人教版化学选修三第三章第四节离子晶体课件.ppt

1、1 1第四节 离子晶体2 2复习：三种晶体类型与性质的比较复习：三种晶体类型与性质的比较晶体类型晶体类型原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体概念概念作用力作用力构成微粒构成微粒物物理理性性质质熔沸点熔沸点硬度硬度导电性导电性实例实例金刚石、二氧化硅、金刚石、二氧化硅、晶体硅、碳化硅晶体硅、碳化硅 Ar、S、CO2等等Au、Fe、Cu、钢、钢铁等铁等相邻原子之间以共价相邻原子之间以共价键相结合而成具有空键相结合而成具有空间网状结构的晶体间网状结构的晶体分子间以范德分子间以范德华力相结合而华力相结合而成的晶体成的晶体通过金属键形通过金属键形成的晶体成的晶体共价键共价键范德华力范德华力金

2、属键金属键原子原子分子分子金属阳离子和金属阳离子和“电子气电子气”自由电子自由电子很高很高 低低 差别较大差别较大很大很大 小小 差别较大差别较大无（硅为半导体）无（硅为半导体）无无导体导体3 3一、离子晶体一、离子晶体1 1、定义：、定义：由阳离子和阴离子通过离由阳离子和阴离子通过离 子键结合而成的晶体。子键结合而成的晶体。2 2、成键粒子：、成键粒子：阴、阳离子阴、阳离子3 3、相互作用力：、相互作用力：离子键离子键4 4、常见离子晶体、常见离子晶体（含离子键的化合物）（含离子键的化合物）强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类活泼金属元素（活泼金属元素（IA、

3、IIA等）与等）与活泼非金属元素活泼非金属元素(VIA、VIIA等等)形成化合物的元素的电负性的差形成化合物的元素的电负性的差1.71.74 4Na+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+可见：可见：在在NaClNaCl晶晶体中，钠离子、体中，钠离子、氯离子按一定的氯离子按一定的规律在空间排列规律在空间排列成立方体。成

4、立方体。5、晶胞类型：晶胞类型：5 5-Cl-Na+NaClNaCl的晶体结构模型的晶体结构模型6 67 7NaNa+和和ClCl-的位置：的位置：Na+和和Cl-交错排列，交错排列，Na+在立方体的体心和棱中点，在立方体的体心和棱中点，Cl-在面心和顶点，或者反之。在面心和顶点，或者反之。5、晶胞类型：晶胞类型：（1）NaCl型晶胞型晶胞每个晶胞含每个晶胞含 个个NaNa+个个ClCl-44与与NaNa+等距离且最近的等距离且最近的ClCl-有有 个，个，围成围成 型型 与与ClCl-紧邻的紧邻的NaNa+有有 个，围成个，围成 型型 与与NaNa+紧邻的紧邻的NaNa+有有 个个 与与Cl

5、Cl-紧邻的紧邻的ClCl-有有 个个6 66 612121212正八面体正八面体正八面体正八面体8 8-Cs+-Cl-CsClCsCl的晶体结构及晶胞的晶体结构及晶胞9 9Cs+和和Cl-的位置：的位置：铯离子：体心铯离子：体心氯离子：顶点；或者反之。氯离子：顶点；或者反之。每个晶胞含每个晶胞含1 1个个CsCs+、1 1个个ClCl-与与CsCs+紧邻的紧邻的ClCl-有有 个，个，与与Cl-紧邻的紧邻的 Cs+有有 个个 与与Cs+紧邻的紧邻的 Cs+有有 个个 与与Cl-紧邻的紧邻的 Cs+有有 个个（2）CsCl型晶胞型晶胞8866氯化铯化学式氯化铯化学式CsCl1010配位数：配位

6、数：离子晶体中离子的离子晶体中离子的配位数配位数是指一个离是指一个离子周围最邻近的子周围最邻近的异电性离子异电性离子的数目（缩写的数目（缩写C.N.）离子晶体离子晶体 阴离子的配位数阴离子的配位数 阳离子的配位数阳离子的配位数NaClNaClCsClCsCl66881111（3）CaFCaF2 2型晶胞型晶胞CaCa2+2+的配位数：的配位数：8 8F F-的配位数：的配位数：4 4一个一个CaFCaF2 2晶胞中含：晶胞中含：4个个Ca2+和和8个个F-1212(4)ZnS(4)ZnS型晶胞型晶胞阳离子的配位数：阳离子的配位数：4 4阴离子的配位数：阴离子的配位数：4 4一个一个ZnSZnS

7、晶胞中含：晶胞中含：4 4个阳离子和个阳离子和4 4个阴离子个阴离子和金刚石相同和金刚石相同13科学探究：科学探究：离子离子NaNa+CsCs+ClCl-离子半径离子半径/pm/pm9595169169181181 你认为是什么因素决定了离子晶体中离子你认为是什么因素决定了离子晶体中离子的配位数？根据表的配位数？根据表3 35 5、表、表3 36 6分析影响分析影响离子晶体中离子配位数的因素。离子晶体中离子配位数的因素。NaClNaClCsClCsClr+/r-=r+/r-=r+/r-=r+/r-=C.N.=6C.N.=6C.N.=8C.N.=80.5250.934146、决定离子晶体结构的因

8、素、决定离子晶体结构的因素（1 1）几何因素）几何因素：晶体中晶体中正负离子的半径比正负离子的半径比决定正负离子的配位数决定正负离子的配位数（2 2）电荷因素）电荷因素：晶体中晶体中正负离子的电荷比（绝对值）正负离子的电荷比（绝对值）决定正负离子配位数是否决定正负离子配位数是否相等相等（3 3）键性因素）键性因素：离子晶体的结构类型还与离子晶体的结构类型还与离子键的纯粹程度离子键的纯粹程度(简称键性因素简称键性因素)，即与晶体中正负离子的相互极化程度有关。即与晶体中正负离子的相互极化程度有关。配位数配位数4 46 68 8半径比半径比0.20.40.20.40.40.70.40.70.71.0

9、0.71.0空间构型空间构型ZnSNaClNaClCsClCsCl1515科学视野科学视野阅读阅读 碳酸盐热分解的实质是什么？碳酸盐热分解的实质是什么？金属阳离子半径越小，碳酸盐的热稳定性越差金属阳离子半径越小，碳酸盐的热稳定性越差结构：结构：碳酸盐的分解温度与金属阳离子碳酸盐的分解温度与金属阳离子所带的电荷及阳离子半径有关所带的电荷及阳离子半径有关 思考：碳酸盐的稳定性与什么因素有关。思考：碳酸盐的稳定性与什么因素有关。1616 离子晶体的物理性质：离子晶体的物理性质：（1 1）熔沸点较高，难挥发）熔沸点较高，难挥发【阴阳离子电荷数越多，离子半径越阴阳离子电荷数越多，离子半径越小则离子键越强

10、，熔沸点越高小则离子键越强，熔沸点越高】（2 2）硬而脆、难压缩）硬而脆、难压缩（3 3）离子晶体不导电，水溶液或熔融）离子晶体不导电，水溶液或熔融状态下均导电状态下均导电（4 4）大多数离子晶体易溶于极性溶剂）大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水（如水)，难溶于非极性溶剂，难溶于非极性溶剂17二、晶格能二、晶格能 1 1、定义：、定义：气态离子形成气态离子形成1 1摩离子晶体时释放的能量。摩离子晶体时释放的能量。(晶格能是最能反映离子晶体稳定性的数据晶格能是最能反映离子晶体稳定性的数据)2 2、影响晶格能的大小的因素、影响晶格能的大小的因素 ：（1 1）阴、阳离子所带电荷越多晶格能越大。）阴、

11、阳离子所带电荷越多晶格能越大。（2 2）阴、阳离子的半径越小，晶格能越大。）阴、阳离子的半径越小，晶格能越大。18183、晶格能的作用、晶格能的作用 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）形成的离子晶体越稳定；（离子键越强）熔点越高；熔点越高；硬度越大。硬度越大。晶格能也影响了岩浆晶出的次序，晶格能越晶格能也影响了岩浆晶出的次序，晶格能越大，岩浆中的矿物越易结晶析出大，岩浆中的矿物越易结晶析出19某些离子晶体的晶格能某些离子晶体的晶格能F-Cl-Br-I-Li+Na+K+Rb+Cs+103692382178574085378671568965980774768266063

12、17577046496306042020卤化钠及碱土金属离子晶体卤化钠及碱土金属离子晶体21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晶胞类型类型晶胞结构晶胞结构示意图示意图配位数配位数距离最近距离最近且相等的且相等的相反离子相反离子每个晶每个晶胞含有胞含有离子数离子数实例实例NaCl型型 ABCsCl型型ZnS型型AB2 2CaF2 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+2+：S S2-2-

13、：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、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。2222 教学重点难点：教学重点难点：1 1、离子晶体的物理性质的特点、离子晶体的物理性质的特点 2 2、离子晶体配位数及其影响因素、离子晶体配位数及其影响因素、晶格能的定义和应用、晶格能的定义和应用 2323【总结归纳总结归纳

14、】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

15、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，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。24241.比较下列离子化合物的熔点比较下列离子化合物的熔点 NaF NaCl NaBr NaF MgF2 AlF32.比较下列离子化合物的晶格能比较下列离子化合物的晶格能 (1)Na2O K2O (2)MgCl2 MgO (3)NaF CsBr练练 习习25练

16、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、下列物质的晶体，按其熔点由低到高的排列顺序正确的是（）是（）ANC、SO2、CO2BNC、CO2、SO2CNC、MO、SO2DNC、SO2、MO 3、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）NFNCNBABCD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晶体微粒间存在的作

17、用力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BC26261 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，它向三维空间延伸晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。得到完美晶体。NiONiO晶体结构与晶体结构与NaClNaCl相同，相同，NiNi2 2与邻近与邻近的的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摩尔质量为摩尔质量为74.7g74.7gmolmol-1-1)解：解：在该晶体中最小正方体中所含的在该晶体中最小正方体中所含的NiNi2+2+、O O2 2个数均为

18、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NiO.NiO.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(a(a1010-8-8)3 3故故NiONiO晶体密度为：晶体密度为：课 堂 练 习 题74.7g6.02102312（个）（个）124 18=74.7g6.02102312(a10-8)3g.-362.0a3=2727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/mL,g/mL,阿伏加德罗常数为阿伏加德罗常数为N NA

19、 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：（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2828(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

20、个空缺，另有两个NiNi2+2+被被两个两个NiNi3+3+所取代。其结果晶体仍所取代。其结果晶体仍呈电中性，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+的离子数之比。的离子数之比。参考答案：参考答案：NiNi3+3+：NiNi2+2+6 6：91912929 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）题所提供的题所提供的Ni0.97O信息，实际上是一种信息，实际上是一种“平均化

21、学平均化学式式”。尽管题给示意图及题目叙述中提到了有。尽管题给示意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平均化学式与所述的的“空缺空缺”无关，它只是遵循着电中性原则，即无关，它只是遵循着电中性原则，即由于掺杂多带一个电荷的由于掺杂多带一个电荷的Ni3+代替了部分代替了部分Ni2+，才，才使使“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-相邻且占据顶点的小立方体构成，如图所示：相邻且占据顶点的小立方体构成，如图所示：此小立方体的每个此小立方体

22、的每个Ni2+与与O2-均为均为8个小立方体共用个小立方体共用，因此小立方体拥有，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。个小立方体。晶体密度晶体密度=m/V=74.7g(a10-8cm)36.021023/(1/2)=62.0/a3 gcm-3。3030（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，这是这是+2+2和和+3+3价的镍离子的共同电量，由此

23、价的镍离子的共同电量，由此可列方程式。不同于上解的是，这种做法可列方程式。不同于上解的是，这种做法将将0.97 mol0.97 mol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1molNi1molNi中含中含NiNi2+2+x molx mol，则含，则含NiNi3+3+（1-1-x 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=69191/97)91/97=6

24、913131 法三：因为中法三：因为中Nio.97ONio.97O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xNiOxNiOyNi2O3yNi2O3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+2y x+2y）/（x+3yx+3y）=0.9

25、7/1 =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。32可以整体移动可以整体移动的晶胞的晶胞 可以整体移动可以整体移动的晶格的晶格3333CaFCaF2 2的晶胞的晶胞3434NaClNaCl晶体中阴、阳离子配位数晶体中阴、阳离子配位数35某些离子晶体的晶格能某些离子晶体的晶格能F-Cl-Br-I-Li+Na+K+Rb+Cs+10369238217857408537867156896598077476826606317577046496306043636教学目标教学目标 知识与能力：知识与能力：1 1掌握离子晶体的概念，能识别氯化钠、氯化铯、

26、掌握离子晶体的概念，能识别氯化钠、氯化铯、氟化钙的晶胞结构。氟化钙的晶胞结构。2 2学会离子晶体的性质与晶胞结构的关系。学会离子晶体的性质与晶胞结构的关系。3 3通过探究知道离子晶体的配位数与离子半径比通过探究知道离子晶体的配位数与离子半径比的关系。的关系。4 4、通过碳酸盐的热分解温度与阳离子半径的自学，、通过碳酸盐的热分解温度与阳离子半径的自学，拓展学生视野。拓展学生视野。、通过分析数据和信息，能说明晶格能的大小、通过分析数据和信息，能说明晶格能的大小与离子晶体性质的关系。与离子晶体性质的关系。36、如果我们想要更多的玫瑰花，就必须种植更多的玫瑰树。36、只要记分牌上的时间还跳动，就不能轻

27、言放弃。17.人之所以能，是相信能。12、虽然我们不能决定自己生命的长度，但可以拓宽它的宽度；虽然我们不能改变容貌，但可以展现笑容；虽然我们不能控制他人，但可以掌握自己；虽然我们不能预知明天，但可以把握今天；虽然你不能样样顺利，但你可以事事尽力。3、不问收获，但问耕耘！天道酬勤。7、不怕路远，就怕志短；不怕缓慢，就怕常站；不怕贫穷，就怕惰懒；不怕对手悍，就怕自己颤。51、两粒种子，一片森林。19.人生是愈取愈少，愈舍愈多，该当如何?少年时取其丰，壮年时取其实，老年时取其精。少年时舍其不能有，壮年时舍其不当有，老年时舍其不必有。4.让我们将事前的忧虑，换为事前的思考和计划吧!74.旁观者的姓名永

28、远爬不到比赛的计分板上。42、伟人所达到并保持着的高处，并不是一飞就到的，而是他们在同伴们都睡着的时候，一步步艰辛地向上攀爬的。12.人格的完善是本，财富的确立是末。30.有人说，人生充满了沉重与乏味，既使偶有轻松也是稍纵即逝。我却认为生命不是这样的，我觉得它值得称颂，富有情趣，即使我自己到了垂暮之年也还是如此。我们的生命受到自然的厚赐，它是无比优越的。如果我们觉得不堪生之重压或是虚度此生，那也只能怪我们自己。命运，其实是公平的，它遵循一条鲜为人知的补偿原则：它青睐不断拼搏的强者，让在生活中失去最多的强者，也收获最多。20.没有一种不通过蔑视、忍受和奋斗就可以征服的命运。41.别想一下造出大海，必须先由小河川开始。42、伟人所达到并保持着的高处，并不是一飞就到的，而是他们在同伴们都睡着的时候，一步步艰辛地向上攀爬的。3、朋友请你吃饭，不要觉得理所当然，请礼尚往来，否则你的名声会越来越差。