《高中化學(xué) 第3章 第4節(jié) 離子晶體課件 新人教版選修3》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中化學(xué) 第3章 第4節(jié) 離子晶體課件 新人教版選修3（67頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、成才之路成才之路 化學(xué)化學(xué)路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索人教版人教版 選修選修3 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三章第三章第四節(jié)離子晶體第四節(jié)離子晶體第三章第三章新情境新情境 激趣入題激趣入題1新知識(shí)新知識(shí)預(yù)習(xí)探究預(yù)習(xí)探究2新思維新思維名師講堂名師講堂3新考題新考題隨堂自測(cè)隨堂自測(cè)4新提升新提升達(dá)標(biāo)作業(yè)達(dá)標(biāo)作業(yè)5新視點(diǎn)新視點(diǎn)專家博客專家博客6新情境新情境激趣入題激趣入題 在我們周圍廣泛存在著離子化合物，常溫下，許多離子化合物以晶體形態(tài)存在，如碳酸鈣等。這些晶體是如何形成的？在這些晶體中，微粒又是怎樣堆積的呢？ 依據(jù)前面研究金屬晶體結(jié)構(gòu)的方法，觀察NaCl晶體，發(fā)現(xiàn)其

2、中的微粒排布同樣具有周期性，從中截取一個(gè)面心立方結(jié)構(gòu)，就得到了NaCl晶體的晶胞。 在NaCl中，每個(gè)Na周圍分布有六個(gè)Cl，同樣每個(gè)Cl周圍分布有六個(gè)Na，那么，在一個(gè)晶胞中實(shí)際擁有的Na與Cl各是多少個(gè)？新知識(shí)新知識(shí)預(yù)習(xí)探究預(yù)習(xí)探究學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 1構(gòu)成離子晶體的微粒：_，粒子之間的相互作用是_，這些粒子在晶體中_(填“能”或“不能”，下同)自由移動(dòng)，所以離子晶體_導(dǎo)電。 2離子晶體中離子的配位數(shù)：指一個(gè)離子周圍最鄰近的_。決定離子晶體中離子的配位數(shù)的因素有_因素、_因素、_因素。 (1)幾何因素是指晶體中正負(fù)離子的_。它是決定離子晶體結(jié)構(gòu)的重要因素。陽離子和陰離子陽離子和陰離子離子鍵離

3、子鍵不能不能不能不能異電性離子的數(shù)目異電性離子的數(shù)目幾何幾何電荷電荷鍵性鍵性半徑比半徑比(r/r) (2)電荷因素是指_。如在NaCl晶體中每個(gè)Na周圍有_個(gè)Cl，每個(gè)Cl周圍有_個(gè)Na。NaCl只是氯化鈉晶體的_，在晶體中不存在單個(gè)氯化鈉分子，只有Na和Cl。在CsCl晶體中每個(gè)Cs周圍有_個(gè)Cl，每個(gè)Cl周圍有_個(gè)Cs。如果正負(fù)離子的_不同，正負(fù)離子的_必定不相同，結(jié)果，正負(fù)離子的_就不會(huì)相同。如，在CaF2晶體中，Ca2和F的電荷比是_，個(gè)數(shù)比是_ ，Ca2的配位數(shù)為_，F(xiàn)的配位數(shù)為_。 (3)鍵性因素是指_。正負(fù)離子的電荷比正負(fù)離子的電荷比66化學(xué)式化學(xué)式88電荷個(gè)數(shù)電荷個(gè)數(shù)配位數(shù)配位

4、數(shù)電荷比電荷比2 11 284離子鍵的純粹程度離子鍵的純粹程度 3離子晶體特點(diǎn)：_、難于壓縮、_ _。 4離子晶體的晶格能是指_ _，通常取_。離子晶體的晶格能是最能反映_的數(shù)據(jù)。 5晶格能的大?。壕Ц衲茉酱?，形成的離子晶體越_，而且熔點(diǎn)越_，硬度越_。典型的離子晶體晶格能的大小與離子所帶的電荷和離子半徑的關(guān)系是：離子電荷越高，晶格能_，離子半徑越大，晶格能_。硬度較大硬度較大較高的熔點(diǎn)較高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)和沸點(diǎn)氣態(tài)離子形成氣態(tài)離子形成1摩離子晶體釋摩離子晶體釋放的能量放的能量 正值正值 離子晶體穩(wěn)定性離子晶體穩(wěn)定性 穩(wěn)定穩(wěn)定高高大大越大越大越小越小 1離子晶體中存在共價(jià)鍵嗎？ 提示：不一定。有些

5、離子晶體中含有共價(jià)鍵，如NaOH、Na2O2等；有些離子晶體中不含有共價(jià)鍵，如NaCl、CsCl等。 2NaCl與KCl，NaCl與MgCl2哪一個(gè)晶格能更大？ 提示：因?yàn)閞(Na)r(Mg2)，所以MgCl2的晶格能大于NaCl。自主探究自主探究 3結(jié)合晶格能的知識(shí)，推測(cè)MgO和CaO的熔、沸點(diǎn)和硬度的相對(duì)高低。 提示：MgO和CaO比較，O2相同，Mg2與Ca2所帶電荷相同，但Mg2半徑小，所以晶格能MgOCaO，熔、沸點(diǎn)MgOCaO，硬度MgOCaO。新思維新思維名師講堂名師講堂教材點(diǎn)撥教材點(diǎn)撥 (3)成鍵原因：活潑金屬原子容易失去電子而形成陽離子，活潑非金屬原子容易得到電子形成陰離子。

6、當(dāng)活潑金屬遇到活潑非金屬時(shí)，電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，分別形成陽、陰離子，再通過靜電作用形成離子鍵。 (4)離子鍵只存在于離子化合物中。 (5)強(qiáng)堿、活潑金屬氧化物、大多數(shù)鹽類是離子化合物。 2離子晶體 (1)離子晶體是由陽離子和陰離子通過離子鍵結(jié)合而成的晶體。 (2)離子晶體微粒之間的作用力是離子鍵。由于靜電作用沒有方向性，故離子鍵沒有方向性。只要條件允許，陽離子周圍可以盡可能多地吸引陰離子，同樣，陰離子周圍可以盡可能多地吸引陽離子，故離子鍵也沒有飽和性。根據(jù)靜電作用大小的影響因素可知，在離子晶體中陰陽離子半徑越小，所帶電荷數(shù)越多，離子鍵越強(qiáng)。 (3)離子晶體的化學(xué)式只表示晶體中陰陽離子的個(gè)數(shù)比，而不是

7、表示分子的組成。 (4)離子晶體的特點(diǎn)是硬度較大，難于壓縮，具有較高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。 3常見的離子晶體模型 (1)NaCl型晶體結(jié)構(gòu)模型(左下圖)：配位數(shù)為6。 在NaCl晶體中，每個(gè)Na周圍同時(shí)吸引著6個(gè)Cl，每個(gè)Cl周圍也同時(shí)吸引著6個(gè)Na。 每個(gè)Na周圍與它最近且等距的Na有12個(gè)，每個(gè)Na周圍與它最近且等距的Cl有6個(gè)。 (2)CsCl型晶體結(jié)構(gòu)模型(右下圖)：配位數(shù)為8。 在CsCl晶體中，每個(gè)Cs周圍同時(shí)吸引著8個(gè)Cl，每個(gè)Cl周圍也同時(shí)吸引著8個(gè)Cs。 每個(gè)Cl與8個(gè)Cs等距離相鄰，每個(gè)Cs與8個(gè)Cl等距離相鄰。 (3)CaF2型晶體結(jié)構(gòu)模型 Ca2的配位數(shù)：8 F的配位數(shù)：4 一

8、個(gè)CaF2晶胞中含：4個(gè)Ca2和8個(gè)F 提示：(1)NaCl、CsCl、CaF2等均為該物質(zhì)的化學(xué)式而非分子式，化學(xué)式僅表示晶體中陰、陽離子的最簡(jiǎn)個(gè)數(shù)比。(2)Na2O2中陰離子是O(看做離子團(tuán))，陽離子為Na，陰、陽離子個(gè)數(shù)比為12。典例透析典例透析 【解析】離子鍵的特征是沒有飽和性和方向性。帶相反電荷的離子間的相互作用與其所處的相對(duì)位置無關(guān)，故離子鍵無方向性。但為了使物質(zhì)的能量最低，體系最穩(wěn)定，陰、陽離子的排列是有規(guī)律的，不是隨意的。離子鍵無飽和性，體現(xiàn)在一種離子周圍可以盡可能多地吸引帶相反電荷的離子，但不是任意的，因?yàn)檫@個(gè)數(shù)目還要受兩種離子的半徑比(即空間條件是否允許)和個(gè)數(shù)比的影響，如

9、NaCl晶體中，每個(gè)Cl周圍只能吸引6個(gè)Na，故Cl和Na的個(gè)數(shù)比為1 1?！癗aCl”僅表示陰、陽離子個(gè)數(shù)比的一個(gè)比例式，而不是表示物質(zhì)確定組成的“分子式”。 【答案】A (2)晶體中，在每個(gè)Na周圍與它最近且距離相等的Na共有_個(gè)。 (3)晶體中每一個(gè)重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元叫晶胞。在NaCl晶胞中，正六面體的頂點(diǎn)上、面上、棱上的Na或Cl為該晶胞與其相鄰的晶胞所共有，一個(gè)晶胞中Cl的個(gè)數(shù)等于_，即(計(jì)算式)_；Na的個(gè)數(shù)等于_，即(填計(jì)算式)_。 (4)設(shè)NaCl的摩爾質(zhì)量為M gmol1，NaCl晶體的密度為 gcm3，阿伏加德羅常數(shù)為NA。NaCl晶體中兩個(gè)鈉離子間的最近距離為_cm。 【解析

10、】(1)如下圖所示。 (2)從體心的Na看，與它最近且距離相等的Na共有12個(gè)。 1下列關(guān)于離子鍵的強(qiáng)弱與晶格能大小的關(guān)系的說法正確的是() A離子鍵的強(qiáng)弱在一定程度上可用晶格能的大小來衡量 B晶格能的大小完全決定離子鍵的強(qiáng)弱 C通常晶格能越大，離子鍵越弱 D晶格能的大小與離子鍵的強(qiáng)弱沒有一點(diǎn)關(guān)系 【解析】離子鍵的強(qiáng)弱可用晶格能的大小來衡量，故A項(xiàng)正確；晶格能越大，離子鍵越強(qiáng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】A變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練 2(2015衡水中學(xué)調(diào)考)如圖是從NaCl或CsCl晶體結(jié)構(gòu)中分割出來的部分結(jié)構(gòu)圖，其中屬于從NaCl晶體中分割出來的結(jié)構(gòu)圖是() A(1)和(3)B(2)和(3) C(1)(4)

11、 D只有(4) 【解析】根據(jù)NaCl和CsCl晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析圖示。(1)中由黑球可知，其配位數(shù)為6，(4)圖應(yīng)為簡(jiǎn)單立方體結(jié)構(gòu)。故(1)(4)應(yīng)為NaCl，(2)中由黑球知配位數(shù)為8，(3)圖為體心立方結(jié)構(gòu)，故(2)(3)應(yīng)為CsCl。所以C項(xiàng)正確。 【答案】C 【點(diǎn)評(píng)】(1)屬于NaCl型的離子晶體還有KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、NiO、CaS等。(2)屬于CsCl型的離子晶體還有CsBr、CsI、NH4Cl等。教材點(diǎn)撥教材點(diǎn)撥 (2)離子晶體硬而脆。 離子晶體中，陰、陽離子間有較強(qiáng)的離子鍵，離子鍵表現(xiàn)了較高的硬度，當(dāng)晶體受到?jīng)_擊力作用時(shí)，部分離子鍵發(fā)生斷裂，導(dǎo)致晶體破碎。

12、(3)離子晶體不導(dǎo)電，熔化或溶于水后能導(dǎo)電。 離子晶體中，離子鍵較強(qiáng)，離子不能自由移動(dòng)，即晶體中無自由移動(dòng)的離子，因此離子晶體不導(dǎo)電。當(dāng)溫度升高時(shí)，陰、陽離子獲得足夠能量，克服了離子間的相互作用，成了自由移動(dòng)的離子，在外界電場(chǎng)作用下，離子定向移動(dòng)而導(dǎo)電。離子化合物溶于水時(shí)，陰、陽離子受到水分子作用變成了自由移動(dòng)的離子(或水合離子)，在外界電場(chǎng)作用下，陰、陽離子定向移動(dòng)而導(dǎo)電。 (4)離子晶體的溶解性：大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑(如水)中，難溶于非極性溶劑(如汽油、煤油)中。當(dāng)把離子晶體放在水中時(shí)，極性水分子對(duì)離子晶體中的離子產(chǎn)生吸引作用，使晶體中的離子克服了離子間的作用而電離，變成在水中自由

13、移動(dòng)的離子。 提示：化學(xué)變化過程一定發(fā)生舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成，但破壞化學(xué)鍵或形成化學(xué)鍵的過程卻不一定發(fā)生化學(xué)變化。如食鹽熔化會(huì)破壞離子鍵，食鹽結(jié)晶過程會(huì)形成離子鍵，但均不是化學(xué)變化過程。 2影響離子晶體結(jié)構(gòu)的因素 (1)幾何因素：在NaCl晶體中，正負(fù)離子的半徑比r/r0.525，在CsCl晶體中正負(fù)離子的半徑比r/r0.934，由于r/r，值的不同，則晶體中離子的配位數(shù)不同。NaCl晶體中正負(fù)離子的配位數(shù)都是6，CsCl晶體中正負(fù)離子的配位數(shù)都是8。 因此晶體中正負(fù)離子的半徑比(r/r)是決定離子晶體結(jié)構(gòu)的重要因素。 (2)電荷因素：在NaCl、CsCl晶體中，每種晶體的正負(fù)離子的

14、配位數(shù)相同，原因是正負(fù)離子電荷(絕對(duì)值)相同，于是正負(fù)離子的個(gè)數(shù)相同，結(jié)果導(dǎo)致正負(fù)離子的配位數(shù)相同；若正負(fù)離子的電荷不相同，正負(fù)離子的個(gè)數(shù)必定不相同，結(jié)果正負(fù)離子的配位數(shù)就不會(huì)相同。如在CaF2晶體中，Ca2和F的電荷比(絕對(duì)值)是2 1，Ca2和F的個(gè)數(shù)比是1 2，如圖所示。Ca2的配位數(shù)為8，F(xiàn)的配位數(shù)為4。因此正負(fù)離子的電荷比是決定離子晶體結(jié)構(gòu)的重要因素，簡(jiǎn)稱電荷因素。 (3)鍵性因素：離子晶體的結(jié)構(gòu)類型還取決于離子鍵的純粹程度，簡(jiǎn)稱鍵性因素。即與晶體中正負(fù)離子的相互極化程度有關(guān)。 3離子晶體的化學(xué)式 由于食鹽是個(gè)無限的巨型“分子”，在其晶體中并不存在單個(gè)氯化鈉(NaCl)分子，而只有鈉

15、離子和氯離子?！癗aCl”只是氯化鈉晶體的化學(xué)式，而不是它的分子式。它表示在氯化鈉晶體中Na和Cl的個(gè)數(shù)之比是1 1，因?yàn)镹a的配位數(shù)是6，Cl的配位數(shù)也是6。 在螢石晶體中，Ca2的配位數(shù)是8，F(xiàn)的配位數(shù)是4。每個(gè)Ca2周圍有8個(gè)F，而每個(gè)F則被4個(gè)Ca2包圍，在整個(gè)晶體中，Ca2和F個(gè)數(shù)之比為1 2。所以，氟化鈣晶體的化學(xué)式為CaF2。 從以上分析中可知，氯化鈉、氟化鈣晶體寫為NaCl、CaF2，并不是說在晶體中存在組成為NaCl、CaF2的單獨(dú)分子，而只是代表晶體中元素原子組成的比例關(guān)系。因此，NaCl、CaF2是氯化鈉和氟化鈣晶體的化學(xué)式，而不是分子式。但習(xí)慣上常常把NaCl叫做氯化鈉

16、的“分子式”，NaCl的化學(xué)式量叫做NaCl的“相對(duì)分子質(zhì)量”。實(shí)際上NaCl的相對(duì)分子質(zhì)量是很難確定的。典例透析典例透析 【解析】四種晶體的熔、沸點(diǎn)一般是原子晶體高，離子晶體較高，金屬晶體高低相差較大，一般較高，但有些高于一些原子晶體(如鎢)，有些低于一些分子晶體(如汞、鈉等)，分子晶體熔點(diǎn)較低。四種晶體中，原子晶體一般不導(dǎo)電(硅為半導(dǎo)體)；分子晶體在固態(tài)和熔融態(tài)時(shí)不導(dǎo)電，溶于水時(shí)可能導(dǎo)電；金屬晶體在固態(tài)和熔融態(tài)時(shí)均可導(dǎo)電；離子晶體在固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電，但在熔融態(tài)和溶于水時(shí)可以導(dǎo)電。由此可以初步推斷：A為離子晶體，B、C為分子晶體，D為金屬晶體。 【答案】A 【點(diǎn)評(píng)】對(duì)于四種晶體的判斷，可以利用其

17、物理性質(zhì)來進(jìn)行，如硬度，熔、沸點(diǎn)，導(dǎo)電性，溶解性等。對(duì)于分子晶體，其熔、沸點(diǎn)在四種晶體中一般是最低的(也有個(gè)別金屬晶體可以比分子晶體低，如汞、鈉等)，離子晶體與原子晶體的熔、沸點(diǎn)一般較高，一般情況下，原子晶體熔、沸點(diǎn)最高，硬度最大。固態(tài)能導(dǎo)電的為金屬晶體及晶體硅等，只有溶于水才導(dǎo)電的是分子晶體。 3(2014試題調(diào)研)比較下列幾組晶體熔、沸點(diǎn)的高低順序 (1)金剛石、氯化鈉、晶體硅、干冰 (2)石英晶體、鋁硅合金、冰 (3)CaO、KI、KCl (4)F2、Cl2、Br2、I2變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練 【解析】金剛石、晶體硅都屬于原子晶體，C原子半徑比Si原子半徑小，鍵能大，金剛石熔點(diǎn)比晶體硅的高，原

18、子晶體離子晶體分子晶體；故金剛石晶體硅氯化鈉干冰；石英為原子晶體熔點(diǎn)較高，并且合金的熔點(diǎn)比任一組分熔點(diǎn)都低，故冰鋁硅合金金屬鋁KClKI；F2、Cl2、Br2、I2單質(zhì)為分子晶體，熔點(diǎn)高低與相對(duì)分子質(zhì)量大小有關(guān)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔點(diǎn)越高，故熔點(diǎn)高低順序?yàn)椋篒2Br2Cl2F2。 【答案】(1)金剛石晶體硅氯化鈉干冰 (2)石英晶體鋁硅合金冰 (3)CaOKClKI (4)I2Br2Cl2F2教材點(diǎn)撥教材點(diǎn)撥 2影響晶格能的因素 離子的電荷數(shù)和陰、陽離子半徑的大小。 3晶格能與晶體的性質(zhì) 晶格能的數(shù)據(jù)可以用來說明許多典型的離子晶體的物理、化學(xué)性質(zhì)的變化規(guī)律，晶格能越大，晶體的熔、沸點(diǎn)越高，硬度

19、越大。 4部分晶體的晶格能與晶體的物理性質(zhì)NaCl型型晶體晶體離子所帶離子所帶的電荷數(shù)的電荷數(shù)核間核間距距/ pm晶格能晶格能/(kJmol1)熔點(diǎn)熔點(diǎn)/K硬度硬度(摩摩氏標(biāo)準(zhǔn)氏標(biāo)準(zhǔn))NaI13237049342.5NaBr12987471 020MgF2AlF3 B晶格能：NaFNaClNaBr C陰離子的配位數(shù)：CsClNaClCaF2 D硬度：MgOCaOBaO 【解析】離子晶體的熔點(diǎn)、晶格能和硬度等性質(zhì)主要取決于離子晶體之間的作用力(即離子鍵)的強(qiáng)弱，離子晶體的配位數(shù)主要取決于離子半徑的相對(duì)大小和離子的電荷數(shù)之比。掌握好離子半徑的大小變化的規(guī)律是分析離子晶體性質(zhì)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。 由于Na

20、、Mg2、Al3的離子半徑依次減小，所帶電荷依次增加，所以NaF、MgF2、AlF3的離子鍵強(qiáng)度會(huì)增大，即熔點(diǎn)依次升高；F、Cl、Br的離子半徑依次增大，NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次減小；CsCl、NaCl、CaF2陰離子的配位數(shù)分別為8、6、4；Mg2、Ca2、Ba2離子半徑依次增大，MgO、CaO、BaO離子鍵的強(qiáng)度依次減弱，即硬度依次減小。 【答案】A 6(2014珠海中學(xué)檢測(cè))已知MgO的晶胞結(jié)構(gòu)屬于NaCl型。某同學(xué)畫出的MgO晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，請(qǐng)改正圖中錯(cuò)誤。 【解析】已知Mg2半徑比O2半徑小，所以圖中空心球和實(shí)心球所代表的離子是不對(duì)的；已知陽離子和陰離子是交替排

21、列的，所以5、7、8、9號(hào)4個(gè)球都是空心球是不正確的，應(yīng)將8號(hào)球改為實(shí)心球。 【答案】空心球應(yīng)為O2，實(shí)心球應(yīng)為Mg2；8號(hào)空心球改為實(shí)心球。新提升新提升達(dá)標(biāo)作業(yè)達(dá)標(biāo)作業(yè)（點(diǎn)此鏈接）（點(diǎn)此鏈接）新視點(diǎn)新視點(diǎn)專家博客專家博客 納米技術(shù) 諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者，美國(guó)科學(xué)家費(fèi)曼(R.P.Feynman)在1959年的美國(guó)物理學(xué)年會(huì)上發(fā)表底部有很大空間的演講中曾預(yù)言：“至少依我看來，物理學(xué)的規(guī)律不排除一個(gè)原子一個(gè)原子地制造物品的可能性。”這被公認(rèn)為納米科學(xué)技術(shù)思想的來源。1984年，德國(guó)薩爾蘭大學(xué)的格萊特(H.Gleiter)在高真空的條件下將粒徑為6 nm的鐵粒子加壓成形，燒結(jié)得到納米量級(jí)的塊狀體，納米材料由此得到迅速發(fā)展。1990年，納米技術(shù)獲得了重大突破。美國(guó)國(guó)際商用機(jī)器公司(IBM)阿爾馬登研究中心的科學(xué)家成功地對(duì)單個(gè)的原子進(jìn)行了重排。 他們使用掃描隧道顯微鏡慢慢地把35個(gè)氙原子移動(dòng)到各自的位置，組成了IBM三個(gè)字母，而三個(gè)字母加起來還沒有3 nm長(zhǎng)。中國(guó)科學(xué)家利用原子力顯微鏡(AFM)技術(shù)“刻”下了世界上字號(hào)最小的唐詩。