(shù)。圖1圖2圖3試回答下列問題：(1)在NaCl晶體中，每個(gè)Na＋同時(shí)吸引________個(gè)Cl－，而Na＋數(shù)目與Cl－數(shù)目之比為________。(2)NaCl晶體離子鍵的鍵長(zhǎng)為________。(3)Na＋半徑與Cl－半徑之比eq\f(r＋,r－)＝__________(已知eq\r(2)≈1.414，eq\r(3)≈1.732，eq\r(5)≈2.236)。(4)NaCl晶體中不存在分子，但溫度達(dá)到1413℃時(shí)，NaCl晶體形成氣體，并以分子形式存在。現(xiàn)有29.25gNaCl晶體，強(qiáng)熱使溫度達(dá)到1450℃，測(cè)