人教版高中物理课件-离子晶体

重點難點
1.掌握常見離子 晶體的晶胞結構， 會計算晶胞中各 種微粒的個數。 (重點) 2.能通過 離子鍵的強弱判 斷離子晶體的性 質。(重難點)
陽離子 陰離子 離子鍵
2．决定晶体结构的因素
半徑比 電荷比
3．常见离子晶体的配位数
配位数 阴离子配位数 阳离子配位数
晶体
NaCl
6
6
CsCl
8
8
CaF2
A．①⑧
B．②③⑥ C．①④⑦ D．②⑤
【解析】 离子晶体液态时能导电，难溶于非极性溶 剂，熔点较高、质硬而脆，固体不导电，故②③④⑤⑦均不 符合离子晶体的特点；⑥中熔点达3 900 ℃，硬度很大应是 原子晶体。故只有①⑧符合题意。
【答案】 A
2 ． (2013·浙 江 高 考 自 选 模 块 节 选 )NaF 的 熔 点
4
8
1．离子晶体是否全由金属元素与非金属元素组成？
【提示】 不一定，如NH4Cl固体是离子晶体但它不含 金属元素。
1.概念 离子晶体的晶格能是指 氣態離子 形成1 摩 离子晶体释 放的能量，通常取正值 ，单位 kJ·mol－1 。离子晶体的晶格 能是最能反映 晶體穩定性 的数据。 2．晶格能的作用 晶格能越大，形成的离子晶体越穩定 ，而且熔点越高 ， 硬度 越大 。
●教学流程设计
演示結束
課標解讀
1.瞭解離子鍵、離子晶體的概念，能從 晶胞這個結構單元認識常見離子晶體的 結構。 2.理解離子晶體的結構與性質的關係， 並能根據離子晶體的結構特點解釋其物 理性質。 3.瞭解晶格能的概念及晶格能與晶體性 質的關係。 4.初步學會用晶格能從定量角度分析離 子晶體的物理性質。
1．离子晶体 (1)离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成 的晶体。 (2)离子晶体微粒之间的作用力是离子键。由于静电作 用没有方向性，故离子键没有方向性。只要条件允许，阳离 子周围可以尽可能多地吸引阴离子，同样，阴离子周围可以 尽可能多地吸引阳离子，故离子键也没有饱和性。根据静电 作用大小的影响因素可知，在离子晶体中阴阳离子半径越 小，所带电荷数越多，晶格能越大，离子键越强。 (3)离子晶体中不存在单个分子，晶体的化学式只表示 晶体中阴阳离子的个数比，而不是表示分子的组成。
2．(2013·济南高二质检)右图是CaF2晶胞的结构。下列 说法正确的是( )
A．一个CaF2晶胞中含有8个Ca2＋ B．一个CaF2晶胞中含有8个F－ C．在CaF2晶胞中Ca2＋的配位数为4 D．在CaF2晶胞中F－的配位数为8 【答案】 B
3．离子晶体不可能具有的性质是( )
A．较高的熔沸点
●教学地位 从课标要求中看，本节课在课程标准中阐述最详细，要 求最多，由此可看出本课时不仅在第3章中有突出的位置， 而且在选修3中的地位也是很突出的，它既升华了必修2中离 子键、离子化合物的相关知识，又与实验室大多数化学药品 密切相关——大多数盐和碱是离子晶体，本节的知识点也是 高考命题的常见考向之一。
FeS2，其密度为ρ＝N12×A m12o0l－g1··am3oclm－13＝60/a3NA g/cm3。
【答案】 (1)MN MN2 MN3 MN (2)①离子键、 非极性共价键
②60/a3NA
探究2 备选例题 2．萤石(CaF2)是一种难溶于水的固体。下列实验事实 能说明CaF2一定是离子晶体的是 ( ) A．CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱 B．CaF2的熔点较高，硬度较大 C．CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电 D．CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小 【解析】 子晶体区别于其他晶体突出的特点是固 态时不导电，熔融状态能导电，故选C。 【答案】 C
(2)已知FeS2晶体(黄铁矿的主要成分)具有A的空间结 构。
①FeS2晶体中存在的化学键类型是 ________。 ②若晶体结构A中相邻的阴、阳离子的最小距离为a cm，且用NA代表阿伏加德罗常数，则FeS2晶体的密度是 ________g/cm3。
【解析】 (1)A中阳离子M的个数为4×1/8＝1/2个，阴
由此可知，如图NaCl晶胞中，若顶角为钠，则含Na＋： 8×81＋6×12＝4个；含Cl－：12×14＋1＝4个。
(4)设Cl－与Na＋的最近距离为a cm，则两个最近的Na＋间 的距离为 2a cm，又：a＋4a3·ρ·NA＝Mr。
3 即a＝
2MρNrA。所以Na＋间的最近距离为
3 2·
Mr 。 2ρNA
离子N的个数为4×1/8＝1/2个；B中阴离子N的个数为4×1/2
＋2＝4个，阳离子M的个数为8×1/8＋1＝2个；C中阳离子
M有4×1/8＝1/2个，阴离子N有4×1/8＋1＝3/2个；D中阳离
子M有8×1/8＝1个，阴离子N有1个。(2)FeS2晶体中的化学
键为离子键和S
2－ 2
中的非极性共价键。1个立方体中有1/2个
【答案】 (1)(答案不唯一，合理即可)
(2)12
(3)4
12×
1 4
＋1＝4
4
8×
1 8
＋6×
1 2
＝4(答案不唯一，
只要与第1问对应即可)
(4)
3 2·
Mr 2ρNA
1．下列说法错误的是( ) A．离子晶体中阴阳离子间的作用力为静电引力 B．离子键没有方向性和饱和性 C．在氯化铯晶体中无CsCl分子单独存在 D．CaF2晶胞中F－的配位数为4 【解析】 离子晶体中阴阳离子之间既有正、负电荷的 引力，也有电子与电子、原子核与原子核之间的斥力。
2．常见离子晶体分析
晶体 NaCl
晶胞
晶胞详解 (1)每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－ (Na＋)有6个。每个Na＋周围等距且紧邻 的Na＋有12个 (2)每个晶胞中含4个Na＋和4个Cl－ (3)阴、阳离子的配位数为6
CsCl CaF2
(1)每个Cs＋周围等距且紧邻的Cl－有8 个，每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的 Cs＋(Cl－)有6个 (2)如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个 Cs＋、1个Cl－ (3)阴、阳离子的配位数为8 (1)每个晶胞中有8个F－、4个Ca2＋ (2)Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4
1．离子晶体不一定都含有金属元素，如NH4Cl。 2．离子晶体中除含离子键外，还可能含有其他化学 键，如NaOH、Na2O2中均含有共价键。 3．金属元素与非金属元素构成的晶体不一定是离子晶 体，如AlCl3是分子晶体。 4．熔化后能导电的晶体不一定是离子晶体，如金属 等。
如图，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na＋或 Cl－所处的位置。这两种离子在空间三个互相垂直的方向上 都是等距离排列的。
2．离子晶体无延展性的原因 因离子键强度大，所以硬度高。如果发生错位，正正离 子相切， 负负离子相切， 彼此排斥， 离子键失去作用， 故无延展性。如CaCO3可用于雕刻， 而不可用于锻造， 即 不具有延展性。
探究1 备选例题 1．有如图所示的离子晶体空间结构示意图。
(1)以M代表阳离子，以N代表阴离子，写出各离子晶体 的组成表达式： A________，B________，C__________， D________。
4．晶格能 (1)定义：气态离子形成1摩离子晶体释放的能 量，通常取正值。 (2)规律： ①离子电荷越多，离子半径越小的离子晶体的 晶格能越大。
②晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越 高，硬度越大。
1．离子晶体中一定不存在的相互作用力是( )
A．离子键
B．极性键
C．非极性键
D．范德华力
【答案】 D
(4)设NaCl的摩尔质量为Mr g·mol－1，食盐晶体的密度为 ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA。食盐晶体中两个距离 最近的钠离子间的距离为_____________________cm。
【解析】 (2)从体心Na＋看，与它最接近的且距离相等 的Na＋共有12个。
(3)根据离子晶体的晶胞，求阴、阳离子个数比的方法 是均摊法。
3．影响晶格能大小的因素 离子所带的电荷数越多，晶格能 越大 小，晶格能 越大 。
；离子半径越
2．为何KCl的晶格能大于KI? 【提示】 晶格能与离子所带的电荷成正比，而与离子 半径的大小成反比。在KCl和KI中，Cl－半径小于I－的半 径，故KCl的晶格能大于KI。
【问题导思】 ①离子晶体与离子键有何关系？ ②NaCl、CsCl、CaF2一个晶胞中含有多少个化学式表 达的组成微粒？ 【提示】 ①离子晶体中存在离子键。 ②分别含有4个、1个、4个。
●新课导入建议 [复习] 1．什么是离子键？什么是离子化合物？ 2．下列物质中哪些是离子化合物？哪些是只含离子键 的离子化合物？ Na2O NH4Cl O2 Na2SO4 NaCl CsCl CaF2 3．我们已经学习过几种晶体？它们的结构微粒和微粒 间的相互作用分别是什么？
[过渡] 在晶体中，若微粒为离子，通过离子键形成的晶体为离 子晶体，今天我们来研究离子晶体。
________(填“＞”“＝”或“＜”)
BF－ 4 的
熔点，其原因是_____________________________________。
【答案】 ＞ 两者均为离子化合物，且阴阳离子电荷 数均为1，但后者的离子半径较大，离子键较弱，因此其熔 点较低
【教师备课资源】 离子晶体
1．离子晶体晶胞的含义 晶胞是晶体的代表， 是晶体中的最小单位， 晶胞并置 起来， 则得到晶体。晶胞的代表性体现在以下两个方面： 一是代表晶体的化学组成； 二是代表晶体的对称性(即具有 相同的对称元素： 对称轴， 对称面和对称中心)。晶胞是 晶体中具有上述代表性的体积最小， 直角最多的平行六面 体。
②熔点10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电
③能溶于CS2，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃ ④熔点97.81 ℃，质软，导电，密度0.97 g/cm3
⑤熔点－218 ℃，难溶于水
⑥熔点3 900℃，硬度很大，不导电
⑦难溶于水，固体时导电，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
第四节 离子晶体
教師用書獨具演示
●课标要求 1．能说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特 征解释其物理性质。 ①制作典型的离子晶体结构模型。 ②比较氯化钠、氯化铯等离子晶体的结构特征。 ③实验探究：熔融盐的导电性。
2．了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离 子晶体中离子键的强弱。
●课标解读 1. 了解离子晶体的结构特点。 2．能根据离子晶体的结构特点解释其物理性质。 3．了解晶格能的含义及应用，会用晶格能的大小衡量 离子晶体中离子键的强弱。
【答案】 A
【问题导思】 ①为什么离子晶体的熔沸点较高、硬度较大？ ②离子晶体的热稳定性受哪些因素制约？ 【提示】 ①离子键的键能大。 ②由晶格能大小来决定。
物理 性質
化學 性質
性質
導電 性
硬度 質地 熔沸 點 熱穩 定性
決定因素
晶體不導電
無自由移動的陰陽 離子
熔融、溶解時 電離出自由移動的
導電
1．离子晶体定义 由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。 2．离子晶体的物理性质及解释 ： 硬度较大、难于压缩、较高的熔点和沸点。 3．离子晶体中离子键的配位数 (1)定义：是指一个离子周围邻近的异电性离子 的数目。
(2)决定离子晶体结构的主要因素： ①几何因素：晶体中正负离子的半径比(r＋/r－)。 ②电荷因素：正负离子的电荷比。 ③键性因素：离子键的纯粹程度。
陰陽離子
較大
離子鍵較強
脆
離子鍵沒滑動性
較高
離子鍵較強
差距較大
晶格能大小差距較 大
离子晶体的熔沸点较高，硬度较大，但也有差距，这个 差距的决定因素是不同的离子晶体晶格能不同。而晶格能的 大小受离子电荷数和离子半径大小等因素制约。
下列性质适合于离子晶体的是( )
①熔点1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电
(1)请将其中代表Na＋的圆圈涂黑(不必考虑体积大小)， 以完成NaCl晶体结构示意图。
(2)晶体中，在每个Na＋的周围与它最接近的且距离相等 的Na＋共有________个。
(3)在NaCl晶胞中正六面体的顶角上、面上、棱上的Na＋ 或Cl－为该晶胞与其相邻的晶胞所共有，一个晶胞中Cl－的个 数等于________，即________(填计算式)；Na＋的个数等于 ________，即________(填计算式)。