高中化学 3.2离子键 离子晶体课件 苏教版选修3.ppt

1、第二单元离子键离子晶体,目标导航,预习引导,目标导航,预习引导,一、离子键 1.离子键:在离子化合物中,阴、阳离子之间的静电作用叫离子键,离子键的静电作用包括静电引力和静电斥力。 2.形成过程,3.离子键的特征,V,V,V,V,V,V,目标导航,预习引导,4.含有离子键的化合物都是离子化合物。有的离子化合物既含有离子键又含有共价键。如MgCl2、NaOH、NH4Cl的电子式:,V,V,V,V,V,V,目标导航,预习引导,预习交流1 离子化合物中含有带电的微粒(阴、阳离子),离子晶体为什么不能导电?你知道离子化合物在什么条件下才能导电吗?,答案:离子晶体中,阴、阳离子不能自由移动,即晶体中无自由

2、移动的离子,因此离子晶体不导电。当升高温度至熔融状态时,阴、阳离子间间隙增大,且阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用,成为自由移动的离子,在外加电场的作用下,离子定向移动。离子晶体溶于水时,阴、阳离子在水分子的作用下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。,目标导航,预习引导,3.晶格能 (1)晶格能的概念:晶格能(符号为U)是指拆开 1 mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子时所吸收的能量。 (2)晶格能的意义:晶格能用来衡量离子晶体中阴阳离子间静电作用大小。即晶格能越大,表明离子晶体中离子键越牢固,晶体也越稳定。 (3)晶格能的应用:根据晶

3、格能的大小可以解释和预测离子化合物的某些性质。一般而言,晶格能越大,离子键越强,离子晶体的熔点越高、硬度越大。 (4)晶格能的影响因素:晶格能的大小取决于离子晶体中阴、阳离子所带电荷数和阴、阳离子的核间距。离子所带电荷数越多,阴、阳离子的核间距越小,则晶格能越大。,V,V,V,V,V,V,V,V,V,V,V,V,V,V,V,V,目标导航,预习引导,4.典型离子晶体 离子晶体有多种晶体结构类型,其中NaCl型和CsCl型是两种最常见的离子晶体结构类型。,V,V,V,V,V,V,目标导航,预习引导,5.影响离子配位数的因素 离子晶体中离子配位数的多少主要取决于阴、阳离子半径的相对大小。,V,V,目

4、标导航,预习引导,预习交流3 氯化钠、氟化钙晶体我们通常写为NaCl、CaF2,是不是说明晶体中存在组成为NaCl、CaF2的分子?请分析说明。,答案:在氯化钠晶体中并不存在单个氯化钠(NaCl)分子,而只有钠离子和氯离子。“NaCl”只是氯化钠晶体的化学式。它表示在氯化钠晶体中,Na+和Cl-的个数之比是11,因为Na+的配位数是6,Cl-的配位数也是6。 在CaF2晶体中,Ca2+的配位数是8,F-的配位数是4。每个Ca2+周围有8个F-,而每个F-则被4个Ca2+包围,在整个晶体中,Ca2+和F-个数之比为12。所以,氟化钙晶体的化学式为CaF2。 从以上的分析中可以了解到氯化钠、氟化钙

5、晶体写为NaCl、CaF2,并不是说在晶体中存在组成为NaCl、CaF2的分子,而只是代表晶体中元素原子组成的比例关系。,问题导学,即时检测,3,1,2,1.离子键的实质 活动与探究 下列关于离子键特征的叙述中,正确的是() A.一种离子对带异性电荷离子的吸引作用与其所处的方向无关,故离子键无方向性 B.因为离子键无方向性,故阴、阳离子的排列是没有规律的,随意的 C.因为氯化钠的化学式是NaCl,故每个Na+周围吸引一个Cl- D.因为离子键无饱和性,故一种离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子,问题导学,即时检测,解析:离子键的特征是没有饱和性和方向性。因为离子键无方向性,故带异性电荷的离

6、子间的相互作用与其所处的相对位置无关,但是为了使物质的能量最低,体系最稳定,阴、阳离子的排列也是有规律的,不是随意的;离子键无饱和性,体现在一种离子周围可以尽可能多地吸引带异性电荷的离子,但也不是任意的,因为这个数目还要受两种离子的半径比(即空间条件是否允许)和个数比的影响,如NaCl中,Na+半径比Cl-半径小,阴、阳离子比是11。每个离子周围吸引异性离子的多少就取决于离子周围空间的大小,每个Na+周围能吸引6个Cl-,每个Cl-周围也只能吸引6个Na+,故Cl-和Na+的个数比为11,“NaCl”是仅仅表示阴、阳离子个数比的化学式。 答案:A,3,1,2,问题导学,即时检测,思考与交流 用

7、电子式表示离子化合物时有何规律和特点?,答案:表示离子化合物的电子式的书写特点:阴离子和阳离子都需标明相应电荷,且电荷数要标正确,不能将电荷标成化合价;阴离子的电子需用方括号括在元素符号的周围,负电荷标在方括号的右上角,简单阳离子不标方括号;离子化合物中有多个离子应分开写,不能在离子符号右下角标上离子数目。,3,1,2,问题导学,即时检测,(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。

8、 (3)离子晶体中不存在单个分子,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。,3,1,2,问题导学,即时检测,2,3,1,2.离子晶体的晶格能对离子晶体物理性质的影响 活动与探究 分析下表中部分离子晶体的晶格能与晶体的物理性质之间的关系。,问题导学,即时检测,讨论回答以下问题: (1)影响晶格能大小的因素有哪些?是如何影响的? (2)同类型的离子晶体,晶格能的大小与物质的熔点和摩氏硬度有什么关系?,答案:(1)晶格能与离子晶体中阴、阳离子所带电荷数和核间距有关。阴、阳离子所带电荷数越多,晶格能越大;离子核间距越小,晶格能越大。 (2)同类型离子晶体中,晶格能越大,熔点越高

9、,摩氏硬度越大。,2,3,1,问题导学,即时检测,迁移与应用 离子晶体熔点的高低取决于晶体中阳离子与阴离子之间的静电作用力,静电作用力大则熔点高,静电作用力小则熔点低。试根据你学过的物理知识,判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序可能是() A.KClNaClBaOCaO B.NaClKClCaOBaO C.CaOBaONaClKCl D.CaOBaOKClNaCl,解析:离子晶体中,离子键越强,晶体熔、沸点越高。而离子所带电荷越多,半径越小,离子键越强。Ca2+、O2-、Ba2+都带2个单位电荷;Na+、Cl-、K+只带1个单位电荷,r(Ca2+)BaONaClKCl。,

10、答案 :C,2,3,1,问题导学,即时检测,(1)可借助库仑定律 来比较晶格能的大小:晶格能与离子所带的电荷数成正比,与阴阳离子间的距离成反比,晶格能的数据可以用来说明许多典型离子晶体的性质变化规律。 (2)离子晶体熔、沸点的比较:比较离子晶体晶格能的大小。一般地说,阴、阳离子半径越小,阴、阳离子所带电荷数越多,则阴、阳离子间的作用越强,晶格能越大,离子晶体的熔、沸点越高。,2,3,1,问题导学,即时检测,1,2,3,3.常见离子晶体类型的探究 活动与探究 已知NaCl型晶体结构模型(如图1):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N

11、a+。 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。 请你根据以上NaCl晶体模型的分析,完成对CsCl型晶体结构模型的分析,并填写以下空白。 CsCl型晶体结构模型(如图2):配位数为。,问题导学,即时检测,(2)每个Cs+与个Cs+等距离相邻,每个Cs+与个Cl-等距离相邻。,NaCl晶体结构模型CsCl晶体结构模型 图1图2,答案:8(1)88(2)68,(1)在CsCl晶体中,每个Cs+周围同时吸引着个Cl-,每个Cl-周围也同时吸引着个Cs+。,1,2,3,问题导学,即时检测,迁移与应用 如图是从NaCl或CsCl晶体结构中分割出来的部分

12、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),解析:根据NaCl和CsCl晶体结构特点分析图示。(1)中由黑球可知,其配位数为6,(4)图应为简单立方结构。故(1)(4)应为NaCl,(2)中由黑球知配位数为8,(3)图为体心立方结构,故(2)(3)应为CsCl。所以C项正确。,答案 :C,1,2,3,问题导学,即时检测,1.求解晶体结构计算题,空间三维立体想象是关键。要运用分割、增补等手段。此类题的中心思想是把化学问题抽象成数学问题来解决。 2.影响离子晶体结构的因素 (2)电荷因素:如果阳离子和阴离子所带电荷数

13、不同,阳离子和阴离子的个数必定不同,阳离子和阴离子的配位数就会不同。因此,阳离子和阴离子所带电荷数之比是决定离子晶体结构的一个重要因素。,1,2,3,问题导学,即时检测,1,2,3,4,5,1.离子晶体一般不具有的特征是() A.熔点较高,硬度较大 B.易溶于水而难溶于有机溶剂 C.固体时不能导电 D.离子间距离较大,其密度较小,解析:离子晶体的结构决定着离子晶体具有一系列特性,这些特性包括A、B、C。,答案:D,问题导学,即时检测,1,2,3,4,5,2.下列关于晶格能的叙述中正确的是() A.晶格能仅与形成晶体中的离子所带电荷数有关 B.晶格能仅与形成晶体的离子半径有关 C.晶格能是指相邻

14、的离子间的静电作用 D.晶格能越大的离子晶体,其熔点越高,解析:晶格能大小与离子所带电荷数成正比,与阴、阳离子半径的大小成反比。晶格能越大晶体的熔、沸点越高,硬度也越大,所以A、B错,D项正确。晶格能是指拆开1 mol离子晶体使之形成气态阴离子和阳离子所吸收的能量,既有量的限定:1 mol,又有粒子的限定:阴、阳离子,所以C项叙述是错误的。,答案:D,问题导学,即时检测,1,2,3,4,5,3.已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体,其晶胞如图所示,X、Y、Z分别处于立方体的顶点、棱边的中点、立方体的体心。则下面关于该化合物的说法不正确的是() A.该晶体的化学式为ZXY3 B.该晶体的熔点一定比金属晶体的熔点高 C.每个X周围距离最近的Y有6个 D.每个Z周围距离最近的X有8个,问题导学,即时检测,1,2,3,4,5,答案:B,问题导学,即时检测,1,2,3,4,5,4.MgO、Rb2O、CaO、BaO四种离子晶体熔点由高到低的顺序可能是。,解析:四种离子晶体中所含阴离子相同。Mg2+、Rb+、Ca2+、Ba2+相比较,Rb+所带电荷最少且比Mg2+、Ca2+的半径大,其与O2-形成的离子键较弱,使