3.2.2 离子晶体(共25张PPT)-2023-2024学年高二化学鲁科版选择性必修第二册课件

(共25张PPT)
第3章 不同聚集状态的物质与性质
第2节 几种简单的晶体结构模型
第2课时 离子晶体
学习目标 核心素养培养
1.能用离子键的理论解释离子晶体的物理性质。 宏观辨识与微观探析
2.了解几种典型离子晶体的晶胞结构。 证据推理与模型认知
知识体系
结构型式 面心立方最密堆积A1 体心立方密堆积A2 六方最密堆积A3
常见金属
结构示意图
配位数
晶胞中微粒数
12
8
12
2
4
Mg、Zn、Ti
Li、Na、K、Ba、W、Fe
Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt
2
前面我们学习了金属晶体的结构，由于金属键没有方向性和饱和性，因此金属晶体可以看成等径圆球的堆积。常见金属晶体的结构。
复习 回顾
联想 质疑
那么离子晶体和金属晶体有哪些不同？晶体中微粒的空间排列、微粒的排列的影响因素和各类晶体的晶胞的特点又是怎样的呢？
离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。强碱、活泼金属的氧化物、多数的盐的固体都是离子晶体，阴阳离子的半径大小不同，离子晶体不能看成等径圆球的堆积。
二、离子晶体
⑴定义：是阴、阳离子在空间呈现周期性重复排列所形成的晶体。
⑵构成离子晶体的微粒：阴、阳离子。
⑶离子晶体中微粒间的作用力：离子键(无饱和性、方向性)。
⑷常见的离子晶体：强碱、大多数盐、活泼金属氧化物。
1、离子晶体的概念
⑸影响离子键强弱的因素：
①离子半径(阴阳离子的核间距)②离子所带电荷数
离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键越强、离子晶体的熔点越高。
2、几种离子晶体的结构
⑴NaCl晶体：
①氯化钠的晶体结构
Cl-按面心立方堆积方式排列，Na+离子填充在Cl-所成的空隙中。
(无隙并置)
(NaCl晶胞)
②每个晶胞含离子的个数：
③化学式为：NaCl
Na+：
Cl-：
(NaCl晶胞)
④晶体中Na+ 与Cl-的具体关系：
每个Na+周围最近且等距离的Cl-有几个？
每个 Cl- 周围最近且等距离的 Na+呢？
与一个Cl-(Na+ )相邻最近且距离相等的Cl-(Na+ )有多少个？
6个
6个
12个
⑤晶体中Na+ 与Cl-的空间坐标(以晶胞参数(棱长)a为单位长度)：
注意：坐标原点的选择，坐标轴的方向，坐标轴单位（晶胞棱长）
(0,0,0)
Cl-
Na+
(0.5,0,0)
(1,0,0.5)
(0.5,0.5,1)
(1,1,1)
(0.5,0.5,0.5)
a
⑵CsCl晶体：
①氯化铯的晶体结构
Cl-按简单立方堆积方式排列，Cs+离子填在Cl-所成的空隙中。
CsCl晶胞
每个晶胞中: Cl-个数为8×1/8＝1 Cs+个数为 1
③化学式的确定：CsCl
②每个晶胞含离子的个数：
(无隙并置)
④晶体中Cs+ 与Cl-的具体关系：
每个Cs+周围最近且等距离的Cl-有几个？
每个 Cl- 周围最近且等距离的Cs+呢？
与一个 Cl-相邻最近且距离相等的 Cl-有多少个？
每个Cs+周围距离相等且最近的Cs+共有？
8个
8个
6个
6个
⑤晶体中Cs+与Cl-的空间坐标(以晶胞参数(棱长)a为单位长度)
Cl-
Cs+
(0,0,0)
(0,1,1)
(1,1,1)
(1,0,0)
(0.5，0.5，0.5)
a
⑶ZnS晶体：
S2-按 面心立方堆积方式排列，Zn2+ 离子填在S2-所成的空隙中。
①ZnS的晶体结构
ZnS晶胞
③化学式的确定：ZnS
S2-个数为8×1/8+6×1/2＝4 Zn2+个数为 4
②每个晶胞含离子的个数：
④晶体中Zn2+ 与 S2- 的具体关系：
每个Zn2+周围最近且等距离的S2-有几个？
每个 S2- 周围最近且等距离的Zn2+呢？
与一个S2-(Zn2+)相邻最近且距离相等的S2-(Zn2+)有多少个？
4个
4个
12个
⑤晶体中Zn2+ 与 S2- 的空间坐标(以晶胞参数(棱长)a为单位长度)
(0,0,0)
(0.5,0.5,0)
(1,1,1)
(1,0,0)
(0.25,0.25,0.75)
S2-
Zn2+
(0.75,0.75,0.75)
(0.75,0.25,0.25)
a
CaF2晶胞
⑷CaF2晶体：
Ca2+按 面心立方堆积方式排列，F 填在Ca2+所成的空隙中。
①CaF2的晶体结构
③化学式的确定：CaF2
Ca2+个数为8×1/8+6×1/2＝4
F 个数为 8
②每个晶胞含离子的个数：
④晶体中Ca2+ 与 F 的具体关系：
每个Ca2+ 周围最近且等距离的 F 有几个？
每个 F 周围最近且等距离的Ca2+ 呢？
与一个 Ca2+ )相邻最近且距离相等的Ca2+有多少个？
与一个 F 相邻最近且距离相等的 F 有多少个？
8个
4个
12个
6个
⑤晶体中Ca2+ 与 F 的空间坐标(以晶胞参数(棱长)a为单位长度)
(0,0,0)
(0.5,0.5,0)
(1,1,1)
(0.25,0.25,0.25)
(0.25,0.75,0.75)
(0.75,0.75,0.25)
(0.75,0.25,0.75)
Ca2+
F
a
3、常见的离子晶体
晶胞
晶胞中 微粒数 Na+、Cl-都 为4 Cs+、Cl-都 为1 Zn2+、S2-都 为4 F-为8,
Ca2+为4
阴、阳离子个数比 1∶1 1∶1 1∶1 2∶1
化学式 NaCl CsCl ZnS CaF2
符合类型 Li、Na、K、Rb的卤化物, AgF、MgO等 CsBr、CsI、 NH4Cl等 BeO、BeS等 BaF2、PbF2、
CeO2等
4、晶格能的定义及影响因素
⑴晶格能：
将1mol 离子晶体完全气化为气态阴、阳离子所吸收的能量。
⑵意义：
一般而言，晶格能越大，离子晶体越稳定，晶体的熔点越高，硬度越大。在一定程度上可以用来衡量离子键的强弱。
⑶晶格能的影响因素：
规律:离子半径越小,离子所带电荷越多,晶格能越大;反之,越小。除此之外,晶格能的大小还与离子晶体的结构类型有关。
晶体 离子间距/pm 晶格能/(kJ·mol-1) 熔点/℃
NaCl 276 787 801
NaBr 290 736 750
NaI 311 686 662
MgO 205 3 890 2 800
事实上,离子晶体远比我们想象的要复杂,构成晶体的离子未必都是单原子离子,如NH4+等阳离子,以及SO42-、CH3COO-、苯甲酸根离子( )等阴离子。在由这些离子构成的离子晶体中,随着离子体积的增大,阴、阳离子间的距离增大,离子之间的作用力减弱,晶体的熔点也随之降低。
在许多离子化合物的晶体中,微粒之间的相互作用不再是典型的离子键,而存在氢键、范德华力等作用力。这些晶体的熔点远比NaCl等晶体低得多,有些离子构成的物质在常温下甚至以液态形式存在。
(3)在固态时不导电，熔融状态或在水溶液中能导电。
5、离子晶体的物理性质
⑷离子晶体熔点的比较
(1)熔点较高，而且随着离子电荷的增加，离子间距的缩短，晶格能增大，熔点升高。
(2)一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。
典型例题
例1、NaCl晶体模型如下图所示：
(1)在NaCl晶体中，每个Cl－周围同时
吸引着___个Na＋；在NaCl晶胞中含
有___个Na＋、____个Cl－，晶体中每
个Na＋周围与它距离最近且相等的Na＋共有______个。
6
4　
4　
12
(2)对于氯化钠晶体，下列描述正确的是( )
A．它是六方最密堆积
B．相邻的阴、阳离子核间距等于阴、阳离子半径之和
C．氯化钠晶体与氯化铯晶体结构相同
D．每个Na＋与6个Cl－邻近
D
例2、同类晶体物质熔点的变化是有规律的,试分析下表所列两组物质熔点呈规律性变化的原因:
A组物质 NaCl KCl CsCl
熔点(K) 1 074 1 049 918
B组物质 Na Mg Al
熔点(K) 317 923 933
晶体熔点的高低,决定于构成晶体微粒间的作用力的大小。
A组是　　　晶体,晶体微粒之间通过　　　　结合，离子半径由大到小的顺序是　 　　　　　,离子键强度由小到大的顺序是　　　　　　 。
B组晶体属　　　晶体,价电子数由少到多的顺序是　　 　　,金属键强度由小到大的顺序是　　　　　　。
Na离子
离子键
金属
Nar(Cs+)>r(K+)>r(Na+)
CsCl例3、根据表格数据回答下列有关问题:
(1)已知NaBr、NaCl、MgO等离子晶体的核间距离和晶格能如下表所示:
NaBr NaCl MgO
离子的核间距/pm 290 276 205
晶格能/(kJ·mol-1) 787 3 890
①NaBr晶体比NaCl晶体晶格能　　(填“大”或“小”),主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　 。
②MgO晶体比NaCl晶体晶格能大,主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
③NaBr、NaCl和MgO晶体中,熔点最高的是　　　　。
小
NaBr的离子核间距比NaCl的大
氧化镁晶体中的阴、阳离子所带电荷更多,并且离子的核间距更小
MgO
(2)Cu2O的熔点比Cu2S的　　　　(填“高”或“低”),请解释原因:
其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
两者均为离子化合物,且阴、阳离子所带电荷数均为1,但后者离子半径大,离子键较弱,因此熔点较低
高
O2-半径小于S2-半径,Cu2O的离子键强于Cu2S的离子键,所以Cu2O的熔点比Cu2S的高
>
类型相同，结构相似，比较离子键的强弱，比较半径大小
练习
1、下列性质可以证明NaCl是离子化合物的是( )
A．可溶于水 B．具有较高的熔点
C．水溶液能导电 D．熔融状态下能导电
D
2、下列说法正确的是(　　)
A．晶体中若存在阴离子，就一定存在阳离子
B．离子晶体不一定是化合物
C．离子晶体都易溶于水
D．离子晶体一定是由活泼金属和活泼非金属形成的
A
3、下列性质适合于离子晶体的是(　　)
A、熔点1070℃,固态不导电,液态能导电
B、熔点10.31℃,液态不导电,水溶液能导电
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·cm－3
A
4、下列关系正确的是（ ）
A、熔点：NaI > NaBr B、硬度：MgO>CaO
C、晶格能：NaClNaCl
B
5、如图所示是从NaCl或CsCl晶体结构中分割出来的部分结构图,其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是(　　)
A.(1)和(3) B.(2)和(3) C.(1)和(4) D.只有(4)
C
THANKS