高二化学选修3离子晶体课件.ppt
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1、第四节第四节 离子晶体离子晶体 知识回顾:离子键 1 1、称称为离子键。为离子键。2 2、成键的微粒:、成键的微粒:阴、阳离子阴、阳离子3 3、成键的本质:、成键的本质:阴阳离子间的静电作用阴阳离子间的静电作用4 4、成键的条件:、成键的条件:活泼金属元素的原子和活活泼金属元素的原子和活泼的非金属元素的原子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使阴、阳离子结合成离子化合物的静电作用使阴、阳离子结合成离子化合物的静电作用使阴、阳离子结合成离子化合物的静电作用形成条件:一般电负性差值大于一般电负性差值大于1.7思考思考u 哪些物质中含有离子键?哪些物质中含有离子键?1、活泼的、
2、活泼的金属元素金属元素(IA、IIA)和活泼的)和活泼的非金属非金属元素元素(VIA、VIIA)形成的化合物。)形成的化合物。2、活泼的、活泼的金属元素金属元素和和酸根离子(或氢氧根离子)酸根离子(或氢氧根离子)形成的化合物形成的化合物 3、铵根铵根和和酸根酸根离子(或活泼离子(或活泼非金属元素离子非金属元素离子)形成的盐。形成的盐。强碱强碱大多数盐大多数盐活泼金属氧化物活泼金属氧化物 4、从物质类别的角度来说,离子化合物通常包、从物质类别的角度来说,离子化合物通常包括括_、_和和_。5.常见的离子化合物常见的离子化合物6 6、影响离子键强弱的因素:、影响离子键强弱的因素:离子半径和离子半径和
3、 离子电荷离子电荷 同同种种类类型型的的离离子子晶晶体体,通通常常离离子子半半径径越越 、离离子子带带电电荷荷越越 ,离离子子键键就就越越 。离离子子键键越越强强,破破坏坏它它所所需需能能量量就越就越 。熔点就越。熔点就越 。小小多多强强大大高高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 重晶石重晶石 BaSO4 莹石莹石 CaF2 胆矾胆矾 CuSO45H2O 明矾明矾 KAl(SO4)212H2O强碱、活泼
4、金属氧化物强碱、活泼金属氧化物、金属氢化物、大部分的盐金属氢化物、大部分的盐1 1、定义:、定义:由由阳离子和阴离子阳离子和阴离子通过离子键通过离子键结合而成的晶体。结合而成的晶体。2 2、成键粒子:、成键粒子:阴、阳离子阴、阳离子3 3、相互作用力:、相互作用力:离子键离子键5 5、常见的离子晶体:常见的离子晶体:一、离子晶体一、离子晶体板书板书4.4.配位数配位数 (C CN N)离子周围最邻近的离子周围最邻近的异电性离子异电性离子的数目的数目(2)硬度硬度 。6.离子晶体物理性质的特点离子晶体物理性质的特点:(1)熔沸点熔沸点 ,难挥发难压缩。难挥发难压缩。较高较高较大较大(3)水溶性水
5、溶性(4)导电性导电性 阅读课本阅读课本P79最后一段最后一段(即科学即科学视野之前的一段视野之前的一段),结合结合氯化钠晶体氯化钠晶体的结构的结构,你认为离子晶体物理性质有你认为离子晶体物理性质有何特点何特点?离子电荷越多离子电荷越多,核间距离越小核间距离越小,熔沸点升高。熔沸点升高。一般易溶于水一般易溶于水,而难溶于非极性溶剂。而难溶于非极性溶剂。固态不导电固态不导电,水溶液或者熔融状态下能导电。水溶液或者熔融状态下能导电。板书板书二、典型的离子晶胞:二、典型的离子晶胞:NaCl的晶体结构:的晶体结构:6:6Na+Cl-315624154236每个每个ClCl-周围与周围与之最接近之最接近
6、且距且距离相等的离相等的NaNa+共共有有 个。个。6这几个这几个NaNa+在空间在空间构成的几何构型构成的几何构型为为 。正八面体正八面体NaCl晶体中离子的晶体中离子的配位数配位数与与与与NaNa+等距等距等距等距离且最近离且最近离且最近离且最近ClCl-有有有有 个,个,个,个,即即即即NaNa+的配位的配位的配位的配位 数数数数 。与与与与ClCl-等距离且等距离且等距离且等距离且最近最近最近最近NaNa+有有有有 个,即个,即个,即个,即ClCl-的配位的配位的配位的配位数为数为数为数为 。6666与与与与ClCl-等距离且最近等距离且最近等距离且最近等距离且最近ClCl-有有有有
7、个个个个与与与与NaNa+等距离且最近等距离且最近等距离且最近等距离且最近NaNa+有有有有 个个个个1212二、典型的离子晶体:二、典型的离子晶体:板书板书1.NaCl:CsClCsCl晶体的结构晶体的结构铯离子铯离子 氯离子氯离子 氯化铯晶体中氯化铯晶体中氯离子和铯离子氯离子和铯离子分别处于晶胞的分别处于晶胞的什么位置?什么位置?氯离子位于顶点,氯离子位于顶点,铯离子位于体心。铯离子位于体心。(2)氯化铯晶体氯化铯晶体 CsClCsCl晶体中离子的配位数晶体中离子的配位数(1 1)每个晶胞含铯离子、)每个晶胞含铯离子、氯离子的个数?氯离子的个数?(2)在氯化铯晶体中,每在氯化铯晶体中,每个
8、个CsCs+周围与之最接近且距离周围与之最接近且距离相等的相等的ClCl-共有共有 ;(3 3)在每个)在每个ClCl-周围距离相等且最近周围距离相等且最近的的CsCs+共有共有 ;8 1个个Cs+1个个Cl-8(4)与与Cs+最近且等距离的最近且等距离的Cs+有有6个个板书板书(3)CaF(3)CaF2 2型晶胞型晶胞Ca2+的配位数:的配位数:F-的配位数:的配位数:一个一个CaFCaF2 2晶胞中平晶胞中平均含:均含:4个个Ca2+和和8个个F-84(4)Ca(4)Ca2+2+周围最近且等距离的周围最近且等距离的CaCa2+2+有有 1212 个,个,F F-F F-有有 6 6 个。个
9、板书板书CaFCa2配位数是配位数是_,F的配位数是的配位数是_。84图示为图示为CaF2晶胞的晶胞的1/8,观察点为上左前方观察点为上左前方晶胞上面心晶胞上面心(4)ZnS(4)ZnS型晶胞型晶胞2阳离子的配位数:阳离子的配位数:阴离子的配位数:阴离子的配位数:1一个一个ZnS晶胞中含:晶胞中含:4个阳离子和个阳离子和4个阴离子个阴离子44科学探究:科学探究:找出找出NaCl、CsCl两种离子晶体中阳离子和两种离子晶体中阳离子和阴离子的配位数,它们是否相等?阴离子的配位数,它们是否相等?离子晶体离子晶体阴离子的配位数阴离子的配位数阳离子的配位数阳离子的配位数NaClNaClCsClCsCl
10、6 66 68 88 8科学探究:科学探究:你认为是什么因素决定了离子晶体中离子你认为是什么因素决定了离子晶体中离子的配位数?根据表的配位数?根据表3535、表、表3636分析影响分析影响离子晶体中离子配位数的因素。离子晶体中离子配位数的因素。配位数配位数4 46 68 8半径比半径比0.20.2 0.40.40.40.4 0.70.70.70.7 1.01.0空间构型空间构型ZnSZnSNaClNaClCsClCsCl三、三、决定离子晶体结构的因素决定离子晶体结构的因素(1 1)几何因素几何因素 晶体中正负离子的半径比晶体中正负离子的半径比(2 2)电荷因素电荷因素 晶体中正负离子的电荷比晶
11、体中正负离子的电荷比(3 3)键性因素)键性因素 离子键的纯粹因素离子键的纯粹因素1 1、几何因素、几何因素配位数与配位数与 r+/rr+/r 之比相关:之比相关:0.225 0.414 4 配位配位 0.414 0.732 6 配位配位0.732 1.000 8 配位配位NaCl:95/181=0.525 CsCl:169/181=0.933rr rr 0.52 0.93NaCl型 CsCl型 离子NaNa+Cs+ClCl离子半径(pm)951691812 2、电荷因素、电荷因素CaF2的晶胞的晶胞例:例:CaF2的晶体中,的晶体中,Ca2和和F的个数之比的个数之比_,电,电荷数之比荷数之比
12、Ca2配位配位数是数是_,F的配位数是的配位数是_。由由正负离子的电荷比正负离子的电荷比影响影响离子晶体的配位数的因素,离子晶体的配位数的因素,称为电荷因素称为电荷因素。1:22:184NaClCsCl熔点熔点沸点沸点 801 645 1413 1290 为什么为什么NaCl的熔沸点比的熔沸点比CsCl高?高?结论:对于组成和结构相似的物质,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,阴、阳离子半径越小,离子键越强,熔沸点较高,晶体越稳定。熔沸点较高,晶体越稳定。离子键的强弱在一定程度上可以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。用离子晶体的晶格能来衡量。1.1
13、概念:概念:气态离子形成气态离子形成1 1摩尔离子晶体摩尔离子晶体释放的能量,通常取释放的能量,通常取正值。正值。四、四、离子晶体的晶格能离子晶体的晶格能2.2.表示:符号为表示:符号为U U 单位是单位是KJ/mol,KJ/mol,取正值取正值 3 3、影响晶格能大小因素、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,晶格能越大离子键越强,晶格能越大 4 晶格能的作用:晶格能的作用:(1 1)晶格能越大,离子晶体越稳定,离晶格能越大,离子晶体越稳定,离子晶体的熔沸点越高,硬度越大子晶体的熔沸点越高,硬度越大。(2 2)岩浆
14、晶出规则与晶格能的关系)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,从而先结晶浆冷却过程中冷却下来,从而先结晶 1.1.四种晶体的结构性质比较四种晶体的结构性质比较 晶体结构晶体结构离子晶体离子晶体分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体金属晶体金属晶体结结构构构成微粒构成微粒作用力作用力性性质质硬度硬度熔沸点熔沸点导电性导电性延展性延展性溶解性溶解性实例实例存在范围存在范围阴阳离子阴阳离子 分子分子 原子原子 阳离子、电子阳离子、电子 离子键离子键 分子间作用分子间作用 共价键(有)共价键(有)金属键金属键 较大、脆较大、脆 小
15、小 很大很大 差异大差异大 较高较高 低低 很高很高 差异大差异大 熔融、溶液熔融、溶液导电导电 固态、熔融态不导电,固态、熔融态不导电,固态、熔融态不导电,固态、熔融态不导电,有些在水溶液中导电有些在水溶液中导电有些在水溶液中导电有些在水溶液中导电.不或半导不或半导 导电导电 差差 差差 差差 好好 溶水、不溶有机溶水、不溶有机 相似相溶相似相溶 不溶不溶 不溶不溶 NaClNaCl 干冰干冰 金刚石金刚石 Na Na 离子化合物离子化合物 多数共价化合物多数共价化合物多数非金属单质多数非金属单质 某些非金属单质某些非金属单质某些共价化合物某些共价化合物 金属、合金金属、合金 规律总结规律总
16、结2.2.判断晶体类型的依据判断晶体类型的依据 1 1、结构、结构 构成晶体的构成晶体的粒子粒子和粒子间的和粒子间的作用力作用力 2 2、特征性质、特征性质 (1)(1)熔沸点、硬度:熔沸点、硬度:高高:原子晶体原子晶体;中:离子晶体中:离子晶体;低:分子晶体;低:分子晶体 (2)(2)导电性:导电性:熔融状态导电:离子晶体熔融状态导电:离子晶体 金属晶体金属晶体 固体、熔融均导电:金属晶体固体、熔融均导电:金属晶体规律总结规律总结 3.3.晶体熔沸点高低比较方法晶体熔沸点高低比较方法 1 1、类型不同:、类型不同:(一般)(一般)原子晶体离子晶体分子晶体原子晶体离子晶体分子晶体2 2、类型相
17、同:、类型相同:离子晶体(晶格能大小)离子晶体(晶格能大小)离子半径越小、电荷数越大离子半径越小、电荷数越大 分子晶体(分子间作用力大小)分子晶体(分子间作用力大小)形成氢键的大形成氢键的大相对分子质量越大相对分子质量越大分子极性越大分子极性越大 原子晶体(共价键强弱)原子晶体(共价键强弱)半径越小、键长越短、键能越大、共价键越强半径越小、键长越短、键能越大、共价键越强 金属晶体(金属键强弱)金属晶体(金属键强弱)离子半径越小、电荷数越大离子半径越小、电荷数越大看常温下的状态:看常温下的状态:熔点:固体液体熔点:固体液体 液体气体液体气体规律总结规律总结例:下列热化学方程式中,能直接表示出氯例
18、下列热化学方程式中,能直接表示出氯化钠晶格能的是化钠晶格能的是_A、Na(s)+1/2Cl2(g)=NaCl(s);H B、Na+(g)+Cl-(g)=NaCl(s);H1 C、Na(s)=Na(g);H2D、Na(g)-e-=Na+(g);H3E、1/2Cl2(g)=Cl(g);H4F、Cl(g)+e-=Cl-(g);H5 写出写出H1与与H、H2、H3、H4、H5之间的关系式之间的关系式_H=H1+H2+H3+H4+H5B练习 1 1、下表列出了有关晶体的知识,其中错误的是()、下表列出了有关晶体的知识,其中错误的是()2 2、下列物质的晶体,按其熔点由低到高的排列顺序、下列物质的晶体,
19、按其熔点由低到高的排列顺序正确的是()正确的是()A AN NC C、S SO O2 2、COCO2 2B BN NC C、COCO2 2、S SO O2 2 C CN NC C、M MO O、S SO O2 2D DN NC C、S SO O2 2、M MO OABCD晶体晶体硫化钾硫化钾干冰干冰金刚石金刚石碘碘组成晶体的微粒组成晶体的微粒阴阳离子阴阳离子分子分子原子原子分子分子晶体微粒间存在的作用力晶体微粒间存在的作用力离子键离子键共价键共价键共价键共价键范德华力范德华力BC3.下列物质中,化学式能准确表示该物质分子组成的是A.NH4Cl B.SiO2 C.P4 D.Na2SO4问题反思化
20、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5.5.如图所示是某些晶体的结构,它们分别是如图所示是某些晶体的结构,它们分别是NaClNaCl、CsClCsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一部分。干冰、金刚石、石墨结构中的某一部分。其中代表金其中代表金刚石的是(填石的是(填编号字母,下同)号字母,下同)_,其中每个,其中每
21、个碳原子与碳原子与_个碳原子最接近且距离相等。金个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于石属于_晶体。晶体。其中代表石墨的是其中代表石墨的是_,其中每个正六,其中每个正六边形占有的碳原子形占有的碳原子数平均数平均为_个。个。其中代表其中代表NaCl的是的是_。代表代表CsCl的是的是_,它属于,它属于_晶体,每个晶体,每个Cs+与与_个个Cl紧邻。代表干冰的是代表干冰的是_,它属于,它属于_晶体,每个晶体,每个CO2分子分子与与_个个CO2分子分子紧邻。上述五种物上述五种物质熔点由高到低的熔点由高到低的顺序序_。21参照下表中物质的熔点,回答有关问题:物物质NaFNaClNaBrNaINaClKC
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