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文档介绍
2020版高中化学 第3章第2节 金属晶体与离子晶体 第2课时学案 鲁科版选修3
第2课时 离子晶体 [学习目标定位] 1.理解离子键、离子晶体的概念，知道离子晶体类型与其性质的联系。2.认识晶格能的概念和意义，能根据晶格能的大小，分析晶体的性质。 一、离子晶体及其结构模型 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： ①构成微粒：阴离子和阳离子，离子晶体中不存在单个分子。 ②微粒间的作用力：离子键。 2．典型离子晶体的结构模型 (1)观察分析表中AB型离子晶体的结构模型，填写下表： 晶体结构 模型 配位数 Cl－和Na＋配位数都为6 Cl－和Cs＋配位数都为8 Zn2＋和S2－配位数都为4 晶胞中 微粒数 Na＋、Cl－都为4 Cs＋、Cl－都为1 Zn2＋、S2－都为4 1∶1 1∶1 1∶1 13 阴、阳离子个数比 化学式 NaCl CsCl ZnS 符合类型 Li、Na、K、Rb的卤化物， AgF、MgO等 CsBr、CsI、 NH4Cl等 BeO、BeS等 (2)观察CaF2晶体的晶胞示意图，回答下列问题： ①该晶胞中含有的Ca2＋数目是4，F－数目是8。 ②Ca2＋的配位数是8，F－的配位数是4。 (1)离子键无方向性和饱和性，在离子晶体中阴、阳离子与异电性离子接触尽可能采用最密堆积，可以看作是不等径圆球密堆积。 (2)影响离子晶体配位数的因素 ①离子半径因素：值的不同，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A、B离子的配位数比值为n∶1。如CaF2中Ca2＋的配位数是8，F－的配位数是4。 例1 下列说法中正确的是( ) A．固态能导电的晶体一定是金属晶体 B．固态不能导电，水溶液能导电的晶体一定是离子晶体 C．熔融状态能导电的晶体一定是离子晶体 D．固态不导电而熔融态能导电的晶体一定是离子晶体 答案 D 解析 固态时能导电的晶体不一定是金属晶体，如硅和石墨等不是金属晶体，A不正确；固态不能导电，水溶液能导电的晶体不一定是离子晶体，如P2O5等不是离子晶体，B不正确；金属熔融状态也能导电，C不正确；离子晶体是阴、阳离子组成的，固态时阴、阳离子不能自由移动，不导电，熔融状态时电离出自由移动的离子而导电。 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。 13 (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。 例2 一种离子晶体的晶胞如图所示。其中阳离子A以表示，阴离子B以表示。关于该离子晶体的说法正确的是( ) A．阳离子的配位数为8，化学式为AB B．阴离子的配位数为4，化学式为A2B C．每个晶胞中含4个A D．每个A周围有4个与它等距且最近的A 答案 C 解析 用均摊法可知，晶胞中含有阳离子数为8×＋6×＝4；阴离子显然是8个，故化学式为AB2，A、B项错误；每个A周围与它等距且最近的A有12个(类似于干冰晶体)，D项错误。 二、晶格能 1．晶格能是指将1_mol离子晶体中的阴、阳离子完全气化而远离所吸收的能量。 (1)吸收的能量越多，晶格能越大，表示离子键越强，离子晶体越稳定。 (2)晶格能通常取正值，单位：kJ·mol－1。 2．观察分析下表，回答下列问题(已知MgO、NaBr与NaCl晶体结构相似)： 离子化合物 NaBr NaCl MgO 离子电荷数 1 1 2 核间距/pm 290 276 205 晶格能/kJ·mol－1 736 787 3 890 熔点/℃ 750 801 2 800 摩氏硬度 <2.5 2.5 6.5 (1)影响晶格能大小的因素有哪些？ 答案 影响晶格能的因素：离子所带的电荷数和阴、阳离子间的距离。晶格能与离子所带电荷数的乘积成正比，与阴、阳离子间的距离成反比。 (2)晶格能与晶体的熔点、硬度有怎样的关系？ 13 答案 结构相似的离子晶体，晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，晶体的熔、沸点越高，硬度越大。 (3)根据离子晶体的形成，推测离子晶体具有怎样的特性？ 答案 离子晶体是由阴、阳离子通过较强的离子键而形成的，所以离子晶体具有较高的熔、沸点，难挥发，硬度较大，离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电。大多数离子晶体能溶于水，难溶于有机溶剂。 影响离子键强度的因素 (1)离子电荷数的影响：电荷数越多，晶格能越大，离子键越牢固，离子晶体的熔点越高、硬度越大。 (2)离子半径的影响：半径越大，导致离子核间距越大，晶格能越小，离子键越易断裂，离子晶体的熔点越低、硬度越小。 例3 根据表格数据回答下列有关问题： (1)已知NaBr、NaCl、MgO等离子晶体的核间距离和晶格能如下表所示： NaBr NaCl MgO 离子的核间距/pm 290 276 205 晶格能/kJ·mol－1 787 3 890 ①NaBr晶体比NaCl晶体晶格能____(填“大”或“小”)，主要原因是__________________ ________________________________________________________________________。 ②MgO晶体比NaCl晶体晶格能大，主要原因是_____________________________________ ________________________________________________________________________。 ③NaBr、NaCl和MgO晶体中，熔点最高的是________。 (2)Cu2O的熔点比Cu2S的_________(填“高”或“低”)，请解释原因：________________________________________________________________________。 (3)NaF的熔点______(填“>”“<”或“＝”)BF的熔点，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)①小 NaBr比NaCl离子的核间距大 ②氧化镁晶体中的阴、阳离子的电荷数绝对值大，并且离子的核间距小 ③MgO (2)高 O2－半径小于S2－的半径， Cu2O的离子键强于Cu2S的离子键，所以Cu2O的熔点比Cu2S的高 13 (3)＞ 两者均为离子化合物，且电荷数均为1，但后者离子半径大，离子键较弱，因此熔点较低 方法规律 离子晶体结构类型相同时，离子所带电荷数越多，离子半径越小，晶格能越大，晶体越稳定，熔、沸点越高，硬度越大。 离子晶体 1．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( ) A．H、O、S B．Na、H、O C．K、Cl、O D．H、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。 2．下列关于NaCl晶体结构的说法中正确的是( ) A．NaCl晶体中，阴、阳离子的配位数相等 B．NaCl晶体中，每个Na＋周围吸引1个Cl－ C．NaCl晶胞中的质点代表一个NaCl D．NaCl晶体中存在单个的NaCl分子 答案 A 解析 氯化钠晶体中，每个Na＋周围结合6个Cl－，而每个Cl－周围结合6个Na＋；NaCl只表示Na＋和Cl－个数比为1∶1。 3．一种金属晶体与一种离子晶体相比较，正确的是( ) A．金属晶体一定比离子晶体微粒堆积得更密集 B．金属晶体一定比离子晶体硬度大 C．金属晶体一定比离子晶体熔点高 D．金属晶体固态时一定能导电，但离子晶体不能 答案 D 解析 一般来说，金属晶体和离子晶体的微粒堆积方式均为密堆积，但具体到某一种金属晶体或离子晶体，就很难说谁的微粒堆积更密集了。离子晶体的熔点和硬度普遍较高；金属晶体的熔点和硬度有的很高，也有的很低。金属晶体都有导电性，离子晶体熔融态时都能导电，固态时不导电。 4．下列关于晶格能的叙述中正确的是( ) 13 A．晶格能是气态原子形成1 mol离子晶体所释放的能量 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、硬度越大 答案 D 解析 晶格能是将1 mol离子晶体中的阴、阳离子完全气化而远离所吸收的能量，晶格能与离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子核间距离成反比。晶格能越大，晶体的熔、沸点越高，硬度也越大，所以D项正确。 5．科学家通过X射线证明， MgO、CaO、NiO、FeO的晶体结构与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，请改正图中的错误____________。 (2)MgO是优良的耐高温材料，MgO的熔点比CaO的高，其原因是_______________________。 (3)Ni2＋和Fe2＋的离子半径分别为69 pm和78 pm，则熔点NiO________(填“<”或“>”)FeO，NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为________、________。 答案 (1)空心球应为O2－，实心球应为Mg2＋；8号空心球应改为实心球 (2)Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO的晶格能大 (3)> 6 6 解析 (1)Mg2＋和O2－的半径是O2－>Mg2＋，故空心球应为O2－，实心球应为Mg2＋；图中应该黑白球交替出现，故8号球应为实心球。(2)MgO与CaO的离子电荷数相同，Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO晶格能大，熔点高。(3)NiO晶胞与NaCl晶胞相同，所以Ni和O的配位数都是6，离子半径Ni2＋查看更多
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