第四节离子晶体导学案.docx
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第四节离子晶体导学案
第四节离子晶体(第1课时)
【高效学习指导案】
【分层学习目标】
A级:
1.理解离子键的形成,了解离子键强弱的决定因素。
2.能够计算离子晶体晶胞中的粒子个数。
3.能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质的差异性。
4.通过对离子晶体中离子配位数和决定离子配位数因素的探究,学习科学探究的基本方法。
B级:
1.通过阅读教材P79的科学视野,体会探究是科学研究的重要方法。
2.知道碳酸盐受热分解与阳离子半径的关系。
3.知道几种常见离子晶体中阳离子和阴离子的配位数。
C级:
1.知道离子晶体的结构特点。
2.能描述几种常见离子晶体晶胞中阴阳离子的排列方式。
自我确定的目标(级别),理由:
,学习方式:
。
【重点学习的内容】
1.根据离子键的强弱和晶格能的大小来解释离子晶体的物理性质。
2.常见几种离子晶体晶胞中的粒子个数及配位数。
3.离子晶体配位数的影响因素。
【难点问题预设】
1.从离子化合物的角度引入离子晶体的概念,理解离子晶体的构成微粒及晶体中存在的作用力。
难于理解的是。
2.展示氯化钠和氯化铯的晶胞模型,完成教科书P78面表3-4;利用表3-5,3-6探究影响阴阳离子配位数的因素。
难点在于。
【高效预习探究案】
下列各物质中,含有非极性共价键的离子晶体是()
A.NH4ClB.NaOHC.KBrD.Na2O2
【预习思考选题】
1.复习组成分子晶体和原子晶体的粒子和粒子间的作用力是什么?
它们具有那些物理特殊性质?
2.你能列举离子晶体的物理性质吗?
并进行相关的比较吗?
3.你知道氯化钠和氯化铯晶胞中阴阳离子的配位数分别是多少?
你能理解影响离子晶体结构的几何因素、电荷因素的相关内容吗?
4.通过阅读教材P79面的科学视野,你有何感受?
【重难点合作探究】
1.科学探究
探究一:
NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子的配位数
离子晶体
阴离子的配位数
阳离子的配位数
NaCl
CsCl
结论:
1.NaCl和CsCl中阳离子和阴离子的比例都是;同属于AB型离子晶体。
2.这两种晶体中阴、阳离子的配位数(填“相等”或“不相等”)。
探究二:
NaCl和CsCl中正、负离子半径比和配位数
NaCl
CsCl
r+/r-=
r+/r-=
C.N.=6
C.N.=8
结论:
在离子晶体中,阴阳离子所带电荷数相同时r+/r-的比值越大,阴阳离子的配位数越(填“多”或“少”)。
2.⑴影响离子晶体中阴阳离子配位数的因素有、、。
其中是决定离子晶体结构的重要因素。
⑵碳酸盐热分解温度和阳离子半径大小的关系为。
3.有①NaCl②KCl③CsCl三种离子晶体,离子键由强到弱的顺序为,
熔点由高到低的顺序为,
4.几种离子晶体模型:
NaCl型晶体结构模型:
⑴在NaCl晶体中,每个Na+周围同时吸引着_____个Cl-,每个Cl-周围也同时吸引着_____个Na+。
即配位数为_______。
⑵每个Na+周围与它最近且等距的Na+有_____个。
每个Cl-周围与它最近且等距的Cl-有_____个。
⑶利用均摊法计算,在NaCl的一个晶胞中,包括_____个Na+,包括______个Cl-。
CsCl型晶体结构模型:
⑴在CsCl晶体中,每个Cs+周围同时吸引着_____个Cl-,每个Cl-周围也同时吸引着_____个Cs+。
即配位数为_____。
⑵每个Cs+与_____个Cs+等距离相邻。
每个Cl-与_____个Cl-等距离相邻。
⑶利用均摊法计算,在CsCl的一个晶胞中,包括______个Cs+,包括______个Cl-。
CaF2型晶体结构模型:
⑴在CaF2晶体中,每个Ca2+周围同时吸引着_____个F-,每个F-周围也同时吸引着_____个Cs+。
即阴离子配位数为_____;阳离子配位数为_____。
⑵利用均摊法计算,在CaF2的一个晶胞中,包括______个Ca2+,包括______个F-。
【预习探究自我评价】
()1.有下列某晶体的空间结构示意图。
图中●和化学式中M分别代表阳离子,图中○和化学式中N分别代表阴离子,则化学式为MN2的晶体结构为
ABCD
()2.在NaCl晶体中,与Na+距离最近的Cl-组成的多面体是
A.正四面体B.正六面体C.正八面体D.正十二面体
()3.下列物质固态时,一定是离子晶体的是
A.酸性氧化物B.非金属单质C.碱性氧化物D.含氧酸
()4.由短周期元素构成的某离子化合物中,一个阳离子和一个阴离子核外电子数之和
为20。
下列说法中正确的是
A.晶体中阳离子和阴离子的个数不一定相等
B.晶体中一定只有离子键没有共价键
C.所含元素一定不在同一周期也不在第一周期
D.晶体中阳离子半径一定大于阴离子半径
5.在下列物质中:
NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CCl4、SiC、金刚石。
(1)其中只含有离子键的离子晶体是;
(2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是;
(3)其中既含有离子键,又含有极性共价键和配位键的离子晶体是;
(4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是;
自我小结
质疑问难
【高效练习拓展案】
【拓展训练】
()1.下列物质有固定熔、沸点的是
A.CuSO4溶液B.石蜡C.玻璃D.白磷
()2.下列关于晶体的说法一定正确的是
A.分子晶体中都存在共价键
B.CaTiO3晶体中每个Ti4+和12个O2-相紧邻
C.SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合
D.金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高
()3.下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是
A.熔点:
NaF>MgF2>AlF3B.晶格能:
NaF>NaCl>NaBr
C.阴离子的配位数:
CsCl>NaCl>CaF2D.硬度:
MgO>CaO>BaO
()4.有关晶体的下列说法中正确的是
A.分子晶体中分子间作用力越大,分子越稳定
B.原子晶体中共价键越强,熔点越高
C.冰熔化时水分子中共价键发生断裂
D.氯化钠熔化时离子键未被破坏
()5.如图是NaCl晶体的一个晶胞的结构模型。
KO2的晶体结构与NaCl相似,KO2可以看作是Na+的位置用K+代替,Cl-的位置用O
代替,则下列对于KO2晶体结构的描述正确的是
A.与K+距离相等且最近的O
共有8个
B.与K+距离相等且最近的O
构成的多面体是正八面体
C.与K+距离相等且最近的K+有8个
D.一个KO2晶胞中的K+和O
粒子数均为6个
()6.下列性质中,可以充分说明某晶体是离子晶体的是
A.具有较高的熔点 B.固体不导电,水溶液能导电
C.可溶于水 D.固体不导电,熔融状态能导电
()7.下列物质的熔、沸点高低顺序中,正确的是
A.金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅B.CI4>CBr4>CCl4>CH4
C.MgO>O2>N2>H2OD.金刚石>生铁>纯铁>钠
8.一种离子晶体的晶胞如右图其中阳离子A以
表示阴离子B以
表示。
(1)每个晶胞种含A离子的数目为________,含B离子数目为________。
(2)若A的核外电子排布与Ar相同,B的电子排布与Ne相同,则该离
子化合物的化学式是___________________;
(3)阳离子周围距离最近的阴离子数为_____,阴离子周围距离最近的阳离子数_____。
(4)已知A的离子半径为rm,则该晶胞的体积是___________m3。
9.有一种蓝色晶体,它的结构特征是Fe2+和Fe3+分别占据立方体互不相邻的顶点,而CN—离子位于立方体的棱上。
(1)根据晶体结构特点,推出其化学式(用最简单整数示)________________________
__。
(2)此化学式带何种电荷?
用什么样的离子(用Mn+表示)与其结合成中性的化学式?
写出此电中性的化学式。
;
(3)指出
(2)中添加离子在晶体结构中的什么位置?
10.(拓展题)下图表示3种晶体的微观结构。
试回答下列问题:
(1)高温下,超氧化钾(KO2)晶体呈立方体结构,晶体中氧的化合价部分为0价,部分为-2价。
图甲为KO2晶体的一个晶胞,则此晶体中,与每个K+距离最近的K+有________个,0价氧原子与-2价氧原子的数目比为________。
(2)正硼酸(H3BO3)是一种具有片层状结构的白色晶体,层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图乙)。
下列说法中正确的有____________(填数字序号)。
①正硼酸晶体属于原子晶体②H3BO3分子的稳定性与氢键有关
③在H3BO3分子中各原子都未能满足8电子稳定结构
④含1molH3BO3的晶体中有3mol氢键
⑤含1molH3BO3的晶体中有3mol极性共价键
⑥H3BO3的结构式可表示为:
因此H3BO3是三元酸
(3)图乙和图丙均为层状结构,但存在本质性的差别。
石墨属于混合晶体。
此晶体中,每一层由无数个正六边形构成,平均每一个正六边形所占有的碳原子数为________,C—C键数为________。
【达标自查】
()1.(5分)离子晶体中一定不会存在的相互作用是
A.离子键B.极性键
C.非极性键D.范德华力
()2.(5分)离子晶体熔点的高低决定于晶体中阳离子与阴离子之间的静电引力,静电引力大则熔点高,引力小则反之。
试根据你学到的电学知识,判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序
A.KCl>NaCl>BaO>CaOB.NaCl>KCl>CaO>BaO
C.CaO>BaO>NaCl>KClD.CaO>BaO>KCl>NaCl
()3.(5分)下列各指定微粒的数目之比不是1∶1的是
A.Na2O2晶体中的阴离子和阳离子
B.NaHCO3晶体中的钠离子和碳酸氢根离子
C.1224Mg2+离子中的质子和中子
D.常温下,pH=7的氯化铵溶液中的铵根离子和氯离子
()4.(5分)下列晶体分类中正确的是
离子晶体
原子晶体
分子晶体
A
NaOH
Ar
SO2
B
H2SO4
石墨
S
C
CH3COONa
水晶
D
Ba(OH)2
金刚石
玻璃
()5.(5分)下列关于金属晶体和离子晶体的说法中错误的是
A.都可采取“紧密堆积”结构B.都含离子
C.一般具有较高的熔点和沸点D.都能导电
()6.(5分)下列各类物质中,在固态时只能形成离子晶体的是
A.非金属氧化物B.非金属单质
C.强酸D.强碱
()7.(5分)根据下表给出的几种物质的熔点、沸点数据判断说法中错误的是
A.SiCl4是分子晶体B.MgCl2中键的强度比NaCl中键的强度小
C.单质R是原子晶体D.AlCl3为离子晶体
8.(12分)某离子晶体晶胞结构如右图所示,x位于立方体的顶点,Y位于立方体中心。
试分析:
(1)晶体中每个Y同时吸引着__________个X,每个x同时吸引着__________个Y,该晶体的化学式为__________。
(2)晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有__________个。
(3)晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹角∠XYX的度数为__________。
(4)设该晶体的摩尔质量为Mg·mol-1,晶体密度为ρ·cm-3,阿伏加德罗常数为NA则晶体中两个距离最近的X中心间的距离为__________。
9.(10分)金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。
请回答下列问题:
(1)Ni原子的核外电子排布式为;
(2)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同,Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69pm和78pm,则熔点NiO________FeO(填“<”或“>”);
(3)NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为______________、______________;
(4)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料,其晶胞结构示意图如图所示。
该合金的化学式为________。
10.(18分)(选做题)已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数依次增大。
其中A原子核外有三个未成对电子;A与B可形成离子化合物B3A2;C元素是地壳中含量最高的金属元素;D原子核外的M层中有两对成对电子;E原子核外最外层只有1个电子,其余各层电子均充满。
请根据以上信息,回答下列问题:
(答题时,A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示)
(1)比E核外电子数少5的元素的原子核外电子排布式是__________________,A、B、C、D的第一电离能由小到大的顺序为__________________。
(2)B的氯化物的熔点远高于C的氯化物的熔点,理由是__________________。
(3)A的氢化物属于________(填“极性”或“非极性”)分子,D的低价氧化物分子的空间构型是__________________。
(4)A、E形成的某种化合物的晶胞结构如图所示,则其化学式为______________(每个球均表示1个原子)。
自查小结(5分)
挑战题(20分)晶体具有规则的几何外形,晶体中最基本的重复单元称为晶胞。
NaCl晶体结构如图所示。
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ρ为5.71g/cm3,晶胞边长为4.28×10-10m。
(铁相对原子质量为55.9,氧相对原子质量为16)求:
(1)FexO中x值(精确至0.01)为_____________。
(2)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___________。
(3)此晶体化学式为___________。
(4)Fe在此晶体中占据空隙的几何形状是___________(即与O2-距离最近且等距离的铁离子围成的空间形状)。
(5)在晶体中,铁元素的离子间最短距离为________m。
第三章晶体结构与性质
第四节离子晶体(第2课时)
【高效学习指导案】
【分层学习目标】
A级:
1.理解离子晶体与其它晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。
2.通过对晶格能大小的决定因素及对离子晶体物理性质影响的探究,学习科学探究的基本方法。
3.理解不同类型晶体物理性质大小的比较。
B级:
1.通过阅读教材P81的科学视野,体会探究是科学研究的重要方法。
2.通过具体的例子说明晶格能的大小与离子晶体性质的关系。
C级:
1.知道岩浆晶出规则与晶格能大小的关系。
2.能描述不同类型晶体晶胞中微粒排列方式的不同。
3.通过制作典型的离子晶体模型来进一步了解离子晶体的结构特点。
同时培养学生的动手能力。
明白模型对物质空间构型学习的重要性。
自我确定的目标(级别),理由:
,学习方式:
。
【重点学习的内容】
1.晶格能的定义和应用。
2.不同类型晶体物理性质的比较。
【难点问题预设】
1.复习离子晶体的基本知识,理解离子晶体的构成微粒及晶体中存在的作用力和熔沸点高低的比较。
难于理解的是。
2.学生观察课本P80面的表3-8,自学晶格能的相关知识。
难点在于。
【高效预习探究案】
下列各物质的晶体中,晶体类型相同的是()
A.O2和SiO2B.NaOH和I2C.KBr和NH4ClD.Na2O2和石墨
【预习思考选题】
1.复习离子晶体的知识。
2.你能以表格的形势列举分子晶体、原子晶体和离子晶体在组成粒子、粒子间的作用力和物理性质的对比吗?
3.晶格能的定义是什么?
对离子晶体的物理性质有何影响?
4.你知道晶格能大小的决定因素吗?
5.通过阅读教材P81面的科学视野,你有何感受?
【重难点合作探究】
1.科学探究
探究一:
影响晶格能大小的因素有哪些?
⑴与离子半径大小的关系:
。
⑵与离子所带电荷的关系:
。
结论:
探究二:
晶格能的大小与离子晶体的性质有什么关系?
参照课本P80面的表格
结论:
2.离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体的比较
分子晶体
原子晶体
金属晶体
离子晶体
结构特点
概念
组成晶体微粒
微粒间作用力
晶体中是否有小分子
性质特征
熔、沸点
硬度
导电性
延展性
实 例
H2、CO2、I2、P4、He
金刚石、晶体硅、SiO2、SiC
Al、Cu、Fe、Ca、Hg、W
NaCl、CsCl、NaOH、CaF2
3.物质熔沸点的比较
(1)不同类晶体:
一般情况下,________晶体>________晶体>________晶体,不同金属晶体的熔沸点差异较大,视具体情况而定。
(2)同种类型晶体:
构成晶体质点间的作用大,则熔沸点________,反之亦然。
如:
比较下列各组物质熔点:
F2_______Cl2______Br2_______I2;金刚石________金刚砂(碳化硅)________晶体硅;
Al_______Mg_______Na;MgO_______NaCl_______KCl。
【预习探究自我评价】
()1.下列的晶体中,化学键种类相同,晶体类型也相同的是
A.SO2与SiO2B.CO2与H2OC.NaCl与HClD.CCl4与KCl
()2.下面的排序不正确的是
A.晶体熔点由低到高:
CF4 B.熔点由高到低: Na C.硬度由大到小: 金刚石>碳化硅>晶体硅 D.晶格能由大到小: MgO ()3.下列有关晶体的说法正确的是 A.晶体中有阳离子,则一定存在阴离子B.晶体中一定有离子键,可能有共价键 C.分子晶体中一定存在分子间作用力,但分子内可能不存在化学键 D.依据构成粒子堆积方式将晶体分为金属晶体、离子晶体、分子晶体、原子晶体 ()4.已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体,其晶胞如图所示,则下面表示该化合物的化学式正确的是 A.ZXY3B.ZX2Y6C.ZX4Y8D.ZX8Y12 5.列7种物质: ①白磷(P4);②水晶;③氯化铵;④氢氧化钙;⑤氟化钠;⑥过氧化钠;⑦石墨,固态下都为晶体,回答下列问题(填写序号): (1)不含金属离子的离子晶体是________,只含离子键的离子晶体是________,既有离子键又有非极性键的离子晶体是________,既有离子键又有极性键的离子晶体是________。 (2)既含范德华力又有非极性键的晶体是________,熔化时既要克服范德华力又要破坏化学键的是________,熔化时只破坏共价键的是________。 自我小结 质疑问难 【高效练习拓展案】 【拓展训练】 ()1.下列有关晶体的叙述中,错误的是 A.离子晶体在熔化时,离子键被破坏,而分子晶体熔化时,化学键不被破坏 B.白磷晶体中,结构粒子之间通过分子间的作用力相结合 C.石英晶体是直接由硅原子和氧原子通过共价键所形成的空间网状结构的晶体 D.构成分子晶体的结构粒子中一定存在共价键 ()2.下列物质固态时,一定是分子晶体的是 A.酸性氧化物B.非金属单质C.碱性氧化物D.含氧酸 ()3.下列说法正确的是 A.离子晶体中一定含有离子键 B.分子中含两个氢原子的酸一定是二元酸 C.含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体 D.元素的非金属性越强,其单质的活泼性一定越强 ()4.氢气是重要而洁净的能源,利用氢气作能源,必须安全有效地储存氢气。 报道称某种合金材料有较大的储氢容量,其晶体结构的最小单元如右图所示。 则该合金的化学式为 A.LaNi6 B.LaNi3 C.LaNi4 D.LaNi5 ()5.共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不同作用方式,下列物质中,只含有上述一种作用的是 A.干冰B.氯化钠C.氢氧化钠D.碘 ()6.解释下列物质性质变化规律与物质结构间的因果关系时,与键能无关的变化规律是 A.HF、HCI、HBr、HI的热稳定性依次减弱 B.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次减低 C.F2、C12、Br2、I2的氧化性减弱 D.H2S的熔沸点小于H2O的熔、沸点 ()7.下列有关晶体的叙述中,不正确的是 A.金刚石空间网状结构中,由共价键形成的碳原子环中,最小环上有6个碳原于 B.氯化钠晶体中,每个Na+周围距离相等的C1-共有6个 C.氯化铯晶体中,每个Cs+周围紧邻8个Cl- D.干冰晶体中,每个CO2分子周围紧邻10个CO2分子 ()8.组成晶体的质点(分子、原子、离子)以确定的位置在空间作有规则排列,具有一定几何形状的空间格子,称为晶格,晶格中能代表晶体结构特征的最小重复单位称为晶胞。 在冰晶石(Na3AlF6)晶胞中,AlF63-占据的位置相当于NaCl晶胞中C1-占据的位置,则冰晶石晶胞中含有的原子数与食盐晶胞中含有的离子数之比为 A.2: 1 B.3: 2 C.5: 2 D.5: 1 9.A、B、C、D、E都是元素周期表中前20号元素,原子序数依次增大,B、C、D同周期,A、D同主族,E和其他元素既不在同周期也不在同主族,B、C、D的最高价氧化物的水化物两两混合均能发生反应生成盐和水。 根据以上信息,回答下列问题: (1)A和D氢化物中,沸点较低的是________(选填“A”或“D”);A和B的离子中,半径较小的是________________(填离子符号)。 (2)元素C在元素周期表中的位置是________。 (3)A和E可组成离子化合物,其晶胞(晶胞是在晶体中具有代表性的最小重复单元)结构如下图所示,阳离子(用“●”表示)位于该正方体的顶点或面心;阴离子(用“○”表示)均位于小正方体中心。 该化合物的电子式是________。 晶胞 晶胞的 10.(拓展题).已知A、B、C、D和E都是元素周期表中前36号的元素,它们的原子序数依次增大。 A与其他4种元素既不在同一周期又不在同一主族。 B和C属同一主族,D和E属同一周期,又知E是周期表中1—18列中的第7列元素。 D的原子序数比E小5,D跟B可形成离子化合物其晶胞结构如右图。 (1)A元素的名称是; (2)B的元素符号是,C的元素符号是,B与A形成的化合物比C与A形成的化合物沸点高,其原因是 (3)E属元素周期表中第周期,第族的元素,其元素名称是,它的+2价离子的电子排布式为: (4)从图中可
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