人教版高中化学选修三3.4 离子晶体、晶体计算 课件（29张PPT）

(共29张PPT)
晶体的分类及依据
分类依据
构成晶体的微粒（离子、原子、分子）
微粒间的作用力
化学键
分子间作用力
离子键
共价键
金属键
常见晶体类型：分子晶体、原子晶体、
金属晶体、离子晶体
作用力越强，晶体的熔沸
点越高，晶体的硬度越大。
第四节、离 子 晶 体
1.定义：
离子间通过离子键结合而成的晶体
微粒间的作用力：
构成微粒：
组成元素：
离子键
阴、阳离子
一般由金属元素和非金属元素组成
注
意
离子化合物在固态时都是离子晶体
2.离子晶体的结构
1、在NaCl晶体中，每个Na+同时吸引( )个Cl-,每个Cl- 同时吸引( )个Na+。
2、在NaCl晶体中，每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+共有（ ）个。
(1) NaCl晶体
6
6
12
NaCl的晶体结构：
在NaCl晶体中，每个Na+同时吸引( )个Cl-,每个Cl- 同时吸引( )个Na+。
6
6
选定中心的氯离子作为基准
钠离子与周围最近的氯离子距离为a，与氯离子距离最近的氯离子 个，其距离为 。
12
b
a
a
b=
2
a
2
a
(2) CsCl晶体
在CsCl晶体中，每个Cs+同时吸引( )个Cl-,每个Cl- 同时吸引( )个Cs+。
在CsCl晶体中，每个Cs+周围与它最接近且距离相等的Cs+共有（ ）个。
8
8
6
氯化铯晶体结构
在CsCl晶体中，每个Cs+同时吸引( )个Cl-,每个Cl- 同时吸引( )个Cs+。
在CsCl晶体中，每个Cs+周围与它最接近且距离相等的Cs+是（ ）个。
8
8
6
配位数是8
Na+
Cl-
Cl-
Na+
Na+
Na+
Cl-
Cl-
Na+
Cl-
Na+
Na+
Cl-
Cl-
Na+
Cl-
Na+
Cl-
Na+
Cl-
Cl-
Na+
Na+
Na+
Cl-
Cl-
Na+
NaCl和 CsCl是不是表示分子组成的的分子式？
那么，它们表示的是什么？？
Na+
Cl-
每个NaCl晶胞,平均占有Na+：12×1/4+1=4
Cl-：8×1/8+6×1/2=4
离子化合物的化学式为离子最简个数比
①Na＋的配位数(等距离的Cl-)是6(上,下,左,右,前,后)，构成 体；同样，Cl－的配位数也是6。
②每个Na＋周围与它最近且等距离的Na＋有12个（三个平面各4个）。
③每个晶胞中含有Na＋和Cl－的数目都是 。
3、常见离子晶体的总结
正八面
4
密堆积的分子晶体结构示意图
由此可见，每个分子周围有12个分子。
①Cs＋的配位数是8 ,构成 体。Cl－的配位数也是8。
立方（正六面）
正八面
②每个Cs＋ 周围最近且等距离的Cs＋有6个(上,下,左,右,前,后) 构成 体。
CaF2型晶体结构模型
①Ca2＋的配位数是8：
Ca2＋ 周围8个F－成立方体；
F－的配位数是4：
F－周围4个Ca2＋成正四面体。
②每个 Ca2＋周围与它最近且等距离的Ca2＋有12个,每个F－周围与它最近且等距离的F－有6个。
③ 晶胞中含有Ca2＋的数目是8×1/8＋6×1/2＝4，
F－的数目是1×8＝8，晶体的化学式为CaF2。
4、离子晶体的物理性质：
NaCl
CsCl
熔点℃
沸点℃
801
645
1413
1290
大多易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂。
固体不导电，水溶液或熔融状态导电；
硬度较大，难于压缩，熔沸点较高；
请你想想
为什么NaCl的熔沸点比CsCl高？
异：Na+半径比Cs+ 小
同：Na+ 与Cs+ 均带一个单位正电荷，
阴离子均为氯离子。
结果：NaCl晶体中的离子键较强，则熔沸点较高。
一般来说：阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，离子晶体的晶格能越大。
5、晶格能：
①.概念：离子晶体的晶格能是指__________形成1摩离子晶体_____的能量,通常取_____,单位为 __________。
②.晶格能对离子晶体性质的影响：晶格能是最能反映离子晶体________的数据。晶格能越大，形成的离子晶体越______，而且熔点_____，硬度______。
气态离子
释放
正值
kJ·mol－1
稳定性
稳定
越高
越大
练习：NaCl与KCl， MgCl2与NaCl哪一个晶格能更大？
晶格能：NaCl＞KCl；MgCl2＞NaCl。
小结：
各种晶体结构与性质关系的比较：
溶解性
导电性
熔、沸点
硬 度
粒子间的相互作用力
构成晶体粒子
原子晶体
分子晶体
离子晶体
晶体类型
结 构
性 质
离子
分子
原子
范德华力
离子键
共价键
较大
较高
熔融或水溶液中能导电
一般易溶于水
部分溶于水
不导电，部分溶于水导电
较低
很高
较小
很大
不导电，个别为半导体
不溶于任何溶剂
2.同
种
晶
体
离子晶体：电荷越多，离子半径越小，
物质熔沸点的一般规律
1、不同晶型的熔沸点：
原子晶体 > 离子晶体 > 分子晶体
（金属晶体熔沸点有的很高(钨)；有的则很低(汞)。
离子键强，熔沸点越高。
MgO>MgCl2>NaCl>KCl>KBr
原子晶体：比较共价键强弱（看键长和键能）
金刚石(C) > SiC > Si
分子晶体：
金属晶体：
比较分子间作用力：
比较金属键：
2.同
种
晶
体
分子晶体：比较分子间作用力：
1）结构相似时，分子质量大熔沸点高
F22）同分异构体：支链越多沸点越低;
正戊烷>异戊烷>新戊烷
物质熔沸点的一般规律
金属晶体：比较金属键：
同主族从上到下熔沸点逐渐减小，
同周期从左到右熔沸点逐渐增大。
Li>Na>K>Rb>Cs ; Na题型探究技法归纳
题型1　离子晶体的空间构型
如图是从NaCl或CsCl晶体结构中分割出来的部分结构,其中属于NaCl晶体中分割出来的结构图是(　　)
例1
A．(1)和(3)　 B．(2)和(3) C．(1)和(4) D．只有(4)
C
【解析】图(1)中黑球的配位数为6，图(4)应为简单立方结构。
图(2)中黑球的配位数为8，图(3)为体心立方结构。
题型2　离子晶体的物理性质
下列性质适合于离子晶体的是(　　)
①熔点1070 ℃，易溶于水，水溶液能导电
②熔点10.31 ℃，液态不导电，水溶液导电
③熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃，能溶于CS2
④熔点97.81 ℃,质软，导电，密度0.97 g·cm－3
⑤熔点－218 ℃，难溶于水
⑥熔点3900 ℃，硬度很大，不导电
⑦难溶于水，固态时导电，升温时导电能力减弱
⑧难溶于水，熔点高，固体不导电，熔化时导电
例2
A．①⑧ B．②③⑥ C．①④⑦ D．②⑤
A
如图所示的是硼和镁形成的某化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为
A、MgB B、 MgB2
C、Mg2B D、Mg3B2
Mg原子的数目：
12×1/6+2×1/2=3
B原子的数目：6
故化学式可表示为MgB2
题型3　求晶体的化学式
例3
B
[练习1].下图为高温超导领域中的一种化合物：钙-钛矿 (氧化物)晶体结构中具有代表性的最小重复单元：该晶体中氧钙钛的微粒个数比为_______ 该晶体的化学式为_______
Ti
O
Ca
3:1:1
分析：
Ti: 顶点：8
O: 棱心：12
Ca: 体心：1
×1/8 =1
×1/4 =3
CaTiO3
[练习2] 、钇钡铜氧化合物在90K温度下具有超导性。若该化合物晶体的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式是 。
A．YBa2Cu3O3.75
B．YBa2Cu2O7
C．YBa2Cu3O5.5
D．YBa2Cu4O7
Ba
O
Y
Cu
C
右图为NaCl晶胞结构示意图。
（1）用X射线衍射法测得晶胞的边长为a cm，求该温度下NaCl晶体的密度。
（2）晶体的密度为ρg/cm3，则晶体中Na＋与Na＋之间的最短距离是多少？
ρ＝m/V＝
题型4、 晶体密度、粒子间距离的计算
例4
[练习3]. 已知 NaCl 的摩尔质量为 M g·mol-1，食盐晶体的密度为ρg·cm-3，若下图中Na+与最邻近的Cl- 的核间距离为 a cm，那么阿伏加德罗常数的值可表示为 A. 2Ma3ρ B. M/a3ρ
C. 2M/a3ρ D.M/2a3ρ
D
[练习4]、 NiO晶体结构与NaCl相同，Ni2＋与邻近的O2-核间距为a×10-8 ㎝，计算NiO晶体密度
(NiO摩尔质量:74.7g·mol-1)
即晶体中每个小正方体中平均含有1/2个NiO其质量为:
而此小正方体体积为：(a×10-8㎝)3
故NiO晶体密度为：
解：在该晶体中最小正方体中所含的Ni2+、O2－个数均为:
4×1/8=1/2(个)
[练习5]金是面心立方晶胞（如图），
金原子的直径为d，用NA表示阿伏加
德罗常数，M表示金的摩尔质量。
(1)金晶体中每个晶胞中含有
　　个金原子；
(2) 一个晶胞的体积是多少？
(3)金晶体的密度是多少？
4
右图为NaCl晶胞结构,已知FexO晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1。测知FexO晶体的密度为ρ＝5.71g/cm3，晶胞边长为4.28×10－10m。
（1） FexO中的x值（精确至0.01）为　　　　；
（2）晶体虽的Fen+分别为Fe2+和Fe3+，
在Fe2+和Fe3+的总数中， Fe2+所占分数
（用小数表示）为　　　　；
（3）此晶体的化学式为　　　　　　　；
（4）与某个Fe2+或Fe3+距离最近且距离相等的O2－离子围成的空间几何形状是　　　　　　　；
（5）在晶体中铁元素的离子间最短距离为　　 　m。
0.92
0.826
正八面体
3.03×10－10
Fe0.762+Fe0.163+O
例5
祝:
同学们学习进步，
天天有个好心情