《离子晶体》(新人教版-选修3)

1、.第四节第四节教学目标教学目标 知识与能力：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。 .物质物质铜铜干冰干冰金刚石金刚石氯化钠氯化钠晶体晶体类型类型金属金属晶体晶体分子分子晶体晶体原子原子晶体晶体思考并讨论：思考并讨论：氯化钠晶体的构成微粒是什么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构成晶体的微粒间的相互作用力是什么？它是

2、哪种晶体类型么？它是哪种晶体类型?2Na + Cl2 = 2NaCl +11+17+17+11Na+ Cl- -NaClCl-Na+一、离子晶体一、离子晶体离子键离子键强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类。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由阳离子和阴离子通过离 子键结合而成的晶体。子键结合而成的晶体。1、概念：、概念：2、结构特点：、结构特点：（1）、构成粒子：）、构成粒子：阴、阳离子阴、阳离子（2）、粒子间的作用力：）、粒子间的作用力：3、常见的离子晶体：、常见的离子晶体：离子晶的配位数离子晶的配位数:一个离子周围最邻近的异电性离子的数目一个离子周围最邻近的异电性离子

3、的数目Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+可见：可见：在在NaClNaCl晶晶体中，钠离子、体中，钠离子、氯离子按一定的氯离子按一定的规律在空间排列规律在空间排列成立方体。成立方体。4、典型、典型晶胞类型：晶胞类型：（1）氯化钠型晶胞）氯化钠型晶胞一、离子晶体一、离子晶体钠离子和氯离子的位置：钠离子和氯离子的位

4、置：钠离子：钠离子：（1）氯化钠型晶胞）氯化钠型晶胞4、晶胞类型：晶胞类型：氯离子：氯离子：钠离子和氯离子交替排列；钠离子和氯离子交替排列；体心和棱心；体心和棱心；面心和顶点，或者反之。面心和顶点，或者反之。一、离子晶体一、离子晶体与与Na+等距离且最近的等距离且最近的Na+ 、Cl- 各有几个？各有几个？每个晶胞含钠离子、氯离子的个数每个晶胞含钠离子、氯离子的个数与与Na+等距离且最近的等距离且最近的Cl- 有：有：4、晶胞类型：晶胞类型：（1）氯化钠型晶胞）氯化钠型晶胞与与Na+等距离且最近的等距离且最近的Na+ 有：有：Na+和和Cl- 的配位数均为：的配位数均为： 计算方法：均摊法计算

5、方法：均摊法 顶点占顶点占1/8；棱占；棱占1/4；面心占；面心占1/2；体心占；体心占1 12个个6个个6一、离子晶体一、离子晶体-Cl- Na+NaClNaCl的晶体结构模型的晶体结构模型（1）氯化钠型晶胞）氯化钠型晶胞4、晶胞类型晶胞类型一、离子晶体一、离子晶体NaClNaCl晶体中阴、阳离子配位数晶体中阴、阳离子配位数4、晶胞类型晶胞类型（1）氯化钠型晶胞）氯化钠型晶胞正八正八面体面体正八正八面体面体Cl-配位数为6Na+配位数为6一、离子晶体一、离子晶体（2）氯化铯型晶胞）氯化铯型晶胞4、晶胞类型晶胞类型一、离子晶体一、离子晶体.-Cs+-Cl-CsClCsCl的晶体结构及晶胞构示意

6、图的晶体结构及晶胞构示意图（2）氯化铯型晶胞）氯化铯型晶胞4、晶胞类型晶胞类型一、离子晶体一、离子晶体铯离子和氯离子的位置：铯离子和氯离子的位置：铯离子：铯离子：每个晶胞含铯离子、氯离每个晶胞含铯离子、氯离子的个数子的个数铯离子：铯离子：1个个 ；氯离子：；氯离子：1个个与铯离子等距离且最近的铯与铯离子等距离且最近的铯离子、氯离子各有几个？离子、氯离子各有几个？铯离子：铯离子：6个个 ；氯离子：；氯离子：8个个（2）氯化铯型晶胞）氯化铯型晶胞4、晶胞类型晶胞类型氯离子：氯离子： 顶点；或者反之。顶点；或者反之。体心体心一、离子晶体一、离子晶体(3)CaF(3)CaF2 2型晶胞型晶胞 Ca2+

7、的配位数：的配位数： F- -的配位数：的配位数：一个一个CaFCaF2 2晶胞中含：晶胞中含：4、晶胞类型晶胞类型钙离子和氟离子的位置：钙离子和氟离子的位置：钙离子：钙离子：844 4个个CaCa2+2+和和8 8个个F F- -氟离子：氟离子：顶点、面心顶点、面心体内。体内。一、离子晶体一、离子晶体(4)(4)* *ZnSZnS型晶胞型晶胞锌离子的配位数：锌离子的配位数：硫离子的配位数：硫离子的配位数：一个一个ZnS晶胞中含：晶胞中含：4、晶胞类型晶胞类型锌离子和硫离子的位置：锌离子和硫离子的位置：锌离子：锌离子：硫离子：硫离子：444 4个锌离子和个锌离子和4 4个硫离子个硫离子顶点、面

8、心。顶点、面心。体内体内一、离子晶体一、离子晶体科学探究（科学探究（P78）1 1. .数出数出CsClCsCl、NaClNaCl两种离子晶体中阳离子和阴两种离子晶体中阳离子和阴离子的配位数，它们是否相等？离子的配位数，它们是否相等？离子晶体离子晶体阴离子的配位数阴离子的配位数阳离子的配位数阳离子的配位数NaClNaClCsClCsCl6688NaClNaClCsClCsClr r+ +/r/r- -C.N.C.N.6 68 8科学探究（科学探究（P79）2 2. .你认为是什么因素决定了离子晶体中离子的配你认为是什么因素决定了离子晶体中离子的配位数？利用表位数？利用表3 35 5的数据进行计

9、算，把计算结的数据进行计算，把计算结果填入表果填入表3 36 6，分析影响离子晶体中离子配位，分析影响离子晶体中离子配位数的因素。数的因素。0.520.93决定离子晶体结构的因素决定离子晶体结构的因素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（科学探究（P79）几何因素几何因素晶体中正负离子的的半径比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。一般一般决定配位数的多少。决定配位数的多少。正负离子的半径比越大正负离子的半径比越大,配位数越多配位数越多.电荷因素电荷因素正负离子电荷比正负离子电荷比=正负离子的配位数比正负离子的配位数比 =正负离子

10、的数目反比正负离子的数目反比晶体中正负离子的电荷比晶体中正负离子的电荷比键性因素键性因素离子键的纯粹程度离子键的纯粹程度.(2) 硬度硬度 。5. 离子晶体物理性质的特点离子晶体物理性质的特点：(1) 熔沸点熔沸点 , 难挥发难压缩。难挥发难压缩。较高较高较大较大(3) 水溶性水溶性(4) 导电性导电性离子电荷越多离子电荷越多,核间距离越小核间距离越小,熔沸点升高。熔沸点升高。一般易溶于水一般易溶于水,而难溶于非极性溶剂。而难溶于非极性溶剂。固态不导电固态不导电,水溶液或者熔融状态下能导电。水溶液或者熔融状态下能导电。一、离子晶体一、离子晶体科学视野（科学视野（P79）1.碳酸盐热分解的实质是

11、什么？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，组成碳酸盐的金属的金属性越弱，阳离子的半径越小，碳酸盐的热稳定性阳离子的半径越小，碳酸盐的热稳定性越差，反之越好。越差，反之越好。2.表表3-7的有关数值说明了什么？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晶体中的阳离子结合碳酸根中的氧离子阅读思考阅读思考.同周期金属的碳酸盐自左往右热稳定性减弱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：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；同主族金属的碳酸盐，自上而下热稳定性增强；科学视野（科学视野（P79）酸式碳酸盐酸式碳酸盐(碳酸

12、氢盐碳酸氢盐)的热稳定性规律与碳酸盐相同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同一金属的碳酸盐比其酸式碳酸盐稳定如：Li2CO3Na2CO3k2CO3Rb2CO3MgCO3Al2(CO3)3如：Na2CO3NaHCO3知识拓展知识拓展二、二、晶格晶格能能一般一般,晶格能的大小与离子带电量成正比晶格能的大小与离子带电量成正比,与离子半径与离子半径成反比成反比. 。晶格：晶格：可以将构成晶体的粒子点，看成质点，用假想的线将这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。这种表示粒子些点连接起来，构成有明显规律性的空间格架。这种表示粒

13、子在晶体中排列规律的空间格架叫做晶格在晶体中排列规律的空间格架叫做晶格,又称晶架。又称晶架。晶格能：晶格能：气态离子形成气态离子形成1摩离子晶体时释放的能量。摩离子晶体时释放的能量。晶格能越大：晶格能越大：形成的离子晶体越稳定（离子键越强）形成的离子晶体越稳定（离子键越强） ；熔点越高；硬度越大熔点越高；硬度越大.科学视野（科学视野（P81）1. 什么叫岩浆晶出？什么叫岩浆晶出？ 岩浆晶出的次序与晶格能的大小有关岩浆晶出的次序与晶格能的大小有关2.表表3-9的有关数值说明了什么？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，火山喷出的岩浆是一种复杂的混合物，冷却时，许多矿物相

14、继析出，简称许多矿物相继析出，简称“岩浆晶出岩浆晶出”。岩浆晶出规则与晶格能岩浆晶出规则与晶格能3. 什么是岩浆晶出规则？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。浆冷却过程中先结晶。各类型离子晶体晶胞的比较各类型离子晶体晶胞的比较晶体晶体类型类型晶胞晶胞类型类型晶胞结构晶胞结构示意图示意图配位数配位数距离最近距离最近且相等的且相等的相反离子相反离子每个晶每个晶胞含有胞含有离子数离子数实例实例NaCl型型 ABCsCl型型ZnS型型AB2 2CaF2 2型型NaNa+ +：6ClCl- -：6CsCs+ +：ClCl- -：8

15、 88 8ZnZn2+2+：S S2-2-：4 44 4CaCa2+2+：F F- -： 4 48 8NaNa+ +：ClCl- -：CsCs+ +：ClCl- -：ZnZn2+2+：S S2-2-：CaCa2+2+：F F- -：NaNa+ +：ClCl- -：CsCs+ +：ClCl- -：ZnZn2+2+：S S2-2-：CaCa2+2+：F F- -：668 88 84 44 44 48 8441 11 14 44 48 84 4KBr AgCl、MgO、CaS、BaSeZnS、AgI、 BeOCsCl、CsBr、CsI、TlCl碱土金属卤化碱土金属卤化物、碱金属氧物、碱金属氧化物。化

16、物。本节小结本节小结 离子晶体有什么特点？离子晶体有什么特点？无单个分子存在；无单个分子存在；NaClNaCl不表示分子式。不表示分子式。熔沸点较高熔沸点较高，硬度较大硬度较大，难挥发难压缩。，难挥发难压缩。且随着离子电荷的增加，核间距离的缩短，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。晶格能增大，熔点升高。一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。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固态不导电，水溶液或者熔融状态下能导电。电。 哪些物质属于离子晶体？哪些物质属于离子晶体？强碱、部分金属氧化物、部分盐类。强碱、部分金属氧化物、部分盐类。.四种晶体比较

17、表（四种晶体比较表（绿本绿本P39）晶体类型晶体类型分子晶体分子晶体离子晶体离子晶体原子晶体原子晶体金属晶体金属晶体结结构构构成粒子构成粒子分子分子阴、阳离子阴、阳离子原子原子金属阳离子金属阳离子和自由电子和自由电子微粒间作微粒间作用力用力分子间作用力分子间作用力(范德华范德华力和氢键力和氢键)离子键离子键共价键共价键金属键金属键物物理理性性质质硬度硬度小小较硬而脆较硬而脆很大很大一般较大一般较大(差差别较大别较大)延展性延展性差差差差差差良好良好熔点熔点低低较高较高高高一般较高一般较高(差差别较大别较大)溶解性溶解性“相似相溶相似相溶”多易溶于水多易溶于水不溶不溶难溶难溶(Na与水与水反应反

18、应)导电性导电性不良不良固态不导电，固态不导电，熔化或溶于熔化或溶于水导电水导电不良不良良好良好导热性导热性不良不良不良不良不良不良良好良好1、若晶体类型不同，一般情况下：原子晶体离子晶、若晶体类型不同，一般情况下：原子晶体离子晶体分子晶体；体分子晶体；2、若晶体类型相同，则有：、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。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

19、高；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，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。分相对分子质量越大，范德华力就越强，熔点就越高。分子间子间含氢键的分子晶体熔点高于不含氢键的；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。熔点低。【规律规律】比较物质的熔点高低的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，

20、其中错误的是（）、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、下列物质的晶体，按其熔点由低到高的排列顺序正确的是（）（）ANC、SO2、CO2BNC、CO2、SO2CNC、MO、SO2DNC、SO2、MO 3、用离子的电荷和半径解释下列离子晶体熔点高低的顺序。、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）MOKC（2）MOSS（3）NFNCNBABCD晶体晶体硫化钾硫化钾干冰干冰金刚石金刚石碘碘组成晶体的微粒组成晶体的微粒阴阳离子阴阳离子分子分子原子原子分子分子晶体微粒间存在的晶体微粒间存在的作用力作用力离子键离子键共价键共价

21、键共价键共价键范德华力范德华力BC课 堂 练 习 1 23 45 68 78 * *4.4.中学教材上图示的中学教材上图示的NaClNaCl晶体结构，它向三维空间延伸晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。得到完美晶体。NiONiO晶体结构与晶体结构与NaClNaCl相同，相同，NiNi2 2与邻近与邻近的的O O2-2-核间距为核间距为a a1010-8 -8 ，（，（1 1）计算）计算NiONiO晶体密度（已晶体密度（已知知NiONiO摩尔质量为摩尔质量为74.7g74.7gmolmol-1-1) )解：解：在该晶体中最小正方体中所含的在该晶体中最小正方体中所含的NiNi2+2+、O O2

22、 2个数均为个数均为: :即晶体中每个小正方体中平均含有即晶体中每个小正方体中平均含有1/21/2个个NiO.NiO.其质量为其质量为: :而此小正方体体积为而此小正方体体积为(a(a1010-8-8) )3 3故故NiONiO晶体密度为：晶体密度为：课 堂 练 习 74.7g6.02102312（个）（个）124 18=74.7g6.02102312(a10-8)3g. -362.0a3= (2) (2)NiONiO晶体结构与晶体结构与NaClNaCl相相同，设同，设NiONiO的摩尔质量的摩尔质量M M g/mol,g/mol,密度为密度为g/mL,g/mL,阿伏阿伏加德罗常数为加德罗常数

23、为N NA A, ,求晶胞中求晶胞中两个距离最近的氧离子中两个距离最近的氧离子中心间的距离为多少心间的距离为多少cm?cm?解题思路：解题思路： 晶胞中任一个面对角线长度的一半晶胞中任一个面对角线长度的一半cm10a228-(3)(3)天然的和大部分人工制备的天然的和大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在晶体都存在各种缺陷，例如在某种某种NiONiO晶体中就存在以下缺陷：晶体中就存在以下缺陷：一个一个NiNi2+2+空缺，另有两个空缺，另有两个NiNi2+2+被被两个两个NiNi3+3+所取代。其结果晶体仍所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中呈电中性，但化合物中NiNi和和O O的的比值却发生了变化。某氧化镍比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为样品组成为NiNi0.970.97O,O,试计算该晶试