第三章 第四節(jié) 離子晶體

第三章第四節(jié)離子晶體第1頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月學習目標1.能說明離子鍵的形成，能根據(jù)離子化合物的結構特征解釋其物理性質(zhì)。2．知道離子化合物的熱穩(wěn)定性與陰、陽離子的半徑和電荷有關。3．了解晶格能的應用，知道晶格能的大小可以衡量離子晶體中離子鍵的強弱。4．能說出分子晶體與原子晶體、離子晶體、金屬晶體的結構基元以及物理性質(zhì)方面的主要區(qū)別。第2頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月一、離子晶體1．概念：由

和

通過

結合而成的晶體。2．構成離子晶體的微粒：

和

。3．微粒間的作用力：

。4．決定晶體結構的因素(1)幾何因素，即晶體中正負離子的

；(2)電荷因素，即晶體中正負離子的

；(3)鍵性因素，即

的純粹程度。基礎知識梳理陰離子陽離子離子鍵陰離子陽離子離子鍵半徑比電荷比離子鍵第3頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月5．離子晶體的性質(zhì)(1)離子晶體的

較大，難于壓縮；(2)離子晶體熔、沸點

，難揮發(fā)；(3)離子晶體不導電，但是在

或

中可導電。6．常見離子晶體的空間結構(1)AB型離子晶體的空間結構硬度較高熔融態(tài)溶液第4頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月離子晶體NaClCsCl陰離子的配位數(shù)68陽離子的配位數(shù)68陰、陽離子配位數(shù)圖示第5頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月晶胞0.5250.934第6頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)CaF2晶體構型Ca2+的配位數(shù)為8，F(xiàn)-的配位數(shù)為4。第7頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月二、晶格能1．概念：

形成

離子晶體

的能量。2．影響晶格能大小的因素(1)離子所帶電荷：離子所帶電荷

，晶格能

。(2)離子的半徑：離子的半徑越

，晶格能越

。3．晶格能的作用晶格能直接反應離子晶體的

。晶格能越

，形成的離子晶體越

，而且熔點越

，硬度越

。氣態(tài)離子1mol釋放越多越大小大穩(wěn)定性大穩(wěn)定高大第8頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂互動講練要點一四種晶體的結構和性質(zhì)比較

類型項目

離子晶體原子晶體分子晶體金屬晶體構成晶體的粒子陰、陽離子原子分子金屬陽離子和自由電子粒子間的作用離子鍵共價鍵分子間作用力(有的有氫鍵)金屬離子和自由電子之間的強烈相互作用第9頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月作用力強弱(一般地)較強很強弱較強確定作用力強弱的一般判斷方法離子電荷、半徑鍵長(原子半徑)組成結構相似時比較相對分子質(zhì)量離子半徑、價電子數(shù)熔、沸點較高高低差別較大(汞常溫下為液態(tài)，鎢熔點為3410℃)硬度略硬而脆大較小差別較大

類型項目

離子晶體原子晶體分子晶體金屬晶體第10頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月導熱和導電性不良導體(熔化后或溶于水導電)不良導體(個別為半導體)不良導體(部分溶于水發(fā)生電離后導電)良導體溶解性多數(shù)易溶一般不溶相似相溶一般不溶于水，少數(shù)與水反應機械加工性不良不良不良優(yōu)良延展性差差差優(yōu)良

類型項目

離子晶體原子晶體分子晶體金屬晶體第11頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月下列關于晶體的說法正確的是(

)A．在晶體中只要有陰離子就一定有陽離子B．在晶體中只要有陽離子就一定有陰離子C．原子晶體的熔點一定比金屬晶體的高D．分子晶體的熔點一定比金屬晶體的低例1第12頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月【解析】解答此類題目要熟悉各種晶體的構成微粒及微粒間的相互作用力。在原子晶體中構成晶體的粒子是原子；在離子晶體中構成晶體的粒子是陽離子和陰離子；在分子晶體中構成晶體的粒子是分子；在金屬晶體中構成晶體的粒子是金屬陽離子和自由電子，故選項B錯誤。晶體的熔點一般是原子晶體>離子晶體>分子晶體，而金屬晶體的熔點相差比較大。晶體硅的熔點(1410℃)要比金屬鎢的熔點(3410℃)低，而金屬汞的熔點(常溫下是液體)比蔗糖、白磷(常溫下是固態(tài)，分子晶體)等低?！敬鸢浮?/p>

A第13頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月1．現(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點(℃)數(shù)據(jù)：跟蹤訓練A組B組C組D組金剛石：3550Li：181HF：－83NaCl：801晶體硅：1410Na：98HCl：－115KCl：776晶體硼：2300K：64HBr：－89RbCl：718二氧化硅：1723Rb：39HI：－51CsCl：645第14頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月?lián)嘶卮鹣铝袉栴}：(1)A組屬于________晶體，其熔化時克服的微粒間的作用力是________。(2)B組晶體共同的物理性質(zhì)是________(填序號)。①有金屬光澤②導電性③導熱性④延展性(3)C組中HF熔點反常是由于________________________________________________________________________。第15頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)D組晶體可能具有的性質(zhì)是________(填序號)。①硬度?、谒芤耗軐щ姠酃腆w能導電④熔融狀態(tài)能導電(5)D組晶體的熔點由高到低的順序為：NaCl>KCl>RbCl>CsCl，其原因解釋為：______________________________________________________________________________。第16頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月解析：通過讀取表格中數(shù)據(jù)先判斷出晶體的類型及晶體的性質(zhì)，應用氫鍵解釋HF的熔點反常，利用晶格能的大小解釋離子晶體熔點高低的原因。答案：(1)原子共價鍵(2)①②③④(3)HF分子間能形成氫鍵，其熔化時需要消耗的能量更多(只要答出HF分子間能形成氫鍵即可)(4)②④

(5)D組晶體都為離子晶體，r(Na＋)<r(K＋)<r(Rb＋)<r(Cs＋)，在離子所帶電荷相同的情況下，半徑越小，晶格能越大，熔點就越高第17頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月1．NaCl型要點二常見離子晶體的空間結構第18頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)每個Na+周圍最近且等距離的Cl-是6個(上、下、左、右、前、后，即配位數(shù)是6)，構成正八面體；每個Cl-周圍最近且等距離的Na+也是6個(即配位數(shù)是6)，構成正八面體。由此可推知該晶體的化學式為NaCl。(2)每個Na+周圍最近且等距離的Na+是12個(上層4個，同層4個，下層4個)，每個Cl-周圍最近且等距離的Cl-也是12個。第19頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月化學式NaCl就是表示這種晶體中陰、陽離子之比。在氯化鈉晶體中不存在單個的氯化鈉分子。第20頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2．CsCl型(1)每個Cs＋周圍最近且等距離的Cl－是8個(即配位數(shù)是8)，構成正六面體；每個Cl－周圍最近且等距離的Cs＋也是8個(即配位數(shù)是8)，構成正六面體。由此可推知該晶體的化學式為CsCl。(2)每個Cs＋周圍最近且等距離的Cs＋是6個(上、下、左、右、前、后)，構成正八面體；每個Cl－周圍最近且等距離的Cl－也是6個，構成正八面體。第21頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月3．CaF2晶體構型Ca2＋的配位數(shù)為8，F(xiàn)－的配位數(shù)為4。第23頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月如圖，直線交點處的圓圈為NaCl晶體中Na＋或Cl－所處的位置。這兩種離子在空間三個互相垂直的方向上都是等距離排列的。(1)請將其中代表Cl－的圓圈涂黑(不必考慮體積大小)，以完成NaCl晶體結構示意圖。例2第24頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)晶體中，在每個Na＋的周圍與它最接近的且距離相等的Na＋共有________個。(3)在NaCl晶胞中正六面體的頂角上、面上、棱上的Na＋或Cl－為該晶胞與其相鄰的晶胞所共有，一個晶胞中Cl－的個數(shù)等于________，即________(填計算式)；Na＋的個數(shù)等于________，即________(填計算式)。第25頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月【解析】

(1)如圖所示(2)從體心Na＋看，與它最接近的且距離相等的Na＋共有12個。(3)根據(jù)離子晶體的晶胞，求陰、陽離子個數(shù)比用均攤法。由此可知，如圖NaCl晶胞中，含Na＋：【答案】

(1)如圖(答案不惟一，合理即可)第26頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月第27頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2．高溫下，超氧化鉀晶體呈立方體結構，晶體中氧的化合價部分為0價，部分為－2價。如圖為超氧化鉀晶體的一個晶胞(晶體中最小的重復單元)，則下列說法中正確的是(

)跟蹤訓練第28頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月A．超氧化鉀的化學式為KO2，每個晶胞含有4個K＋和4個O2－B．晶體中每個K＋周圍有8個O2－，每個O2－周圍有8個K＋C．晶體中與每個K＋距離最近的K＋有8個D．晶體中，0價氧原子與－2價氧原子的數(shù)目比為1∶1第29頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月1．離子晶體具有較高的熔、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(zhì)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、沸點和難揮發(fā)的性質(zhì)。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、沸點越高，如Al2O3>MgO；NaCl>CsCl等。要點三離子晶體的物理性質(zhì)與結構的關系第31頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月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)出較高的硬度。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。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，即晶體中無自由移動的離子，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。第32頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月難溶于水的強電解質(zhì)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。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離子產(chǎn)生吸引，使晶體中的離子克服離子間的作用而離開晶體，變成在水中自由移動的離子。第33頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月下列性質(zhì)適合于離子晶體的是(

)①熔點1070℃，易溶于水，水溶液能導電②熔點10.31℃，液態(tài)不導電，水溶液能導電③能溶于CS2，熔點112.8℃，沸點444.6℃④熔點97.81℃，質(zhì)軟，導電，密度0.97g/cm3例3第34頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月⑤熔點－218℃，難溶于水⑥熔點3900℃，硬度很大，不導電⑦難溶于水，固體時導電，升溫時導電能力減弱⑧難溶于水，熔點高，固體不導電，熔化時導電A．①⑧

B．②③⑥C．①④⑦D．②⑤第35頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月【思路點撥】解答本題時要注意以下兩點：(1)離子晶體熔點較高，難溶于非極性溶劑。(2)離子晶體固體不導電，水溶液或熔化時導電。【解析】離子晶體液態(tài)時能導電，難溶于非極性溶劑，熔點較高、質(zhì)硬而脆，固體不導電，故②③④⑤⑦均不符合離子晶體的特點；⑥中熔點達3900℃，硬度很大應是原子晶體。故只有①⑧符合題意?！敬鸢浮?/p>

A第36頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月3．參考下表中物質(zhì)的熔點，回答有關問題：跟蹤訓練物質(zhì)NaFNaClNaBrNaINaClKClRbClCsCl熔點/℃995801755651801776715646物質(zhì)SiF4SiCl4SiBr4SiI4SiCl4GeCl4SnCl4PbCl4熔點/℃－90.4－70.45.2120－70.4－49.5－36.2－15第37頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)鈉的鹵化物及堿金屬的氯化物的熔點與鹵離子及堿金屬離子的________有關，隨著________的增大，熔點依次降低。(2)硅的鹵化物的熔點及硅、鍺、錫、鉛的氯化物的熔點與________有關，隨著________增大，________增大，故熔、沸點依次升高。(3)鈉的鹵化物的熔點比相應的硅的鹵化物的熔點高得多，這與________有關，因為______________________________________________，故前者的熔點遠高于后者。第38頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月解析：分析表中的物質(zhì)和數(shù)據(jù)：NaF、NaCl、NaBr、NaI均為離子晶體，它們的陽離子相同，陰離子隨著離子半徑的增大，離子鍵依次減弱，熔點依次降低。NaCl、KCl、RbCl、CsCl四種堿金屬的氯化物均為離子晶體，它們的陰離子相同，陽離子隨著離子半徑的增大，離子鍵逐漸減弱，熔點依次降低。第39頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4四種硅的鹵化物均為分子晶體，它們的結構相似，隨著相對分子質(zhì)量的增大，分子間作用力逐漸增強，熔、沸點依次升高。SiCl4、GeCl4、SnCl4、PbCl4四種碳族元素的氯化物均為分子晶體。它們的組成和結構相似，隨著相對分子質(zhì)量的增大，分子間作用力逐漸增強，熔、沸點依次升高。答案：(1)半徑半徑(2)相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量分子間作用力(3)晶體類型鈉的鹵化物為離子晶體，而硅的鹵化物為分子晶體第40頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月當堂達標訓練第41頁，課件共45頁，創(chuàng)