人教版高中化学系列 选修三第三章离子晶体、晶体计算课件.ppt

1、晶体的分类及依据晶体的分类及依据分类依据分类依据构成晶体的微粒（离子、原子、分子）构成晶体的微粒（离子、原子、分子）微粒间的微粒间的作用力作用力化学键化学键分子间作用力分子间作用力离子键离子键共价键共价键金属键金属键常见晶体类型：常见晶体类型：分子晶体、原子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体、离子晶体金属晶体、离子晶体作用力越强，晶体的作用力越强，晶体的越高，晶体的硬度越大。越高，晶体的硬度越大。第四节、离第四节、离 子子 晶晶 体体1.定义定义：离子间通过离子键结合而成的晶体离子间通过离子键结合而成的晶体微粒间的作用力：微粒间的作用力：构成微粒：构成微粒：组成元素：组成元素：离子键离子键 阴

2、、阳离子阴、阳离子一般由金属元素和非金属元素组成一般由金属元素和非金属元素组成注注意意离子化合物在固态时都是离子晶体离子化合物在固态时都是离子晶体2.2.离子晶体的结构离子晶体的结构1、在在NaCl晶晶体体中，每个中，每个Na+同时吸引同时吸引()个个Cl-,每个每个Cl-同时吸引同时吸引()个个Na+。2 2、在在NaClNaCl晶体中，每个晶体中，每个NaNa+周围与它最接周围与它最接近且距离相等的近且距离相等的NaNa+共有（共有（）个。）个。(1)NaCl晶体晶体 6612NaClNaCl的晶体结构：的晶体结构：在在NaCl晶晶体体中，每个中，每个Na+同时吸引同时吸引()个个Cl-,

3、每个每个Cl-同时吸引同时吸引()个个Na+。66选定选定中心中心的氯的氯离子离子作为作为基准基准钠离子与周围最近的氯离子距离为钠离子与周围最近的氯离子距离为a a，与氯离与氯离子距离最近的氯离子子距离最近的氯离子 个，个，其距离其距离为为 。12b ba aa ab=2a2a(2)CsCl晶体晶体 在在CsCl晶体中，每个晶体中，每个Cs+同时吸引同时吸引()个个Cl-,每个每个Cl-同时吸引同时吸引()个个Cs+。在在CsClCsCl晶体中，每个晶体中，每个CsCs+周围与它最接近且距周围与它最接近且距离相等的离相等的CsCs+共有（共有（）个。）个。886在在CsCl晶体中，每个晶体中，

4、每个Cs+同时吸引同时吸引()个个Cl-,每个每个Cl-同时吸引同时吸引()个个Cs+。在在CsClCsCl晶体中，每个晶体中，每个CsCs+周围与它最接近且距周围与它最接近且距离相等的离相等的CsCs+是是（）个。）个。886配位数是配位数是8Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+NaCl和和 CsCl是不是表示分子组成的的分子式？是不是表示分子组成的的分子式？那么，它们表示的是什么？那么，它们表示的是什么？Na+Cl-每个每个NaCl晶胞晶胞,平均占有平均占有Na+：

5、121/4+1=4Cl-：81/8+61/2=4离子化合物的化学式为离子最简个数比离子化合物的化学式为离子最简个数比Na的的配位数配位数(等距离的等距离的Cl-)是是6(上上,下下,左左,右右,前前,后后)，构成构成 体体；同样，；同样，Cl的配位数也是的配位数也是6。每个每个Na周围与它最近且等距离的周围与它最近且等距离的Na有有12个个（三个平面各（三个平面各4个）个）。每个晶胞中含有每个晶胞中含有Na和和Cl的数目都是的数目都是 。3、常见离子晶体的总结、常见离子晶体的总结正八面正八面4密堆积的分子晶体密堆积的分子晶体Cs的的配位数配位数是是8,构成构成 体。体。Cl的的配位数也是配位数

6、也是8。立方（立方（正六面正六面）正八面正八面每个每个Cs 周围最近且等距离的周围最近且等距离的Cs有有6个个(上上,下下,左左,右右,前前,后后)构成构成 体。体。CaF2型晶体结构模型型晶体结构模型Ca2的配位数是的配位数是8：Ca2 周围周围8个个F成立方体；成立方体；F的配位数是的配位数是4：F周围周围4个个Ca2成正四面体。成正四面体。每个每个 Ca2周围与它最近且等距离的周围与它最近且等距离的Ca2有有12个个,每个每个F周围与它最近且等距离的周围与它最近且等距离的F有有6个。个。晶胞中含有晶胞中含有Ca2的数目是的数目是81/861/24，F的数目是的数目是188，晶体的化学式为

7、，晶体的化学式为CaF2。4、离子晶体的物理性质：、离子晶体的物理性质：NaClCsCl熔点熔点沸点沸点 801 645 1413 1290大多易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂大多易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂。固体不导电，水溶液或熔融状态导电固体不导电，水溶液或熔融状态导电；硬度较大硬度较大，难于压缩，熔沸点较高，难于压缩，熔沸点较高；请你想想请你想想 为什么为什么NaCl的熔沸点比的熔沸点比CsCl高？高？异：异：Na+半径比半径比Cs+小小 同：同：Na+与与Cs+均带一个单位正电荷，均带一个单位正电荷，阴离子均为氯离子。阴离子均为氯离子。结果：结果：NaCl晶体中的离子键较强，则熔沸

8、点较高。晶体中的离子键较强，则熔沸点较高。一般来说：一般来说：阴、阳离子的电荷数越多，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，离子晶离子半径越小，则离子键越强，离子晶体的体的晶格能晶格能越大。越大。5 5、晶格能：、晶格能：.概念：离子晶体的晶格能是指概念：离子晶体的晶格能是指_形形成成1摩离子晶体摩离子晶体_的能量的能量,通常取通常取_,单位单位为为 _。.晶格能对离子晶体性质的影响：晶格能是最晶格能对离子晶体性质的影响：晶格能是最能反映离子晶体能反映离子晶体_的数据。晶格能越大，的数据。晶格能越大，形成的离子晶体越形成的离子晶体越_，而且熔点，而且熔点_，硬，硬度度_。气态离子

9、气态离子释放释放正值正值kJmol1稳定性稳定性稳定稳定越高越高越大越大练习：练习：NaCl与与KCl，MgCl2与与NaCl哪一个晶格能更大？哪一个晶格能更大？晶格能：晶格能：NaClKCl；MgCl2NaCl。小结：小结：各种晶体结构与性质关系的比较：各种晶体结构与性质关系的比较：溶解性溶解性导电性导电性熔、沸点熔、沸点 硬硬 度度粒子间的相粒子间的相互作用力互作用力构成晶体粒子构成晶体粒子原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体离子晶体离子晶体晶体类型晶体类型结结 构构性性 质质 离子离子分子分子原子原子范德华力范德华力离子键离子键共价键共价键较大较大较高较高熔融或水溶熔融或水溶液中能导电液中能

10、导电一般易溶一般易溶于水于水部分溶部分溶于水于水不导电，部分不导电，部分溶于水导电溶于水导电较低较低很高很高较小较小很大很大不导电，个不导电，个别为半导体别为半导体不溶于任不溶于任何溶剂何溶剂 2.同同种种晶晶体体离子晶体：电荷越多，离子半径越小，离子晶体：电荷越多，离子半径越小，物质熔沸点的一般规律物质熔沸点的一般规律1 1、不同晶型的熔沸点：、不同晶型的熔沸点：原子晶体原子晶体 离子晶体离子晶体 分子晶体分子晶体 （金属晶体熔沸点有的很高（金属晶体熔沸点有的很高(钨钨)；有的则很低；有的则很低(汞汞)。离子键强，熔沸点越高。离子键强，熔沸点越高。MgOMgCl2NaClKClKBr原子晶体

11、：比较共价键强弱（看键长和键能）原子晶体：比较共价键强弱（看键长和键能）金刚石金刚石(C)SiC Si分子晶体：分子晶体：金属晶体：金属晶体：比较分子间作用力：比较分子间作用力：比较金属键：比较金属键：2.同同种种晶晶体体分子晶体：分子晶体：比较分子间作用力：比较分子间作用力：1）结构相似时，分子质量大熔沸点高）结构相似时，分子质量大熔沸点高 F2Cl2Br2I2;HCl HBr 异戊烷异戊烷新戊烷新戊烷物质熔沸点的一般规律物质熔沸点的一般规律金属晶体：金属晶体：比较金属键：比较金属键：同主族从上到下同主族从上到下熔沸点逐渐减熔沸点逐渐减小，小，同周期从左到右同周期从左到右熔沸点逐渐熔沸点逐渐

12、增大。增大。LiNaKRbCs;NaMgAl题型探究技法归纳题型探究技法归纳题型题型1离子晶体的空间构型离子晶体的空间构型 如图是从如图是从NaCl或或CsCl晶体结构中分割出来的部分晶体结构中分割出来的部分结构结构,其中属于其中属于NaCl晶体中分割出来的结构图是晶体中分割出来的结构图是()例例1A(1)和和(3)B(2)和和(3)C(1)和和(4)D只有只有(4)C【解析】图【解析】图(1)中黑球的配位数为中黑球的配位数为6，图，图(4)应为简单立方结构。应为简单立方结构。图图(2)中黑球的配位数为中黑球的配位数为8，图，图(3)为体心立方结构。为体心立方结构。题型题型2离子晶体的物理性质

13、离子晶体的物理性质 下列性质适合于离子晶体的是下列性质适合于离子晶体的是()熔点熔点1070，易溶于水，水溶液能导电，易溶于水，水溶液能导电熔点熔点10.31，液态不导电，水溶液导电，液态不导电，水溶液导电熔点熔点112.8，沸点，沸点444.6，能溶于，能溶于CS2熔点熔点97.81,质软，导电，密度质软，导电，密度0.97 gcm3熔点熔点218，难溶于水，难溶于水熔点熔点3900，硬度很大，不导电，硬度很大，不导电难溶于水，固态时导电，升温时导电能力减弱难溶于水，固态时导电，升温时导电能力减弱难溶于水，熔点高，固体不导电，熔化时导电难溶于水，熔点高，固体不导电，熔化时导电例例2A B C

14、 DA 如图所示的是硼和镁形成的某化合物的晶体结构如图所示的是硼和镁形成的某化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有各有1个镁原子，个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化合物个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为的化学式可表示为A、MgB B、MgB2 C、Mg2B D、Mg3B2Mg原子的数目：原子的数目：121/6+21/2=3B原子的数目：原子的数目：6故化学式可表示故化学式可表示为为MgB2题型题型3求晶体的化学式求晶体的化学式例例3B练习练习1.下图为高温超导领域中的一种化合物：钙下图为高温超导领域中的一

15、种化合物：钙-钛钛矿矿 (氧化物氧化物)晶体结构中具有代表性的最小重复单元：晶体结构中具有代表性的最小重复单元：该晶体中氧钙钛的微粒个数比为该晶体中氧钙钛的微粒个数比为_ 该晶体的化该晶体的化学式为学式为_ TiOCa3:1:1分析：分析：Ti:顶点：顶点：8O:棱心：棱心：12Ca:体心：体心：11/8=11/4=3CaTiO3练习练习2、钇钡铜氧化合物钇钡铜氧化合物在在90K90K温度下具有超导性温度下具有超导性。若该化合物晶体的晶胞。若该化合物晶体的晶胞结构如图所示，则该化合结构如图所示，则该化合物的化学式是物的化学式是 。A AYBaYBa2 2CuCu3 3O O3.75 3.75

16、B BYBaYBa2 2CuCu2 2O O7 7 C CYBaYBa2 2CuCu3 3O O5.55.5 D DYBaYBa2 2CuCu4 4O O7 7 BaOYCuC 右图为右图为NaCl晶胞结构示意图。晶胞结构示意图。（1）用）用X射线衍射法测得晶胞的边长为射线衍射法测得晶胞的边长为a cm，求该温度下，求该温度下NaCl晶体的密度。晶体的密度。（2）晶体的密度为）晶体的密度为g/cm3，则晶体中，则晶体中Na与与Na之间的最短距离是多少？之间的最短距离是多少？m/V例例4练习练习3.已知已知 NaCl 的摩尔质量为的摩尔质量为 M gmol-1，食盐晶体的密度为食盐晶体的密度为g

17、cm-3，若下图中，若下图中NaNa+与最邻与最邻近的近的Cl-的核间距离为的核间距离为 a cm，那么阿伏加德罗常，那么阿伏加德罗常数的值可表示为数的值可表示为 A.2Ma3 B.M/a3 C.2M/a3 D.M/2a3D练习练习4、NiONiO晶体结构与晶体结构与NaClNaCl相相同，同，NiNi2 2与邻近的与邻近的O O2-2-核间距为核间距为a a1010-8-8，计算，计算NiONiO晶体密度晶体密度(NiO(NiO摩尔质量摩尔质量:74.7g:74.7gmolmol-1-1)即晶体中每个小正方体中平均含有即晶体中每个小正方体中平均含有1/21/2个个NiONiO其质量为其质量为

18、:而此小正方体体积为：而此小正方体体积为：(a(a1010-8-8)3 3故故NiONiO晶体密度为：晶体密度为：解：解：在该晶体中最小正方体中所含的在该晶体中最小正方体中所含的Ni2+、O2个数均为个数均为:4 41/8=1/2(1/8=1/2(个个)练习练习55金是金是面心立方晶胞面心立方晶胞（如图），（如图），金原子的直径为金原子的直径为d d，用，用N NA A表示阿伏加表示阿伏加德罗常数，德罗常数，MM表示金的摩尔质量。表示金的摩尔质量。(1)(1)金晶体中每个晶胞中含有金晶体中每个晶胞中含有 个金原子；个金原子；(2)(2)一个晶胞的体积是多少？一个晶胞的体积是多少？(3)(3)金

19、晶体的密度是多少？金晶体的密度是多少？4 右图为右图为NaCl晶胞结构晶胞结构,已知已知FexO晶体晶胞结构为晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，型，由于晶体缺陷，x值小于值小于1。测知。测知FexO晶体的晶体的密度为密度为5.71g/cm3，晶胞边长为，晶胞边长为4.281010m。（1）FexO中的中的x值（精确至值（精确至0.01）为）为；（2）晶体虽的）晶体虽的Fen+分别为分别为Fe2+和和Fe3+，在在Fe2+和和Fe3+的总数中，的总数中，Fe2+所占分数所占分数（用小数表示）为（用小数表示）为；（3）此晶体的化学式为）此晶体的化学式为；（4）与某个）与某个Fe2+或或Fe3+距离最近且距离相等的距离最近且距离相等的O2离子离子围成的空间几何形状是围成的空间几何形状是；（5）在晶体中铁元素的离子间最短距离为）在晶体中铁元素的离子间最短距离为 m。0.920.826正八面体正八面体3.031010Fe0.762+Fe0.163+O例例5祝祝:同学们学习进步，同学们学习进步，天天有个好心情天天有个好心情