年高中化学 第三章 第四节离子晶体精品课件 新人教选修3.ppt

第四第四节节离子晶体离子晶体2021/8/8 星期日1课程标准导航课程标准导航1.了解典型离子晶体的了解典型离子晶体的结结构特征，了解离子构特征，了解离子晶体配位数及其影响因素。晶体配位数及其影响因素。2.能能说说明离子明离子键键的形成，能根据离子晶体的的形成，能根据离子晶体的结结构特征解构特征解释释其物理性其物理性质质。3.了解晶格能的了解晶格能的应应用，知道晶格能的大小可用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子以衡量离子晶体中离子键键的的强强弱。弱。2021/8/8 星期日2新知初探自学导引新知初探自学导引自主学自主学习习一、离子晶体一、离子晶体1.概念概念离离子子晶晶体体是是由由_和和_通通过过_结结合而成的晶体。合而成的晶体。2.决定晶体决定晶体结结构的因素构的因素(1)几何因素：晶体中正几何因素：晶体中正负负离子的离子的_。阳离子阳离子阴离子阴离子离子离子键键半径比半径比2021/8/8 星期日3(2)电电荷因素：晶体中正荷因素：晶体中正负负离子的离子的_。(3)键键性因素：离子性因素：离子键键的的纯纯粹程度。粹程度。3.物理性物理性质质在离子晶体中，由于离子在离子晶体中，由于离子间间存在着存在着较较强强的离的离子子键键，使离子晶体的硬度，使离子晶体的硬度_、难难于于压缩压缩;具有具有_的熔点和沸点的熔点和沸点,难难溶于有机溶溶于有机溶剂剂。电电荷比荷比较较大大较较高高2021/8/8 星期日4想一想想一想1离子晶体中存在共价键吗？离子晶体中存在共价键吗？提提示示：有有些些离离子子晶晶体体中中存存在在共共价价键键，如如NH4Cl等等；有有些些离离子子晶晶体体中中不不存存在在共共价价键键，如如NaCl等。等。2021/8/8 星期日5二、晶格能二、晶格能1.概概念念：离离子子晶晶体体的的晶晶格格能能是是指指_形形成成1摩摩离离子子晶晶体体_的的能能量量,通通常常取取_,单单位位为为 _。2.晶格能晶格能对对离子晶体性离子晶体性质质的影响：晶格能是的影响：晶格能是最能反映离子晶体最能反映离子晶体_的数据。晶格能的数据。晶格能越大，形成的离子晶体越越大，形成的离子晶体越_，而且熔点，而且熔点_，硬度，硬度_。气气态态离子离子释释放放正正值值kJmol1稳稳定性定性稳稳定定越高越高越大越大2021/8/8 星期日6想一想想一想2NaCl与与KCl，NaCl与与MgCl2哪哪一一个个晶晶格格能能更大？更大？提示：提示：晶格能：晶格能：NaClKCl；MgCl2NaCl。2021/8/8 星期日7自主体自主体验验1.(2012哈哈尔尔滨滨高高二二质质检检)离离子子晶晶体体不不可可能能具具有有的性的性质质是是()A较较高的熔、沸点高的熔、沸点B良好的良好的导电导电性性C硬度大硬度大D溶于四溶于四氯氯化碳化碳解析：解析：选选D。离子晶体都不溶于四。离子晶体都不溶于四氯氯化碳，有化碳，有的离子晶体能溶于水。的离子晶体能溶于水。2021/8/8 星期日82.下列物下列物质质中，含有共价中，含有共价键键的离子晶体是的离子晶体是()ANaClBSiO2CKOHDI2解析：解析：选选C。I2为为分子晶体；分子晶体；NaCl和和KOH都是离子晶体都是离子晶体,但但KOH含有含有OH共价共价键键；SiO2是原子晶体。是原子晶体。2021/8/8 星期日93.下列有关晶格能的叙述中下列有关晶格能的叙述中,不正确的是不正确的是()A最能反映离子晶体最能反映离子晶体稳稳定性的数据是晶格能定性的数据是晶格能B晶格能越大，晶格能越大，则则离子晶体越离子晶体越稳稳定定 C晶格能越大，晶格能越大，则则离子晶体的硬度越小离子晶体的硬度越小D晶格能越大，晶格能越大，则则离子晶体的熔点越高离子晶体的熔点越高解析：解析：选选C。晶格能越大，离子。晶格能越大，离子键键越越强强，则则离离子晶体的硬度越大。子晶体的硬度越大。2021/8/8 星期日10要点突破讲练互动要点突破讲练互动要点要点1离子晶体及其常离子晶体及其常见类见类型型探探究究导导引引1离离子子晶晶体体的的构构成成粒粒子子是是什什么么？粒粒子之子之间间是靠什么作用力形成离子晶体的？是靠什么作用力形成离子晶体的？提提示示：离离子子晶晶体体的的构构成成粒粒子子是是阳阳离离子子和和阴阴离离子子；阳阳离离子子和和阴阴离离子子之之间间靠靠离离子子键键形形成成离离子子晶体。晶体。2021/8/8 星期日11探探究究导导引引2NaCl和和CsCl都都是是AB型型离离子子晶晶体，它体，它们们的的结结构特征相同构特征相同吗吗？提示：提示：NaCl和和CsCl结结构特征不同。构特征不同。NaCl晶体中晶体中Na和和Cl的配位数都是的配位数都是6，CsCl晶晶体中体中Cs和和Cl的配位数都是的配位数都是8。2021/8/8 星期日12要点要点归纳归纳1.离子离子键键(1)定定义义：阴阴、阳阳离离子子间间通通过过静静电电作作用用所所形形成成的的化学化学键键叫做离子叫做离子键键。(2)成成键键元素：活元素：活泼泼金属元素金属元素(如如K、Na、Ca、Ba等，主要是第等，主要是第A族和第族和第A族元素族元素)和活和活泼泼非金属元素非金属元素(如如F、Cl、Br、O等等,主要是第主要是第A族和第族和第A族元素族元素)相互相互结结合合时时多形成离子多形成离子键键。2021/8/8 星期日13(3)成成键键原原因因：当当活活泼泼金金属属遇遇到到活活泼泼非非金金属属时时,活活泼泼金金属属原原子子容容易易失失去去电电子子而而形形成成结结构构稳稳定定阳阳离离子子，活活泼泼非非金金属属原原子子容容易易得得到到电电子子形形成成结结构构稳稳定定的的阴阴离离子子，阳阳、阴阴离离子子再再通通过过静静电电作用形成离子作用形成离子键键。(4)存在：离子存在：离子键键只存在于离子化合物中。只存在于离子化合物中。强强碱、活碱、活泼泼金属氧化物、大多数金属氧化物、大多数盐类盐类是离子化是离子化合物。合物。2021/8/8 星期日142.几种离子晶体模型几种离子晶体模型(1)NaCl型晶体型晶体结结构模型构模型Na的配位数是的配位数是6：每个：每个Na周周围围同同时时吸引吸引着最近且等距离的着最近且等距离的Cl是是6个个(上、下、左、右、上、下、左、右、前、后前、后)，构成正八面体；同，构成正八面体；同样样，Cl的配位的配位数也是数也是6：每个：每个Cl周周围围同同时时吸引着最近且等吸引着最近且等距离的距离的Na是是6个，构成正八面体。由此可推个，构成正八面体。由此可推知知该该晶体的化学式晶体的化学式为为NaCl。2021/8/8 星期日15每每个个Na周周围围与与它它最最近近且且等等距距离离的的Na有有12个个(上上层层4个个，同同层层4个个，下下层层4个个),同同样样,每每个个Cl周周围围与它最近且等距离的与它最近且等距离的Cl也有也有12个。个。每个晶胞中平均含有每个晶胞中平均含有Na的数目是的数目是1121/44,Cl的数目是的数目是81/861/24,由此由此亦可推知亦可推知该该晶体的化学式晶体的化学式为为NaCl。2021/8/8 星期日162021/8/8 星期日17(2)CsCl型晶体型晶体结结构模型构模型Cs的配位数是的配位数是8：每个：每个Cs周周围围同同时时吸引着吸引着最近且等距离的最近且等距离的Cl是是8个，构成正六面体；同个，构成正六面体；同样样,Cl的配位数也是的配位数也是8：每个：每个Cl周周围围同同时时吸引吸引着最近且等距离的着最近且等距离的Cs是是8个，构成正六面体。个，构成正六面体。由此可推知由此可推知该该晶体的化学式晶体的化学式为为CsCl。每个每个Cs周周围围与它最近且等距离的与它最近且等距离的Cs有有6个个(上、下、上、下、左、右、前、后左、右、前、后)，构成正八面体；同，构成正八面体；同样样，每个，每个Cl周周围围与它最近且等距离的与它最近且等距离的Cl也有也有6个，构个，构成正八面体。成正八面体。2021/8/8 星期日18每个晶胞中平均含有每个晶胞中平均含有Cs的数目是的数目是81/81，Cl的数目也是的数目也是1，由此亦可推知，由此亦可推知该该晶体的晶体的化学式化学式为为CsCl。2021/8/8 星期日19(3)CaF2型晶体型晶体结结构模型构模型Ca2的配位数是的配位数是8：每个：每个Ca2周周围围同同时时吸吸引着最近且等距离的引着最近且等距离的F是是8个，构成正六面个，构成正六面体；体；F的配位数也是的配位数也是4：每个：每个F周周围围同同时时吸吸引着最近且等距离的引着最近且等距离的Ca2是是4个，构成正四个，构成正四面体。由此可推知面体。由此可推知该该晶体的化学式晶体的化学式为为CaF2。2021/8/8 星期日20每每个个Ca2周周围围与与它它最最近近且且等等距距离离的的Ca2有有12个个,每每个个F周周围围与与它它最最近近且且等等距距离离的的F有有6个。个。Ca2处处于晶胞的于晶胞的顶顶点和面上，点和面上，F处处于晶胞于晶胞体内。每个晶胞中平均含有体内。每个晶胞中平均含有Ca2的数目是的数目是81/861/24，F的的数目是数目是188，此亦可推，此亦可推知知该该晶体的化学式晶体的化学式为为CaF2。2021/8/8 星期日21特别提醒特别提醒1.离子晶体中不存在分子，化学式仅表示晶离子晶体中不存在分子，化学式仅表示晶体中阴、阳离子个数比的最简式。如：在体中阴、阳离子个数比的最简式。如：在NaCl和和CsCl晶体中，都不存在单个的晶体中，都不存在单个的NaCl和和CsCl分子。而分子。而Na2O2的阴离子为的阴离子为，阳，阳离子为离子为Na+，故晶体中阴、阳离子的个数比，故晶体中阴、阳离子的个数比为为1 2，而不是，而不是1 1。2021/8/8 星期日222.属于属于NaCl型的离子晶体还有型的离子晶体还有KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、CaS等；属于等；属于CsCl型的离型的离子晶体还有子晶体还有CsBr、CsI、NH4Cl等。等。2021/8/8 星期日23即时应用即时应用1.下列关于氯化铯晶体的叙述中，不正确的是下列关于氯化铯晶体的叙述中，不正确的是()A.1mol氯化铯中有氯化铯中有NA个个CsCl分子分子B.氯化铯晶体中，每个氯化铯晶体中，每个Cs周围与它最近且等周围与它最近且等距离的距离的Cs有有6个个C.氯化铯晶体中，氯化铯晶体中，Cs+和和Cl-的配位数都是的配位数都是8D.每个晶胞中平均含有每个晶胞中平均含有1个个Cs+和和1个个Cl-2021/8/8 星期日24解析：选解析：选A。在氯化铯晶体中不存在。在氯化铯晶体中不存在CsCl分分子，只存在子，只存在Cs+和和Cl-，化学式，化学式CsCl表示氯化表示氯化铯晶体中铯晶体中Cs+和和Cl-的个数比为的个数比为1 1。2021/8/8 星期日25要点要点2离子晶体的物理性质离子晶体的物理性质探究导引探究导引3影响离子键强弱的因素有哪些影响离子键强弱的因素有哪些?提示：提示：离子半径和离子所带电荷数。一般地，离子半径和离子所带电荷数。一般地，阴、阳离子半径越小，所带电荷数越多，则离阴、阳离子半径越小，所带电荷数越多，则离子键就越强。子键就越强。2021/8/8 星期日26要点归纳要点归纳1.熔、沸点熔、沸点具有较高的熔、沸点，难挥发。因为在离子具有较高的熔、沸点，难挥发。因为在离子晶体中，阴、阳离子间有较强的离子键，要晶体中，阴、阳离子间有较强的离子键，要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾，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。就需要较多的能量。2021/8/8 星期日272.硬度硬度硬而脆。因为在离子晶体中，阴、阳离子间硬而脆。因为在离子晶体中，阴、阳离子间有较强的离子键，离子晶体表现出较高的硬有较强的离子键，离子晶体表现出较高的硬度；当晶体受到冲击力作用时，部分离子键度；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。发生断裂，导致晶体破碎。2021/8/8 星期日283.导电性导电性不导电，但熔化或溶于水后能导电。因为离不导电，但熔化或溶于水后能导电。因为离子晶体中，离子键较强，阴、阳离子不能自子晶体中，离子键较强，阴、阳离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力，成为自由移动的离子，在外加电场的作力，成为自由移动的离子，在外加电场的作用下，离子定向移动而导电。用下，离子定向移动而导电。2021/8/8 星期日29离子晶体溶于水时，阴、阳离子受到水分子离子晶体溶于水时，阴、阳离子受到水分子的作用成了自由移动的离子的作用成了自由移动的离子(或水合离子或水合离子)，在外加电场的作用下，阴、阳离子定向移动在外加电场的作用下，阴、阳离子定向移动而导电。而导电。2021/8/8 星期日304.溶解性溶解性大多数离子晶体易溶于极性溶剂大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水如水)中，中，难溶于非极性溶剂难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、如汽油、苯、CCl4)中。中。因为当把离子晶体放入水中时，水分子对离因为当把离子晶体放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子。变成在水中自由移动的离子。2021/8/8 星期日31特别提醒特别提醒化学变化过程一定发生旧化学键的断裂和新化学变化过程一定发生旧化学键的断裂和新化学键的形成，但破坏化学键或形成化学键化学键的形成，但破坏化学键或形成化学键的过程却不一定发生化学变化，如食盐熔化的过程却不一定发生化学变化，如食盐熔化会破坏离子键会破坏离子键,食盐结晶过程会形成离子键，食盐结晶过程会形成离子键，但均不是化学变化过程。但均不是化学变化过程。2021/8/8 星期日32即时应用即时应用2.(2012阜阳一中高二质检阜阳一中高二质检)碱金属与卤素所碱金属与卤素所形成的化合物大都具有的性质是形成的化合物大都具有的性质是()高沸点高沸点能溶于水能溶于水水溶液能导电水溶液能导电低低熔点熔点熔融状态不导电熔融状态不导电A.B.C.D.解析：选解析：选A。碱金属与卤素形成的化合物为。碱金属与卤素形成的化合物为离子化合物。离子化合物。2021/8/8 星期日33题型探究技法归纳题型探究技法归纳题题型型1离子晶体的常离子晶体的常见类见类型型(2012合肥高二合肥高二质检质检)如如图图是从是从NaCl或或CsCl晶体晶体结结构中分割出来的部分构中分割出来的部分结结构构图图,其中其中属于从属于从NaCl晶体中分割出来的晶体中分割出来的结结构构图图是是()例例12021/8/8 星期日34A(1)和和(3)B(2)和和(3)C(1)和和(4)D只有只有(4)【思路点思路点拨拨】解答此解答此题题注意以下两点：注意以下两点：(1)对对比比理理解解NaCl和和CsCl两两种种典典型型离离子子晶晶体体的的结结构特点。构特点。(2)准确判断准确判断题给结题给结构构图图是否表示晶胞。是否表示晶胞。2021/8/8 星期日35【解解析析】根根据据NaCl和和CsCl两两种种典典型型离离子子晶晶体体的的结结构构特特点点分分析析图图示示。图图(1)中中黑黑球球的的配配位位数数为为6，图图(4)应应为为简简单单立立方方结结构构，故故(1)和和(4)应应表表示示NaCl的的晶晶体体结结构构。图图(2)中中黑黑球球的的配配位位数数为为8，图图(3)为为体体心心立立方方结结构构，故故(2)和和(3)应应表示表示CsCl的晶体的晶体结结构。构。【答案答案】C2021/8/8 星期日36【规规律律方方法法】如如何何判判断断题题中中的的结结构构图图是是否否表表示晶胞：示晶胞：整整块块晶体是由完全相同的晶胞无隙并置地堆晶体是由完全相同的晶胞无隙并置地堆积积而成的。而成的。“完全相同完全相同”包括包括“化学上等同化学上等同”晶胞里原子的数目和种晶胞里原子的数目和种类类完全等同；完全等同；还还包括包括“几何上等同几何上等同”晶胞的形状、取向、大小晶胞的形状、取向、大小等同，而且原子的排列完全等同。等同，而且原子的排列完全等同。2021/8/8 星期日37“无隙并置无隙并置”即一个晶胞与它的相即一个晶胞与它的相邻邻晶胞晶胞完全共完全共顶顶角、共面、共棱。晶胞的角、共面、共棱。晶胞的这这种本种本质质属性可属性可归纳为归纳为晶胞具有平移性。因此可晶胞具有平移性。因此可根据根据结结构构图图在晶体中是否具有平移性来判在晶体中是否具有平移性来判断是否表示晶胞。断是否表示晶胞。2021/8/8 星期日38题题型型2离子晶体的物理性离子晶体的物理性质质下列性下列性质质适合于离子晶体的是适合于离子晶体的是()熔点熔点1070，易溶于水，水溶液能，易溶于水，水溶液能导电导电熔点熔点10.31，液，液态态不不导电导电，水溶液，水溶液导电导电熔点熔点112.8，沸点，沸点444.6，能溶于，能溶于CS2熔点熔点97.81,质软质软，导电导电，密度，密度0.97gcm3熔点熔点218，难难溶于水溶于水例例22021/8/8 星期日39熔点熔点3900，硬度很大，不，硬度很大，不导电导电难难溶溶于于水水，固固态态时时导导电电，升升温温时时导导电电能能力力减弱减弱难难溶溶于于水水，熔熔点点高高，固固体体不不导导电电，熔熔化化时时导电导电ABCD【思路点思路点拨拨】解答此解答此题题的关的关键键是熟是熟练练掌握掌握四种晶体的物理特性。四种晶体的物理特性。2021/8/8 星期日40【解解析析】离离子子晶晶体体熔熔融融态态时时能能导导电电，易易溶溶于于水水的的离离子子晶晶体体的的水水溶溶液液能能导导电电，但但固固态态的的离离子子晶晶体体不不导导电电；离离子子晶晶体体难难溶溶于于非非极极性性溶溶剂剂，熔熔点点高高，质质硬硬而而脆脆。故故不不符符合合离离子子晶晶体体的的物物理理特特点点；物物质质的的熔熔点点高高达达3900，硬硬度度很很大大，不不导导电电，故故应应是是原原子子晶晶体；只有体；只有符合离子晶体的物理特点。符合离子晶体的物理特点。【答案答案】A2021/8/8 星期日41【名名师师点点睛睛】(1)离离子子晶晶体体不不一一定定都都含含有有金金属元素，如属元素，如NH4Cl；(2)金金属属元元素素与与非非金金属属元元素素构构成成的的晶晶体体不不一一定定是离子晶体，如是离子晶体，如AlCl3是分子晶体；是分子晶体；(3)溶溶于于水水能能导导电电的的不不一一定定是是离离子子晶晶体体,如如HCl;熔化后能熔化后能导电导电的也不一定是离子晶体的也不一定是离子晶体,如金属如金属;(4)鉴鉴定离子晶体的定离子晶体的实验实验方法是固体不方法是固体不导电导电，熔融熔融态态能能导电导电。2021/8/8 星期日42离子晶体中离子的配位数离子晶体中离子的配位数1.配位离子和离子的配位数配位离子和离子的配位数与中心离子与中心离子(或原子或原子)直接成直接成键键的离子的离子(或原子或原子)称称为为配位离子配位离子(或原子或原子)。配位离子。配位离子(或原子或原子)的的数目称数目称为为配位数。在离子晶体中离子的配位配位数。在离子晶体中离子的配位数是指中心离子周数是指中心离子周围围最最邻邻近的异近的异电电性离子的性离子的数目，如在数目，如在氯氯化化钠钠晶体中，晶体中，Na和和Cl的配位的配位数都是数都是6。热点示例思维拓展热点示例思维拓展2021/8/8 星期日432.影响离子晶体中离子配位数的因素影响离子晶体中离子配位数的因素离子离子键键的特点之一是没有方向性，离子是一的特点之一是没有方向性，离子是一个个带电带电的的质质点点(近似地近似地认为认为是球体是球体)，根据静，根据静电电学理学理论论，它在各个方向上的静，它在各个方向上的静电电效效应应是等是等同的，所以离子的同的，所以离子的电电荷不影响配位数。离子荷不影响配位数。离子键键的特点之二是没有的特点之二是没有饱饱和性，只要离子附近和性，只要离子附近空空间间条件条件许许可，每一个离子就有可能吸引尽可，每一个离子就有可能吸引尽量多的量多的带带相反相反电电荷的离子；荷的离子；虽虽然离子然离子键键没有没有2021/8/8 星期日44饱饱和性，但是离子的配位数并不是任意的，和性，但是离子的配位数并不是任意的，事事实实上，离子晶体中每种离子都有一定的配上，离子晶体中每种离子都有一定的配位数。阴、阳离子的半径比位数。阴、阳离子的半径比值值(r/r)影响配影响配位数的多少位数的多少,半径比半径比值值越大，配位数就越大。越大，配位数就越大。组组成比成比为为1:1的离子晶体称的离子晶体称为为AB型离子晶体型离子晶体,它是离子晶体中最它是离子晶体中最简单简单的一的一类类，最常，最常见见的基的基本本结结构有构有NaCl型、型、CsCl型、型、ZnS型三种。型三种。2021/8/8 星期日45此外，化合物的此外，化合物的组组成比，也是影响配位数的成比，也是影响配位数的一个重要因素。一个重要因素。配位数配位数468阴、阳离子的阴、阳离子的半径比半径比值值r/r0.20.40.40.70.71.0空空间结间结构构类类型型ZnSNaClCsCl2021/8/8 星期日462021/8/8 星期日47