选修3第三章第四节离子晶体(人教版)

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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。
2.下列各指定微粒的数目之比不是1:1的是(AD )
A.Na2O2晶体中的阴离子和阳离子 B.NaHCO3晶体中的钠离子和碳酸氢根离子 C.1224Mg 2 离子中的质子和中子 D.NH4Cl溶液中铵根离子和氯离子
3. CaF2 晶体中正离子的配位数8,负离子的配
位数为 4 。 T位iO数2为晶体3中正。离子的配位数为6,负离子的配
小结7:判断晶体类型的方法
1)依据组成晶体的微粒和微粒间的作用力判断: 构成离子晶体的微粒是 离子 ,作用力是 离子键 ; 构成原子晶体的微粒是 原子 ,作用力是 共价键; 构成分子晶体的微粒是 分子,作用力是 分子间作用力。
2)依据物质的分类判断:
离子化合物是离子晶体;大多数非金属单质及其氢化物、 氧化物、含氧酸、有机物是分子晶体;几种特殊的非金属 单质、氧化物、化合物为原子晶体
岩浆晶出与晶格能的大小有关。矿物从岩浆 中先后析出规律称为岩浆晶出规则,是由美国矿 物学家鲍文在1922年首先提出的。晶体从岩浆析 晶难易不仅与岩浆的组成有关,而且与晶格能有 关:晶格能高的晶体熔点较高,更容易在岩浆冷 却过程中先析出。鲍文因此被推崇为实验地质学 的先驱。
小结4:四种晶体的比较
晶体类型 离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体
(1)碳酸盐的热分解规律是由于晶体中的阳离子结 合碳酸根离子中的氧离子,使碳酸根离子分解成二 氧化碳的结果。
(2)分解与阳离子所带电荷及离子半径有关。
(3)分解规律是: ①碱金属的碳酸盐<ⅡA族金属的碳酸盐<副族 和过渡元素的碳酸盐。
如:Na2CO3<MgCO3<FeCO3 ②在同族中,金属离子半径越大,碳酸盐越 稳定 :
②CsCl 晶体
注意:哪个是NaCl晶胞?
阳离子配位数 8 阴离子配位数 8
小 的 是 晶 胞
每个晶胞中 Cl—有 1 个 Cs +有 1 个
---Cl+ ---Cs-
每个Cl— 周围最近且等距离的Cl—有 6 个 每个Cs+周围最近且等距离的Cs +有 6 个
小结2:氯化铯晶胞的结构特点:
① 每8个Cs+ 、8个 Cl- 各自构成一个立方体 (顶点),在每个立方体的中心有一个异种类 离子;
CaF2晶体结构
Ca2+ F-
F- 配位数:4 空间构型:正四面体
CaF2晶胞
每个F— 周围最 近且等距离的F— 有6 个
每个Ca2+周围 最近且等距离的 Ca2+有 12 个
每个晶胞中
F—有 8 个
CFra Baidu bibliotek2+有 4 个
小结3:CaF2晶胞的结构特点:
① Ca2+面心立方最密堆积,F-填充在全部 四 面体空隙中。
晶体粒子 阴、阳离子
粒子间作
用力
离子键
熔沸点 硬度
较高 较硬
原子
共价键 很高 很硬
分子
金属阳离子、 自由电子
分子间作用力 金属键 (氢键)
较低 一般较软
一般较高,少部分 低 ,一般较硬,少 部分软
溶解性
溶于水,难溶 于非极性溶剂
难溶解
相似相溶
难溶
导电情况 固体不导电, 不导电
熔化或溶于
水导电
(除硅)
②阴、阳离子配位数分别为4和8,在空间构
成的几何构型为 正四面体。和立方体
③每个Ca2+ 周围最近的等距离的Ca2+ 有12个, 每个F- 周围最近的等距离的F- 有6个;
④不存在单个的CaF2分子,每个晶胞平均含 Ca2+和F-4个和8个。化学式CaF2仅表示该离子晶 体中阴、阳离子的个数比为2:1。
5.常见的离子化合物
通常包括强碱、大多数盐和活泼金属氧化物。
胆矾 CuSO4·5H2O
明矾 KAl(SO4)2·12H2O
莹石 CaF2
食盐 NaCl
2Na + Cl2 == 2NaCl
Na
+11
+17
Cl
Na+
+11
+17
Cl-
Na+ Cl-
一、离子晶体
1.离子晶体
概 念:由阳离子和阴离子通过离子键 结合而成的晶体叫做离子晶体
第三章晶体结构与性质
2020年4月23日
学习目标
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其应用。
知识回顾:离子键
1.定义:使阴、阳离子结合成离子化合物的静电作 用。
2.成键的微粒:阴,阳离子。 3.成键的本质:阴阳离子间的静电作用。 4.成键的条件:活泼金属元素的原子和活泼的非金 属元素的原子。
②阴、阳离子配位数均为6,这几个Na+或Cl-
在空间构成的几何构型为 正八面体 。
③每个Na+ 周围最近的等距离的Na+ 有12个, 每个Cl- 周围最近的等距离的Cl- 有12个;
④不存在单个的NaCl分子,每个晶胞平均含 Na+ 和Cl-各4个。化学式NaCl仅表示该离子晶体 中阴、阳离子的个数比为1:1.
思考:NaCl与KCl,NaCl与MgCl2哪一个
晶格能更大? 【提示】 r(Na+)<r(K+),所以NaCl的晶格 能大于KCl;Na+所带的电荷数少于Mg2+且 r(Na+)>r(Mg2+),所以MgCl2的晶格能大于 NaCl。
例题讲解
例1 (2011年黄冈高二检测)有下列八种晶体:A.SiO2(水 晶);B.冰醋酸;C.氧化镁;D.白磷;E.晶体氩;F.氯化铵;
②阴、阳离子配位数均为 8 。 6 ③每个Cs+ 周围最近的等距离的Cs+ 有 个,
6 每个Cl- 周围最近的等距离的Cl- 有 个;
④不存在单个的CsCl分子,每个晶胞平均含Cs+ 和Cl-各1个。化学式CsCl仅表示该离子晶体中阴、
阳离子的个数比为 1:1 .
随堂练习:
已知CsCl晶体的密度为 ρg / cm3
越大,配位数越多.
3.影响离子晶体配位数的因素
①几何因素:晶体中正负离子的半径比(重要因素)
②电荷因素:晶体中正负离子的电荷比(重要因素)
正负离子电荷比=正负离子的配位数比 =正负离子的数目反比
③键性因素:离子键的纯粹程度(不作要求)
参考资料:
阴、阳离子半径比与配位数的关系
离子 阴离子 阳离子 阴阳离子
随着离子电荷的增加或者核间距离的缩短晶格能增大。简 言之:晶格能大小与离子带电量成正比,与离子半径成反比
3.晶格能对离子晶体性质的影响:
晶格能越大,离子晶体越稳定,熔点越高,硬度越大 , 晶格能也影响着“岩浆晶出”的次序,晶格能越大,岩浆 中的矿物越 易 结晶析出。
科学视野:岩浆晶出规则与晶格能
火山喷出的岩浆是一种复杂的混合物,冷却 时,许多矿物相继析出,简称“岩浆晶出”。
组成微粒:阴阳 无分子式 离子 化学式表示离子最简整数比
粒子间作用力:离子键 配位数(缩写为C.N.) 一个离子周围最邻近的异电性离子的数目
资料:离子键的特征
• 没有方向性:阴阳离子是球形对称的,电荷 的分布也是球形对称的,它们在空间各个方 向上的静电作用相同,都可以和带不同电荷 的离子发生作用。
BaCO3>SrCO3>CaCO3>MgCO3
二、晶格能
1.定义: 气态离子形成1摩离子晶体时释放的能量,通常取
正值 。
用来衡量离子键的强度(或拆开1mol离子晶体时使之形成
气态阴、阳离子所吸收的能量)。
例:Na+(g) + Cl-(g)→ NaCl (s),U=786KJ/mol
2.晶格能的大小的影响因素
科学探究1:
找出NaCl、CsCl两种离子晶体中阳离子和阴
离子的配位数,它们是否相等?
离子 阴离子的 阳离子的 阴阳离子配 晶体 配位数 配位数 位数的比值
NaCl 6
6
1:1
CsCl 8
8
1:1
P79科学探究2:
1的阅还•结决素 一:1根离读阴有N物配C定。关论般asN据子阳 哪P位,CC离系决:晶a7且ll9表晶C离 些,子,定体数、 的影原l都3体、子?晶配中响却C是—因中配是sC体位正离5是不8Cs离位、A)结lC数负子什相B?都子数l表构阴的离型晶么配的同是3的阳多子体呢,—位比呢同重离少的中?6为数值是要子:的分(一离正的都什N否因配半析子a主负什是所么C素位径,配离你l族么1有,数比它的:位子能简1因的的的关(数们是的得称r素离氯比系+的半出的6几/。子化值,呢r因影径何-晶都?)素响比因请是体是
NA为阿伏加德罗常数,相邻的两个 Cs
的核间距为a cm,如图所示,则CsCl的 相对分子质量可以表示为
NA·a3·ρ
③CaF2晶 体
阴离子配位数 4
阳离子配位数 8
CaF2晶胞
F- 、Ca2+的配位数为几?
F-的配 位数为4
Ca2+的配 位数为8
CaF2 晶胞
Ca2+ F-
Ca2+配位数:8 空间构型:立方体
为什么大的是晶胞呢?
不能重合!
能重合!
NaCl 晶体
每个晶胞中 Cl—有 4 个 Na +有 4 个 每个Cl— 周围最近且等距离的Cl—有 12 个 每个Na+周围最近且等距离的Na+有 12 个
11 5
9 2
8 4
3 7
1 10
6 12
小结1:NaCl晶胞的结构特点:
①Na+占据立方体的8个顶点和6个面心,Cl占据体心和12个棱的中点;(或二离子交换)
ZnS晶体中负离子的配位数是4,正离子的配位
数为 4 。
科学视野
★复杂离子晶体——碳酸盐的热分解温度高 低规律
以碱土金属碳酸盐为例(碱金属碳酸盐分解 温度甚高,在此不予讨论)
➢热分解机理——
➢实验数据——
分析实验数据、结合分解机理可知—— ★阳离子半径越大,碱土金属碳酸盐的分解 温度越高
资料:碳酸盐的热分解规律:
(1)熔沸点:较高。
(2)硬度:较大,硬而脆难挥发难压缩。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。
(3)溶解性:一般易溶于水,而难溶于非极性 溶剂。
(4)导电性:固态不导电,水溶液或者熔融状 态下能导电。
随堂练习: 1.下列性质适合于离子晶体的是( A )
A. 熔点1070℃,易溶于水,水溶液能导电 B. 熔点10.31℃,液态不导电,水溶液导电 C. 能溶于CS2,熔点112.8℃,沸点444.6℃ D. 熔点97.81℃,质软,导电,密度0.97g/cm3
• 没有饱和性:在静电作用能达到的范围内, 只要空间条件允许,一个离子可以多个离子 发生作用。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。
2.常见离子晶体
强碱、多数金属氧化物、大部分盐类 ①NaCl 晶体
阴离子配位数 6
阳离子配位数 6
注意:哪个是NaCl晶胞?
小结7:判断晶体类型的方法(续)
3)依据晶体的熔点判断: 原子晶体的熔点 高 ,一般在1000℃以上;离子晶体的熔 点 较高 ;分子晶体的熔点 低 ,常在几百度以下甚至更低
4)依据导电性判断: 离子晶体熔融态均 导电 、溶于水 导电;分子晶体 为 非导体 ,部分分子溶于水能导电,原子晶体多 为 非导体,有些为半导体,如:硅、锗 5)依据硬度和机械性能判断: 原子晶体硬度 大 ,离子晶体硬度介于原子晶体 和分子 晶体之间且脆,分子晶体硬度 小 .
一般不导电 , 部分溶于水 导电
良导体
离子晶体
1.活泼金属 氧化物
K2O、 Na2O2
2.强碱
NaOH、 KOH、 Ba(OH )2
3.绝大多数 的盐类
小结5:典型的晶体类别
原子晶体 分子晶体
1.部分非金 属单质:金 刚石、晶体 硅、晶体硼
1.大多数非金属单质: X2, O2, H2, S8, P4, C60(除 金刚石、石墨、晶体硅、晶 体硼外)
晶体 的C.N. 的C.N. 的C.N.之

ZnS 4
4
1:1
r+/r-
r+/r -
0.225 0.2~0.4
NaCl 6
6
1:1 0.525 0.4~0.7
CsCl 8
8
1:1 0.934 0.7~1.0
CsF 12
12
1:1 1.256 >1.0
CaF2 4
8
1:2 0.752
4.离子晶体的物理性质
2.部分非金 属化合物:
2.气态氢化物: H2O,NH3,CH4,HX
SiC SiO2、
BN晶体等
3.非金属氧化物: CO2, SO2, NO2(除SiO2外)
3.酸:H2SO4,HNO3
4.大多数有机物:乙醇,蔗糖 (有机盐除外)
小结6:晶体熔沸点高低的判断
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: 一般:原子晶体>离子晶体>金属晶体>分子晶体(有例外) 。
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