苏教版高中化学选修三课件：3.2 离子键 离子晶体

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1、第二单元 离子键 离子晶体,专题3 微粒间作用力与物质性质,1.理解离子键、离子晶体的概念，并知道离子晶体结构与性质的关系。能用电子式表示离子键及其形成过程。 2.了解晶格能的概念；知道影响晶格能大小的因素并能用晶格能推断离子晶体熔、沸点的高低。,目标导航,基础知识导学,重点难点探究,随堂达标检测,栏目索引,1.形成过程 离子化合物中，阴、阳离子间的 使阴、阳离子相互吸引，而阴、阳离子的核外电子之间、原子核之间的 使阴、阳离子相互排斥。当阴、阳离子间的 和 达到平衡时，阴、阳离子保持一定的平衡核间距，形成稳定的离子键，整个体系达到能量 状态。 2.成键特征 阴、阳离子 对称，电荷分布也是 对称

2、，它们在空间各个方向上的 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 性和 性。,一、 离子键的形成,基础知识导学,答案,静电引力,静电斥力,静电引力,静电斥力,球形,最低,球形,静电作用,方向,饱和,答案,议一议 1.离子键的形成条件是什么？ 答案 元素的电负性差值比较大。成键的两元素的电负性差用X表示，一般情况下，当X 1.7, 发生电子转移， 形成离子键；当X 1.7，不发生电子转移，形成共用电子对，原子间形成共价键。,答案,2.用电子式表示下列离子或化合物。 (1)Mg2_；OH_； (2)Na2O_；Na2O2_； Na3N_；MgCl2_；NaOH_；Ca

3、C2_。,Mg2,答案,二、 离子晶体 1.概念 离子晶体是 而形成的晶体。构成离子晶体的微粒是 ，微粒间的作用力是 。 2.晶格能 (1)概念：拆开 离子晶体使之形成 。 (2)晶格能对离子晶体性质的影响：晶格能越大，离子键越牢固，晶体的熔点 ，硬度 ，稳定性越强。,阴、阳离子通过离子键,阴离子和阳离子,离子键,1 mol,气态阴离子和气态阳离子所吸收,的能量,越高,越大,答案,(3)影响因素,晶格能,离子带电荷_ 离子半径_,越多,越小,晶格能越大,答案,3.常见离子晶体的结构 (1)在NaCl晶体中不存在单个的NaCl分子，每个Na周围 同时吸引着 个Cl，每个Cl周围也同时吸引着 个N

4、a。 在每个Na周围最近且等距离的Na有12个(同层 个， 上层 个，下层 个)，在每个Cl周围最近且等距离的 Cl也有 个。在NaCl晶体的最小结构单元(一个晶胞)中， 含Na：112 4；含Cl：8 6 4。故Na与Cl个数比为4411。所以，化学式NaCl仅表示该离子晶体中阴阳离子的个数比。在NaCl晶体中不存在单个的分子。,6,6,4,4,4,12,答案,(2)CsCl晶体中，每个Cs周围同时吸引着 个Cl，每 个Cl周围同时吸引着 个Cs。在每个Cs周围最近 且等距离的Cs有 个(上、下、左、右、前、后)，在 每个Cl周围最近且等距离的Cl也有 个。在CsCl晶 体的最小结构单元(一

5、个晶胞)中，含Cs：8 1个； 含Cl： 个。故Cs与Cl个数比为 。化学式CsCl仅表示这种晶体中阴、阳离子个数之比。同样在氯化铯晶体中不存在单个的氯化铯分子。,8,8,6,6,1,11,答案,议一议 1.连线题。,答案,2.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。 3.如何比较NaF 、MgF2、AlF3的晶格能大小以及熔点高低？ 答案 因为Na、Mg2、Al3三种离子所带电荷逐渐增多，离子半径r(Na)r(Mg2)r(Al3)，离子键强度：AlF3MgF2NaF，所以晶格能

6、大小顺序为AlF3MgF2NaF。熔点由高到低顺序为AlF3MgF2NaF。,答案,4.正误判断，正确的打“”，错误的打“”。 (1)离子晶体中只含有离子键，没有共价键( ) (2)离子晶体熔沸点一般比较高( ) (3)晶格能越大，离子键越弱，离子晶体的熔沸点就越低( ) (4)离子晶体中每个离子周围均吸引着6个带相反电荷的离子( ) (5)只有非金属元素不可能形成离子键( ) (6)离子晶体在任何情况下都可以导电( ) (7)离子晶体均易溶于水( ) (8)离子晶体熔化时破坏了离子键( ),答案,5.根据晶格能的知识回答： (1)为何Na2O的晶格能大于NaF，而KCl的晶格能大于KI? 答

7、案 晶格能与离子所带的电荷数成正比，而与离子半径的大小成反比。在Na2O和NaF中，O2所带的电荷数比F多，故Na2O的晶格能大于NaF；而KCl和KI中，Cl半径小于I的半径，故KCl的晶格能大于KI。 (2)KCl、MgO、CaO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似，KCl、CaO、MgO三种离子晶体熔点从高到低的顺序是_ 。,MgOCaOKCl,返回,一、离子晶体的结构与性质,重点难点探究,1.离子晶体的结构 (1)离子晶体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，故离子晶体一般采取密堆积方式。 (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

8、子的个数比，而不是表示其分子组成。 (3)离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键越强。,2.离子晶体的性质 (1)离子晶体中阴阳离子交替出现，层与层之间如果滑动，同性离子相邻而使斥力增大导致不稳定，所以离子晶体无延展性。 (2)离子晶体不导电，但在熔融状态或水溶液中能导电。 (3)离子晶体难溶于非极性溶剂(如苯、汽油)而易溶于极性溶剂(如水)。 (4)离子晶体的熔、沸点取决于构成晶体的阴阳离子间离子键的强弱，而离子键的强弱，可用晶格能的大小来衡量，晶格能越大离子键越牢固，离子晶体的熔点越高、硬度越大。而对于同种类型的离子晶体，离子所带的电荷数越高，半径越小，晶格能越大。 (5)离

9、子晶体中不一定含有金属阳离子，如NH4Cl为离子晶体，不含有金属阳离子，但一定含有阴离子。,例1 下列性质适合于离子晶体的是( ) 熔点1 070 ，易溶于水，水溶液能导电 熔点10.31 ，液态不导电，水溶液能导电 能溶于CS2，熔点112.8 ，沸点444.6 熔点97.81 ，质软，导电，密度0.97 gcm3 熔点218 ，难溶于水 熔点3 900 ，硬度很大，不导电 难溶于水，固体时导电，升温时导电能力减弱 难溶于水，熔点高，固体不导电，熔化时导电 A. B. C. D.,解析答案,解析 离子晶体熔融时能导电，难溶于非极性溶剂，熔点较高、质硬而脆，固体不导电，故均不符合离子晶体的特点

10、； 中熔点达3 900 ，硬度很大，应是原子晶体。 故只有符合题意。 答案 A,变式训练1 下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是( ) A.熔点：NaFMgF2AlF3 B.晶格能：NaFNaClNaBr C.阴离子的配位数：CsClNaClCaF2 D.硬度：MgOCaOBaO,解析答案,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一个关键点。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。由于r(F)r(Cl)r(Br)，故NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减

11、小。在CsCl、NaCl、CaF2中阴离子的配位数分别为8、6、4。由于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。 答案 A,二、晶格能的应用,1.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，晶体熔、沸点越高，硬度越大。 2.晶格能的大小影响岩浆晶出的先后次序，晶格能越大，形成的晶体越稳定，岩浆中的矿物越容易结晶析出。,NaBr晶体比NaCl晶体晶格能 (填“大”或“小”)，主要原因是 。 MgO晶体比NaCl晶体晶格能大，主要原因是 。 NaBr、NaCl和MgO晶体中，熔点最高的是 。,解析答案,

12、例2 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：,解析 对同类型的离子晶体中，离子半径越小，离子电荷数越多，晶格能越大，离子晶体越稳定，熔、沸点越高。 答案 小 NaBr比NaCl离子的核间距大 MgO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 MgO,解析答案,(2)Mg是第3周期元素，该周期部分元素氟化物的熔点见下表：,解释表中氟化物熔点差异的原因： ； 。,解析 先比较不同类型晶体的熔点。NaF、MgF2为离子晶体，离子间以离子键结合，离子键作用强，SiF4固态时为分子晶体，分子间以范德华力结合，范德华力较弱，

13、故NaF和MgF2的熔点都高于SiF4。 再比较相同类型晶体的熔点。Na的半径比Mg2半径大，Na所带电荷数小于Mg2，所以MgF2的离子键比NaF的离子键强度大，MgF2熔点高于NaF熔点。 答案 NaF与MgF2为离子晶体，SiF4为分子晶体，所以NaF、MgF2远比SiF4熔点要高 因为Mg2的半径小于Na的半径且Mg2所带电荷数较大，所以MgF2的离子键强度大于NaF的离子键强度，故MgF2的熔点高于NaF,变式训练2 根据下表的数据，判断下列说法的正确的是( ),解析答案,A.晶格能的大小与正负离子电荷数和距离成正比 B.晶格能越大，即正负离子间的静电引力越强，晶体的熔点就越高，硬度

14、越大 C.NaF晶体比NaCl晶体稳定 D.表中物质CaO的晶体最稳定,返回,解析 根据表中的数据可知，晶格能主要影响因素是离子电荷，电荷数越多，晶格能越大，而且熔点越高，硬度越大；其次就是离子半径，离子半径越小，晶格能越大，而且熔点越高，硬度越大； A项，根据表中的数据可知，NaF电荷数1，MgO电荷数2，晶格能的大小与正负离子电荷数成正比，MgO、CaO中所带电荷相同，但镁离子半径小于钙离子半径，键长MgO小于CaO，晶格能：MgOCaO，所以晶格能的大小与距离成反比，错误； B项，离子键本质是阴、阳离子间的静电作用，不只是引力，还有斥力等，晶格能越大，即正负离子间的静电作用力越强，晶体的

15、熔点就越高，硬度越大，错误；,解析答案,C项，NaF晶体与NaCl晶体，两种化合物所带离子电荷数相同，由于离子半径：ClF，因此晶格能：NaFNaCl，NaF晶体比NaCl晶体稳定，正确； D项，MgO、CaO中所带电荷数相同为2，但镁离子半径小于钙离子半径，NaF晶体与NaCl晶体中阴阳离子所带电荷数都为1，离子半径：ClF，所以NaF、NaCl、MgO、CaO 4种离子晶体熔点从高到低的顺序是MgOCaONaFNaCl，晶格能越大，晶体越稳定，表中物质MgO的晶体最稳定，故D错误。 答案 C,返回,1.下列物质中，属于离子晶体并且含有共价键的是( ) A.CaCl2 B.MgO C.N2

16、D.NH4Cl,D,随堂达标检测,1,2,3,解析答案,4,5,6,2.下列叙述中错误的是( ) A.钠原子和氯原子作用生成NaCl后，其结构的稳定性增强 B.在氯化钠晶体中，除氯离子和钠离子的静电吸引作用外，还存在电子 与电子、原子核与原子核之间的排斥作用 C.任何离子键在形成的过程中必定有电子的得与失 D.钠与氯气反应生成氯化钠后，体系能量降低,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析 活泼的金属元素原子和活泼的非金属元素原子之间形成离子化合物，阳离子和阴离子均达到稳定结构，这样体系的能量降低，其结构的稳定性增强，故A、D正确； 离子键的形成只有阴、阳离子间的静电作用，并不一定发生电子的得与

17、失，如Na与OH结合成NaOH。 答案 C,1,2,3,4,5,6,3.如图所示，在较高温度时，钾、氧两种元素形成的一种晶体结构与NaCl晶体结构相似，则该化合物的化学式为( ),D,解析答案,A.K2O B.K2O2 C.K2O3 D.KO2,1,2,3,4,5,6,解析答案,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,答案 B,5.干燥剂的干燥性能可用干燥效率(1 m3空气中实际余留水蒸气的质量)来衡量。某些干燥剂的干燥效率如下：,解析答案,1,2,3,4,5,6,根据以上数据，有关叙述错误的是( ) A.MgO 的干燥性能比CaO差 B.干燥效率可能与干燥剂的阴阳离子半径大小有关 C

18、.MgCl2可能是比CaCl2更好的干燥剂 D.上述干燥剂中阳离子对干燥性能的影响比阴离子大,解析 A项，干燥效率：1 m3空气中实际余留水蒸气的质量，MgO为0.008，CaO为0.2，即有MgO的1 m3空气中实际余留水蒸气的质量更少，MgO的干燥效率比CaO好，错误； B项，构成阳离子和阴离子的半径越小，干燥性能越好，正确； C项，镁离子比钙离子半径小，氯离子比溴离子半径小，MgCl2比CaCl2干燥性能更好，正确； D项，对比表中阴阳离子变化的干燥效率数值，阳离子改变干燥效率变化大，阴离子改变干燥效率变化小，正确。 答案 A,1,2,3,4,5,6,6.请按要求填空。 (1)通过X射线

19、探明，KCl、MgO、CaO、NiO、FeO立体结构与NaCl的晶体结构相似。 某同学画出的MgO晶胞结构示意图如图所示，请改正图中错误； 。,1,2,3,4,5,6,解析答案,解析 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，根据此规则可得应该改为黑色。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。 答案 空心球应为O2，实心球应为Mg2；8号空心球应改为实心球,1,2,3,4,5,6,MgO是优良的耐高温材料，MgO的熔点比CaO的高，其原因是 。,1,2,3,4,5,6,解析答案,解析 MgO与CaO的

20、离子电荷数相同，Mg2半径比Ca2小，MgO晶格能大，熔点高。,Mg2半径比Ca2小，MgO的晶格能大,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 、 。,1,2,3,4,5,6,解析答案,解析 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Ni2Fe2，晶格能NiOFeO，所以熔点NiOFeO。,6,6,已知CaO晶体密度为a gcm3，NA表示阿伏加德罗常数，则CaO晶胞体积为 cm3。,1,2,3,4,5,6,解析答案,(2)如图所示，食盐晶体由钠离子和氯离子构成。已知食盐的摩尔质量为

21、58.5 gmol1，食盐的密度为2.2 gcm3，阿伏加德罗常数为6.021023 mol1，在食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离最接近下列哪个数据 (填字母)。 A.3.0108cm B.3.5108cm C.4.0108cm D.5.0108cm,1,2,3,4,5,6,解析答案,解析 从图中可看出，顶角上的每个离子为8个小立方体所共有，因此每个小立方体实际上只能分摊得 个“NaCl”。设每个小立方体的边长为a。则(2a32.2 gcm3)6.021023 mol158.5 gmol1。所以，两个距离最近的钠离子中心间的距离约为4.0108cm。,1,2,3,4,5,6,答案 C,(3)下图是CaF2晶体的晶胞示意图，回答下列问题：,1,2,3,4,5,6,解析答案,Ca2的配位数是 ，F的配位数是 。,解析 每个Ca2周围吸引8个F，每个F周围吸收4个Ca2，所以Ca2的配位数为8，F的配位数为4。,8,4,该晶胞中含有的Ca2数目是 个，F数目是 个。,1,2,3,4,5,6,解析答案,4,8,CaF2晶体的密度为a gcm3，则晶胞的体积是_ (只要求列出算式)。,1,2,3,4,5,6,返回,解析答案,本课结束,