高中化學(xué) 第3章第4節(jié) 離子晶體同步導(dǎo)學(xué)課件 新人教版選修3

第四節(jié)離子晶體 在一只500 mL的燒杯中加入100 mL水，煮沸，邊攪拌邊加入0.4 g瓊脂，加熱到瓊脂完全溶解即停止。再往燒杯內(nèi)加入40 mL 0.1 molL1的碘化鉀溶液，用玻璃棒攪勻，此時(shí)溶液的高度不低于3 cm，瓊脂溶液冷卻后即凝結(jié)成透明的膠凍。這時(shí)在膠凍的中心位置上面輕輕地放一顆綠豆大小的硝酸鉛固體。 510 min后，可看到以硝酸鉛固體為中心，形成許多黃色的同心圓環(huán)，非常醒目。圓形的出現(xiàn)是因?yàn)橄跛徙U固體與膠凍接觸時(shí)，有少量Pb2以相近的速度向四周擴(kuò)散，遇到I形成PbI2黃色圓環(huán)沉淀，繼而又有少量Pb2向四周擴(kuò)散，而在較遠(yuǎn)處與I反應(yīng)又形成PbI2圓環(huán)。隨著時(shí)間的推移，由近及遠(yuǎn)逐漸形成許多以硝酸鉛為中心的黃色同心圓環(huán)。 PbI2是離子晶體，NaCl也是離子晶體，它們的結(jié)構(gòu)相同嗎？你認(rèn)為有哪些因素影響了它們的結(jié)構(gòu)呢？ 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了解晶格能的含義及應(yīng)用。 1結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 2決定晶體結(jié)構(gòu)的因素決定晶體結(jié)構(gòu)的因素 3性質(zhì) 熔、沸點(diǎn) ，硬度 ，難溶于有機(jī)溶劑。較高較高較大較大 離子晶體及常見(jiàn)的類型 (1)離子鍵 定義：陰、陽(yáng)離子間通過(guò)靜電作用所形成的化學(xué)鍵叫做離子鍵。 成鍵元素：活潑金屬元素(如K、Na、Ca、Ba等，主要是第A族和第A族元素)和活潑非金屬元素(如F、Cl、Br、O等， 主要是第A族和第A族元素)相互結(jié)合時(shí)多形成離子鍵。 成鍵原因：活潑金屬原子容易失去電子而形成陽(yáng)離子，活潑非金屬原子容易得到電子形成陰離子。當(dāng)活潑金屬遇到活潑非金屬時(shí)，電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，分別形成陽(yáng)、陰離子，再通過(guò)靜電作用形成離子鍵。 離子鍵只存在于離子化合物中。 強(qiáng)堿、活潑金屬氧化物、大多數(shù)鹽類是離子化合物。 (2)離子晶體 離子晶體是由陽(yáng)離子和陰離子通過(guò)離子鍵結(jié)合而成的晶體。 離子晶體微粒之間的作用力是離子鍵。由于靜電作用沒(méi)有方向性，故離子鍵沒(méi)有方向性。只要條件允許，陽(yáng)離子周圍可以盡可能多地吸引陰離子，同樣，陰離子周圍可以盡可能多地吸引陽(yáng)離子，故離子鍵也沒(méi)有飽和性。根據(jù)靜電作用大小的影響因素可知，在離子晶體中陰陽(yáng)離子半徑越小，所帶電荷數(shù)越多，離子鍵越強(qiáng)。 離子晶體的化學(xué)式只表示晶體中陰陽(yáng)離子的個(gè)數(shù)比，而不是表示分子的組成。 (3)幾種離子晶體模型 NaCl型晶體結(jié)構(gòu)模型(左下圖)：配位數(shù)為6。 a在NaCl晶體中，每個(gè)Na周圍同時(shí)吸引著6個(gè)Cl，每個(gè)Cl周圍也同時(shí)吸引著6個(gè)Na。 b每個(gè)Na周圍與它最近且等距的Na有12個(gè)，每個(gè)Na周圍與它最近且等距的Cl有6個(gè)。 CsCl型晶體結(jié)構(gòu)模型(右下圖)：配位數(shù)為8。 a在CsCl晶體中，每個(gè)Cs周圍同時(shí)吸引著8個(gè)Cl，每個(gè)Cl周圍也同時(shí)吸引著8個(gè)Cs。 b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。 ZnS型晶體結(jié)構(gòu)模型(右圖)：配位數(shù)為4。 ZnS型離子晶體中，陰離子和陽(yáng)離子的 排列類似NaCl型，但相互穿插的位置不同， 使陰、陽(yáng)離子的配位數(shù)不是6，而是4。常見(jiàn) 的ZnS型離子晶體有ZnS、AgI、BeO晶體等。 1. 下列敘述正確的是 () A原子晶體中可能存在氫鍵 B干冰升華時(shí)分子內(nèi)共價(jià)鍵發(fā)生斷裂 C原子晶體的熔點(diǎn)比分子晶體的熔點(diǎn)高 D離子晶體中只含離子鍵，不含共價(jià)鍵 解析：A項(xiàng)中氫鍵存在于分子間或分子內(nèi)，原子晶體中不可能存在氫鍵；B項(xiàng)中干冰升華時(shí)破壞的是分子間作用力，而分子結(jié)構(gòu)并沒(méi)有改變，共價(jià)鍵自然也不會(huì)斷裂；C項(xiàng)中原子晶體微粒間的作用力是共價(jià)鍵，熔點(diǎn)較高，而分子晶體微粒間的作用力是微弱的范德華力，熔點(diǎn)較低；D項(xiàng)中離子晶體中一定存在離子鍵，可能存在共價(jià)鍵，如NH4Cl、NaOH等。 答案：C 1概念 形成1摩離子晶體 的能量，通常取 ，單位為 。 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 ，而且熔點(diǎn)越 ，硬度越 。氣態(tài)離子氣態(tài)離子所釋放所釋放正值正值kJmol1穩(wěn)定穩(wěn)定高高大大 (3)巖漿晶出規(guī)則的影響因素 晶格能(主要)：晶格能越大，越早析出晶體。 濃度：越早達(dá)到飽和，越易析出。 2離子晶體熔點(diǎn)的高低決定于陰、陽(yáng)離子核間距離和晶格能的大小，據(jù)所學(xué)知識(shí)判斷KCl、NaCl、CaO、BaO四種晶體熔點(diǎn)的高低順序是 () AKClNaClBaOCaO BNaClKClCaOBaO CCaOBaOKClNaCl DCaOBaONaClKCl 解析：對(duì)于離子晶體來(lái)說(shuō)，離子所帶電荷數(shù)越多，陰、陽(yáng)離子核間距離越小，晶格能越大，離子鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高，陽(yáng)離子半徑大小順序?yàn)椋築a2KCa2Na；陰離子半徑：ClO2，比較可得只有D項(xiàng)是正確的。 答案：D (2)由極性分子構(gòu)成的晶體是_，含有共價(jià)鍵的離子晶體是_，屬于分子晶體的單質(zhì)是_。 (3)在一定條件下能導(dǎo)電并發(fā)生化學(xué)變化的是_。受熱熔化后化學(xué)鍵不發(fā)生變化的是_，需克服共價(jià)鍵的是_。 思路指引：判斷晶體類型需要注意以下兩點(diǎn)： (1)晶體的構(gòu)成微粒。 (2)微粒間的相互作用力。 在選項(xiàng)中屬于原子晶體的是：金剛石和水晶(由硅原子和氧原子構(gòu)成)；屬于分子晶體的是：冰醋酸、白磷和晶體氬；屬于離子晶體的是：MgO(由Mg2和O2組成)、NH4Cl(由NH4和Cl組成)；而Al屬于金屬晶體，金屬的導(dǎo)電是靠自由電子的移動(dòng)，并不發(fā)生化學(xué)變化，但金屬熔化時(shí)金屬鍵就被破壞。分子晶體的熔化只需要克服分子間作用力，而原子晶體、離子晶體熔化時(shí)分別需要克服共價(jià)鍵、離子鍵。 答案：(1)AA、E、HE(2)BFD、E (3)GB、D、EA、H 判斷晶體類型的方法 判斷晶體的類型一般是根據(jù)物質(zhì)的物理性質(zhì)： (1)在常溫下呈氣態(tài)或液態(tài)的物質(zhì)，其晶體應(yīng)屬于分子晶體(Hg除外)，如H2O、H2等。對(duì)于稀有氣體，雖然構(gòu)成物質(zhì)的微粒為原子，但應(yīng)看作單原子分子，因?yàn)槲⒘ｉg的相互作用力是范德華力，而非共價(jià)鍵。 (2)在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的晶體(化合物)是離子晶體。 如：NaCl熔融后電離出Na和Cl，能自由移動(dòng)，所以能導(dǎo)電。 (3)有較高的熔、沸點(diǎn)，硬度大，并且難溶于水的物質(zhì)大多為原子晶體，如晶體硅、二氧化硅、金剛石等。 (4)易升華的物質(zhì)大多為分子晶體。還要強(qiáng)調(diào)的是，對(duì)于教材上每種晶體類型的例子，同學(xué)們一定要認(rèn)真掌握其結(jié)構(gòu)，把握其實(shí)質(zhì)和內(nèi)涵，在解題中靈活運(yùn)用。 1下列物質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，所克服的粒子間相互作用屬于同種類型的是 () A液溴和苯分別受熱變?yōu)闅怏w B干冰和氯化銨分別受熱變?yōu)闅怏w C二氧化硅和鐵分別受熱熔化 D食鹽和葡萄糖分別溶解在水中 答案：A 現(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點(diǎn)()的數(shù)據(jù)：A組組B組組C組組D組組金剛石：金剛石：3 550Li：181HF：83NaCl：801硅晶體：硅晶體：1 410Na：98HCl：115KCl：776硼晶體：硼晶體：2 300K：64HBr：89RbCl：718二氧化硅：二氧化硅：1 723Rb：39HI：51CsCl：645 據(jù)此回答下列問(wèn)題： (1)A組屬于_晶體，其熔化時(shí)克服的微粒間的作用力是_。 (2)B組晶體共同的物理性質(zhì)是_(填序號(hào))。 有金屬光澤導(dǎo)電性導(dǎo)熱性延展性 (3)C組中HF熔點(diǎn)反常是由于_ _。 (4)D組晶體可能具有的性質(zhì)是_(填序號(hào))。 硬度小水溶液能導(dǎo)電固體能導(dǎo)電熔融狀態(tài)能導(dǎo)電 (5)D組晶體的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)椋篘aClKCl RbCl CsCl，其原因解釋為：_ _。 通過(guò)讀取表格中數(shù)據(jù)先判斷出晶體的類型及晶體的性質(zhì)，應(yīng)用氫鍵解釋HF的熔點(diǎn)反常，利用晶格能的大小解釋離子晶體熔點(diǎn)高低的原因。 答案：(1)原子共價(jià)鍵(2) (3)HF分子間能形成氫鍵，其熔化時(shí)需要消耗的能量更多(只要答出HF分子間能形成氫鍵即可) (4)(5)D組晶體都為離子晶體，r(Na)r(K)r(Rb)離子晶體分子晶體；金屬晶體(除少數(shù)外)分子晶體；金屬晶體熔沸點(diǎn)有的很高，如鎢，有的很低，如汞(常溫下是液體)。 (2)同類型晶體的熔沸點(diǎn)： 原子晶體：結(jié)構(gòu)相似，半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，熔沸點(diǎn)越高。如金剛石碳化硅晶體硅。 分子晶體：組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔沸點(diǎn)越高。如CI4CBr4CCl4CF4。 金屬晶體：所帶電荷數(shù)越大，原子半徑越小，則金屬鍵越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高。如AlMgNaK。 離子晶體：離子所帶電荷越多，半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高。如KFKClKBrKI。 2根據(jù)下表給出物質(zhì)的熔點(diǎn)數(shù)據(jù)(AlCl3沸點(diǎn)為160 )，判斷下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是() A.MgO中的離子鍵比NaCl中的離子鍵強(qiáng) BSiCl4晶體是分子晶體 CAlCl3晶體是離子晶體 D晶體硼是原子晶體 答案：C晶體晶體NaClMgOSiCl4AlCl3晶體硼晶體硼熔點(diǎn)熔點(diǎn)/8012 800701802 500 1下列物質(zhì)中，屬于含有極性共價(jià)鍵的離子晶體的是() ACsClBKOH CH2O DNa2O2 解析：水是共價(jià)化合物，形成的晶體是分子晶體。CsCl、KOH、Na2O2都是離子晶體，但是CsCl中只有離子鍵。KOH由K和OH組成，OH中存在極性共價(jià)鍵，因此B選項(xiàng)符合題意。Na2O2由Na和O22組成，O22中存在非極性共價(jià)鍵，不符合題意。 答案：B 2離子晶體不可能具有的性質(zhì)是() A較高的熔、沸點(diǎn)B良好的導(dǎo)電性 C溶于極性溶劑 D堅(jiān)硬而易粉碎 解析：離子晶體是陰、陽(yáng)離子通過(guò)離子鍵結(jié)合而成的，在固態(tài)時(shí)，陰、陽(yáng)離子受到彼此的束縛不能自由移動(dòng)，因而不導(dǎo)電。只有在離子晶體溶于水或熔融后，電離成可以自由移動(dòng)的陰、陽(yáng)離子，才可以導(dǎo)電。 答案：B 3對(duì)于氯化鈉晶體，下列描述正確的是() A它是六方緊密堆積的一個(gè)例子 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離子作為近鄰 解析：氯化鈉晶體是面心立方堆積，故A錯(cuò)，氯化銫晶體結(jié)構(gòu)呈體心立方堆積，所以C也不正確，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，所以D正確。B相鄰的正負(fù)離子核間距不等于正負(fù)離子半徑之和。 答案：D 4NaF、NaI、MgO均為離子化合物，這三種化合物的熔點(diǎn)高低順序是() NaFNaIMgO AB C D 解析：離子化合物的熔點(diǎn)與離子鍵強(qiáng)弱有關(guān)，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑之和越小，離子鍵越強(qiáng)，該離子化合物的熔點(diǎn)越高。已知離子半徑NaMg2，IO2F，可知NaI中離子鍵最弱，因MgO中的離子帶兩個(gè)單位電荷，故離子鍵比NaF中的強(qiáng)。 答案：B 5NaCl晶體、HCl晶體、干冰、金剛石熔點(diǎn)由高而低的順序是_ _；其中在熔融液態(tài)時(shí)能導(dǎo)電的電解質(zhì)是_，液態(tài)不導(dǎo)電但為電解質(zhì)的是_，在水溶液中能導(dǎo)電的非電解質(zhì)是_。 解析：晶體熔點(diǎn)一般是原子晶體離子晶體分子晶體，而HCl晶體和干冰都是分子晶體，而M(CO2)M(HCl)，故熔點(diǎn)干冰HCl晶體，所以熔點(diǎn)由高到低為金剛石NaCl晶體干冰HCl晶體；熔融導(dǎo)電的電解質(zhì)為離子晶體，故為NaCl；液態(tài)不導(dǎo)電的電解質(zhì)為HCl；水溶液導(dǎo)電的非電解質(zhì)為干冰。 答案：金剛石NaCl晶體干冰HCl晶體NaCl晶體HCl晶體干冰 6有A、B、C三種晶體，分別由H、C、Na、Cl 4種元素的一種或幾種形成，對(duì)這3種晶體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下表：熔點(diǎn)熔點(diǎn)/硬硬度度水水溶性溶性導(dǎo)電性導(dǎo)電性水溶液與水溶液與Ag反應(yīng)反應(yīng)A811較較大大易易溶溶水溶液或水溶液或熔融導(dǎo)電熔融導(dǎo)電白色沉淀白色沉淀B3 550很很大大不不溶溶不導(dǎo)電不導(dǎo)電不反應(yīng)不反應(yīng)C114.2很很小小易易溶溶液態(tài)不導(dǎo)液態(tài)不導(dǎo)電電白色沉淀白色沉淀 (1)晶體的化學(xué)式分別為：A_、B_、C_。 (2)晶體的類型分別是：A_、B_、C_。 (3)晶體中微粒間的作用力分別是：A_、B_、C_。 解析：根據(jù)A、B、C所述晶體的性質(zhì)可知，A為離子晶體，只能為NaCl，微粒間的作用力為離子鍵；B應(yīng)為原子晶體，只能為金剛石，微粒間的作用力為共價(jià)鍵；C應(yīng)為分子晶體，且易溶，只能為HCl，微粒間的作用力為范德華力。 答案：(1)NaClCHCl(2)離子晶體原子晶體分子晶體(3)離子鍵共價(jià)鍵范德華力