高中化學(xué) 第三章 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 3.4 離子晶體課件 新人教版選修3.ppt

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目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,一、離子鍵 1.離子鍵的實(shí)質(zhì):是靜電作用,它包括陰、陽(yáng)離子之間的引力和兩種離子的原子核之間以及它們的電子之間的斥力兩個(gè)方面,當(dāng)引力與斥力之間達(dá)到平衡時(shí),就形成了穩(wěn)定的離子化合物,它不顯電性。 2.離子鍵的特征:沒(méi)有方向性和飽和性。因此,以離子鍵結(jié)合的化合物傾向于形成緊密堆積,使每個(gè)離子周圍盡可能多地排列異性電荷的離子,從而達(dá)到穩(wěn)定的目的。,,,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,二、離子晶體 1.離子晶體:陽(yáng)離子和陰離子通過(guò)離子鍵結(jié)合而成的晶體稱為離子晶體。 2.常見(jiàn)離子晶體的配位數(shù):在NaCl晶體中陽(yáng)離子和陰離子的配位數(shù)都是6;在CsCl晶體中,陽(yáng)離子和陰離子的配位數(shù)都是8;在CaF2晶體中,Ca2+的配位數(shù)為8,F-的配位數(shù)為4。 3.離子晶體中陰陽(yáng)離子配位數(shù)的決定因素有三:幾何因素、電荷因素和鍵性因素。 4.離子晶體的物理性質(zhì):硬度大,難壓縮,熔、沸點(diǎn)高。,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,①離子晶體中只存在離子鍵嗎?②晶體中只要有陽(yáng)離子,就一定存在陰離子嗎?③離子晶體是否全部由金屬元素與非金屬元素組成? 答案:①離子晶體中還可能存在共價(jià)鍵,如Na2SO4、KNO3、NH4Cl、Ca(OH)2等晶體中除了離子鍵之外,還存在共價(jià)鍵。 ②晶體中有陽(yáng)離子不一定有陰離子,如金屬晶體是由金屬陽(yáng)離子和自由電子構(gòu)成的,但若有陰離子必然有陽(yáng)離子。 ③全部由非金屬元素形成的晶體,也可能是離子晶體,如銨鹽。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,三、晶格能 1.離子晶體的晶格能:氣態(tài)離子形成1摩離子晶體釋放的能量。 2.晶格能對(duì)離子晶體的影響:晶格能越大,形成的離子晶體越穩(wěn)定,離子晶體的熔點(diǎn)越高,硬度越大。 3.晶格能的影響因素:晶格能的大小取決于構(gòu)成離子晶體的陰陽(yáng)離子所帶的電荷數(shù)、離子半徑的大小以及離子晶體的結(jié)構(gòu)。,為何Na2O的晶格能大于NaF的,而KCl的晶格能大于KI的? 答案:晶格能與離子所帶的電荷成正比,而與離子半徑的大小成反比。在Na2O和NaF中,O2-所帶的電荷比F-的多,故Na2O的晶格能大于NaF的;而KCl和KI中,Cl-的半徑小于I-的,故KCl的晶格能大于KI的。,,,,,,,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一、離子晶體的物理性質(zhì) 1.離子晶體具有較高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn),難揮發(fā)。要克服離子鍵使離子晶體熔化和沸騰,就需要較多的能量,故離子晶體具有較高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn),并且難揮發(fā)。 2.離子晶體硬而脆。離子晶體中,陰、陽(yáng)離子間有較強(qiáng)的離子鍵,離子鍵表現(xiàn)了較大的硬度,當(dāng)晶體受到?jīng)_擊力作用時(shí),部分離子鍵發(fā)生斷裂,導(dǎo)致晶體破碎。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,3.離子晶體不導(dǎo)電,熔融或溶于水后能導(dǎo)電。離子晶體中,離子鍵較強(qiáng),無(wú)自由移動(dòng)的離子,因此離子晶體不導(dǎo)電。當(dāng)升高溫度時(shí),陰、陽(yáng)離子獲得足夠能量,克服了離子間的相互作用,成了自由移動(dòng)的離子,在外界電場(chǎng)作用下,離子定向移動(dòng)而導(dǎo)電。離子化合物溶于水時(shí),陰、陽(yáng)離子受到水分子作用變成了自由移動(dòng)的離子(或水合離子),在外界電場(chǎng)作用下,陰、陽(yáng)離子定向移動(dòng)而導(dǎo)電。 4.大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑(如水)中,難溶于非極性溶劑(如汽油、煤油)中。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,為什么大多數(shù)離子晶體易溶于水而難溶于CCl4? 答案:大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑(如水)中,難溶于非極性溶劑(如苯、CCl4)中。當(dāng)把離子晶體放在水中時(shí),極性水分子對(duì)離子晶體中的離子產(chǎn)生吸引,使晶體中的離子克服離子間的作用而離開(kāi)晶體,變成在水中自由移動(dòng)的離子。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,【例1】 下列性質(zhì)適合于離子晶體的是( ) (導(dǎo)學(xué)號(hào)52700048) ①熔點(diǎn)1 070 ℃,易溶于水,水溶液能導(dǎo)電 ②熔點(diǎn)10.31 ℃,液態(tài)不導(dǎo)電,水溶液能導(dǎo)電 ③能溶于CS2,熔點(diǎn)112.8 ℃,沸點(diǎn)444.6 ℃ ④熔點(diǎn)97.81 ℃,質(zhì)軟,導(dǎo)電,密度0.97 gcm-3 ⑤熔點(diǎn)-218 ℃,難溶于水 ⑥熔點(diǎn)3 900 ℃,硬度很大,不導(dǎo)電 ⑦難溶于水,固態(tài)時(shí)能導(dǎo)電,升溫時(shí)導(dǎo)電能力減弱 ⑧難溶于水,熔點(diǎn)高,固體不導(dǎo)電,熔化時(shí)導(dǎo)電 A.①⑧ B.②③⑥ C.①④⑦ D.②⑤ 解析:離子晶體液態(tài)時(shí)能導(dǎo)電,難溶于非極性溶劑,熔點(diǎn)較高、質(zhì)硬而脆,固體不導(dǎo)電,故②③④⑤⑦均不符合離子晶體的特點(diǎn);⑥中物質(zhì)熔點(diǎn)達(dá)3 900 ℃,硬度很大,應(yīng)是原子晶體。故只有①⑧符合題意。 答案:A,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,堿金屬和鹵素形成的化合物大多具有的性質(zhì)是 ( ) ①較高沸點(diǎn) ②能溶于水 ③水溶液能導(dǎo)電 ④熔點(diǎn)很低 ⑤熔融狀態(tài)不導(dǎo)電 A.①②③ B.③④⑤ C.①④⑤ D.②③⑤ 解析:堿金屬與鹵素形成的化合物為離子晶體,離子晶體具有較高的熔、沸點(diǎn),在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電;溶于水后形成自由移動(dòng)的離子,也能導(dǎo)電。 答案:A,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,二、影響離子晶體結(jié)構(gòu)的因素,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,正負(fù)離子半徑比與配位數(shù)的關(guān)系,2.電荷因素 在NaCl晶體、CsCl晶體中,由于正負(fù)離子電荷數(shù)(絕對(duì)值)相同,因而正負(fù)離子的個(gè)數(shù)相同,結(jié)果導(dǎo)致正負(fù)離子的配位數(shù)相同。若正負(fù)離子的電荷數(shù)不相同,正負(fù)離子的個(gè)數(shù)必定不相同,正負(fù)離子的配位數(shù)就不會(huì)相同(如CaF2晶體)。因此正負(fù)離子的電荷比是決定離子晶體結(jié)構(gòu)的重要因素,簡(jiǎn)稱電荷因素。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例2】 鋇在氧氣中燃燒時(shí)得到一種鋇的氧化物晶體,結(jié)構(gòu)如圖所示,有關(guān)說(shuō)法不正確的是( ) A.該晶體屬于離子晶體 B.晶體的化學(xué)式為Ba2O2 C.該晶體晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl相似 D.與每個(gè)Ba2+距離相等且最近的Ba2+共有12個(gè) 答案:B,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,金屬晶體和離子晶體是重要晶體類型。下列關(guān)于它們的說(shuō)法中,正確的是( ) (導(dǎo)學(xué)號(hào)52700049) A.金屬晶體和離子晶體在固態(tài)時(shí)都能導(dǎo)電 B.在鎂晶體中,1個(gè)Mg2+只與2個(gè)價(jià)電子存在強(qiáng)烈的相互作用 C.金屬晶體和離子晶體都可采取“緊密堆積”方式,原子晶體都可采取“非緊密堆積”方式 D.金屬晶體和離子晶體中分別存在金屬鍵和離子鍵等相互作用,很難斷裂,因而都具有延展性 解析:離子晶體在固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電,A項(xiàng)錯(cuò);在金屬晶體中,價(jià)電子為所有陽(yáng)離子共用,B項(xiàng)錯(cuò);離子晶體無(wú)延展性,D項(xiàng)錯(cuò)。 答案:C,案例探究,方法總結(jié),氧化鈣在2 973 K時(shí)熔化,而氯化鈉在1 074 K時(shí)熔化,兩者的離子間距離和晶體結(jié)構(gòu)類似,有關(guān)它們?nèi)埸c(diǎn)差別較大的原因敘述不正確的是( ) (導(dǎo)學(xué)號(hào)52700050) A.氧化鈣晶體中陰、陽(yáng)離子所帶的電荷數(shù)多 B.氧化鈣的晶格能比氯化鈉的晶格能大 C.氧化鈣晶體的結(jié)構(gòu)類型與氯化鈉晶體的結(jié)構(gòu)類型不同 D.在氧化鈣與氯化鈉的離子核間距類似的情況下,晶格能主要由陰、陽(yáng)離子所帶電荷的多少?zèng)Q定 解析:CaO和NaCl比較,二者離子間距離和晶體結(jié)構(gòu)類似,而Ca2+和O2-所帶電荷數(shù)均比Na+、Cl-多,所以CaO的晶格能比NaCl的大,CaO中的離子鍵強(qiáng),其熔點(diǎn)比NaCl的高。 答案:C,案例探究,方法總結(jié),晶格能的大小主要根據(jù)庫(kù)侖定律判斷,由庫(kù)侖定律知:晶格能與電荷數(shù)成正比,與離子核間距成反比。即 。q(離子電荷)越大,r(離子核間距)越小, U(晶格能)越大,離子鍵越強(qiáng),物質(zhì)的熔點(diǎn)越高。,