第三節(jié)離子晶體

第三節(jié)離子晶體第1頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與能力：1．掌握離子晶體的概念，能識(shí)別氯化鈉、氯化銫、氟化鈣的晶胞結(jié)構(gòu)。2．學(xué)會(huì)離子晶體的性質(zhì)與晶胞結(jié)構(gòu)的關(guān)系。3．通過(guò)探究知道離子晶體的配位數(shù)與離子半徑比的關(guān)系。4、通過(guò)碳酸鹽的熱分解溫度與陽(yáng)離子半徑的自學(xué)，拓展學(xué)生視野。５、通過(guò)分析數(shù)據(jù)和信息，能說(shuō)明晶格能的大小與離子晶體性質(zhì)的關(guān)系。第2頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：1、離子晶體的物理性質(zhì)的特點(diǎn)2、離子晶體配位數(shù)及其影響因素３、晶格能的定義和應(yīng)用教學(xué)方法建議：分析、歸納、討論、探究第3頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2Na+Cl2==2NaCl

+11+17+17+11Na+Cl-NaClCl-Na+第4頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、離子晶體1、定義：由陽(yáng)離子和陰離子通過(guò)離子鍵結(jié)合而成的晶體。2、成鍵粒子：陰、陽(yáng)離子3、相互作用力：離子鍵4、常見(jiàn)的離子晶體：強(qiáng)堿、活潑金屬氧化物、大部分的鹽類(lèi)。第5頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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+可見(jiàn)：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(yè)5、晶胞類(lèi)型：（1）氯化鈉型晶胞第6頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）鈉離子和氯離子的位置：①鈉離子和氯離子位于立方體的頂角上，并交錯(cuò)排列。②鈉離子：體心和棱中點(diǎn)；氯離子：面心和頂點(diǎn)，或者反之。5、晶胞類(lèi)型：（1）氯化鈉型晶胞第7頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）與Na+等距離且最近的Na+

、Cl-

各有幾個(gè)？計(jì)算方法：均攤法頂點(diǎn)占1/8；棱占1/4；面心占1/2；體心占1（2）每個(gè)晶胞含鈉離子、氯離子的個(gè)數(shù)與Na+等距離且最近的Na+

有：12個(gè)與Na+等距離且最近的Cl-有：6個(gè)第8頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月---Cl----Na+NaCl的晶體結(jié)構(gòu)模型第9頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月NaCl晶體中陰、陽(yáng)離子配位數(shù)返回原處第10頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）氯化銫型晶胞第11頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月---Cs+---Cl-CsCl的晶體結(jié)構(gòu)及晶胞構(gòu)示意圖第12頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CsCl晶胞（1）銫離子和氯離子的位置：銫離子：體心氯離子：頂點(diǎn)；或者反之。（2）每個(gè)晶胞含銫離子、氯離子的個(gè)數(shù)銫離子：1個(gè)；氯離子：1個(gè)（3）與銫離子等距離且最近的銫離子、氯離子各有幾個(gè)？銫離子：6個(gè)；氯離子：8個(gè)第13頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)CaF2型晶胞①Ca2+的配位數(shù)：8②F-的配位數(shù)：4③一個(gè)CaF2晶胞中含：

4個(gè)Ca2+和8個(gè)F-第14頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(4)ZnS型晶胞①陽(yáng)離子的配位數(shù)：4②陰離子的配位數(shù)：4③一個(gè)ZnS晶胞中含：

4個(gè)陽(yáng)離子和4個(gè)陰離子第15頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月科學(xué)探究：找出CsCl、NaCl兩種離子晶體中陽(yáng)離子和陰離子的配位數(shù)，它們是否相等？離子晶體陰離子的配位數(shù)陽(yáng)離子的配位數(shù)NaClCsCl6688第16頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月科學(xué)探究：你認(rèn)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3—5、表3—6分析影響離子晶體中離子配位數(shù)的因素。配位數(shù)468半徑比0.2~0.40.4~0.70.7~1.0空間構(gòu)型ZnSNaClCsCl第17頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月決定離子晶體結(jié)構(gòu)的因素幾何因素晶體中正負(fù)離子的半徑比電荷因素晶體中正負(fù)離子的電荷比鍵性因素離子鍵的純粹因素第18頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月科學(xué)視野[閱讀思考]

碳酸鹽熱分解的實(shí)質(zhì)是什么？表3-7的有關(guān)數(shù)值說(shuō)明了什么？組成碳酸鹽中陽(yáng)離子的金屬的金屬性越弱，金屬陽(yáng)離子的半徑越小，碳酸鹽的熱穩(wěn)定性越差，反之越好。第19頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、晶格能定義：氣態(tài)離子形成1摩離子晶體時(shí)釋放的能量。晶格能的大小與陰、陽(yáng)離子所帶電荷的乘積成正比，與陰、陽(yáng)離子間的距離成反比。簡(jiǎn)言之,晶格能的大小與離子帶電量成正比,與離子半徑成反比.晶格能越大：形成的離子晶體越穩(wěn)定；（離子鍵越強(qiáng)）熔點(diǎn)越高；硬度越大。仔細(xì)閱讀表3—8，分析晶格能的大小與離子晶體的熔點(diǎn)有什么關(guān)系？離子晶體的晶格能與哪些因素有關(guān)？第20頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月總結(jié)離子晶體有什么特點(diǎn)？無(wú)單個(gè)分子存在；NaCl不表示分子式。熔沸點(diǎn)較高，硬度較大，難揮發(fā)難壓縮。且隨著離子電荷的增加，核間距離的縮短，晶格能增大，熔點(diǎn)升高。一般易溶于水，而難溶于非極性溶劑。固態(tài)不導(dǎo)電，水溶液或者熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電。哪些物質(zhì)屬于離子晶體？強(qiáng)堿、部分金屬氧化物、部分鹽類(lèi)。第21頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月各類(lèi)型離子晶體晶胞的比較晶體類(lèi)型晶胞類(lèi)型晶胞結(jié)構(gòu)示意圖配位數(shù)距離最近且相等的相反離子每個(gè)晶胞含有離子數(shù)實(shí)例NaCl型

ABCsCl型ZnS型AB2CaF2型Na+：6Cl-：6Cs+：Cl-：88Zn2+：S2-：44Ca2+：F-：48Na+：Cl-：Cs+：Cl-：Zn2+：S2-：Ca2+：F-：Na+：Cl-：Cs+：Cl-：Zn2+：S2-：Ca2+：F-：6688444844114484KBrAgCl、MgO、CaS、BaSeZnS、AgI、

BeOCsCl、CsBr、CsI、TlCl堿土金屬鹵化物、堿金屬氧化物。第22頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月【總結(jié)歸納】物質(zhì)的熔點(diǎn)與晶體類(lèi)型的關(guān)系1、若晶體類(lèi)型不同，一般情況下：原子晶體＞離子晶體＞分子晶體。2、若晶體類(lèi)型相同，則有：⑴離子晶體中，結(jié)構(gòu)相似時(shí)，離子半徑越小，離子電荷越高，晶格能越大，離子鍵就越強(qiáng)，熔點(diǎn)就越高。⑵原子晶體中，結(jié)構(gòu)相似時(shí)，原子半徑越小，共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，熔點(diǎn)越高。⑶分子晶體中（不含氫鍵時(shí)），分子組成和結(jié)構(gòu)相似時(shí)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力就越強(qiáng)，熔點(diǎn)就越高。⑷金屬晶體中，離子半徑越小，離子電荷越高，金屬鍵就越強(qiáng)，熔點(diǎn)就越高。合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的熔點(diǎn)低。第23頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)1、下表列出了有關(guān)晶體的知識(shí)，其中錯(cuò)誤的是（）2、下列物質(zhì)的晶體，按其熔點(diǎn)由低到高的排列順序正確的是（）A．NａCｌ、SｉO2、CO2

B．NａCｌ、CO2、SｉO2C．NａCｌ、MｇO、SｉO2

D．NａCｌ、SｉO2、MｇO

3、用離子的電荷和半徑解釋下列離子晶體熔點(diǎn)高低的順序。（1）MｇO＞KCｌ（2）MｇO＞SｒS

（3）NａF＞NａCｌ＞NａBｒABCD晶體硫化鉀干冰金剛石碘組成晶體的微粒陰陽(yáng)離子分子原子分子晶體微粒間存在的作用力離子鍵共價(jià)鍵共價(jià)鍵范德華力BC第24頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1

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中學(xué)教材上圖示的NaCl晶體結(jié)構(gòu)，它向三維空間延伸得到完美晶體。NiO晶體結(jié)構(gòu)與NaCl相同，Ni2＋與鄰近的O2-核間距為a×10-8㎝，計(jì)算NiO晶體密度（已知NiO摩爾質(zhì)量為74.7g·mol-1)解：在該晶體中最小正方體中所含的Ni2+、O2－個(gè)數(shù)均為:即晶體中每個(gè)小正方體中平均含有1/2個(gè)NiO.其質(zhì)量為:而此小正方體體積為(a×10-8㎝)3故NiO晶體密度為：總結(jié)課堂練習(xí)題74.7g6.02×1023×12（個(gè)）124×

18=74.7g6.02×1023×12(a×10-8㎝)3g.㎝-362.0a3=第25頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月綜合應(yīng)用變式

(1)NiO晶體結(jié)構(gòu)與NaCl相同，設(shè)NiO的摩爾質(zhì)量Mg/mol,密度為ρg/mL,阿伏加德羅常數(shù)為NA,求晶胞中兩個(gè)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(gè)晶胞中含NiO的個(gè)數(shù)（2）一個(gè)晶胞的質(zhì)量（3）一個(gè)晶胞的體積（4）晶胞的邊長(zhǎng)（5）晶胞中任一個(gè)面對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度的一半主頁(yè)第26頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月綜合應(yīng)用(2)天然的和大部分人工制備的晶體都存在各種缺陷，例如在某種NiO晶體中就存在以下缺陷：一個(gè)Ni2+空缺，另有兩個(gè)Ni2+被兩個(gè)Ni3+所取代。其結(jié)果晶體仍呈電中性，但化合物中Ni和O的比值卻發(fā)生了變化。某氧化鎳樣品組成為Ni0.97O,試計(jì)算該晶體中Ni3+與Ni2+的離子數(shù)之比。返回主菜單參考答案：Ni3+：Ni2+＝6：91第27頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本題命題角度較新穎，實(shí)際上難度不大，第（2）題所提供的Ni0.97O信息，實(shí)際上是一種“平均化學(xué)式”。盡管題給示意圖及題目敘述中提到了有“Ni2+”空缺，但“Ni0.97O”的平均化學(xué)式與所述的“空缺”無(wú)關(guān)，它只是遵循著電中性原則，即由于摻雜多帶一個(gè)電荷的Ni3+代替了部分Ni2+

，才使“NiO”變成了“Ni0.97O”。一題多解：（1）由題意可得氧化鎳中有許多由4個(gè)Ni2+和4個(gè)O2-相鄰且占據(jù)頂點(diǎn)的小立方體構(gòu)成，如圖所示：此小立方體的每個(gè)Ni2+與O2-均為8個(gè)小立方體共用，因此小立方體擁有Ni2+與O2-均為：4×4/8=1/2，取1mol晶體，則含有6.02×1023/(1/2)個(gè)小立方體。晶體密度=m/V=74.7g÷［(a×10-8cm)3×6.02×1023/(1/2)］=62.0/a3g·cm-3。第28頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）0.97mol的鎳離子的平均帶電量為2，那么1mol鎳離子的平均帶電量為2/0.97，這是+2和+3價(jià)的鎳離子的共同電量，由此可列方程式。不同于上解的是，這種做法將0.97mol鎳離子化為1mol鎳離子來(lái)計(jì)算。設(shè)1molNi中含Ni2+xmol，則含Ni3+（1-x）mol，根據(jù)電荷守恒：

2x+3(1-x)=2/0.97x=91/97n(Ni3+)∶n(Ni2+)=(1-91/97)∶91/97=6∶91第29頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作