3.3.2 离子晶体 课件(共28张PPT) 2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 3.3.2 离子晶体 课件(共28张PPT) 2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-03-03 18:20:32 | ||
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文档简介
(共28张PPT)
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选择性必修二 第三节 金属晶体与离子晶体
第2学时 离子晶体
WJ化学研究院
第三章
Institute of Chemistry
2023
学习目标
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
1.理解离子晶体中的粒子及粒子间的相互作用，以及对晶体性质的影响。
2.掌握氯化钠、氯化铯离子晶体的结构特点。
一、课题引入
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
胆矾
萤石
重晶石
烧碱
CuSO4·5H2O
CaF2
BaSO4
NaOH
下列晶体构成微粒有什么共同点？
微粒之间存在哪种相同的作用力？
二、离子键
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
阴阳离子间通过静电作用所形成的强烈的相互作用叫做离子键。
成键粒子
键的本质
静电引力和斥力
（2）特征：
离子键没有方向性和饱和性。
(1)概念：
三、离子晶体——结构
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
1、离子晶体的结构
（1）构成微粒： 和 ；
（2）作用力： ；
（3）配位数：一个离子周围的 ；
异电性离子的数目
离子键
阴离子
阳离子
阳离子和阴离子在晶体中不能自由移动，所以离子晶体不能导电
三、离子晶体——晶体结构的因素
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
2、决定晶体结构的因素
晶体中正负离子的半径比(r＋/r－)
电荷因素
键性因素
几何元素
正负离子的电荷比
离子键的纯粹程度(简称键性因素)
、
、
、
三、离子晶体——物理性质
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
3、物理性质
（1）硬度：硬而脆，难以压缩；
（2）熔沸点：较高，难挥发；
（3）导电性：不导电，熔化或溶于水后能导电。
（4）溶解性:大多数易溶于极性溶剂(如水)，
难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)
①溶于水能导电的不一定是离子晶体，如HCl等。
②熔化后能导电的晶体不一定是离子晶体，如Si、石墨、金属等。
三、离子晶体——导电
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
(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
运动的微粒 过程中发生的变化 温度的影响
金属导电 自由电子 物理变化 升温，导电性减弱
电解质溶液导电 阴、阳离子 化学变化 升温，导电性增强
三、离子晶体——延展性
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
（2）离子晶体是否具有较好的延展性？
发生滑动
施加外力
阳离子
阴离子
同种电荷相互排斥，使晶面裂开
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。
三、离子晶体——熔点
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
（3）离子晶体的熔点是否都较高？分析下表中的数据，能得出什么结论？
离子键的强弱（晶格能）
离子半径
阴、阳离子的电荷数
三、离子晶体——熔点
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
具有较高的熔、沸点，难挥发，硬度大，不导电，易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂
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。
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（晶格能越大），离子晶体的熔、沸点越高。
三、离子晶体——硬度
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
具有较高的熔、沸点，难挥发，硬度大，不导电，易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂
硬度
离子晶体的硬度较大，难于压缩。
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。
三、离子晶体——导电性
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
具有较高的熔、沸点，难挥发，硬度大，不导电，易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂
导电性
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。
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。
三、离子晶体——溶解性
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
具有较高的熔、沸点，难挥发，硬度大，不导电，易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂
溶解性
大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水），难溶于非极性溶剂（如汽油、苯等），遵循“相似相溶”规律。
当把离子晶体放入水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用，使晶体中的离子克服了离子间的作用而电离，变成在水中自由移动的离子。
四、典型离子晶体——NaCl晶体
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
Cl
Na+
Cl
Na+
Cl
Na+
NaCl
（1）每个晶胞含钠离子、氯离子的 个数：
熔点：801oC、沸点：1413oC
Na＋：12×＋1＝4
Cl－：8×＋6×＝4
（2）配位数：
一种离子周围最邻近的带相反电荷的离子数目
每个Na＋周围与之等距且距离最近的Cl－有6个。
每个Cl－周围与之等距且距离最近的Na＋有6个。
Na+的配位数为6
Cl- 的配位数为6
它们所围成的空间几何构型是：正八面体
四、典型离子晶体——NaCl晶体
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
（3）每个Na＋周围与之等距且距离最近的Na＋有___个。
每个Cl－周围与之等距且距离最近的Cl－有____个。
Cl－
Na＋
12
12
不是配位数
氯化铯晶体
四、典型离子晶体——CsCl晶体
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
铯离子： 1个 氯离子： 1个
Cl-
Cs+
CsCl晶体
铯离子：体心
氯离子：顶点
或者反之;交错排列
Cl－：8×＝1
Cs＋：1
（2）配位数
每个Cs＋周围与之等距且距离最近的Cl－有8个。
它们所围成的空间几何构型是正六面体。
每个Cl－周围与之等距且距离最近的Cs＋有8个。
Cs＋的配位数为：8；Cl-的配位数为：8
四、典型离子晶体——CsCl晶体
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
（3）每个Cs＋周围与之等距且距离最近的Cl－有8个，Cs＋有6个。
每个Cl－周围与之等距且距离最近的Cs＋有8个，Cl－有6个。
CsCl晶胞
四、典型离子晶体——CaF2晶体
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
阳离子配位数：８
阴离子配位数：4
CaF2型
F－
Ｃａ2＋
五、离子晶体补充探究
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
CaCO3 (NH4)2SO4 CuSO4·5H2O Cu(NH3)4SO4·H2O
离子晶体
阴、阳离子
(单原子或多原子)
电中性分子
构成微粒
离子键
共价键
氢键
范德华力
作用力
问题 1
观察以上离子晶体中都含有哪些微观粒子？晶体内部存在哪些类型的化学键？
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。
五、离子晶体补充探究
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
NaCl、CsCl 的熔、沸点比 HCl 的明显高很多，结合晶体类型，你能推测其原因吗？
HCl NaCl CsCl
熔点 /℃ –114.18 801 645
沸点 /℃ –85 1413 1290
问题 2
离子键强度较大，破坏它需要较多的能量（晶格能）
NaCl 和 CsCl 的晶体硬度较大，难以压缩，熔点和沸点较高
五、离子晶体补充探究
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
结论：
不同类型离子晶体的熔点差距也较大
思考 P 88
化合物 熔点 /℃ 化合物 熔点 /℃
CaO 2613 Na2SO4 884
CuCl2 1326 Ca2SiO4 2130
NH4NO3 169.6 Na3PO4 340
BaSO4 1580 CH3COOCs 194
LiPF6 200分解温度 NaNO2 270
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。
六、离子液体
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
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
能力拓展
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℃。
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℃!
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。
六、离子液体
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
离子液体具有以下特性：
(1)液态范围宽，从低于或接近室温到300℃以上，有高的热稳定性和化学稳定性。
(2)蒸气压非常小，不挥发，在使用、储藏中不会蒸发散失，可以循环使用，消除了挥发性有机化合物对环境的污染。
(3)离子液体有良好的导电性，可作为许多物质电化学研究的电解质，并被应用为原电池的电解质。
(4)对大量无机和有机物质都表现出良好的溶解能力，且具有溶剂和催化剂的双重功能，可以作为许多化学反应的溶剂或催化活性载体。由于离子液体的这些特殊性质和表现，它与超临界CO2、双水相一起构成三大绿色溶剂，具有广阔的应用前景。
七、课题练习
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
1、下列关于金属的叙述中,不正确的是( )
A.金属键是金属阳离子和“自由电子”这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用,其实质也是一种静电作用
B.金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用,所以与共价键类似也有方向性和饱和性
C.金属键是带异性电荷的金属阳离子和“自由电子”间的相互作用,故金属键无饱和性和方向性
D.构成金属的“自由电子”在整个金属内部的三维空间中做自由运动
B
七、课题练习
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
2.金属能导电的原因是（ )。
A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的作用较弱
B.金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动
C.金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动
D.金属晶体在外加电场作用下可失去电子
B
3.关于晶体的下列说法中，正确的是（ )。
A.共价晶体中可能含有离子键 B.离子晶体中可能含有共价键
C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键
D.任何晶体中，若含有阳离子就一定有阴离子
B
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选择性必修二 第三节 金属晶体与离子晶体
第2学时 离子晶体
WJ化学研究院
第三章
Institute of Chemistry
2023
学习目标
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
1.理解离子晶体中的粒子及粒子间的相互作用，以及对晶体性质的影响。
2.掌握氯化钠、氯化铯离子晶体的结构特点。
一、课题引入
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
胆矾
萤石
重晶石
烧碱
CuSO4·5H2O
CaF2
BaSO4
NaOH
下列晶体构成微粒有什么共同点？
微粒之间存在哪种相同的作用力？
二、离子键
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
阴阳离子间通过静电作用所形成的强烈的相互作用叫做离子键。
成键粒子
键的本质
静电引力和斥力
（2）特征：
离子键没有方向性和饱和性。
(1)概念：
三、离子晶体——结构
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
1、离子晶体的结构
（1）构成微粒： 和 ；
（2）作用力： ；
（3）配位数：一个离子周围的 ；
异电性离子的数目
离子键
阴离子
阳离子
阳离子和阴离子在晶体中不能自由移动，所以离子晶体不能导电
三、离子晶体——晶体结构的因素
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
2、决定晶体结构的因素
晶体中正负离子的半径比(r＋/r－)
电荷因素
键性因素
几何元素
正负离子的电荷比
离子键的纯粹程度(简称键性因素)
、
、
、
三、离子晶体——物理性质
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
3、物理性质
（1）硬度：硬而脆，难以压缩；
（2）熔沸点：较高，难挥发；
（3）导电性：不导电，熔化或溶于水后能导电。
（4）溶解性:大多数易溶于极性溶剂(如水)，
难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)
①溶于水能导电的不一定是离子晶体，如HCl等。
②熔化后能导电的晶体不一定是离子晶体，如Si、石墨、金属等。
三、离子晶体——导电
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
(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
运动的微粒 过程中发生的变化 温度的影响
金属导电 自由电子 物理变化 升温，导电性减弱
电解质溶液导电 阴、阳离子 化学变化 升温，导电性增强
三、离子晶体——延展性
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
（2）离子晶体是否具有较好的延展性？
发生滑动
施加外力
阳离子
阴离子
同种电荷相互排斥，使晶面裂开
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。
三、离子晶体——熔点
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
（3）离子晶体的熔点是否都较高？分析下表中的数据，能得出什么结论？
离子键的强弱（晶格能）
离子半径
阴、阳离子的电荷数
三、离子晶体——熔点
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
具有较高的熔、沸点，难挥发，硬度大，不导电，易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂
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。
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（晶格能越大），离子晶体的熔、沸点越高。
三、离子晶体——硬度
原创：WJ化学研究院
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具有较高的熔、沸点，难挥发，硬度大，不导电，易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂
硬度
离子晶体的硬度较大，难于压缩。
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。
三、离子晶体——导电性
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
具有较高的熔、沸点，难挥发，硬度大，不导电，易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂
导电性
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。
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。
三、离子晶体——溶解性
原创：WJ化学研究院
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具有较高的熔、沸点，难挥发，硬度大，不导电，易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂
溶解性
大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水），难溶于非极性溶剂（如汽油、苯等），遵循“相似相溶”规律。
当把离子晶体放入水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用，使晶体中的离子克服了离子间的作用而电离，变成在水中自由移动的离子。
四、典型离子晶体——NaCl晶体
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
Cl
Na+
Cl
Na+
Cl
Na+
NaCl
（1）每个晶胞含钠离子、氯离子的 个数：
熔点：801oC、沸点：1413oC
Na＋：12×＋1＝4
Cl－：8×＋6×＝4
（2）配位数：
一种离子周围最邻近的带相反电荷的离子数目
每个Na＋周围与之等距且距离最近的Cl－有6个。
每个Cl－周围与之等距且距离最近的Na＋有6个。
Na+的配位数为6
Cl- 的配位数为6
它们所围成的空间几何构型是：正八面体
四、典型离子晶体——NaCl晶体
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
（3）每个Na＋周围与之等距且距离最近的Na＋有___个。
每个Cl－周围与之等距且距离最近的Cl－有____个。
Cl－
Na＋
12
12
不是配位数
氯化铯晶体
四、典型离子晶体——CsCl晶体
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
铯离子： 1个 氯离子： 1个
Cl-
Cs+
CsCl晶体
铯离子：体心
氯离子：顶点
或者反之;交错排列
Cl－：8×＝1
Cs＋：1
（2）配位数
每个Cs＋周围与之等距且距离最近的Cl－有8个。
它们所围成的空间几何构型是正六面体。
每个Cl－周围与之等距且距离最近的Cs＋有8个。
Cs＋的配位数为：8；Cl-的配位数为：8
四、典型离子晶体——CsCl晶体
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
（3）每个Cs＋周围与之等距且距离最近的Cl－有8个，Cs＋有6个。
每个Cl－周围与之等距且距离最近的Cs＋有8个，Cl－有6个。
CsCl晶胞
四、典型离子晶体——CaF2晶体
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
阳离子配位数：８
阴离子配位数：4
CaF2型
F－
Ｃａ2＋
五、离子晶体补充探究
原创：WJ化学研究院
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CaCO3 (NH4)2SO4 CuSO4·5H2O Cu(NH3)4SO4·H2O
离子晶体
阴、阳离子
(单原子或多原子)
电中性分子
构成微粒
离子键
共价键
氢键
范德华力
作用力
问题 1
观察以上离子晶体中都含有哪些微观粒子？晶体内部存在哪些类型的化学键？
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。
五、离子晶体补充探究
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
NaCl、CsCl 的熔、沸点比 HCl 的明显高很多，结合晶体类型，你能推测其原因吗？
HCl NaCl CsCl
熔点 /℃ –114.18 801 645
沸点 /℃ –85 1413 1290
问题 2
离子键强度较大，破坏它需要较多的能量（晶格能）
NaCl 和 CsCl 的晶体硬度较大，难以压缩，熔点和沸点较高
五、离子晶体补充探究
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
结论：
不同类型离子晶体的熔点差距也较大
思考 P 88
化合物 熔点 /℃ 化合物 熔点 /℃
CaO 2613 Na2SO4 884
CuCl2 1326 Ca2SiO4 2130
NH4NO3 169.6 Na3PO4 340
BaSO4 1580 CH3COOCs 194
LiPF6 200分解温度 NaNO2 270
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。
六、离子液体
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
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
能力拓展
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℃。
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℃!
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。
六、离子液体
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
离子液体具有以下特性：
(1)液态范围宽，从低于或接近室温到300℃以上，有高的热稳定性和化学稳定性。
(2)蒸气压非常小，不挥发，在使用、储藏中不会蒸发散失，可以循环使用，消除了挥发性有机化合物对环境的污染。
(3)离子液体有良好的导电性，可作为许多物质电化学研究的电解质，并被应用为原电池的电解质。
(4)对大量无机和有机物质都表现出良好的溶解能力，且具有溶剂和催化剂的双重功能，可以作为许多化学反应的溶剂或催化活性载体。由于离子液体的这些特殊性质和表现，它与超临界CO2、双水相一起构成三大绿色溶剂，具有广阔的应用前景。
七、课题练习
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
1、下列关于金属的叙述中,不正确的是( )
A.金属键是金属阳离子和“自由电子”这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用,其实质也是一种静电作用
B.金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用,所以与共价键类似也有方向性和饱和性
C.金属键是带异性电荷的金属阳离子和“自由电子”间的相互作用,故金属键无饱和性和方向性
D.构成金属的“自由电子”在整个金属内部的三维空间中做自由运动
B
七、课题练习
原创：WJ化学研究院
邮箱wj-chem@
2.金属能导电的原因是（ )。
A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的作用较弱
B.金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动
C.金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动
D.金属晶体在外加电场作用下可失去电子
B
3.关于晶体的下列说法中，正确的是（ )。
A.共价晶体中可能含有离子键 B.离子晶体中可能含有共价键
C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键
D.任何晶体中，若含有阳离子就一定有阴离子
B