物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)·離子晶體

1、2021年8月4日星期三 新課標人教版選修三 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 第三節(jié) 離子 晶 體 氯化鈉晶體氯化鈉晶體 粉末狀氯化鈉晶體粉末狀氯化鈉晶體 2Na + Cl2 = 2NaCl +11 +17 +17 +11 Na+ Cl- NaCl Cl- Na+ 氯化鈉的形成過程： 知識回顧：離子鍵知識回顧：離子鍵 （1）、活潑的金屬元素（IA、IIA）和活潑的非金 屬元素（VIA、VIIA）形成的化合物。 （2）、活潑的金屬元素和酸根離子（或氫氧根 離子）形成的化合物 （3）3、銨根和酸根離子（或活潑非金屬元素離 子）形成的鹽。 即： 5.5.離子化合物離子化合物： 凡是含有離子鍵的化合物 2 21 r

2、QQ KF 7 7、離子鍵的特征、離子鍵的特征 沒有飽和性和方向性沒有飽和性和方向性 重晶石重晶石 BaSO4 瑩石 CaF2 膽礬 CuSO45H2O 明礬 KAl(SO4)212H2O 一、離子晶體 6. 離子晶體物理性質(zhì)： ( (1 1) )熔沸點較高，難揮發(fā)。熔沸點較高，難揮發(fā)。 ( (2 2) )硬而脆，難壓縮。硬而脆，難壓縮。 ( (3 3) )晶體不導電，熔融狀態(tài)能導電。晶體不導電，熔融狀態(tài)能導電。 ( (4 4) ) 大多易溶于水而難溶于有機溶劑。大多易溶于水而難溶于有機溶劑。 Na+ Cl- Cl- Na+ Na+ Na+ Cl- Cl- Na+ Cl- Na+ Na+ Cl

3、- 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+ 可見：在NaCl晶 體中，鈉離子、 氯離子按一定的 規(guī)律在空間排列 成立方體。 主頁主頁 二、常見的離子晶體晶胞類型： 1.1.氯化鈉型晶胞氯化鈉型晶胞 （1）鈉離子和氯離子的位置： 鈉離子： 體心和棱心； 氯離子： 面心和角頂， 或者反之。 計算方法：均攤法 頂點

4、占1/8；棱占1/4；面心占1/2；體心占1 （2）每個晶胞含鈉離子、氯離子的個數(shù) 每個每個NaNa+ +周圍最鄰近的周圍最鄰近的ClCl- -有有6 6個構(gòu)成正八面?zhèn)€構(gòu)成正八面 體體 （3）配位數(shù)：）配位數(shù)： 每個每個ClCl- -周圍與它最近且距離相等的周圍與它最近且距離相等的ClCl- -共有幾個？共有幾個？ 旋轉(zhuǎn)的晶體模型 與每個Cl-最鄰近且等距離相的Cl-共有_個 與每個Na+最鄰近且等距離相的Na+共有_個 1212 1212 （4）每個微粒最鄰近同種微粒數(shù)）每個微粒最鄰近同種微粒數(shù) 晶胞晶胞 不是晶胞不是晶胞 2. CsCl 型晶胞 CsCs ClCl -Cs+-Cl- CsC

5、lCsCl的晶體結(jié)構(gòu)示意圖的晶體結(jié)構(gòu)示意圖 返回原處返回原處 CsCl晶胞 （1）粒子的位置： 銫離子：體心 氯離子：頂點；或者反之。 （2）每個晶胞含粒子數(shù)： 銫離子：1個； 氯離子：1個。 （3）配位數(shù)： 每個Cs+周圍同時吸引著8個Cl- 每個Cl-周圍同時吸引著8個Cs+ 每個Cs+最鄰近且等距離的Cs+共有_個 每個Cl- 最鄰近且等距離的Cl- 共有_個 6 6 CsCs 1 2 3 4 5 6 （4）每個微粒最鄰近同種微粒數(shù)：）每個微粒最鄰近同種微粒數(shù)： 3.CaF3.CaF2 2型晶胞型晶胞 （1）粒子的位置： 鈣離子：角頂、面心 氟離子：八個小立方體中心。 （2）每個晶胞含粒

6、子數(shù)： 鈣離子：4個； 氟離子：8個。 （3）配位數(shù)：）配位數(shù)： 每個Ca2+周圍同時吸引著8個F-構(gòu)成立方體 每個F-周圍同時吸引著4個Ca2+構(gòu)成正四面體 Ca2+ 2+ F- - 每個Ca2+最鄰近且等距離的Ca2+共有_個 每個F- 最鄰近且等距離的F- 共有_個 1 2 6 （4）每個微粒最鄰近同種微粒數(shù)：）每個微粒最鄰近同種微粒數(shù)： Ca2+立方最密堆積，F(xiàn)-填充在全部 四面體空隙中。 4.ZnS4.ZnS型晶胞型晶胞 （1）粒子的位置： 鋅離子：角頂、面心 硫離子：四個不相鄰小立方體中心。 或者反之 （2）每個晶胞含粒子數(shù)： 鋅離子：4個； 硫離子：4個。 （3）配位數(shù)： 每個Z

7、n2+周圍同時吸引著4個S2- 每個S2-周圍同時吸引著4個Zn2+ （4）每個微粒最鄰近同種微粒數(shù)：）每個微粒最鄰近同種微粒數(shù)： 每個Zn2+最鄰近且等距離的Zn2+共有_個 每個S2- 最鄰近且等距離的S2- 共有_個 1 212 各類型離子晶體晶胞的比較各類型離子晶體晶胞的比較 晶體晶體 類型類型 晶胞類晶胞類 型型 晶胞結(jié)構(gòu)示晶胞結(jié)構(gòu)示 意圖意圖 配位數(shù)配位數(shù) 距離最近且距離最近且 相等的相反相等的相反 離子離子 每個晶每個晶 胞含有胞含有 離子數(shù)離子數(shù) 實例實例 NaCl型型 ABCsCl型型 ZnS型型 AB2 2CaF2 2型型 NaNa+ +：6 6 ClCl- -： ： 6

8、6 CsCs+ +： ClCl- -： ：8 8 8 8 ZnZn2+ 2+： ： S S2- 2-： ： 4 4 4 4 CaCa2+ 2+： ： F F- -： 4 4 8 8 NaNa+ +： 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- -： 6 6 6 6 8 8 8 8 4 4 4 4 4 4 8 8 4 4 4 4 1

9、 1 1 1 4 4 4 4 8 8 4 4 KBr AgCl、 MgO、CaS、 BaSe ZnS、AgI、 BeO CsCl、CsBr、 CsI、TlCl 堿土金屬鹵化堿土金屬鹵化 物、堿金屬氧物、堿金屬氧 化物。化物。 科學探究：科學探究： 你認為是什么因素決定了離子晶體中離子的配位數(shù)？你認為是什么因素決定了離子晶體中離子的配位數(shù)？ 根據(jù)表根據(jù)表3535、表、表3636分析影響離子晶體中離子配位數(shù)分析影響離子晶體中離子配位數(shù) 的因素。的因素。 離子離子NaNa+ +CsCs+ +ClCl- - 離子半徑離子半徑 /pm/pm 9595169169181181 NaClNaClCsClCs

10、Cl r+/r- =r+/r- =r+/r- =r+/r- = C.N.=6C.N.=6C.N.=8C.N.=8 0.525 0.934 1、幾何因素 r +/ r- 越大，配位數(shù)越大： 0.225 0.414 4 配位 0.414 0.732 6 配位 0.732 1.000 8 配位 NaCl:95/181=0.525 CsCl:169/181=0.933 決定離子晶體結(jié)構(gòu)的因素決定離子晶體結(jié)構(gòu)的因素 晶體中正負離子的半徑比 2、電荷因素 例：CaF2的晶體中，Ca2 和F的個數(shù)之比_，電 荷數(shù)之比_，Ca2配位 數(shù)是_，F(xiàn)的配位數(shù)是 _。 正負離子的電荷比 1:2 2:1 8 4 正負離

11、子電荷比=正負離子的配位數(shù)比 =正負離子的數(shù)目反比 3 3、鍵性因素、鍵性因素 離子鍵的純粹程度離子鍵的純粹程度 電負性差越小，共價鍵的成分越多，配位數(shù)越小 科學視野科學視野 組成碳酸鹽的金屬金屬性越弱、金屬陽離子所帶的電組成碳酸鹽的金屬金屬性越弱、金屬陽離子所帶的電 荷越高、半徑越小分解溫度越低荷越高、半徑越小分解溫度越低 碳酸鹽的穩(wěn)定性與什么因素有關(guān)？ 二、晶格能二、晶格能 1 1、概念：、概念：氣態(tài)氣態(tài)離子形成離子形成1mol離子晶體離子晶體釋放釋放的能量的能量 單位：單位：KJ/mol。 2、影響晶格能大小的因素：、影響晶格能大小的因素： 陰、陽離子的半徑越小，晶格能越大。陰、陽離子的

12、半徑越小，晶格能越大。 陰、陽離子所帶電荷越多，晶格能越大。陰、陽離子所帶電荷越多，晶格能越大。 3、晶格能的作用：、晶格能的作用： 晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，而且熔點越晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，而且熔點越 高，硬度越大。高，硬度越大。 NaCl CsCl 熔點沸點 801 645 1413 1290 為什么NaCl的熔沸點比CsCl高？ 練習：比較下列晶體熔沸點高低：練習：比較下列晶體熔沸點高低： (1)NaF KCl NaCl (2)MgO Al2O3 (1)NaFNaClKCl(2) Al2O3 MgO 巖漿晶出：巖漿晶出： 巖漿冷卻時，許多礦物相繼析出巖漿冷卻時，許多礦

13、物相繼析出 晶出規(guī)則：晶出規(guī)則： 晶格能越大，熔點越高，越早達到飽和，越先析 出。 離子晶體離子晶體原子晶體原子晶體分子晶體分子晶體金屬晶體金屬晶體 存在微粒存在微粒陰陽離子陰陽離子原子原子分子分子 金屬離子、金屬離子、 自由電子自由電子 微粒間作用微粒間作用離子鍵離子鍵共價鍵共價鍵范德華力范德華力金屬鍵金屬鍵 主要性質(zhì)主要性質(zhì) 硬而脆，易溶于硬而脆，易溶于 極性溶劑，熔化極性溶劑，熔化 時能夠?qū)щ?，溶時能夠?qū)щ?，?沸點高沸點高 質(zhì)地硬，不溶于質(zhì)地硬，不溶于 大多數(shù)溶劑，導大多數(shù)溶劑，導 電性差，熔沸點電性差，熔沸點 很高很高 硬度小，水硬度小，水 溶液能夠?qū)芤耗軌驅(qū)?電，溶沸點電，溶沸點

14、 低低 金屬光澤，金屬光澤， 是電和熱的是電和熱的 良導體，熔良導體，熔 沸點高或低沸點高或低 實例實例 食鹽晶體食鹽晶體金剛石金剛石氨、氯化氫氨、氯化氫鎂、鋁鎂、鋁 各種晶體類型的比較 判斷晶體類型的方法和依據(jù) 1.1.依據(jù)構(gòu)成晶體的粒子和粒子間的相互作用。依據(jù)構(gòu)成晶體的粒子和粒子間的相互作用。 2.2.依據(jù)物質(zhì)的分類。依據(jù)物質(zhì)的分類。 3.3.根據(jù)物質(zhì)的物理性質(zhì)。根據(jù)物質(zhì)的物理性質(zhì)。 （1 1）依據(jù)晶體的熔點）依據(jù)晶體的熔點 （2) 2) 依據(jù)晶體的導電性依據(jù)晶體的導電性 （3 3）依據(jù)晶體的硬度和機械性質(zhì)）依據(jù)晶體的硬度和機械性質(zhì) 晶體熔沸點高低的判斷晶體熔沸點高低的判斷 (1)(1)依

15、據(jù)晶體類型：依據(jù)晶體類型： 原子晶體原子晶體離子晶體離子晶體分子晶體；金屬晶體分子晶體；金屬晶體變化幅度大變化幅度大 (2)(2)粒子間相互作用：粒子間相互作用： 原子晶體：原子晶體： 結(jié)構(gòu)相似，半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，熔沸點越高。結(jié)構(gòu)相似，半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，熔沸點越高。 分子晶體：分子晶體： 組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，熔沸點越高。組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，熔沸點越高。 ( (存在氫鍵時存在氫鍵時, ,熔沸點反常的高熔沸點反常的高) ) 金屬晶體：金屬晶體： 金屬陽離子電荷數(shù)越高，半徑越小，則金屬鍵越強，熔沸點越高金屬陽離子電荷數(shù)越高，半徑越小，則

16、金屬鍵越強，熔沸點越高 合金的熔沸點比它的各成分金屬的熔點低。合金的熔沸點比它的各成分金屬的熔點低。 離子晶體：離子晶體： 離子所帶電荷越多，半徑越小，離子鍵越強，熔沸點越高離子所帶電荷越多，半徑越小，離子鍵越強，熔沸點越高 例：下列熱化學方程式中，能直接表示出氯化鈉例：下列熱化學方程式中，能直接表示出氯化鈉 晶格能的是晶格能的是_ A、Na+(g) + Cl- (g) = NaCl(s); H B、Na (s) + 1/2Cl2 (g) = NaCl(s); H1 C、Na (s)= Na (g) ; H2 D 、Na (g) -e- = Na+ (g) ; H3 E、1/2Cl2(g)=C

17、l(g); H4 F、Cl(g) + e- =Cl-(g); H5 寫出寫出H1與與H 、H2、H3、H4、H5 之間的關(guān)系式之間的關(guān)系式_ 試根據(jù)你學過的知識，判斷試根據(jù)你學過的知識，判斷KCl、NaCl、CaO、BaO 四種晶體熔點的高低順序可能是四種晶體熔點的高低順序可能是()。 AKClNaClBaOCaO BNaClKClCaOBaO CCaOBaONaClKCl DCaOBaOKClNaCl 解析解析(1)離子晶體中陰、陽離子所帶電荷越多，晶格能越大，離子晶體中陰、陽離子所帶電荷越多，晶格能越大， 陰、陽離子的離子半徑越小，其間距越小，晶格能越大。陰、陽離子的離子半徑越小，其間距越

18、小，晶格能越大。 (2)晶格能越大，晶體的熔點越高。晶格能越大，晶體的熔點越高。 答案答案C 練習1 練習練習2.2.下列物質(zhì)中，化學式能準確表示該物質(zhì)下列物質(zhì)中，化學式能準確表示該物質(zhì) 分子組成的是分子組成的是 A.NHA.NH4 4Cl B.SiOCl B.SiO2 2 C.P C.P4 4 D.Na D.Na2 2SOSO4 4 練習練習3 3. .下列有關(guān)晶體的敘述中不正確的是下列有關(guān)晶體的敘述中不正確的是 ( ) ( ) A.A.金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中, ,由共價鍵形成的碳原子環(huán)由共價鍵形成的碳原子環(huán) 中中, ,最小的環(huán)上有最小的環(huán)上有6 6個碳原子個碳原子 B. B.

19、 氯化鈉晶體中氯化鈉晶體中, ,每個每個NaNa+ +周圍距離相等的周圍距離相等的NaNa+ +離離 子共有子共有6 6個個 C.C.氯化銫晶體中氯化銫晶體中, ,每個銫原子周圍緊鄰每個銫原子周圍緊鄰8 8個氯原子個氯原子 D.D.干冰晶體中干冰晶體中, ,每個二氧化碳分子周圍緊鄰每個二氧化碳分子周圍緊鄰1212個個 二氧化碳分子二氧化碳分子 練習4.如圖所示是某些晶體的結(jié)構(gòu)，它們分別是NaCl、 CsCl、干冰、金剛石、石墨結(jié)構(gòu)中的某一部分。 其中代表金剛石的是（填編號字母，下同）_，其中每個 碳原子與_個碳原子最接近且距離相等。金剛石屬于_晶體。 其中代表石墨的是_，其中每個正六邊形占有的

20、碳原子 數(shù)平均為_個。 其中代表NaCl的是_。 代表CsCl的是_，它屬于_ 晶體，每個Cs+與_個Cl緊鄰。 代表干冰的是_，它屬于_晶體，每個CO2分子與 _個CO2分子緊鄰。 上述五種物質(zhì)熔點由高到低的順序_。 練習練習5.5.參照下表中物質(zhì)的熔點，回答有關(guān)問題：參照下表中物質(zhì)的熔點，回答有關(guān)問題： 物質(zhì)物質(zhì)NaFNaClNaBrNaINaClKClRbClCsCl 熔點熔點995801755651801776715646 物質(zhì)物質(zhì)SiF4SiCl4SiBr4SiI4SiCl4GeCl4SnCl4PbCl4 熔點熔點90.2 70.4 5.212.0570.4 49.5 36.2 15

21、.0 鈉的鹵化物及堿金屬的氯化物的熔點高低取決于其_， 在這種情況下，_越大，_越弱，故熔點依次降低。 硅的鹵化物及硅、鍺、錫、鉛的氯化物的熔點高低取決于其_， _越大，_越大，故熔點依次升高。 鈉的鹵化物的熔點比相應硅的鹵化物的熔點高得多，這是由_。 zxxkw 練習練習6 6、下表列出了有關(guān)晶體的知識，其中錯誤的是（）、下表列出了有關(guān)晶體的知識，其中錯誤的是（） 練習練習7.7.下列物質(zhì)的晶體，按其熔點由低到高的排列順序正確的是（）下列物質(zhì)的晶體，按其熔點由低到高的排列順序正確的是（） A AN NC C、S SO O2 2、COCO2 2 B BN NC C、COCO2 2、S SO O

22、2 2 C CN NC C、M MO O、S SO O2 2 D DN NC C、S SO O2 2、M MO O A AB BC CD D 晶體晶體硫化鉀硫化鉀干冰干冰金剛石金剛石碘碘 組成晶體的微粒組成晶體的微粒陰陽離子陰陽離子分子分子原子原子分子分子 晶體微粒間存在的晶體微粒間存在的 作用力作用力 離子鍵離子鍵共價鍵共價鍵共價鍵共價鍵范德華力范德華力 B C 學學.科科.網(wǎng)網(wǎng) 練習8.下列物質(zhì)的熔沸點順序判斷不正確的是 （） A.LiNaKRu B.F2Cl2Br2晶體硅碳化硅 D.NaClKClCsCl 判斷正誤：判斷正誤： 1、離子晶體一定是離子化合物。、離子晶體一定是離子化合物。

23、2、含有離子的晶體一定是離子晶體。、含有離子的晶體一定是離子晶體。 3、離子晶體中只含離子鍵。、離子晶體中只含離子鍵。 4、離子晶體中一定含金屬陽離子。、離子晶體中一定含金屬陽離子。 5、由金屬元素與非金屬元素組成的晶體一定是、由金屬元素與非金屬元素組成的晶體一定是 離子晶體。離子晶體。 配位數(shù)：配位數(shù)：離子晶體中，一個離子周圍最鄰近的離子晶體中，一個離子周圍最鄰近的異電性異電性 離子的離子的 數(shù)目。縮寫為數(shù)目?？s寫為C. N.。 變式 (1)NiO晶體結(jié)構(gòu)與 NaCl相同，設NiO的摩爾質(zhì) 量M g/mol,密度為g/mL, 阿伏加德羅常數(shù)為NA,求晶 胞中兩個距離最近的氧離 子中心間的距離為多少cm? 解題思路： （1）每個晶胞中含NiO的個數(shù)（2） 一個晶胞的質(zhì)量（3）一個晶胞的體積（4）晶胞 的邊長（5）晶胞中任一個面對角線長度的一半 主頁主頁 (2)天然的和大部分人工制備的 晶體都存在各種缺陷，例如