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2019-2020年高中化學(xué) 3.2.2《離子晶體》教案 蘇教版選修3 【復(fù)習(xí)鞏固】 1.什么是離子鍵？作用力的實質(zhì)是什么？ 2.什么是晶格能？影響因素有哪些？ 3.晶格能的大小與離子晶體的熔沸點、硬度的關(guān)系怎樣？ [練習(xí)] 1.指出下列物質(zhì)中的化學(xué)鍵類型。 KBr CCl4 N2 CaO NaOH 2.下列物質(zhì)中哪些是離子化合物？哪些是只含離子鍵的離子化合物？哪些是既含離子鍵又含共價鍵的離子化合物？ KCl HCl Na2SO4 HNO3 NH4Cl O2 Na2O2 【過渡】大多數(shù)離子化合物在常溫下以晶體的形式存在。 【板書】 離子晶體 1. 定義：離子間通過離子鍵結(jié)合而成的晶體 【思考】離子晶體能否導(dǎo)電，主要的物理共性有哪些？ 2. 特點：（1）、晶體不導(dǎo)電，在熔融狀態(tài)或水溶液中導(dǎo)電,不存在單個分子 （2）、硬度較高，密度較大， 難壓縮，難揮發(fā)，熔沸點較高 【思考】判斷下列每組物質(zhì)的熔沸點的高低，影響離子晶體的熔沸點高低的因素有哪些？ (1)NaF NaCl NaBr NaI (2)MgO Na2O 3. 離子晶體熔沸點高低的影響因素：離子所帶的電荷(Q)和離子半徑(r) Q越大、r越小，則晶格能(U)越大，離子鍵越強，熔沸點越高，硬度越大. 【思考】：哪些物質(zhì)屬于離子晶體？ 4. 物質(zhì)的類別：強堿、部分金屬氧化物、絕大部分鹽類屬于離子晶體。 【過渡】離子晶體也有一定的空間結(jié)構(gòu) 【板書】 二、離子晶體的空間結(jié)構(gòu) 【講解】 離子晶體有多種晶體結(jié)構(gòu)類型，其中氯化鈉型和氯化銫型是兩種最常見的離子晶體結(jié)構(gòu)類型。首先看NaCl的晶胞: 　 組成具有代表性, 對稱性(軸, 面, 中心)也與晶體相同, 所以乙為NaCl的晶胞 【思考】: 1.每個Na+同時吸引 個 Cl-，每個Cl-同時吸引 個Na+，而Na+數(shù)目與Cl-數(shù)目之為 化學(xué)式為 2.根據(jù)氯化鈉的結(jié)構(gòu)模型確定晶胞，并分析其構(gòu)成。每個晶胞中有 Na+，有 個Cl- 3.在每個Na+周圍與它最近的且距離相等的Na+有　 個 4.在每個Na+周圍與它最近的且距離相等的Cl-所圍成的空間結(jié)構(gòu)為 體 5.已知氯化鈉的摩爾質(zhì)量為58.5g.mol-1,阿伏加德羅常數(shù)取6.021023mol-1,則食鹽晶體中兩個距離最近的Na+的核間距離最接近下面四個數(shù)據(jù)中的哪一個.( ) A.3.010-8cm B.3.510-8cm C.4.010-8cm D.5.010-8cm 組成和對稱性均有代表性. 看空心圓點, 除了立方體的頂點的8個, 無其它, 稱為簡單立方晶胞. 配位數(shù)為8 【思考】： 1.每個Cs+同時吸引 個 Cl-，每個Cl-同時吸引 個Cs+，而Cs+數(shù)目與Cl-數(shù)目之為 化學(xué)式為 2.根據(jù)氯化的結(jié)構(gòu)模型確定晶胞，并分析其構(gòu)成。每個晶胞中有 Cs+，有 個Cl- 3.在每個Cs+周圍與它最近的且距離相等的Cs+有 　 個 　 組成和對稱性均有代表性. 看空心圓點,除了立方體的頂點的8個, 面中心6個, 也為面心立方. 配位數(shù)為4 總之, 立方晶系有 3 種類型晶胞, 面心立方, 簡單立方, 體心立方.四方晶系 , 2 種, 正交晶系, 4 種等, 共有14種類型的晶胞 【過渡】氯化鈉與氯化銫均為AB型離子晶體，但兩者的陰、陽離子周圍帶相反電荷離子的數(shù)目卻不同，你認為造成這一差異的可能原因是什么？ 【板書】三.離子晶體的配位數(shù)以及與 r+/r- 的關(guān)系 　　NaCl 六配體, CsCl八配體, ZnS 四配體, 均為AB型晶體, 為何配位數(shù)不同? 1) 離子晶體穩(wěn)定存在的條件 離子形成晶體時，陰、陽離子總是盡可能緊密地排列，且一種離子周圍所環(huán)繞的帶相反電荷的離子越多，體系能量越低，所構(gòu)成的離子晶體就越穩(wěn)定。 2)離子晶體的配為數(shù)：離子晶體中一種離子周圍緊鄰的帶相反電荷的離子數(shù)目 【設(shè)問】：NaCl 型離子配為數(shù)為 （六配體）, CsCl型離子配為數(shù)為 （八配體） 【討論】NaCl和CsCl均為AB型離子晶體，但兩者的陰、陽離子周圍帶相反電荷離子的數(shù)目卻不同，你認為造成這一差異的可能原因是什么？ 【講解】離子晶體中的離子的電荷分布是球形對稱的。它們之間的作用力的強弱只取決于它們相互之間的距離。晶體中每種離子能被多少個帶相反電荷的離子所包圍（離子的配位數(shù)），與它們的大小有關(guān)，與電荷數(shù)多少無關(guān)。 離子晶體中一種離子周圍所環(huán)繞的帶相反電荷的離子的數(shù)目的多少，與陰、陽離子半徑比r +/r - 有關(guān)。 3）r+/r-與配位數(shù) 　　從六配位的介穩(wěn)狀態(tài)出發(fā), 進行半徑比與配位數(shù)之間關(guān)系的探討. 　　 　　 此時, 為介穩(wěn)狀態(tài). 如果r+ 再大些, 則出現(xiàn)上述 b) 種情況, 即陰離子同號相離, 異號相切的穩(wěn)定狀態(tài). 亦即: 　　當 r+ 繼續(xù)增加, 達到并超過: 時, 即陽離子離子周圍可容納更多陰離子, 為8配位, CsCl型.　　 　　若r+ 變小, 即:, 則出現(xiàn) a)種情況, 陰離子相切, 陰離子陽離子相離的不穩(wěn)定狀態(tài). 配位數(shù)減少, 4配位, ZnS型. 陰、陽離子半徑比與配位數(shù)的關(guān)系 r+/r - 配位數(shù) 實例 0.225~0.414 4 ZnS 0.414~0.732 6 NaCl 0.732~1.0 8 CsCl ＞1.0 12 CsF 　 總之, 配位數(shù)與 r+/r- 之比相關(guān)，且: r+ 再增大, 則達到12 配位; r- 再減小, 則達到3配位.　　 注意:討論中將離子視為剛性球體, 這與實際情況有出入. 但仍不失為一組重要的參考數(shù)據(jù). 因而, 我們可以用離子間的半徑比值去判斷配位數(shù). 【問題解決】 1.已知Cd2+半徑為97pm，S2-半徑為184pm，按正負離子半徑比，CdS應(yīng)具有 型晶格，正.負離子的配位數(shù)之比應(yīng)是 ；但CdS卻具有立方ZnS型晶格，正負離子的配位數(shù)之比是 ，這主要是由 造成的。 2.某離子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示： 則該離子晶體的化學(xué)式為 （ ） A．a(chǎn)bc B.abc3 C．a(chǎn)b2c3 D．a(chǎn)b3c 3.在NaCl晶體中，與每個Na+距離相等且距離最近的Cl—所圍成的空間構(gòu)型為 （ ） A．正四面體　　 B．正六面體　　 C．正八面體　　 D．正十二面體