高二化学选修3离子晶体课件

节离子晶体2021/5/91干冰水晶明矾雪花氯化钠金刚石常见晶体2021/5/92

1.NaCl晶体是典型的离子化合物,其中存在哪些微粒?试写出NaCl的电子式.

2.上述离子是通过怎样的相互作用结合成晶体的呢?你知道吗？2021/5/93知识回顾：离子键

1、

称为离子键。2、成键的微粒：阴、阳离子3、成键的本质：阴阳离子间的静电作用4、成键的条件：活泼金属元素的原子和活泼的非金属元素的原子使阴、阳离子结合成离子化合物的静电作用形成条件：一般电负性差值大于1.72021/5/94思考

哪些物质中含有离子键？

1、活泼的金属元素（IA、IIA）和活泼的非金属元素（VIA、VIIA）形成的化合物。

2、活泼的金属元素和酸根离子（或氢氧根离子）形成的化合物

3、铵根和酸根离子（或活泼非金属元素离子）形成的盐。强碱大多数盐活泼金属氧化物

4、从物质类别的角度来说，离子化合物通常包括________、___________和________________。5.常见的离子化合物2021/5/956、影响离子键强弱的因素：离子半径和离子电荷同种类型的离子晶体，通常离子半径越

、离子带电荷越

，离子键就越

。离子键越强，破坏它所需能量就越

。熔点就越

。小多强大高2021/5/967、离子键的特征没有方向性：阴阳离子是球形对称的，电荷的分布也是球形对称的，它们在空间各个方向上的静电作用相同，都可以和带不同电荷的离子发生作用没有饱和性：在静电作用能达到的范围内，只要空间条件允许，一个离子可以多个离子发生作用2021/5/97

重晶石BaSO4

莹石CaF2

胆矾CuSO4·5H2O

明矾KAl(SO4)2·12H2O2021/5/98强碱、活泼金属氧化物、金属氢化物、大部分的盐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5、常见的离子晶体：一、离子晶体板书4.配位数（C．N．）离子周围最邻近的异电性离子的数目2021/5/99(2)硬度

。6.离子晶体物理性质的特点：(1)熔沸点

,难挥发难压缩。较高较大(3)水溶性(4)导电性

阅读课本P79最后一段(即科学视野之前的一段),结合氯化钠晶体的结构,你认为离子晶体物理性质有何特点?离子电荷越多,核间距离越小,熔沸点升高。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。板书2021/5/910二、典型的离子晶胞：2021/5/911NaCl的晶体结构：6：62021/5/912Na+Cl-315624154236每个Cl-

周围与之最接近且距离相等的Na+共有

个。6这几个Na+在空间构成的几何构型为

。正八面体NaCl晶体中离子的配位数2021/5/913①与Na+等距离且最近Cl-

有

个，即Na+的配位数

。②与Cl-等距离且最近Na+

有

个，即Cl-的配位数为

。6666③与Cl-等距离且最近Cl-有

个④与Na+

等距离且最近Na+

有

个1212二、典型的离子晶体：板书1.NaCl：2021/5/914CsCl晶体的结构2021/5/915铯离子氯离子

氯化铯晶体中氯离子和铯离子分别处于晶胞的什么位置？氯离子位于顶点，铯离子位于体心。(2)氯化铯晶体2021/5/916

CsCl晶体中离子的配位数（1）每个晶胞含铯离子、氯离子的个数？（2）在氯化铯晶体中，每个Cs+周围与之最接近且距离相等的Cl-共有

；（3）在每个Cl-周围距离相等且最近的Cs+共有

；8

1个Cs+1个Cl-8(4)与Cs+

最近且等距离的Cs+有6个板书2021/5/917(3)CaF2型晶胞①Ca2+的配位数：②F-的配位数：③一个CaF2晶胞中平均含：

4个Ca2+和8个F-84(4)Ca2+周围最近且等距离的Ca2+有

12

个，

F-………F-有

6

个。板书2021/5/918CaFCa2＋配位数是_____，F－的配位数是_______。84图示为CaF2晶胞的1/8,观察点为上左前方晶胞上面心2021/5/919(4)ZnS型晶胞2°阳离子的配位数：阴离子的配位数：1°一个ZnS晶胞中含：4个阳离子和4个阴离子442021/5/920科学探究：找出NaCl、CsCl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NaClCsCl66882021/5/921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3—5、表3—6分析影响离子晶体中离子配位数的因素。配位数468半径比0.2~0.40.4~0.70.7~1.0空间构型ZnSNaClCsCl2021/5/922三、决定离子晶体结构的因素（1）几何因素晶体中正负离子的半径比（2）电荷因素晶体中正负离子的电荷比（3）键性因素离子键的纯粹因素2021/5/9231、几何因素配位数与r+/r－之比相关：0.225——0.414 4配位0.414——0.732 6配位 0.732——1.000 8配位 NaCl:95/181=0.525CsCl:169/181=0.9332021/5/924r＋r－

＝r＋r－

＝0.520.93NaCl型CsCl型离子Na+Cs+Cl－离子半径（pm)951691812021/5/9252、电荷因素CaF2的晶胞例：CaF2的晶体中，Ca2＋和F－的个数之比____，电荷数之比_____，Ca2＋配位数是_____，F－的配位数是_______。由正负离子的电荷比影响离子晶体的配位数的因素，称为电荷因素。1:22:1842021/5/926NaClCsCl熔点℃沸点℃

801

645

1413

1290

为什么NaCl的熔沸点比CsCl高？交流与讨论2021/5/927结论:

对于组成和结构相似的物质，阴、阳离子半径越小，离子键越强，熔沸点较高，晶体越稳定。

离子键的强弱在一定程度上可以用离子晶体的晶格能来衡量。2021/5/928

1.概念：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值。四、离子晶体的晶格能2021/5/9292.表示：符号为U单位是KJ/mol,取正值

3、影响晶格能大小因素离子晶体中阴阳离子半径越小，所带电荷越多，离子键越强，晶格能越大

2021/5/9304晶格能的作用：（1）晶格能越大，离子晶体越稳定，离子晶体的熔沸点越高，硬度越大。（2）岩浆晶出规则与晶格能的关系★晶格能高的晶体熔点较高，更容易在岩浆冷却过程中冷却下来，从而先结晶2021/5/931

1.四种晶体的结构性质比较晶体结构离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体结构构成微粒作用力性质硬度熔沸点导电性延展性溶解性实例存在范围阴阳离子分子原子阳离子、电子离子键分子间作用共价键（有）

金属键较大、脆小很大差异大较高低很高差异大熔融、溶液导电固态、熔融态不导电，有些在水溶液中导电.不或半导导电差差差好溶水、不溶有机相似相溶不溶不溶NaCl干冰

金刚石Na离子化合物多数共价化合物多数非金属单质某些非金属单质某些共价化合物金属、合金规律总结2021/5/9322.判断晶体类型的依据1、结构构成晶体的粒子和粒子间的作用力

2、特征性质

(1)熔沸点、硬度：

高：原子晶体；中：离子晶体；低：分子晶体

(2)导电性：

熔融状态导电：离子晶体金属晶体固体、熔融均导电：金属晶体规律总结2021/5/933

3.晶体熔沸点高低比较方法1、类型不同：（一般）原子晶体＞离子晶体＞分子晶体2、类型相同：⑴离子晶体（晶格能大小）离子半径越小、电荷数越大⑵分子晶体（分子间作用力大小）①形成氢键的大②相对分子质量越大③分子极性越大⑶原子晶体（共价键强弱）半径越小、键长越短、键能越大、共价键越强

⑷金属晶体（金属键强弱）离子半径越小、电荷数越大看常温下的状态：熔点：固体＞液体液体＞气体规律总结2021/5/934例：下列热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶格能的是______A、Na(s)+1/2Cl2(g)=NaCl(s);△HB、Na+(g)+Cl-(g)=NaCl(s);△H1C、Na(s)=Na(g);△H2D、Na(g)-e-=Na+(g);△H3E、1/2Cl2(g)=Cl(g);△H4F、Cl(g)+e-=Cl-(g);△H5

写出△H1与△H、△H2、△H3、△H4、△H5之间的关系式_____△H=△H1+△H2+△H3+△H4+△H5B2021/5/935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．NａCｌ、SｉO2、CO2

B．NａCｌ、CO2、SｉO2C．NａCｌ、MｇO、SｉO2

D．NａCｌ、SｉO2、MｇO

ABCD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BC2021/5/9363.下列物质中，化学式能准确表示该物质分子组成的是A.NH4ClB.SiO2C.P4D.Na2SO4问题反思——化学式能否表示分子，关键能判断该物质是否分子晶体2021/5/9374.下列有关晶体的叙述中不正确的是()A.金刚石的网状结构中,由共价键形成的碳原子环中,最小的环上有6个碳原子B.氯化钠晶体中,每个Na+周围距离相等的Na+离子共有6个C.氯化铯晶体中,每个铯原子周围紧邻8个氯原子D.干冰晶体中,每个二氧化碳分子周围紧邻12个二氧化碳分子2021/5/9385.如图所示是某些晶体的结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一部分。

⑴其中代表金刚石的是（填编号字母，下同）_____，其中每个碳原子与____个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于____晶体。⑵其中代表石墨的是_______，其中每个正六边形占有的碳原子数平均为______个。⑶其中代表NaCl的是______。⑷代表CsCl的是___，它属于___晶体，每个Cs+与__个Cl—紧邻。⑸代表干冰的是_________，它属于______晶体，每个CO2分子与______个CO2分子紧邻。⑹上述五种物质熔点由高到低的顺序______________________。

2021/5/93921参照下表中物质的熔点，回答有关问题：物质NaFNaClNaBrNaINaClKClRbClCsCl熔点℃995801755651801776715646物质SiF4SiCl4SiBr4SiI4SiCl4GeCl4SnCl4PbCl4熔点℃－90.2－70.45.212.05－70.4－49.5－36.2－15.0①钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点高低取决于其______________________，在这种情况下，____________越大，________________越弱，故熔点依次降低。②硅的卤化物及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点高低取决于其_______________，___________________越大，___________________越大，故熔点依次升高。③钠的卤化物的熔点比相应硅的卤化物的熔点高得多，这是由______________。2021/5/940课堂互动讲练离子晶体及常见的类型1．离子键(1)定义：阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键叫做离子键。(2)成键元素：活泼金属元素(如K、Na、Ca、Ba等，主要是第ⅠA族和第ⅡA族元素)和活泼非金属元素(如F、Cl、Br、O等，主要是第ⅥA族和第ⅦA族元素)相互结合时多形成离子键。2021/5/941(3)成键原因：活泼金属原子容易失去电子而形成阳离子，活泼非金属原子容易得到电子形成阴离子。当活泼金属遇到活泼非金属时，电子发生转移，分别形成阳、阴离子，再通过静电作用形成离子键。(4)离子键只存在于离子化合物中。(5)强碱、活泼金属氧化物、大多数盐类是离子化合物。2021/5/9422.离子晶体(1)离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。(2)离子晶体微粒之间的作用力是离子键。由于静电作用没有方向性，故离子键没有方向性。只要条件允许，阳离子周围可以尽可能多地吸引阴离子，同样，阴离子周围可以尽可能多地吸引阳离子，故离子键也没有饱和性。根据静电作用大小的影响因素可知，在离子晶体中阴、阳离子半径越小，所带电荷数越多，离子键越强。(3)离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不是表示分子的组成。2021/5/9433．几种离子晶体模型(1)NaCl型晶体结构模型(左下图)：配位数为6。①在NaCl晶体中，每个Na＋周围同时吸引着6个Cl－，每个Cl－周围也同时吸引着6个Na＋。②每个Na＋周围与它最近且等距的Na＋有12个，每个Na＋周围与它最近且等距的Cl－有6个。2021/5/944(2)CsCl型晶体结构模型(右下图)：配位数为8。①在CsCl晶体中，每个Cs＋周围同时吸引着8个Cl－，每个Cl－周围也同时吸引着8个Cs＋。②每个Cs＋与6个Cs＋等距离相邻，每个Cs＋与8个Cl－等距离相邻。2021/5/9452021/5/946例1 (2011年黄冈高二检测)有下列八种晶体：A.SiO2(水晶)；B.冰醋酸；C.氧化镁；D.白磷；E.晶体氩；F.氯化铵；G.铝；H.金刚石。用序号回答下列问题：(1)属于原子晶体的化合物是________，直接由原子构成的晶体是________，直接由原子构成的分子晶体是________。2021/5/947(2)由极性分子构成的晶体是________，含有共价键的离子晶体是________，属于分子晶体的单质是________。(3)在一定条件下能导电并发生化学变化的是________。受热熔化后化学键不发生变化的是________，需克服共价键的是________。【思路点拨】判断晶体类型需要注意以下两点：(1)晶体的构成微粒。(2)微粒间的相互作用力。2021/5/9482021/5/949【答案】

(1)A

A、E、H

E

(2)B

F

D、E(3)B、C、F

B、D、E

A、H2021/5/950互动探究(1)上述物质中均含有化学键吗？(2)B与F所含化学键类型是否相同？【提示】

(1)不是，稀有气体为单原子分子，分子内无化学键。(2)B项冰醋酸分子中的化学键为共价键，而F项所含化学键为离子键、共价键、配位键。所以两者所含化学键类型不同。2021/5/951【规律方法】判断晶体类型的方法判断晶体的类型一般是根据物质的物理性质：(1)在常温下呈气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。如H2O、H2等。对于稀有气体，虽然构成物质的微粒为原子，但应看作单原子分子，因为微粒间的相互作用力是范德华力，而非共价键。(2)在熔融状态下能导电的晶体(化合物)是离子晶体。如：NaCl熔融后电离出Na＋和Cl－，能自由移动，所以能导电。2021/5/952(3)有较高的熔、沸点，硬度大，并且难溶于水的物质大多为原子晶体，如晶体硅、二氧化硅、金刚石等。(4)易升华的物质大多为分子晶体。还要强调的是，对于教材上每种晶体类型的例子，同学们一定要认真掌握其结构，把握其实质和内涵，在解题中灵活运用。2021/5/953变式训练1如图，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na＋或Cl－所处的位置。这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。2021/5/954(1)请将其中代表Cl－的圆圈涂黑(不必考虑体积大小)，以完成NaCl晶体结构示意图。(2)晶体中，在每个Na＋的周围与它最接近的且距离相等的Na＋共有________个。(3)在NaCl晶胞中正六面体的顶角上、面上、棱上的Na＋或Cl－为该晶胞与其相邻的晶胞所共有，一个晶胞中Cl－的个数等于________，即________(填计算式)；Na＋的个数等于________，即________(填计算式)。2021/5/955解析：(1)如图所示2021/5/956答案：(1)2021/5/957离子晶体的性质1．熔、沸点具有较高的熔、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、沸点和难挥发的性质。2．硬度硬而脆。离子晶体中，阴、阳离子间有较强的离子键，离子晶体表现出较高的硬度。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。2021/5/9583．导电性不导电，但熔化或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，阴、阳离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力，成为自由移动的离子，在外加电场的作用下，离子定向移动而导电。离子晶体溶于水时，阴、阳离子受到水分子的作用成了自由移动的离子(或水合离子)，在外加电场的作用下，阴、阳离子定向移动而导电。2021/5/9594．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。当把离子晶体放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子。特别提醒：化学变化过程一定发生旧化学键的断裂和新化学键的形成，但破坏化学键或形成化学键的过程却不一定发生化学变化，如食盐熔化会破坏离子键，食盐结晶过程会形成离子键，但均不是化学变化过程。2021/5/960例2 (2011年北京东城区高二检测)现有几组物质的熔点(℃)的数据：A组B组C组D组金刚石：3550Li：181HF：－83NaCl：801晶体硅：1410Na：98HCl：－115KCl：776晶体硼：2300K：64HBr：－89RbCl：718二氧化硅：1723Rb：39HI：－51CsCl：6452021/5/961据此回答下列问题：(1)A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是________。(2)B组晶体共同的物理性质是______(填序号)。①有金属光泽②导电性③导热性④延展性(3)C组中HF熔点反常是由于________________________________________________________________________。2021/5/962(4)D组晶体可能具有的性质是________(填序号)。①硬度小 ②水溶液能导电③固体能导电 ④熔融状态能导电(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为：NaCl>KCl>RbCl>CsCl，其原因解释为：________________________________________________________________________。2021/5/963【解析】通过读取表格中数据先判断出晶体的类型及晶体的性质，应用氢键解释HF的熔点反常，利用晶格能的大小解释离子晶体熔点高低的原因。【答案】

(1)原子共价键(2)①②③④(3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可)(4)②④

(5)D组晶体都为离子晶体，r(Na＋)<r(K＋)<r(Rb＋)<r(Cs＋)，在