人教版高中化學(xué)選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 離子晶體【省一等獎】

第四節(jié)離子晶體第一頁，共六十二頁。知識回顧：離子鍵沒有方向性：陰陽離子是球形對稱的，電荷的分布也是球形對稱的，它們在空間各個方向上的靜電作用相同，都可以和帶不同電荷的離子發(fā)生作用沒有飽和性：在靜電作用能達到的范圍內(nèi)，只要空間條件允許，一個離子可以多個離子發(fā)生作用

1、

稱為離子鍵。2、成鍵的微粒：陰、陽離子3、成鍵的本質(zhì)：陰陽離子間的靜電作用使陰、陽離子結(jié)合成離子化合物的靜電作用4、離子鍵的特征第二頁，共六十二頁。

重晶石BaSO4

瑩石CaF2

膽礬CuSO4·5H2O

明礬KAl(SO4)2·12H2O第三頁，共六十二頁。目標(biāo)展示1、理解離子晶體的概念、構(gòu)成及物理性質(zhì)。2、了解幾種常見的離子晶體NaCl、CsCl、CaF2的晶胞結(jié)構(gòu)，以及常見的離子晶體中離子的配位數(shù)。3、理解影響離子晶體結(jié)構(gòu)的因素。第四頁，共六十二頁。強堿、活潑金屬氧化物、金屬氫化物、大部分的鹽1、定義：由陽離子和陰離子通過離子鍵結(jié)合而成的晶體。2、構(gòu)成粒子：陰、陽離子3、相互作用力：離子鍵5、常見的離子晶體：一、離子晶體板書4.配位數(shù)（C．N．）離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目第五頁，共六十二頁。(2)硬度

。6.離子晶體物理性質(zhì)的特點：(1)熔沸點

,但大多數(shù)比原子晶體的低。難揮發(fā)難壓縮。較高較大(3)導(dǎo)電性

固態(tài)不導(dǎo)電,水溶液或者熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電。第六頁，共六十二頁。二、典型的離子晶體晶胞：第七頁，共六十二頁。3156241542361、NaCl晶胞第八頁，共六十二頁。①與Na+等距離且最近Cl-

有

個，即Na+的配位數(shù)

。②與Cl-等距離且最近Na+

有

個，即Cl-的配位數(shù)為

。6666③與Cl-等距離且最近Cl-有

個④與Na+

等距離且最近Na+

有

個1212二、典型的離子晶體：1.NaCl：第九頁，共六十二頁。2、CsCl晶體的結(jié)構(gòu)第十頁，共六十二頁。

2、CsCl晶體中離子的配位數(shù)（1）每個晶胞含銫離子、氯離子的個數(shù)？（2）在氯化銫晶體中，每個Cs+周圍與之最接近且距離相等的Cl-共有

；（3）在每個Cl-周圍距離相等且最近的Cs+共有

；(4)與Cs+

最近且等距離的Cs+有__個，與Cl-最近且等距離的Cl-____個第十一頁，共六十二頁。3、CaF2型晶胞①Ca2+的配位數(shù)：②F-的配位數(shù)：③一個CaF2晶胞中平均含：（）個Ca2+和（）個F-(4)Ca2+周圍最近且等距離的Ca2+有

個，

F-………F-有

個。第十二頁，共六十二頁。你認為是什么因素決定了離子晶體中離子的配位數(shù)？根據(jù)表3—5、表3—6分析影響離子晶體中離子配位數(shù)的因素?？茖W(xué)探究：P79第十三頁，共六十二頁。1、幾何因素配位數(shù)與r+/r－之比相關(guān)：0.225——0.414 4配位0.414——0.732 6配位 0.732——1.000 8配位 陽、陰離子半徑比值——，配位數(shù)就——。三、決定離子晶體結(jié)構(gòu)的因素第十四頁，共六十二頁。2、電荷因素CaF2的晶胞例：CaF2的晶體中，Ca2＋和F－的個數(shù)之比____，電荷數(shù)之比_____，Ca2＋配位數(shù)是_____，F(xiàn)－的配位數(shù)是_______。由正負離子的電荷比影響離子晶體的配位數(shù)的因素，稱為電荷因素。1:22:184第十五頁，共六十二頁。小結(jié)：四種晶體的比較資料P56核心突破第十六頁，共六十二頁。第十七頁，共六十二頁。NaClCsCl熔點℃沸點℃

801

645

1413

1290

為什么NaCl的熔沸點比CsCl高？交流與討論第十八頁，共六十二頁。結(jié)論:

對于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，陰、陽離子半徑越小，離子鍵越強，熔沸點較高，晶體越穩(wěn)定。

離子鍵的強弱在一定程度上可以用離子晶體的晶格能來衡量。第十九頁，共六十二頁。

1.概念：氣態(tài)離子形成1摩爾離子晶體釋放的能量，或拆開1摩爾離子晶體使之形成氣態(tài)離子所吸收的能量，通常取正值。單位：kJ/mol四、離子晶體的晶格能第二十頁，共六十二頁。2、影響晶格能大小因素

離子晶體中陰陽離子半徑越小，所帶電荷越多，離子鍵越強，晶格能越大第二十一頁，共六十二頁。3、晶格能的作用：（1）晶格能越大，離子鍵越強，離子晶體越穩(wěn)定，離子晶體的熔沸點越高，硬度越大。（2）巖漿晶出規(guī)則與晶格能的關(guān)系★晶格能高的晶體熔點較高，更容易在巖漿冷卻過程中冷卻下來，從而先結(jié)晶第二十二頁，共六十二頁。

1.四種晶體的結(jié)構(gòu)性質(zhì)比較晶體結(jié)構(gòu)離子晶體分子晶體原子晶體金屬晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)成微粒作用力性質(zhì)硬度熔沸點導(dǎo)電性延展性溶解性實例存在范圍陰陽離子分子原子陽離子、電子離子鍵分子間作用共價鍵（有）

金屬鍵較大、脆小很大差異大較高低很高差異大熔融、溶液導(dǎo)電固態(tài)、熔融態(tài)不導(dǎo)電，有些在水溶液中導(dǎo)電.不或半導(dǎo)導(dǎo)電差差差好溶水、不溶有機相似相溶不溶不溶NaCl干冰

金剛石Na離子化合物多數(shù)共價化合物多數(shù)非金屬單質(zhì)某些非金屬單質(zhì)某些共價化合物

金屬、合金規(guī)律總結(jié)第二十三頁，共六十二頁。2.判斷晶體類型的依據(jù)1）、結(jié)構(gòu)構(gòu)成晶體的粒子和粒子間的作用力

2）、特征性質(zhì)

(1)熔沸點、硬度：

高：原子晶體；中：離子晶體；低：分子晶體

(2)導(dǎo)電性：

熔融狀態(tài)導(dǎo)電：離子晶體金屬晶體固體、熔融均導(dǎo)電：金屬晶體規(guī)律總結(jié)第二十四頁，共六十二頁。

3.晶體熔沸點高低比較方法1、類型不同：（一般）原子晶體＞離子晶體＞分子晶體2、類型相同：⑴離子晶體（晶格能大?。╇x子半徑越小、電荷數(shù)越大⑵分子晶體（分子間作用力大?。傩纬蓺滏I的大②相對分子質(zhì)量越大③分子極性越大⑶原子晶體（共價鍵強弱）半徑越小、鍵長越短、鍵能越大、共價鍵越強

⑷金屬晶體（金屬鍵強弱）離子半徑越小、電荷數(shù)越大看常溫下的狀態(tài)：熔點：固體＞液體液體＞氣體規(guī)律總結(jié)第二十五頁，共六十二頁。例：下列熱化學(xué)方程式中，能直接表示出氯化鈉晶格能的是______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

B第二十六頁，共六十二頁。練習(xí)

1、下表列出了有關(guān)晶體的知識其中錯誤的是（）2、下列物質(zhì)的晶體，按其熔點由低到高的排列順序正確的是（）

A．NａCｌ、SｉO2、CO2

B．NａCｌ、CO2、SｉO2C．NａCｌ、MｇO、SｉO2

D．NａCｌ、SｉO2、MｇO

ABCD晶體硫化鉀干冰金剛石碘組成晶體的微粒陰陽離子分子原子分子晶體微粒間存在的作用力離子鍵共價鍵共價鍵范德華力BD第二十七頁，共六十二頁。3.下列物質(zhì)中，化學(xué)式能準(zhǔn)確表示該物質(zhì)分子組成的是A.NH4ClB.SiO2C.P4D.Na2SO4問題反思——化學(xué)式能否表示分子，關(guān)鍵能判斷該物質(zhì)是否分子晶體第二十八頁，共六十二頁。4.下列有關(guān)晶體的敘述中不正確的是()A.金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,由共價鍵形成的碳原子環(huán)中,最小的環(huán)上有6個碳原子B.氯化鈉晶體中,每個Na+周圍距離相等的Na+離子共有6個C.氯化銫晶體中,每個銫原子周圍緊鄰8個氯原子D.干冰晶體中,每個二氧化碳分子周圍緊鄰12個二氧化碳分子第二十九頁，共六十二頁。5.如圖所示是某些晶體的結(jié)構(gòu)，它們分別是NaCl、CsCl、干冰、金剛石、石墨結(jié)構(gòu)中的某一部分。

⑴其中代表金剛石的是（填編號字母，下同）_____，其中每個碳原子與____個碳原子最接近且距離相等。金剛石屬于____晶體。⑵其中代表石墨的是_______，其中每個正六邊形占有的碳原子數(shù)平均為______個。⑶其中代表NaCl的是______。⑷代表CsCl的是___，它屬于___晶體，每個Cs+與__個Cl—緊鄰。⑸代表干冰的是_________，它屬于______晶體，每個CO2分子與______個CO2分子緊鄰。⑹上述五種物質(zhì)熔點由高到低的順序______________________。

第三十頁，共六十二頁。21參照下表中物質(zhì)的熔點，回答有關(guān)問題：物質(zhì)NaFNaClNaBrNaINaClKClRbClCsCl熔點℃995801755651801776715646物質(zhì)SiF4SiCl4SiBr4SiI4SiCl4GeCl4SnCl4PbCl4熔點℃－90.2－70.45.212.05－70.4－49.5－36.2－15.0①鈉的鹵化物及堿金屬的氯化物的熔點高低取決于其______________________，在這種情況下，____________越大，________________越弱，故熔點依次降低。②硅的鹵化物及硅、鍺、錫、鉛的氯化物的熔點高低取決于其_______________，___________________越大，___________________越大，故熔點依次升高。③鈉的鹵化物的熔點比相應(yīng)硅的鹵化物的熔點高得多，這是由______________。第三十一頁，共六十二頁。課堂互動講練離子晶體及常見的類型1．離子鍵(1)定義：陰、陽離子間通過靜電作用所形成的化學(xué)鍵叫做離子鍵。(2)成鍵元素：活潑金屬元素(如K、Na、Ca、Ba等，主要是第ⅠA族和第ⅡA族元素)和活潑非金屬元素(如F、Cl、Br、O等，主要是第ⅥA族和第ⅦA族元素)相互結(jié)合時多形成離子鍵。第三十二頁，共六十二頁。(3)成鍵原因：活潑金屬原子容易失去電子而形成陽離子，活潑非金屬原子容易得到電子形成陰離子。當(dāng)活潑金屬遇到活潑非金屬時，電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，分別形成陽、陰離子，再通過靜電作用形成離子鍵。(4)離子鍵只存在于離子化合物中。(5)強堿、活潑金屬氧化物、大多數(shù)鹽類是離子化合物。第三十三頁，共六十二頁。2.離子晶體(1)離子晶體是由陽離子和陰離子通過離子鍵結(jié)合而成的晶體。(2)離子晶體微粒之間的作用力是離子鍵。由于靜電作用沒有方向性，故離子鍵沒有方向性。只要條件允許，陽離子周圍可以盡可能多地吸引陰離子，同樣，陰離子周圍可以盡可能多地吸引陽離子，故離子鍵也沒有飽和性。根據(jù)靜電作用大小的影響因素可知，在離子晶體中陰、陽離子半徑越小，所帶電荷數(shù)越多，離子鍵越強。(3)離子晶體的化學(xué)式只表示晶體中陰、陽離子的個數(shù)比，而不是表示分子的組成。第三十四頁，共六十二頁。3．幾種離子晶體模型(1)NaCl型晶體結(jié)構(gòu)模型(左下圖)：配位數(shù)為6。①在NaCl晶體中，每個Na＋周圍同時吸引著6個Cl－，每個Cl－周圍也同時吸引著6個Na＋。②每個Na＋周圍與它最近且等距的Na＋有12個，每個Na＋周圍與它最近且等距的Cl－有6個。第三十五頁，共六十二頁。(2)CsCl型晶體結(jié)構(gòu)模型(右下圖)：配位數(shù)為8。①在CsCl晶體中，每個Cs＋周圍同時吸引著8個Cl－，每個Cl－周圍也同時吸引著8個Cs＋。②每個Cs＋與6個Cs＋等距離相鄰，每個Cs＋與8個Cl－等距離相鄰。第三十六頁，共六十二頁。第三十七頁，共六十二頁。例1 (2011年黃岡高二檢測)有下列八種晶體：A.SiO2(水晶)；B.冰醋酸；C.氧化鎂；D.白磷；E.晶體氬；F.氯化銨；G.鋁；H.金剛石。用序號回答下列問題：(1)屬于原子晶體的化合物是________，直接由原子構(gòu)成的晶體是________，直接由原子構(gòu)成的分子晶體是________。第三十八頁，共六十二頁。(2)由極性分子構(gòu)成的晶體是________，含有共價鍵的離子晶體是________，屬于分子晶體的單質(zhì)是________。(3)在一定條件下能導(dǎo)電并發(fā)生化學(xué)變化的是________。受熱熔化后化學(xué)鍵不發(fā)生變化的是________，需克服共價鍵的是________?！舅悸伏c撥】判斷晶體類型需要注意以下兩點：(1)晶體的構(gòu)成微粒。(2)微粒間的相互作用力。第三十九頁，共六十二頁。第四十頁，共六十二頁?！敬鸢浮?/p>

(1)A

A、E、H

E

(2)B

F

D、E(3)B、C、F

B、D、E

A、H第四十一頁，共六十二頁?；犹骄?1)上述物質(zhì)中均含有化學(xué)鍵嗎？(2)B與F所含化學(xué)鍵類型是否相同？【提示】

(1)不是，稀有氣體為單原子分子，分子內(nèi)無化學(xué)鍵。(2)B項冰醋酸分子中的化學(xué)鍵為共價鍵，而F項所含化學(xué)鍵為離子鍵、共價鍵、配位鍵。所以兩者所含化學(xué)鍵類型不同。第四十二頁，共六十二頁?！疽?guī)律方法】判斷晶體類型的方法判斷晶體的類型一般是根據(jù)物質(zhì)的物理性質(zhì)：(1)在常溫下呈氣態(tài)或液態(tài)的物質(zhì)，其晶體應(yīng)屬于分子晶體(Hg除外)。如H2O、H2等。對于稀有氣體，雖然構(gòu)成物質(zhì)的微粒為原子，但應(yīng)看作單原子分子，因為微粒間的相互作用力是范德華力，而非共價鍵。(2)在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的晶體(化合物)是離子晶體。如：NaCl熔融后電離出Na＋和Cl－，能自由移動，所以能導(dǎo)電。第四十三頁，共六十二頁。(3)有較高的熔、沸點，硬度大，并且難溶于水的物質(zhì)大多為原子晶體，如晶體硅、二氧化硅、金剛石等。(4)易升華的物質(zhì)大多為分子晶體。還要強調(diào)的是，對于教材上每種晶體類型的例子，同學(xué)們一定要認真掌握其結(jié)構(gòu)，把握其實質(zhì)和內(nèi)涵，在解題中靈活運用。第四十四頁，共六十二頁。變式訓(xùn)練1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。第四十五頁，共六十二頁。(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(jié)構(gòu)示意圖。(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)。第四十六頁，共六十二頁。解析：(1)如圖所示第四十七頁，共六十二頁。答案：(1)第四十八頁，共六十二頁。離子晶體的性質(zhì)1．熔、沸點具有較高的熔、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)。2．硬度硬而脆。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(dāng)晶體受到?jīng)_擊力作用時，部分離子鍵發(fā)生斷裂，導(dǎo)致晶體破碎。第四十九頁，共六十二頁。3．導(dǎo)電性不導(dǎo)電，但熔化或溶于水后能導(dǎo)電。離子晶體中，離子鍵較強，陰、陽離子不能自由移動，即晶體中無自由移動的離子，因此離子晶體不導(dǎo)電。當(dāng)升高溫度時，陰、陽離子獲得足夠的能量克服了離子間的相互作用力，成為自由移動的離子，在外加電場的作用下，離子定向移動而導(dǎo)電。離子晶體溶于水時，陰、陽離子受到水分子的作用成了自由移動的離子(或水合離子)，在外加電場的作用下，陰、陽離子定向移動而導(dǎo)電。第五十頁，共六十二頁。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(dāng)把離子晶體放入水中時，水分子對離子晶體中的離子產(chǎn)生吸引，使離子晶體中的離子克服離子間的相互作用力而離開晶體，變成在水中自由移動的離子。特別提醒：化學(xué)變化過程一定發(fā)生舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成，但破壞化學(xué)鍵或形成化學(xué)鍵的過程卻不一定發(fā)生化學(xué)變化，如食鹽熔化會破壞離子鍵，食鹽結(jié)晶過程會形成離子鍵，但均不是化學(xué)變化過程。第五十一頁，共六十二頁。例2 (2011年北京東城區(qū)高二檢測)現(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點(℃)的數(shù)據(jù)：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第五十二頁，共六十二頁。據(jù)此回答下列問題：(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(dǎo)電性③導(dǎo)熱性④延展性(3)C組中HF熔點反常是由于________________________________________________________________________。第五十三頁，共六十二頁。(4)D組晶體可能具有的性質(zhì)是________(填序號)。①硬度小 ②水溶液能導(dǎo)電③固體能導(dǎo)電 ④熔融狀態(tài)能導(dǎo)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：________________________________________________________________________。第五十四頁，共六十二頁。【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(yīng)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，熔點就越高第五十五頁，共六十二頁?；犹骄?1)A組與C組熔點差別較大的原因是什么？(2)B組與D組的組成微粒分別是什么？微粒間的作用力是什么？【提示】

(1)A組的微粒間的作用力是共價鍵，C組的微粒間的作用力為分子間作用力，因共價鍵