化學（人教版）：選修3第3章第4節(jié)離子晶體

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歡迎進入化學課堂 第四節(jié)離子晶體 在一只500mL的燒杯中加入100mL水 煮沸 邊攪拌邊加入0 4g瓊脂 加熱到瓊脂完全溶解即停止 再往燒杯內加入40mL0 1mol L 1的碘化鉀溶液 用玻璃棒攪勻 此時溶液的高度不低于3cm 瓊脂溶液冷卻后即凝結成透明的膠凍 這時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 5 10min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 圓形的出現是因為硝酸鉛固體與膠凍接觸時 有少量Pb2 以相近的速度向四周擴散 遇到I 形成PbI2黃色圓環(huán)沉淀 繼而又有少量Pb2 向四周擴散 而在較遠處與I 反應又形成PbI2圓環(huán) 隨著時間的推移 由近及遠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 它們的結構相同嗎 你認為有哪些因素影響了它們的結構呢 1 了解離子晶體的結構特點 2 能根據離子晶體的結構特點解釋其物理性質 3 了解晶格能的含義及應用 1 結構特點 2 決定晶體結構的因素 3 性質熔 沸點 硬度 難溶于有機溶劑 較高 較大 離子晶體及常見的類型 1 離子鍵 定義 陰 陽離子間通過靜電作用所形成的化學鍵叫做離子鍵 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 相互結合時多形成離子鍵 成鍵原因 活潑金屬原子容易失去電子而形成陽離子 活潑非金屬原子容易得到電子形成陰離子 當活潑金屬遇到活潑非金屬時 電子發(fā)生轉移 分別形成陽 陰離子 再通過靜電作用形成離子鍵 離子鍵只存在于離子化合物中 強堿 活潑金屬氧化物 大多數鹽類是離子化合物 2 離子晶體 離子晶體是由陽離子和陰離子通過離子鍵結合而成的晶體 離子晶體微粒之間的作用力是離子鍵 由于靜電作用沒有方向性 故離子鍵沒有方向性 只要條件允許 陽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離子 故離子鍵也沒有飽和性 根據靜電作用大小的影響因素可知 在離子晶體中陰陽離子半徑越小 所帶電荷數越多 離子鍵越強 離子晶體的化學式只表示晶體中陰陽離子的個數比 而不是表示分子的組成 3 幾種離子晶體模型 NaCl型晶體結構模型 左下圖 配位數為6 a 在NaCl晶體中 每個Na 周圍同時吸引著6個Cl 每個Cl 周圍也同時吸引著6個Na b 每個Na 周圍與它最近且等距的Na 有12個 每個Na 周圍與它最近且等距的Cl 有6個 CsCl型晶體結構模型 右下圖 配位數為8 a 在CsCl晶體中 每個Cs 周圍同時吸引著8個Cl 每個Cl 周圍也同時吸引著8個Cs b 每個Cs 與6個Cs 等距離相鄰 每個Cs 與8個Cl 等距離相鄰 ZnS型晶體結構模型 右圖 配位數為4 ZnS型離子晶體中 陰離子和陽離子的排列類似NaCl型 但相互穿插的位置不同 使陰 陽離子的配位數不是6 而是4 常見的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 干冰升華時分子內共價鍵發(fā)生斷裂C 原子晶體的熔點比分子晶體的熔點高D 離子晶體中只含離子鍵 不含共價鍵 解析 A項中氫鍵存在于分子間或分子內 原子晶體中不可能存在氫鍵 B項中干冰升華時破壞的是分子間作用力 而分子結構并沒有改變 共價鍵自然也不會斷裂 C項中原子晶體微粒間的作用力是共價鍵 熔點較高 而分子晶體微粒間的作用力是微弱的范德華力 熔點較低 D項中離子晶體中一定存在離子鍵 可能存在共價鍵 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 晶格能對離子晶體性質的影響晶格能越大 形成的離子晶體越 而且熔點越 硬度越 氣態(tài)離子 所釋放 正值 kJ mol 1 穩(wěn)定 高 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 越早達到飽和 越易析出 2 離子晶體熔點的高低決定于陰 陽離子核間距離和晶格能的大小 據所學知識判斷KCl NaCl CaO BaO四種晶體熔點的高低順序是 A KCl NaCl BaO CaOB NaCl KCl CaO BaOC CaO BaO KCl NaClD CaO BaO NaCl KCl 解析 對于離子晶體來說 離子所帶電荷數越多 陰 陽離子核間距離越小 晶格能越大 離子鍵越強 熔點越高 陽離子半徑大小順序為 Ba2 K Ca2 Na 陰離子半徑 Cl O2 比較可得只有D項是正確的 答案 D 2011 蘇州高二質檢 有下列八種晶體 A SiO2 水晶 B 冰醋酸 C 氧化鎂 D 白磷 E 晶體氬 F 氯化銨 G 鋁 H 金剛石 用序號回答下列問題 1 屬于原子晶體的化合物是 直接由原子構成的晶體是 直接由原子構成的分子晶體是 2 由極性分子構成的晶體是 含有共價鍵的離子晶體是 屬于分子晶體的單質是 3 在一定條件下能導電并發(fā)生化學變化的是 受熱熔化后化學鍵不發(fā)生變化的是 需克服共價鍵的是 思路指引 判斷晶體類型需要注意以下兩點 1 晶體的構成微粒 2 微粒間的相互作用力 在選項中屬于原子晶體的是 金剛石和水晶 由硅原子和氧原子構成 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 金屬的導電是靠自由電子的移動 并不發(fā)生化學變化 但金屬熔化時金屬鍵就被破壞 分子晶體的熔化只需要克服分子間作用力 而原子晶體 離子晶體熔化時分別需要克服共價鍵 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物質的物理性質 1 在常溫下呈氣態(tài)或液態(tài)的物質 其晶體應屬于分子晶體 Hg除外 如H2O H2等 對于稀有氣體 雖然構成物質的微粒為原子 但應看作單原子分子 因為微粒間的相互作用力是范德華力 而非共價鍵 2 在熔融狀態(tài)下能導電的晶體 化合物 是離子晶體 如 NaCl熔融后電離出Na 和Cl 能自由移動 所以能導電 3 有較高的熔 沸點 硬度大 并且難溶于水的物質大多為原子晶體 如晶體硅 二氧化硅 金剛石等 4 易升華的物質大多為分子晶體 還要強調的是 對于教材上每種晶體類型的例子 同學們一定要認真掌握其結構 把握其實質和內涵 在解題中靈活運用 1 下列物質發(fā)生變化時 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wB 干冰和氯化銨分別受熱變?yōu)闅怏wC 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 現有幾組物質的熔點 的數據 據此回答下列問題 1 A組屬于 晶體 其熔化時克服的微粒間的作用力是 2 B組晶體共同的物理性質是 填序號 有金屬光澤 導電性 導熱性 延展性 3 C組中HF熔點反常是由于 4 D組晶體可能具有的性質是 填序號 硬度小 水溶液能導電 固體能導電 熔融狀態(tài)能導電 5 D組晶體的熔點由高到低的順序為 NaCl KCl RbCl CsCl 其原因解釋為 通過讀取表格中數據先判斷出晶體的類型及晶體的性質 應用氫鍵解釋HF的熔點反常 利用晶格能的大小解釋離子晶體熔點高低的原因 答案 1 原子共價鍵 2 3 HF分子間能形成氫鍵 其熔化時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 r Cs 在離子所帶電荷相同的情況下 半徑越小 晶格能越大 熔點就越高 晶體熔沸點高低的判斷 1 不同類型晶體的熔沸點 原子晶體 離子晶體 分子晶體 金屬晶體 除少數外 分子晶體 金屬晶體熔沸點有的很高 如鎢 有的很低 如汞 常溫下是液體 2 同類型晶體的熔沸點 原子晶體 結構相似 半徑越小 鍵長越短 鍵能越大 熔沸點越高 如金剛石 碳化硅 晶體硅 分子晶體 組成和結構相似的分子 相對分子質量越大 熔沸點越高 如CI4 CBr4 CCl4 CF4 金屬晶體 所帶電荷數越大 原子半徑越小 則金屬鍵越強 熔沸點越高 如Al Mg Na K 離子晶體 離子所帶電荷越多 半徑越小 離子鍵越強 熔沸點越高 如KF KCl KBr KI 2 根據下表給出物質的熔點數據 AlCl3沸點為160 判斷下列說法錯誤的是 A MgO中的離子鍵比NaCl中的離子鍵強B SiCl4晶體是分子晶體C AlCl3晶體是離子晶體D 晶體硼是原子晶體答案 C 1 下列物質中 屬于含有極性共價鍵的離子晶體的是 A CsClB KOHC H2OD Na2O2解析 水是共價化合物 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 中存在極性共價鍵 因此B選項符合題意 Na2O2由Na 和O22 組成 O22 中存在非極性共價鍵 不符合題意 答案 B 2 離子晶體不可能具有的性質是 A 較高的熔 沸點B 良好的導電性C 溶于極性溶劑D 堅硬而易粉碎解析 離子晶體是陰 陽離子通過離子鍵結合而成的 在固態(tài)時 陰 陽離子受到彼此的束縛不能自由移動 因而不導電 只有在離子晶體溶于水或熔融后 電離成可以自由移動的陰 陽離子 才可以導電 答案 B 3 對于氯化鈉晶體 下列描述正確的是 A 它是六方緊密堆積的一個例子B 相鄰的正負離子核間距等于正負離子半徑之和C 與氯化銫晶體結構相同D 每個Na 與6個Cl 離子作為近鄰解析 氯化鈉晶體是面心立方堆積 故A錯 氯化銫晶體結構呈體心立方堆積 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Cl 近鄰 所以D正確 B相鄰的正負離子核間距不等于正負離子半徑之和 答案 D 4 NaF NaI MgO均為離子化合物 這三種化合物的熔點高低順序是 NaF NaI MgOA B C D 解析 離子化合物的熔點與離子鍵強弱有關 離子所帶電荷數越多 離子半徑之和越小 離子鍵越強 該離子化合物的熔點越高 已知離子半徑Na Mg2 I O2 F 可知NaI中離子鍵最弱 因MgO中的離子帶兩個單位電荷 故離子鍵比NaF中的強 答案 B 5 NaCl晶體 HCl晶體 干冰 金剛石熔點由高而低的順序是 其中在熔融液態(tài)時能導電的電解質是 液態(tài)不導電但為電解質的是 在水溶液中能導電的非電解質是 解析 晶體熔點一般是原子晶體 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 故熔點干冰 HCl晶體 所以熔點由高到低為金剛石 NaCl晶體 干冰 HCl晶體 熔融導電的電解質為離子晶體 故為NaCl 液態(tài)不導電的電解質為HCl 水溶液導電的非電解質為干冰 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 Cl4種元素的一種或幾種形成 對這3種晶體進行實驗 結果如下表 1 晶體的化學式分別為 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A B C所述晶體的性質可知 A為離子晶體 只能為NaCl 微粒間的作用力為離子鍵 B應為原子晶體 只能為金剛石 微粒間的作用力為共價鍵 C應為分子晶體 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 離子鍵共價鍵范德華力 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全