2020高中化学人教版选修三教学课件：3-4-2 晶格能(共31张)

键 越强 ，则离子晶体越 稳定 。
2．影响晶格能大小的因素 影响晶格能大小的因素主要是离子所带的电荷 和 阴、阳 离子间的距离 。晶格能与阴、阳离子所带电荷的乘积成正比，
与阴、阳离子间的距离成反比，可用下式表示：
晶格能∝q1r·2q2 离子所带电荷越高，核间距
越小 ，晶格能就
越大 。而
离子的核间距与离子的半径大小有关，阳离子或阴离子半径越
＋Cl－(g)―→NaCl(s)；各步的反应热和等于总反应的反应热，即 ΔH1＝ΔH＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。
[答案] A ΔH1＝ΔH＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5
可借助库仑定律 F＝kqr12q2来比较晶格能的大小：晶格能与离 子晶体中阴、阳离子所带电荷数的乘积成正比，与阴、阳离子核 间距离的平方成反比，即 U∝q1r·2q2。q(离子电荷)越大，r(离子核 间距)越小，则 U(晶格能)越大，离子键越强，物质的熔点越高。 例如，MgO 和 NaCl 比较，Mg2＋和 O2－所带电荷数均比 Na＋、 Cl－多，且 r(Mg2＋)＜r(Na＋)、r(O2－)＜r(Cl－)，即 Mg2＋和 O2－之
定义：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量 通常取正值 晶格能规律：晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，而 且熔点越高，硬度越大
[核心要点] 离子晶体的晶格能是指气态离子形成 1 mol 离子晶体释放的 能量。 1．离子电荷越多，离子半径越小的离子晶体的晶格能越大。 2．晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度 越大。
[答案] (1)小 NaBr 比 NaCl 中离子的核间距大 (2)氧化镁晶体中的阴、阳离子的电荷数绝对值大，并且离子 的核间距小 (3)氧化镁 氧化镁晶体比氯化镁晶体晶格能大，熔点高，电 解时消耗电能大
2．下列热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶格能的是 ()
A．Na＋(g)＋Cl－(g)===NaCl(s) ΔH B．Na(s)＋12Cl2(g)===NaCl(s) ΔH1 C．Na(s)===Na(g) ΔH2 D．Na(g)－e－===Na＋(g) ΔH3 E.12Cl2(g)===Cl－(g) ΔH4 F．Cl(g)＋e－===Cl－(g) ΔH5 写出 ΔH1 与 ΔH、ΔH2、ΔH3、ΔH4、ΔH5 之间的关系式_______。
F－
Cl－ Br－
I－
Li＋ 1036 853 807 757
Na＋ 923 786 747 704
K＋ 821 715 682 649
Rb＋ 785 689 660 630
Cs＋ 740 659 631 604
晶格能可用来判断离子键的强弱，晶格能越大，晶格
越 稳定 ，破坏其晶格时消耗的能量也 越大 ，表示离子
小，离子的核间距就越小，则晶格能就越大。
如，比较 MgO 晶体和 NaCl 晶体的晶格能大小。Mg2＋和 O2 －都是二价离子，而 Na＋和 Cl－都是一价离子；Mg2＋半径小于 Na ＋，O2－半径小于 Cl－，故 Mg2＋和 O2－的核间距小于 Na＋和 Cl－的 核间距，所以 MgO 晶体的晶格能大于 NaCl 晶体的晶格能。
(3)晶格能对离子晶体性质的影响 晶格能越大，形成的离子晶体越 稳定 ，而且熔点越 高 ， 硬度越 大 。
课堂互动探究 K
师生互动 合作探究
知识点 晶格能
1．概念 离子晶体的晶格能的定义是气态离子形成 1mol 离子 晶体释放的能量，通常取正值。下表给出了某些离子晶体的晶 格能数据。
某些离子晶体的晶格能/kJ·mol－1
第
三
晶体结构与性质
章
第四节
离子晶体
第二课时
晶格能
学习目标：了解晶体的晶格能，知道晶格能的大小可以衡量 离子晶体中离子键的强弱，掌握离子键的强弱与离子半径以及离 子所带的电荷的关系。
课前自主预习 K
教材为本 梳理新知
[知识回顾] 1．离子晶体的概念：由 阳离子 和 阴离子 通过 离子键 结合 而成的晶体。 2．决定离子晶体结构的因素有哪些？
离子晶体 电荷数 kJ·mol－1 /℃ 硬度
NaF
1
923 993 3.2
NaCl
1
786 801 2.5
NaBr
1
747 747 <2.5
NaI
1
704 661 <2.5
MgO
2
3791 2852 6.5
CaO
2
3401 2614 来自百度文库.5
[问题探究] 1．为何 KCl 的晶格能大于 KI?
[答案] 晶格能与离子所带的电荷成正比，而与离子半径的 大小成反比。在 KCl 和 KI 中，Cl－半径小于 I－的半径，故 KCl 的晶格能大于 KI。
答：几何因素、电荷因素、键性因素。
3．离子晶体的性质 (1) 硬度 较大，难于压缩； (2)熔、沸点 较高 ，难挥发； (3)不导电，但是在熔融态 或 水溶液 中可导电。
[要点梳理] 晶格能 (1)概念 离子晶体的晶格能是指气态离子形成 1mol 离子晶体释放 的能量 ，能量取 正值 。离子晶体的晶格能是最能反映 离子晶体稳定性 的数据。 (2)影响因素 离子带电荷越多，晶格能越 大 ，离子半径越大，晶格 能越 小 。
(1) 溴 化 钠 晶 体 比 氯 化 钠 晶 体 晶 格 能 ________( 填 “ 大 ” 或
“小”)，主要原因是________________________。
(2)氧化镁晶体比氯化钠晶体晶格能大，主要原因是_______。 (3) 溴 化 钠 、 氯 化 钠 和 氧 化 镁 晶 体 中 ， 硬 度 最 大 的 是 __________。工业制取单质镁时，往往电解的是氯化镁而不是氧 化镁，主要原因是______________________。
间的核间距比 Na＋和 Cl－之间的核间距小，所以 MgO 的晶格能 比 NaCl 大，MgO 中的离子键强，其熔点 MgO(2852 ℃)比 NaCl(801 ℃)高，其摩氏硬度 MgO(6.5)比 NaCl 的(2.5)大。同理， NaF、NaCl、NaBr、NaI 四种晶体的熔点依次降低。
[知识脉络]
[解析] (1)离子半径越小，晶格能越大，核间距 NaBr>NaCl， 故晶格能 NaCl>NaBr。(2)离子所带电荷越多，晶格能越大，MgO 中阴、阳离子所带电荷多，且 r(O2－)<r(Cl－)<r(Br－)，r(Mg2＋)<r(Na ＋)，故晶格能：MgO>NaCl。(3)晶格能大的物质，熔点高，硬度 大，三种物质中硬度最大的为 MgO；MgO 的熔点高，电解时要 消耗大量的电能。
除此之外，影响晶格能的因素还有离子晶体的结构型式。如， NaCl 晶体中，每个 Na＋周围有 6 个 Cl－，稍远一点，又有 12 个 Na＋，再远一点还有 8 个 Cl－……而带异性电荷的离子之间存在 着相互吸引作用，带同性电荷的离子之间却存在着相互排斥作 用。因而具有不同结构型式的晶体的晶格能也不相同。
[解析] ΔH 为焓变，与过程无关，只与反应物、生成物的 总能量有关。
1 mol 气态钠离子和 1 mol 气态氯离子结合生成 1 mol 氯化 钠晶体时所释放的能量为氯化钠晶体的晶格能，按此定义，A 项 中的热化学方程式能表示氯化钠晶体的晶格能。B 项表示由固体 金属钠和氯气生成氯化钠晶体的热效应，其反应过程可分解为 Na(s)―→Na(g)―→Na＋(g)；21Cl2(g)―→Cl(g)―→Cl－(g)；Na＋(g)
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3．晶格能与离子晶体性质的关系 因为晶格能的大小标志着离子晶体裂解成气态阴、阳离子的 难易程度，反映着离子晶体中离子键的强度，故它与离子晶体的 性质有着密切联系。 对于相同类型的离子晶体，晶格能越大，离子键 越强 ， 熔沸点 越高 ，硬度 越大 。几种离子晶体的晶格能和熔点、 硬度数据如下表。
AB 型 离子 晶格能/ 熔点 摩氏
2．结合晶格能的知识，推测 MgO 和 CaO 的熔、沸点和硬 度的相对高低。
[答案] MgO 和 CaO 比较，O2－相同，Mg2＋与 Ca2＋所带电 荷相同，但 Mg2＋半径小，所以晶格能 MgO>CaO，熔、沸点 MgO>CaO，硬度 MgO>CaO。
1．晶格能是最能反映离子稳定性的数据。晶格能越大，离 子键越强，形成的离子晶体越稳定，而且熔点越高，硬度越大。
2．晶格能与岩浆晶出规则：矿物从岩浆中先后结晶的规律 被称为岩浆晶出规则；岩浆晶出的次序受晶格能的影响，晶格能 越大，岩浆中的矿物越易结晶析出。
1．离子晶体溴化钠、氯化钠和氧化镁的核间距和晶格能(部
分)如下表所示。
NaBr NaCl MgO
离子的核间距 290
/pm
晶格能/kJ·mol－1
276 205 786 3791