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1、1,2,3,1.離子晶體的概念和堆積方式 離子晶體是陰、陽離子通過離子鍵結合,在空間呈現(xiàn)有規(guī)律的排列所形成的晶體。例如:氯化鈉、氯化銫、氧化鎂等晶體都屬于離子晶體。常見的AB型離子晶體有NaCl型、CsCl型、ZnS型等多種類型。 氯化鈉晶體可視為非等徑圓球的密堆積。在NaCl晶胞中每個Na+周圍有6個Cl-,每個Cl-周圍有6個Na+。在一個晶胞中實際擁有4個Cl-,4個Na+,“NaCl”代表的是氯化鈉組成的化學式。,,,,,,,,,,,,,,1,2,3,2.晶格能 是指將1 mol離子晶體中的陰、陽離子完全氣化而遠離所吸收的能量。晶格能越大,說明吸收的能量越多,表示離子鍵越強,離子晶體越

2、穩(wěn)定。 晶格能的大小與陰、陽離子所帶電荷的乘積成正比,與陰、陽離子間的距離成反比,此外還與離子晶體的結構型式有關。,,,,,,,,,1,2,3,3.離子晶體的結構決定著離子晶體具有一系列特性 (1)熔點、沸點較高,而且隨著離子電荷的增加,離子間距的縮短,晶格能增大,熔點升高。 (2)一般易溶于水,而難溶于非極性溶劑。 (3)固態(tài)時不導電,熔融狀態(tài)或在水溶液中能導電。,,,,,,探究一,探究二,問題引導,名師精講,即時檢測,探究一 離子晶體的空間構型 觀察NaCl晶體的堆積模型,思考以下問題: 1.NaCl晶體采取哪種堆積方式? 2.像NaCl這樣的離子晶體采取密堆積的原因是什么? 3.觀察給

3、出的氯化鈉晶體的結構,分析氯化鈉的化學式用NaCl表示的原因。能否把NaCl稱為分子式?,探究一,探究二,問題引導,名師精講,即時檢測,提示：1.NaCl晶體中的Cl-采取A1型密堆積,Na+填在Cl-所形成的空隙中,整體是采取非等徑圓球的密堆積。 2.離子晶體微粒間的作用力為離子鍵,離子鍵無方向性和飽和性,因此離子晶體盡可能采取密堆積,以使得體系能量降低,達到穩(wěn)定狀態(tài)。 3.不能。離子晶體中,并不存在單獨的“NaCl”分子。在整個晶體中Na+與Cl-的個數(shù)比為11,因此,“NaCl”這一化學式表示的只是氯化鈉的組成。,探究一,探究二,問題引導,名師精講,即時檢測,1.離子晶體的堆積方式 在離

4、子晶體中,構成晶體的離子中的電荷分布基本上是球對稱的,因此它們可以視為占據(jù)一定體積的圓球,而且它們在空間各個方向上的靜電作用相同,所以在各個方向上都可以與帶相反電荷的離子發(fā)生靜電作用,在靜電作用能達到的范圍內(nèi),只要空間條件允許,每個離子周圍會盡可能多地吸引帶相反電荷的離子以達到降低體系能量的目的。但是陰、陽離子的半徑是不同的,因此離子晶體的結構型式可以歸結為非等徑圓球的密堆積,即將不同半徑的圓球的堆積看作是大球先按一定方式做等徑圓球的密堆積,小球再填入大球所形成的空隙中。如氯化鈉晶體看成是Cl-按A1最密堆積排列,Na+填入六個Cl-構成的空隙中形成的。,探究一,探究二,問題引導,名師精講,即

5、時檢測,組成比為11的離子晶體稱為AB型離子晶體,它是離子晶體中最簡單的一類。最常見的AB型離子晶體有NaCl型、CsCl型和ZnS型。 (1)NaCl型。 NaCl型離子晶體中,每個離子被6個帶相反電荷的離子包圍,陰離子和陽離子的配位數(shù)都為6。常見的NaCl型離子晶體有堿金屬元素(銫除外)的鹵化物、AgF、MgO等。,探究一,探究二,問題引導,名師精講,即時檢測,注意:氯化鈉晶胞不是一個小立方體,而是八個小立方體構成的大立方體。有一個Na+處于立方體的中心,另有12個Na+處于棱上,同時有8個Cl-位于頂點、6個Cl-位于面心的位置,用切割法可求出該晶胞中實際擁有的離子數(shù)目,Na+為

6、 因此在一個晶胞中實際擁有的Na+與Cl-的個數(shù)均為4個。,探究一,探究二,問題引導,名師精講,即時檢測,(2)CsCl型。 CsCl型離子晶體中,每個離子被8個帶相反電荷的離子包圍,陰離子和陽離子的配位數(shù)都為8。常見的CsCl型離子晶體還有CsBr、CsI、NH4Cl的晶體等。 CsCl的晶體結構模型,探究一,探究二,問題引導,名師精講,即時檢測,(3)ZnS型。 ZnS型離子晶體中,陰離子和陽離子的排列類似NaCl型,但相互穿插的位置不同,使陰、陽離子的配位數(shù)不是6,而是4。常見的ZnS型離子晶體有硫化鈹、氧化鈹?shù)木w等。,探究一,探究二,問題引導,名師精講,即時檢測,2

7、.離子晶體的化學式 由于食鹽是個無限的巨型“分子”,在其晶體中并不存在單個氯化鈉(NaCl)分子,而只有鈉離子和氯離子。“NaCl”只是氯化鈉晶體的化學式,而不是它的分子式。它表示在氯化鈉晶體中Na+和Cl-的個數(shù)之比是11,其中Na+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-的配位數(shù)是4。每個Ca2+周圍有8個F-,而每個F-則被4個Ca2+包圍,在整個晶體中,Ca2+和F-個數(shù)之比為12。所以,氟化鈣晶體的化學式為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的單獨分子,而只是代表晶體

8、中元素原子組成的比例關系。因此,NaCl、CaF2是氯化鈉晶體和氟化鈣晶體的化學式,而不是分子式。,探究一,探究二,問題引導,名師精講,即時檢測,【例題1】 高溫下,超氧化鉀晶體(KO2)呈立方體結構。圖為超氧化鉀晶體的一個晶胞(晶體中最小的重復單元)。則下列有關說法正確的是() (導學號52720026) A.KO2中只存在離子鍵 B.超氧化鉀的化學式為KO2,每個晶胞含有1個K+和1個 C.晶體中與每個K+距離最近的 有6個 D.晶體中,所有原子之間都是以離子鍵結合,探究一,探究二,問題引導,名師精講,即時檢測,答案：C 方法技巧首先要記住NaCl型、CsCl型晶體的結構特點,然后聯(lián)系

9、立體幾何知識來解答。,探究一,探究二,問題引導,名師精講,即時檢測,變式訓練1在NaCl晶體中,距離最近的Na+組成的最小多面體是() A.正四面體B.正六面體 C.正八面體D.正十二面體 解析：在NaCl晶體中,距離最近的同種離子是晶體中最小的立方體中的8個頂點上的4個離子,這4個離子構成了正四面體形。 答案：A,探究一,探究二,問題引導,名師精講,即時檢測,探究二 離子晶體的晶格能 火山噴出的巖漿是一種復雜的混合物,冷卻時,許多礦物相繼析出,簡稱“巖漿晶出”。實驗證明,“巖漿晶出”的次序與晶格能的大小有關。 硅酸鹽和石英的晶出次序與晶格能,探究一,探究二,問題引導,名師精講,即時檢測,為什

10、么石英在硅酸鹽礦物中最后析出? 提示：晶格能高的晶體熔點較高,更易在巖漿冷卻過程中先結晶。石英在硅酸鹽礦物中晶格能較小,因此石英最后析出。,探究一,探究二,問題引導,名師精講,即時檢測,一、晶格能 1.定義 1 mol離子晶體中的陰、陽離子完全氣化而遠離所吸收的能量。 晶格能可以理解為1 mol離子化合物中的陰、陽離子,由相互遠離的氣態(tài)結合成離子晶體時所釋放出的能量,也可以理解為拆開1 mol離子晶體使之形成氣態(tài)陰離子和陽離子所吸收的能量。 2.晶格能的單位:常用單位是kJmol-1,取正值。 3.影響因素 影響晶格能大小的因素主要有離子所帶的電荷數(shù)和陰、陽離子間的距離(離子半徑),晶格能的大

11、小還與離子晶體的結構型式有關。 即晶格能與陰、陽離子所帶電荷的乘積成正比,與陰、陽離子間的距離成反比。,探究一,探究二,問題引導,名師精講,即時檢測,4.晶格能的意義 晶格能越大,形成的離子晶體越穩(wěn)定,且熔點越高,硬度越大。同時,晶格能也影響了“巖漿晶出”的次序,晶格能越大,巖漿中的礦物越易結晶析出。 幾種AB型離子晶體的晶格能與物理性質之間的關系如表所示:,探究一,探究二,問題引導,名師精講,即時檢測,規(guī)律離子晶體的熔點、沸點較高,而且隨著離子電荷的增加、離子間距的縮短,晶格能增大,熔點升高。,探究一,探究二,問題引導,名師精講,即時檢測,二、離子晶體的物理性質與結構的關系 1.離子晶體具有

12、較高的熔、沸點,難揮發(fā) 離子晶體中,陰、陽離子間有強烈的相互作用(離子鍵),要克服離子間的相互作用使物質熔化和沸騰,就需要較多的能量。因此,離子晶體具有較高的熔點、沸點和難揮發(fā)的性質。 一般說來,陰、陽離子的電荷數(shù)越多,離子半徑越小,離子鍵越強,離子晶體的熔點、沸點越高,如熔點、沸點:Al2O3MgO;NaClCsCl等。 2.離子晶體硬而脆 離子晶體中,陰、陽離子間有較強的離子鍵,離子晶體表現(xiàn)出較大的硬度。當晶體受到?jīng)_擊力作用時,部分離子鍵發(fā)生斷裂,導致晶體破碎。,探究一,探究二,問題引導,名師精講,即時檢測,3.離子晶體不導電,熔化或溶于水后能導電 離子晶體中,離子鍵較強,離子不能自由移動

13、,即晶體中無自由移動離子,因此,離子晶體不導電。當升高溫度時,陰、陽離子獲得足夠能量克服離子間的相互作用,成為自由移動的離子,在外界電場作用下,離子定向移動而導電。離子化合物溶于水時,陰、陽離子受到水分子作用變成了自由移動的離子(或水合離子),在外界電場作用下,陰、陽離子定向移動而導電。 難溶于水的強電解質如BaSO4、CaCO3等溶于水,由于濃度極小,故導電性極差。通常情況下,我們說它們的水溶液不導電。,探究一,探究二,問題引導,名師精講,即時檢測,4.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、苯、CCl4)中。當把離子晶體放在水中時,極性水分子對離子晶體中的

14、離子產(chǎn)生吸引,使晶體中的離子克服離子間的相互作用而分開,變成在水中自由移動的離子。,探究一,探究二,問題引導,名師精講,即時檢測,【例題2】 下列說法中正確的是() A.固態(tài)時能導電的晶體一定是金屬晶體 B.熔融態(tài)能導電的晶體一定是離子晶體 C.水溶液能導電的晶體一定是離子晶體 D.固態(tài)不導電而熔融態(tài)導電的晶體一定是離子晶體 解析：離子晶體是陰、陽離子組成的,固態(tài)時陰、陽離子不能自由移動,不導電;熔融狀態(tài)時,離子化合物電離,能夠導電。金屬晶體固態(tài)時能導電,但固態(tài)時能導電的晶體不一定是金屬晶體。 答案：D 易錯警示熔融狀態(tài)是否導電是判斷化合物是離子化合物還是共價化合物的常用依據(jù)。,探究一,探究二

15、,問題引導,名師精講,即時檢測,變式訓練2離子晶體熔點的高低決定于晶格能的大小。判斷KCl、NaCl、CaO、BaO四種晶體熔點的高低順序可能是() A.KClNaClBaOCaO B.NaClKClCaOBaO C.CaOBaONaClKCl D.CaOBaOKClNaCl 解析：離子晶體中,離子所帶電荷越多,半徑越小,晶格能越大,晶體熔點、沸點越高。Ca2+、O2-、Ba2+都帶2個電荷;Na+、Cl-、K+只帶1個電荷,r(Ca2+)BaONaClKCl。 答案：C,探究一,探究二,即時檢測,1.下列有關離子晶體及性質的說法不正確的是() A.離子晶體具有較高的熔點 B.屬于離子晶體的物

16、質都易溶于水 C.熔點:MgOCaOBaO D.離子晶體熔化要破壞化學鍵 解析：離子晶體熔點較高,A項正確;部分離子晶體如BaSO4難溶于水,B項錯誤;離子晶體的熔點的高低取決于晶格能的大小,陰、陽離子所帶電荷越多,離子間距離越短時,晶格能越大,熔點越高,C項正確;離子晶體熔化后形成自由移動的離子,破壞了離子鍵,D項正確。 答案：B,探究一,探究二,即時檢測,2.氧化鈣在2 973 K時熔化,而氯化鈉在1 074 K時熔化,兩者的離子間距離和晶體結構類似,有關它們?nèi)埸c差別較大的原因敘述不正確的是() A.氧化鈣晶體中陰、陽離子所帶的電荷數(shù)多 B.氧化鈣的晶格能比氯化鈉的晶格能大 C.氧化鈣晶體

17、的結構類型與氯化鈉晶體的結構類型不同 D.在氧化鈣與氯化鈉的離子間距離類似的情況下,晶格能主要由陰、陽離子所帶電荷的多少決定 解析：氧化鈣和氯化鈉都屬于離子晶體,熔點的高低可根據(jù)晶格能的大小判斷。晶格能的大小與離子所帶電荷數(shù)、離子間距離、晶體結構類型等因素有關。氧化鈣和氯化鈉的離子間距離和晶體結構都類似,所以晶格能主要由陰、陽離子所帶電荷數(shù)決定。 答案：C,探究一,探究二,即時檢測,3.螢石(CaF2)晶體屬于立方晶系,螢石中每個Ca2+被8個F-所包圍,則每個F-周圍最近距離的Ca2+數(shù)目為() A.2B.4C.6D.8 解析：螢石(CaF2)中Ca2+和F-的數(shù)目之比為12,Ca2+被8個

18、F-所包圍,配位數(shù)是8,F-的配位數(shù)應為4,所以每個F-周圍最近距離的Ca2+數(shù)目為4。 答案：B,探究一,探究二,即時檢測,4.鋇在氧氣中燃燒時得到一種鋇的氧化物晶體,其結構如圖所示,有關說法正確的是() A.該晶體屬于離子晶體 B.晶體的化學式為Ba2O2 C.該晶體結構與CsCl相似 D.與每個Ba2+距離相等且最近的Ba2+共有8個,答案：A,探究一,探究二,即時檢測,5.銅單質及其化合物在很多領域有重要用途,如金屬銅用來制造電線電纜,膽礬可用作殺菌劑。 (導學號52720027) (1)Cu位于元素周期表B族。Cu2+的核外電子排布式為。 (2)上圖是銅的某種氧化物的晶胞結構示意圖,可確定該晶胞中陰離子的個數(shù)為。 (3)Cu2O的熔點比Cu2S的(填“高”或“低”),請解釋原因。,探究一,探究二,即時檢測,解析：(2)由銅的氧化物的晶胞結構可知,氧原子有8個處在頂點位置,4個處于棱上,2個處于面上,1個處于體心,故一個晶胞中所實際擁有的氧原子個數(shù)為: 答案：(1)1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9 (2)4 (3)高Cu2O與Cu2S相比,陽離子相同、陰離子所帶電荷也相同,但O2-的半徑比S2-的小,所以Cu2O的晶格能更大,熔點更高,