高中化学 3.4《离子晶体》课件 新人教版选修3

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高中,化学,新人教版,选修,3,系列课件,物质结构与性质,3.4,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。,教学重点难点：,1,、离子晶体的物理性质的特点,2,、离子晶体配位数及其影响因素,、晶格能的定义和应用,教学方法建议：,分析、归纳、讨论、探究,2Na+Cl,2,=2NaCl,+11,+17,+17,+11,Na,+,Cl,-,Na,Cl,Cl,-,Na,+,一、离子晶体,1,、定义：,由阳离子和阴离子通过离,子键结合而成的晶体。,2,、成键粒子：,阴、阳离子,3,、相互作用力：,离子键,4,、常见的离子晶体：,强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类。,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,+,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：,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,5,、,晶胞类型：,（,1,）氯化钠型晶胞,（,1,）钠离子和氯离子的位置：,钠离子和氯离子位于立方体的顶角上，并交错排列。,钠离子：体心和棱中点；氯离子：面心和顶点，或者反之。,5,、,晶胞类型：,（,1,）氯化钠型晶胞,（,3,）与,Na,+,等距离且最近的,Na,+,、,Cl,-,各有几个？,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,与,Na,+,等距离且最近的,Na,+,有：,12,个,与,Na,+,等距离且最近的,Cl,-,有：,6,个,-Cl,-,-Na,+,NaCl,的晶体结构模型,NaCl,晶体中阴、阳离子配位数,返回原处,（,2,）氯化铯型晶胞,-Cs,+,-Cl,-,CsCl,的晶体结构及晶胞构示意图,CsCl,晶胞,（,1,）铯离子和氯离子的位置：,铯离子：体心,氯离子：顶点；或者反之。,（,2,）每个晶胞含铯离子、氯离子的个数,铯离子：,1,个 ；氯离子：,1,个,（,3,）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,(3)CaF,2,型晶胞,Ca,2+,的配位数：,8,F,-,的配位数：,4,一个,CaF,2,晶胞中含：,4,个,Ca,2+,和,8,个,F,-,(4)ZnS,型晶胞,阳离子的配位数：,4,阴离子的配位数：,4,一个ZnS,晶胞中含：,4个阳离子和4个阴离子,科学探究：,找出,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？,离子晶体,阴离子的配位数,阳离子的配位数,NaCl,CsCl,6,6,8,8,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。,配位数,4,6,8,半径比,0.2,0.4,0.4,0.7,0.7,1.0,空间构型,ZnS,NaCl,CsCl,决定离子晶体结构的因素,几何因素,晶体中正负离子的半径比,电荷因素,晶体中正负离子的电荷比,键性因素,离子键的纯粹因素,科学视野,阅读思考,碳酸盐热分解的实质是什么？,表,3-7,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。,二、,晶格,能,定义：气态离子形成,1,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、阳离子间的距离成反比。,简言之,晶格能的大小与离子带电量成正比,与离子半径成反比,.,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。,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？,总结,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、部分盐类。,各类型离子晶体晶胞的比较,晶体类型,晶胞类型,晶胞结构示意图,配位数,距离最近且相等的相反离子,每个晶胞含有离子数,实例,NaCl,型,AB,CsCl,型,ZnS,型,AB,2,CaF,2,型,Na,+,：,6,Cl,-,：,6,Cs,+,：,Cl,-,：,8,8,Zn,2+,：,S,2-,：,4,4,Ca,2+,：,F,-,：,4,8,Na,+,：,Cl,-,：,Cs,+,：,Cl,-,：,Zn,2+,：,S,2-,：,Ca,2+,：,F,-,：,Na,+,：,Cl,-,：,Cs,+,：,Cl,-,：,Zn,2+,：,S,2-,：,Ca,2+,：,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。,【,总结归纳,】,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。,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。,练习,1,、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（）,A,N,C,、,S,O,2,、,CO,2,B,N,C,、,CO,2,、,S,O,2,C,N,C,、,M,O,、,S,O,2,D,N,C,、,S,O,2,、,M,O,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。,（,1,）,M,O,KC,（,2,）,M,O,S,S,（,3,）,N,F,N,C,N,B,A,B,C,D,晶体,硫化钾,干冰,金刚石,碘,组成晶体的微粒,阴阳离子,分子,原子,分子,晶体微粒间存在的作用力,离子键,共价键,共价键,范德华力,B,C,1,2,3,4,5,6,8,7,8,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，,Ni,2,与邻近的,O,2-,核间距为,a10,-8,，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,Ni,2+,、,O,2,个数均为,:,即晶体中每个小正方体中平均含有,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：,总结,课 堂 练 习 题,74.7g,6.0210,23,1,2,（个）,1,2,4,1,8,=,74.7g,6.0210,23,1,2,(a10,-8,),3,g.,-3,62.0,a,3,=,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,密度为,g/mL,阿伏加德罗常数为,N,A,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,Ni,2+,空缺，另有两个,Ni,2+,被两个,Ni,3+,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,Ni,0.97,O,试计算该晶体中,Ni,3+,与,Ni,2+,的离子数之比。,返回主菜单,参考答案：,Ni,3+,：,Ni,2+,6,：,91,本题命题角度较新颖，实际上难度不大，第（,2,）题所提供的,Ni,0.97,O,信息，实际上是一种“平均化学式”。尽管题给示意图及题目叙述中提到了有“,Ni,2+,”,空缺，但“,Ni,0.97,O,”,的平均化学式与所述的“空缺”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,Ni,3+,代替了部分,Ni,2+,，才使“,NiO”,变成了“,Ni,0.97,O,”,。一题多解：,（,1,）由题意可得氧化镍中有许多由,4,个,Ni,2+,和,4,个,O,2-,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,Ni,2+,与,O,2-,均为,8,个小立方体共用，因此小立方体拥有,Ni,2+,与,O,2-,均为：,44/8=1/2,，取,1 mol,晶体，则含有,6.0210,23,/(1/2),个小立方体。晶体密度,=m/V=74.7g,(a10,-8,cm),3,6.0210,23,/(1/2),=62.0/a,3,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,Ni,2+,x mol,，则含,Ni,3+,（,1-x,）,mol,，根据电荷守恒：,2x+3(1-x)=2/0.97,x=91/97,n(Ni,3+,)n(Ni,2+,)=(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,可以整体移动的晶胞,可以整体移动的晶格,CaF,2,的晶胞,返回原处,NaCl,晶体中阴、阳离子配位数,返回原处,某些离子晶体的晶格能,F,-,Cl,-,Br,-,I,-,Li,+,Na,+,K,+,Rb,+,Cs,+,1036,923,821,785,740,853,786,715,689,659,807,747,682,660,631,757,704,649,630,604,返回原处,卤化钠及碱土金属离子晶体,返回原处,再见,