化学人教版（2019）选择性必修2 3.3.2离子晶体（共38张ppt）

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第三节 金属晶体与离子晶体
第2课时 离子晶体
教学目标
1.掌握离子晶体的概念，能识别NaCl、CsCl、CaF2的晶胞结构。
2.认识离子晶体的物理性质与晶体结构的关系。
3.知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普通存在的。
P87-88
胆矾
萤石
重晶石
烧碱
CuSO4·5H2O
CaF2
BaSO4
NaOH
二、离子晶体
什么是离子晶体呢？
Na+
Cl－
电子转移
1
8
氯化钠的形成过程：
NaCl晶体
Na+
Cl-
从氯化钠认识离子晶体
→像NaCl这样，通过离子键结合所形成的晶体就叫离子晶体。
【知识回顾1】
1. 什么叫离子键，离子键的构成微粒是什么？微粒间作用力是什么？
2. 什么叫离子晶体？哪些物质属于离子晶体？
1、离子键
使阴、阳离子间结合成化合物的静电作用叫做离子键。
成键粒子
键的本质
静电引力和斥力
（1）特征：
二、离子晶体
以离子键结合的化合物倾向于形成紧密堆积，使每个离子周围尽可能多地排列异性电荷的离子，从而达到稳定的目的。
没有方向性和饱和性。
Na+
Cl－
+
—
+
—
NaCl晶体
Na+
Cl-
1、离子键
使阴、阳离子间结合成化合物的静电作用叫做离子键。
成键粒子
键的本质
静电引力和斥力
（1）特征：
二、离子晶体
NaCl晶体
Na+
Cl-
没有方向性和饱和性。
Na+
Cl－
+
—
+
—
（2）影响因素：
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
2.离子晶体
强碱、活泼金属的氧化物和过氧化物、大多数盐
→常见的离子晶体
→离子晶体无单个分子存在；如NaCl不表示分子式
二、离子晶体
:阴、阳离子通过离子键结合、在空间呈现规则几何外形的晶体。
均为离子化合物
NaCl晶胞
NaCl晶体
随堂练习:
1、(双选)下列叙述错误的是 （ ）
A、带相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
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
B
随堂练习:
Na+
Cl-
Cl-
Na+
Na+
Na+
Cl-
Cl-
Na+
Cl-
Na+
Na+
Cl-
Cl-
Na+
Cl-
Na+
Cl-
Na+
Cl-
Cl-
Na+
Na+
Na+
Cl-
Cl-
Na+
→晶胞不是孤立的，还向空间延伸。
晶胞是从无限结构中剥离的一个重复单元 !
晶胞
二、离子晶体
3.常见离子晶体的结构
①NaCl晶体
NaCl晶胞的球棍模型
思考：1个NaCl晶胞中有几个Na+，几个Cl-？
NaCl晶胞的模型
NaCl晶胞
Na+：体心和棱中点
Cl-：面心和顶点
或者反之;交错排列
二、离子晶体
3.常见离子晶体的结构
Cl
Na+
(1)每个晶胞含Na+、Cl-的个数：
Cl-:
8× +6× =4(个)
1
8
1
2
Na+:
1
4
12× +1=4(个)
化学式：“NaCl”
晶胞中各离子的位置分布？
Cl
Na+
(2)配位数
→每个Na＋周围与之最接近且距离相等的Cl－有____个。
6
NaCl晶胞
二、离子晶体
3.常见离子晶体的结构
指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目
(2)配位数
→每个Na＋周围与之最接近且距离相等的Cl－有____个。
NaCl晶胞
二、离子晶体
3.常见离子晶体的结构
指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目
→每个Cl－周围与之最接近且距离相等的Na＋有____个。
6
→6个Na+连线形成的空间几何构型是__________。
正八面体
Na+的配位数：
Cl- 的配位数：
6
6
6
Cl－
Na＋
NaCl晶胞
二、离子晶体
3.常见离子晶体的结构
(3) Na+周围最近的Na+数：
Cl-周围最近的Cl-数：
12
12
Cl－
Na＋
小结NaCl的微观结构特征
(1)每个NaCl晶胞含4个Na+、4个Cl-
(2)Na+的配位数：
Cl- 的配位数：
6
6
(3) Na+周围最近的Na+数：
Cl-周围最近的Cl-数：
12
12
每个Na＋周围与之最接近且距离相等的Cl－有6个，
Na＋有12个。
每个Cl－周围与之最接近且距离相等的Na＋有6个，
Cl－有12个。
八面体空隙填入正离子
小结NaCl的微观结构特征
面心立方
最密堆积
CsCl晶胞
二、离子晶体
3.常见离子晶体的结构
Cl-
Cs+
(1) 粒子位置
Cl-
Cs+
CsCl晶胞
二、离子晶体
3.常见离子晶体的结构
(1) 粒子位置
Cl-位于顶点
Cs+位于体心
或者反之;交错排列
Cl-
Cs+
Cl-
Cs+
CsCl晶胞
二、离子晶体
3.常见离子晶体的结构
Cl-
Cs+
(1) 粒子位置
Cl-位于顶点
Cs+位于体心
(2)每个晶胞含Cs+ 、 Cl-的个数：
Cl-:
Cs+:
1个
1
8
8× =1(个)
或者反之;交错排列
“CsCl”仅表示物质组成，不表示分子式
Cl-
Cs+
→8个离子所围成的的空间几何构型是__________。
CsCl晶胞
二、离子晶体
3.常见离子晶体的结构
Cl-
Cs+
(3)配位数
每个Cs+同时吸引着 个Cl
每个Cl 同时吸引着 个Cs+
8
8
正六面体
(立方体)
Cl-
Cs+
1
2
4
3
7
6
5
以Cs+在晶胞的顶点为例
8
CsCl晶胞
二、离子晶体
3.常见离子晶体的结构
(4)Cs+周围最近的Cs+数：
Cl-周围最近的Cl-数：
6
6
小结CsCl的微观结构特征
(1)每个CsCl晶胞含1个Cs+、1个Cl-
(2)Cs+的配位数：
Cl- 的配位数：
8
8
(3) Cs+周围最近的Cs+数：
Cl-周围最近的Cl-数：
6
6
Cl-
Cs+
每个Cs＋周围与之最接近且距离相等的Cl－有8个，Cs＋有6个。
每个Cl－周围与之最接近且距离相等的Cs＋有8个，Cl－有6个。
Cl-
Cs+
1. 粒子位置：
2. 晶胞中的离子数：
3. Ca2+、F-离子配位数比：
CaF2晶胞
Ca2+位于顶点和面心
F-位于立方体内
Ca2+
F-
个Ca2+， 个F-
Ca2+
F-
F- 配位数：
配位多面体：
8 : 4
Ca2+配位数：
配位多面体：
8
立方体
迁移应用 认识晶胞
4
8
8× +6× =4(个)
1
8
1
2
Ca2+:
正四面体
4
能力拓展
CuSO4 5H2O
提示：如CuSO4 5H2O中还存在共价键、分子间作用力，有些还有氢键等，但主体是离子键。
思考：离子晶体只存在离子键作用力吗？试举例说明
→以上讨论了NaCl、CsCl、CaF2三种离子晶体.
能力拓展
→实际上，大量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子离子，
有的还存在电中性分子(如H2O、NH3等)。
→晶体中也存在范德华力，只是当能量份额很低时不提及。
然而，贯穿整个晶体的主要作用力仍是阴、阳离子之间的作用力。
例如: CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O等，在这些离子晶体中还存在共价键、氢键等。
离子晶体
①阴、阳离子
(单原子或多原子)
②电中性分子
构成微粒
离子键
共价键
氢键
范德华力
作用力
总结概括
二、离子晶体
4.离子晶体的性质探究
(1)NaCl等离子晶体在熔融状态下导电、水溶液导电与金属导电有什么不同
“金属的导电”：
二、离子晶体
4.离子晶体的性质探究
(1)NaCl等离子晶体在熔融状态下导电、水溶液导电与金属导电有什么不同
“离子晶体”的导电：
→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、阳离子获得足够能量克服离子间的相互作用，成为自由移动的离子(熔融状态)，在外界电场作用下，离子定向移动而形成电流。
①离子晶体在熔融状态下导电
二、离子晶体
4.离子晶体的性质探究
(1)NaCl等离子晶体在熔融状态下导电、水溶液导电与金属导电有什么不同
“离子晶体”的导电：
→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(实质上是水合离子)，在外界电场作用下，阴、阳离子定向移动而导电。
②离子晶体在水溶液中导电
二、离子晶体
4.离子晶体的性质探究
(1)NaCl等离子晶体在熔融状态下导电、水溶液导电与金属导电有什么不同
发生滑动
阳离子
阴离子
二、离子晶体
4.离子晶体的性质探究
(2)离子晶体是否具有较好的延展性？
阴、阳离子交替有序排列
施加外力
同种电荷相互排斥，使晶面裂开
结论：离子晶体延展性较差
阴、阳离子间有较强的离子键，使离子晶体的硬度较大。
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。
宝石，主要成分Al2O3
坚硬，但易碎。
二、离子晶体
4.离子晶体的性质探究
(3)离子晶体的熔点是否都较高？
P88 思考与讨论
我们知道，金属的熔点差异很大，如钨的熔点为3410 ℃。而常温下，汞却是液体。离子晶体的熔点是不是也差异很大呢？请从理化手册或互联网查找下列离子晶体的熔点数据，得出结论。
化合物 熔点 /℃ 化合物 熔点 /℃
CaO Na2SO4
CuCl2 Ca2SiO4
NH4NO3 Na3PO4
BaSO4 CH3COOCs
LiPF6 NaNO2
2613
1326
169.6
1580
200分解温度
884
2130
340
194
270
结论：
离子晶体的熔点差距也较大
你能推测其原因吗？
→不同的离子晶体，离子键的强弱差别很大，
所以离子晶体的熔、沸点及硬度差距也较大
离子键的强弱
离子半径
阴、阳离子的电荷数
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。
Cl
Na+
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、沸点越高，硬度也越大。
形成离子液体的阴、阳离子半径较大，离子间的作用力较弱。
离子液体
离子晶体的熔点，有的很高，如CaO的熔点为2613 ℃，
有的较低，如NH4NO3、Ca(H2PO4)2的熔点分别为170℃、109℃。
P88 科学 技术 社会
到20世纪90年代，随着室温或稍高于室温时呈液态的离子化合物的优异性质不断被开发利用，才意识到它们的巨大价值，并将它们定义为离子液体。
早在1914年就有人发现，引入有机基团可降低离子化合物的熔点，
如C2H5NH3NO3的熔点只有12℃，比NH4NO3低了158℃!
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