人教版高中化學(xué)選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 離子晶體 全國獲獎(jiǎng)

第四節(jié)離子晶體第一頁，共三十八頁。氯化鈉晶體第二頁，共三十八頁。粉末狀氯化鈉晶體第三頁，共三十八頁。3.4離子晶體第四頁，共三十八頁。2Na+Cl2==2NaCl

+11+17+17+11Na+Cl-NaClCl-Na+氯化鈉的形成過程：第五頁，共三十八頁。一、離子晶體1、定義：2、成鍵粒子：3、相互作用力：

4、常見的離子晶體：

由陽離子和陰離子通過離子鍵結(jié)合而成的晶體。陰、陽離子離子鍵強(qiáng)堿、活潑金屬氧化物、大部分的鹽類。第六頁，共三十八頁。Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+可見：在NaCl晶體中，鈉離子、氯離子按一定的規(guī)律在空間排列成立方體。主頁5、晶胞類型：（1）氯化鈉型晶胞第七頁，共三十八頁。（1）鈉離子和氯離子的位置：①鈉離子和氯離子位于立方體的頂角上，并交錯(cuò)排列。②鈉離子：體心和棱中點(diǎn)；氯離子：面心和頂點(diǎn)，或者反之。氯化鈉的晶胞第八頁，共三十八頁。（3）與Na+等距離且最近的Na+

、Cl-

各有幾個(gè)？

計(jì)算方法：均攤法頂點(diǎn)占1/8；棱占1/4；面心占1/2；體心占1

（2）每個(gè)晶胞含鈉離子、氯離子的個(gè)數(shù)與Na+等距離且最近的Na+

有：12個(gè)與Na+等距離且最近的Cl-有：6個(gè)第九頁，共三十八頁。---Cl----Na+NaCl的晶體結(jié)構(gòu)模型第十頁，共三十八頁。NaCl晶體中陰、陽離子配位數(shù)返回原處第十一頁，共三十八頁。思考與交流1在NaCl晶胞中，晶胞的棱長與Na+、Cl-的半徑的關(guān)系？棱長a=2r(Na+)+2r(Cl_)第十二頁，共三十八頁。（2）氯化銫型晶胞第十三頁，共三十八頁。---Cs+---Cl-CsCl的晶體結(jié)構(gòu)及晶胞構(gòu)示意圖第十四頁，共三十八頁。CsCl晶胞（1）銫離子和氯離子的位置：銫離子：體心氯離子：頂點(diǎn)；或者反之。（2）每個(gè)晶胞含銫離子、氯離子的個(gè)數(shù)銫離子：1個(gè)；氯離子：1個(gè)（3）與銫離子等距離且最近的銫離子、氯離子各有幾個(gè)？銫離子：6個(gè)；氯離子：8個(gè)第十五頁，共三十八頁。思考與交流2在CsCl晶胞中，晶胞的棱長與Cs+、Cl-的半徑的關(guān)系？棱長√3a=2r(CS+)+2r(Cl_)第十六頁，共三十八頁。(3)CaF2型晶胞①Ca2+的配位數(shù)：8②F-的配位數(shù)：4③一個(gè)CaF2晶胞中含：

4個(gè)Ca2+和8個(gè)F-第十七頁，共三十八頁。(4)ZnS型晶胞①陽離子的配位數(shù)：4②陰離子的配位數(shù)：4③一個(gè)ZnS晶胞中含：

4個(gè)陽離子和4個(gè)陰離子第十八頁，共三十八頁。練習(xí)1．下列化學(xué)式表示的物質(zhì)中，屬于離子晶體并且含有非極性共價(jià)鍵的是(

)A．BaCl2 B．Na2O2C．H2O2 D．NH4ClB2．下列性質(zhì)中，可以證明某化合物一定屬于離子晶體的是(

)A．可溶于水B．具有較高的熔點(diǎn)C．水溶液能導(dǎo)電D．固態(tài)不導(dǎo)電，熔融狀態(tài)能導(dǎo)電D第十九頁，共三十八頁。3．某離子晶體中晶體結(jié)構(gòu)最小的重復(fù)單元如下圖:A為陰離子,在立方體內(nèi),B為陽離子,分別在頂點(diǎn)和面心,則該晶體的化學(xué)式為(

)A．B2A B．BA2C．B7A4 D．B4A7B第二十頁，共三十八頁。各類型離子晶體晶胞的比較晶體類型晶胞類型晶胞結(jié)構(gòu)示意圖配位數(shù)距離最近且相等的相反離子每個(gè)晶胞含有離子數(shù)實(shí)例NaCl型

ABCsCl型ZnS型AB2CaF2型Na+：6Cl-：6Cs+：Cl-：88Zn2+：S2-：44Ca2+：F-：48Na+：Cl-：Cs+：Cl-：Zn2+：S2-：Ca2+：F-：Na+：Cl-：Cs+：Cl-：Zn2+：S2-：Ca2+：F-：6688444844114484KBrAgCl、MgO、CaS、BaSeZnS、AgI、

BeOCsCl、CsBr、CsI、TlCl堿土金屬鹵化物、堿金屬氧化物。第二十一頁，共三十八頁。第二十二頁，共三十八頁。找出CsCl、NaCl兩種離子晶體中陽離子和陰離子的配位數(shù)，它們是否相等？科學(xué)探究：離子晶體陰離子的配位數(shù)陽離子的配位數(shù)NaClCsCl6688第二十三頁，共三十八頁。你認(rèn)為是什么因素決定了離子晶體中離子的配位數(shù)？根據(jù)表3—5、表3—6分析影響離子晶體中離子配位數(shù)的因素?？茖W(xué)探究：配位數(shù)468半徑比0.2~0.40.4~0.70.7~1.0空間構(gòu)型ZnSNaClCsCl第二十四頁，共三十八頁。決定離子晶體結(jié)構(gòu)的因素幾何因素晶體中正負(fù)離子的半徑比電荷因素晶體中正負(fù)離子的電荷比鍵性因素離子鍵的純粹程度（純粹因素）第二十五頁，共三十八頁。科學(xué)視野[閱讀思考]

碳酸鹽熱分解的實(shí)質(zhì)是什么？表3-7的有關(guān)數(shù)值說明了什么？組成碳酸鹽中陽離子的金屬的金屬性越弱，金屬陽離子的半徑越小，碳酸鹽的熱穩(wěn)定性越差，反之越好。第二十六頁，共三十八頁。二、晶格能定義：氣態(tài)離子形成1摩離子晶體時(shí)釋放的能量。晶格能的大小與陰、陽離子所帶電荷的乘積成正比，與陰、陽離子間的距離成反比。簡言之,晶格能的大小與離子帶電量成正比,與離子半徑成反比.晶格能越大：形成的離子晶體越穩(wěn)定；（離子鍵越強(qiáng)）熔點(diǎn)越高；硬度越大。仔細(xì)閱讀表3—8，分析晶格能的大小與離子晶體的熔點(diǎn)有什么關(guān)系？離子晶體的晶格能與哪些因素有關(guān)？第二十七頁，共三十八頁?？偨Y(jié)一離子晶體有什么特點(diǎn)？無單個(gè)分子存在；NaCl不表示分子式。熔沸點(diǎn)較高，硬度較大，難揮發(fā)難壓縮。且隨著離子電荷的增加，核間距離的縮短，晶格能增大，熔點(diǎn)升高。一般易溶于水，而難溶于非極性溶劑。固態(tài)不導(dǎo)電，水溶液或者熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電。哪些物質(zhì)屬于離子晶體？強(qiáng)堿、部分金屬氧化物、部分鹽類。第二十八頁，共三十八頁?！究偨Y(jié)歸納二】物質(zhì)的熔點(diǎn)與晶體類型的關(guān)系1、若晶體類型不同，一般情況下：原子晶體＞離子晶體＞分子晶體。2、若晶體類型相同，則有：⑴離子晶體中，結(jié)構(gòu)相似時(shí)，離子半徑越小，離子電荷越高，晶格能越大，離子鍵就越強(qiáng)，熔點(diǎn)就越高。⑵原子晶體中，結(jié)構(gòu)相似時(shí)，原子半徑越小，共價(jià)鍵鍵長越短，鍵能越大，熔點(diǎn)越高。⑶分子晶體中（不含氫鍵時(shí)），分子組成和結(jié)構(gòu)相似時(shí)，相對分子質(zhì)量越大，范德華力就越強(qiáng)，熔點(diǎn)就越高。⑷金屬晶體中，離子半徑越小，離子電荷越高，金屬鍵就越強(qiáng)，熔點(diǎn)就越高。合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的熔點(diǎn)低。第二十九頁，共三十八頁。練習(xí)1、下表列出了有關(guān)晶體的知識，其中錯(cuò)誤的是（）2、下列物質(zhì)的晶體，按其熔點(diǎn)由低到高的排列順序正確的是（）A．NａCｌ、SｉO2、CO2

B．NａCｌ、CO2、SｉO2C．NａCｌ、MｇO、SｉO2

D．NａCｌ、SｉO2、MｇO

3、用離子的電荷和半徑解釋下列離子晶體熔點(diǎn)高低的順序。（1）MｇO＞KCｌ（2）MｇO＞SｒS

（3）NａF＞NａCｌ＞NａBｒABCD晶體硫化鉀干冰金剛石碘組成晶體的微粒陰陽離子分子原子分子晶體微粒間存在的作用力離子鍵共價(jià)鍵共價(jià)鍵范德華力BC第三十頁，共三十八頁。1

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中學(xué)教材上圖示的NaCl晶體結(jié)構(gòu)，它向三維空間延伸得到完美晶體。NiO晶體結(jié)構(gòu)與NaCl相同，Ni2＋與鄰近的O2-核間距為a×10-8㎝，計(jì)算NiO晶體密度（已知NiO摩爾質(zhì)量為74.7g·mol-1)解：在該晶體中最小正方體中所含的Ni2+、O2－個(gè)數(shù)均為:即晶體中每個(gè)小正方體中平均含有1/2個(gè)NiO.其質(zhì)量為:而此小正方體體積為(a×10-8㎝)3故NiO晶體密度為：總結(jié)課堂練習(xí)題74.7g6.02×1023×12（個(gè)）124×

18=74.7g6.02×1023×12(a×10-8㎝)3g.㎝-362.0a3=第三十一頁，共三十八頁。綜合應(yīng)用變式

(1)NiO晶體結(jié)構(gòu)與NaCl相同，設(shè)NiO的摩爾質(zhì)量Mg/mol,密度為ρg/mL,阿伏加德羅常數(shù)為NA,求晶胞中兩個(gè)距離最近的氧離子中心間的距離為多少cm?解題思路：（1）每個(gè)晶胞中含NiO的個(gè)數(shù)（2）一個(gè)晶胞的質(zhì)量（3）一個(gè)晶胞的體積（4）晶胞的邊長（5）晶胞中任一個(gè)面對角線長度的一半主頁第三十二頁，共三十八頁。綜合應(yīng)用(2)天然的和大部分人工制備的晶體都存在各種缺陷，例如在某種NiO晶體中就存在以下缺陷：一個(gè)Ni2+空缺，另有兩個(gè)Ni2+被兩個(gè)Ni3+所取代。其結(jié)果晶體仍呈電中性，但化合物中Ni和O的比值卻發(fā)生了變化。某氧化鎳樣品組成為Ni0.97O,試計(jì)算該晶體中Ni3+與Ni2+的離子數(shù)之比。返回主菜單參考答案：Ni3+：Ni2+＝6：91第三十三頁，共三十八頁。

分析：

本題命題角度較新穎，實(shí)際上難度不大，第（2）題所提供的Ni0.97O信息，實(shí)際上是一種“平均化學(xué)式”。盡管題給示意圖及題目敘述中提到了有“Ni2+”空缺，但“Ni0.97O”的平均化學(xué)式與所述的“空缺”無關(guān)，它只是遵循著電中性原則，即由于摻雜多帶一個(gè)電荷的Ni3+代替了部分Ni2+

，才使“NiO”變成了“Ni0.97O”。第三十四頁，共三十八頁。（2）0.97mol的鎳離子的平均帶電量為2，那么1mol鎳離子的平均帶電量為2/0.97，這是+2和+3價(jià)的鎳離子的共同電量，由此可列方程式。不同于上解的是，這種做法將0.97mol鎳離子化為1mol鎳離子來計(jì)算。

解法一：

設(shè)1molNi中含Ni2+xmol，則含Ni3+（1-x）mol，根據(jù)電荷守恒：

2x+3(1-x)=2/0.97x=91/97n(Ni3+):

n(Ni2+)=(1-91/97)∶91/97=6∶9