物质结构与性质·离子晶体ppt课件.ppt

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1、2022年11月12日星期六,新课标人教版选修三 物质结构与性质,第三章 晶体结构与性质,第三节 离子 晶 体,氯化钠晶体,粉末状氯化钠晶体,2Na + Cl2 = 2NaCl,氯化钠的形成过程：,知识回顾：离子键,1、概念：,2、成键的粒子：,阴、阳离子,3、成键的本质：,阴阳离子间的静电作用,4、成键的条件：,活泼金属元素的原子和活泼的非金属元素的原子,使阴、阳离子结合成离子化合物的静电作用,（1）、活泼的金属元素（IA、IIA）和活泼的非金 属元素（VIA、VIIA）形成的化合物。,（2）、活泼的金属元素和酸根离子（或氢氧根离子）形成的化合物,（3）3、铵根和酸根离子（或活泼非金属元素离

2、子）形成的盐。,强碱,大多数盐,活泼金属氧化物,即：,5.离子化合物：,凡是含有离子键的化合物,6、影响离子键强弱的因素：,离子半径和 离子电荷,同种类型的离子晶体，通常离子半径越小、离子带电荷越高，离子键就越 强，熔点就越高。,7、离子键的特征,没有饱和性和方向性,重晶石 BaSO4,莹石 CaF2,胆矾 CuSO45H2O,明矾 KAl(SO4)212H2O,强碱、大多数盐、活泼金属氧化物。,1、概念：,阴、阳离子间通过离子键结合而成的晶体。,2、构成粒子：,阴、阳离子,3、相互作用：,离子键,5、常见的离子晶体：,一、离子晶体,4、熔化时破坏的作用力：,离子键,6. 离子晶体物理性质：,

3、(1)熔沸点较高，难挥发。(2)硬而脆，难压缩。(3)晶体不导电，熔融状态能导电。(4) 大多易溶于水而难溶于有机溶剂。,可见：在NaCl晶体中，钠离子、氯离子按一定的规律在空间排列成立方体。,主页,二、常见的离子晶体晶胞类型：,1.氯化钠型晶胞,（1）钠离子和氯离子的位置：,钠离子： 体心和棱心；氯离子： 面心和角顶，或者反之。,计算方法：均摊法 顶点占1/8；棱占1/4；面心占1/2；体心占1,（2）每个晶胞含钠离子、氯离子的个数,每个Na+周围最邻近的Cl-有6个构成正八面体,（3）配位数：,每个Cl-周围最邻近的Na+有6个构成正八面体,每个Cl-周围与它最近且距离相等的Cl-共有几个

4、？,旋转的晶体模型,与每个Cl-最邻近且等距离相的Cl-共有_个 与每个Na+最邻近且等距离相的Na+共有_个,12,12,（4）每个微粒最邻近同种微粒数,晶胞,不是晶胞,2. CsCl 型晶胞,Cs,Cl,CsCl的晶体结构示意图,返回原处,CsCl晶胞,（1）粒子的位置：,铯离子：体心氯离子：顶点；或者反之。,（2）每个晶胞含粒子数：,铯离子：1个；氯离子：1个。,（3）配位数：每个Cs+周围同时吸引着8个Cl-每个Cl-周围同时吸引着8个Cs+,每个Cs+最邻近且等距离的Cs+共有_个 每个Cl- 最邻近且等距离的Cl- 共有_个,6,6,Cs,1,2,3,4,5,6,（4）每个微粒最邻

5、近同种微粒数：,3.CaF2型晶胞,（1）粒子的位置：,钙离子：角顶、面心氟离子：八个小立方体中心。,（2）每个晶胞含粒子数：,钙离子：4个；氟离子：8个。,（3）配位数：,每个Ca2+周围同时吸引着8个F-构成立方体每个F-周围同时吸引着4个Ca2+构成正四面体,Ca2+,F-,每个Ca2+最邻近且等距离的Ca2+共有_个 每个F- 最邻近且等距离的F- 共有_个,12,6,（4）每个微粒最邻近同种微粒数：,Ca2+立方最密堆积，F-填充在全部 四面体空隙中。,4.ZnS型晶胞,（1）粒子的位置：,锌离子：角顶、面心硫离子：四个不相邻小立方体中心。 或者反之,（2）每个晶胞含粒子数：,锌离子

6、：4个；硫离子：4个。,（3）配位数：每个Zn2+周围同时吸引着4个S2-每个S2-周围同时吸引着4个Zn2+,（4）每个微粒最邻近同种微粒数：,每个Zn2+最邻近且等距离的Zn2+共有_个 每个S2- 最邻近且等距离的S2- 共有_个,12,12,各类型离子晶体晶胞的比较,Na+：,6,Cl-：,6,Cs+：,Cl-：,8,8,Zn2+：,S2-：,4,4,Ca2+：,F-：,4,8,Na+：,Cl-：,Cs+：,Cl-：,Zn2+：,S2-：,Ca2+：,F-：,Na+：,Cl-：,Cs+：,Cl-：,Zn2+：,S2-：,Ca2+：,F-：,6,6,8,8,4,4,4,8,4,4,1,1

7、,4,4,8,4,KBr AgCl、MgO、CaS、BaSe,ZnS、AgI、 BeO,CsCl、CsBr、CsI、TlCl,碱土金属卤化物、碱金属氧化物。,科学探究：,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35、表36分析影响离子晶体中离子配位数的因素。,0.525,0.934,1、几何因素,r +/ r- 越大，配位数越大：0.225 0.414 4 配位 0.414 0.732 6 配位0.732 1.000 8 配位,NaCl:95/181=0.525 CsCl:169/181=0.933,决定离子晶体结构的因素,晶体中正负离子的半径比,2、电荷因素,例：CaF2的晶体中

8、，Ca2和F的个数之比_，电荷数之比_，Ca2配位数是_，F的配位数是_。,正负离子的电荷比,1:2,2:1,8,4,正负离子电荷比=正负离子的配位数比 =正负离子的数目反比,3、键性因素 离子键的纯粹程度,电负性差越小，共价键的成分越多，配位数越小,科学视野,组成碳酸盐的金属金属性越弱、金属阳离子所带的电荷越高、半径越小分解温度越低,碳酸盐的稳定性与什么因素有关？,二、晶格能,1、概念：,气态离子形成1mol离子晶体释放的能量单位：KJ/mol。,2、影响晶格能大小的因素：,阴、阳离子的半径越小，晶格能越大。阴、阳离子所带电荷越多，晶格能越大。,3、晶格能的作用：,晶格能越大，形成的离子晶体

9、越稳定，而且熔点越高，硬度越大。,为什么NaCl的熔沸点比CsCl高？,交流与讨论,练习：比较下列晶体熔沸点高低：(1)NaF KCl NaCl (2)MgO Al2O3,(1)NaFNaClKCl,(2) Al2O3 MgO,岩浆晶出：岩浆冷却时，许多矿物相继析出晶出规则：晶格能越大，熔点越高，越早达到饱和，越先析出。,各种晶体类型的比较,判断晶体类型的方法和依据1.依据构成晶体的粒子和粒子间的相互作用。2.依据物质的分类。3.根据物质的物理性质。（1）依据晶体的熔点（2) 依据晶体的导电性（3）依据晶体的硬度和机械性质,晶体熔沸点高低的判断(1)依据晶体类型：原子晶体离子晶体分子晶体；金属

10、晶体变化幅度大(2)粒子间相互作用：原子晶体：结构相似，半径越小，键长越短，键能越大，熔沸点越高。 分子晶体：组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，熔沸点越高。(存在氢键时,熔沸点反常的高)金属晶体：金属阳离子电荷数越高，半径越小，则金属键越强，熔沸点越高 合金的熔沸点比它的各成分金属的熔点低。离子晶体：离子所带电荷越多，半径越小，离子键越强，熔沸点越高,例：下列热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶格能的是_A、Na+(g) + Cl- (g) = NaCl(s); H B、Na (s) + 1/2Cl2 (g) = NaCl(s); H1 C、Na (s)= Na (g) ; H2D 、N

11、a (g) -e- = Na+ (g) ; H3E、1/2Cl2(g)=Cl(g); H4F、Cl(g) + e- =Cl-(g); H5 写出H1与H 、H2、H3、H4、H5之间的关系式_,试根据你学过的知识，判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序可能是()。AKClNaClBaOCaOBNaClKClCaOBaOCCaOBaONaClKClDCaOBaOKClNaCl解析(1)离子晶体中阴、阳离子所带电荷越多，晶格能越大，阴、阳离子的离子半径越小，其间距越小，晶格能越大。(2)晶格能越大，晶体的熔点越高。答案C,练习1,练习2.下列物质中，化学式能准确表示该物质分子组

12、成的是A.NH4Cl B.SiO2 C.P4 D.Na2SO4,练习3.下列有关晶体的叙述中不正确的是 ( )A.金刚石的网状结构中,由共价键形成的碳原子环中,最小的环上有6个碳原子B. 氯化钠晶体中,每个Na+周围距离相等的Na+离子共有6个C.氯化铯晶体中,每个铯原子周围紧邻8个氯原子D.干冰晶体中,每个二氧化碳分子周围紧邻12个二氧化碳分子,练习4.如图所示是某些晶体的结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一部分。, 其中代表金刚石的是（填编号字母，下同）_，其中每个碳原子与_个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于_晶体。 其中代表石墨的是_，其中每个正六边形占有

13、的碳原子数平均为_个。 其中代表NaCl的是_。 代表CsCl的是_，它属于_晶体，每个Cs+与_个Cl紧邻。 代表干冰的是_，它属于_晶体，每个CO2分子与_个CO2分子紧邻。 上述五种物质熔点由高到低的顺序_。,练习5.参照下表中物质的熔点，回答有关问题：, 钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点高低取决于其_，在这种情况下，_越大，_越弱，故熔点依次降低。 硅的卤化物及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点高低取决于其_， _越大，_越大，故熔点依次升高。 钠的卤化物的熔点比相应硅的卤化物的熔点高得多，这是由_。,zxxkw,练习6、下表列出了有关晶体的知识，其中错误的是（）练习7.下列物质的晶体，按其

14、熔点由低到高的排列顺序正确的是（） ANC、SO2、CO2 BNC、CO2、SO2 CNC、MO、SO2 DNC、SO2、MO,B,C,学.科.网,练习8.下列物质的熔沸点顺序判断不正确的是 （）A.Li晶体硅碳化硅D.NaClKClCsCl,判断正误：1、离子晶体一定是离子化合物。2、含有离子的晶体一定是离子晶体。3、离子晶体中只含离子键。4、离子晶体中一定含金属阳离子。5、由金属元素与非金属元素组成的晶体一定是离子晶体。,配位数：,离子晶体中，一个离子周围最邻近的异电性离子的 数目。缩写为C. N.。,综合应用,变式 (1)NiO晶体结构与NaCl相同，设NiO的摩尔质量M g/mol,密

15、度为g/mL,阿伏加德罗常数为NA,求晶胞中两个距离最近的氧离子中心间的距离为多少cm?,解题思路： （1）每个晶胞中含NiO的个数（2）一个晶胞的质量（3）一个晶胞的体积（4）晶胞的边长（5）晶胞中任一个面对角线长度的一半,主页,综合应用,(2)天然的和大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在以下缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为Ni0.97O,试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比,返回主菜单,参考答案： Ni3+ ：Ni2+6 ：91,（ 1）由题意可得

16、氧化镍中有许多由4个Ni2+和4个O2-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Ni2+与O2-均为8个小立方体共用，因此小立方体拥有Ni2+与O2-均为：44/8=1/2，取1 mol晶体，则含有6.021023/(1/2)个小立方体。晶体密度 = m/V=74.7g(a10-8cm)36.021023/(1/2)=62.0/a3 gcm-3。,（2）0.97 mol的镍离子的平均带电量为2，那么1 mol镍离子的平均带电量为2/0.97，这是+2和+3价的镍离子的共同电量，由此可列方程式。不同于上解的是，这种做法将0.97 mol镍离子化为1 mol镍离子来计算。 设1molNi中含Ni2+ x mol，则含Ni3+（1-x）mol，根据电荷守恒： 2x+3(1-x)=2/0.97 x=91/97 n(Ni3+)n(Ni2+)=(1-91/97)91/97=691,法三：因为中Nio.97O中既有+2价的离子又有+3价的镍离子，所以可写成xNiOyNi2O3的复合形式，该形式中很容易看出镍离子的总和为x+2y，氧离子的总和为x+3y，因此可列方程如下：x+2y=0.97镍离子个数守恒x+3y=1氧离子个数守恒或者列成分式形式：（x+2y ）/（x+3y）=0.97/1 同样可以求出三价镍与二价镍离子数目之比。,主页,