《离子晶体》PPT课件（新人教版选修3）.pptx

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1、第四节离子晶体,教学目标,知识与能力：1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。2学会离子晶体的性质与晶胞结构的关系。3通过探究知道离子晶体的配位数与离子半径比的关系。4、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。、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。,判断下列晶体的类型?,金属晶体,分子晶体,原子晶体,?,思考并讨论：氯化钠晶体的构成微粒是什么?构成晶体的微粒间的相互作用力是什么？它是哪种晶体类型?,2Na + Cl2 = 2NaCl,一、离子晶体,离子键,强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类。,由阳离子和阴离子通过离 子键结合而成的晶

2、体。,1、概念：,2、结构特点：,（1）、构成粒子：,阴、阳离子,（2）、粒子间的作用力：,3、常见的离子晶体：,离子晶的配位数:,一个离子周围最邻近的异电性离子的数目,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。,4、典型晶胞类型：,（1）氯化钠型晶胞,一、离子晶体,钠离子和氯离子的位置：,钠离子：,（1）氯化钠型晶胞,4、晶胞类型：,氯离子：,钠离子和氯离子交替排列；,体心和棱心；,面心和顶点，或者反之。,一、离子晶体,与Na+等距离且最近的Na+ 、Cl- 各有几个？,每个晶胞含钠离子、氯离子的个数,与Na+等距离且最近的Cl- 有：,4、晶胞类型：,（1）氯化

3、钠型晶胞,与Na+等距离且最近的Na+ 有：,Na+和Cl- 的配位数均为：,计算方法：均摊法 顶点占1/8；棱占1/4；面心占1/2；体心占1,12个,6个,6,一、离子晶体,NaCl的晶体结构模型,（1）氯化钠型晶胞,4、晶胞类型,一、离子晶体,NaCl晶体中阴、阳离子配位数,4、晶胞类型,（1）氯化钠型晶胞,正八面体,正八面体,Cl-配位数为6,Na+配位数为6,一、离子晶体,（2）氯化铯型晶胞,4、晶胞类型,一、离子晶体,CsCl的晶体结构及晶胞构示意图,（2）氯化铯型晶胞,4、晶胞类型,一、离子晶体,铯离子和氯离子的位置：,铯离子：,每个晶胞含铯离子、氯离子的个数,铯离子：1个 ；氯

4、离子：1个,与铯离子等距离且最近的铯离子、氯离子各有几个？,铯离子：6个 ；氯离子：8个,（2）氯化铯型晶胞,4、晶胞类型,氯离子：,顶点；或者反之。,体心,一、离子晶体,(3)CaF2型晶胞, Ca2+的配位数：, F-的配位数：,一个CaF2晶胞中含：,4、晶胞类型,钙离子和氟离子的位置：,钙离子：,8,4,4个Ca2+和8个F-,氟离子：,顶点、面心,体内。,一、离子晶体,(4)*ZnS型晶胞,锌离子的配位数：,硫离子的配位数：,一个ZnS晶胞中含：,4、晶胞类型,锌离子和硫离子的位置：,锌离子：,硫离子：,4,4,4个锌离子和4个硫离子,顶点、面心。,体内,一、离子晶体,科学探究（P7

5、8）,1.数出CsCl、NaCl两种离子晶体中阳离子和阴离子的配位数，它们是否相等？,6,6,8,8,科学探究（P79）,2.你认为是什么因素决定了离子晶体中离子的配位数？利用表35的数据进行计算，把计算结果填入表36，分析影响离子晶体中离子配位数的因素。,0.52,0.93,决定离子晶体结构的因素,决定离子晶体结构的因素,科学探究（P79）,几何因素,晶体中正负离子的的半径比(r+/r-)是决定离子晶体结构的重要因素,简称几何因素。一般决定配位数的多少。,正负离子的半径比越大,配位数越多.,电荷因素,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,晶体中正负离子的电荷比,键性因素,

6、离子键的纯粹程度,(2) 硬度 。,5. 离子晶体物理性质的特点：,(1) 熔沸点 , 难挥发难压缩。,较高,较大,(3) 水溶性,(4) 导电性,离子电荷越多,核间距离越小,熔沸点升高。,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。,一、离子晶体,科学视野（P79）,1.碳酸盐热分解的实质是什么？,组成碳酸盐的金属的金属性越弱，阳离子的半径越小，碳酸盐的热稳定性越差，反之越好。,2.表3-7的有关数值说明了什么？,晶体中的阳离子结合碳酸根中的氧离子,阅读思考,同周期金属的碳酸盐自左往右热稳定性减弱,*碳酸盐的热稳定性规律：,同主族金属的碳酸盐，自上而下热稳定性

7、增强；,科学视野（P79）,酸式碳酸盐(碳酸氢盐)的热稳定性规律与碳酸盐相同,同一金属的碳酸盐比其酸式碳酸盐稳定,如：Li2CO3Na2CO3k2CO3Rb2CO3Cs2CO3,如：Na2CO3MgCO3Al2(CO3)3,如：Na2CO3NaHCO3,知识拓展,二、晶格能,一般,晶格能的大小与离子带电量成正比,与离子半径成反比. 。,仔细阅读表38，分析晶格能的大小与离子晶体的熔点有什么关系？离子晶体的晶格能与哪些因素有关？,晶格：可以将构成晶体的粒子点，看成质点，用假想的线将这些点连接起来，构成有明显规律性的空间格架。这种表示粒子在晶体中排列规律的空间格架叫做晶格,又称晶架。,晶格能：气态

8、离子形成1摩离子晶体时释放的能量。,晶格能越大：形成的离子晶体越稳定（离子键越强） ；熔点越高；硬度越大,科学视野（P81）,1. 什么叫岩浆晶出？,岩浆晶出的次序与晶格能的大小有关,2.表3-9的有关数值说明了什么？,火山喷出的岩浆是一种复杂的混合物，冷却时，许多矿物相继析出，简称“岩浆晶出”。,岩浆晶出规则与晶格能,3. 什么是岩浆晶出规则？,晶格能高的晶体熔点较高，更容易在岩浆冷却过程中先结晶。,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+：,S

9、2-：,Ca2+：,F-：,Na+：,Cl-：,Cs+：,Cl-：,Zn2+：,S2-：,Ca2+：,F-：,6,6,8,8,4,4,4,8,4,4,1,1,4,4,8,4,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。,本节小结,离子晶体有什么特点？无单个分子存在；NaCl不表示分子式。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，晶格能增大，熔点升高。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。哪些物质属于离子晶体？强碱、部分金属氧化物、部分

10、盐类。,四种晶体比较表（绿本P39）,1、若晶体类型不同，一般情况下：原子晶体离子晶体分子晶体；2、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，相对分子质量越大，范德华力就越强，熔点就越高。分子间含氢键的分子晶体熔点高于不含氢键的；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熔点低。,【规律】比较物质的熔点高低的规律,1、下表列出了有关晶体的知识，其中错误的

11、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（）ANC、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。（1）MOKC（2）MOSS（3）NFNCNB,B,C,课 堂 练 习,1,2,3,4,5,6,8,7,8,*4.中学教材上图示的NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。NiO晶体结构与NaCl相同，Ni2与邻近的O2-核间距为a10-8 ，（1）计算NiO晶体密度（已知NiO摩尔质量为74.7gmol-1),解：在该晶体中最小正方体中所含的Ni2+、O2个数均为:,即晶体中每个小正方体

12、中平均含有1/2个NiO.其质量为:,而此小正方体体积为(a10-8)3,故NiO晶体密度为：,课 堂 练 习,(a10-8)3,(2)NiO晶体结构与NaCl相同，设NiO的摩尔质量M g/mol,密度为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： 晶胞中任一个面对角线长度的一半,(3)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N

13、i2+的离子数之比。,参考答案： Ni3+ ：Ni2+6 ：91,（3）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,可以整体移动的晶胞,可以整体移动的晶格,返回原处,某些离子晶体的晶格能,返回原处,卤化钠及碱土金属离子晶体,返回原处,NaCl晶体中阴、阳离子配位数,返回原处,CaF2的晶胞,返回原处,再见,