年化学 专题3 第二单元离子键　离子晶体精品课件 鲁科选修《物质结构与性质》.ppt

第二单元离子键离子晶体第二单元离子键离子晶体2021/8/8 星期日1课程标准导航课程标准导航1.加深对离子键的认识，理解离子键没有饱和加深对离子键的认识，理解离子键没有饱和性、没有方向性的特点。性、没有方向性的特点。2.认识几种典型的离子晶体。认识几种典型的离子晶体。3.能大致判断离子键的强弱，知道晶格能的概能大致判断离子键的强弱，知道晶格能的概念，了解影响晶格能大小的因素。念，了解影响晶格能大小的因素。4.晶格能对离子晶体硬度和熔沸点的影响，能晶格能对离子晶体硬度和熔沸点的影响，能预测离子晶体熔点高低顺序。预测离子晶体熔点高低顺序。2021/8/8 星期日25.进一步认识物质的结构与性质之间的关进一步认识物质的结构与性质之间的关系，强化学生结构决定性质的意识。系，强化学生结构决定性质的意识。6.能运用电子式表达离子化合物的形成过能运用电子式表达离子化合物的形成过程。程。2021/8/8 星期日3新新知知初初探探自自学学导导引引自主学习自主学习一、离子一、离子键键的形成的形成1.概念：概念：_间间通通过过_形成的化学形成的化学键键叫做离子叫做离子键键。2.形成：在离子化合物中，阴、阳离子之形成：在离子化合物中，阴、阳离子之间间的的_使阴、阳离子相互吸引，使阴、阳离子相互吸引，阴、阳离子阴、阳离子静静电电作用作用静静电电引力引力2021/8/8 星期日4阴离子的核外阴离子的核外电电子与阳离子的核外子与阳离子的核外电电子之子之间间、阴离子的原子核与阳离子的原子核之、阴离子的原子核与阳离子的原子核之间间的的_使阴、阳离子相互排斥。当使阴、阳离子相互排斥。当阴、阳离子之阴、阳离子之间间的静的静电电引力和静引力和静电电斥力达到斥力达到_时时，阴、阳离子保持一定的平衡，阴、阳离子保持一定的平衡核核间间距，形成距，形成稳稳定的定的_，整个体，整个体系达到系达到_状状态态。静静电电斥力斥力平衡平衡离子离子键键能量最低能量最低2021/8/8 星期日53.根据元素的金属性和非金属性差异，金属根据元素的金属性和非金属性差异，金属性性较较强强的金属原子与非金属性的金属原子与非金属性较较强强的非金属的非金属原子原子间间易形成离子易形成离子键键。例如，。例如，A、A族元族元素与素与A、A族元素易形成离子族元素易形成离子键键。4.离子离子键键的特点：离子的特点：离子键键没有没有_性和性和_性。性。方向方向饱饱和和2021/8/8 星期日6想一想想一想 1.离子晶体一定含离子键，一定不离子晶体一定含离子键，一定不含共价键吗？含共价键吗？提示：提示：不一定。离子晶体中可能含有共价不一定。离子晶体中可能含有共价键，如键，如NaOH、Na2O2 等。等。2021/8/8 星期日7二、离子晶体二、离子晶体1.概念：由概念：由_和和_通过通过_结合而成的晶体。结合而成的晶体。2.物理性质：一般来说，离子晶体具有较高物理性质：一般来说，离子晶体具有较高_和较大的和较大的_。这些性质都是因。这些性质都是因为离子晶体中存在着离子键，若要破坏这种为离子晶体中存在着离子键，若要破坏这种作用需要获得能量。作用需要获得能量。3.晶格能晶格能(U)阴离子阴离子阳离子阳离子离子键离子键熔点熔点硬度硬度2021/8/8 星期日8(1)概念：拆开概念：拆开1 mol离子晶体使之形成气态阴离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子时所吸收的能量，单位为离子和气态阳离子时所吸收的能量，单位为 _。(2)意义：晶格能用来衡量离子晶体中阴、阳意义：晶格能用来衡量离子晶体中阴、阳离子间静电作用的大小。离子间静电作用的大小。(3)影响因素：在离子晶体中，离子半径越影响因素：在离子晶体中，离子半径越小，离子所带的电荷数小，离子所带的电荷数_，则晶格，则晶格能越大。能越大。kJmol1越多越多2021/8/8 星期日9晶格能越大，阴、阳离子间的离子键就越牢晶格能越大，阴、阳离子间的离子键就越牢固，形成的离子晶体就越稳定，而且熔点越固，形成的离子晶体就越稳定，而且熔点越高，硬度高，硬度_。想一想想一想2.离子晶体是否全由金属元素与非金属元素组离子晶体是否全由金属元素与非金属元素组成成?提示：提示：不是，全部由非金属元素形成的晶不是，全部由非金属元素形成的晶体，也可能是离子晶体，如铵盐。体，也可能是离子晶体，如铵盐。越大越大2021/8/8 星期日10自主体验自主体验1.能以离子键相结合生成能以离子键相结合生成A2B型型(B为阴离子为阴离子)离子化合物的是离子化合物的是()A.原子序数为原子序数为11和和17B.原子序数为原子序数为20和和9C.原子序数为原子序数为13和和17D.原子序数为原子序数为19和和162021/8/8 星期日11解析：选解析：选D。A项中生成项中生成NaCl离子化合物，离子化合物，B项中生成项中生成CaF2离子化合物，离子化合物，C项中生成项中生成AlCl3共价化合物，共价化合物，D项中生成项中生成K2S 离子化合物，故离子化合物，故选选D。2021/8/8 星期日122.下列各式是用电子式表示的对应物质形成的下列各式是用电子式表示的对应物质形成的过程，其中正确的是过程，其中正确的是()2021/8/8 星期日13解析：选解析：选B。A项，项，KBr为离子晶体，电子式为离子晶体，电子式写错。写错。C项，项，H2O为共价化合物，电子式写为共价化合物，电子式写错。错。D项，项，CaCl2中两个中两个Cl-应写在应写在Ca2的两边。的两边。2021/8/8 星期日143.下列关于晶格能的说法中正确的是下列关于晶格能的说法中正确的是()A.晶格能指形成晶格能指形成1 mol离子键所放出的能量离子键所放出的能量B.晶格能指破坏晶格能指破坏1 mol离子键所吸收的能量离子键所吸收的能量C.晶格能指晶格能指1 mol离子化合物中的阴、阳离子离子化合物中的阴、阳离子由相互远离的气态离子结合成离子晶体时所由相互远离的气态离子结合成离子晶体时所放出的能量放出的能量D.晶格能的大小与晶体的熔点、硬度都无关晶格能的大小与晶体的熔点、硬度都无关2021/8/8 星期日15解析：选解析：选C。晶格能指。晶格能指1 mol离子化合物中离子化合物中阴、阳离子由相互远离的气态离子结合成离阴、阳离子由相互远离的气态离子结合成离子晶体时放出的能量。子晶体时放出的能量。4.下列性质中，可以证明某化合物内一定存在下列性质中，可以证明某化合物内一定存在离子键的是离子键的是()A.可溶于水可溶于水 B.具有较高的熔点具有较高的熔点C.水溶液能导电水溶液能导电 D.熔融状态能导电熔融状态能导电2021/8/8 星期日16解析：选解析：选D。某些共价化合物也是可以溶于水。某些共价化合物也是可以溶于水的，如的，如HCl、H2SO4等，而有些离子化合物是等，而有些离子化合物是难溶于水的，如难溶于水的，如BaCO3、Cu(OH)2等，所以等，所以A项错误；通常共价化合物具有较低的熔点，项错误；通常共价化合物具有较低的熔点，而离子化合物具有较高的熔点，但共价化合而离子化合物具有较高的熔点，但共价化合物物AlCl3的熔点较高，离子化合物的熔点较高，离子化合物（NH4）2CO3的熔点较低，所以的熔点较低，所以B项错误；项错误；2021/8/8 星期日17共价化合物共价化合物HCl溶于水形成能导电的溶液，所溶于水形成能导电的溶液，所以以C项错误；共价化合物不含离子，以分子形项错误；共价化合物不含离子，以分子形式存在，在熔融状态下也不会电离出离子，式存在，在熔融状态下也不会电离出离子，所以不能导电，而离子化合物可以电离出离所以不能导电，而离子化合物可以电离出离子，所以子，所以D项正确。项正确。2021/8/8 星期日18要要点点突突破破讲讲练练互互动动探究导引探究导引1 从原子从原子结结构的角度构的角度说说明明氯氯化化钠钠中离子中离子键键的形成的形成过过程。程。提示：提示：钠钠原子的原子的电电子排布式子排布式为为：1s22s22p63s1，易失去最外，易失去最外层层的一个的一个电电子，达子，达到到氖氖原子的原子的电电子排布，子排布，要点一要点一要点一要点一离子键的形成离子键的形成2021/8/8 星期日19形成形成稳稳定的定的钠钠离子离子(Na：1s22s22p6)；氯氯原子原子的的电电子排布式子排布式为为：1s22s22p63s23p5，易得到一，易得到一个个电电子，达到子，达到氩氩原子的原子的电电子排布，形成子排布，形成稳稳定定的的氯氯离子离子(Cl：1s22s22p63s23p6)；然后；然后钠钠离子离子(阳离子阳离子)和和氯氯离子离子(阴离子阴离子)间间以离子以离子键键相相结结合合形成形成氯氯化化钠钠晶体。晶体。2021/8/8 星期日20探究导引探究导引2 离子键的形成过程中，只表现为离子键的形成过程中，只表现为阴、阳离子间的静电吸引作用吗？阴、阳离子间的静电吸引作用吗？提示：提示：不是。离子键的实质是静电作用，不是。离子键的实质是静电作用，阴、阳离子之间的静电引力使阴、阳离子相阴、阳离子之间的静电引力使阴、阳离子相互吸引，阴离子的核外电子与阳离子的核外互吸引，阴离子的核外电子与阳离子的核外电子之间、电子之间、2021/8/8 星期日21阴离子的原子核与阳离子的原子核之间的静阴离子的原子核与阳离子的原子核之间的静电斥力使阴、阳离子相互排斥，当阴、阳离电斥力使阴、阳离子相互排斥，当阴、阳离子间的静电引力和静电斥力达到平衡时，子间的静电引力和静电斥力达到平衡时，阴、阳离子保持一定的平衡核间距，形成稳阴、阳离子保持一定的平衡核间距，形成稳定的离子键，整个体系达到能量最低状态。定的离子键，整个体系达到能量最低状态。2021/8/8 星期日22要点归纳要点归纳常见的离子化合物常见的离子化合物1.活泼的金属元素活泼的金属元素(A、A)和活泼的非金和活泼的非金属元素属元素(A、A)形成的化合物。形成的化合物。2.活泼的金属元素和酸根离子活泼的金属元素和酸根离子(或氢氧根离或氢氧根离子子)形成的化合物。形成的化合物。3.铵根离子和酸根离子铵根离子和酸根离子(或活泼非金属元素或活泼非金属元素离子离子)形成的盐。形成的盐。2021/8/8 星期日23即时应用即时应用1.下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A离子离子键键有有饱饱和性和方向性和性和方向性B离子化合物只含有离子离子化合物只含有离子键键C有些离子化合物既含有离子有些离子化合物既含有离子键键又含有共又含有共价价键键D离子化合物中一定含有金属元素离子化合物中一定含有金属元素2021/8/8 星期日24解析：解析：选选C。一种离子。一种离子对带对带异种异种电电荷离子的荷离子的吸引作用与其所吸引作用与其所处处的方向无关，所以离子的方向无关，所以离子键键无方向性，一种离子可以尽可能多地吸引无方向性，一种离子可以尽可能多地吸引带带异种异种电电荷的离子，所以离子荷的离子，所以离子键键无无饱饱和性；离和性；离子化合物中一定含有离子子化合物中一定含有离子键键，可能含有共价，可能含有共价键键，如，如NaOH；离子化合物中不一定含有金；离子化合物中不一定含有金属元素，如属元素，如NH4Cl。2021/8/8 星期日25要点二要点二要点二要点二离子晶体离子晶体探究导引探究导引1 为为什么不同的阴、阳离子什么不同的阴、阳离子结结合成合成晶体晶体时时会形成配位数不同的空会形成配位数不同的空间间构型呢？构型呢？提示：提示：因因为为在某种在某种结结构下构下该该离子化合物的晶离子化合物的晶体最体最稳稳定，体系的能量最低。一般决定离子定，体系的能量最低。一般决定离子晶体构型的主要因素有阴、阳离子的半径比晶体构型的主要因素有阴、阳离子的半径比的大小和离子的的大小和离子的电电子子层层构型等。构型等。2021/8/8 星期日26探究导引探究导引2 “NaCl”表示氯化钠的分子表示氯化钠的分子吗？一个吗？一个NaCl晶胞中，含有晶胞中，含有Na、Cl各各多少？每个多少？每个Na周围有几个周围有几个Cl？每个？每个Na周周围有几个围有几个Na？提示：提示：NaCl晶体中不存在晶体中不存在单单个的个的NaCl分分子，每个子，每个Na周周围围同同时时吸引着吸引着6个个Cl，每，每个个Cl周周围围也同也同时时吸引着吸引着6个个Na。2021/8/8 星期日272021/8/8 星期日28故故Na与与Cl个数比为个数比为4 41 1。所以，。所以，化学式化学式NaCl是表示该离子晶体中离子的个数是表示该离子晶体中离子的个数比。只有在蒸气状态时，才有单个的氯化钠比。只有在蒸气状态时，才有单个的氯化钠分子。分子。2021/8/8 星期日29要点归纳要点归纳 常见的常见的AB型离子晶体有型离子晶体有NaCl型、型、CsCl型、型、ZnS型等多种类型。型等多种类型。晶体晶体类类型型NaCl型型CsCl型型ZnS型型晶胞晶胞Cl大球大球Na小球小球Cl大球大球Cs小球小球Zn2大球大球S2小球小球2021/8/8 星期日30晶体晶体类类型型NaCl型型CsCl型型ZnS型型符合符合类类型型Li、Na、K和和Rb的的卤卤化物，化物，AgF、MgO等等CsBr、CsI、NH4Cl等等BeO、BeS等等配位数配位数6、68、84、42021/8/8 星期日31即时应用即时应用 2.一种离子晶体的晶胞结构如图一种离子晶体的晶胞结构如图所示。其中阳离子所示。其中阳离子A用用 表示，阴离子表示，阴离子B用用 表表示。示。(1)每个晶胞中含每个晶胞中含A的数目为的数目为_个，含个，含B的数目为的数目为_个。个。2021/8/8 星期日32(2)若若A的核外电子排布与的核外电子排布与Ar的相同，的相同，B的核外的核外电子排布与电子排布与Ne的相同，则该离子化合物的化的相同，则该离子化合物的化学式为学式为_。(3)该离子晶体中阳离子的配位数为该离子晶体中阳离子的配位数为_，阴离子的配位数为阴离子的配位数为_。2021/8/8 星期日33答案：答案：(1)48(2)CaF2(3)842021/8/8 星期日34题题型型探探究究技技法法归归纳纳题型题型题型题型1 1晶胞的分析晶胞的分析例例例例1 1 某离子晶体的晶胞结构如图所示。某离子晶体的晶胞结构如图所示。试求：试求：(1)晶体中每一个晶体中每一个Y同时吸引着同时吸引着_个个X，每个，每个X同时吸引着同时吸引着_个个Y，2021/8/8 星期日35该晶体的化学式是该晶体的化学式是_。(2)晶体中在每个晶体中在每个X周围与它最接近且距离相周围与它最接近且距离相等的等的X共有共有_个。个。(3)晶体中距离最近的晶体中距离最近的2个个X与一个与一个Y形成的夹形成的夹角角(XYX)为为_。【思路点思路点拨拨】离子晶体的化学式可由晶胞离子晶体的化学式可由晶胞中粒子中的中粒子中的连连接情况分析可得。接情况分析可得。2021/8/8 星期日36【解析解析】(1)观观察察图图形，形，Y位于晶胞立方体位于晶胞立方体内，与内，与Y成成键键的的X全部在全部在图图中中显显示，每个示，每个Y吸吸引引4个个X。X位于晶胞立方体的位于晶胞立方体的8个个顶顶点和点和6个个面心，假如以面心，假如以顶顶点点X计计算它吸引的算它吸引的Y数，很清数，很清楚看到，每个楚看到，每个顶顶点点X在本晶胞内只与在本晶胞内只与1个个Y吸吸引，因引，因为顶为顶点点X是是8个晶胞的共同个晶胞的共同顶顶点，每个点，每个晶胞晶胞应应与本晶胞相同，有与本晶胞相同，有1个个Y与与这这个个顶顶点点X相吸引，所以每个相吸引，所以每个X同同时时吸引的吸引的Y是是8个。个。2021/8/8 星期日37X、Y的配位数之比的配位数之比为为84，所以化学式，所以化学式应为应为XY2或或Y2X。(2)跟跟1个个X紧邻紧邻的其它的其它X数目有数目有12个。个。观观察察时时可以一个可以一个顶顶点点X为为准，它同准，它同时处时处于互于互为为垂直关垂直关系的三个平面上，每个平面上有系的三个平面上，每个平面上有4个个X与它与它紧紧邻邻，故共有，故共有12个。个。(3)图图中可看出来，每个中可看出来，每个Y向四周伸出向四周伸出4个化学个化学键键，其形与，其形与CH4的四个的四个键键是相同的，是相同的，2021/8/8 星期日38键键的的夹夹角角为为109.5。如果要。如果要证证明得更明得更详细详细些，我些，我们们可以通可以通过过晶胞中心，把晶胞再晶胞中心，把晶胞再“切切”上互相垂直的上互相垂直的“三刀三刀”，使晶胞成，使晶胞成为为8个个小立方体。小立方体。这时这时8个个Y正位于正位于8个小立方体的中个小立方体的中心，而心，而X位于小立方体互位于小立方体互为对为对角关系的角关系的4个个顶顶点上。点上。这这4个个X构成一个正四面体，构成一个正四面体，Y恰好在恰好在正四面体的体心，角正四面体的体心，角XYX为为109.5。2021/8/8 星期日39【答案答案】(1)48XY2(或或Y2X)(2)12(3)109.5【规规律方法律方法】原子原子X的周的周围围有有a个个Y，Y原子周原子周围围有有b个个X，则则化学式化学式为为XbYa。2021/8/8 星期日40题型题型题型题型2 2晶格能的大小比较晶格能的大小比较例例例例2 2 NaF、NaI、MgO均为离子化合物，均为离子化合物，根据下列数据，这三种化合物的熔点高低顺根据下列数据，这三种化合物的熔点高低顺序是序是()物物质质NaFNaIMgO离子离子电电荷数荷数112键长键长/1010 m2.313.182.102021/8/8 星期日41A.BC.D【思路点思路点拨拨】离子晶体的熔点高低，取决离子晶体的熔点高低，取决于晶格能的大小。而晶格能的大小与离子于晶格能的大小。而晶格能的大小与离子电电荷数以及粒子半径有关。荷数以及粒子半径有关。2021/8/8 星期日422021/8/8 星期日43【答案答案】B【规规律方法律方法】2021/8/8 星期日442021/8/8 星期日45