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知識回顧 三種晶體類型與性質的比較 共價鍵 范德華力 金屬鍵 原子 分子 金屬陽離子和自由電子 很高 很低 差別較大 很大 很小 差別較大 無 硅為半導體 無 導體 氯化鈉晶體 粉末狀氯化鈉晶體 3 4離子晶體 2Na Cl2 2NaCl 氯化鈉的形成過程 一 離子晶體 1 定義 由陽離子和陰離子通過離子鍵結合而成的晶體 2 成鍵粒子 陰 陽離子3 相互作用力 離子鍵 4 常見的離子晶體 強堿 活潑金屬氧化物 大部分的鹽類 可見 在NaCl晶體中 鈉離子 氯離子按一定的規(guī)律在空間排列成立方體 5 晶胞類型 1 氯化鈉型晶胞 1 鈉離子和氯離子的位置 鈉離子和氯離子位于立方體的頂角上 并交錯排列 鈉離子 體心和棱中點 氯離子 面心和頂點 或者反之 氯化鈉的晶胞 3 與Na 等距離且最近的Na Cl 各有幾個 計算方法 均攤法頂點占1 8 棱占1 4 面心占1 2 體心占1 2 每個晶胞含鈉離子 氯離子的個數(shù) 與Na 等距離且最近的Na 有 12個與Na 等距離且最近的Cl 有 6個 NaCl的晶體結構模型 NaCl晶體中陰 陽離子配位數(shù) 2 氯化銫型晶胞 CsCl的晶體結構及晶胞構示意圖 CsCl晶胞 1 銫離子和氯離子的位置 銫離子 體心氯離子 頂點 或者反之 2 每個晶胞含銫離子 氯離子的個數(shù) 銫離子 1個 氯離子 1個 3 與銫離子等距離且最近的銫離子 氯離子各有幾個 銫離子 6個 氯離子 8個 3 CaF2型晶胞 Ca2 的配位數(shù) F 的配位數(shù) 一個CaF2晶胞中含 個Ca2 和個F 8 4 4 8 4 ZnS型晶胞 陽離子的配位數(shù) 4 陰離子的配位數(shù) 4 一個ZnS晶胞中含 4個陽離子和4個陰離子 科學探究 找出CsCl NaCl兩種離子晶體中陽離子和陰離子的配位數(shù) 它們是否相等 6 6 8 8 決定離子晶體結構的因素 幾何因素晶體中正負離子的半徑比電荷因素晶體中正負離子的電荷比鍵性因素離子鍵的純粹程度 純粹因素 科學視野 閱讀思考 碳酸鹽熱分解的實質是什么 表3 7的有關數(shù)值說明了什么 組成碳酸鹽中陽離子的金屬的金屬性越弱 金屬陽離子的半徑越小 碳酸鹽的熱穩(wěn)定性越差 反之越好 各類型離子晶體晶胞的比較 Na 6 Cl 6 Cs Cl 8 8 Zn2 S2 4 4 Ca2 F 4 8 Na Cl Cs Cl Na Cl Cs Cl Zn2 S2 Ca2 F 12 12 6 6 4 4 1 1 4 4 8 4 KBrAgCl MgO CaS BaSe ZnS AgI BeO CsCl CsBr CsI TlCl 堿土金屬鹵化物 堿金屬氧化物 總結一 離子晶體有什么特點 無單個分子存在 NaCl不表示分子式 熔沸點較高 硬度較大 難揮發(fā)難壓縮 且隨著離子電荷的增加 核間距離的縮短 晶格能增大 熔點升高 一般易溶于水 而難溶于非極性溶劑 固態(tài)不導電 水溶液或者熔融狀態(tài)下能導電 哪些物質屬于離子晶體 強堿 部分金屬氧化物 部分鹽類 二 晶格能 定義 氣態(tài)離子形成1摩離子晶體時釋放的能量 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 簡言之 晶格能的大小與離子帶電量成正比 與離子半徑成反比 晶格能越大 形成的離子晶體越穩(wěn)定 離子鍵越強 熔點越高 硬度越大 仔細閱讀表3 8 分析晶格能的大小與離子晶體的熔點有什么關系 離子晶體的晶格能與哪些因素有關 總結歸納二 物質的熔點與晶體類型的關系1 若晶體類型不同 一般情況下 原子晶體 離子晶體 分子晶體 2 若晶體類型相同 則有 離子晶體中 結構相似時 離子半徑越小 離子電荷越高 晶格能越大 離子鍵就越強 熔點就越高 原子晶體中 結構相似時 原子半徑越小 共價鍵鍵長越短 鍵能越大 熔點越高 分子晶體中 不含氫鍵時 分子組成和結構相似時 相對分子質量越大 范德華力就越強 熔點就越高 金屬晶體中 離子半徑越小 離子電荷越高 金屬鍵就越強 熔點就越高 合金的熔點比它的各成分金屬的熔點低 練習 1 下表列出了有關晶體的知識 其中錯誤的是 2 下列物質的晶體 按其熔點由低到高的排列順序正確的是 A N C S O2 CO2B N C CO2 S O2C N C M O S O2D N C S O2 M O3 用離子的電荷和半徑解釋下列離子晶體熔點高低的順序 1 M O KC 2 M O S S 3 N F N C N B B C 1 2 3 4 5 6 8 7 8 中學教材上圖示的NaCl晶體結構 它向三維空間延伸得到完美晶體 NiO晶體結構與NaCl相同 Ni2 與鄰近的O2 核間距為a 10 8 計算NiO晶體密度 已知NiO摩爾質量為74 7g mol 1 解 在該晶體中最小正方體中所含的Ni2 O2 個數(shù)均為 即晶體中每個小正方體中平均含有1 2個NiO 其質量為 而此小正方體體積為 a 10 8 3 故NiO晶體密度為 總結 課堂練習題 a 10 8 3 綜合應用 變式 1 NiO晶體結構與NaCl相同 設NiO的摩爾質量Mg mol 密度為 g mL 阿伏加德羅常數(shù)為NA 求晶胞中兩個距離最近的氧離子中心間的距離為多少cm 解題思路 1 每個晶胞中含NiO的個數(shù) 2 一個晶胞的質量 3 一個晶胞的體積 4 晶胞的邊長 5 晶胞中任一個面對角線長度的一半 主頁 綜合應用 2 天然的和大部分人工制備的晶體都存在各種缺陷 例如在某種NiO晶體中就存在以下缺陷 一個Ni2 空缺 另有兩個Ni2 被兩個Ni3 所取代 其結果晶體仍呈電中性 但化合物中Ni和O的比值卻發(fā)生了變化 某氧化鎳樣品組成為Ni0 97O 試計算該晶體中Ni3 與Ni2 的離子數(shù)之比 返回主菜單 參考答案 Ni3 Ni2 6 91 分析 本題命題角度較新穎 實際上難度不大 第 2 題所提供的Ni0 97O信息 實際上是一種 平均化學式 盡管題給示意圖及題目敘述中提到了有 Ni2 空缺 但 Ni0 97O 的平均化學式與所述的 空缺 無關 它只是遵循著電中性原則 即由于摻雜多帶一個電荷的Ni3 代替了部分Ni2 才使 NiO 變成了 Ni0 97O 2 0 97mol的鎳離子的平均帶電量為2 那么1mol鎳離子的平均帶電量為2 0 97 這是 2和 3價的鎳離子的共同電量 由此可列方程式 不同于上解的是 這種做法將0 97mol鎳離子化為1mol鎳離子來計算 解法一 設1molNi中含Ni2 xmol 則含Ni3 1 x mol 根據電荷守恒 2x 3 1 x 2 0 97x 91 97n Ni3 n Ni2 1 91 97 91 97 6 91 解法二 因為中Nio 97O中既有 2價的離子又有 3價的鎳離子 所以可寫成xNiO yNi2O3的復合形式 該形式中很容易看出鎳離子的總和為x 2y 氧離子的總和為x 3y 因此可列方程如下 1 x 2y 0 97鎳離子個數(shù)守恒x 3y 1氧離子個數(shù)守恒 2 x 2y x 3y 0 97 1同樣可以求出三價鎳與二價鎳離子數(shù)目之比 主頁