3.2 课时2 离子晶体 共价晶体 课件（共22页） 2023-2024学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修2

(共22张PPT)
第2节 几种简单的晶体结构模型 课时2
1.了解几种典型离子晶体、共价晶体的晶胞结构；
2.认识离子晶体、共价晶体的物理性质与晶体结构的关系。
联想 · 质疑
联想 · 质疑
构成微粒：
微粒间作用力：
阴、阳离子
离子键
当离子化合物以晶体形式存在时，晶体中的微粒会怎样分布呢？
岩盐
硬度大
熔点(801 oC)
一、离子晶体
1.离子晶体
(1)定义：阴、阳离子在空间呈现周期性重复排列所形成的晶体。
无方向性无饱和性
不等径圆球的堆积
观察 · 思考
观察 · 思考
观察氯化钠晶体的微观结构示意图，你将如何截取氯化钠晶体的晶胞？在你截取的晶胞中，实际包含的Na+与Cl-各是多少个？
Cl－
Na+
8× + 6× = 4
氯原子数 =
12× + 1= 4
钠原子数 =
钠离子和氯离子的个数比为:
1:1
"NaCl"这一化学式表示氯化钠的组成，但不是分子的组成。
2.常见的离子晶体
晶胞
物质
晶胞中含 有粒子数
Na+
Cl－
Cs+
Cl－
S2-
Zn2+
Ca2+
F－
Li、Na、K和Rb的卤化物，AgF、MgO等
CsBr、CsI、NH4Cl等
BeO、BeS等
BaF2、PbF2、CeO2等
Na+
Cl－
Cs+
Cl－
S2-
Zn2+
Ca2+
F－
：
：
：
：
：
：
：
：
4
4
1
1
4
4
4
8
3.晶格能
(2)意义：
(1)定义：将1mol离子晶体完全气化为气态阴、阳离子所吸收的能量。
吸收的能量越多，晶格能越大，离子间作用力越强，离子晶体越稳定。
(3)影响因素：
②离子电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。
③与离子晶体的结构型式有关。
①核间距：阴、阳离子核间距越小，晶格能越大。
静电作用
交流 · 研讨
交流 · 研讨
晶格能与晶体的熔点、硬度有怎样的关系
晶格能越大，离子晶体的熔点越高
4.离子晶体的物理性质
(2)硬度：
(3)导电性：
(1)熔、沸点及挥发性：
(4)溶解性：
固体不导电,熔融状态或溶于水发生电离,形成自由移动离子,能够导电。
一般易溶于水,难溶于非极性溶剂。
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离子晶体由固态变成液态或气态，就需要较多的能量。因此，离子晶体的熔、沸点较高且难挥发。
硬而脆
Ⅰ.离子晶体中除含有离子键外，是否含有共价键
常见的离子晶体：
强碱、活泼金属的氧化物和过氧化物、大多数盐。
胆矾
CuSO4·5H2O
明矾
KAl(SO4)2·12H2O
莹石
CaF2
重晶石
BaSO4
阴、阳离子
电中性分子
作用力
离子键
共价键
氢键
范德华力
思考与交流
二、共价晶体
1.共价晶体
(1)定义：相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体。
构成微粒
微粒间作用力
非密堆积
(2)常见的共价晶体
硼(B)、金刚石(C)、硅(Si)、锗(Ge)和灰锡(Sn)等
碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、二氧化硅(SiO2)和
刚玉(Al2O3)等
2.典型共价晶体的结构分析
(1)金刚石
4
1 ：2
在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有多少个？
在金刚石晶体中每个碳原子连接有几个共价键？
在金刚石晶体中碳原子个数与C-C共价键个数之比是多少？
4
sp3
观察 · 思考
观察 · 思考
金刚石的晶胞示意图
顶点
体内
面心
性质特点：
熔点高、硬度很大、性质十分稳定
结构特点：
①由于共价键的饱和性与方向性，使每个中心原子周围排列的原子数目是有限的；
②所有原子间均以共价键相结合，晶体中不存在单个分子。
(1)金刚石
(2)碳化硅(SiC)——金刚砂
结构特点：
碳化硅晶体与金刚石结构相似，其空间结构中碳原子和硅原子交替排列。碳原子和硅原子个数之比为1∶1。
性质特点：
硬度大，具有耐热性、耐氧化性和耐腐蚀性。
可用作磨料、耐火材料、电热元件，制造机械工程的结构件、化学工程中的密封件等。
(3)硅(Si)晶体
把金刚石中的C原子换成Si原子，就得到晶体硅的结构模型，不同的是Si—Si键长C—C键长。
(4)二氧化硅(SiO2)
[思考]1 mol SiO2晶体中含有多少摩尔Si—O键
1 mol SiO2晶体中含有4 mol Si—O键。
不是。二氧化硅属于共价晶体,没有分子式,SiO2只表示硅原子与氧原子在晶体中的个数比。
[思考]二氧化硅的分子式是SiO2吗
交流 · 研讨
交流 · 研讨
从表中的数据可以看出，尽管金刚石、碳化硅和晶体硅都是共价晶体且它们的结构相似，但是它们的熔点和硬度有较大差异，请讨论产生这种差异的原因。
影响共价晶体熔点的主要因素——共价键
注意：共价晶体的熔、沸点不一定高于金属晶体和离子晶体(如W>SiO2)。
对于结构相似的共价晶体来说,原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体的稳定性越强。
由于共价晶体中原子间以较强的共价键相结合,故共价晶体:①熔点很高;②硬度大;③一般不导电;④难溶于溶剂。
3.共价晶体的物理性质
【练一练】
1.下列有关共价晶体的叙述不正确的是(　　)
A.金刚石和二氧化硅晶体的最小结构单元都是正四面体
B.含1 mol C的金刚石中C—C键数目是2NA,1 mol SiO2晶体中Si—O键数目是4NA
C.只由原子形成的晶体一定是共价晶体
D.SiO2晶体是共价晶体,所以晶体中不存在分子,SiO2不是它的分子式
C
稀有气体分子是单原子分子,其构成的晶体不是共价晶体。
2.NaF、NaI、MgO均为离子化合物,这三种化合物的熔点高低顺序是(　　)
①NaF　 ②NaI 　③MgO
A.①>②>③ B.③>①>② C.③>②>① D.②>①>③
B
3.如图所示是从NaCl或CsCl的晶胞结构中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶胞中分割出来的结构图是(　　)
A．图(1)和(3)
B．图(2)和(3)
C．图(1)和(4)
D．只有图(4)
C
4.已知氮化碳晶体是新发现的高硬度材料,且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关于该晶体的说法错误的是(　　)
A.氮化碳属于共价晶体,比金刚石的硬度更大
B.该晶体中每个碳原子与4个氮原子相连,每个氮原子与3个碳原子相连,氮化碳的化学式为C3N4
C.该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构
D.该晶体与金刚石相似,都是原子间以非极性键形成空间网状结构
D
5.根据表格数据回答下列有关问题:
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
两种典型的晶体类型
离子晶体
共价晶体
定义
类型
晶格能
物理性质
定义
意义
影响因素
定义
常见物质
物理性质
Si、Ge、B、SiC、SiO2