3.3.2离子晶体 过渡晶体 混合晶体 课件 (共37张PPT)2024-2025学年高二化学人教版(2019)选择性必修2

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名称 3.3.2离子晶体 过渡晶体 混合晶体 课件 (共37张PPT)2024-2025学年高二化学人教版(2019)选择性必修2
格式 pptx
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2025-04-29 00:59:55

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(共37张PPT)
第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体与离子晶体
第2课时 离子晶体 过渡晶体与混合型晶体
重晶石
BaSO4
莹石
CaF2
胆矾
CuSO4·5H2O
明矾
KAl(SO4)2·12H2O
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?
能说出离子键的特征和实质。
能运用离子晶体模型,从微观视角解释离子晶体的宏观性质。
在理解四类典型晶体的基础上,认识过渡晶体和混合型晶体。
1. 运用“宏微结合”的化学观、认识晶体的分类依据、构成粒子及粒子间的相互作用等。(宏观辨识与微观探析)
2. 通过建立模型解决离子晶体的相关问题。(证据推理与模型认知)
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?
它们都是由阳离子和阴离子构成的离子化合物。
一、离子键
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
离子键没有方向性和饱和性。
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,硬度越大。
以上晶体属于哪种类型的晶体?为什么?
强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类。
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
4. 常见的离子晶体:
二、离子晶体
阴、阳离子间的静电作用
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
5. 离子晶体的性质
离子键强度较大,破坏它需要较多的能量
离子晶体的物理性质:
(1)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。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。
(2)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。
(3)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。
(4)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。
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。
结论:离子晶体的熔点差距也较大
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
6. 晶胞类型
CsCl的晶胞示意图
CaF2的晶胞示意图
NaCl的晶胞示意图
思考:氯化钠晶体中钠离子和氯离子分别处于晶胞的什么位置?
钠离子:顶点和面心
氯离子:棱上和体心
(1) NaCl晶胞
每个晶胞含钠离子和氯离子的个数是多少?
4、4
1:1
钠离子和氯离子的个数比为?化学式为?
NaCl
3
1
5
6
2
4
Na+
Cl-
NaCl晶胞中离子的配位数:
一种离子周围最邻近的带相反电荷的离子数目
① 每个Na+周围与之等距且距离最近的Cl-有_个。
6
② 它们所围成的空间结构是 。
正八面体
③每个Na+周围与之等距且距离最近的Cl-有___个,Na+有___个。
每个Cl-周围与之等距且距离最近的Na+有____个,Cl-有____个。
Cl-
Na+
6
12
6
12
④ NaCl晶体中阴、阳离子配位数为 。
6
(2)CsCl晶胞
(2) CsCl的晶胞
①每个晶胞含铯离子、氯离子的个数:
Cs+:1

②配位数
每个Cs+周围与之等距且距离最近的Cl-有___个。
它们所围成的空间结构是 。
8
正方体
③在每个Cs+周围与它最近的且距离相等的Cs+有 个。
6
【思考】CsCl指的是氯化铯的分子式吗?
不是,是氯化铯的化学式,表示晶体组成
①Ca2+的配位数:
②F-的配位数:
③一个CaF2晶胞中含: 个 Ca2+ 和 个F-
(3) CaF2 晶胞
8
4
4
8
晶胞 阴离子配位数 阳离子配位数 晶胞均摊粒子数目
NaCl晶胞 6 6 Na+:1
Cl-:1
CsCl晶胞 8 8 Cs+:1
Cl-:1
CaF2 晶胞: 4 8 Ca2+:4
F-:8
【小结】
我们已经学习了分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体四类典型晶体。
那么,晶体类型之间存在绝对的界限吗?
共价晶体
金属晶体
离子晶体
分子晶体
CO2
NaCl
SiO2
Cu
纯粹的典型晶体是不多的!大多数晶体是它们之间的过渡晶体。
离子键的百分数大于50%,当作离子晶体处理
离子键的百分数小于50%,偏向共价晶体,当作共价晶体处理
离子键成分的百分数更小,是分子晶体
:介于某两种晶体类型之间的晶体
三、过渡晶体
第三周期主族元素(从左往右)的氧化物的晶体的变化趋势为离子晶体→共价晶体→分子晶体。原因是第三周期元素从左到右,电负性逐渐增强,与氧元素的电负性的差值逐渐减小。
【回顾思考】
金刚石和石墨是碳的两种同素异形体,他们的物理性质有什么异同点?
金刚石
石墨
熔点很高
质地坚硬
不能导电
熔点很高
质地较软
导电性好
金刚石
石墨
是什么原因导致了金刚石与石墨的性质差异?
金刚石晶体结构
石墨的层状结构
金刚石与石墨晶体结构:
石墨晶体的结构
(1)石墨晶体的层状结构:
(2)结构特点:
①层内
碳原子采取_____杂化;
以________相结合形成_______________结构;
所有p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。
②层与层之间以____________相结合。
sp2
共价键
平面六元环
范德华力
石墨晶体的结构
(1)石墨晶体的层状结构:
(2)结构特点:
①层内
碳原子采取sp2杂化;
以共价键相结合形成平面六边形结构;
所有p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。
②层与层之间以范德华力相结合。
(3)晶体类型:混合型晶体
……具有共价晶体性质
……具有金属晶体性质
……具有分子晶体性质
石墨晶体的二维平面结构
①石墨所有碳原子均采取___杂化,形成_____________结构。金刚石碳原子均采取___杂化,形成________结构
②石墨结构最小__元环。分摊碳原子数____碳碳键数___金刚石结构最小__元环,分摊碳原子数____碳碳键数___质量相同的金刚石与石墨,两者碳碳键的个数比为_____
金刚石结构示意图
sp2
平面六元并环
sp3
正四面体

2
3
4︰3

1/2
1
③石墨中每个C配位数是___金刚石中每个C配位数是___
3
4
问题1:比较石墨与金刚石的结构异同?
石墨晶体是层状结构,金刚石是空间网状结构。
石墨层内的碳原子核间距为142pm,层间距离为335pm,说明层间没有化学键相连,是靠范德华力维系的,容易滑动所以石墨质软。金刚石碳原子核间距为155pm,键长比石墨长,键能小,所以比石墨的熔点低。
金刚石结构示意图
问题2:为什么石墨比金刚石质软但熔点高?
石墨结构未参与杂化的p轨道
石墨层中每个碳原子均剩余一个未参与杂化的含1个电子的p轨道,所有的p轨道平行重叠,形成离域π键,这些p轨道中的电子可在整个层平面中运动。因此石墨有类似金属晶体的导电性。由于相邻碳原子平面之间相隔较远,电子不能从一个平面跳跃到另一个平面。所以石墨的导电性只能沿石墨平面方向。
问题3:为什么石墨能导电?
四、混合型晶体
范德华力
混合型晶体
层内碳原子之间
未参与杂化的轨道上的电子可在层内运动
层与层碳原子之间
共价键
有金属键的性质
像石墨这样的晶体既有共价键又有范德华力,同时还存在类似金属键的作用力,兼具共价晶体、分子晶体、金属晶体特征的晶体,称为混合型晶体。
一种结晶形碳,灰黑色,成叶片状、鳞片状和致密块状。质软,具滑腻感,能导电。化学性质不活泼,耐腐蚀,在空气或氧气中强热可以燃烧生成CO2。石墨可用作润滑剂,可用于制造坩埚、电极、铅笔芯等。
铅笔
石墨电极
石墨坩埚
石墨用途
离子晶体
定义:阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体
构成微粒:阳离子和阴离子
微粒间相互作用:离子键
物理性质:熔沸点较高、硬而脆
典型晶胞:NaCl型、CsCl型
过渡晶体与混合型晶体
过渡晶体
偏向离子晶体
偏向共价晶体
混合型晶体
石墨
离子晶体
1、下列物质中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是( )
A. C (金刚石)和 CO2
B. NaBr 和 HBr
C. CH4 和 H2O
D. Cl2 和 KCl
C
共价晶体 分子晶体
离子晶体 分子晶体
分子晶体 分子晶体
分子晶体 离子晶体

×
×
×
2、下列各组物质熔化或升华时,所克服的粒子间作用力属于同种类型的是( )
A. Na2O 和 SiO2 熔化
B. Mg 和 S 熔化
C. 氯化钠和蔗糖熔化
D. 碘和干冰升华
D
离子键 共价键
金属键 范德华力
离子键 范德华力
范德华力

×
×
×
3、 高温下,超氧化钾晶体呈立方体结构,晶体中氧的化合价部分为0价,部分为-2价。如图为超氧化钾晶体的一个晶胞(晶体中最小的重复单元)。下列说法正确的是( )
A. 超氧化钾的化学式为KO2,每个晶胞含有4个K+和4个O2-
B. 晶体中每个K+周围有8个O2-,每个O2-周围有8个K+
C. 晶体中与每个K+距离最近的K+有8个
D. 晶体中,0价氧元素与-2价氧元素的原子个数之比为1 : 3
A
4.(2022·江苏选择考节选)FeS2具有良好半导体性能。FeS2的一种晶体与NaCl晶体的结构相似,该FeS2晶体的一个晶胞中S22-的数目为 ,在FeS2晶体中,每个S原子与三个Fe2+紧邻,且Fe—S间距相等,如图给出了FeS2晶胞中的Fe2+和位于晶胞体心的S22-(S22-中的S—S键位于晶胞体对角线上,晶胞中的其他S22-已省略)。如图中用“-”将其中一个S原子与紧邻的Fe2+连接起来 。
答案:4
5.(2022·广东选择考节选)我国科学家发展了一种理论计算方法,可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能,该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一,其晶胞结构如图a,沿x、y、z轴方向的投影均为图b。
①X的化学式为     。
②设X的最简式的式量为Mr,晶体密度为ρ g·cm-3,则X中相邻K之间的最
短距离为       nm(列出计算式,NA为阿伏加德罗常数的值)。
K2SeBr6