第二单元离子键离子晶体的教案doc.docx
- 文档编号:9222789
- 上传时间:2023-02-03
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:101.06KB
第二单元离子键离子晶体的教案doc.docx
《第二单元离子键离子晶体的教案doc.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第二单元离子键离子晶体的教案doc.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
第二单元离子键离子晶体的教案doc
第二单元离子键离子晶体
【知识与技能】
1、通过复习钠与氯形成氯化钠的过程,使学生理解离子键的概念、形成过程和特点。
2、理解离子晶体的概念、构成及物理性质特征,掌握常见的离子晶体的类型及有关晶胞的计算。
【过程与方法】
1、复习离子的特征,氯化钠的形成过程,并在此基础上分析离子键的成键微粒和成键性质,培养学生知识迁移的能力和归纳总结的能力。
2、在学习本节的过程中,可与物理学中静电力的计算相结合,晶体的计算与数学的立体几何、物理学的密度计算相结合。
【情感态度与价值观】
通过本节的学习,进一步认识晶体,并深入了解晶体的内部特征。
【教案设计】第一课时
【问题引入】
1、钠原子与氯原子是如何结合成氯化钠的?
你能用电子式表示氯化钠的形成过程吗?
2、根据元素的金属性和非金属性差异,你知道哪些原子之间能形成离子键?
【板书】第二单元离子键离子晶体
§3-2-1离子键的形成
一、离子键的形成
【学生活动】写出钠在氯气中燃烧的化学方程式;
思考:
钠原子与氯原子是如何结合成氯化钠的?
请你用电子式表示氯化钠的形成过程。
【过渡】以阴、阳离子结合成离子化合物的化学键,就是离子键。
【板书】1、离子键的定义:
使阴、阳离子结合成离子化合物的静电作用
2.离子键的形成过程
【讲解】以NaCl为例,讲解离子键的形成过程:
1)
电子转移形成离子:
一般达到稀有气体原子的结构
【学生活动】
分别达到Ne和Ar的稀有气体原子的结构,形成稳定离子。
2)判断依据:
元素的电负性差要比较大
【讲解】元素的电负性差要比较大,成键的两元素的电负性差用△X表示,当△X>1.7,发生电子转移,形成离子键;
当△X<1.7,不发生电子转移,形成共价键.
【说明】:
但离子键和共价键之间,并非严格截然可以区分的.可将离子键视为极性共价键的一个极端,而另一极端为非极性共价键.如图所示:
化合物中不存在百分之百的离子键,即使是NaF的化学键之中,也有共价键的成分,即除离子间靠静电相互吸引外,尚有共用电子对的作用.
X>1.7,实际上是指离子键的成分(百分数)大于50%.
【小结】:
1、活泼的金属元素(IA、IIA)和活泼的非金属元素(VIA、VIIA)形成的化合物。
2、活泼的金属元素和酸根离子(或氢氧根离子)形成的化合物
3、铵根和酸根离子(或活泼非金属元素离子)形成的盐。
【板书】二、用电子式表示离子化合物的形成
【练习】1、写出下列微粒的电子式:
(1)Na+、Mg2+、Cl-、O2-、
(2)NaClMgOMgCl
小结:
离子化合物电子式的书写
1.简单阴离子的电子式不但要表达出最外层所有电子数(包括得到的电子),而且用方括号“[]”括起来,并在右上角注明负电荷数
2.简单阳离子的电子式就是离子符号
3.离子化合物的电子式由阴离子和阳离子电子式组成,相同的离子不能合并
【练习】2、用电子式表示NaCl、K2S的形成过程
小结:
用电子式表示离子键的形成过程
1.左边是组成离子化合物的各原子的电子式,右边是离子化合物的电子式
2.连接号为“”
3.用表示电子转移的方向
【板书】三、离子键的实质
思考:
从核外电子排布的理论思考离子键的形成过程
【板书】:
实质是静电作用
靠静电吸引,形成化学键体系的势能与核间距之间的关系如图所示:
横坐标:
核间距r。
纵坐标:
体系的势能V。
纵坐标的零点:
当r无穷大时,即两核之间无限远时,势能为零.下面来考察Na+和Cl-彼此接近时,势能V的变化。
从图中可见:
r>r0,当r减小时,正负离子靠静电相互吸引,V减小,体系稳定.
r=r0时,V有极小值,此时体系最稳定.表明形成了离子键.
r 因此,离子相互吸引,保持一定距离时,体系最稳定,即当静电引力与静电斥力达到平衡时,形成稳定的离子键,整个体系达到能量最低状态。 【板书】四、离子键的特征 【讲解】通常情况下,阴、阳离子可以看成是球形对称的,其电荷分布也是球形对称的,只要空间条件允许,一个离子可以同时吸引多个带相反电荷的离子。 因此离子键没有方向性和饱和性。 【讨论】就NaCl的晶体结构,交流你对离子键没有饱和性和方向性的认识 【板书】 (1).离子键无方向性 (2).离子键无饱和性 【板书】五、离子键的强度——晶格能 (1).键能和晶格能 【讲解】以NaCl为例: 键能: 1mol气态NaCl分子,离解成气体原子时,所吸收的能量.用Ei表示: 【板书】 (2).晶格能(符号为U): 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 【讲解】在离子晶体中,阴、阳离子间静电作用的大小用晶格能来衡量。 晶格能(符号为U)是指拆开1mol离子晶体使之形成气态阴离子和阳离子所吸收的能量。 例如: 拆开1molNaCl晶体使之形成气态钠离子和氯离子时,吸收的能量.用U表示: NaCl(s)Na+(g)+Cl-(g)U=786KJ.mol-1 晶格能U越大,表明离子晶体中的离子键越牢固。 一般而言,晶格能越大,离子晶体的离子键越强.破坏离子键时吸收的能量就越多,离子晶体的熔沸点越高,硬度越大。 键能和晶格能,均能表示离子键的强度,而且大小关系一致.通常,晶格能比较常用. 【板书】(3).影响离子键强度的因素——离子的电荷数和离子半径 【思考】由下列离子化合物熔点变化规律,分析离子键的强弱与离子半径、离子电荷有什么关系? (1)NaFNaClNaBrNaI 988℃801℃747℃660℃ (2)NaFCaF2CaO 988℃1360℃2614℃ (提示: Ca2+半径略大于Na+半径) 【讲解】从离子键的实质是静电引力 出发,影响F大小的因素有: 离子的电荷数q和离子之间的距离r(与离子半径的大小相关) 1)离子电荷数的影响: 电荷高,晶格能大,离子晶体的熔沸点高、硬度大。 NaClMgO 晶格能(KJ.mol-1)7863791 熔点(℃)8012852 摩氏硬度2.56.5 2)离子半径的影响: 半径大,导致离子间距大,晶格能小,离子晶体的熔沸点低、硬度小。 3)离子半径概念及变化规律 将离子晶体中的离子看成是相切的球体,正负离子的核间距d是r+和r-之和: 离子半径的变化规律 a)同主族,从上到下,电子层增加,具有相同电荷数的离子半径增加. b)同周期: 主族元素,从左至右离子电荷数升高,最高价离子,半径最小.如: 过渡元素,离子半径变化规律不明显. c)同一元素,不同价态的离子,电荷高的半径小.如: d)一般负离子半径较大;正离子半径较小. e)周期表对角线上,左上元素和右下元素的离子半径相似.如: Li+和Mg2+,Sc3+和Zr4+的半径相似. 【小结】离子电荷数越大,核间距越小,晶格能越大,离子键越牢,离子晶体的熔、沸点越高,硬度越大。 【课堂小结】 【课后练习】 1.下列各组数值表示有关元素的原子序数,其中所表示的各组原子能以离子键结合成稳定化合物的是() A.1与6B.2与8C.9与11D.8与14 2.用电子式表示下列物质的结构: NaOH、Ca(ClO)2。 3.离子化合物LiCl、NaCl、KCl、RbCl和CsCl熔点由高到底的顺序是________________________________________________。 5.某主族元素A的外围电子排布式为ns1,另一主族元素B的外围电子排布为ns2np4, 两者形成的离子化合物的化学式可能为 A.ABB.A2BC.AB2D.A2B3 6.下列叙述正确的是() A.氯化钠晶体不能导电,所以氯化钠不是电解质 B.氯化钠溶液能导电,所以氯化钠溶液是电解质 C.熔融的氯化钠和氯化钠溶液都能产生自由移动的离子 D.氯化钠熔融时不破坏氯化钠晶体中的离子键。 7.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 ( ) 物质 ①NaF ②NaI ③MgO 离子电荷数 1 1 2 键长(10-10m) 2.31 3.18 2.10 A.①>②>③B.③>①>②C.③>②>①D.②>①>③ 8.下列说法不正确的是 ( ) A.离子晶体的晶格能越大离子键越强 B.阳离子的半径越大则可同时吸引的阴离子越多 C.通常阴、阳离子的半径越小,电荷越大,该阴、阳离子组成的离子化合物的晶格能 越大 D.拆开1mol离子键所需的能量叫该离子晶体的晶格能 9.离子化合物①NaCl、②CaO、③NaF、④MgO中,晶格能从小到大顺序正确的是( ) A.①②③④ B.①③②④ C.③①④② D.④②①③ 10. (1)下列热化学方程中,能直接表示出氯化钠晶体晶格能的是_________。 A.Na+(g)+Cl-(g)=NaCl(s);△HB.Na(s)+ Cl2(g)=NaCl(s);△H1 C.Na(s)=Na(g);△H2D.Na(g)-e-=Na+(g);△H3 11、已知元素的某种性质“X”和原子半径、金属性、非金属性等一样,也是元素的一种基本性质。 下面给出13种元素的X的数值: 元素 Al B Be C Cl F Li X的数值 1.5 2.0 1.5 2.5 2.8 4.0 1.0 元素 Mg Na O P S Si X的数值 1.2 0.9 3.5 2.1 2.5 1.7 试结合元素周期律知识完成下列问题: (1)经验规律告诉我们: 当形成化学键的两原子相应元素的X差值大于1.7时,所形成的一般为离子键;当小于1.7时,一般为共价键。 试推断AlCl3中的化学键类型是______。 (2)根据上表给出的数据,简述主族元素的X的数值大小与元素的金属性或非金属性强弱之间的关系______________________________;简述第二周期元素(除惰性气体外)的X的数值大小与原子半径之间的关系_____________________________________________。 (3)请你预测Br与I元素的X数值的大小关系________。 13、常温下固态Na和气态Cl2生成1molNaCl晶体释放的能量叫做NaCl的生成热。 生成热△fHNaCl=-4llkJ/mol。 该化合过程亦可被解析成如下四个步骤,各步的能量变化分别表示为△H1、△H2、△H3和△H4: 其中△H2=128kJ/mol,△H3=-526kJ/mol,△H4=-243kJ/mol。 则△H1= kJ/mol;NaCl的离子键键能为kJ/mol;NaCl晶体的晶格能(阴阳离子结合成晶体的能量变化)为 kJ/mol。 第二课时 【复习巩固】 1.什么是离子键? 作用力的实质是什么? 2、什么是晶格能? 影响因素有哪些? 3、晶格能的大小与离子晶体的熔沸点、硬度的关系怎样? [练习] 1.指出下列物质中的化学键类型。 KBrCCl4N2CaONaOH 2.下列物质中哪些是离子化合物? 哪些是只含离子键的离子化合物? 哪些是既含离子键又含共价键的离子化合物? KClHClNa2SO4HNO3NH4ClO2Na2O2 【过渡】大多数离子化合物在常温下以晶体的形式存在。 【板书】§3-2-2离子晶体 一、离子晶体 1、定义: 离子间通过离子键结合而成的晶体 【思考】离子晶体能否导电,主要的物理共性有哪些? 2、特点: (1)、晶体不导电,在熔融状态或水溶液中导电,不存在单个分子 (2)、硬度较高,密度较大,难压缩,难挥发,熔沸点较高 【思考】: 判断下列每组物质的熔沸点的高低,影响离子晶体的熔沸点高低的因素有哪些? (1)NaFNaClNaBrNaI (2)MgONa2O 3、离子晶体熔沸点高低的影响因素: 离子所带的电荷(Q)和离子半径(r) Q越大、r越小,则晶格能(U)越大,离子键越强,熔沸点越高,硬度越大. 【思考】: 哪些物质属于离子晶体? 4、物质的类别: 强碱、部分金属氧化物、绝大部分盐类属于离子晶体。 【过渡】离子晶体也有一定的空间结构 【板书】二、离子晶体的空间结构 【讲解】: 离子晶体有多种晶体结构类型,其中氯化钠型和氯化铯型是两种最常见的离子晶体结构类型。 首先看NaCl的晶胞: 组成具有代表性,对称性(轴,面,中心)也与晶体相同,所以乙为NaCl的晶胞 【思考】: 1、每个Na+同时吸引个Cl-,每个Cl-同时吸引个Na+,而Na+数目与Cl-数目之为化学式为 2、根据氯化钠的结构模型确定晶胞,并分析其构成。 每个晶胞中有Na+,有个Cl- 3、在每个Na+周围与它最近的且距离相等的Na+有 个 4、在每个Na+周围与它最近的且距离相等的Cl-所围成的空间结构为体 5、已知氯化钠的摩尔质量为58.5g.mol-1,阿伏加德罗常数取6.02×1023mol-1,则食盐晶体中两个距离最近的Na+的核间距离最接近下面四个数据中的哪一个.() A、3.0×10-8cmB、3.5×10-8cmC、4.0×10-8cmD、5.0×10-8cm 组成和对称性均有代表性.看空心圆点,除了立方体的顶点的8个,无其它,称为简单立方晶胞.配位数为8 【思考】: 1、每个Cs+同时吸引个Cl-,每个Cl-同时吸引个Cs+,而Cs+数目与Cl-数目之为化学式为 2、根据氯化的结构模型确定晶胞,并分析其构成。 每个晶胞中有Cs+,有个Cl- 3、在每个Cs+周围与它最近的且距离相等的Cs+有 个 组成和对称性均有代表性.看空心圆点,除了立方体的顶点的8个,面中心6个,也为面心立方.配位数为4 总之,立方晶系有3种类型晶胞,面心立方,简单立方,体心立方.四方晶系,2种,正交晶系,4种等,共有14种类型的晶胞 【过渡】氯化钠与氯化铯均为AB型离子晶体,但两者的阴、阳离子周围带相反电荷离子的数目却不同,你认为造成这一差异的可能原因是什么? 【板书】三.离子晶体的配位数以及与r+/r-的关系 NaCl六配体,CsCl八配体,ZnS四配体,均为AB型晶体,为何配位数不同? 1)离子晶体稳定存在的条件 离子形成晶体时,阴、阳离子总是尽可能紧密地排列,且一种离子周围所环绕的带相反电荷的离子越多,体系能量越低,所构成的离子晶体就越稳定。 2)离子晶体的配为数: 离子晶体中一种离子周围紧邻的带相反电荷的离子数目 【设问】: NaCl型离子配为数为(六配体),CsCl型离子配为数为(八配体) 【讨论】NaCl和CsCl均为AB型离子晶体,但两者的阴、阳离子周围带相反电荷离子的数目却不同,你认为造成这一差异的可能原因是什么? 【讲解】离子晶体中的离子的电荷分布是球形对称的。 它们之间的作用力的强弱只取决于它们相互之间的距离。 晶体中每种离子能被多少个带相反电荷的离子所包围(离子的配位数),与它们的大小有关,与电荷数多少无关。 离子晶体中一种离子周围所环绕的带相反电荷的离子的数目的多少,与阴、阳离子半径比r +/r-有关。 3)r+/r-与配位数 从六配位的介稳状态出发,进行半径比与配位数之间关系的探讨. 此时,为介稳状态.如果r+再大些,则出现上述b)种情况,即阴离子同号相离,异号相切的稳定状态.亦即: 当r+继续增加,达到并超过: 时,即阳离子离子周围可容纳更多阴离子,为8配位,CsCl型. 若r+变小,即: 则出现a)种情况,阴离子相切,阴离子阳离子相离的不稳定状态.配位数减少,4配位,ZnS型. 阴、阳离子半径比与配位数的关系 r+/r- 配位数 实例 0.225~0.414 4 ZnS 0.414~0.732 6 NaCl 0.732~1.0 8 CsCl >1.0 12 CsF 总之,配位数与r+/r-之比相关,且: r+再增大,则达到12配位;r-再减小,则达到3配位. 注意: 讨论中将离子视为刚性球体,这与实际情况有出入.但仍不失为一组重要的参考数据.因而,我们可以用离子间的半径比值去判断配位数. 【问题解决】1、已知Cd2+半径为97pm,S2-半径为184pm,按正负离子半径比,CdS应具有型晶格,正、负离子的配位数之比应是;但CdS却具有立方ZnS型晶格,正负离子的配位数之比是,这主要是由造成的。 2、某离子晶体的晶胞结构如下图所示: 则该离子晶体的化学式为() A.abcB、abc3 C.ab2c3D.ab3c 3、在NaCl晶体中,与每个Na+距离相等且距离最近的Cl—所围成 的空间构型为() A.正四面体 B.正六面体 C.正八面体 D.正十二面体 【课后练习】 1、下列物质属于离子化合物的是() A.NH3B.NaFC.HBrD.KOH 2、某主族元素A的外围电子排布式为ns1,另一主族元素B的外围电子排布为ns2np4,则两者形成的离子化合物的化学式可能为 A.ABB.A2BC.AB2D.A2B3 3、下列叙述正确的是() A.氯化钠晶体不能导电,所以氯化钠不是电解质B.氯化钠溶液能导电,所以氯化钠溶液是电解质C.熔融的氯化钠和氯化钠溶液都能产生自由移动的离子 D.氯化钠熔融时不破坏氯化钠晶体中的离子键。 4、下列化合物中形成离子键的所有微粒,其基态电子层结构都与氩原子相同的是() A.MgCl2B.CaBr2C.K2SD.Na2O 5、下列微粒中,基态最外层电子排布满足ns2np6的一组是() A.Ba2+、Mg2+B.K+、Cu2+C.Ca2+、Zn2+D.Na+、Al3+ 6、下列离子化合物中,两核间距离最大的是() A.LiClB.NaFC.KClD.NaCl 7、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 物质 ①NaF ②NaI ③MgO 离子电荷数 1 1 2 键长(10-10m) 2.31 3.18 2.10 A.①>②>③B.③>①>②C.③>②>①D.②>①>③ 8、为了确定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否为离子化合物,进行下列实验。 其中合理、可靠的是 A.观察常温下的状态,SbCl5是苍黄色液体,SnCl4为无色液体。 结论: SbCl5和SnCl4都是离子化合物 B.测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔点依次为73.5℃、2.8℃、-33℃。 结论: SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是离子化合物 C.将SbCl3、SbCl5、SnCl4溶解于水中,滴入HNO3酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀。 结论: SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物 D.测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的水溶液,发现它们都可以导电。 结论: SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物 9、 (1)下列热化学方程中,能直接表示出氯化钠晶体晶格能的是_________。 A.Na+(g)+Cl-(g)=NaCl(s);△HB.Na(s)+ Cl2(g)=NaCl(s);△H1 C.Na(s)=Na(g);△H2D.Na(g)-e-=Na+(g);△H3 E. Cl2(g)=Cl(g);△H4F.Cl(g)+e-=Cl-(g);△H5 (2)写出△H1与△H、△H2、△H3、△H4、△H5之间的关系式__________________。 10、高温下,超氧化钾晶体呈立方体结构。 晶体中氧的化合价可看作部分为0价,部分为—2价。 下图为超氧化钾晶体的一个晶胞(晶体中最小的重复单元)。 则下列说法正确的是 A.晶体中与每个K+距离最近的K+有12个 B.晶体中每个K+周围有8个O2—,每个O2—周围有8个K+ C.超氧化钾的化学式为KO2,每个晶胞含有14个K+和13个O2— D.晶体中,0价氧原子与-2价氧原子的数目比可看作为3: 1 11、如图,直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na+离子或Cl—离子所处的位置。 这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。 ⑴请将其中代表Na+离子的圆圈涂黑(不必考虑体积大小),以完成NaCl晶体的结构示意图。 ⑵晶体中,在每个Na+离子的周围与它最接近的且距离相等的Na+离子 共有_____个。 ⑶晶体中每一个重复的结构单元叫晶胞。 在NaCl晶胞中正六面体的顶点上、面上、棱上的Na+或Cl—离子为该晶胞与其相邻的晶胞所共有。 一个晶胞中,Cl—离子的个数等于______,即______(填计算式),Na+离子的个数等于_______,即__________(填计算式)。 ⑷设NaCl的摩尔质量为Mg/mol,食盐晶体的密度为 g/cm3,阿伏加德罗常数为NA。 食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为______cm。 12、⑴中学化学教材中图示了NaCl晶体结构,它向三维空间延伸得到完美晶体。 NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl相同,Ni2+与最邻近O2—的核间距离为a×10-8cm,计算NiO晶体的密度(已知NiO的摩尔质量为74.7g/mol)。 ⑵天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷,例如在某氧化镍晶体中就存在如图4-4所示的缺陷: 一个Ni2+空缺,另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。 其结果是晶体仍呈电中性,但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。 某氧化镍样品组成为Ni0.97O,试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第二 单元 离子键 离子 晶体 教案 doc