版高中化学选修3-物质结构与性质-第三章-第四节-离子晶体(第2课时)课件.ppt

1、第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质第四节第四节 离子晶体离子晶体第第2 2课时课时新课标人教版高中化学课件系列新课标人教版高中化学课件系列选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质2022-6-211 【学习目标学习目标】1知识与技能：知识与技能：了解离子晶体的结构模型及其性质的了解离子晶体的结构模型及其性质的一般特点。了解离子晶体配位数及其影响因素。一般特点。了解离子晶体配位数及其影响因素。 2过程与方法：过程与方法：比较离子晶体与分子晶体、原子晶体、比较离子晶体与分子晶体、原子晶体、金属晶体在晶体结构上的区别和性质上的差异，从晶体结金属晶体在晶体结构上的区别和性质上的差异，从晶体

2、结构的微观角度去解释物质的物理性质构的微观角度去解释物质的物理性质 3情感态度与价值观：情感态度与价值观：学会知识的运用，培养学以学会知识的运用，培养学以致用的能力致用的能力 【学习重点学习重点】理解离子晶体的结构模型及其性质的一般特点。理解离子晶体的结构模型及其性质的一般特点。【学习难点学习难点】了解离子晶体配位数及其影响因素。了解离子晶体配位数及其影响因素。离子晶体离子晶体2022-6-212科学视野科学视野阅读思考阅读思考 碳酸盐热分解的实质是什么？碳酸盐热分解的实质是什么？ 表表3-7的有关数值说明了什么？的有关数值说明了什么？ 组成碳酸盐中阳离子的金属的金属组成碳酸盐中阳离子的金属的

3、金属性越弱，金属阳离子的半径越小，碳酸性越弱，金属阳离子的半径越小，碳酸盐的热稳定性越差，反之越好。盐的热稳定性越差，反之越好。晶格能晶格能2022-6-213二、晶格能二、晶格能定义：气态离子形成定义：气态离子形成1 1摩离子晶体时释放的能量。摩离子晶体时释放的能量。晶格能的大小与阴、阳离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子间的晶格能的大小与阴、阳离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子间的距离成反比。距离成反比。u简言之简言之,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,与离子半径成反比与离子半径成反比. 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

4、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。rqq21晶格能晶格能晶格能2022-6-214某些离子晶体的晶格能某些离子晶体的晶格能F F- -ClCl- -BrBr- -I I- -LiLi+ +NaNa+ +K K+ +RbRb+ +CsCs+ +10361036923923821821785785740740853853786786715715689689659659807807747747682682660660631631757757704704649649630630604604晶格能晶格能2022-6-215卤化钠及碱土金属离子晶体卤化钠及碱土金属离子晶体

5、晶格能晶格能2022-6-216总结总结 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，硬度较大，难挥发难压缩。且随熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。且随着离子电荷的增加，核间距离的缩短，晶格能着离子电荷的增加，核间距离的缩短，晶格能增大，熔点升高。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电。固态不导电，水溶液或者熔融状态下能导电。 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

6、分盐类。晶格能晶格能2022-6-217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类晶胞类型型晶胞结构示晶胞结构示意图意图配位数配位数距离最近且距离最近且相等的相反相等的相反离子离子每个晶胞每个晶胞含有离子含有离子数数实例实例NaClNaCl型型 ABABCsClCsCl型型ZnSZnS型型ABAB2 2CaFCaF2 2型型NaNa+ +：6ClCl- -：6CsCs+ +：ClCl- -：8 88 8ZnZn2+2+：S S2-2-：4 44 4CaCa2+2+：F F- -： 4 48 8NaNa+ +：ClCl- -：CsCs+ +：ClCl- -：ZnZn2

7、+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。化物。晶格能晶格能2022-6-218【总结归纳总结归纳】物质的熔点与晶体类型的关系物质的熔点与晶体类型的关系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

8、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。相对分子质量越大，范德华力就越强，

9、熔点就越高。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。晶格能晶格能2022-6-219晶格能晶格能2022-6-2110科学视野科学视野 P81岩浆晶出规则与晶格能岩浆晶出规则与晶格能晶格能晶格能2022-6-2111练习练习 1、下表列出了有关晶体的知识，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

10、、SO2、CO2BNC、CO2、SO2CNC、MO、SO2DNC、SO2、MO3、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）NFNCNBA AB BC CD D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作用力晶体微粒间存在的作用力离子键离子键共价键共价键共价键共价键范德华力范德华力BC晶格能晶格能2022-6-21121 23 45 68 78 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

11、伸得晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。到完美晶体。NiONiO晶体结构与晶体结构与NaClNaCl相同，相同，NiNi2 2与邻近的与邻近的O O2-2-核间距为核间距为a a1010-8 -8 ，计算计算NiONiO晶体密度（已知晶体密度（已知NiONiO摩摩尔质量为尔质量为74.7g74.7gmolmol-1-1) )解：在该晶体中最小正方体中所含的解：在该晶体中最小正方体中所含的NiNi2+2+、O O2 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NiONiO. .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(

12、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=晶格能晶格能2022-6-2113变式变式 (1)(1)NiONiO晶体结构与晶体结构与NaClNaCl相同，设相同，设NiONiO的摩尔质的摩尔质量量M g/mol,M g/mol,密度为密度为g/mLg/mL, ,阿伏加德罗常数为阿伏加德罗常数为N NA A, ,求晶求晶胞中两个距离最近的氧离胞中两个距离最近的氧离子中心间的距离为多少子中心间的距离为多少cm?cm?解题思路：解题思路：

13、 （1 1）每个晶胞中含）每个晶胞中含NiONiO的个数（的个数（2 2）一个晶胞的质量（一个晶胞的质量（3 3）一个晶胞的体积（）一个晶胞的体积（4 4）晶胞）晶胞的边长（的边长（5 5）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晶格能晶格能2022-6-2114(2)(2)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+所所取代。其结果晶体仍取代。其结果晶体仍呈

14、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,试计算该晶试计算该晶体中体中NiNi3+3+与与NiNi2+2+的的离子数之比。离子数之比。参考答案：参考答案： NiNi3+ 3+ ：NiNi2+2+6 6 ：9191晶格能晶格能2022-6-2115 本题命题角度较新颖，实际上难度不大，第（本题命题角度较新颖，实际上难度不大，第（2）题所提）题所提供的供的Ni0.97O信息，实际上是一种信息，实际上是一种“平均化学式平均化学式”。尽管题。尽管题给示意图及题目叙述中提到了有给示意

15、图及题目叙述中提到了有“Ni2 +”空缺，但空缺，但“Ni0.97O”的平均化学式与所述的的平均化学式与所述的“空缺空缺”无关，它只是无关，它只是遵循着电中性原则，即由于掺杂多带一个电荷的遵循着电中性原则，即由于掺杂多带一个电荷的Ni3+代替代替了部分了部分Ni2+ ，才使才使“NiO”变成了变成了“Ni0.97O”。 一题多解：一题多解：（ 1）由题意可得氧化镍中有许多由）由题意可得氧化镍中有许多由4个个Ni2+和和4个个O2-相邻相邻且占据顶点的小立方体构成，如图所示：此小立方体的每且占据顶点的小立方体构成，如图所示：此小立方体的每个个Ni2+与与O2-均为均为8个小立方体共用，因此小立方

16、体拥有个小立方体共用，因此小立方体拥有Ni2+与与O2-均为：均为：44/8=1/2，取，取1 mol晶体，则含有晶体，则含有6.021023/(1/2)个小立方体。晶体密度个小立方体。晶体密度 = m/V=74.7g(a10-8cm)36.021023/(1/2)=62.0/a3 gcm-3。晶格能晶格能2022-6-2116（2 2）0.97 mol0.97 mol的镍离子的平均带电量为的镍离子的平均带电量为2 2，那么那么1 mol1 mol镍离子的平均带电量为镍离子的平均带电量为2/0.972/0.97，这，这是是+2+2和和+3+3价的镍离子的共同电量，由此可列价的镍离子的共同电量，

17、由此可列方程式。不同于上解的是，这种做法将方程式。不同于上解的是，这种做法将0.97 0.97 molmol镍离子化为镍离子化为1 mol1 mol镍离子来计算。镍离子来计算。 设设1 mol Ni1 mol Ni中含中含NiNi2+ 2+ x molx mol，则含则含NiNi3+3+（1-x1-x）molmol，根据电荷守恒：根据电荷守恒： 2x+3(1-x)=2/0.972x+3(1-x)=2/0.97 x=91/97 x=91/97 n ( N i n ( N i3+3+) n ( N i) n ( N i2+2+) = ( 1 -) = ( 1 -91/97)91/97=69191/

18、97)91/97=691晶格能晶格能2022-6-2117 法三：因为中法三：因为中NiNi0.970.97O O中既有中既有+2+2价的离子又有价的离子又有+3+3价的镍离子，所以可写成价的镍离子，所以可写成xNiOxNiOyNiyNi2 2O O3 3的复的复合形式，该形式中很容易看出镍离子的总和为合形式，该形式中很容易看出镍离子的总和为x+2yx+2y，氧离子的总和为氧离子的总和为x+3yx+3y，因此可列方程因此可列方程如下：如下：x+2y=0.97x+2y=0.97镍离子个数守恒镍离子个数守恒x+3y=1x+3y=1氧离子个数守恒氧离子个数守恒或者列成分式形式：（或者列成分式形式：（x+2yx+2y）/ /（x+3yx+3y）=0.97/1 =0.97/1 同样可以求出三价镍与二价镍离子同样可以求出三价镍与二价镍离子数目之比。数目之比。 晶格能晶格能2022-6-2118Thanks 谢谢您的观看！2022-6-2119