【2012优化方案 精品课件】苏教版 化学 选修3专题3第2单元　离子键　离子晶体（共46张PPT）

(共46张PPT)
第二单元　离子键　离子晶体
学习目标
1.能说明离子键的形成。
2.根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。
3.了解离子晶体的特征。
4.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。
课堂互动讲练
探究整合应用
知能优化训练
第二单元
课前自主学案
课前自主学案
自主学习
一、离子键的形成
1．概念：__________间通过_________形成的化学键叫做离子键。
2．形成：在离子化合物中，阴、阳离子之间的_________使阴、阳离子相互吸引，阴离子的核外电子与阳离子的核外电子之间、阴离子的原子核与阳离子的原子核之间的_________使阴、阳
阴、阳离子
静电作用
静电引力
静电斥力
离子相互排斥。当阴、阳离子之间的静电引力和静电斥力达到_____时，阴、阳离子保持一定的平衡核间距，形成稳定的_______，整个体系达到_________状态。
3．根据元素的金属性和非金属性差异，金属性较强的金属原子与非金属性较强的非金属原子间易形成离子键。例如，ⅠA、ⅡA族元素与ⅥA、ⅦA族元素易形成离子键。
4．离子键的特点:离子键没有_____性和_____性。
平衡
离子键
能量最低
方向
饱和
思考感悟
1．离子晶体一定含离子键，是否含有共价键？
【提示】　不一定。离子晶体中可能含有共价键，如NaOH、Na2O2等。
二、离子晶体
1．概念：由_______和_______通过_______结合而成的晶体。
2．物理性质：一般来说，离子晶体具有较高的_________和较大的_____。这些性质都是因为离子晶体中存在着离子键，若要破坏这种作用需要获得能量。
3．晶格能：
(1)概念：拆开1mol离子晶体使之形成气态阴离子和阳离子所吸收的能量，单位为_________。
阴离子
阳离子
离子键
熔、沸点
硬度
kJ·mol－1
(2)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。
(3)与其他量的关系：在离子晶体中，离子半径越小，离子所带的电荷数______，则晶格能越大。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，而且熔点越高，硬度______。
越多
越大
思考感悟
2.离子晶体是否全由金属元素与非金属元素组成
【提示】　全由非金属元素形成的晶体，也可能是离子晶体，如铵盐。
自主体验
1．能以离子键相结合生成A2B型(B为阴离子)离子化合物的是(　　)
A．原子序数为11和17　 B．原子序数为20和9
C．原子序数为13和17 D．原子序数为19和16
解析：选D。A项中生成NaCl离子化合物，B项中生成CaF2离子化合物，C项中生成AlCl3共价化合物，D项中生成K2S离子化合物，故选D。
2．自然界中的CaF2又称萤石，是一种难溶于水的固体，属于典型的离子晶体，下列实验一定能说明CaF2是离子晶体的是(　　)
A．CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱
B．CaF2的熔、沸点较高，硬度较大
C．CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电
D．CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小
解析：选C。离子晶体在溶于水和熔融状态下能导电，但CaF2难溶于水，溶液浓度极小，其水溶液的导电性极弱。同时溶于水能导电的物质不一定是离子晶体，如HCl是共价化合物，它溶于水能电离产生自由移动的离子，但在熔融状态下不能发生电离，故在熔融状态下能导电的化合物才是离子晶体。
3．下列关于晶格能的说法中正确的是(　　)
A．晶格能指形成1mol离子键所放出的能量
B．晶格能指破坏1mol离子键所吸收的能量
C．晶格能指1mol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放出的能量
D．晶格能的大小与晶体的熔点、硬度都无关
解析：选C。晶格能指1mol离子化合物中阴、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。
课堂互动讲练
离子键
3．成键的实质：静电作用。
它包括阴、阳离子之间的引力和它们的核与核、电子与电子之间的斥力两个方面，当引力和斥力达到平衡时，就形成了稳定的离子化合物。
4．成键的条件
活泼金属(ⅠA、ⅡA族元素)与活泼非金属(ⅦA、ⅥA族元素)容易形成离子键。
5．影响离子键的因素
(1)离子半径越小，离子键越强；
(2)离子所带电荷越多，离子键越强。
6．存在：大多数强碱、盐、金属氧化物等离子化合物中。
特别提醒：含有离子键的化合物都是离子化合物，可以是金属阳离子(或铵根离子)与酸根离子结合而成的。复杂的离子化合物含有离子键和共价键，如Na2O2、NaOH等。
7．特点：无方向性和饱和性。
下列叙述错误的是(双选)(　　)
A．带相反电荷离子之间的相互吸引称为离子键
B．金属元素与非金属元素化合时，不一定形成离子键
C．某元素的原子最外层只有一个电子，它跟卤素结合时所形成的化学键不一定是离子键
D．非金属元素形成的化合物中不可能含有离子键
例1
【解析】　相互作用包括相互吸引和相互排斥两个方面，A错；B正确，如AlCl3、BeCl2是由金属和非金属形成的共价化合物；C正确，如HCl是通过共价键形成的；D错，如NH是由非金属元素形成的阳离子，铵盐为离子化合物。
【答案】　AD
变式训练1　下列叙述正确的是(　　)
A．离子键有饱和性和方向性
B．离子化合物只含有离子键
C．有些离子化合物既含有离子键又含有共价键
D．离子化合物中一定含有金属元素
解析：选C。一种离子对带异种电荷离子的吸引作用与其所处的方向无关，所以离子键无方向性，一种离子可以尽可能多地吸引带异种电荷的离子，所以离子键无饱和性；离子化合物中一定含有离子键，可能含有共价键，如NaOH；离子化合物中不一定含有金属元素，如NH4Cl。
典型离子晶体的空间构型分析
1．NaCl晶体结构模型(如图)
2．CsCl晶体结构模型(如图)
例2
方法二：一个晶胞的体积为a3cm3，若求出一个晶胞的质量，则可以求出晶胞的密度，也就是晶体的密度(因为晶胞是晶体中最小的重复单元)。根据晶胞的结构示意图可知，1个晶胞中含1个Cs＋和1个Cl－，所以一个晶胞的质量也就是1个Cs＋和1个Cl－的质量，所以晶胞的质量为
【答案】　C
变式训练2　右图为NaCl晶胞的结构示意
图。它向三维空间延伸得到完美晶体。
试回答：
(1)一个NaCl晶胞中有____个Na＋，有____个Cl－。
(2)一定温度下，用X射线衍射法测得晶胞的边长为a cm，求该温度下NaCl晶体的密度。
(3)若NaCl晶体的密度为d g/cm3，则NaCl晶体中Na＋与Na＋之间的最短距离是多少？
离子晶体的晶格能
1．概念
晶格能是指1 mol的离子化合物中的阴、阳离子，由相互远离的气态，结合成离子晶体时所释放出的能量或拆开1 mol离子晶体使之形成气态阴离子和阳离子所吸收的能量，单位：kJ·mol－1。
NaF、NaI、MgO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序是(　　)
例3
物质 ①NaF ②NaI ③MgO
离子电荷数 1 1 2
键长/10－10 m 2.31 3.18 2.10
A．①>②>③ B．③>①>②
C．③>②>① D．②>①>③
【思路点拨】　先比较NaF、NaI、MgO中各离子的电荷数及键长的大小，确定各种离子晶体内晶格能的大小，据此得出熔点高低的顺序。
【解析】　离子晶体的熔点的高低取决于阴、阳离子的核间距离和晶格能的大小，键长越短，离子带的电荷数越多，晶格能越大，熔点越高，则MgO的熔点最高。NaF与NaI相比较，NaI中I－的半径大于NaF中F－的半径，故NaI的熔点低于NaF。
【答案】　B
变式训练3　氧化钙在2973 K时熔化，而NaCl在1074 K时熔化，二者的离子间距和晶体结构都类似，有关它们熔点差别较大的原因叙述不正确的是(　　)
A．氧化钙晶体中阴、阳离子所带电荷数多
B．氧化钙晶格能比氯化钠的晶格能大
C．两种晶体的结构类型不同
D．氧化钙、氯化钠的离子间距类似的情况下，晶格能主要由阴、阳离子所带电荷数决定
解析:选C。晶格能越大，离子键越强，熔点越高，而晶格能大小以及离子键强弱与离子的核间距、离子所带电荷数密切相关。题中指出CaO、NaCl离子间距和晶体结构都类似，因此，CaO熔点高主要因为Ca2＋、O2－各带两个电荷而Na＋、Cl－分别带一个电荷。
探究整合应用
离子晶体的判断
(2)利用物质的组成。如：成键元素的电负性差(Δx)大于1.7的物质；金属元素(特别是活泼的金属元素,
ⅠA、ⅡA族)与非金属元素(特别是活泼的非金属，ⅥA、ⅦA族)组成的化合物；个别非金属元素间形成的化合物，如铵盐。
(3)利用物质的性质。离子晶体一般具有较高的熔、沸点，难挥发，硬而脆；固体不导电，但熔融或溶于水导电，大多数离子晶体易溶于极性溶剂而难溶于非极性溶剂。
例
(2011年河北唐山高二检测)已知有关物质的熔、沸点数据如下表所示：
MgO Al2O3 MgCl2 AlCl3
熔点/℃ 2852 2072 714 190(2.5×105 Pa)
沸点/℃ 3600 2980 1420 182.7
请参考上述数据回答下列问题：
(1)在500 K和1.01×105 Pa时，它的蒸气密度(换算成标准状况)为11.92 g·L－1，则氯化铝在蒸气状态时的化学式为________。
(2)无水氯化铝在空气中强烈地“发烟”，其原因是_______________________________________。 (3)工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁，电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。为什么不用电解MgO的方法生产镁；也不用电解AlCl3的方法生产铝？
_________________________________________。
(4)设计可靠的实验证明MgCl2、AlCl3所属的晶体类型，其实验方法是_______________________
_________________________________________。
【解析】　根据表格中氯化铝的沸点比熔点低及在182.7 ℃时开始升华等性质，可确定氯化铝为共价化合物。同时离子晶体和分子晶体在固态时不导电,在熔融条件下离子晶体导电，分子晶体不导电，根据这一性质可对其晶体类型给予判定。
(1)氯化铝为蒸气时，摩尔质量为11.92 g·L－1×22.4 L·mol－1＝267 g·mol－1，即其相对分子质量为267，所以其分子式为Al2Cl6。
(2)氯化铝为强酸弱碱盐，与空气中的水发生水解反应产生HCl，HCl在空气中形成酸雾而“发烟”。
(3)因为MgO的熔点远高于MgCl2，故电解熔融MgO将需要更多的能量、更高的温度,不便于操作。从表中数据可见，AlCl3易升华，熔、沸点低，故属于分子晶体，不存在离子，熔融时不能导电，不能被电解。
(4)将两种晶体加热到熔化状态，MgCl2能导电，AlCl3不能导电。故证实MgCl2为离子晶体，AlCl3为分子晶体。
【答案】　(1)Al2Cl6　(2)氯化铝在空气中发生水解反应,生成HCl，HCl在空气中形成酸雾而“发烟”
(3)MgO的熔点太高，电解MgO消耗的能量多，经济效益低；AlCl3晶体为分子晶体，在熔融状态下不电离、不导电，不能被电解
(4)将MgCl2晶体、AlCl3晶体分别加热熔化并做熔融体的导电性实验。若熔融体导电，则物质的晶体为离子晶体；若熔融体不导电，则物质的晶体为分子晶体
知能优化训练
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