高二化学选修3离子晶体课件

第四节离子晶体干冰水晶明矾雪花氯化钠金刚石常见晶体1.NaCl晶体是典型的离子化合物,其中存在哪些微粒?试写出NaCl的电子式.2.上述离子是通过怎样的相互作用结合成晶体的呢?知识回顾：离子键1、称为离子键。2、成键的微粒：阴、阳离子3、成键的本质：阴阳离子间的静电作用4、成键的条件：活泼金属元素的原子和活泼的非金属元素的原子使阴、阳离子结合成离子化合物的静电作用思考哪些物质中含有离子键？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。强碱大多数盐活泼金属氧化物4、从物质类别的角度来说，离子化合物通常包括________、___________和________________。5.常见的离子化合物6、影响离子键强弱的因素：离子半径和离子电荷同种类型的离子晶体，通常离子半径越、离子带电荷越，离子键就越。离子键越强，破坏它所需能量就越。熔点就越。小多强大高221rQQKF7、离子键的特征•没有方向性：阴阳离子是球形对称的，电荷的分布也是球形对称的，它们在空间各个方向上的静电作用相同，都可以和带不同电荷的离子发生作用•没有饱和性：在静电作用能达到的范围内，只要空间条件允许，一个离子可以多个离子发生作用重晶石BaSO4莹石CaF2胆矾CuSO4·5H2O明矾KAl(SO4)2·12H2O强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类。1、定义：由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。2、成键粒子：阴、阳离子3、相互作用力：离子键4、常见的离子晶体：一、离子晶体(2)硬度。5.离子晶体物理性质的特点：(1)熔沸点,难挥发难压缩。较高较大(3)水溶性(4)导电性阅读课本P79最后一段(即科学视野之前的一段),结合氯化钠晶体的结构,你认为离子晶体物理性质有何特点?离子电荷越多,核间距离越小,熔沸点升高。一般易溶于水,而难溶于非极性溶剂。固态不导电,水溶液或者熔融状态下能导电。5、晶胞类型：思考：氯化钠晶体中钠离子和氯离子分别处于晶胞的什么位置？顶点和面心是钠离子棱上和体心是氯离子晶体的微观结构NaCl(1)氯化钠晶体315624154236每个Cl-周围与之最接近且距离相等的Na+共有个。6这几个Na+在空间构成的几何构型为。正八面体NaCl晶体中离子的配位数CsCl晶体的结构铯离子氯离子氯化铯晶体中氯离子和铯离子分别处于晶胞的什么位置？氯离子位于顶点，铯离子位于体心。(2)氯化铯晶体CsCl晶体中离子的配位数（1）每个晶胞含铯离子、氯离子的个数？（2）在氯化铯晶体中，每个Cs+周围与之最接近且距离相等的Cl-共有；这几个Cl-在空间构成的几何构型为。（3）在每个Cl-周围距离相等且最近的Cs+共有；这几个Cs＋在空间构成的几何构型。(3)CaF2型晶胞2°Ca2+的配位数：F-的配位数：1°一个CaF2晶胞中含：4个Ca2+和8个F¯84CaFCa2＋配位数是_____，F－的配位数是_______。84图示为CaF2晶胞的1/8,观察点为上左前方晶胞上面心(4)ZnS型晶胞2°阳离子的配位数：阴离子的配位数：1°一个ZnS晶胞中含：4个阳离子和4个阴离子44科学探究：•找出NaCl、CsCl两种离子晶体中阳离子和阴离子的配位数，它们是否相等？离子晶体阴离子的配位数阳离子的配位数NaClCsCl6688科学探究：•你认为是什么因素决定了离子晶体中离子的配位数？根据表3—5、表3—6分析影响离子晶体中离子配位数的因素。配位数468半径比0.2~0.40.4~0.70.7~1.0空间构型ZnSNaClCsCl6、决定离子晶体结构的因素（1）几何因素晶体中正负离子的半径比（2）电荷因素晶体中正负离子的电荷比（3）键性因素离子键的纯粹因素1、几何因素配位数与r+/r－之比相关：0.225——0.4144配位0.414——0.7326配位0.732——1.0008配位NaCl:95/181=0.525CsCl:169/181=0.9332、电荷因素CaF2的晶胞例：CaF2的晶体中，Ca2＋和F－的个数之比____，电荷数之比_____，Ca2＋配位数是_____，F－的配位数是_______。由正负离子的电荷比影响离子晶体的配位数的因素，称为电荷因素。1:22:184NaClCsCl熔点℃沸点℃80164514131290为什么NaCl的熔沸点比CsCl高？结论:对于组成和结构相似的物质，阴、阳离子半径越小，离子键越强，熔沸点较高，晶体越稳定。离子键的强弱在一定程度上可以用离子晶体的晶格能来衡量。1.概念：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值。或指拆开1mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子所吸收的能量（二）、离子晶体的晶格能2.表示：符号为U单位是KJ/mol,取正值3、影响晶格能大小因素离子晶体中阴阳离子半径越小，所带电荷越多，离子键越强，晶格能越大4晶格能的作用：（1）晶格能越大，离子晶体越稳定，离子晶体的熔沸点越高，硬度越大。（2）岩浆晶出规则与晶格能的关系★晶格能高的晶体熔点较高，更容易在岩浆冷却过程中冷却下来，从而先结晶例：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(s)+1/2Cl2(g)=NaCl(s);△HB、Na+(g)+Cl-(g)=NaCl(s);△H1C、Na(s)=Na(g);△H2D、Na(g)-e-=Na+(g);△H3E、1/2Cl2(g)=Cl(g);△H4F、Cl(g)+e-=Cl-(g);△H5写出△H1与△H、△H2、△H3、△H4、△H5之间的关系式_____△H=△H1+△H2+△H3+△H4+△H5B练习1、下表列出了有关晶体的知识，其中错误的是（）2、下列物质的晶体，按其熔点由低到高的排列顺序正确的是（）A．NａCｌ、SｉO2、CO2B．NａCｌ、CO2、SｉO2C．NａCｌ、MｇO、SｉO2D．NａCｌ、SｉO2、MｇOABCD晶体硫化钾干冰金刚石碘组成晶体的微粒阴阳离子分子原子分子晶体微粒间存在的作用力离子键共价键共价键范德华力BC3.下列物质中，化学式能准确表示该物质分子组成的是A.NH4ClB.SiO2C.P4D.Na2SO4问题反思——化学式能否表示分子，关键能判断该物质是否分子晶体4.下列有关晶体的叙述中不正确的是()A.金刚石的网状结构中,由共价键形成的碳原子环中,最小的环上有6个碳原子B.氯化钠晶体中,每个Na+周围距离相等的Na+离子共有6个C.氯化铯晶体中,每个铯原子周围紧邻8个氯原子D.干冰晶体中,每个二氧化碳分子周围紧邻12个二氧化碳分子5.如图所示是某些晶体的结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一部分。⑴其中代表金刚石的是（填编号字母，下同）_____，其中每个碳原子与____个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于____晶体。⑵其中代表石墨的是_______，其中每个正六边形占有的碳原子数平均为______个。⑶其中代表NaCl的是______。⑷代表CsCl的是___，它属于___晶体，每个Cs+与__个Cl—紧邻。⑸代表干冰的是_________，它属于______晶体，每个CO2分子与______个CO2分子紧邻。⑹上述五种物质熔点由高到低的顺序______________________。21参照下表中物质的熔点，回答有关问题：物质NaFNaClNaBrNaINaClKClRbClCsCl熔点℃995801755651801776715646物质SiF4SiCl4SiBr4SiI4SiCl4GeCl4SnCl4PbCl4熔点℃－90.2－70.45.212.05－70.4－49.5－36.2－15.0①钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点高低取决于其______________________，在这种情况下，____________越大，________________越弱，故熔点依次降低。②硅的卤化物及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点高低取决于其_______________，___________________越大，___________________越大，故熔点依次升高。③钠的卤化物的熔点比相应硅的卤化物的熔点高得多，这是由______________。课堂互动讲练离子晶体及常见的类型1．离子键(1)定义：阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键叫做离子键。(2)成键元素：活泼金属元素(如K、Na、Ca、Ba等，主要是第ⅠA族和第ⅡA族元素)和活泼非金属元素(如F、Cl、Br、O等，主要是第ⅥA族和第ⅦA族元素)相互结合时多形成离子键。(3)成键原因：活泼金属原子容易失去电子而形成阳离子，活泼非金属原子容易得到电子形成阴离子。当活泼金属遇到活泼非金属时，电子发生转移，分别形成阳、阴离子，再通过静电作用形成离子键。(4)离子键只存在于离子化合物中。(5)强碱、活泼金属氧化物、大多数盐类是离子化合物。2.离子晶体(1)离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。(2)离子晶体微粒之间的作用力是离子键。由于静电作用没有方向性，故离子键没有方向性。只要条件允许，阳离子周围可以尽可能多地吸引阴离子，同样，阴离子周围可以尽可能多地吸引阳离子，故离子键也没有饱和性。根据静电作用大小的影响因素可知，在离子晶体中阴、阳离子半径越小，所带电荷数越多，离子键越强。(3)离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不是表示分子的组成。3．几种离子晶体模型(1)NaCl型晶体结构模型(左下图)：配位数为6。①在NaCl晶体中，每个Na＋周围同时吸引着6个Cl－，每个Cl－周围也同时吸引着6个Na＋。②每个Na＋周围与它最近且等距的Na＋有12个，每个Na＋周围与它最近且等距的Cl－有6个。(2)CsCl型晶体结构模型(右下图)：配位数为8。①在CsCl晶体中，每个Cs＋周围同时吸引着8个Cl－，每个Cl－周围也同时吸引着8个Cs＋。②每个Cs＋与6个Cs＋等距离相邻，每个Cs＋与8个Cl－等距离相邻。特别提醒：(1)阴、阳离子间只存在离子键。(2)不存在小分子，化学式仅表示晶体中阴、阳离子个数比的最简式。如：在NaCl和CsCl晶体中，都不存在单个的NaCl和CsCl分子。在这种晶体中，阴、阳离子的个数比都是1∶1，NaCl和CsCl只是表示离子晶体中阴、阳离子个数比的化学式，而不是表示分子组成的分子式。而Na2O2的阴离子为O2－2，阳离子为Na＋，故晶体中阴、阳离子的个数比为1∶2，而不是1∶1。(3)阴、阳离子采用不等径密圆球的堆积方式。例1(2011年黄冈高二检测)有下列八种晶体：A.SiO2(水晶)；B.冰醋酸；C.氧化镁；D.白磷；E.晶体氩；F.氯化铵；G.铝；H.金刚石。用序号回答下列问题：(1)属于原子晶体的化合物是________，直接由原子构成的晶体是________，直接由原子构成的分子晶体是________。(2)由极性分子构成的晶体是________，含有共价键的离子晶体是________，属于分子晶体的单质是________。(3)在一定条件下能导电并发生化学变化的是________。受热熔化后化学键不发生变化的是________，需克服共价键的是________。【思路点拨】判断晶体类型需要注意以下两点：(1)晶体的构成微粒。(2)微粒间的相互作用力。【解析】在选项中属于原子晶体的是：金刚石和水晶(由硅原子和氧原子构成)；属于分子晶体的是：冰醋酸、白磷和晶体氩；属于离子晶体的是：MgO(由Mg2＋和O2－组成)、NH4Cl(由NH＋4和Cl－组成)；而Al属于金属晶体，金属的导电是靠自由电子的移动，并不发生化学变化，但金属熔化时金属键就被破坏。分子晶体的熔化只需要克服分子间作用力，而原子晶体、离子晶体熔化时分别需要克服共价键、离子键。【答案】(1)AA、E、HE(2)BFD、E(3)B、C、FB、D、EA、H互动探究