3.3.2离子晶体 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第三章 第3节 金属晶体和离子晶体 物质的结构 和性质 第2课时 离子晶体 1 问题引入 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？ 一、离子键 1. 概念：阴、阳离子间通过静电作用（引力和斥力）形成的化学键 2.特征：没有方向性，没有饱和性 成键微粒：阴、阳离子 成键本质：静电作用 成键条件：①活泼金属元素（或NH4+）和活泼非金属元素（或SO42-） ②元素电负性差值＞1.7，形成离子键 NaCl晶体 Na+ Cl- 一、离子键 ①离子键的强弱 3.离子键的强弱 离子半径越小，所带电荷数越多，离子键越强。 ②离子键越强，离子晶体的熔沸点越高、硬度越大。反之，越弱。 eg:熔沸点：NaF_____ NaCl_____ NaBr； Na2O_____MgO_____CaO_____ BaO r离子 电荷数 注意：电荷影响更大 ＞ ＞ ＜ ＞ ＞ 二、离子晶体 1.概念：阴、阳离子通过离子键相互作用形成的晶体。 ①成键微粒：阴、阳离子(包括复杂离子，如NH4+、SO42-，有的存在电中性的分子，如H2O、NH3等) ②相互作用力：离子键为主（可能有共价键、范德华力、氢键） NaCl晶体 Na+ Cl- 例 CuSO4·5H2O 、Cu(NH3)4SO4·H2O 【注意】 ①离子晶体无分子式，只有化学式。 化学式表示离子最简整数比。 二、离子晶体 2.常见的离子晶体 ①强碱：如NaOH 、KOH ②活泼金属氧化物、过氧化物:如Na2O 、Na2O2 ③大多数盐：如NaCl 、NH4Cl（AlCl3、BeCl2是分子晶体）。 3.离子晶体的物理性质 ①熔、沸点较高（破坏离子键），难挥发 交流研讨 离子晶体的熔点都很高吗？ 注意：离子晶体的熔沸点相差很大，有的比共价（分子）晶体高，有的也比共价（分子）晶体低 有些离子组成的物质在常温下甚至以液态形式存在。 3.离子晶体的物理特性 ①熔、沸点较高（破坏离子键），难挥发 ②硬度较大，难压缩 ③导电性：固态不导电，水溶液或熔融状态下能导电 NaCl溶液能够导电 熔融的NaCl能够导电 金属导电：与电源负极相连的电极 与电源正极相连的电极 区分离子晶体与分子晶体的方法 温度越高，离子运动加剧，导电性越好 3.离子晶体的物理特性 ①熔、沸点较高（破坏离子键），难挥发 ②硬度较大，难压缩 ③导电性：固态不导电，水溶液或熔融状态下能导电 ④溶解性：大多数易溶于极性溶剂水，难溶于非极性溶剂 (如有机溶剂汽油，苯，CCl4) ⑤离子晶体较脆，延展性较差。 区分离子晶体与分子晶体的方法 离子晶体硬而脆，延展性较差 温度越高，离子运动加剧，导电性越好 NaCl晶体 观察氯化钠的晶胞模型，并思考：晶胞中各离子的位置分布？每个Na+周围有几个距离相等且最近的Cl-? 1.NaCl晶胞 ①晶体堆积方式属于面心立方，Na+位于体心和棱心，Cl-位于面心和顶点。 ②NaCl晶胞中包含有 个Na+ 个Cl-。 ③与Na+等距离且最近Cl- 有 个，即Na+的配位数为 ，它们所围成的 空间几何构型是 。 ④与Cl-等距离且最近Na+有 个，即Cl-的配位数为 ，构成 。 ⑤Na+周围最近的Na+数 个，Cl-周围最近的Cl-数 个。 4 4 6 6 12 12 正八面体 6 6 配位数：离子周围最邻近的带相反电荷的离子数目 正八面体 三、典型的离子晶胞 ”上下左右前后“：构成正八面体 2.CsCl晶体 ①晶体堆积方式属于体心立方，Cs+位于体心，Cl-位于顶点。 ②CsCl晶胞中包含有 个Cs+ 个Cl-。 ③与Cs+等距离且最近Cl- 有 个，即Cs+的配位数为 ，构成 。 ③与Cl-等距离且最近Cs+有 个，即Cl-的配位数为 ，构成 。④Cs+周围最近的Cs+数 个，Cl-周围最近的Cl-数 个。 1 1 8 8 6 6 Cs+ Cl- 8 8 正六面体 正六面体 3.ZnS ①Zn2+位于顶点和面心，S2-位于体内，可互换位置，类似金刚石。 ②ZnS晶胞中包含有 个Zn2+， 个S2-。 ③Zn2+的配位数 个，他们所围成的几何构型是 。 S2- 的配位数 个，他们所围成的几何构型是 。 ④Zn2+周围最近的Zn2+数 个， S2- 周围最近的S2-数 个。 4 4 4 4 正四面体 正四面体 12 12 S2- Zn2+ 互换位置 4.CaF2 萤石 Ca2+ F- ①Ca2+位于顶点和面心，F-位于立方体内，类似金刚石。 ②CaF晶胞中包含有 个Ca2+ 个F-。 ③Ca2+的配位数 个，他们所围成的几何构型是 。 F- 的配位数 个，他们所围成的几何构型是 。 4 8 8 4 正六面体 正四面体 ④Ca2+周围最近的Ca2+数 个， F- 周围最近的 F-数 个。 12 6 ⑤CaF2晶胞边长为acm,该晶胞中 Ca2+与F-的距离最近为______   acm Ca2+ F- 结论：阴阳离子电荷比=阴阳离子配位数比=阴阳离子数目反比 二、典型离子晶体 思考：NaCl、CsCl、ZnS阴阳离子个数比均为1:1，为什么配位数不同？ 阴阳离子半径比不同，会影响离子晶体结构。 Cs+ Cl- 配位数：8 6 4 科学 · 技术 · 社会 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 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。 扩展：离子液体 （1）概念：熔点不高的仅有离子组成的液体物质。 （2）组成：大多数有体积很大的阴，阳离子。离子之间的作用力小，熔沸点低 （3）特点：熔点低，难挥发，稳定性强，有良好的导电性，是优良的绿色溶剂 （4）应用：有机合成的溶剂和催化剂，原电池的电解质等 . 扩展：离子液体 常见的阴离子：AlCl4-、PF6-、BF4-等 常见的阳离子：季铵离子(R4N+)、带烃基侧链的咪唑、嘧啶等有环状含氮结构的胺正离子等 1.已知XYZ三种元素组成化合物是离子晶体其晶胞如图，XYZ分别处于立方体顶点、棱边中点、立方体体心。下面关于该化合物说法正确的是(　　) A．该晶体的化学式为ZXY3 B．该晶体的熔点一定比金属晶体熔点高 C．每个X周围距离最近的Y有8个 D．每个Z周围距离最近的X有16个 晶胞内属于晶胞 1 顶点为8个共用 1 棱上为4个共用 3 √ 金属晶体熔点差别大，无可比性 × 6个 × 8个 × A 对点训练 2.如图是氯化铯晶体的晶胞，已知晶体中两个最近的Cs＋离子核间距离为a cm，氯化铯相对分子质量为M，NA为阿伏加德罗常数，则氯化铯晶体密度是（ ）　 晶体密度 C 晶胞内属于晶胞 顶点8个晶胞共用 每个晶胞有1个Cs- 1个Cl- V= a3 cm3 对点训练 3. C 对点训练 NaCl C 对点训练 4. a/2 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 晶体 分子晶体 离子晶体 共价晶体 金属晶体 构成微粒 分子 阴、阳离子 原子 金属离子、自由电子 微粒间 作用力 范德华力 (少数有氢键) 离子键 共价键 金属键 性质 熔、沸点 较低 较高 很高 差别较大 硬度 较小 较大 很大 差别较大 溶解性 相似相溶 多数溶于水 不溶 不溶，有些与水反应 导电性 固态、液态均不导电，部分溶于水时导电 固态时不导电，熔融时导电，能溶于水的溶于水时导电 多数在固态、熔融时都不导电，少数为半导体 固态、熔融态时导电 【归纳对比】 $$