3.4《离子晶体》新人教版 选修3 ppt课件

第四节离子晶体 教学目标 知识与能力 1 掌握离子晶体的概念 能识别氯化钠 氯化铯 氟化钙的晶胞结构 2 学会离子晶体的性质与晶胞结构的关系 3 通过探究知道离子晶体的配位数与离子半径比的关系 4 通过碳酸盐的热分解温度与阳离子半径的自学 拓展学生视野 通过分析数据和信息 能说明晶格能的大小与离子晶体性质的关系 判断下列晶体的类型 金属晶体 分子晶体 原子晶体 思考并讨论 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 2Na Cl2 2NaCl 一 离子晶体 离子键 强碱 活泼金属氧化物 大部分的盐类 由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体 1 概念 2 结构特点 1 构成粒子 阴 阳离子 2 粒子间的作用力 3 常见的离子晶体 离子晶的配位数 一个离子周围最邻近的异电性离子的数目 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 4 典型晶胞类型 1 氯化钠型晶胞 一 离子晶体 钠离子和氯离子的位置 钠离子 1 氯化钠型晶胞 4 晶胞类型 氯离子 钠离子和氯离子交替排列 体心和棱心 面心和顶点 或者反之 一 离子晶体 与Na 等距离且最近的Na Cl 各有几个 每个晶胞含钠离子 氯离子的个数 与Na 等距离且最近的Cl 有 4 晶胞类型 1 氯化钠型晶胞 与Na 等距离且最近的Na 有 Na 和Cl 的配位数均为 计算方法 均摊法顶点占1 8 棱占1 4 面心占1 2 体心占1 12个 6个 6 一 离子晶体 NaCl的晶体结构模型 1 氯化钠型晶胞 4 晶胞类型 一 离子晶体 NaCl晶体中阴 阳离子配位数 4 晶胞类型 1 氯化钠型晶胞 正八面体 正八面体 Cl 配位数为6 Na 配位数为6 一 离子晶体 2 氯化铯型晶胞 4 晶胞类型 一 离子晶体 CsCl的晶体结构及晶胞构示意图 2 氯化铯型晶胞 4 晶胞类型 一 离子晶体 铯离子和氯离子的位置 铯离子 每个晶胞含铯离子 氯离子的个数 铯离子 1个 氯离子 1个 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 2 氯化铯型晶胞 4 晶胞类型 氯离子 顶点 或者反之 体心 一 离子晶体 3 CaF2型晶胞 Ca2 的配位数 F 的配位数 一个CaF2晶胞中含 4 晶胞类型 钙离子和氟离子的位置 钙离子 8 4 4个Ca2 和8个F 氟离子 顶点 面心 体内 一 离子晶体 4 ZnS型晶胞 锌离子的配位数 硫离子的配位数 一个ZnS晶胞中含 4 晶胞类型 锌离子和硫离子的位置 锌离子 硫离子 4 4 4个锌离子和4个硫离子 顶点 面心 体内 一 离子晶体 科学探究 P78 1 数出CsCl NaCl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 科学探究 P79 2 你认为是什么因素决定了离子晶体中离子的配位数 利用表3 5的数据进行计算 把计算结果填入表3 6 分析影响离子晶体中离子配位数的因素 0 52 0 93 决定离子晶体结构的因素 决定离子晶体结构的因素 科学探究 P79 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 一般决定配位数的多少 正负离子的半径比越大 配位数越多 电荷因素 正负离子电荷比 正负离子的配位数比 正负离子的数目反比 晶体中正负离子的电荷比 键性因素 离子键的纯粹程度 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 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 一 离子晶体 科学视野 P79 1 碳酸盐热分解的实质是什么 组成碳酸盐的金属的金属性越弱 阳离子的半径越小 碳酸盐的热稳定性越差 反之越好 2 表3 7的有关数值说明了什么 晶体中的阳离子结合碳酸根中的氧离子 阅读思考 同周期金属的碳酸盐自左往右热稳定性减弱 碳酸盐的热稳定性规律 同主族金属的碳酸盐 自上而下热稳定性增强 科学视野 P79 酸式碳酸盐 碳酸氢盐 的热稳定性规律与碳酸盐相同 同一金属的碳酸盐比其酸式碳酸盐稳定 如 Li2CO3 Na2CO3 k2CO3 Rb2CO3 Cs2CO3 如 Na2CO3 MgCO3 Al2 CO3 3 如 Na2CO3 NaHCO3 知识拓展 二 晶格能 一般 晶格能的大小与离子带电量成正比 与离子半径成反比 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 可以将构成晶体的粒子点 看成质点 用假想的线将这些点连接起来 构成有明显规律性的空间格架 这种表示粒子在晶体中排列规律的空间格架叫做晶格 又称晶架 晶格能 气态离子形成1摩离子晶体时释放的能量 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 科学视野 P81 1 什么叫岩浆晶出 岩浆晶出的次序与晶格能的大小有关 2 表3 9的有关数值说明了什么 火山喷出的岩浆是一种复杂的混合物 冷却时 许多矿物相继析出 简称 岩浆晶出 岩浆晶出规则与晶格能 3 什么是岩浆晶出规则 晶格能高的晶体熔点较高 更容易在岩浆冷却过程中先结晶 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 本节小结 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 四种晶体比较表 绿本 P39 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 分子间含氢键的分子晶体熔点高于不含氢键的 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 规律 比较物质的熔点高低的规律 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 课堂练习 1 2 3 4 5 6 8 7 8 4 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 1 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 2 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 晶胞中任一个面对角线长度的一半 3 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 3 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