3.2 离子键 离子晶体（教学课件）化学苏教版选择性必修2

该高中化学课件聚焦离子键与离子晶体，通过视频导入晶体实例引发思考，从钠氯原子成键微观过程切入，衔接离子键本质、成键条件至离子晶体结构与性质，以问题驱动和实例分析搭建学习支架。 亮点在于融合化学观念与科学思维，通过晶格能数据表格推理影响因素，结合NaCl、CsCl晶胞模型分析配位数差异，强化“结构决定性质”认知。多样化例题与计算训练提升科学探究能力，助力学生深化微观理解，为教师提供系统教学资源。

专题3 微粒间作用力与物质性质 第二单元 离子键 离子晶体 苏教版选择性必修2 离子晶体 2 离子键 1 知识导航 常见的离子晶体结构 3 知识导航 明·学习目标 1.能结合实例描述离子键的成键特征及其本质，能解释和预测同类型离子化合物的某些性质。 3．能运用模型和有关理论解释不同类型离子化合物的晶胞构成。 2．能描述常见类型的离子化合物的晶体结构。 引·新课导入 请你思考！ 视频中介绍的晶体，哪些是离子晶体？它们又是如何形成的呢？ 引·新课导入 温故知新 思考 1.从微观的角度分析，钠原子与氯原子是如何结合形成氯化钠的？你能用电子式表示氯化钠的形成过程吗？ 静电作用 静电引力 静电斥力 离子键 01 离子键 探·知识奥秘 一、离子键 1.离子键的形成 当阴、阳离子之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，形成稳定的离子键，整个体系达到能量最低状态。 2.概念 阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键 4.成键本质 阴、阳离子 3.成键微粒 静电作用（吸引和排斥） 阳离子：金属离子(如K+、Na+、Mg2+)或铵根离子（NH4+）。 阴离子：单核离子或多核离子，如Cl-、O2-、H-、O22-、OH-、SO42-等。 探·知识奥秘 一、离子键 1、根据元素金属性和非金属性的差异，哪些原子之间能形成离子键？ 问题思考 成键元素的原子得、失电子的能力差别很大，电负性差值大于1.7。 5.成键条件 2、根据离子键成键条件，离子键一般存在哪些物质中？ 只存在于离子化合物中。 6.离子化合物 由离子键形成的化合物 如：大多数盐、强碱、活泼金属氧化物、氢化物等。 注意：(1)并非所有金属元素和非金属元素组成的都是离子键，如BeCl2、AlCl3等。 (2)离子晶体中不一定都含有金属元素 探·知识奥秘 一、离子键 3、离子键有方向性和饱和性吗？ 问题思考 ②只要空间允许，一个阴(阳)离子将尽可能多地吸引阳(阴)离子排列在其周围，并不受离子本身所带电荷数的限制，因此，离子键没有饱和性。 ①离子可看作是一个带电的球体，它在空间各个方向上的静电作用是相同的。由于静电引力(或斥力)没有方向性，阴、阳离子可以在空间任何方向与带相反(或相同)电荷的离子相互吸引(或排斥)，所以离子键没有方向性。 探·知识奥秘 一、离子键 4、如何表示离子化合物中的化学键？ 问题思考 表示方法：电子式 ①只含离子键的化合物 如MgO、NaF、MgCl2等； Na O Na ［　 ］ 2- + + × × ②既含有离子键又含有共价键 如NaOH、Na2O2等； Na　O H ［　 ］ ＋ — × × Na O O Na ［　　 ］ 2- + + × × 用电子式表示离子化合物NaCl的形成过程 析·典型范例 1.下列叙述中错误的是(　　) C A.钠原子和氯原子作用生成NaCl后,其结构的稳定性增强 B.在氯化钠晶体中,除氯离子和钠离子的静电吸引作用外，还存在电子与电子、原子核与原子核之间的排斥作用 C.任何离子键在形成的过程中必定有电子的得与失 D.钠与氯气反应生成氯化钠后,体系能量降低 析·典型范例 2.下列关于离子键的说法中错误的是(　 　) D A.离子键没有方向性和饱和性 B.非金属元素组成的物质也可以含有离子键 C.离子键是阴、阳离子间的静电作用 D.因为离子键无饱和性,故一种离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子 02 离子晶体 探·知识奥秘 二、离子晶体 食盐 NaCl 萤石 CaF2 重晶石 BaSO4 明矾 KAl(SO4)2•12H2O 探·知识奥秘 二、离子晶体 1.概念 由阴、阳离子通过离子键结合而成的晶体 2.成键微粒 阴、阳离子 3.微粒间相互作用力 离子键 4.常见的离子晶体 强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类、活泼金属氢化物。 食盐 NaCl 探·知识奥秘 5.特点 (1) 离子晶体中不存在单独的分子 (2) 离子晶体化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不表示其分子组成 (3) 离子晶体中不一定都含有金属元素。如NH4Cl是离子晶体 (4) 由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体。如AlCl3是分子晶体。 (5) 含有金属离子的晶体不一定是离子晶体。如金属晶体中含有金属离子。 (6) 离子晶体中除离子键外还可能含其他化学键。如NaOH晶体中还含有O—H共价键，Na2O2晶体中还含有O—O共价键。 二、离子晶体 探·知识奥秘 思考讨论 离子晶体是否具有较好的延展性？我们应该如何衡量离子晶体中阴、阳离子间相互作用力的大小呢？ 生活经验 NaCl的物理性质 用手揉捏食盐 烧烤、爆炒等加入食盐，未见其熔融 硬度大 熔点较高（801 oC） 离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作用（离子键），要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾，就需要较多的能量。 二、离子晶体 探·知识奥秘 二、离子晶体 6.晶格能 拆开1mol离子晶体时使之形成气态阴、阳离子所吸收的能量 (1) 定义 (2) 符号 U (3) 单位 KJ/mol NaCl(s)→ Na+(g)＋Cl－(g) U=786 kJ·mol－1 (4) 意义 晶格能越大，离子键越牢固，离子晶体熔点越高，硬度越大。 探·知识奥秘 思考讨论 根据下表判断影响晶格能的因素有哪些？ 二、离子晶体 离子化合物 NaBr NaCl MgO 离子电荷数 1 1 2 核间距 / pm 298 282 210 晶格能 / ( KJ/mol ) 747 786 3791 熔点 /℃ 747 801 2852 摩氏硬度① ＜2.5 2.5 6.5 ②离子半径：离子半径越小，则晶格能越大。 ①离子电荷：离子所带的电荷越多，晶格能越大。 探·知识奥秘 二、离子晶体 7.性质 离子晶体的熔、沸点取决于构成晶体的阴、阳离子间离子键的强弱，而离子键的强弱，可用晶格能的大小来衡量。 (1) 熔、沸点较高，难挥发 (2) 硬而脆，无延展性 离子晶体中，阴、阳离子间有较强的离子键，离子晶体表现出较高的硬度。当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎 如MgO＞Na2O；NaCl＞CsCl等 施加外力 发生滑动 阳离子 阴离子 同种电荷相互排斥，使晶面裂开 探·知识奥秘 二、离子晶体 7.性质 离子晶体中，离子键较强，离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，离子晶体不导电。 当升高温度时，阴、阳离子获得足够能量克服离子间的相互作用，成为自由移动的离子，在外电场作用下，离子定向运动而导电。离子化合物溶于水时，阴、阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子(或水合离子)，在外电场作用下，阴、阳离子定向运动而导电。 (3) 导电性 离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电。 探·知识奥秘 二、离子晶体 7.性质 当把离子晶体放入水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用，使晶体中的离子克服了离子间的作用而电离，变成在水中自由移动的离子。 (4) 溶解性 大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水），难溶于非极性溶剂（如汽油、苯等），遵循“相似相溶”规律。 探·知识奥秘 二、离子晶体 归纳小结 离子晶体的判断 大多数盐（包括铵盐）、强碱、活泼金属的氧化物（如Na2O和Na2O2）、氢化物（如NaH）、硫化物等都是离子晶体。 (1) 利用物质的分类 ①利用电负性：如成键元素的电负性差值大于1.7的物质。 (2) 利用元素的性质和种类 ②利用元素在周期表中的位置：金属元素（如ⅠA、ⅡA族元素等）与非金属元素（如ⅥA、ⅦA族元素等）组成的化合物。 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，但熔融或溶于水时能导电。 (3)利用物质的性质 析·典型范例 1.北京大学和中国科学院的化学工作者合作已成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐，实验测知K3C60是离子化合物，且有良好的超导性。下列关于K3C60的说法正确的是（ ） D A. 该物质的化学式可表示为KC20 B. 1 mol K3C60中含有的离子数目为63×6.02×1023 C. K3C60中只含离子键，不含有共价键 D. 该化合物在熔融状态下能导电 析·典型范例 2.下列性质适合于离子晶体的是（　 　） A ①熔点1070 ℃，易溶于水，水溶液能导电 ②熔点10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电 ③能溶于CS2，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃ ④熔点97.81 ℃，质软，导电，密度:0.97g/cm ⑤熔点－218 ℃，难溶于水 ⑥熔点3 900 ℃，硬度很大，不导电 ⑦难溶于水，固体时导电，升温时导电能力减弱 ⑧难溶于水，熔点高，固体不导电，熔化时导电 A. ①⑧ B. ②③⑥ C. ①④⑦ D. ②⑤ 析·典型范例 3.下列说法不正确的是（　　） D 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、所带电荷数越多，该阴、阳离子组成离子化合物的晶格能越大 D. 拆开1 mol离子键所需的能量叫该离子晶体的晶格能 析·典型范例 4.MgO、Rb2O、CaO、BaO四种离子晶体熔点的高低顺序是（　 　） B A. MgO＞Rb2O＞BaO＞CaO B. MgO＞CaO＞BaO＞Rb2O C. CaO＞BaO＞MgO＞Rb2O D. CaO＞BaO＞Rb2O＞MgO 03 常见的离子晶体结构 探·知识奥秘 1.氯化钠型 三、常见的离子晶体结构 Cl− Na+ 属于氯化钠型离子晶体的还有 KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、NiO、CaS等。 探·知识奥秘 三、常见的离子晶体结构 (1) 阴阳离子相对位置 Cl- Cl-的位置：棱边中点+体心 Cl-→Cl-的配位数： 12个（同层4个+上层4个+下层4个） · · · 同层 上层 错位堆积 探·知识奥秘 三、常见的离子晶体结构 (1) 阴阳离子相对位置 Na+的位置：顶点+面心 Na+ → Na+的配位数：12个（面心堆积） NaCl晶胞中Na+与Cl-的位置是相对的，没有绝对固定 探·知识奥秘 三、常见的离子晶体结构 (2) 配位数 配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目 Na+ Cl- 3 1 5 6 2 4 1 5 4 2 3 6 每个Cl- 周围与之最接近且距离相等的Na+共有6个 这几个Na+在空间构成的几何构型为正八面体 探·知识奥秘 三、常见的离子晶体结构 (3) 每个NaCl晶胞中微粒数 每个NaCl晶胞中含有4个Na+和4个Cl－， 阴阳离子个数比1：1。 Cl− Na+ Cl− Na+     8 1 2 1 4 1 离子晶体中不存在单个分子，其化学式表示离子的个数比。 探·知识奥秘 2.氯化铯型 三、常见的离子晶体结构 属于氯化铯型离子晶体还有CsCl、CsBr、CsI、NH4Cl等晶体 Cl− Cs+ Cl− Cs+ 1 8 1 每个CsCl晶胞中含有1个Cs+和1个Cl－，阴阳离子个数比1：1。 8× =1 探·知识奥秘 2.氯化铯型 三、常见的离子晶体结构 每个Cs+周围与它等距的Cl-有____个，每个Cl-周围与它等距的Cs+有_____个。 每个Cs+周围与它最近且等距的Cs+有___个，每个Cl-周围与它最近且等距的Cl-有___个。 8 8 6 6 在前后左右上下的位置 Cs+和Cl- 配位数均为8 探·知识奥秘 思考讨论 NaCl、CsCl都是AB型离子化合物，其中一种离子周围紧邻的带相反电荷的离子数目却不同。原因是什么？ 三、常见的离子晶体结构 两者的数目之所以不同，主要在于离子半径的差异。Cs+的半径要大于Na+，因而可以吸引更多的Cl－。 在NaCl晶体中，每个Na+的周围有6个Cl－， 而在CsCl晶体中，每个Cs+的周围有8个Cl－。 离子晶体中不同离子周围异电性离子数目的多少主要取决于阴、阳离子的相对大小。 探·知识奥秘 3.CaF2型（萤石） 三、常见的离子晶体结构 ③Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4 二者的配位数之比等于二者电荷(绝对值)之比 ④每个F－周围紧邻的4个Ca2＋构成正四面体，每个Ca2＋周围紧邻的8个F－构成立方体； ①每个晶胞中有4个Ca2＋、8个F－； 离子晶体中配位数之比等于下标的反比 ②F-周围最近的F-: 6个（上下、左右、前后）； Ca2+周围最近的Ca2+: 12个（构成面心立方） ⑤Ca2＋与F－之间的最短距离为晶胞体对角线长的 探·知识奥秘 3.CaF2型（萤石） 三、常见的离子晶体结构 Ca2+配位数：8 配位多面体：立方体 Ca2+ F- 探·知识奥秘 3.CaF2型（萤石） 三、常见的离子晶体结构 F- 配位数：4 配位多面体：正四面体 探·知识奥秘 4.ZnS型（闪锌矿） 三、常见的离子晶体结构 ②Zn2＋、S2－的配位数均为4 ③每个Zn2＋(S2－)周围紧邻的S2－(Zn2＋)构成正四面体 ①每个晶胞中有4个S2－、4个Zn2＋； ④Zn2＋与S2－之间的最短距离为晶胞体对角线长的 探·知识奥秘 拓展延伸 实验测得，图中“H…O”原子间的距离为199 pm，小于H与O的范德华半径之和272 pm，大于H—O共价键的键长96 pm，说明二者之间的作用力大小在范德华力和共价键之间，且N—H与H…O之间的角度为156°，也符合形成氢键的条件。 三、常见的离子晶体结构 硫酸铵晶体的结构 硫酸铵晶体的结构 由此，可以判断SO42-与NH4+之间形成的是氢键（N—H…O），而非离子键。 探·知识奥秘 晶体相关计算 三、常见的离子晶体结构 1.晶体化学式的计算 晶体的化学式表示的是晶体（也可以说是晶胞）中各类原子或离子数目的最简整数比 A B 化学式： AB （A表示阳离子） 探·知识奥秘 晶体相关计算 三、常见的离子晶体结构 1.晶体化学式的计算 晶体的化学式表示的是晶体（也可以说是晶胞）中各类原子或离子数目的最简整数比 （A表示阳离子） A B 化学式： A2B A B 化学式： AB （A表示阳离子） 探·知识奥秘 晶体相关计算 三、常见的离子晶体结构 2.晶体密度的计算 ρ= m/V 根据晶胞结构确定各种粒子的数目 根据晶胞的边长或微粒间的距离 晶胞质量 晶胞体积 求 求 单位：g·cm-3 探·知识奥秘 晶体相关计算 三、常见的离子晶体结构 2.晶体密度的计算 单位：g·cm-3 若氯化钠晶胞参数（晶胞正方形的边长）为a pm，请计算其密度。 NA×a3×10-30 4×58.5 a pm = Cl− Na+     8 1 2 1 4 1 a pm=a×10-10cm NA×a3×10-30 234 = g·cm-3 探·知识奥秘 晶体相关计算 三、常见的离子晶体结构 2.晶体密度的计算 单位：g·cm-3 若氯化铯晶胞参数（晶胞正方形的边长）为a pm，请计算其密度。 NA×a3×10-30 168.5 a pm = g·cm-3 析·典型范例 1．观察NaCl晶胞，按以下要求填空 (1) 每个晶胞含钠离子、氯离子的个数：Na+:___Cl-:___ (2) Na+配位数：_____Cl- 配位数：_____ (3) 与Na+等距离且最近的Na+ 有：___个 (4) 每个Cl-周围距离最近的Na+在空间构成的几何构型 为______；每个Na+周围距离最近的Cl-在空间构成的 几何构型为_____________。 4个 4个 6 6 12 正八面体 正八面体 析·典型范例 2．观察CaF2晶胞，按以下要求填空 (1) Ca2+在大立方体的_____和_____， 8个F-在大立方体内构成一个______。 (2)每个晶胞含Ca2+、 F-的个数： Ca2+：____F- ：____ (3) CaF2晶体中阴、阳离子配位数: Ca2+配位数：_____F- 配位数：_____ (4) 每个F-周围与距离最近的Ca2+在空间构成的几何构型为____________ 顶角 面心 4 8 8 正四面体 小立方体 4 析·典型范例 3．如图所示,在较高温度时,钾、氧两种元素形成的一种晶体结构与NaCl晶体结构相似,则该化合物的化学式为(　　) D A.K2O B.K2O2 C.K2O3 D.KO2 离子晶体 离子键 常见的离子晶体晶胞构型 理·核心要点 离子晶体 均摊法计算晶胞原子数 氯化钠型 氯化铯型 萤石型 硫化锌型 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 1.下列关于离子键的描述中正确的是(　　) A．离子键是由阴、阳离子通过静电吸引形成的 B．含有离子键的化合物一定含有金属元素 C．非金属元素之间不可能形成离子化合物 D．离子化合物中一定含有离子键 D 练·技能实战 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 2.下列叙述正确的是（　 　） A. 非金属原子间不可能形成离子键，只含有非金属元素的化合物不可能是离子化合物 B. 离子化合物中一定含有金属元素，含金属元素的化合物一定是离子化合物 C. 离子键只存在于离子化合物中，离子化合物中一定含有离子键，可能含有共价键 D. 离子化合物受热熔化破坏化学键，吸收热量，属于化学变化 C 练·技能实战 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 3.下列有关晶格能的叙述正确的是( ) A.晶格能是气态原子形成1摩尔离子晶体释放的能量 B.晶格能通常取正值，但有时也取负值 C.晶格能越大，形成的离子晶体越稳定 D.晶格能越大，物质的硬度反而越小 C 练·技能实战 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 4.氟石和萤石的主要成分均为CaF2，非常纯的氟石用来制作特种透镜，萤石主要用作冶炼金属的助熔剂；饮水中含有1～1.5 ppm氟化钙时，能防治牙病。下列有关CaF2的表述正确的是（　D　） A. Ca2＋与F－之间仅存在静电吸引作用 B. F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点低于CaCl2 C. 阴、阳离子个数之比为2∶1的物质，均与CaF2晶体构型相同 D. CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电 D 练·技能实战 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 5.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＞AlF3 B．晶格能：NaF＞NaCl＞NaBr C．阴离子的配位数：CsCl＞NaCl＞CaF2 D．硬度：MgO＞CaO＞BaO A 练·技能实战 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 6.如图是从NaCl或CaF2晶体结构图中分割出来的部分结构图，其中属于从CaF2晶体中分割出来的结构图是(　　) A．图(1)和图(3) B．图(2)和图(4) C．只有图(1) D．只有图(4) A 练·技能实战 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 7.在冰晶石(Na3[AlF6])晶胞中，[AlF6]3－占据的位置相当于NaCl晶胞中Cl－占据的位置，则冰晶石晶胞中含Na＋个数为 A.12 B.8 C.4 D.3 A 练·技能实战 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 8.一种离子晶体的晶胞如图所示。其中阳离子A以 表示，阴离子B以 表示。下列关于该离子晶体的说法正确的是（　C　） A. 阳离子的配位数为8，化学式为AB B. 阴离子的配位数为4，化学式为A2B C. 每个晶胞中含4个A D. 每个A周围有4个与它等距且最近的A C 练·技能实战 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 9.钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，其晶胞的结构如图所示，下列有关说法正确的是 A.该晶体属于离子晶体 B.晶体的化学式为Ba2O2 C.该晶体的晶胞结构与CsCl相似 D.与每个Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋共有8个 A 练·技能实战 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 10.有一种蓝色晶体，化学式可表示为Mx[Fey(CN)6]，经X射线衍射实验发现，它的结构特征是Fe3＋和 Fe2＋分别占据立方体互不相邻的顶点，而CN－位于立方体的棱上。其晶体中阴离子的基本结构单元如图所示。下列说法正确的是 A.该晶体的化学式为M2[Fe2(CN)6] B.该晶体属于离子晶体，M呈＋1价 C.该晶体属于离子晶体，M呈＋2价 D.晶体中与每个Fe3＋距离最近且相等的CN－有3个 B 练·技能实战 感谢 您的聆听 THANKS 苏教版选择性必修2 Lavf58.46.101 Lavf59.6.100 Codec by Bilibili XCode Worker v4.8.28(fixed_gap:False) Lavf60.4.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 EV录屏3.8.4软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EV录屏3.8.4软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $