1、第第3 3章不同聚集状态的物质与性质章不同聚集状态的物质与性质第第2 2节几种简单的晶体结构模型节几种简单的晶体结构模型第第2 2课时离子晶体课时离子晶体学习目标学习目标核心素养培养核心素养培养1.1.能用离子键的理论解释离子晶体的物理能用离子键的理论解释离子晶体的物理性质。性质。宏观辨识与微观探析宏观辨识与微观探析2.2.了解几种典型离子晶体的晶胞结构。了解几种典型离子晶体的晶胞结构。证据推理与模型认知证据推理与模型认知知识体系知识体系结构型式结构型式面心立方最密堆积面心立方最密堆积A1体心立方密堆积体心立方密堆积A2六方最密堆积六方最密堆积A3常见金属常见金属结构示意图结构示意图配位数配位
2、数晶胞中微粒数晶胞中微粒数1281224Mg、Zn、TiLi、Na、K、Ba、W、FeCa、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt2 前面我们学习了金属晶体的结构，由于金属键没有方向前面我们学习了金属晶体的结构，由于金属键没有方向性和饱和性，因此金属晶体可以看成等径圆球的堆积。性和饱和性，因此金属晶体可以看成等径圆球的堆积。常见金属常见金属晶体的结构。晶体的结构。复习复习回顾回顾联想联想质疑质疑 那么离子晶体和金属晶体有哪些不同？晶体中微粒的空间排那么离子晶体和金属晶体有哪些不同？晶体中微粒的空间排列、微粒的排列的影响因素和各类晶体的晶胞的特点又是怎样列、微粒的排列的影响因素和各类晶体的晶胞的特点
3、又是怎样的呢？的呢？ 离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。强碱、活泼金属的氧化物、多数的盐的固体都是离子晶体，阴强碱、活泼金属的氧化物、多数的盐的固体都是离子晶体，阴阳离子的半径大小不同，离子晶体不能看成等径圆球的堆积。阳离子的半径大小不同，离子晶体不能看成等径圆球的堆积。二、离子晶体二、离子晶体定义定义：是：是阴、阳离子在空间呈现周期性重复排列所形成的晶体。阴、阳离子在空间呈现周期性重复排列所形成的晶体。构成离子晶体的微粒：构成离子晶体的微粒：阴、阳离子。阴、阳离子。离子晶体中微离子晶体中微粒间的作用力：粒间的作用力：离
4、子键离子键( (无饱和性、方向性无饱和性、方向性) )。常见的离子晶体：常见的离子晶体：强碱、大多数盐、活泼金属氧化物。强碱、大多数盐、活泼金属氧化物。1 1、离子晶体的概念、离子晶体的概念影响离子键强弱的因素：影响离子键强弱的因素： 离子半径离子半径( (阴阳离子的核间距阴阳离子的核间距) )离子所带电荷数离子所带电荷数 离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键越强、离子离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键越强、离子晶体的熔点越高。晶体的熔点越高。2 2、几种离子晶体的结构、几种离子晶体的结构NaCl晶体：晶体： 氯化钠的晶体结构氯化钠的晶体结构Cl-按面心立方堆积方式排列，按面心立方堆
5、积方式排列，Na+离子填充在离子填充在Cl-所成的空隙中。所成的空隙中。(无隙并置无隙并置)(NaCl晶胞晶胞)每个晶胞含离子的个数：每个晶胞含离子的个数：化学式为：化学式为：NaClNa+：Cl-：(NaCl晶胞晶胞)晶体中晶体中Na+ 与与Cl-的具体关系：的具体关系：每个每个Na+周围最近且等距离的周围最近且等距离的Cl-有几个？有几个？每个每个 Cl- 周围最近且等距离的周围最近且等距离的 Na+呢？呢？与一个与一个Cl-(Na+ )相邻最近且距离相等的相邻最近且距离相等的Cl-(Na+ )有多少个？有多少个？6个个6个个12个个晶体中晶体中Na+ 与与Cl-的空间坐标的空间坐标(以晶
6、胞参数以晶胞参数(棱长棱长)a为单位长度为单位长度)：注意：坐标原点的选择，坐标轴的方向，坐标轴单位（注意：坐标原点的选择，坐标轴的方向，坐标轴单位（晶胞棱长晶胞棱长）(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)aCsCl晶体：晶体：氯化铯的晶体结构氯化铯的晶体结构Cl-按简单立方堆积方式排列，按简单立方堆积方式排列，Cs+离子填在离子填在Cl-所成的空隙中。所成的空隙中。CsCl晶胞晶胞每个晶胞中每个晶胞中: Cl-个数为个数为81/81 Cs+个数为个数为 1化学式的确定：化学式的确定：CsCl每个晶胞含离子
7、的个数：每个晶胞含离子的个数：(无隙并置无隙并置)晶体中晶体中Cs+ 与与Cl-的具体关系：的具体关系：每个每个Cs+周围最近且等距离的周围最近且等距离的Cl-有几个？有几个？每个每个 Cl- 周围最近且等距离的周围最近且等距离的Cs+呢？呢？与一个与一个 Cl-相邻最近且距离相等的相邻最近且距离相等的 Cl-有多少个？有多少个？ 每个每个Cs+周围距离相等且最近的周围距离相等且最近的Cs+共有？共有？8个个8个个6个个6个个晶体中晶体中Cs+与与Cl-的空间坐标的空间坐标(以晶胞参数以晶胞参数(棱长棱长)a为单位长度为单位长度)Cl-Cs+(0,0,0)(0,1,1)(1,1,1)(1,0,
8、0)(0.5，0.5，0.5)aZnS晶体：晶体：S2-按按 面心立方堆积方式排列，面心立方堆积方式排列，Zn2+ 离子填离子填在在S2-所成的空隙中。所成的空隙中。ZnS的晶体结构的晶体结构ZnS晶胞晶胞化学式的确定：化学式的确定：ZnSS2-个数为个数为81/8+61/24 Zn2+个数为个数为 4 每个晶胞含离子的个数：每个晶胞含离子的个数：晶体中晶体中Zn2+ 与与 S2- 的具体关系：的具体关系：每个每个Zn2+周围最近且等距离的周围最近且等距离的S2-有几个？有几个？每个每个 S2- 周围最近且等距离的周围最近且等距离的Zn2+呢？呢？与一个与一个S2-(Zn2+)相邻最近且距离相
9、等的相邻最近且距离相等的S2-(Zn2+)有多少个？有多少个？4个个4个个12个个晶体中晶体中Zn2+ 与与 S2- 的空间坐标的空间坐标(以晶胞参数以晶胞参数(棱长棱长)a为单位长度为单位长度)(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晶胞晶胞CaF2晶体：晶体：Ca2+按按 面心立方堆积方式排列，面心立方堆积方式排列，F 填在填在Ca2+所成的空隙中。所成的空隙中。CaF2的晶体结构的晶体结构化学式的确定：化学式的确定：CaF2Ca2+个数为个
10、数为81/8+61/24 F 个数为个数为 8 每个晶胞含离子的个数：每个晶胞含离子的个数：晶体中晶体中Ca2+ 与与 F 的具体关系：的具体关系：每个每个Ca2+ 周围最近且等距离的周围最近且等距离的 F 有几个？有几个？每个每个 F 周围最近且等距离的周围最近且等距离的Ca2+ 呢？呢？与一个与一个 Ca2+ )相邻最近且距离相等的相邻最近且距离相等的Ca2+有多少个？有多少个？与一个与一个 F 相邻最近且距离相等的相邻最近且距离相等的 F 有多少个？有多少个？8个个4个个12个个6个个晶体中晶体中Ca2+ 与与 F 的的空间坐标空间坐标(以晶胞参数以晶胞参数(棱长棱长)a为单位长度为单位
11、长度)(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 3、常见的离子晶体、常见的离子晶体晶胞晶胞 晶胞中晶胞中微粒数微粒数Na+、Cl-都都为为4Cs+、Cl-都都为为1Zn2+、S2-都都为为4F-为为8,Ca2+为为4阴、阳离阴、阳离子个数比子个数比1 11 11 12 1化学式化学式NaClCsClZnSCaF2符合类型符合类型Li、Na、K、Rb的卤化物的卤化物,AgF、MgO等等CsBr、CsI、NH4Cl等等BeO、BeS等等BaF2
12、、PbF2、CeO2等等4 4、晶格能的定义及影响因素晶格能的定义及影响因素晶格能：晶格能： 将将1mol 离子晶体完全气化为气态阴、阳离子所吸收的能量。离子晶体完全气化为气态阴、阳离子所吸收的能量。意义：意义： 一般而言，晶格能越大，离子晶体越稳定，晶体的熔点一般而言，晶格能越大，离子晶体越稳定，晶体的熔点越高，硬度越大。越高，硬度越大。在一定程度上可以用来在一定程度上可以用来衡量离子键的强弱。衡量离子键的强弱。晶格能的影响因素：晶格能的影响因素： 规律规律:离子半径越小离子半径越小,离子所带电荷越多离子所带电荷越多,晶格能越晶格能越大大;反之反之,越越小小。除此之外除此之外,晶格能的大小还
13、与离子晶体的结构类型有关。晶格能的大小还与离子晶体的结构类型有关。晶体晶体离子间距离子间距/pm晶格能晶格能/(kJmol-1)熔点熔点/NaCl276787801NaBr290736750NaI311686662MgO2053 8902 800 事实上事实上,离子晶体远比我们想象的要复杂离子晶体远比我们想象的要复杂,构成晶体的离子构成晶体的离子未必都是单原子离子未必都是单原子离子,如如NH4+等等阳离子阳离子,以及以及SO42-、CH3COO-、苯甲酸根苯甲酸根离子离子( )等阴离子。在由这些离子构成的离等阴离子。在由这些离子构成的离子晶体中子晶体中,随着随着离子体积的增大离子体积的增大,阴
14、、阳离子间的距离阴、阳离子间的距离增大增大,离子离子之间的作用力之间的作用力减弱减弱,晶体的熔点也随之晶体的熔点也随之降低降低。 在许多离子化合物的晶体中在许多离子化合物的晶体中,微粒之间的相互作用微粒之间的相互作用不再是典不再是典型的型的离子键离子键,而存在而存在氢键氢键、范德华力范德华力等作用力等作用力。这些晶体的。这些晶体的熔点熔点远比远比NaCl等晶体低得多等晶体低得多,有些离子构成的物质在常温下有些离子构成的物质在常温下甚至以液甚至以液态形态形式存在。式存在。(3)在固态时不导电，熔融状态或在水溶液中能导电。在固态时不导电，熔融状态或在水溶液中能导电。5 5、离子晶体的物理性质离子晶
15、体的物理性质离子晶体熔点的比较离子晶体熔点的比较(1)熔点熔点较高，而且随着离子电荷的增加，离子间距的缩短，晶较高，而且随着离子电荷的增加，离子间距的缩短，晶格能增大，熔点升高。格能增大，熔点升高。(2)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。典型例题典型例题例例1、NaCl晶体模型如下图所示：晶体模型如下图所示：(1)在在NaCl晶体中，每个晶体中，每个Cl周围同时周围同时吸引着吸引着_个个Na；在；在NaCl晶胞中含晶胞中含有有_个个Na、_个个Cl，晶体中每，晶体中每个个Na周围与它距离最近且相等的周围与它距离最近且相等的Na共有共有_个。个。64412(2)
16、对于氯化钠晶体，下列描述正确的是对于氯化钠晶体，下列描述正确的是( ) A它是六方最密堆积它是六方最密堆积 B相邻的阴、阳离子核间距等于阴、阳离子半径之和相邻的阴、阳离子核间距等于阴、阳离子半径之和 C氯化钠晶体与氯化铯晶体结构相同氯化钠晶体与氯化铯晶体结构相同 D每个每个Na与与6个个Cl邻近邻近D例例2、同类晶体物质熔点的变化是有规律的同类晶体物质熔点的变化是有规律的,试分析下表所列两试分析下表所列两组物质熔点呈规律性变化的原因组物质熔点呈规律性变化的原因:A组物质组物质NaClKClCsCl熔点熔点(K)1 0741 049918B组物质组物质NaMgAl熔点熔点(K)317923933
17、 晶体熔点的高低晶体熔点的高低,决定于构成晶体微粒间的作用力的大小。决定于构成晶体微粒间的作用力的大小。 A组是组是晶体晶体,晶体微粒之间通过晶体微粒之间通过结合，结合，离子半离子半径由大到小的顺序是径由大到小的顺序是 ,离子离子键强度由小到键强度由小到大的顺序是大的顺序是 。 B组晶体属组晶体属晶体晶体,价电子数由少到多的顺序是价电子数由少到多的顺序是 ,金属键强度由小到大的顺序是金属键强度由小到大的顺序是。 NaMgAl离子离子离子键离子键金属金属NaMgr(K+)r(Na+)CsClKCl类型相同，结构相似，比较离子键的强弱，比较半径大小类型相同，结构相似，比较离子键的强弱，比较半径大小
18、1、下列性质可以证明、下列性质可以证明NaCl是离子化合物的是是离子化合物的是( ) A可溶于水可溶于水 B具有较高的熔点具有较高的熔点 C水溶液能导电水溶液能导电 D熔融状态下能导电熔融状态下能导电 D2、下列说法正确的是下列说法正确的是() A晶体中若存在阴离子，就一定存在阳离子晶体中若存在阴离子，就一定存在阳离子 B离子离子晶体晶体不一定是化合物不一定是化合物 C离子晶体都易溶于水离子晶体都易溶于水 D离子晶体一定是由活泼金属和活泼非金属形成的离子晶体一定是由活泼金属和活泼非金属形成的A3、下列性质适合于离子晶体的是下列性质适合于离子晶体的是() A、熔点熔点1070,固态不导电固态不导
19、电,液态能导电液态能导电 B、熔点熔点10.31,液态不导电液态不导电,水溶液能导电水溶液能导电 C、能溶于能溶于CS2,熔点熔点112.8 ,沸点沸点444.6 D、熔点熔点97.81,质软质软,导电导电,密度密度0.97gcm3A4、下列关系正确的是（、下列关系正确的是（ ） A、熔点：、熔点：NaI NaBr B、硬度：、硬度：MgOCaO C、晶格能：、晶格能：NaClNaClB5、如图所示是从、如图所示是从NaCl或或CsCl晶体结构中分割出来的部分结构图晶体结构中分割出来的部分结构图,其中属于从其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是晶体中分割出来的结构图是() A.(1)和和(3) B.(2)和和(3) C.(1)和和(4) D.只有只有(4)C
