《第2課時(shí) 離子晶體》參考課件

第2節(jié)

幾種簡(jiǎn)單的晶體結(jié)構(gòu)模型第2課時(shí)

離子晶體學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)培養(yǎng)1.能用離子鍵的理論解釋離子晶體的物理性質(zhì)。宏觀辨識(shí)與微觀探析2.了解幾種典型離子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)。證據(jù)推理與模型認(rèn)知知識(shí)體系結(jié)構(gòu)型式面心立方最密堆積A1體心立方密堆積A2六方最密堆積A3常見(jiàn)金屬結(jié)構(gòu)示意圖配位數(shù)晶胞中微粒數(shù)1281224Mg、Zn、TiLi、Na、K、Ba、W、FeCa、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt2

前面我們學(xué)習(xí)了金屬晶體的結(jié)構(gòu)，由于金屬鍵沒(méi)有方向性和飽和性，因此金屬晶體可以看成等徑圓球的堆積。常見(jiàn)金屬晶體的結(jié)構(gòu)。復(fù)習(xí)?回顧聯(lián)想?質(zhì)疑

那么離子晶體和金屬晶體有哪些不同？晶體中微粒的空間排列、微粒的排列的影響因素和各類(lèi)晶體的晶胞的特點(diǎn)又是怎樣的呢？

離子晶體的構(gòu)成微粒是陰、陽(yáng)離子，微粒間的作用是離子鍵。強(qiáng)堿、活潑金屬的氧化物、多數(shù)的鹽的固體都是離子晶體，陰陽(yáng)離子的半徑大小不同，離子晶體不能看成等徑圓球的堆積。二、離子晶體⑴定義：是陰、陽(yáng)離子在空間呈現(xiàn)周期性重復(fù)排列所形成的晶體。⑵構(gòu)成離子晶體的微粒：陰、陽(yáng)離子。⑶離子晶體中微粒間的作用力：離子鍵(無(wú)飽和性、方向性)。⑷常見(jiàn)的離子晶體：強(qiáng)堿、大多數(shù)鹽、活潑金屬氧化物。1、離子晶體的概念⑸影響離子鍵強(qiáng)弱的因素：①離子半徑(陰陽(yáng)離子的核間距)②離子所帶電荷數(shù)

離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，離子鍵越強(qiáng)、離子晶體的熔點(diǎn)越高。2、幾種離子晶體的結(jié)構(gòu)⑴NaCl晶體：①氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)Cl-按面心立方堆積方式排列，Na+離子填充在Cl-所成的空隙中。(無(wú)隙并置)(NaCl晶胞)②每個(gè)晶胞含離子的個(gè)數(shù)：③化學(xué)式為：NaClNa+：Cl-：(NaCl晶胞)④晶體中Na+

與Cl-的具體關(guān)系：每個(gè)Na+周?chē)罱业染嚯x的Cl-有幾個(gè)？每個(gè)Cl-周?chē)罱业染嚯x的Na+呢？與一個(gè)Cl-(Na+)相鄰最近且距離相等的Cl-(Na+)有多少個(gè)？6個(gè)6個(gè)12個(gè)⑤晶體中Na+

與Cl-的空間坐標(biāo)(以晶胞參數(shù)(棱長(zhǎng))a為單位長(zhǎng)度)：注意：坐標(biāo)原點(diǎn)的選擇，坐標(biāo)軸的方向，坐標(biāo)軸單位（晶胞棱長(zhǎng)）(0,0,0)Cl-Na+

(0.5,0,0)(1,0,0.5)(0.5,0.5,1)(1,1,1)(0.5,0.5,0.5)a⑵CsCl晶體：①氯化銫的晶體結(jié)構(gòu)Cl-按簡(jiǎn)單立方堆積方式排列，Cs+離子填在Cl-所成的空隙中。CsCl晶胞每個(gè)晶胞中:Cl-個(gè)數(shù)為8×1/8＝1Cs+個(gè)數(shù)為1③化學(xué)式的確定：CsCl②每個(gè)晶胞含離子的個(gè)數(shù)：(無(wú)隙并置)④晶體中Cs+

與Cl-的具體關(guān)系：每個(gè)Cs+周?chē)罱业染嚯x的Cl-有幾個(gè)？每個(gè)Cl-周?chē)罱业染嚯x的Cs+呢？與一個(gè)Cl-相鄰最近且距離相等的Cl-有多少個(gè)？

每個(gè)Cs+周?chē)嚯x相等且最近的Cs+共有？8個(gè)8個(gè)6個(gè)6個(gè)⑤晶體中Cs+與Cl-的空間坐標(biāo)(以晶胞參數(shù)(棱長(zhǎng))a為單位長(zhǎng)度)Cl-Cs+(0,0,0)(0,1,1)(1,1,1)(1,0,0)(0.5，0.5，0.5)a⑶ZnS晶體：S2-按面心立方堆積方式排列，Zn2+離子填在S2-所成的空隙中。①ZnS的晶體結(jié)構(gòu)ZnS晶胞③化學(xué)式的確定：ZnSS2-個(gè)數(shù)為8×1/8+6×1/2＝4Zn2+個(gè)數(shù)為4②每個(gè)晶胞含離子的個(gè)數(shù)：④晶體中Zn2+

與S2-的具體關(guān)系：每個(gè)Zn2+周?chē)罱业染嚯x的S2-有幾個(gè)？每個(gè)S2-周?chē)罱业染嚯x的Zn2+呢？與一個(gè)S2-(Zn2+)相鄰最近且距離相等的S2-(Zn2+)有多少個(gè)？4個(gè)4個(gè)12個(gè)⑤晶體中Zn2+

與S2-的空間坐標(biāo)(以晶胞參數(shù)(棱長(zhǎng))a為單位長(zhǎng)度)(0,0,0)(0.5,0.5,0)(1,1,1)(1,0,0)(0.25,0.25,0.75)

S2-Zn2+

(0.75,0.75,0.75)(0.75,0.25,0.25)aCaF2晶胞⑷CaF2晶體：Ca2+按面心立方堆積方式排列，F(xiàn)?填在Ca2+所成的空隙中。①CaF2的晶體結(jié)構(gòu)③化學(xué)式的確定：CaF2Ca2+個(gè)數(shù)為8×1/8+6×1/2＝4

F?個(gè)數(shù)為8②每個(gè)晶胞含離子的個(gè)數(shù)：④晶體中Ca2+

與F?的具體關(guān)系：每個(gè)Ca2+

周?chē)罱业染嚯x的F?有幾個(gè)？每個(gè)F?周?chē)罱业染嚯x的Ca2+

呢？與一個(gè)Ca2+

)相鄰最近且距離相等的Ca2+有多少個(gè)？與一個(gè)F?相鄰最近且距離相等的F?有多少個(gè)？8個(gè)4個(gè)12個(gè)6個(gè)⑤晶體中Ca2+

與F?的空間坐標(biāo)(以晶胞參數(shù)(棱長(zhǎng))a為單位長(zhǎng)度)(0,0,0)(0.5,0.5,0)(1,1,1)(0.25,0.25,0.25)(0.25,0.75,0.75)(0.75,0.75,0.25)(0.75,0.25,0.75)Ca2+

F?a3、常見(jiàn)的離子晶體晶胞

晶胞中微粒數(shù)Na+、Cl-都為4Cs+、Cl-都為1Zn2+、S2-都為4F-為8,Ca2+為4陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比1∶11∶11∶12∶1化學(xué)式NaClCsClZnSCaF2符合類(lèi)型Li、Na、K、Rb的鹵化物,AgF、MgO等CsBr、CsI、NH4Cl等BeO、BeS等BaF2、PbF2、CeO2等4、晶格能的定義及影響因素⑴晶格能：

將1mol離子晶體完全氣化為氣態(tài)陰、陽(yáng)離子所吸收的能量。⑵意義：一般而言，晶格能越大，離子晶體越穩(wěn)定，晶體的熔點(diǎn)越高，硬度越大。在一定程度上可以用來(lái)衡量離子鍵的強(qiáng)弱。⑶晶格能的影響因素：規(guī)律:離子半徑越小,離子所帶電荷越多,晶格能越大;反之,越小。除此之外,晶格能的大小還與離子晶體的結(jié)構(gòu)類(lèi)型有關(guān)。晶體離子間距/pm晶格能/(kJ·mol-1)熔點(diǎn)/℃NaCl276787801NaBr290736750NaI311686662MgO20538902800

事實(shí)上,離子晶體遠(yuǎn)比我們想象的要復(fù)雜,構(gòu)成晶體的離子未必都是單原子離子,如NH4+等陽(yáng)離子,以及SO42-、CH3COO-、苯甲酸根離子()等陰離子。在由這些離子構(gòu)成的離子晶體中,隨著離子體積的增大,陰、陽(yáng)離子間的距離增大,離子之間的作用力減弱,晶體的熔點(diǎn)也隨之降低。在許多離子化合物的晶體中,微粒之間的相互作用不再是典型的離子鍵,而存在氫鍵、范德華力等作用力。這些晶體的熔點(diǎn)遠(yuǎn)比NaCl等晶體低得多,有些離子構(gòu)成的物質(zhì)在常溫下甚至以液態(tài)形式存在。(3)在固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電，熔融狀態(tài)或在水溶液中能導(dǎo)電。5、離子晶體的物理性質(zhì)⑷離子晶體熔點(diǎn)的比較(1)熔點(diǎn)較高，而且隨著離子電荷的增加，離子間距的縮短，晶格能增大，熔點(diǎn)升高。(2)一般易溶于水，而難溶于非極性溶劑。典型例題例1、NaCl晶體模型如下圖所示：(1)在NaCl晶體中，每個(gè)Cl－周?chē)瑫r(shí)吸引著___個(gè)Na＋；在NaCl晶胞中含有___個(gè)Na＋、____個(gè)Cl－，晶體中每個(gè)Na＋周?chē)c它距離最近且相等的Na＋共有______個(gè)。64

4

12(2)對(duì)于氯化鈉晶體，下列描述正確的是()A．它是六方最密堆積B．相鄰的陰、陽(yáng)離子核間距等于陰、陽(yáng)離子半徑之和C．氯化鈉晶體與氯化銫晶體結(jié)構(gòu)相同D．每個(gè)Na＋與6個(gè)Cl－鄰近D例2、同類(lèi)晶體物質(zhì)熔點(diǎn)的變化是有規(guī)律的,試分析下表所列兩組物質(zhì)熔點(diǎn)呈規(guī)律性變化的原因:A組物質(zhì)NaClKClCsCl熔點(diǎn)(K)10741049918B組物質(zhì)NaMgAl熔點(diǎn)(K)317923933

晶體熔點(diǎn)的高低,決定于構(gòu)成晶體微粒間的作用力的大小。A組是

晶體,晶體微粒之間通過(guò)

結(jié)合，離子半徑由大到小的順序是

,離子鍵強(qiáng)度由小到大的順序是

。B組晶體屬

晶體,價(jià)電子數(shù)由少到多的順序是

,金屬鍵強(qiáng)度由小到大的順序是

。

Na<Mg<Al離子離子鍵金屬Na<Mg<Alr(Cs+)>r(K+)>r(Na+)CsCl<KCl<NaCl例3、根據(jù)表格數(shù)據(jù)回答下列有關(guān)問(wèn)題:(1)已知NaBr、NaCl、MgO等離子晶體的核間距離和晶格能如下表所示:

NaBrNaClMgO離子的核間距/pm290276205晶格能/(kJ·mol-1)

7873890①NaBr晶體比NaCl晶體晶格能

(填“大”或“小”),主要原因是

。

②MgO晶體比NaCl晶體晶格能大,主要原因是____________________________________________________。③NaBr、NaCl和MgO晶體中,熔點(diǎn)最高的是

。

小NaBr的離子核間距比NaCl的大氧化鎂晶體中的陰、陽(yáng)離子所帶電荷更多,并且離子的核間距更小MgO(2)Cu2O的熔點(diǎn)比Cu2S的

(填“高”或“低”),請(qǐng)解釋原因:

其原因是

。

兩者均為離子化合物,且陰、陽(yáng)離子所帶電荷數(shù)均為1,但后者離子半徑大,離子鍵較弱,因此熔點(diǎn)較低高O2-半徑小于S2-半徑,Cu2O的離子鍵強(qiáng)于Cu2S的離子鍵,所以Cu2O的熔點(diǎn)比Cu2S的高>類(lèi)型相同，結(jié)構(gòu)相似，比較離子鍵的強(qiáng)弱，比較半徑大小練習(xí)1、下列性質(zhì)可以證明NaCl是離子化合物的是(

)

A．可溶于水B．具有較高的熔點(diǎn)

C．水溶液能導(dǎo)電D．熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電D2、下列說(shuō)法正確的是(

)A．晶體中若存在陰離子，就一定存在陽(yáng)離子B．離子晶體不一定是化合物C．離子晶體都易溶于水D．離子晶體一定是由活潑金屬和活潑非金屬形成的A3、下列性質(zhì)適合于離子晶體的是(

)A、熔點(diǎn)1070℃,固態(tài)不導(dǎo)電,液態(tài)能導(dǎo)電B、熔點(diǎn)10.31℃,液態(tài)不導(dǎo)電,水溶液能導(dǎo)電C、能溶于CS2,熔點(diǎn)112.8℃,沸點(diǎn)444.6℃D、熔點(diǎn)