人教版选修3 第3章第4节 离子晶体 课件（45张）.ppt

1 离子晶体 晶体结构与性质 第三章第四节 让结局不留遗憾 让过程更加完美 2 复习 分子晶体与原子晶体的比较 相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构 分子间以分子间作用力结合 原子 分子 共价键 分子间作用力 很高 较低 很大 较小 不溶于任何溶剂 部分溶于水 不导电 个别为半导体 固体和熔化状态都不导电 部分溶于水导电 3 材料 思考并讨论 为什么氯化钠的性质与干冰 金刚石的不同 氯化钠晶体的构成微粒是什么 构成晶体的微粒间的相互作用力是什么 它是哪种晶体类型 4 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 一 离子晶体 有无单个分子存在 无单个分子存在 nacl不表示分子式 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 无饱和性和方向性 4 常见的离子晶体 强碱 部分金属氧化物 绝大部分盐 5 离子晶体的特点 1 无单个分子存在 nacl不表示分子式 2 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 熔点升高 3 一般易溶于水 而难溶于非极性溶剂 4 固态不导电 水溶液或者熔融状态下能导电 事实数据 问题 根据上述离子晶体熔沸点 比较cscl和nacl中离子键的强度 由此能得出怎样的结论 6 影响离子晶体熔 沸点因素 请思考 naf nacl nabr nai晶体其熔沸点的高低顺序 naf nacl nabr nai 一般情况下 离子晶体中阴 阳离子半径越小 电荷数越多 离子键越强 熔沸点越高 硬度越大 离子晶体熔点的高低决定于阴 阳离子核间距离和晶格能的大小 据所学知识判断kcl nacl cao bao四种晶体熔点的高低顺序是 a kcl nacl bao caob nacl kcl cao baoc cao bao kcl nacld cao bao nacl kcl 解析 对于离子晶体来说 离子所带电荷数越多 阴 阳离子核间距离越小 离子键越强 熔点越高 阳离子半径大小顺序为 ba2 k ca2 na 阴离子半径 cl o2 比较可得只有d项是正确的 答案 d 可见 在nacl晶体中 钠离子 氯离子按一定的规律在空间排列成立方体 主页 7 晶胞类型 1 氯化钠型晶胞 10 每个na 周围有6个cl 11 nacl的晶体结构模型 4 与na 等距离且最近的cl 有 6个 配位数 12 在nacl晶体中 每个na 周围最近距离的na 有个 12 思考 每个cl 周围与它最近且距离相等的cl 共有 个 12 13 如图所示 在氯化钠晶体中 与每个na 等距离且最近的几个cl 所围成的空间几何构型 a 十二面体b 正八面体c 正六面体d 正四面体 14 2 氯化铯型晶胞 1 铯离子和氯离子的位置 铯离子 体心氯离子 顶点 或者反之 2 每个晶胞含铯离子 氯离子的个数 3 与铯离子等距离且最近的铯离子 氯离子各有几个 铯离子 6个 氯离子 8个 配位数 1个 15 在cscl晶体中每个cs 周围同时吸引着8个cl 16 每个cl 周围同时吸引着8个cs 17 每个cs 周围与它最近且距离相等的cs 共有 个每个cl 周围与它最近且距离相等的cl 共有 个 6 6 1 2 3 4 5 6 18 3 caf2型晶胞 2 ca2 的配位数 f 的配位数 1 一个caf2晶胞中含 个ca2 和个f 8 4 4 8 19 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 4 4 20 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 6 6 8 8 21 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 22 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 0 525 0 934 1 几何因素晶体中正负离子的的半径比 r r 是决定离子晶体结构的重要因素 简称几何因素 晶体中正负离子的半径比决定正负离子的配位数 8 决定离子晶体结构的因素 24 决定离子晶体结构的其它因素 2 电荷因素晶体中正负离子的电荷比决定正负离子配位数 3 键性因素离子晶体的结构类型还与离子键的纯粹程度 简称键性因素 暂不讨论 25 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 26 二 晶格能 1 定义 气态离子形成1摩离子晶体时释放的能量 2 影响晶格能的大小的因素 1 阴 阳离子所带电荷的越多晶格能越大 2 阴 阳离子的半径越小 晶格能越大 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 27 某些离子晶体的晶格能 28 练习 比较下列晶体熔沸点高低 1 nafkclnacl 2 mgoal2o3 1 naf nacl kcl 2 al2o3 mgo 3 晶格能对离子晶体性质的影响 晶格能越大 1 形成的离子晶体越稳定 离子键越强 2 熔点越高 3 硬度越大 29 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 30 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 31 三种晶体的熔点 金刚石 食盐 干冰 结束 返回原处 32 晶体的硬度 金刚石 食盐 石墨 结束 返回原处 33 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 34 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 总结 课堂练习题 a 10 8 3 35 1 下列各指定微粒的数目之比不是1 1的是a na2o2晶体中的阴离子和阳离子b nahco3晶体中的钠离子和碳酸氢根离子c 离子中的质子和中子d nh4cl溶液中铵根离子和氯离子 2 caf2晶体中正离子的配位数8 负离子的配位数为 tio2晶体中正离子的配位数为6 负离子的配位数为多少 zns晶体中负离子的配位数是4 正离子的配位数为多少 4 3 4 ad 36 回顾 三种晶体结构与性质的比较 相邻原子之间以共价键相结合而成具有空间网状结构的晶体 分子间以范德华力相结合而成的晶体 通过金属键形成的晶体 共价键 范德华力 金属键 原子 分子 金属阳离子和自由电子 很高 很低 差别较大 差别较大 很大 很小 无 硅为半导体 无 导体 金刚石 二氧化硅 晶体硅 碳化硅 i2 干冰 冰等 au fe cu 钢铁等 37 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 主页 38 综合应用 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 返回主菜单 参考答案 ni3 ni2 6 91 39 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 40 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 41 法三 因为中nio 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 该形式中很容易看出镍离子的总和为x 2y 氧离子的总和为x 3y 因此可列方程如下 x 2y 0 97镍离子个数守恒x 3y 1氧离子个数守恒或者列成分式形式 x 2y x 3y 0 97 1同样可以求出三价镍与二价镍离子数目之比 主页 42 随堂练习 1 下列叙述错误的是双选 a 带相反电荷离子之间的相互吸引称为离子键b 金属元素与非金属元素化合时 不一定形成离子键c 某元素的原子最外层只有1个电子 它跟卤素相互结合时所形成的化学键不一定是离子键d 非金属原子间不可能形成离子键 ad 43 2 下列有关离子化合物的说法正确的是 a 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b 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c 离子化合物中不可能含有共价键d 离子化合物受热熔化破坏化学键 吸收热量 属于化学变