3.3.2离子晶体 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

第三章 第三节 第2课时 《离子晶体》 人教版 选择性必修2 想一想：揉捏NaCl晶体，能轻易捻成粉末吗? 做盐焗鸡高温烘烤时，盐会熔化吗？ 用锤子敲击食盐，能否得到盐饼？ Q1：结合生活常识，描述NaCl晶体的硬度和熔沸点等性质。 并试着解释原因。 离子晶体较脆，延展性较差 发生滑动 同种电荷相互排斥，使晶面裂开 施加外力 NaCl晶体硬度较大，难压缩；熔点和沸点较高；延展性差。 一、离子键 1. 概念：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。 ①成键的微粒：阴、阳离子 ②实质：静电作用（引力+斥力） ③离子键的形成条件：元素的电负性差值∆x＞1.7 2.离子键的特征 ①没有方向性 ②没有饱和性 3.影响因素： 离子半径和离子电荷 一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高，硬度越大 Q2：常见的哪些物质的晶体是离子晶体？ 离子晶体中的微粒只有阴阳离子吗？ 离子晶体中的作用力只有离子键吗？ 根据离子键的特征分析离子晶体中的阴阳离子排列是否符合密堆积？ 1、定义： 3、常见的离子晶体： 构成粒子 离子晶体 阴阳离子 粒子间的作用力 离子键 2、构成微粒及粒子间的相互作用 （共价键、范德华力、氢键） 由阴离子和阳离子通过离子键而形成的晶体，叫做离子晶体 ①强碱：NaOH、KOH、Ba(OH)2 ③绝大多数盐：NaCl 、NH4Cl、NH4NO3 ②活泼金属的氧化物和过氧化物、金属氢化物： Na2O 、Na2O2 （AlCl3、BeCl2通常是分子晶体） 没有分子式， 化学式表示离子最简整数比 二、离子晶体 需要注意： ①离子晶体中可有分子，无单个分子。如NaCl、CsCl只表示晶体中阴阳离子个数比，为化学式，不是分子式。 ②含有离子的不一定是离子晶体，如金属晶体 ③离子晶体中一定有离子键，可能有共价键和氢键等，如KNO3等晶体中既有离子键又有共价键；CuSO4·H2O中除含有离子键外，还含有共价键和氢键。 ④离子晶体中，每一个阴(阳)离子周围排列的带相反电荷离子的数目是固定的，不是任意的。 Q3：(1)从离子晶体的结构，推测其可能有哪些性质？ (2)类比物理学中库仑力的公式，分析离子晶体中离子键的强度与什么因素有关？ (3)NaCl晶体、CsCl晶体组成相似，预测熔、沸点大小关系并解释原因？ 离子晶体的物理特性： ①具有较高的熔、沸点，难挥发 ②离子晶体的硬度较大，难于压缩 离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作用（离子键），要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾，就需要较多的能量。一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高。 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。 ④遵循“相似相溶”规律，大多数离子晶体易溶于水，难溶于有机溶剂。 ③离子晶体一般不导电，但熔融或溶于水后能导电。 ⑤离子晶体较脆，延展性较差。 注：判断离子晶体，可根据其熔融状态能否导电进行 Q4：离子晶体的熔点是否都较高？(P88思考与讨论、离子液体) 如果想要制备离子液体，阴、阳离子应该有什么特点？ NaCl等离子晶体在熔融状态和水溶液导电与金属导电有什么不同? 离子晶体的熔点差距也较大 1.NaCl晶体 Cl－ Na＋ 钠离子所处的环境 氯离子所处的环境 Q5：(1)Na+、Cl-的位置？位置可以互换吗？每个晶胞中有几个Na+、Cl-？ （2）Na+、Cl-的配位数？它们所围成的空间几何构型是？正八面体的空隙填充率? (3)与Na+(Cl-)最近且等距离的Na+(Cl-)有几个？ （4）ρ=？晶胞的空间利用率是多少？ 三、典型离子晶体的结构特征 2.CsCl晶体 Q6：(1)Cs+、Cl-的位置？位置可以互换吗？每个晶胞中有几个Cs+、Cl-？ （2）Cs+、Cl-的配位数？它们所围成的空间几何构型是？正六面体的空隙填充率? (3)与CS+(Cl-)最近且等距离的CS+(Cl-)有几个？它们所围成的空间几何构型是？ （4）ρ=？晶胞的空间利用率是多少？ Q6:NaCl、CsCl都是AB型离子化合物，氯离子的配位数却不同。原因是什么？ 两者的数目之所以不同，主要在于离子半径的差异。Cs+的半径要大于Na+，因而可以吸引更多的Cl－。 离子晶体中不同离子周围异电性离子数目的多少主要取决于阴、阳离子的相对大小。 ①Ca2+位于顶点和面心，F-位于立方体内。 ②CaF2晶胞中包含有 个Ca2+ 个F-。 4 8 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 。 ④Ca2+周围最近的Ca2+数 个，F-周围最近的F-数 个。 ⑤该晶胞中Ca2＋和F-的最近距离为 。 8 正方体 4 正四面体 12 6 Ca2+ F- 四分之一体对角线 3.CaF2晶体 4.ZnS晶胞 粒子位置：Zn2+____________ S2-________ 粒子数：Zn2+______ S2- ______ Zn2+配位数_____ S2-配位数_____ 形成的空隙形状__________ 顶点、面心 体内 4 4 正四面体 12 4 4 Zn2+周围最近的Zn2+数______ S2-周围最近的S2-数______ 12 配位数 常见的配位数 4 6 8 12 比较项目 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 知识总结：四大晶体类型的比较 【总结】比较不同晶体熔、沸点的基本思路 1.若晶体类型不同 2.若晶体类型相同 （4）金属晶体：离子半径越小，离子电荷越高，金属键越强，熔点越高。 一般情况下：共价晶体＞离子晶体＞分子晶体 （1）简单离子晶体：离子半径越小，电荷越高，晶格能越大，熔沸点越高 （2）共价晶体：半径越小，键长越短，键能越大，熔沸点越高 （3）分子晶体： ①形成氢键的大； ②组成和娥结构相似，相对分子质量越大，熔沸点越高 ③分子极性越大，熔沸点越高 合金的熔点比它的各成分金属的熔点低 Q1：(1)SiC、CO2、Na2CO3均为含碳化合物，三者的熔点由低到高的顺序如何？ (2)钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)的熔点如图所示，解释熔点变化原因 NaF NaCl NaBr NaI SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 2 3 4 5 995 801 775 651 2 3 4 5 -90.2 -70.7 5.2 120.5 NaF NaCl NaBr NaI SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 (3)TiF4熔点高于TiCl4 、 TiBr4、TiI4 ，自TiCl4至TiI4熔点依次升高，请解释原因。 TiF4 TiCl4 TiBr4 TiI4 （1）TiF4是离子化合物，熔点较高 （2） TiCl4 、 TiBr4、TiI4是共价化合物 2 3 4 5 995 801 775 651 2 3 4 5 -90.2 -70.7 5.2 120.5 2 3 4 5 377 -24.12 38.3 155 课堂练习 1.正误判断 (1)离子晶体一定是离子化合物，只含离子键 (2)含有阴离子的晶体一定含有阳离子，含有阳离子的晶体一定含有阴离子 (3)含有离子的晶体一定是离子晶体 (4)由金属与非金属形成的晶体，属于离子晶体 (5)离子晶体的熔点一定低于共价晶体的熔点 (6)离子晶体受热熔化，破坏化学键，吸收能量，属于化学变化 × × × × × × 2.下列物质的熔点高低顺序正确的是_______ A. 金刚石>晶体硅>碳化硅 B. K>Na>Li C.NaF<NaCl<NaBr D. CI4>CBr4>CCl4>CH4 E. H2O > NH3 > CH4 DE 事实上，纯粹的典型晶体是不多的，大多数离子晶体中的化学键具有一定的共价键成分。 几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数 氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 离子键的 百分数/% 62 50 41 33 Q2:请同学们根据上表推测 P2O5(P4O10)、SO3、Cl2O7 的化学键中离子键成分的百分数变化趋势。 离子键的百分数和什么因素有关？请从元素性质视角解释这一变化趋势产生的原因。 描述第三周期主族元素的氧化物的的变化趋势。 离子 晶体 共价 晶体 分子 晶体 离子晶体和共价晶体的过渡标准是化学键中离子键成分的百分数。离子键成分的百分数大，作为离子晶体，离子键成分的百分数小，作为共价晶体。 几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数 氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7 离子键的百分数/% 62 50 41 33 离子键的百分数更小 离子键的百分数大于50%,当作离子晶体处理 离子键的百分数小于50%，偏向共价晶体,当作共价晶体处理 1.判断正误 (1)四类晶体都有过渡型( ) (2)离子键成分的百分数是依据电负性的差值计算出来的， 差值越大，离子键成分的百分数越小( ) 2.为什么氯化铁的熔沸点比氯化亚铁的低? 思考：金刚石和石墨同是碳单质的晶体，它们的性质存在哪些异同？ 共价晶体 熔点很高 质地坚硬 不能导电 ？晶体 熔点很高 质地较软 能导电 金刚石部分物理性质 熔点 莫氏硬度 导电性 3550℃ 10 无 石墨部分物理性质 熔点 莫氏硬度 导电性 3850℃ 1 有 思考：为什么会存在这些差异？ 因为金刚石是共价晶体，而石墨属于混合型晶体 Q3：请观察石墨的晶体结构，分析(1)C的杂化类型 (2)晶体的构成微粒及微粒间相互作用。 (3)解释石墨具有导电性和润滑性的原因。 (4)石墨的晶体类型。 混合晶体 晶体内同时存在若干种不同的作用力，具有若干种晶体的结构和性质。 石墨结构中未参与杂化的p轨道 石墨晶体中的二维平面结构 层平面内C原子的配位数为3，共价键的键长很短，键能很大，石墨的熔点很高。 类似共价晶体 石墨的层状结构 层与层之间靠范德华力维系，作用力弱，容易滑动，所以石墨质软，可作润滑剂。 类似分子晶体 层中每个碳原子均剩余一个未参与杂化的2p电子，所有的p轨道平行重叠，形成离域π键，这些p轨道中的电子可在整个层平面中运动。 石墨能导电，类似金属晶体 离域大π键:多个平行的p轨道肩并肩重叠而成的键，简称大π键 所以石墨的导电性只能沿石墨平面方向。 Q4：碳原子与碳碳键个数比为？C的配位数？石墨的熔点和金刚石的大小关系？ 混合型晶体 石墨性质特征 熔点高、质软易滑动、能导电 共价晶体特征 金属晶体特征 石墨结构特征 范德华力维系 分子晶体特征 混合型晶体 石墨结构中未参与杂化的p轨道 层状结构 想一想： 1.含金属阳离子的晶体一定是离子晶体吗，有阳离子的晶 体中一定存在阴离子吗？ 2.离子晶体中一定含有金属元素吗，由金属元素和非金属 元素组成的晶体一定是离子晶体吗？ 3.离子晶体中是否含有共价键？ 4.离子晶体的熔点一定低于共价晶体吗？ 【资料卡片】P91 SiO44- Si2O76- 单链 双链 六元环(SiO3)612- [科学•技术•社会]——纳米晶体 【思考】纳米晶体为什么会有不同于大块晶体的特性呢? $