化學(xué)：《離子晶體》課件9（37張PPT）（新人教版選修3）

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,歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂,高中《化學(xué)》新人教版選修3系列課件,物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì),3.4《離子晶體》,教學(xué)目標(biāo),知識(shí)與能力：1．掌握離子晶體的概念，能識(shí)別氯化鈉、氯化銫、氟化鈣的晶胞結(jié)構(gòu)。2．學(xué)會(huì)離子晶體的性質(zhì)與晶胞結(jié)構(gòu)的關(guān)系。3．通過探究知道離子晶體的配位數(shù)與離子半徑比的關(guān)系。4、通過碳酸鹽的熱分解溫度與陽離子半徑的自學(xué)，拓展學(xué)生視野。５、通過分析數(shù)據(jù)和信息，能說明晶格能的大小與離子晶體性質(zhì)的關(guān)系。,教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：1、離子晶體的物理性質(zhì)的特點(diǎn)2、離子晶體配位數(shù)及其影響因素３、晶格能的定義和應(yīng)用教學(xué)方法建議：分析、歸納、討論、探究,2Na+Cl2==2NaCl,,,,,一、離子晶體,1、定義：由陽離子和陰離子通過離子鍵結(jié)合而成的晶體。2、成鍵粒子：陰、陽離子3、相互作用力：離子鍵,4、常見的離子晶體：強(qiáng)堿、活潑金屬氧化物、大部分的鹽類。,,,,,,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,（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。,5、晶胞類型：,（1）氯化鈉型晶胞,（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),,,,,NaCl的晶體結(jié)構(gòu)模型,NaCl晶體中陰、陽離子配位數(shù),返回原處,,,,,,,,,,（2）氯化銫型晶胞,,,,CsCl的晶體結(jié)構(gòu)及晶胞構(gòu)示意圖,,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),(3)CaF2型晶胞,①Ca2+的配位數(shù)：8,②F-的配位數(shù)：4,③一個(gè)CaF2晶胞中含：4個(gè)Ca2+和8個(gè)F-,(4)ZnS型晶胞,①陽離子的配位數(shù)：4,②陰離子的配位數(shù)：4,③一個(gè)ZnS晶胞中含：4個(gè)陽離子和4個(gè)陰離子,科學(xué)探究：,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？,6,6,8,8,科學(xué)探究：,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。,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因素,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。,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)？,總結(jié),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。,各類型離子晶體晶胞的比較,Na+：,6,Cl-：,6,Cs+：,Cl-：,8,8,Zn2+：,S2-：,4,4,Ca2+：,F-：,4,8,Na+：,Cl-：,Cs+：,Cl-：,Zn2+：,S2-：,Ca2+：,F-：,Na+：,Cl-：,Cs+：,Cl-：,Zn2+：,S2-：,Ca2+：,F-：,6,6,8,8,4,4,4,8,4,4,1,1,4,4,8,4,KBrAgCl、MgO、CaS、BaSe,ZnS、AgI、BeO,CsCl、CsBr、CsI、TlCl,堿土金屬鹵化物、堿金屬氧化物。,【總結(jié)歸納】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(duì)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。,練習(xí),1、下表列出了有關(guān)晶體的知識(shí)，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、CO2B．NａCｌ、CO2、SｉO2C．NａCｌ、MｇO、SｉO2D．NａCｌ、SｉO2、MｇO3、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＞NａBｒ,B,C,1,2,3,4,5,6,8,7,,,,,,,,,8,,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a10-8㎝，計(jì)算NiO晶體密度（已知NiO摩爾質(zhì)量為74.7gmol-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(a10-8㎝)3,故NiO晶體密度為：,,,,總結(jié),課堂練習(xí)題,(a10-8㎝)3,,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(duì)角線長度的一半,,主頁,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,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”。一題多解：（1）由題意可得氧化鎳中有許多由4個(gè)Ni2+和4個(gè)O2-相鄰且占據(jù)頂點(diǎn)的小立方體構(gòu)成，如圖所示：此小立方體的每個(gè)Ni2+與O2-均為8個(gè)小立方體共用，因此小立方體擁有Ni2+與O2-均為：44/8=1/2，取1mol晶體，則含有6.021023/(1/2)個(gè)小立方體。晶體密度=m/V=74.7g［(a10-8cm)36.021023/(1/2)］=62.0/a3gcm-3。,（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。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∶91,法三：因?yàn)橹蠳io.97O中既有+2價(jià)的離子又有+3價(jià)的鎳離子，所以可寫成xNiOyNi2O3的復(fù)合形式，該形式中很容易看出鎳離子的總和為x+2y，氧離子的總和為x+3y，因此可列方程如下：x+2y=0.97鎳離子個(gè)數(shù)守恒x+3y=1氧離子個(gè)數(shù)守恒或者列成分式形式：（x+2y）/（x+3y）=0.97/1同樣可以求出三價(jià)鎳與二價(jià)鎳離子數(shù)目之比。,主頁,可以整體移動(dòng)的晶胞,可以整體移動(dòng)的晶格,CaF2的晶胞,返回原處,NaCl晶體中陰、陽離子配位數(shù),返回原處,某些離子晶體的晶格能,返回原處,鹵化鈉及堿土金屬離子晶體,返回原處,再見,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,