1、1,离子晶体,晶体结构与性质第三章第四节,让结局不留遗憾，让过程更加完美 。,2,复习：分子晶体与原子晶体的比较,相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构,分子间以分子间作用力结合,原子,分子,共价键,分子间作用力,很高,较低,很大,较小,不溶于任何溶剂,部分溶于水,不导电，个别为半导体,固体和熔化状态都不导电，部分溶于水导电,3,材料：,思考并讨论：为什么氯化钠的性质与干冰、金刚石的不同？氯化钠晶体的构成微粒是什么?构成晶体的微粒间的相互作用力是什么？它是哪种晶体类型?,4,1、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,一、离
2、子晶体,有无单个分子存在?,无单个分子存在;NaCl不表示分子式。,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。,(无饱和性和方向性),4、常见的离子晶体：,强碱、部分金属氧化物、绝大部分盐。,5、离子晶体的特点： （1）无单个分子存在；NaCl不表示分子式。 （2）熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。且随着离子电荷的增加，核间距离的缩短，熔点升高。 （3）一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。 （4）固态不导电，水溶液或者熔融状态下能导电。,事实数据:,问题: 根据上述离子晶体熔沸点
3、,比较CsCl和NaCl中离子键的强度.由此能得出怎样的结论?,6、影响离子晶体熔、沸点因素：,请思考：NaF,NaCl,NaBr,NaI晶体其熔沸点的高低顺序？,NaFNaClNaBrNaI,一般情况下，离子晶体中阴、阳离子半径越小，电荷数越多，离子键越强，熔沸点越高，硬度越大。,离子晶体熔点的高低决定于阴、阳离子核间距离和晶格能的大小，据所学知识判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序是 ( ) AKClNaClBaOCaO BNaClKClCaOBaO CCaOBaOKClNaCl DCaOBaONaClKCl,解析： 对于离子晶体来说，离子所带电荷数越多，阴、阳离子核
4、间距离越小，离子键越强，熔点越高，阳离子半径大小顺序为：Ba2KCa2Na；阴离子半径：ClO2，比较可得只有D项是正确的。 答案： D,可见：在NaCl晶体中，钠离子、氯离子按一定的规律在空间排列成立方体。,主页,7、晶胞类型：,（1）氯化钠型晶胞,10,每个Na+周围有6个Cl-,11,NaCl的晶体结构模型,4与Na+等距离且最近的Cl有：6个（配位数）,12,在NaCl晶体中，每个Na+周围最近距离的Na+有 个？,12,思考,每个Cl-周围与它最近且距离相等的Cl-共有_个,12,13,如图所示，在氯化钠晶体中，与每个Na+等距离且最近的几个Cl-所围 成的空间几何构型（ ）A. 十
5、二面体 B. 正八面体C. 正六面体 D. 正四面体,14,（2）氯化铯型晶胞,1铯离子和氯离子的位置：,铯离子：体心 氯离子：顶点；或者反之。,2每个晶胞含铯离子、氯离子的个数：,3与铯离子等距离且最近的铯离子、氯离子各有几个？,铯离子：6个；氯离子：8个(配位数),1个,15,在CsCl晶体中 每个Cs+周围同时吸引着8个Cl-,16,每个Cl-周围同时吸引着8个Cs+,17,每个Cs+周围与它最近且距离相等的Cs+共有_个 每个Cl-周围与它最近且距离相等的Cl- 共有_个,6,6,1,2,3,4,5,6,18,(3)CaF2型晶胞,2、Ca2+的配位数,F-的配位数,1、一个CaF2晶
6、胞中含：,个Ca2+ 和 个F,8,4,4,8,19,(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,4,4,20,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？,6,6,8,8,21,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35、表36分析影响离子晶体中离子配位数的因素。,22,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35、表36分析影响离子晶体中离子配位数的因素。,0.525,0.934,（1）几何因素晶体中正负离子的的半径比(r+/r- )是决
7、定离子晶体结构的重要因素,简称几何因素,晶体中正负离子的半径比决定正负离子的配位数 。,8、决定离子晶体结构的因素,24,决定离子晶体结构的其它因素,（2）电荷因素 晶体中正负离子的电荷比决定正负离子配位数 （3）键性因素 离子晶体的结构类型还与离子键的纯粹程度(简称键性因素)，暂不讨论。,25,科学视野,阅读思考 碳酸盐热分解的实质是什么？表3-7的有关数值说明了什么？,组成碳酸盐中阳离子的金属的金属性越弱，金属阳离子的半径越小，碳酸盐的热稳定性越差，反之越好。,26,二、晶格能,1、定义：气态离子形成1摩离子晶体时释放的能量。 2、影响晶格能的大小的因素 ： （1）阴、阳离子所带电荷的越多
8、晶格能越大。 （2）阴、阳离子的半径越小，晶格能越大。,仔细阅读表38，分析晶格能的大小与离子晶体的熔点有什么关系？离子晶体的晶格能与哪些因素有关？,27,某些离子晶体的晶格能,28,练习：比较下列晶体熔沸点高低： (1)NaF KCl NaCl (2)MgO Al2O3,(1)NaFNaClKCl,(2) Al2O3 MgO,3、晶格能对离子晶体性质的影响:晶格能越大 （1）形成的离子晶体越稳定；（离子键越强） （2）熔点越高； （3）硬度越大。,29,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（ ） ANC、SO2、CO2
9、BNC、CO2、SO2 CNC、MO、SO2 DNC、SO2、MO 3、用离子的电荷和半径解释下列离子晶体熔点高低的顺序。（1）MOKC （2）MOSS （3）NFNCNB,30,各类型离子晶体晶胞的比较,Na+：,6,Cl-：,6,Cs+：,Cl-：,8,8,Zn2+：,S2-：,4,4,Ca2+：,F-：,4,8,Na+：,Cl-：,Cs+：,Cl-：,Zn2+：,S2-：,Ca2+：,F-：,Na+：,Cl-：,Cs+：,Cl-：,Zn2+：,S2-：,Ca2+：,F-：,6,6,8,8,4,4,4,8,4,4,1,1,4,4,8,4,KBr AgCl、MgO、CaS、BaSe,ZnS、
10、AgI、BeO,CsCl、CsBr、CsI、TlCl,碱土金属卤化物、碱金属氧化物。,31,三种晶体的熔点,金刚石,食 盐,干 冰,结束,返回原处,32,晶体的硬度,金刚石,食 盐,石 墨,结束,返回原处,33,【总结归纳】物质的熔点与晶体类型的关系 1、若晶体类型不同，一般情况下：原子晶体离子晶体分子晶体。 2、若晶体类型相同，则有： 离子晶体中，结构相似时，离子半径越小，离子电荷越高，晶格能越大，离子键就越强，熔点就越高。 原子晶体中，结构相似时，原子半径越小，共价键键长越短，键能越大，熔点越高。 分子晶体中（不含氢键时），分子组成和结构相似时，相对分子质量越大，范德华力就越强，熔点就越高
11、。 金属晶体中，离子半径越小，离子电荷越高，金属键就越强，熔点就越高。合金的熔点比它的各成分金属的熔点低。,34,1,2,3,4,5,6,8,7,8,中学教材上图示的NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。NiO晶体结构与NaCl相同，Ni2与邻近的O2-核间距为a10-8 ，计算NiO晶体密度（已知NiO摩尔质量为74.7gmol-1),解：在该晶体中最小正方体中所含的 Ni2+、O2个数均为:,即晶体中每个小正方体中平均含有1/2个 NiO.其质量为:,而此小正方体体积为(a10-8)3,故NiO晶体密度为：,总结,课 堂 练 习 题,(a10-8)3,35,1. 下列各指定微粒的
12、数目之比不是1:1的是A. Na2O2晶体中的阴离子和阳离子 B. NaHCO3晶体中的钠离子和碳酸氢根离子C. 离子中的质子和中子 D. NH4Cl溶液中铵根离子和氯离子,2. CaF2 晶体中正离子的配位数8,负离子的配位数为 。 TiO2晶体中正离子的配位数为6，负离子的配位数为多少？ ZnS晶体中负离子的配位数是4,正离子的配位数为多少？,4,3,4,AD,36,回顾：三种晶体结构与性质的比较,相邻原子之间以共价键相结合而成具有空间网状结构的晶体,分子间以范德华力相结合而成的晶体,通过金属键形成的晶体,共价键,范德华力,金属键,原子,分子,金属阳离子和自由电子,很高,很低,差别较大,差
13、别较大,很大,很小,无(硅为半导体),无,导体,金刚石、二氧化硅、晶体硅、碳化硅,I2、干冰、冰等,Au、Fe、Cu、钢铁等,37,综合应用,变式 (1)NiO晶体结构与NaCl相同，设NiO的摩尔质量M g/mol,密度为g/mL,阿伏加德罗常数为NA,求晶胞中两个距离最近的氧离子中心间的距离为多少cm?,解题思路： （1）每个晶胞中含NiO的个数（2）一个晶胞的质量（3）一个晶胞的体积（4）晶胞的边长（5）晶胞中任一个面对角线长度的一半,主页,38,综合应用,(2)天然的和大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在以下缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni
14、3+所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为Ni0.97O,试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。,返回主菜单,参考答案： Ni3+ ：Ni2+6 ：91,39,本题命题角度较新颖，实际上难度不大，第（2）题所提供的Ni0.97O信息，实际上是一种“平均化学式”。尽管题给示意图及题目叙述中提到了有“Ni2+”空缺，但“Ni0.97O”的平均化学式与所述的“空缺”无关，它只是遵循着电中性原则，即由于掺杂多带一个电荷的Ni3+代替了部分Ni2+ ，才使“NiO”变成了“Ni0.97O”。 一题多解： （ 1）由题意可得氧化镍中有许多由4个Ni2
15、+和4个O2-相邻且占据顶点的小立方体构成，如图所示：此小立方体的每个Ni2+与O2-均为8个小立方体共用，因此小立方体拥有Ni2+与O2-均为：44/8=1/2，取1 mol晶体，则含有6.021023/(1/2)个小立方体。晶体密度 = m/V=74.7g(a10-8cm)36.021023/(1/2)=62.0/a3 gcm-3。,40,（2）0.97 mol的镍离子的平均带电量为2，那么1 mol镍离子的平均带电量为2/0.97，这是+2和+3价的镍离子的共同电量，由此可列方程式。不同于上解的是，这种做法将0.97 mol镍离子化为1 mol镍离子来计算。设1molNi中含Ni2+ x
16、 mol，则含Ni3+（1-x）mol，根据电荷守恒：2x+3(1-x)=2/0.97x=91/97n(Ni3+)n(Ni2+)=(1-91/97)91/97=691,41,法三：因为中Nio.97O中既有+2价的离子又有+3价的镍离子，所以可写成xNiOyNi2O3的复合形式，该形式中很容易看出镍离子的总和为x+2y，氧离子的总和为x+3y，因此可列方程如下：x+2y=0.97 镍离子个数守恒x+3y=1 氧离子个数守恒 或者列成分式形式：（x+2y ）/（x+3y）=0.97/1 同样可以求出三价镍与二价镍离子数目之比。,主页,42,随堂练习:,1. 下列叙述错误的是 双选（ ）A. 带相
17、反电荷离子之间的相互吸引称为离子键B. 金属元素与非金属元素化合时，不一定形成离子键C. 某元素的原子最外层只有1个电子,它跟卤素相互结合时所形成的化学键不一定是离子键D. 非金属原子间不可能形成离子键,AD,43,2. 下列有关离子化合物的说法正确的是( )A. 离子化合物中一定含有金属元素，含金属元素的化合物一定是离子化合物B. 离子键只存在于离子化合物中，离子化合物中一定含有离子键C. 离子化合物中不可能含有共价键D. 离子化合物受热熔化破坏化学键，吸收热量，属于化学变化,3. 离子晶体不可能具有的性质是（ ）A. 较高的熔、沸点 B. 良好的导电性 C. 溶于极性溶剂 D. 坚硬而易粉碎,BD,B,44,4. 下列性质适合于离子晶体的是（ ）A. 熔点1070，易溶于水，水溶液能导电B. 熔点10.31，液态不导电，水溶液导电C. 能溶于CS2，熔点112.8，沸点444.6 D. 熔点97.81，质软，导电，密度0.97g/cm3,5. 离子晶体不导电，为什么熔化后或溶于水后能导电？,A,提示:是否有自由移动的带电微粒.,主要考查:,概念、结构、性质(物理性质),45,科学视野,岩浆出晶规则与晶格能,再见！,
