《广西桂林市逸仙中学高二化学选修3《34离子晶体》学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《广西桂林市逸仙中学高二化学选修3《34离子晶体》学案（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学习目标学习目标 能说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。 知道离子化合物的热稳定性与阴、阳离子的半径和电荷有关。 了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱 能说出分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构基元以及物理性质方 面的主要区别 知识梳理知识梳理 1构成离子晶体的粒子是 ，粒子之间的相互作用是 ，这些粒子在 晶体中 (能或不能)自由移动，所以离子晶体 (能或不能)导电 2. 离子晶体中的配位数是指_. 3._ _是决定离子晶体结构的重要因素.此外, 离子晶 体的结构还取决于_. 4. 离子晶体的晶格能的定义是_.离子 晶体的晶格能是最能
2、反映_的数据. 5. 晶格能越大,形成的离子晶体_,而且熔点_,硬 度_.典型的离子晶体，晶格能的大小与离子所带的电荷和离子半径的关系一 般是：离子电荷高，晶格能 ，离子半径大，晶格能 。 方法导引方法导引 1.离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体的比较 晶体类型原子晶体分子晶体金属晶体离子晶体 晶体质点 （粒子） 原子分子金属阳离子、 自由电子来源:高考资源网 阴、阳离子 粒子间作用共价键分子间作用复杂的静电作离子键 （力）力用 熔沸点很高很低一般较高，少 部分低 较高 硬度很硬一般较软一般较硬，少 部分软 较硬 溶解性难溶解相似相溶难溶（Na 等与 水反应） 易溶于极性溶 剂 导电情况不
3、导电 （除硅） 一般不导电良导体固体不导电， 熔化或溶于水 后导电 实例金刚石、水晶、 碳化硅等 干冰、冰、 纯硫酸、 H2(S) Na、Mg、Al 等NaCl、CaCO3 NaOH 等 2物质熔沸点的比较 不同类晶体：一般情况下，原子晶体离子晶体分子晶体 同种类型晶体：构成晶体质点间的作用大，则熔沸点高，反之则小。 四种晶体熔、沸点对比规律 离子晶体：结构相似且化学式中各离子个数比相同的离子晶体中，离子半径小(或阴、阳 离子半径之和越小的)，键能越强的熔、沸点就越高。如 NaCl、 NaBr、Nal;NaCl、KCl、RbCl 等的熔、沸点依次降低。 离子所带电荷大的熔点较高。如： MgO
4、熔点高于 NaCl 分子晶体：在组成结构均相似的分子晶体中，式量大的分子间作用力就大熔点也高。如： F2、Cl2、 Br2、I2 和 HCl、HBr、HI 等均随式量增大。熔、沸点升高。但结构相似的分子 晶体，有氢键存在熔、沸点较高。 原子晶体：在原子晶体中，只要成键原子半径小，键能大的，熔点就高。如金刚石、金 刚砂(碳化硅)、晶体硅的熔、沸点逐渐降低。 金属晶体：在元素周期表中，主族数越大，金属原子半径越小，其熔、沸点也就越高。如 A 的 Al， A 的 Mg，IA 的 Na，熔、沸点就依次降低。而在同一主族中，金属原子半径 越小的，其熔沸点越高。 常温常压下状态 熔点：固态物质液态物质 沸
5、点：液态物质气态物质 3.均摊法确定晶体的化学式 在学习晶体时和在一些考试中，我们会遇到这样一类试题：题目中给出晶体的部分(称为晶 胞)的图形，要求我们确定晶体的化学式求解这类题，通常采用均摊法 均摊法是先求出给出的图形(晶胞)中平均拥有的各种粒子(离子或原子)的数目，再计算各种粒 子数目的比值，从而确定化学式 均摊法有如下规则，以 NaCl 的晶胞为例： 处于顶点的粒子，同时为 8 个晶胞所共有，所以，每个粒子只分摊 1/8 给该晶胞 处于棱上的粒子，同时为 4 个晶胞所共有，所以，每个粒子只分摊 1/4 给该晶胞 处于面上的粒子，同时为 2 个晶胞所共有，所以，每个粒子只分摊 1/2 给该
6、晶胞 处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞 由此算出在 NaCl 的晶胞中： 含数： Na41 4 1 12 含数： Cl4 2 1 6 8 1 8 故 NaCl 晶体中，和数目之比为 11 Na Cl 例题解析 例 1.下列性质中，可以证明某化合物内一定存在离子键的是( ) A、可溶于水 B、具有较高的熔点 C、水溶液能导电 D、熔融状态能导电 解析：本题考查对化学键-离子键的判断。只要化合物中存在离子键必为离子晶体，而离 子晶体区别其它晶体的突出特点是：熔融状态下能导电，故D 正确；至于A 可溶于水，共价化 合物如：HCl 也可以；B 具有较高熔点，也可能为原子晶体，如SiO2；C 水溶液
7、能导电，可以是 共价化合物如硫酸等。 答案: D 例 2.参考下表中物质的熔点，回答下列问题。 物 质NaFNaClNaBrNaINaClKClRbClCsCl 熔点（）995801755651801776715646 物 质SiF4SiCl4来源: K SiBr4SiI4SiCl4GeCl4SbCl4PbCl4 熔点（）-90.4-70.25.2120-70.2-49.5-36.2-15 (1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤离子及碱金属离子的_ 有关,随着 增大,熔点依次降低. (2)硅的卤化物及硅、锗、锡、铅的氯化物熔点与 有关,随着 增大, 增强， 熔点依次升高. (3)钠的卤化物
8、的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多,这与 有关,因为一般 比 熔点高. 解析：本题主要考查物质溶沸点的高低与晶体类型和晶体内部微粒之间作用力的关系以及分 析数据进行推理的能力。 （1）表中第一栏的熔点明显高于第二栏的熔点，第一栏为 IA 元素与A 元素组成的离子晶 体，则第二栏为分子晶体。 （2）分析比较离子晶体熔点高低的影响因素： 物质熔化实质是减弱晶体内微粒间的作用力，而离子晶体内是阴、阳离子，因此离子晶体的 熔化实际上是减弱阴、阳离子间的作用力-离子键，故离子晶体的熔点与离子键的强弱有 关。从钠的卤化物进行比较：卤素离子半径是 r（F-）r(Cl-)r(Br-)r(I-)，说明熔点随卤
9、素阴离 子半径的增大而减小。又从碱金属的氯化物进行比较：碱金属阳离子半径是 r（Na+）r(K+) r(Rb+)r(Cs+)，说明熔点随碱金属阳离子半径的增大而减小。 （3）分析比较分子晶体熔点高低的影响因素： 分子晶体内的微粒是分子，因此分子晶体的熔点与分子间的作用力有关。 从硅的卤化物进行比较：硅的卤化物分子具有相似的结构，从 SiF4到 SiI4相对分子量逐步增 大，说明熔点随化学式的式量的增加而增大。 由从硅、锗、锡、铅的氯化物进行比较：这些氯化物具有相似的结构，从 SiCl4到 PbCl4相对 分子质量逐步增大，说明熔点随化学式的式量的增加而增大。 答案：第一问 半径，半径 第二问：
10、相对分子质量，相对分子质量，分子间作用力。 第三问：晶体类型，离子晶体，分子晶体。 例 3.（1）中学化学教材中图示了 NaCl 晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。NiO（氧 化镍）晶体的结构与 NaCl 相同，Ni2+与最临近 O2-的核间距离为 a10-8cm,计算 NiO 晶体的 密度（已知 NiO 的摩尔质量为 74.7g/mol） 。 （2）天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某氧化镍晶体中就存在如图 所示的缺陷：一个 Ni2+空缺，另有两个 Ni2+被两个 Ni3+所取代。其结果晶体仍呈电中性，但 化合物中 Ni 和 O 的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成 N
11、i0.97O,试计算该晶体中 Ni3+ 与 Ni2+的离子个数之比。 解析:（1）如图所示，以立方体作为计算单元，此结构中含有 Ni2+O2-离子数为：4= 1 8 （个） ，所以 1mol NiO 晶体中应含有此结构的数目为 6.021023=12.041023（个） ， 1 2 1 2 又因一个此结构的体积为（a10-8cm）3, 所以 1mol NiO 的体积为 12.041023（a10- 8cm）3 ,NiO 的摩尔质量为 74.7g/ mol,所以 NiO 晶体的密度为 （g/cm3） 8 33 62.3 (10 )aa （2）解法一（列方程）：设 1mol Ni0.97O 中含
12、Ni3+为 x mol, Ni2+为 y mol , 则得 x+y=0.97 (Ni 原子个数守恒) 3x+2y=2 (电荷守恒) 解得 x=0.06 , y=0.91 故 n (Ni3+) ：n(Ni2+) = 6 ：91 解法二（十字交叉）：由化学式 Ni0.97O 求出 Ni 的平均化合价为 2/0.97，则有 Ni3+ 3 0.06 /0.97 2 / 0.97 Ni2+ 2 0.91 / 0.97 故 n (Ni3+) ：n(Ni2+) = 6 ：91。 解法三 直接分析法 依题意，一个 Ni2+空缺，另有两个 Ni2+被两个 Ni3+取代。由 Ni0.97O 可知，每 100 个氧
13、离子， 就有 97 个镍离子，有三个 Ni2+空缺，也就有 6 个 Ni2+被 Ni3+所取代，所以 Ni3+有 6 个，Ni2+ 为 97-6=91 个。即 Ni3+与 Ni2+之比为 6：91。来源:学 H BNa(s)+Cl2(g) NaCl(s); H1 2 1 CNa(s) Na(g); H2 DNa(g)e Na+(g); H3 ECl2(g) Cl(g); H4 FCl(g)+e Cl(g); H5 2 1 15. NaCl 晶体中 Na+与 Cl-都是等距离交错排列，若食盐的密度是 2.2g/cm3,阿伏加德罗常数为 6.021023mol-1,食盐的摩尔质量为 58.5g.m
14、ol。求食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间 的距离是多少。 拓展提高拓展提高 16.晶态氯化钠是 晶体，晶体中，每个钠离子周围有 个氯离子，每个氯 离子周围有 个钠离子，钠离子半径比氯离子半径 。在氯化物 MCl 中，M 在第六周期，是钠的同族元素，该晶体中，每个阳离子周期有 氯离子。钠的金属 性比 M 。氯化钠的电子式是 ，熔融后 导电（填“能”或 “不能” ） 。Na+(或 Cl-)周围的 6 个 Cl- (或 Na+)相邻的连线构成的面是什么样的多面体? 每个 Na+(或 Cl-)周围与之距离最近且距离相等的 Na+(或 Cl-)有几个? 17晶体具有规则的几何外形，晶体中最基本的重复单位称为晶胞。 NaCl 晶体结构如右图所示。已知 FexO 晶体晶胞结构为 NaCl 型，由 于晶体缺陷，x 值小于 1。测知 FexO 晶体密度为g/cm3，晶胞边长 为 4.2810-10m。 FexO 中 x 值(精确至 0.01)为_。 晶体中的 Fe 分别为 Fe2+、Fe3+，在 Fe2+和 Fe3+的总数中，Fe2+所 占分数(用小数表示，精确至 0.001)为_。 此晶体化学式为_。 与某个 Fe2+(或 Fe3+)距离最近且等距离的 O2-围成的空间几何 构型形状是_。 在晶体中，铁元素的离子间最短距离
