高二化学选修3离子晶体ppt课件

第四节离子晶体 干冰 水晶 明矾 雪花 氯化钠 金刚石 常见晶体 1 NaCl晶体是典型的离子化合物 其中存在哪些微粒 试写出NaCl的电子式 2 上述离子是通过怎样的相互作用结合成晶体的呢 你知道吗 知识回顾 离子键 1 称为离子键 2 成键的微粒 阴 阳离子 3 成键的本质 阴阳离子间的静电作用 4 成键的条件 活泼金属元素的原子和活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 形成条件 一般电负性差值大于1 7 思考 哪些物质中含有离子键 1 活泼的金属元素 IA IIA 和活泼的非金属元素 VIA VIIA 形成的化合物 2 活泼的金属元素和酸根离子 或氢氧根离子 形成的化合物 3 铵根和酸根离子 或活泼非金属元素离子 形成的盐 强碱 大多数盐 活泼金属氧化物 4 从物质类别的角度来说 离子化合物通常包括 和 5 常见的离子化合物 6 影响离子键强弱的因素 离子半径和离子电荷 同种类型的离子晶体 通常离子半径越 离子带电荷越 离子键就越 离子键越强 破坏它所需能量就越 熔点就越 小 多 强 大 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BaSO4 莹石CaF2 胆矾CuSO4 5H2O 明矾KAl SO4 2 12H2O 强碱 活泼金属氧化物 金属氢化物 大部分的盐 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 5 常见的离子晶体 一 离子晶体 板书 4 配位数 C N 离子周围最邻近的异电性离子的数目 2 硬度 6 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 阅读课本P79最后一段 即科学视野之前的一段 结合氯化钠晶体的结构 你认为离子晶体物理性质有何特点 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 板书 二 典型的离子晶胞 NaCl的晶体结构 6 6 每个Cl 周围与之最接近且距离相等的Na 共有个 6 这几个Na 在空间构成的几何构型为 正八面体 NaCl晶体中离子的配位数 与Na 等距离且最近Cl 有个 即Na 的配位数 与Cl 等距离且最近Na 有个 即Cl 的配位数为 6 6 6 6 与Cl 等距离且最近Cl 有个 与Na 等距离且最近Na 有个 12 12 二 典型的离子晶体 板书 1 NaCl CsCl晶体的结构 氯化铯晶体中氯离子和铯离子分别处于晶胞的什么位置 氯离子位于顶点 铯离子位于体心 2 氯化铯晶体 CsCl晶体中离子的配位数 1 每个晶胞含铯离子 氯离子的个数 2 在氯化铯晶体中 每个Cs 周围与之最接近且距离相等的Cl 共有 3 在每个Cl 周围距离相等且最近的Cs 共有 8 1个Cs 1个Cl 8 4 与Cs 最近且等距离的Cs 有6个 板书 3 CaF2型晶胞 Ca2 的配位数 F 的配位数 一个CaF2晶胞中平均含 4个Ca2 和8个F 8 4 4 Ca2 周围最近且等距离的Ca2 有12个 F F 有6个 板书 Ca F Ca2 配位数是 F 的配位数是 8 4 图示为CaF2晶胞的1 8 观察点为上左前方 晶胞上面心 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 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 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 三 决定离子晶体结构的因素 1 几何因素晶体中正负离子的半径比 2 电荷因素晶体中正负离子的电荷比 3 键性因素离子键的纯粹因素 1 几何因素 配位数与r r 之比相关 0 225 0 4144配位0 414 0 7326配位0 732 1 0008配位 NaCl 95 181 0 525CsCl 169 181 0 933 0 52 0 93 NaCl型 CsCl型 2 电荷因素 CaF2的晶胞 例 CaF2的晶体中 Ca2 和F 的个数之比 电荷数之比 Ca2 配位数是 F 的配位数是 由正负离子的电荷比影响离子晶体的配位数的因素 称为电荷因素 1 2 2 1 8 4 为什么NaCl的熔沸点比CsCl高 交流与讨论 结论 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 熔沸点较高 晶体越稳定 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 1 概念 气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量 通常取正值 四 离子晶体的晶格能 2 表示 符号为U单位是KJ mol 取正值3 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 离子键越强 晶格能越大 4晶格能的作用 1 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 2 岩浆晶出规则与晶格能的关系 晶格能高的晶体熔点较高 更容易在岩浆冷却过程中冷却下来 从而先结晶 1 四种晶体的结构性质比较 阴阳离子 分子 原子 阳离子 电子 离子键 分子间作用 共价键 有 金属键 较大 脆 小 很大 差异大 较高 低 很高 差异大 熔融 溶液导电 固态 熔融态不导电 有些在水溶液中导电 不或半导 导电 差 差 差 好 溶水 不溶有机 相似相溶 不溶 不溶 NaCl 干冰 金刚石 Na 离子化合物 多数共价化合物多数非金属单质 某些非金属单质某些共价化合物 金属 合金 规律总结 2 判断晶体类型的依据 1 结构构成晶体的粒子和粒子间的作用力2 特征性质 1 熔沸点 硬度 高 原子晶体 中 离子晶体 低 分子晶体 2 导电性 熔融状态导电 离子晶体金属晶体固体 熔融均导电 金属晶体 规律总结 3 晶体熔沸点高低比较方法 1 类型不同 一般 原子晶体 离子晶体 分子晶体2 类型相同 离子晶体 晶格能大小 离子半径越小 电荷数越大 分子晶体 分子间作用力大小 形成氢键的大 相对分子质量越大 分子极性越大 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 金属晶体 金属键强弱 离子半径越小 电荷数越大 看常温下的状态 熔点 固体 液体液体 气体 规律总结 例 下列热化学方程式中 能直接表示出氯化钠晶格能的是 A Na s 1 2Cl2 g NaCl s HB Na g Cl g NaCl s H1C 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 H1与 H H2 H3 H4 H5之间的关系式 H H1 H2 H3 H4 H5 B 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 O B C 3 下列物质中 化学式能准确表示该物质分子组成的是A NH4ClB SiO2C P4D Na2SO4 问题反思 化学式能否表示分子 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 如图所示是某些晶体的结构 它们分别是NaCl CsCl 干冰 金刚石 石墨结构中的某一部分 其中代表金刚石的是 填编号字母 下同 其中每个碳原子与 个碳原子最接近且距离相等 金刚石属于 晶体 其中代表石墨的是 其中每个正六边形占有的碳原子数平均为 个 其中代表NaCl的是 代表CsCl的是 它属于 晶体 每个Cs 与 个Cl 紧邻 代表干冰的是 它属于 晶体 每个CO2分子与 个CO2分子紧邻 上述五种物质熔点由高到低的顺序 21参照下表中物质的熔点 回答有关问题 钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点高低取决于其 在这种情况下 越大 越弱 故熔点依次降低 硅的卤化物及硅 锗 锡 铅的氯化物的熔点高低取决于其 越大 越大 故熔点依次升高 钠的卤化物的熔点比相应硅的卤化物的熔点高得多 这是由 课堂互动讲练 离子晶体及常见的类型 1 离子键 1 定义 阴 阳离子间通过静电作用所形成的化学键叫做离子键 2 成键元素 活泼金属元素 如K Na Ca Ba等 主要是第 A族和第 A族元素 和活泼非金属元素 如F Cl Br O等 主要是第 A族和第 A族元素 相互结合时多形成离子键 3 成键原因 活泼金属原子容易失去电子而形成阳离子 活泼非金属原子容易得到电子形成阴离子 当活泼金属遇到活泼非金属时 电子发生转移 分别形成阳 阴离子 再通过静电作用形成离子键 4 离子键只存在于离子化合物中 5 强碱 活泼金属氧化物 大多数盐类是离子化合物 2 离子晶体 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 而不是表示分子的组成 3 几种离子晶体模型 1 NaCl型晶体结构模型 左下图 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 右下图 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 2011年黄冈高二检测 有下列八种晶体 A SiO2 水晶 B 冰醋酸 C 氧化镁 D 白磷 E 晶体氩 F 氯化铵 G 铝 H 金刚石 用序号回答下列问题 1 属于原子晶体的化合物是 直接由原子构成的晶体是 直接由原子构成的分子晶体是 2 由极性分子构成的晶体是 含有共价键的离子晶体是 属于分子晶体的单质是 3 在一定条件下能导电并发生化学变化的是 受热熔化后化学键不发生变化的是 需克服共价键的是 思路点拨 判断晶体类型需要注意以下两点 1 晶体的构成微粒 2 微粒间的相互作用力 答案 1 AA E HE 2 BFD E 3 B C FB D EA H 互动探究 1 上述物质中均含有化学键吗 2 B与F所含化学键类型是否相同 提示 1 不是 稀有气体为单原子分子 分子内无化学键 2 B项冰醋酸分子中的化学键为共价键 而F项所含化学键为离子键 共价键 配位键 所以两者所含化学键类型不同 规律方法 判断晶体类型的方法判断晶体的类型一般是根据物质的物理性质 1 在常温下呈气态或液态的物质 其晶体应属于分子晶体 Hg除外 如H2O H2等 对于稀有气体 虽然构成物质的微粒为原子 但应看作单原子分子 因为微粒间的相互作用力是范德华力 而非共价键 2 在熔融状态下能导电的晶体 化合物 是离子晶体 如 NaCl熔融后电离出Na 和Cl 能自由移动 所以能导电 3 有较高的熔 沸点 硬度大 并且难溶于水的物质大多为原子晶体 如晶体硅 二氧化硅 金刚石等 4 易升华的物质大多为分子晶体 还要强调的是 对于教材上每种晶体类型的例子 同学们一定要认真掌握其结构 把握其实质和内涵 在解题中灵活运用 变式训练1如图 直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na 或Cl 所处的位置 这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的 1 请将其中代表Cl 的圆圈涂黑 不必考虑体积大小 以完成NaCl晶体结构示意图 2 晶体中 在每个Na 的周围与它最接近的且距离相等的Na 共有 个 3 在NaCl晶胞中正六面体的顶角上 面上 棱上的Na 或Cl 为该晶胞与其相邻的晶胞所共有 一个晶胞中Cl 的个数等于 即 填计算式 Na 的个数等于 即 填计算式 解析 1 如图所示 答案 1 离子晶体的性质 1 熔 沸点具有较高的熔 沸点 难挥发 离子晶体中 阴 阳离子间有强烈的相互作用 离子键 要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾 就需要较多的能量 因此 离子晶体具有较高的熔 沸点和难挥发的性质 2 硬度硬而脆 离子晶体中 阴 阳离子间有较强的离子键 离子晶体表现出较高的硬度 当晶体受到冲击力作用时 部分离子键发生断裂 导致晶体破碎 3 导电性不导电 但熔化或溶于水后能导电 离子晶体中 离子键较强 阴 阳离子不能自由移动 即晶体中无自由移动的离子 因此离子晶体不导电 当升高温度时 阴 阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力 成为自由移动的离子 在外加电场的作用下 离子定向移动而导电 离子晶体溶于水时 阴 阳离子受到水分子的作用成了自由移动的离子 或水合离子 在外加电场的作用下 阴 阳离子定向移动而导电 4 溶解性大多数离子晶体易溶于极性溶剂 如水 中 难溶于非极性溶剂 如汽油 苯 CCl4 中 当把离子晶体放入水中时 水分子对离子晶体中的离子产生吸引 使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体 变成在水中自由移动的离子 特别提醒 化学变化过程一定发生旧化学键的断裂和新化学键的形成 但破坏化学键或形成化学键的过程却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 2011年北京东城区高二检测 现有几组物质的熔点 的数据 据此回答下列问题 1 A组属于 晶体 其熔化时克服的微粒间的作用力是 2 B组晶体共同的物理性质是 填序号 有金属光泽 导电性 导热性 延展性 3 C组中HF熔点反常是由于 4 D组晶体可能具有的性质是 填序号 硬度小 水溶液能导电 固体能导电 熔融状态能导电 5 D组晶体的熔点由高到低的顺序为 NaCl KCl RbCl CsCl 其原因解释为 解析 通过读取表格中数据先判断出晶体的类型及晶体的性质 应用氢键解释HF的熔点反常 利用晶格能的大小解释离子晶体熔点高低的原因 答案 1 原子共价键 2 3 HF分子间能形成氢键 其熔化时需要消耗的能量更多 只要答出HF分子间能形成氢键即可 4 5 D组晶体都为离子晶体 r Na r K r Rb r Cs 在离子所带电荷相同的情况下 半径越小 晶格能越大 熔点就越高 互动探究 1 A组与C组熔点差别较大的原因是什么 2 B组与D组的组成微粒分别是什么 微粒间的作用力是什么 提示 1 A组的微粒间的作用力是共价键 C组的微粒间的作用力为分子间作用力 因共价键 分子间作用力 所以A组的熔点高于C组 2 B组的组成微粒为金属阳离子和自由电子 两者之间的作用力为金属键