人教版高中化学选修物质结构与性质第三章第四节离子晶体(第2课时)
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2018/11/3 道南中学
碱土金属卤化 物、碱金属氧 化物。
8
晶格能
【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。 2、若晶体类型相同，则有： ⑴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。 ⑵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。 ⑶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。 ⑷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。
碘
练习
分子 范德华力
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 （ C ） A．NａCｌ、SｉO2、CO2 B．NａCｌ、CO2、SｉO2 C．NａCｌ、MｇO、SｉO2 D．NａCｌ、SｉO2、MｇO 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）MｇO＞KCｌ （2）MｇO＞SｒS （3）NａF＞NａCｌ＞NａBｒ
新课标人教版高中化学课件系列
选修3 物质结构与性质 第三章 晶体结构与性质
第四节 离子晶体 第2课时
道南中学
2018/11/3
1
离子晶体
【学习目标】 1．知识与技能：了解离子晶体的结构模型及其性质的
一般特点。了解离子晶体配位数及其影响因素。 2．过程与方法：比较离子晶体与分子晶体、原子晶体、 金属晶体在晶体结构上的区别和性质上的差异，从晶体结 构的微观角度去解释物质的物理性质 3．情感态度与价值观：学会知识的运用，培养学以 致用的能力
2018/11/3
道南中学
3
晶格能
二、晶格能
定义：气态离子形成1摩离子晶体时释放的能量。
仔细阅读表3—8，分析 晶格能的大小与离子晶 简言之,晶格能的大小与离子带电量成正比,与离子半径成反比. 体的熔点有什么关系？ –形成的离子晶体越稳定；（离子键越强） –熔点越高；硬度越大。 离子晶体的晶格能与哪 些因素有关？
2018/11/3
道南中学
7
晶格能
晶体 类型 晶胞类 型 晶胞结构示 意图 配位数
各类型离子晶体晶胞的比较
距离最近且 相等的相反 离子 每个晶胞 含有离子 数 实例
NaCl型
Na+：6 Na+： 6 Cl-： 6 Cl-： 6 Cs+： 8 Cs+： 8 Cl-： 8 Cl-： 8
Na+： 4 Cl-： 4 Cs+： 1 Cl-：1
【学习重点】
理解离子晶体的结构模型及其性质的一般特点。
【学习难点】了解离子晶体配位数及其影响因素。
2018/11/3
道南中学
2
晶格能
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。
2018/11/3 道南中学 16
晶格能
（ 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1 mol Ni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+)=(191/97)∶91/97=6∶91
KBr AgCl、 MgO、CaS、 BaSe CsCl、CsBr、 CsI、TlCl
AB
CsCl型
ZnS型
2+： Zn 4 ZnS、AgI、 4 Zn2+： Zn2+： 4 2S2-： 4 S2-： 4 S ： 4 BeO
AB2
CaF2型
Ca2+：
8
Ca2+：
8
Ca2+： 4 F-： 8
F-： 4 F-： 4
2018/11/3 道南中学 15
晶格能
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：4×4/8=1/2，取1 mol晶体，则含有 6.02×1023/(1/2)个小立方体。晶体密度 = m/V=74.7g÷［ (a×10-8cm)3×6.02×1023/(1/2)］=62.0/a3 g·cm-3。
而此小正方体体积为 8 (a×10-8㎝)3 故NiO晶体密度为：
8
3
7
4
74.7g 1 62.0 g. ㎝-3 ×2 = -8 3 (a×10 ㎝) a3 6.02×1023
2018/11/3 道南中学
5
1
6
2
13
晶格能
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ρg/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?
2018/11/3 道南中学 17
晶格能
法三：因为中 Ni0.97O 中既有 +2 价的离子又有 +3 价的镍离子，所以可写成 xNiO·yNi2O3 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。
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：
q1 q2 晶格能 r
2018/11/3 道南中学 4
晶格能
某些离子晶体的晶格能
FLi+
Na+
Cl853
786
Br807
747
I757
704
1036
923
K+
Rb+
821
785
715
689
682
660
649
2018/11/3 道南中学 12
晶格能
课堂练习
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a×10-8 ㎝，计算NiO晶体密度（已知NiO摩 尔质量为74.7g· mol-1) 解：在该晶体中最小正方体中所含的 Ni2+、O2－个数均为: 4× 1 = 1 （个） 8 2 即晶体中每个小正方体中平均含有1/2个 74.7g 1 NiO.其质量为: ×2 6.02×1023
630
Cs+
2018/11/3
740
659
道南中学
631
604
5
晶格能
卤钠及碱土金属离子晶体
2018/11/3
道南中学
6
晶格能
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。 哪些物质属于离子晶体？ –强碱、部分金属氧化物、部分盐类。
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
2018/11/3 道南中学 14
晶格能
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。 参考答案： Ni3+ ：Ni2+＝6 ：91
2018/11/3 道南中学 9
晶格能
2018/11/3
道南中学
10
晶格能
科学视野 P81
岩浆晶出规则与晶格能
2018/11/3
道南中学
11
晶格能
A 晶体 组成晶体的微粒 晶体微粒间存在的作 用力 硫化钾 阴阳离子 离子键 B 干冰 分子 共价键 C 金刚石 原子 共价键 D
1、下表列出了有关晶体的知识，其中错误的是（ B ）
2018/11/3 道南中学 18
Thanks 谢谢您的观看！
2018/11/3
道南中学
19
碱土金属卤化 物、碱金属氧 化物。
8
晶格能
【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。 2、若晶体类型相同，则有： ⑴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。 ⑵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。 ⑶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。 ⑷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。
碘
练习
分子 范德华力
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 （ C ） A．NａCｌ、SｉO2、CO2 B．NａCｌ、CO2、SｉO2 C．NａCｌ、MｇO、SｉO2 D．NａCｌ、SｉO2、MｇO 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）MｇO＞KCｌ （2）MｇO＞SｒS （3）NａF＞NａCｌ＞NａBｒ
新课标人教版高中化学课件系列
选修3 物质结构与性质 第三章 晶体结构与性质
第四节 离子晶体 第2课时
道南中学
2018/11/3
1
离子晶体
【学习目标】 1．知识与技能：了解离子晶体的结构模型及其性质的
一般特点。了解离子晶体配位数及其影响因素。 2．过程与方法：比较离子晶体与分子晶体、原子晶体、 金属晶体在晶体结构上的区别和性质上的差异，从晶体结 构的微观角度去解释物质的物理性质 3．情感态度与价值观：学会知识的运用，培养学以 致用的能力
2018/11/3
道南中学
3
晶格能
二、晶格能
定义：气态离子形成1摩离子晶体时释放的能量。
仔细阅读表3—8，分析 晶格能的大小与离子晶 简言之,晶格能的大小与离子带电量成正比,与离子半径成反比. 体的熔点有什么关系？ –形成的离子晶体越稳定；（离子键越强） –熔点越高；硬度越大。 离子晶体的晶格能与哪 些因素有关？
2018/11/3
道南中学
7
晶格能
晶体 类型 晶胞类 型 晶胞结构示 意图 配位数
各类型离子晶体晶胞的比较
距离最近且 相等的相反 离子 每个晶胞 含有离子 数 实例
NaCl型
Na+：6 Na+： 6 Cl-： 6 Cl-： 6 Cs+： 8 Cs+： 8 Cl-： 8 Cl-： 8
Na+： 4 Cl-： 4 Cs+： 1 Cl-：1
【学习重点】
理解离子晶体的结构模型及其性质的一般特点。
【学习难点】了解离子晶体配位数及其影响因素。
2018/11/3
道南中学
2
晶格能
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。
2018/11/3 道南中学 16
晶格能
（ 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1 mol Ni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+)=(191/97)∶91/97=6∶91
KBr AgCl、 MgO、CaS、 BaSe CsCl、CsBr、 CsI、TlCl
AB
CsCl型
ZnS型
2+： Zn 4 ZnS、AgI、 4 Zn2+： Zn2+： 4 2S2-： 4 S2-： 4 S ： 4 BeO
AB2
CaF2型
Ca2+：
8
Ca2+：
8
Ca2+： 4 F-： 8
F-： 4 F-： 4
2018/11/3 道南中学 15
晶格能
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：4×4/8=1/2，取1 mol晶体，则含有 6.02×1023/(1/2)个小立方体。晶体密度 = m/V=74.7g÷［ (a×10-8cm)3×6.02×1023/(1/2)］=62.0/a3 g·cm-3。
而此小正方体体积为 8 (a×10-8㎝)3 故NiO晶体密度为：
8
3
7
4
74.7g 1 62.0 g. ㎝-3 ×2 = -8 3 (a×10 ㎝) a3 6.02×1023
2018/11/3 道南中学
5
1
6
2
13
晶格能
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ρg/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?
2018/11/3 道南中学 17
晶格能
法三：因为中 Ni0.97O 中既有 +2 价的离子又有 +3 价的镍离子，所以可写成 xNiO·yNi2O3 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。
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：
q1 q2 晶格能 r
2018/11/3 道南中学 4
晶格能
某些离子晶体的晶格能
FLi+
Na+
Cl853
786
Br807
747
I757
704
1036
923
K+
Rb+
821
785
715
689
682
660
649
2018/11/3 道南中学 12
晶格能
课堂练习
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a×10-8 ㎝，计算NiO晶体密度（已知NiO摩 尔质量为74.7g· mol-1) 解：在该晶体中最小正方体中所含的 Ni2+、O2－个数均为: 4× 1 = 1 （个） 8 2 即晶体中每个小正方体中平均含有1/2个 74.7g 1 NiO.其质量为: ×2 6.02×1023
630
Cs+
2018/11/3
740
659
道南中学
631
604
5
晶格能
卤钠及碱土金属离子晶体
2018/11/3
道南中学
6
晶格能
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。 哪些物质属于离子晶体？ –强碱、部分金属氧化物、部分盐类。
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
2018/11/3 道南中学 14
晶格能
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。 参考答案： Ni3+ ：Ni2+＝6 ：91
2018/11/3 道南中学 9
晶格能
2018/11/3
道南中学
10
晶格能
科学视野 P81
岩浆晶出规则与晶格能
2018/11/3
道南中学
11
晶格能
A 晶体 组成晶体的微粒 晶体微粒间存在的作 用力 硫化钾 阴阳离子 离子键 B 干冰 分子 共价键 C 金刚石 原子 共价键 D
1、下表列出了有关晶体的知识，其中错误的是（ B ）
2018/11/3 道南中学 18
Thanks 谢谢您的观看！
2018/11/3
道南中学
19