高中化学 3.4 离子晶体课件 新人教版选修3 .ppt

第四节离子晶体 一 离子晶体1 结构特点 阳离子 阴离子 离子键 邻近 异电性 2 决定晶体结构的因素 半径比 r r 电荷比 离子键 3 常见的离子晶体 6 8 8 6 8 4 4 物理性质 1 硬度 难于压缩 2 熔点和沸点 3 固体不导电 但在 中能导电 较大 较高 熔融状态或水溶液 二 晶格能1 概念 气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量 2 意义 可以衡量离子键的强弱 晶格能越大 表示离子键 离子晶体越稳定 而且其熔点 硬度 3 影响因素 1 离子所带电荷 晶格能越大 2 离子半径 晶格能越大 越强 越高 越大 越多 越小 1 辨析下列说法的正误 1 有阳离子的晶体中一定有阴离子 分析 晶体中有阳离子不一定有阴离子 比如金属晶体中有阳离子却没有阴离子 而离子晶体中有阳离子和阴离子 2 离子晶体中不存在共价键 分析 有些离子晶体中存在共价键 如nh4cl等 有些离子晶体中不存在共价键 如nacl等 3 氯化钠的熔点大于氯化钾的熔点 分析 钠离子的离子半径小于钾离子的离子半径 且两者所带电荷数相同 所以氯化钠的晶格能大于氯化钾的晶格能 晶格能越大 熔点越高 所以氯化钠的熔点大于氯化钾的熔点 4 mgo的熔 沸点和硬度均高于cao 分析 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 2 关于离子晶体的性质的叙述 正确的是 a 熔 沸点都较高 难以挥发b 硬度很小 容易变形c 都能溶于有机溶剂而难溶于水d 密度很小 解析 选a 离子晶体中的阴 阳离子通过一种强烈的相互作用 离子键结合在一起 离子键的键能较大 且极性很强 除了有些在极性溶剂中容易断裂外 其他的必须在高温下才能断裂 所以其熔 沸点都较高 不易挥发 硬度很大 不易变形 难溶于有机溶剂 又因为在离子晶体中 较大的离子采取密堆积形式 较小离子填隙 所以密度一般都较大 3 下列不属于直接决定离子晶体结构的因素的是 a 正负离子的半径比b 正负离子的电荷比c 离子键的纯粹程度d 离子键的晶格能 解析 选d 几何因素 电荷因素和键性因素共同决定了离子晶体的结构 而晶格能是表示离子键强弱的因素 4 离子晶体中一定不会存在的相互作用是 a 离子键b 极性键c 非极性键d 范德华力 解析 选d 离子晶体中一定含有离子键 也可能含有共价键 主要是oh 和含氧酸根离子中的极性共价键 还有等中的非极性共价键 只有分子晶体中才含有范德华力 离子晶体中一定不会有范德华力 因此选d项 5 下列有关晶格能的叙述中 不正确的是 a 最能反映离子晶体稳定性的数据是晶格能b 晶格能越大 则离子晶体越稳定c 晶格能越大 则离子晶体的硬度越小d 晶格能越大 则离子晶体的熔点越高 解析 选c 晶格能越大 离子键越强 则离子晶体的硬度越大 6 下列性质中 可以证明某化合物形成的晶体是离子晶体的是 a 可溶于水b 具有较高的熔点c 水溶液能导电d 固体不导电 熔融状态能导电 解析 选d 某些分子晶体可溶于水 其水溶液也能导电 如hcl等 故a c不能证明 原子晶体一般也具有较高的熔点 b不能证明 固体不导电 熔融状态能导电的晶体是离子晶体 不是分子晶体或原子晶体 故可以证明 一 离子晶体的结构1 结构特点 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 而不是表示其分子组成 2 常见离子晶体的晶胞结构 1 nacl型晶体结构模型 如图 配位数为6 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 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 如图 配位数为8 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 每个cs 与6个cs 等距离相邻 每个cs 与8个cl 等距离相邻 3 caf2型晶体结构模型 ca2 的配位数 8 f 的配位数 4 一个caf2晶胞中含4个ca2 和8个f 警示 离子晶体中的 不一定 1 离子晶体中不一定都含有金属元素 如nh4no3晶体 2 离子晶体的熔点不一定低于原子晶体 如mgo的熔点高于sio2的熔点 3 离子晶体中除含离子键外不一定不含其他化学键 如ch3coonh4中除含离子键外 还含有共价键 配位键 4 由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体 如alcl3是分子晶体 5 含有阳离子的晶体不一定是离子晶体 也可能是金属晶体 6 离子晶体中不一定不含分子 如cuso4 5h2o晶体 微思考 1 离子晶体的构成微粒是阴阳离子 那么离子晶体中只有离子键吗 提示 离子晶体除含有离子键外 还可能有共价键 如na2o2 naoh nh4cl晶体 2 氯化钠的化学式为nacl 能否说明晶胞中含有一个钠离子和一个氯离子 提示 氯化钠晶胞中含有的钠离子和氯离子分别为4而氯化钠的化学式为nacl 这说明离子晶体的化学式仅表示晶体中阴阳离子的个数比 并不代表其分子组成 因为离子晶体中没有分子 典题训练 2014 合肥高二检测 如图是从nacl或cscl晶体结构中分割出来的部分结构图 其中属于从nacl晶体中分割出来的结构图是 a 1 和 3 b 2 和 3 c 1 和 4 d 只有 4 解题指南 解答此题注意以下两点 1 对比理解nacl和cscl两种典型离子晶体的结构特点 2 准确判断题给结构图是否表示晶胞 解析 选c 根据nacl和cscl两种典型离子晶体的结构特点分析图示 图 1 中灰球的配位数为6 图 4 应为简单立方结构 故 1 和 4 应表示nacl的晶体结构 图 2 中灰球的配位数为8 图 3 为体心立方结构 故 2 和 3 应表示cscl的晶体结构 方法规律 判断物质结构图是否表示晶胞的方法整块晶体是由完全相同的晶胞 无隙并置 地堆积而成的 完全相同 包括 化学上等同 晶胞里原子的数目和种类完全等同 还包括 几何上等同 晶胞的形状 取向 大小等同 而且原子的排列完全等同 无隙并置 即一个晶胞与它的相邻晶胞完全共顶角 共面 共棱 晶胞的这种本质属性可归纳为晶胞具有平移性 因此可根据结构图在晶体中是否具有平移性来判断是否表示晶胞 变式训练 2014 成都高二检测 如图为高温超导领域里的一种化合物 钙钛矿晶体结构 该结构是具有代表性的最小重复单元 1 在该物质的晶体中 每个钛离子周围与它最接近的且等距离的钛离子共有个 2 该晶体中 元素氧 钛 钙的个数比是 解析 从所给模型图中可看出每个钛离子的上下 前后和左右各有一个最接近且等距离的钛离子 又可看出钙原子位于立方体体心 为该立方体单独占有 钛原子位于立方体顶点 属于8个立方体共有 所以每个立方体拥有钛原子为8 1 个 氧原子位于立方体的棱边 为四个立方体所共有 所以每个立方体拥有氧原子为12 3 个 答案 1 6 2 3 1 1 加固训练 高温下 超氧化钾晶体呈立方体结构 晶体中氧的化合价部分为0价 部分为 2价 如图为超氧化钾晶体的一个晶胞 晶体中最小的重复单元 则下列说法中正确的是 a 超氧化钾的化学式为ko2 每个晶胞含有4个k 和4个b 晶体中每个k 周围有8个 每个周围有8个k c 晶体中与每个k 距离最近的k 有8个d 晶体中 0价氧原子与 2价氧原子的数目之比为1 1 解析 选a 由题中的晶胞结构图可知 有8个k 位于顶点 6个k 位于面心 则晶胞中含有的k 数为 4 个 有12个位于棱心 1个处于体心 则晶胞中含有的数为12 1 4 个 所以超氧化钾的化学式为ko2 设晶体中0价氧原子和 2价氧原子数分别为x y 则有即x y 3 1 二 离子晶体的性质 微思考 1 离子键被破坏的过程一定是化学变化过程吗 提示 化学变化过程发生旧化学键的断裂和新化学键的形成 但只破坏化学键或只形成化学键的过程不一定发生化学变化 如食盐熔化会破坏离子键 食盐结晶过程会形成离子键 但均不是化学变化过程 2 影响离子键强弱的因素有哪些 提示 离子半径和离子所带电荷数 一般地 阴 阳离子半径越小 所带电荷数越多 则离子键就越强 典题训练 2014 长春高二检测 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 解题指南 解答本题注意以下两点 1 离子晶体的熔点高低取决于该晶体的晶格能大小 2 同主族元素的原子或者离子的半径从上到下逐渐增大 解析 选d 对于离子晶体来说 离子所带电荷数越多 阴 阳离子间的核间距离越小 晶格能越大 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 cao与bao中离子所带的电荷数大于kcl nacl中离子所带的电荷数 故其熔点较高 又因为阴 阳离子之间的距离 nacl kcl cao bao 故d项正确 方法规律 离子半径大小的比较方法 1 同主族 从上到下 电子层增加 具有相同电荷数的离子半径增大 li mg2 al3 k ca2 过渡元素离子半径变化规律不明显 3 同一元素 不同价态的离子 电荷高的半径小 如ti4 ti3 fe3 fe2 4 一般阴离子半径较大 阳离子半径较小 5 元素周期表对角线上 左上元素和右下元素的离子半径相似 如li 和mg2 sc3 和zr4 的半径相似 加固训练 2013