化學(xué)（人教版）：選修3第3章第4節(jié)離子晶體

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歡迎進(jìn)入化學(xué)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(nèi)加入40mL0 1mol L 1的碘化鉀溶液 用玻璃棒攪勻 此時(shí)溶液的高度不低于3cm 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 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(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 3 性質(zhì)熔 沸點(diǎn) 硬度 難溶于有機(jī)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(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 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(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 離子晶體是由陽離子和陰離子通過離子鍵結(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(jù)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(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(shù)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(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 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(dá)到飽和 越易析出 2 離子晶體熔點(diǎn)的高低決定于陰 陽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 A KCl NaCl BaO CaOB NaCl KCl CaO BaOC CaO BaO KCl NaClD CaO BaO NaCl KCl 解析 對(duì)于離子晶體來說 離子所帶電荷數(shù)越多 陰 陽離子核間距離越小 晶格能越大 離子鍵越強(qiáng) 熔點(diǎn)越高 陽離子半徑大小順序?yàn)?Ba2 K Ca2 Na 陰離子半徑 Cl O2 比較可得只有D項(xiàng)是正確的 答案 D 2011 蘇州高二質(zhì)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(hào)回答下列問題 1 屬于原子晶體的化合物是 直接由原子構(gòu)成的晶體是 直接由原子構(gòu)成的分子晶體是 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(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點(diǎn) 的數(shù)據(jù) 據(jù)此回答下列問題 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)?NaCl KCl RbCl CsCl 其原因解釋為 通過讀取表格中數(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 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(diǎn)就越高 晶體熔沸點(diǎn)高低的判斷 1 不同類型晶體的熔沸點(diǎn) 原子晶體 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CI4 CBr4 CCl4 CF4 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(qiáng) 熔沸點(diǎn)越高 如KF KCl KBr KI 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 判斷下列說法錯(cuò)誤的是 A MgO中的離子鍵比NaCl中的離子鍵強(qiáng)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(zhì)中 屬于含有極性共價(jià)鍵的離子晶體的是 A CsClB KOHC H2OD Na2O2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 陽離子通過離子鍵結(jié)合而成的 在固態(tài)時(shí) 陰 陽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 4 NaF NaI MgO均為離子化合物 這三種化合物的熔點(diǎn)高低順序是 NaF NaI MgOA B 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Na Mg2 I O2 F 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 5 NaCl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 Cl4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 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 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全