人教版高中化学选修3 物质结构与性质 第三章 第四节 离子晶体(第2课时).ppt

2020年2月22日星期六 1 第三章晶体结构与性质 第四节离子晶体 第2课时 新课标人教版高中化学课件系列 选修3物质结构与性质 2020年2月22日星期六 2 学习目标 1 知识与技能 了解离子晶体的结构模型及其性质的一般特点 了解离子晶体配位数及其影响因素 2 过程与方法 比较离子晶体与分子晶体 原子晶体 金属晶体在晶体结构上的区别和性质上的差异 从晶体结构的微观角度去解释物质的物理性质3 情感态度与价值观 学会知识的运用 培养学以致用的能力 学习重点 理解离子晶体的结构模型及其性质的一般特点 学习难点 了解离子晶体配位数及其影响因素 离子晶体 2020年2月22日星期六 3 科学视野 阅读思考 碳酸盐热分解的实质是什么 表3 7的有关数值说明了什么 组成碳酸盐中阳离子的金属的金属性越弱 金属阳离子的半径越小 碳酸盐的热稳定性越差 反之越好 晶格能 2020年2月22日星期六 4 二 晶格能 定义 气态离子形成1摩离子晶体时释放的能量 晶格能的大小与阴 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 简言之 晶格能的大小与离子带电量成正比 与离子半径成反比 晶格能越大 形成的离子晶体越稳定 离子键越强 熔点越高 硬度越大 仔细阅读表3 8 分析晶格能的大小与离子晶体的熔点有什么关系 离子晶体的晶格能与哪些因素有关 晶格能 2020年2月22日星期六 5 某些离子晶体的晶格能 晶格能 2020年2月22日星期六 6 卤化钠及碱土金属离子晶体 晶格能 2020年2月22日星期六 7 总结 离子晶体有什么特点 无单个分子存在 NaCl不表示分子式 熔沸点较高 硬度较大 难挥发难压缩 且随着离子电荷的增加 核间距离的缩短 晶格能增大 熔点升高 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 哪些物质属于离子晶体 强碱 部分金属氧化物 部分盐类 晶格能 2020年2月22日星期六 8 各类型离子晶体晶胞的比较 Na 6 Cl 6 Cs Cl 8 8 Zn2 S2 4 4 Ca2 F 4 8 Na Cl Cs Cl Zn2 S2 Ca2 F Na Cl Cs Cl Zn2 S2 Ca2 F 6 6 8 8 4 4 4 8 4 4 1 1 4 4 8 4 KBrAgCl MgO CaS BaSe ZnS AgI BeO CsCl CsBr CsI TlCl 碱土金属卤化物 碱金属氧化物 晶格能 2020年2月22日星期六 9 总结归纳 物质的熔点与晶体类型的关系1 若晶体类型不同 一般情况下 原子晶体 离子晶体 分子晶体 2 若晶体类型相同 则有 离子晶体中 结构相似时 离子半径越小 离子电荷越高 晶格能越大 离子键就越强 熔点就越高 原子晶体中 结构相似时 原子半径越小 共价键键长越短 键能越大 熔点越高 分子晶体中 不含氢键时 分子组成和结构相似时 相对分子质量越大 范德华力就越强 熔点就越高 金属晶体中 离子半径越小 离子电荷越高 金属键就越强 熔点就越高 合金的熔点比它的各成分金属的熔点低 晶格能 2020年2月22日星期六 10 三键一力要分析 氢键状态有能力 晶格能 2020年2月22日星期六 11 科学视野P81 岩浆晶出规则与晶格能 晶格能 2020年2月22日星期六 12 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 N C S O2 CO2B N C CO2 S O2C N C M O S O2D N C S O2 M O3 用离子的电荷和半径解释下列离子晶体熔点高低的顺序 1 M O KC 2 M O S S 3 N F N C N B B C 晶格能 2020年2月22日星期六 13 1 2 3 4 5 6 8 7 8 中学教材上图示的NaCl晶体结构 它向三维空间延伸得到完美晶体 NiO晶体结构与NaCl相同 Ni2 与邻近的O2 核间距为a 10 8 计算NiO晶体密度 已知NiO摩尔质量为74 7g mol 1 解 在该晶体中最小正方体中所含的Ni2 O2 个数均为 即晶体中每个小正方体中平均含有1 2个NiO 其质量为 而此小正方体体积为 a 10 8 3 故NiO晶体密度为 课堂练习 a 10 8 3 晶格能 2020年2月22日星期六 14 综合应用 变式 1 NiO晶体结构与NaCl相同 设NiO的摩尔质量Mg mol 密度为 g mL 阿伏加德罗常数为NA 求晶胞中两个距离最近的氧离子中心间的距离为多少cm 解题思路 1 每个晶胞中含NiO的个数 2 一个晶胞的质量 3 一个晶胞的体积 4 晶胞的边长 5 晶胞中任一个面对角线长度的一半 晶格能 2020年2月22日星期六 15 2 天然的和大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷 例如在某种NiO晶体中就存在以下缺陷 一个Ni2 空缺 另有两个Ni2 被两个Ni3 所取代 其结果晶体仍呈电中性 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 参考答案 Ni3 Ni2 6 91 综合应用 晶格能 2020年2月22日星期六 16 本题命题角度较新颖 实际上难度不大 第 2 题所提供的Ni0 97O信息 实际上是一种 平均化学式 尽管题给示意图及题目叙述中提到了有 Ni2 空缺 但 Ni0 97O 的平均化学式与所述的 空缺 无关 它只是遵循着电中性原则 即由于掺杂多带一个电荷的Ni3 代替了部分Ni2 才使 NiO 变成了 Ni0 97O 一题多解 1 由题意可得氧化镍中有许多由4个Ni2 和4个O2 相邻且占据顶点的小立方体构成 如图所示 此小立方体的每个Ni2 与O2 均为8个小立方体共用 因此小立方体拥有Ni2 与O2 均为 4 4 8 1 2 取1mol晶体 则含有6 02 1023 1 2 个小立方体 晶体密度 m V 74 7g a 10 8cm 3 6 02 1023 1 2 62 0 a3g cm 3 晶格能 2020年2月22日星期六 17 2 0 97mol的镍离子的平均带电量为2 那么1mol镍离子的平均带电量为2 0 97 这是 2和 3价的镍离子的共同电量 由此可列方程式 不同于上解的是 这种做法将0 97mol镍离子化为1mol镍离子来计算 设1molNi中含Ni2 xmol 则含Ni3 1 x mol 根据电荷守恒 2x 3 1 x 2 0 97x 91 97n Ni3 n Ni2 1 91 97 91 97 6 91 晶格能 2020年2月22日星期六 18 法三 因为中Ni0 97O中既有 2价的离子又有 3价的镍离子 所以可写成xNiO yNi2O3的复合形式 该形