3.3.2 离子晶体 课件 2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

选择性必修2(人教版2019) 第三章 晶体结构与性质 第三节 金属晶体与离子晶体 第2课时 离子晶体 1 胆矾 萤石 重晶石 烧碱 CuSO4·5H2O CaF2 BaSO4 NaOH 下列晶体构成微粒有什么共同点？ 微粒之间存在哪种相同的作用力？ 学习 目标 第2课时 离子晶体 PART 01 PART 02 理解离子晶体中的粒子及粒子间的相互作用，以及对晶体性质的影响。 掌握氯化钠、氯化铯离子晶体的结构特点 [任务一]认识离子晶体 （1）定义： 由阴离子和阳离子相互作用而形成的晶体，叫做离子晶体。 （2）离子晶体中的粒子及粒子间的相互作用 离子晶体 构成粒子 粒子间的作用力 阴阳离子 无分子式，化学式表示离子最简整数比 。 离子键 还可能有共价键、氢键 （3）常见的离子晶体 强碱、活泼金属的氧化物和过氧化物、大多数盐   运动的微粒 过程中发生的变化 温度的影响 金属导电 自由电子 物理变化 升温，导电性减弱 电解质溶液导电 阴、阳离子 化学变化 升温，导电性增强 2.离子晶体的性质——导电性 离子晶体中，离子键较强，离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此，离子晶体不导电。 5 2.离子晶体的性质——水溶性 大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水），难溶于非极性溶剂（如汽油、苯等），遵循“相似相溶”规律。 当把离子晶体放入水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用，使晶体中的离子克服了离子间的作用而电离，变成在水中自由移动的离子。 2.离子晶体的性质——硬度 离子晶体的硬度较大，难于压缩。阴阳离子间有较强的离子键，使离子晶体的硬度较大，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。 施加外力 发生滑动 同种电荷相互排斥，使晶面裂开 离子晶体的延展性差 2.离子晶体的性质——熔沸点 离子晶体一般具有较高的熔、沸点和难挥发的性质。 P88【思考与讨论】 我们知道，金属的熔点差异很大，如钨的熔点为 3410 ℃。而常温下，汞却是液体。离子晶体的熔点是不是也差异很大呢？ 化合物 熔点 /℃ 化合物 熔点 /℃ CaO 2613 Na2SO4 884 CuCl2 1326 Ca2SiO4 2130 NH4NO3 169.6 Na3PO4 340 BaSO4 1580 CH3COOCs 194 LiPF6 200分解温度 NaNO2 270 离子晶体的熔点差距也较大 离子键的强弱 离子半径 阴、阳离子的电荷数 9 3、离子键 阴阳离子间通过静电作用所形成的强烈的相互作用叫做离子键。 成键粒子 键的本质 静电引力和斥力 阴、阳离子的电荷数越多， 离子半径越小，离子键越强 键的特征 无方向性、饱和性 密堆积 键强弱的影响因素 10 CaCO3 (NH4)2SO4 CuSO4·5H2O Cu(NH3)4SO4·H2O 离子晶体 阴、阳离子 (单原子或多原子) 电中性分子 构成微粒 离子键 共价键 氢键 范德华力 作用力 问题 1 观察以上离子晶体中都含有哪些微观粒子？晶体内部存在哪些类型的化学键？ 思考与讨论 NaCl、CsCl 的熔、沸点比 HCl 的明显高很多，结合晶体类型，你能推测其原因吗？ HCl NaCl CsCl 熔点 /℃ –114.18 801 645 沸点 /℃ –85 1413 1290 问题 2 离子键强度较大，破坏它需要较多的能量 NaCl 和 CsCl 的晶体硬度较大，难以压缩，熔点和沸点较高 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体 存在微粒 阴阳离子 原子 分子 金属离子、自由电子 微粒间作用 离子键 共价键 分子间作用力 金属键 主要性质 硬而脆，易溶于极性溶剂，熔化时能够导电，溶沸点高 质地硬，不溶于大多数溶剂，导电性差，熔沸点很高 硬度小，水溶液能够导电，溶沸点低 金属光泽，是电和热的良导体，熔沸点高或低 实例 食盐晶体 金刚石 NH3、HCl 镁、铝 1.明辨是非 (1) 离子晶体中一定含有金属元素( ) (2) 由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体( ) (3) 有些离子晶体中除含离子键外还存在共价键( ) (4) 离子晶体的熔点一定低于共价晶体的熔点( ) (5) 离子晶体受热熔化，破坏化学键，吸收能量，属于化学变化( ) (6) 某些离子晶体受热失去结晶水，属于物理变化( ) (7)任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子( ) (8)离子晶体的结构中不可能存在电中性的分子( ) (9)离子晶体中一定存在离子键( ) × × √ × × × × × √ 2.为了确定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否为离子化合物，进行下列实验。其中合理、可靠的是(　 　) A.观察常温下的状态，SbCl5是苍黄色液体，SnCl4为无色液体。结论:SbCl5和SnCl4都是离子化合物 B.测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔点依次为73.5 ℃、2.8 ℃、-33 ℃。结论:SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是离子化合物 C.将SbCl3、SbCl5、SnCl4溶解于水中，滴入HNO3酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀。结论:SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物 D.测定SbCl3、SbCl5、SnCl4水溶液的导电性，发现它们都可以导电。结论:SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物 B B 3.MgO、Cs2O、CaO、BaO四种离子晶体熔点的高低顺序是(　 　) A.MgO>Cs2O>BaO>CaO B.MgO>CaO>BaO>Cs2O C.CaO>BaO>MgO>Cs2O D.CaO>BaO>Cs2O>MgO 解析:四种离子晶体所含阴离子相同,所含阳离子不同。对Mg2+、Cs+、Ca2+、Ba2+进行比较,Cs+所带电荷数少且半径最大,其与O2-形成的离子键最弱,故Cs2O的熔点最低。对Mg2+、Ca2+、Ba2+进行比较,它们所带电荷一样多,半径Mg2+<Ca2+<Ba2+,与O2-形成的离子键由强到弱的顺序是MgO>CaO>BaO,相应离子晶体的熔点由高到低的顺序为MgO>CaO>BaO。综上所述,四种离子晶体熔点的高低顺序是MgO>CaO>BaO>Cs2O。 4.钠的卤化物（NaX）和硅的卤化物（SiX4）的熔点如图所示 ①判断晶体的类型。 ②解释熔点变化的原因。 均为离子晶体，X-半径依次增大，离子键减弱，熔点依次降低。 NaF NaCl NaBr NaI SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 均为分子晶体，相对分子质量依次增大， 分子间作用力依次增加，熔点依次升高。 17 2 3 4 5 995 801 775 651 2 3 4 5 -90.2 -70.7 5.2 120.5 观察NaCl的微观结构示意图，如何截取其晶胞？ 想 想 一 1、NaCl晶胞 Na＋：体心和棱中点 Cl－：面心和顶点 或者反之，交错排列 [任务二]典型离子晶体的结构 2种晶胞的离子排列都是正确的 1、NaCl晶胞 (1)每个晶胞含Na＋、Cl－的个数： Cl－→ Na＋→ 1、NaCl晶胞 Cl－→ Na＋→ (2)每个Na＋周围与之等距且距离最 近的Na＋有_____个。 (3)每个Na＋周围与之等距且距离最 近的Cl−有_____个。 12 1、NaCl晶胞 (2)每个Na＋周围与之等距且距离最 近的Na＋有_____个。 (3)每个Na＋周围与之等距且距离最 近的Cl−有_____个。它们所围 成的空间几何构型是 。 12 Cl－→ Na＋→ 6 正八面体 1、NaCl晶胞 Cl－→ Na＋→ Na＋与 Cl−交错排列，因此，同样地，与 Cl−等距离且最近的Cl−有12个，等距离且最近的Na＋有6个。 配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目 每个Na＋周围与之等距且距离最近的Cl－有6个。 每个Cl－周围与之等距且距离最近的Na＋有6个。 它们所围成的空间几何构型是正八面体。 Na+的配位数为：6； Cl-的配位数为：6。 氯化铯晶体 (1)每个晶胞含Cs＋、Cl－的个数： 2、CsCl型晶胞 Cs+： 1 Cl－：8× = 1 1 8 Cs＋ Cl− (2)每个Cs＋周围与之等距且距离最近的 Cl−有_____个，Cs＋有_____个。 8 6 (3)每个Cl−周围与之等距且距离最近的 Cs＋有_____个，Cl−有_____个。 8 6 Cs＋和Cl－的配位数均为 8 3、ZnS型晶胞 (1)每个晶胞含Zn2＋、S2－的个数： Zn2＋：8× + 6× = 4 1 8 1 2 S2－： 4 (3)Zn2+和S2-的配位数均为4 (2)每个Zn2＋周围最近且等距离的 Zn2＋有____个；S2－周围最近且 等距离的S2－有_____个。 12 12 S2− Zn2＋ 类似金刚石晶胞，因此每个Zn2＋周围最近且等距离的Zn2＋有12个 4、萤石(CaF2)型晶胞 (1)每个晶胞含Ca2＋、F－的个数： Ca2＋：8× + 6× = 4 1 8 1 2 F－： 8 (3)Ca2+的配位数： F-的配位数： (2)每个Ca2＋周围最近且等距离的 Ca2＋有____个；F－周围最近且 等距离的F－有_____个。 12 6 8 4 Ca2＋ F− 1、如图为NaCl和CsCl的晶体结构，下列说法错误的是（ ） A. NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体 B. CsCl晶体中每个Cl－周围紧邻8个Cs＋ C. NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比不同 D. NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子的半径比不同 C 2、NaH的晶胞结构如图所示，已知其晶胞边长为a，下列说法错误的是（ ） A. 每个钠离子周围距离相等且最近的氢离子有6个 B. 该晶胞中含有氢离子的数目为4 C. 该晶胞中两个氢离子之间的最短距离为 D. 基态钠离子的电子排布式为1s22s22p6 C   3、萤石(CaF2)晶胞结构如图所示，晶胞边长为a cm。 (1)小黑球代表的离子：_______。 (2)阳离子配位数为___，阴离子配位数为___。 (3)每个Ca2＋周围最近且等距离的Ca2＋有____个，每个F－周围最近且等距离的F－有___个。 (4)该晶胞中Ca2＋和F－的最近距离为________。 Ca2＋ 8 4 12 6 Ca2＋：F－ ＝ 1∶2 形成离子液体的阴、阳离子半径较大，离子间的作用力较弱。 离子液体 离子晶体的熔点，有的很高，如CaO的熔点为2613 ℃，有的较低，如 NH4NO3、Ca(H2PO4)2的熔点分别为170℃、109℃。 早在1914年就有人发现，引入有机基团可降低离子化合物的熔点，如 C2H5NH3NO3的熔点只有12℃，比NH4NO3低了158℃! 到20世纪90年代，随着室温或稍高于室温时呈液态的离子化合物的优异性质不断被开发利用，才意识到它们的巨大价值，并将它们定义为离子液体。 能力拓展 小结：离子晶体的认知模型 构成的微粒 微粒间相互作用 物质的性质 物质的聚集状态 阳离子 阴离子 离子键 离子晶体 性质差异较大 a cm $$