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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(shí)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(diǎn)、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(lèi)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(jià)鍵的離子化合物？ KCl HCl Na2SO4 HNO3 NH4Cl O2 Na2O2 【過(guò)渡】大多數(shù)離子化合物在常溫下以晶體的形式存在。 【板書(shū)】 離子晶體 1. 定義：離子間通過(guò)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(diǎn)：（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(gè)分子 （2）、硬度較高，密度較大， 難壓縮，難揮發(fā)，熔沸點(diǎn)較高 【思考】判斷下列每組物質(zhì)的熔沸點(diǎn)的高低，影響離子晶體的熔沸點(diǎn)高低的因素有哪些？ (1)NaF NaCl NaBr NaI (2)MgO Na2O 3. 離子晶體熔沸點(diǎn)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(qiáng)，熔沸點(diǎn)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(lèi)別：強(qiáng)堿、部分金屬氧化物、絕大部分鹽類(lèi)屬于離子晶體。 【過(guò)渡】離子晶體也有一定的空間結(jié)構(gòu) 【板書(shū)】 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(lèi)型，其中氯化鈉型和氯化銫型是兩種最常見(jiàn)的離子晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)型。首先看NaCl的晶胞: 　 組成具有代表性, 對(duì)稱(chēng)性(軸, 面, 中心)也與晶體相同, 所以乙為NaCl的晶胞 【思考】: 1.每個(gè)Na+同時(shí)吸引 個(gè) Cl-，每個(gè)Cl-同時(shí)吸引 個(gè)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(gè)晶胞中有 Na+，有 個(gè)Cl- 3.在每個(gè)Na+周?chē)c它最近的且距離相等的Na+有　 個(gè) 4.在每個(gè)Na+周?chē)c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(gè)距離最近的Na+的核間距離最接近下面四個(gè)數(shù)據(jù)中的哪一個(gè).( ) A.3.010-8cm B.3.510-8cm C.4.010-8cm D.5.010-8cm 組成和對(duì)稱(chēng)性均有代表性. 看空心圓點(diǎn), 除了立方體的頂點(diǎn)的8個(gè), 無(wú)其它, 稱(chēng)為簡(jiǎn)單立方晶胞. 配位數(shù)為8 【思考】： 1.每個(gè)Cs+同時(shí)吸引 個(gè) Cl-，每個(gè)Cl-同時(shí)吸引 個(gè)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(gè)晶胞中有 Cs+，有 個(gè)Cl- 3.在每個(gè)Cs+周?chē)c它最近的且距離相等的Cs+有 　 個(gè) 　 組成和對(duì)稱(chēng)性均有代表性. 看空心圓點(diǎn),除了立方體的頂點(diǎn)的8個(gè), 面中心6個(gè), 也為面心立方. 配位數(shù)為4 總之, 立方晶系有 3 種類(lèi)型晶胞, 面心立方, 簡(jiǎn)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(lèi)型的晶胞 【過(guò)渡】氯化鈉與氯化銫均為AB型離子晶體，但兩者的陰、陽(yáng)離子周?chē)鷰喾措姾呻x子的數(shù)目卻不同，你認(rèn)為造成這一差異的可能原因是什么？ 【板書(shū)】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(shí)，陰、陽(yáng)離子總是盡可能緊密地排列，且一種離子周?chē)h(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?chē)o鄰的帶相反電荷的離子數(shù)目 【設(shè)問(wèn)】：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(yáng)離子周?chē)鷰喾措姾呻x子的數(shù)目卻不同，你認(rèn)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(duì)稱(chēng)的。它們之間的作用力的強(qiáng)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(gè)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(wú)關(guān)。 離子晶體中一種離子周?chē)h(huán)繞的帶相反電荷的離子的數(shù)目的多少，與陰、陽(yáng)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(jìn)行半徑比與配位數(shù)之間關(guān)系的探討. 　　 　　 此時(shí), 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(hào)相離, 異號(hào)相切的穩(wěn)定狀態(tài). 亦即: 　　當(dāng) r+ 繼續(xù)增加, 達(dá)到并超過(guò): 時(shí), 即陽(yáng)離子離子周?chē)扇菁{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(yáng)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(yáng)離子半徑比與配位數(shù)的關(guān)系 r+/r - 配位數(shù) 實(shí)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(dá)到12 配位; r- 再減小, 則達(dá)到3配位.　　 注意:討論中將離子視為剛性球體, 這與實(shí)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(wèn)題解決】 1.已知Cd2+半徑為97pm，S2-半徑為184pm，按正負(fù)離子半徑比，CdS應(yīng)具有 型晶格，正.負(fù)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(fù)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(gè)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