1、化 学 选修3 人教版新课标导学第三章晶体结构与性质 第四节 离子晶体 1 激 趣 入 题 情 境 呈 现 2 新 知 预 习 自 主 探 究 3 预 习 自 测 初 试 牛 刀 4 课 堂 探 究 疑 难 解 惑 5 核 心 素 养 专 家 博 客 6 课 堂 达 标 夯 实 基 础 7 课 时 作 业 素 能 养 成 激趣入题情境呈现在我们周围广泛存在着离子化合物，常温下，许多离子化合物以晶体形态存在，如碳酸钙等。这些晶体是如何形成的？在这些晶体中，微粒又是怎样堆积的呢？依据前面研究金属晶体结构的方法，观察NaCl晶体，发现其中的微粒排布同样具有周期性，从中截取一个面心立方结构，就得到了N
2、aCl晶体的晶胞。在NaCl中，每个Na周围分布有六个Cl，同样每个Cl周围分布有六个Na，那么，在一个晶胞中实际拥有的Na与Cl各是多少个？新知预习自主探究一、离子晶体1结构特点：2决定晶体结构的因素：3常见的离子晶体：晶体类型NaClCsClCaF2晶胞阳离子的配位数_阴离子的配位数_6 8 8 6 8 4 4物理性质：(1)硬 度_，难于压缩。(2)熔点和沸点_。(3)固体不导电，但在_中能导电。较大较高熔融状态或水溶液二、晶格能1概念：气态离子形成_mol 离子晶体释放的能量。2影响因素：晶格能离子带电荷越多离子半径越小越大3晶格能对离子晶体性质的影响。晶格能越大，形成的离子晶体越_，
3、而且熔点越_，硬度越_。1 稳定高大预习自测初试牛刀1思考辨析：(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、氟化钙晶体我们通常写为NaCl、CaF2，说明晶体中存在组成为NaCl、CaF2的分子。()(4)在NaCl晶胞中正六面体的顶点上、面上、棱上的Na或Cl为该晶胞与其相邻的晶胞所共有，一个晶胞中Na的个数为6；Cl的个数为4。()(5)氯化钠的熔点大于氯化钾的熔点。()(6)MgO的熔、沸点和硬度均高于CaO。()2离子晶体不可能具有的性质是()A具有较高的熔点和沸点B易溶于水，难溶于非极性溶剂C具有良好的导电性D坚硬而易粉碎解析：离
4、子晶体中的阴、阳离子不能自由移动，离子晶体不能导电，所以选C。C 3下列物质中，含有共价键的离子晶体是()ANaClBSiO2CNH4ClDI2解析：NaCl中Na离子和Cl离子之间只存在离子键，是离子晶体，A错；SiO2中只存在共价键，是共价化合物，B错；铵根中存在共价键，Cl和NH之间存在离子键，NH4Cl是离子化合物，C正确；I2单质中存在共价键，I2为单质，不是化合物，D错。C 4下列说法一定正确的是()A固态时能导电的物质一定是金属晶体B熔融状态能导电的晶体一定是离子晶体C水溶液能导电的晶体一定是离子晶体D固态不导电而熔融态导电的晶体一定是离子晶体D 解析：四种晶体在不同状态下的导电
5、性区别如下：分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体固态不导电不导电(晶体硅导电)可导电不导电熔融状态不导电不导电可导电可导电水溶液有的可导电可导电5.已知 NaCl 的摩尔质量为 58.5 gmol1，食盐晶体的密度为 gcm3，若如图中 Na与最邻近的 Cl的核间距离为 a cm，那么阿伏伽德罗常数的值可表示为()A117 a3B MNAa3C234a3D58.52a3 D 6根据下图推测，CsCl晶体中两距离最近的Cs间距离为a，则每个Cs周围与其距离为a的Cs数目为_，每个Cs周围距离相等且次近的Cs数目为_，距离为_；每个Cs 周围距离相等且第三近的Cs数目为_，距离为_；每个Cs周围紧邻且
6、等距的Cl数目为_。6 12 8 8 2a3a解析：以图中大立方体中心的 Cs为基准，与其最近(距离为 a)的 Cs分别位于其上、下、前、后、左、右的六个方位，即 6 个；与其次近(距离为 2a)的 Cs分别位于通过中心 Cs的 3 个切面的大正方形的顶点，个数为 4312；与其第三近(距离为 3a)的 Cs分别位于大立方体的 8 个顶点上；每个 Cs周围紧邻且等距的 Cl数目为 8。课堂探究疑难解惑1构成离子晶体的微粒是什么？微粒之间的作用力是什么？决定晶体结构的因素有哪些？2NaCl、CsCl和CaF2晶体中阴、阳离子的配位数分别是多少？知识点一 离子晶体的结构1提示 构成离子晶体的微粒是
7、阴、阳离子。微粒之间的作用力是离子键。决定晶体结构的因素有：阴阳负离子的半径比、电荷比及离子键的纯粹程度。2提示离子晶体阴离子配位数阳离子配位数NaCl66CsCl88CaF2481结构特点：(1)离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。(2)离子晶体微粒之间的作用力是离子键。由于静电作用没有方向性，故离子键没有方向性。只要条件允许，阳离子周围可以尽可能多地吸引阴离子，同样，阴离子周围可以尽可能多地吸引阳离子，故离子键也没有饱和性。根据静电作用大小的影响因素可知，在离子晶体中阴、阳离子半径越小，所带电荷数越多，离子键越强。(3)离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不是
8、表示其分子组成。2常见离子晶体的晶胞结构：晶体晶胞晶胞详解NaCl在 NaCl 晶体中，Na的配位数为 6，Cl的配位数为 6与 Na(Cl)等距离且最近的 Na(Cl)有 12 个每个晶胞中有 4 个 Na和 4 个 Cl每个 Cl周围的 Na构成正八面体图形晶体晶胞晶胞详解CsCl在 CsCl 晶体中，Cs的配位数为 8，Cl的配位数为 8每个 Cs与 6 个 Cs等距离相邻，每个 Cs与 8 个 Cl等距离相邻CaF2在 CaF2 晶体中，Ca2的配位数为 8，F的配位数为 4每个晶胞中含有 4 个 Ca2和 8 个 F高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构，晶体中氧的化合价部分为0，部分为2
9、。如图为超氧化钾晶体的一个晶胞(晶体中最小的重复单元)。下列说法正确的是()A 典例 1A超氧化钾的化学式为 KO2，每个晶胞含有 4 个 K和 4 个 O2B晶体中每个 K周围有 8 个 O2，每个 O2 周围有 8 个 KC晶体中与每个 K距离最近的 K有 8 个D晶体中，0 价氧元素与2 价氧元素的原子个数比为 13规律方法指导：解答该题时，一要利用“均摊法”，求得每个晶胞中所含离子的数目；二要根据晶体结构求得阴阳离子的配位数。同时也可联想NaCl晶体模型，利用熟悉的模型去解答有关问题。解析：在一个超氧化钾晶胞中，含 K数为 8186124，O2数为 121414，故化学式为 KO2，且
10、每个晶胞中含有 4 个 K和 4 个 O2，故 A 项正确；晶体中每个 K周围有 6 个 O2，每个 O2 周围有 6 个 K，故 B 项不正确；晶体中与每个 K最近距离的 K有 12 个，故 C 项不正确；设 0 价氧原子个数为 x，2 价氧原子个数为 y，根据 KO2 为电中性得：2yxy2，xy31，故 D 项不正确。1(1)下图为离子晶体空间构型示意图，(为阳离子，为阴离子)，以 M代表阳离子，以 N 代表阴离子，写出各离子晶体的组成表达式：A_；B_；C_；D_。MN MN2MN2MN(2)下面是从NaCl或CsCl晶体结构中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结
11、构图是_。解析：(1)运用立方晶胞结构的特征判断。在 A 项中 M、N 都在立方体的顶点且个数相等，故化学式为 MN；在 B 项中，含 M：18812 个，含 N：1242(体心)4 个；在 C 项中，含 M：18412个，含 N：1 个；在 D 项中，含 M：1881 个，含 N：1 个(体心)。(2)NaCl 晶体是简单立方体结构，每个 Na周围有 6 个 Cl，每个 Cl周围有 6 个 Na；与每个 Na等距离的 Cl有 6 个，且构成正八面体，同理，与每个 Cl等距离的 6 个 Na也构成正八面体，由此可知图和是属于 NaCl 晶体的。离子晶体主要有哪些性质？知识点二 离子晶体的性质提
12、示 熔点高，硬度较大，不导电，但在熔融状态或溶于水时导电。性质原因熔沸点离子晶体中有较强的离子键，熔化或气化时需消耗较多的能量。所以离子晶体有较高的熔点、沸点和难挥发性。通常情况下。同种类型的离子晶体，离子半径越小，离子键越强，熔、沸点越高硬度 硬而脆。离子晶体表现出较高的硬度：当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎导电性不导电，但熔融或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，阴、阳离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力，成为自由移动的离子，在外加电场的作用下，离子定向移动而导电。离子晶体
13、溶于水时，阴、阳离子受到水分子的作用成了自由移动的离子(或水合离子)，在外加电场的作用下，阴、阳离子定向移动而导电性质原因溶解性大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中，难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)中。当把离子晶体放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子延展性离子晶体中阴、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下列大小关系正确的是()A熔点：NaINaBrB硬度：MgOCaOC晶格能：NaClNaCl解析：二者均为离子晶体，离子半径：IBr，离子半径
14、越小，晶格能越大，离子晶体的熔点越高，A错误；二者均为离子晶体，离子半径：Mg2Ca2，离子半径越小，晶格能越大，硬度越大，B正确；二者均为离子晶体，离子半径：Cl BCD解析：三种晶体中，MgO的键长最短，离子电荷又多，故其晶格能最大，熔点最高；NaF的键长小于NaI，故NaF的晶格能大于NaI，熔点高于NaI。B 核心素养专家博客纳米技术诺贝尔物理学奖获得者，美国科学家费曼(R.P.Feynman)在1959年的美国物理学年会上发表底部有很大空间的演讲中曾预言：“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。”这被公认为纳米科学技术思想的来源。1984年，德国萨尔兰大
15、学的格莱特(H.Gleiter)在高真空的条件下将粒径为6 nm的铁粒子加压成形，烧结得到纳米量级的块状体，纳米材料由此得到迅速发展。1990年，纳米技术获得了重大突破。美国国际商用机器公司(IBM)阿尔马登研究中心的科学家成功地对单个的原子进行了重排。他们使用扫描隧道显微镜慢慢地把35个氙原子移动到各自的位置，组成了IBM三个字母，而三个字母加起来还没有3 nm长。中国科学家利用原子力显微镜(AFM)技术“刻”下了世界上字号最小的唐诗。下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是()A熔点：NaFMgF2AlF3B晶格能：NaFNaClNaBrC阴离子的配位数：CsClNaClCaF2D硬度：MgOCaOBaOA 解析：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。r(F)r(Cl)r(Br)，故NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小。在CsCl、NaCl、CaF2中阴离子的配位数分别为8、6、4。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。课堂达标夯实基础课时作业素能养成