3.2.2 离子晶体 (3)课件2020-2021学年高二化学鲁科版选修物质结构与性质.ppt
回顾：三种晶体类型与性质的比较,材料：,思考： 为什么氯化钠的性质与干冰、金刚石的不同？,离子晶体,晶体结构与性质,2Na + Cl2 = 2NaCl,一、离子晶体,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、物理性质 具有较高的熔沸点，硬度较大； 一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂； 固体不导电，水溶液或者熔融状态下能导电。 无单个分子存在；NaCl不表示分子式。,5、常见的离子晶体： 、A的金属和、A的非金属组成的化合物；铵盐；含氧酸盐；强碱；活泼金属氧化物、过氧化物、氮化物。,可见：在NaCl晶体中，钠离子、氯离子按一定的规律在空间排列成立方体。,6、晶胞类型：,（1）氯化钠型晶胞,A:钠离子和氯离子的位置：,钠离子和氯离子位于立方体的顶角上，并交错排列。 钠离子：体心和棱中点；氯离子：面心和顶点，或者反之。,6、晶胞类型：,（1）氯化钠型晶胞,C:与Na+等距离且最近的Na+ 、Cl- 各有几个？,计算方法：均摊法 顶点占1/8；棱占1/4；面心占1/2；体心占1,B:每个晶胞含钠离子、氯离子的个数,与Na+等距离且最近的Na+ 有：12个 与Na+等距离且最近的Cl- 有：6个,NaCl的晶体结构模型,NaCl晶体中阴、阳离子配位数,（2）氯化铯型晶胞,CsCl的晶体结构及晶胞构示意图,CsCl晶胞,A:铯离子和氯离子的位置：,铯离子：体心 氯离子：顶点；或者反之。,B:每个晶胞含铯离子、氯离子的个数,铯离子：1个 ；氯离子：1个,C：与铯离子等距离且最近的铯离子、氯离子各有几个？,铯离子：6个 ；氯离子：8个,科学探究：,找出CsCl、NaCl两种离子晶体中阳离子和阴离子的配位数，它们是否相等？,6,6,8,8,科学探究：,你认为是什么因素决定了离子晶体中离子的配位数？根据表35、表36分析影响离子晶体中离子配位数的因素。,CaF2型晶胞,Ca2+的配位数：8,F-的配位数：4,一个CaF2晶胞中含： 4个Ca2+和8个F-,ZnS型晶胞,阳离子的配位数：4,阴离子的配位数：4,一个ZnS晶胞中含：4个阳离子和4个阴离子,决定离子晶体结构的因素,几何因素 晶体中正负离子的半径比 电荷因素 晶体中正负离子的电荷比 键性因素 离子键的纯粹因素( 本书不予讨论),科学视野,阅读思考 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？,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。,二、晶格能,定义：气态离子形成1摩离子晶体时释放的能量。 晶格能的大小与阴、阳离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子间的距离成反比。 晶格能越大,离子键越强,形成的离子晶体越稳定,熔点越高；硬度越大。,仔细阅读表38，分析晶格能的大小与离子晶体的熔点有什么关系？离子晶体的晶格能与哪些因素有关？,总 结,离子晶体有什么特点？ 无单个分子存在；NaCl不表示分子式。 熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。且随着离子电荷的增加，核间距离的缩短，晶格能增大，熔点升高。 一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。 固态不导电，水溶液或者熔融状态下能导电。,【总结归纳】物质的熔点与晶体类型的关系 1、若晶体类型不同，一般情况下：原子晶体离子晶体分子晶体；原子晶体金属晶体分子晶体 2、若晶体类型相同，则有： 离子晶体中，结构相似时，离子半径越小，离子电荷越高，晶格能越大，离子键就越强，熔点就越高。 原子晶体中，结构相似时，原子半径越小，共价键键长越短，键能越大，熔点越高。 分子晶体中（不含氢键时），分子组成和结构相似时，相对分子质量越大，范德华力就越强，熔点就越高。 金属晶体中，离子半径越小，离子电荷越高，金属键就越强，熔点就越高。合金的熔点比它的各成分金属的熔点低。,各类型离子晶体晶胞的比较,Na+：,6,Cl-：,6,Cs+：,Cl-：,8,8,Zn2+：,S2-：,4,4,Ca2+：,F-：,4,8,Na+：,Cl-：,Cs+：,Cl-：,Zn2+：,S2-：,Ca2+：,F-：,Na+：,Cl-：,Cs+：,Cl-：,Zn2+：,S2-：,Ca2+：,F-：,6,6,8,8,4,4,4,8,4,4,1,1,4,4,8,4,KBr AgCl、MgO、CaS、BaSe,ZnS、AgI、 BeO,CsCl、CsBr、CsI、TlCl,碱土金属卤化物、碱金属氧化物。,练习,1、下表列出了有关晶体的知识，其中错误的是（） 2、下列物质的晶体，按其熔点由低到高的排列顺序正确的是（） ANC、SO2、CO2BNC、CO2、SO2 CNC、MO、SO2DNC、SO2、MO 3、用离子的电荷和半径解释下列离子晶体熔点高低的顺序。 （1）MOKC（2）MOSS （3）NFNCNB,B,C,1,2,3,4,5,6,8,7,8,中学教材上图示的NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。NiO晶体结构与NaCl相同，Ni2与邻近的O2-核间距为a10-8 ，计算NiO晶体密度（已知NiO摩尔质量为74.7gmol-1),解：在该晶体中最小正方体中所含的 Ni2+、O2个数均为:,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(a10-8)3,故NiO晶体密度为：,总结,课 堂 练 习 题,(a10-8)3,综合应用,变式 (1)NiO晶体结构与NaCl相同，设NiO的摩尔质量M g/mol,密度为g/mL,阿伏加德罗常数为NA,求晶胞中两个距离最近的氧离子中心间的距离为多少cm?,解题思路： （1）每个晶胞中含NiO的个数（2）一个晶胞的质量（3）一个晶胞的体积（4）晶胞的边长（5）晶胞中任一个面对角线长度的一半,主页,综合应用,(2)天然的和大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在以下缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为Ni0.97O,试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。,返回主菜单,参考答案： Ni3+ ：Ni2+6 ：91,本题命题角度较新颖，实际上难度不大，第（2）题所提供的Ni0.97O信息，实际上是一种“平均化学式”。尽管题给示意图及题目叙述中提到了有“Ni2+”空缺，但“Ni0.97O”的平均化学式与所述的“空缺”无关，它只是遵循着电中性原则，即由于掺杂多带一个电荷的Ni3+代替了部分Ni2+ ，才使“NiO”变成了“Ni0.97O”。 一题多解： （ 1）由题意可得氧化镍中有许多由4个Ni2+和4个O2-相邻且占据顶点的小立方体构成，如图所示：此小立方体的每个Ni2+与O2-均为8个小立方体共用，因此小立方体拥有Ni2+与O2-均为：44/8=1/2，取1 mol晶体，则含有6.021023/(1/2)个小立方体。晶体密度 = m/V=74.7g(a10-8cm)36.021023/(1/2)=62.0/a3 gcm-3。,（2）0.97 mol的镍离子的平均带电量为2，那么1 mol镍离子的平均带电量为2/0.97，这是+2和+3价的镍离子的共同电量，由此可列方程式。不同于上解的是，这种做法将0.97 mol镍离子化为1 mol镍离子来计算。 设1molNi中含Ni2+ x mol，则含Ni3+（1-x）mol，根据电荷守恒： 2x+3(1-x)=2/0.97 x=91/97 n(Ni3+)n(Ni2+)=(1-91/97)91/97=691,法三：因为中Nio.97O中既有+2价的离子又有+3价的镍离子，所以可写成xNiOyNi2O3的复合形式，该形式中很容易看出镍离子的总和为x+2y，氧离子的总和为x+3y，因此可列方程如下： x+2y=0.97镍离子个数守恒 x+3y=1氧离子个数守恒 或者列成分式形式：（x+2y ）/（x+3y）=0.97/1 同样可以求出三价镍与二价镍离子数目之比。,主页,可以整体移动的晶胞,可以整体移动的晶格,某些离子晶体的晶格能,返回原处,卤化钠及碱土金属离子晶体,返回原处,
