高中化学人教版选修三 第三章 第四节离子晶体课件（30张）

(共30张PPT)
第四节 离子晶体
教学目标
【教学目标】
1.熟知离子键、离子晶体的概念，知道离子晶体类型与性质的联系。
2.认识晶格能的概念和意义，能根据晶格能的大小，分析晶体的性质。
【教学重点】
1.离子晶体的物理性质的特点
2.离子晶体配位数及其影响因素
3.晶格能的定义与应用
1.什么是离子键，有什么特点？什么是离子化合物？
2.下列物质中属于离子化合物的有哪些？指出下列物质中所含有化学键类型
复习回顾
离子键：阴、阳离子间强烈的静电作用。离子键无饱和性 、无方向性
离子化合物：含有离子键的化合物
萤石CaF2
食盐NaCl
胆矾CuSO4·5H2O
明矾KAl(SO4)2·12H2O
一、离子晶体
1.离子晶体的概念：
离子晶体是由_____________________结合而形成的晶体。构成离子晶体的微粒是_______________，微粒间的作用力是________。
阴、阳离子通过离子键
阴、阳离子
离子键
2.常见的离子晶体类别：
大多数盐、强碱、活泼金属氧化物
注：离子晶体中不存在单独的分子，化学式表示的是阴阳离子的最简个数比；
晶体类型 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体
性质 熔、沸点 较低 高 一般较高，但差异大 较高
硬度 较小 大 一般较大，但差异大 较大
延展性 差 差 好 脆
导电性 某些溶于水后能导电 一般不导电，个别为半导体 固态能导电 熔融态或溶于水时能导电
溶解性 相似相溶 不溶 不溶 多数溶于水
熔化时需克
服的作用力 范德华力或范德华力与氢键 共价键 金属键 离子键
典例 干冰、冰、碘 金刚石、SiO2 K、Cu、Mg NaCl、CsCl、ZnS、CaF2
结合已学知识和教材内容，填写下表：
2) 硬度 。
3.离子晶体物理性质的特点：
1) 熔沸点 , 难挥发难压缩。
较高
较大
3) 水溶性：
4) 导电性：
离子电荷越多,核间距离越小,熔沸点升高。
一般易溶于水,而难溶于非极性溶剂。
固态不导电，水溶液或熔融状态下能导电。
注：证明某种晶体是否为离子晶体，通常根据其熔融状态能否导电进行判断。
4.离子晶体的结构
NaCl的晶胞
(1)NaCl晶体
回答以下问题：
①氯化钠晶胞中氯离子和钠离子的位置
②1个NaCl晶胞中含 个Na+和 个Cl-。
钠离子：体心和棱中点；氯离子：面心和顶点。
4
4
③每个Na+周围最近且等距离的Cl-有 个，每个Cl-周围最近且等距离的Na+有 个；
离子的配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目
每个Na+周围有______个Cl-
6
即氯化钠晶胞中Na+的配位数为6
每个Cl-周围有_______个Na+
6
即氯化钠晶胞中Cl-的配位数为6
NaCl晶体中阴、阳离子配位数
④每个Na+周围最近且等距离的Na+有 个，每个Cl-周围最近且等距离的Cl-有 个；
12
12
小组合作探究：CsCl、ZnS、CaF2的空间结构，回答学案上的问题
①阴阳离子分别在晶胞中的什么位置？
②1个晶胞中含有几阳离子、几个阴离子？
③阴阳离子的配位数分别是多少？
CsCl的晶胞
Ca2+
F-
●S2- ○Zn2+
回答以下问题：
①氯离子和铯离子的位置
②1个CsCl晶胞中含 个Cs+和 个Cl-。
铯离子：体心；氯离子：顶点。
1
1
③Cs+的配位数为 ，Cl-的配位数为 ；
CsCl的晶胞
(2)CsCl晶体
8
8
④每个Cs+周围最近且等距离的Cs+有 个，每个Cl-周围最近且等距离的Cl-有 个；
6
6
(3)ZnS晶体
①锌离子和硫离子的位置
锌离子：顶点，面心； 硫离子：内部。
②每个Zn2+周围最近且等距离的S2-有 个，每个S2-周围最近且等距离的Zn2+有 个；Zn2+和S2-的配位数分别为 、 。
4
4
③ 1个ZnS晶胞中含 个Zn2+和 个S2-。；
4
4
●S2- ○Zn2+
Zn2+
S2-
4
4
(4)CaF2晶体
Ca2+
F-
② 1个CaF2晶胞中含 个Ca2+和 个F-。
③每个Ca2+周围最近且等距离的F-有 个，每个F-周围最近且等距离的Ca2+有 个；Ca2+和F-的配位数分别为 、 。
4
8
8
4
8
4
①钙离子和氟离子的位置
钙离子：顶点，面心； 硫离子：填充在内部。
(1)在NaCl和CsCl两种晶体中，阴、阳离子的个数比都是1∶1，都属于AB型离子晶体，为什么二者的配位数不同、晶体结构不同？
问题解决
离子晶体 阴离子的配位数 阳离子的配位数 阴阳离子配位数之比
NaCl 6 6 1：1
CsCl 8 8 1:1
利用表3-5的数据进行计算，把计算结果填入表3-6，可能有助于你推测为什么NaCl、CsCl晶体中的配位数不同？
0.52
0.93
结论：由于正负离子的半径比值的不同，使晶体中离子的配位数不同，其晶体结构不同。且正负离子的半径比值越大，离子的配位数越高。
问题解决
(2)为什么在NaCl(或CsCl)晶体中，阳、阴离子的配位数相同；而在CaF2晶体中，阳、阴离子的配位数不相同？
离子晶体 阴离子的配位数 阳离子的配位数 阴阳离子配位数之比
NaCl 6 6 1:1
CsCl 8 8 1:1
CaF2 4 8 1:2
结论：在NaCl、CsCl晶体中，阳、阴离子的配位数相同，是由于阳、阴离子电荷(绝对值)相同，因而阳、阴离子的个数相同，结果导致阳、阴离子的配位数相同；若阳、阴离子的电荷数不相同，阳、阴离子的个数必定不相同，结果阳、阴离子的配位数就不会相同。如CaF2晶体中，Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4，离子所带电荷越多，配位数越多。
离子晶体 阴离子的配位数 阳离子的配位数 阴阳离子配位数之比
NaCl 6 6 1:1
CsCl 8 8 1:1
CaF2 4 8 1:2
5.决定离子晶体结构的因素
（1）几何因素:
（2）电荷因素:
（3）键性因素:
晶体中正负离子的半径比。
晶体中正负离子的电荷比。
离子键的纯粹因素
一般决定配位数的多少，正负离子的半径比越大,配位数越多。
活学活用
1．下列性质适合于离子晶体的是(　　)
A．熔点1070℃，易溶于水，水溶液能导电
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
活学活用
2．一种离子晶体的晶胞如图所示。其中阳离子A以 ●表示，阴离子B ●以 表示。关于该离子晶体的说法正确的是(　　)
A．阳离子的配位数为8，化学式为AB
B．阴离子的配位数为4，化学式为A2B
C．每个晶胞中含4个A
D．每个A周围有4个与它等距且最近的A
C
1.晶格能的定义：
气态离子形成1mol离子晶体释放的能量。
观察分析下表，回答下列问题：
二、晶 格 能
1.晶格能的定义：
气态离子形成1mol离子晶体释放的能量。
观察分析下表，回答下列问题：
二、晶 格 能
离子化合物 NaBr NaCl MgO
离子电荷数 1 1 2
核间距/pm 298 282 210
晶格能/kJ·mol－1 747 786 3791
熔点/℃ 747 801 2852
摩氏硬度 <2.5 2.5 6.5
(1)影响晶格能大小的因素可能有哪些？
(2)晶格能与晶体的熔点、硬度有怎样的关系？
(3)工业上如何冶炼金属镁、铝？为什么选用这种化合物？
1.晶格能的定义：
气态离子形成1mol离子晶体释放的能量。
2.影响晶格能大小的因素：
阴、阳离子的电荷数越多，
离子半径越小，晶格能越大。
3.晶格能的作用：
晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。
二、晶 格 能
拓展延伸
阅读79页科学视野回答：碳酸盐热分解的实质是什么？表3-7的有关数值说明了什么？
阅读81页科学视野回答：岩浆晶出规则与晶格能的关系
结论：组成碳酸盐中阳离子的金属的金属性越弱，金属阳离子的半径越小，碳酸盐的热稳定性越差，反之越好。
碳酸盐的热分解是由于晶体中的阳离子结合碳酸根离子中的氧离子，使碳酸根离子分解为二氧化碳分子的结果，可图解如下：
碳酸盐热分解的实质是什么？表3-7的有关数值说明了什么？
阅读81页科学视野回答：岩浆晶出规则与晶格能的关系
晶格能的大小影响岩浆晶出的次序，晶格能越大，形成的晶体熔点越____，岩浆中的矿物越____结晶析出。
高
先
活学活用
3．下列关于晶格能的叙述中正确的是(　　)
A．晶格能仅与形成晶体中的离子所带电荷数有关
B．晶格能仅与形成晶体的离子半径有关
C．晶格能是指相邻的离子间的静电作用
D．晶格能越大的离子晶体，其熔点越高
D
总 结
离子晶体
基本概念
物理性质
晶体结构
晶 格 能