【课件】高中化学金属晶体与离子晶体(第2课时)-课件(31张)

1、1231.离子晶体的概念和堆积方式离子晶体是阴、阳离子通过离子键结合,在空间呈现有规律的排列所形成的晶体。例如:氯化钠、氯化铯、氧化镁等晶体都属于离子晶体。常见的AB型离子晶体有NaCl型、CsCl型、ZnS型等多种类型。氯化钠晶体可视为非等径圆球的密堆积。在NaCl晶胞中每个Na+周围有6个Cl-,每个Cl-周围有6个Na+。在一个晶胞中实际拥有4个Cl-,4个Na+,“NaCl”代表的是氯化钠组成的化学式。1232.晶格能是指将1 mol离子晶体中的阴、阳离子完全气化而远离所吸收的能量。晶格能越大,说明吸收的能量越多,表示离子键越强,离子晶体越稳定。 晶格能的大小与阴、阳离子所带电荷的乘积

2、成正比,与阴、阳离子间的距离成反比,此外还与离子晶体的结构型式有关。1233.离子晶体的结构决定着离子晶体具有一系列特性(1)熔点、沸点较高,而且随着离子电荷的增加,离子间距的缩短,晶格能增大,熔点升高。(2)一般易溶于水,而难溶于非极性溶剂。(3)固态时不导电,熔融状态或在水溶液中能导电。探究一探究二问题引导名师精讲即时检测探究一 离子晶体的空间构型观察NaCl晶体的堆积模型,思考以下问题:1.NaCl晶体采取哪种堆积方式?2.像NaCl这样的离子晶体采取密堆积的原因是什么?3.观察给出的氯化钠晶体的结构,分析氯化钠的化学式用NaCl表示的原因。能否把NaCl称为分子式?探究一探究二问题引导

3、名师精讲即时检测提示：1.NaCl晶体中的Cl-采取A1型密堆积,Na+填在Cl-所形成的空隙中,整体是采取非等径圆球的密堆积。2.离子晶体微粒间的作用力为离子键,离子键无方向性和饱和性,因此离子晶体尽可能采取密堆积,以使得体系能量降低,达到稳定状态。3.不能。离子晶体中,并不存在单独的“NaCl”分子。在整个晶体中Na+与Cl-的个数比为1 1,因此,“NaCl”这一化学式表示的只是氯化钠的组成。探究一探究二问题引导名师精讲即时检测1.离子晶体的堆积方式在离子晶体中,构成晶体的离子中的电荷分布基本上是球对称的,因此它们可以视为占据一定体积的圆球,而且它们在空间各个方向上的静电作用相同,所以在

4、各个方向上都可以与带相反电荷的离子发生静电作用,在静电作用能达到的范围内,只要空间条件允许,每个离子周围会尽可能多地吸引带相反电荷的离子以达到降低体系能量的目的。但是阴、阳离子的半径是不同的,因此离子晶体的结构型式可以归结为非等径圆球的密堆积,即将不同半径的圆球的堆积看作是大球先按一定方式做等径圆球的密堆积,小球再填入大球所形成的空隙中。如氯化钠晶体看成是Cl-按A1最密堆积排列,Na+填入六个Cl-构成的空隙中形成的。探究一探究二问题引导名师精讲即时检测组成比为1 1的离子晶体称为AB型离子晶体,它是离子晶体中最简单的一类。最常见的AB型离子晶体有NaCl型、CsCl型和ZnS型。(1)Na

5、Cl型。NaCl型离子晶体中,每个离子被6个带相反电荷的离子包围,阴离子和阳离子的配位数都为6。常见的NaCl型离子晶体有碱金属元素(铯除外)的卤化物、AgF、MgO等。探究一探究二问题引导名师精讲即时检测注意:氯化钠晶胞不是一个小立方体,而是八个小立方体构成的大立方体。有一个Na+处于立方体的中心,另有12个Na+处于棱上,同时有8个Cl-位于顶点、6个Cl-位于面心的位置,用切割法可求出该晶胞中实际拥有的离子数目,Na+为 因此在一个晶胞中实际拥有的Na+与Cl-的个数均为4个。探究一探究二问题引导名师精讲即时检测(2)CsCl型。CsCl型离子晶体中,每个离子被8个带相反电荷的离子包围,

6、阴离子和阳离子的配位数都为8。常见的CsCl型离子晶体还有CsBr、CsI、NH4Cl的晶体等。CsCl的晶体结构模型探究一探究二问题引导名师精讲即时检测(3)ZnS型。ZnS型离子晶体中,阴离子和阳离子的排列类似NaCl型,但相互穿插的位置不同,使阴、阳离子的配位数不是6,而是4。常见的ZnS型离子晶体有硫化铍、氧化铍的晶体等。探究一探究二问题引导名师精讲即时检测2.离子晶体的化学式由于食盐是个无限的巨型“分子”,在其晶体中并不存在单个氯化钠(NaCl)分子,而只有钠离子和氯离子。“NaCl”只是氯化钠晶体的化学式,而不是它的分子式。它表示在氯化钠晶体中Na+和Cl-的个数之比是1 1,其中

7、Na+的配位数是6,Cl-的配位数也是6。在萤石晶体中,Ca2+的配位数是8,F-的配位数是4。每个Ca2+周围有8个F-,而每个F-则被4个Ca2+包围,在整个晶体中,Ca2+和F-个数之比为1 2。所以,氟化钙晶体的化学式为CaF2。从以上分析中可知,氯化钠、氟化钙晶体写为NaCl、CaF2,并不是说在晶体中存在组成为NaCl、CaF2的单独分子,而只是代表晶体中元素原子组成的比例关系。因此,NaCl、CaF2是氯化钠晶体和氟化钙晶体的化学式,而不是分子式。探究一探究二问题引导名师精讲即时检测【例题1】 高温下,超氧化钾晶体(KO2)呈立方体结构。图为超氧化钾晶体的一个晶胞(晶体中最小的重

8、复单元)。则下列有关说法正确的是() (导学号52720026)A.KO2中只存在离子键B.超氧化钾的化学式为KO2,每个晶胞含有1个K+和1个C.晶体中与每个K+距离最近的 有6个D.晶体中,所有原子之间都是以离子键结合探究一探究二问题引导名师精讲即时检测答案：C方法技巧首先要记住NaCl型、CsCl型晶体的结构特点,然后联系立体几何知识来解答。探究一探究二问题引导名师精讲即时检测变式训练1在NaCl晶体中,距离最近的Na+组成的最小多面体是()A.正四面体 B.正六面体C.正八面体 D.正十二面体解析：在NaCl晶体中,距离最近的同种离子是晶体中最小的立方体中的8个顶点上的4个离子,这4个

9、离子构成了正四面体形。答案：A探究一探究二问题引导名师精讲即时检测探究二 离子晶体的晶格能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”。实验证明,“岩浆晶出”的次序与晶格能的大小有关。硅酸盐和石英的晶出次序与晶格能探究一探究二问题引导名师精讲即时检测为什么石英在硅酸盐矿物中最后析出?提示：晶格能高的晶体熔点较高,更易在岩浆冷却过程中先结晶。石英在硅酸盐矿物中晶格能较小,因此石英最后析出。探究一探究二问题引导名师精讲即时检测一、晶格能1.定义1 mol离子晶体中的阴、阳离子完全气化而远离所吸收的能量。晶格能可以理解为1 mol离子化合物中的阴、阳离子,由相互远离的

10、气态结合成离子晶体时所释放出的能量,也可以理解为拆开1 mol离子晶体使之形成气态阴离子和阳离子所吸收的能量。2.晶格能的单位:常用单位是kJmol-1,取正值。3.影响因素影响晶格能大小的因素主要有离子所带的电荷数和阴、阳离子间的距离(离子半径),晶格能的大小还与离子晶体的结构型式有关。即晶格能与阴、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。探究一探究二问题引导名师精讲即时检测4.晶格能的意义晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,且熔点越高,硬度越大。同时,晶格能也影响了“岩浆晶出”的次序,晶格能越大,岩浆中的矿物越易结晶析出。几种AB型离子晶体的晶格能与物理性质之间的关系如表所示

11、:探究一探究二问题引导名师精讲即时检测规律离子晶体的熔点、沸点较高,而且随着离子电荷的增加、离子间距的缩短,晶格能增大,熔点升高。探究一探究二问题引导名师精讲即时检测二、离子晶体的物理性质与结构的关系1.离子晶体具有较高的熔、沸点,难挥发离子晶体中,阴、阳离子间有强烈的相互作用(离子键),要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾,就需要较多的能量。因此,离子晶体具有较高的熔点、沸点和难挥发的性质。一般说来,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,离子键越强,离子晶体的熔点、沸点越高,如熔点、沸点:Al2O3MgO;NaClCsCl等。2.离子晶体硬而脆离子晶体中,阴、阳离子间有较强的离子键,离子晶

12、体表现出较大的硬度。当晶体受到冲击力作用时,部分离子键发生断裂,导致晶体破碎。探究一探究二问题引导名师精讲即时检测3.离子晶体不导电,熔化或溶于水后能导电离子晶体中,离子键较强,离子不能自由移动,即晶体中无自由移动离子,因此,离子晶体不导电。当升高温度时,阴、阳离子获得足够能量克服离子间的相互作用,成为自由移动的离子,在外界电场作用下,离子定向移动而导电。离子化合物溶于水时,阴、阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子(或水合离子),在外界电场作用下,阴、阳离子定向移动而导电。难溶于水的强电解质如BaSO4、CaCO3等溶于水,由于浓度极小,故导电性极差。通常情况下,我们说它们的水溶液不导电。

13、探究一探究二问题引导名师精讲即时检测4.溶解性大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中,难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)中。当把离子晶体放在水中时,极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引,使晶体中的离子克服离子间的相互作用而分开,变成在水中自由移动的离子。探究一探究二问题引导名师精讲即时检测【例题2】 下列说法中正确的是()A.固态时能导电的晶体一定是金属晶体B.熔融态能导电的晶体一定是离子晶体C.水溶液能导电的晶体一定是离子晶体D.固态不导电而熔融态导电的晶体一定是离子晶体解析：离子晶体是阴、阳离子组成的,固态时阴、阳离子不能自由移动,不导电;熔融状态时,离子化合物电离,能够导电。金属晶

14、体固态时能导电,但固态时能导电的晶体不一定是金属晶体。答案：D易错警示熔融状态是否导电是判断化合物是离子化合物还是共价化合物的常用依据。探究一探究二问题引导名师精讲即时检测变式训练2离子晶体熔点的高低决定于晶格能的大小。判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序可能是()A.KClNaClBaOCaOB.NaClKClCaOBaOC.CaOBaONaClKClD.CaOBaOKClNaCl解析：离子晶体中,离子所带电荷越多,半径越小,晶格能越大,晶体熔点、沸点越高。Ca2+、O2-、Ba2+都带2个电荷;Na+、Cl-、K+只带1个电荷,r(Ca2+)r(Ba2+),r(Na+

15、)BaONaClKCl。答案：C探究一探究二即时检测1.下列有关离子晶体及性质的说法不正确的是()A.离子晶体具有较高的熔点B.属于离子晶体的物质都易溶于水C.熔点:MgOCaOBaOD.离子晶体熔化要破坏化学键解析：离子晶体熔点较高,A项正确;部分离子晶体如BaSO4难溶于水,B项错误;离子晶体的熔点的高低取决于晶格能的大小,阴、阳离子所带电荷越多,离子间距离越短时,晶格能越大,熔点越高,C项正确;离子晶体熔化后形成自由移动的离子,破坏了离子键,D项正确。答案：B探究一探究二即时检测2.氧化钙在2 973 K时熔化,而氯化钠在1 074 K时熔化,两者的离子间距离和晶体结构类似,有关它们熔点

16、差别较大的原因叙述不正确的是()A.氧化钙晶体中阴、阳离子所带的电荷数多B.氧化钙的晶格能比氯化钠的晶格能大C.氧化钙晶体的结构类型与氯化钠晶体的结构类型不同D.在氧化钙与氯化钠的离子间距离类似的情况下,晶格能主要由阴、阳离子所带电荷的多少决定解析：氧化钙和氯化钠都属于离子晶体,熔点的高低可根据晶格能的大小判断。晶格能的大小与离子所带电荷数、离子间距离、晶体结构类型等因素有关。氧化钙和氯化钠的离子间距离和晶体结构都类似,所以晶格能主要由阴、阳离子所带电荷数决定。答案：C探究一探究二即时检测3.萤石(CaF2)晶体属于立方晶系,萤石中每个Ca2+被8个F-所包围,则每个F-周围最近距离的Ca2+

17、数目为()A.2B.4C.6D.8解析：萤石(CaF2)中Ca2+和F-的数目之比为1 2,Ca2+被8个F-所包围,配位数是8,F-的配位数应为4,所以每个F-周围最近距离的Ca2+数目为4。答案：B探究一探究二即时检测4.钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体,其结构如图所示,有关说法正确的是()A.该晶体属于离子晶体B.晶体的化学式为Ba2O2C.该晶体结构与CsCl相似D.与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+共有8个答案：A 探究一探究二即时检测5.铜单质及其化合物在很多领域有重要用途,如金属铜用来制造电线电缆,胆矾可用作杀菌剂。 (导学号52720027)(1)Cu位于元素周期表B族。