資源簡介

(共25張PPT)
第3章 不同聚集狀態的物質與性質
第2節 幾種簡單的晶體結構模型
第2課時 離子晶體
食鹽
氯化銨
膽礬
硫酸鋇
思考：
食鹽、氯化銨、膽礬、硫酸鋇等在生產生活中有著重要的作用，它們都是離子化合物，從微觀結構應該怎樣認識它們吶？
1.能借助離子晶體的結構模型說明晶體中的微粒及其微粒間的相互作用。
2.能利于離子鍵解釋離子晶體的一些物理性質。
1.了解離子晶體的構成微粒及相互作用力。(宏觀辨識與微觀探析)
2.理解離子晶體的結構模型。(證據推理與模型認知)
體會課堂探究的樂趣，
汲取新知識的營養，
讓我們一起 吧！
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堂
交流 研討
當離子化合物以晶體形式存在時，晶體中的微粒會怎樣分布呢？請以你了解的簡單離子化合物為例，分析構成這些物質的微粒及微粒間相互作用的特點，猜想他們所形成的晶體中離子的排布具有怎樣的規律。
二、離子晶體
1.定義：
陰、陽離子在空間呈現周期性重復排列所形成的晶體。
例如，氯化鈉、氯化銫、氧化鎂等晶體都屬于離子晶體。以氯化鈉晶體
(圖3-2-6)為例，由于Na+和Cl-之間的靜電作用沒有方向性，在帶負電荷的Cl-周圍吸引著一定數量的帶正電荷的Na+;同樣，在帶正電荷的Na+周圍吸引著一定數量的帶負電荷的Cl-。這種排列方式無限延伸，形成晶體。
2.構成離子晶體的微粒：
陰、陽離子
3.離子晶體中微粒間的作用力：
離子鍵（實質為靜電作用）
4.常見的離子晶體：
大多數鹽、強堿、活潑金屬氧化物等
陰、陽離子間存在著靜電作用
觀察 思考
觀察氯化鈉晶體的微觀結構示意圖，你將如何截取氯化鈉晶體的晶胞 在你截取的晶胞中，實際包含的 Na+與 Cl—各是多少個
鈉離子個數：
8×1/8 + 6×1/2 = 4
氯離子個數：1 + 12×1/4=4
在氯化鈉晶體中，其實并不存在單獨的"NaCl"分子，且Na+和Cl-的個數比是1:1，因此可以用"NaCl"這一化學式表示氯化鈉的組成。
5.常見的離子晶體結構
（1）NaCl型：以NaCl為例
Cl-按面心立方堆積方式排列，Na+離子填充在Cl-所成的空隙中，Na+同樣按面心立方堆積方式排列。
①陰、陽離子排列方式：
Cl-
Cl-
Na+
Na+
②晶體中等距且最近的陰、陽離子的數量關系：
每個Na+周圍最近且等距離的Cl-有6個；每個Cl-周圍最近且等距離的Na+同樣也有6個。
③晶體中等距且最近的陰或陽離子的數量關系：
每個Na+周圍最近且等距離的Na+有12個；每個Cl-周圍最近且等距離的Cl-同樣也有12個。
④晶胞中陰或陽離子的個數計算：
Na+：8×1/8 + 6×1/2 = 4
Cl-：1 + 12×1/4 = 4
⑤常見的物質：Li、Na、K、Rb的鹵化物，AgF、MgO等。
（2）CsCl型：以CsCl為例
①陰、陽離子排列方式：
Cl-按簡單立方堆積方式排列，Cs+離子填在Cl-所成的空隙中，同樣Cs+也是按簡單立方堆積方式排列。
CsCl晶胞
Cl-
Cl-
Cs+
Cs+
②晶體中等距且最近的陰、陽離子的數量關系：
每個Cs+周圍最近且等距離的Cl-有8個；每個Cl-周圍最近且等距離的Cs+同樣也有8個。
③晶體中等距且最近的陰或陽離子的數量關系：
每個Cs+周圍最近且等距離的Cs+有6個；每個Cl-周圍最近且等距離的Cl-同樣也有6個。
④晶胞中陰或陽離子的個數計算：
Cs+：1×1/1 = 1
Cl-：8×1/8 = 1
⑤常見的物質：CsBr、CsI、NH4Cl等。
（3）CaF2型：以CaF2為例
①陰、陽離子排列方式：
Ca2+按面心立方堆積方式排列，F-填在Ca2+所成的空隙中。
CaF2晶胞
Ca2+
F
②晶體中等距且最近的陰、陽離子的數量關系：
每個Ca2+周圍最近且等距離的F-有8個；每個F-周圍最近且等距離的Ca2+同樣也有4個。
③晶體中等距且最近的陰或陽離子的數量關系：
每個Ca2+周圍最近且等距離的Ca2+有12個；每個F-周圍最近且等距離的F-有6個。
④晶胞中陰或陽離子的個數計算：
Ca2+：8×1/8+6×1/2＝4
F-： 8 ×1/8＝8
⑤常見的物質：BaF2、PbF2、CeO2等。
6.離子晶體的晶格能
(1)概念：將1mol離子晶體完全氣化為氣態陰、陽離子所吸收的能量。
（2）作用：吸收的能量越多，晶格能越大，表示離子間作用力越強，離子晶體越穩定。
交流 研討
依據表3-2-3中的數據分析晶格能的大小與離子晶體的熔點的關系，研討結構相似的離子晶體的晶格能的大小與哪些因素有關。
（3）影響晶格能因素：
①離子間距：陰、陽離子間距越小，晶格能越大。
②離子電荷數：離子所帶的電荷數越多，晶格能越大。
③與離子晶體的結構類型有關。
(4)晶格能大小與離子晶體熔點關系：
晶格能越大，離子晶體的熔點越高。
事實上，離子晶體遠比我們想象的復雜，構成晶體的離子未必都是單原子離子，如銨根離子、吡啶陽離子等陽離子，以及硫酸根、醋酸根、苯甲酸根離子等陰離子。由這些離子構成的離子晶體，隨著離子體積的增大，陰陽離子間距離增大，離子間的作用力減弱，離子晶體的熔點也降低。在許多離子化合物的晶體中，微粒間的相互作用不再是典型的離子鍵，而存在氫鍵、范德華力等作用力。這些晶體的熔點遠低于NaCl等晶體，有些離子組成的物質在常溫下甚至以液態形式存在。
拓展視野
離子液體
離子液體是在室溫和室溫附近溫度下呈液體狀態的鹽類物質，一般由有機陽離子和無機陰離子組成，常見的陽離子有季銨鹽離子、咪唑鹽離子和吡咯鹽離子等，陰離子有鹵素離子、四氟硼酸根離子和六氟磷酸根離子等。1914年，第一個離子液體由沃爾登（P.Walden）通過濃硝酸和乙胺反應得到，但當時沒有引起人們足夠的興趣。直到1992年,威爾克斯（J.Wilkes）合成了穩定性強、抗水解、低熔點的１-乙基-３-甲基咪唑四氟硼酸鹽（圖3-2-7）離子液體后，離子液體的研究才真正廣泛開展起來。
離子液體具有較好的化學穩定性、較低的熔點和對
無機物、有機化合物和聚合物等不同物質的良好溶解性，
因而被廣泛應用于有機合成和聚合反應、分離提純以及
電化學研究中。例如，某些離子液體中的陰離子能與纖維素中的羥基形成氫鍵，因此離子液體對于纖維素具有優良的溶解能力。由于水與離子液體形成氫鍵的能力更強，當向溶解有纖維素的離子液體中加水時，可以降低纖維素在離子液體中的溶解度，從而使纖維素從離子液體中析出而而再生。以離子液體替代傳統有機溶劑的紡絲技術有望帶來巨大的經濟效益和社會效益。
拓展視野
離子晶體
定義
構成微粒
微粒間作用力
常見的離子晶體結構
NaCl型
CsCl型
ZnS型
CaF2型
晶胞結構
晶胞中離子間數量關系
晶胞中離子數目的計算
晶格能
定義
作用
影響因素
1.下列有關離子晶體的數據大小比較不正確的是(　　)
A．熔點：NaF>MgF2>AlF3
B．晶格能：NaF>NaCl>NaBr
C．陰離子的配位數：CsCl>NaCl>CaF2
D．硬度：MgO>CaO>BaO
A
2.高溫下，超氧化鉀晶體(KO2)呈立方體結構。圖為超氧化鉀晶體的一個晶胞(晶體中最小的重復單元)。則下列有關說法正確的是(　)
A．KO2中只存在離子鍵
B．超氧化鉀的化學式為KO2，每個晶胞含有1個K＋和1個O
C．晶體中與每個K＋距離最近的O有6個
D．晶體中，所有原子之間都是以離子鍵結合
C
3.MgO、Rb2O、CaO、BaO四種離子晶體熔點的高低順序是(　　)
A．MgO>Rb2O>BaO>CaO
B．MgO>CaO>BaO>Rb2O
C．CaO>BaO>MgO>Rb2O
D．CaO>BaO>Rb2O>MgO
B
4.氟在自然界中常以CaF2的形式存在。下列有關CaF2的表述正確的是(　)
A．Ca2＋與F－間僅存在靜電吸引作用
B．F－的離子半徑小于Cl－，則CaF2的熔點低于CaCl2
C．陰陽離子比為2∶1的物質，均與CaF2晶體構型相同
D．CaF2中的化學鍵為離子鍵，因此CaF2在熔融狀態下能導電
D
6
5.NaCl晶體模型如右圖所示：
(1)在NaCl晶體中，每個Cl－周圍同時吸引著___個Na＋；在NaCl晶胞中含有___個Na＋、____個Cl－，晶體中每
個Na＋周圍與它距離最近且相等的Na＋共有______個。
(2)對于氯化鈉晶體，下列描述正確的是( )
A．它是六方最密堆積
B．相鄰的陰、陽離子核間距等于陰、陽離子半徑之和
C．氯化鈉晶體與氯化銫晶體結構相同
D．每個Na＋與6個Cl－鄰近
4
4
12
D
小
6.根據表格數據回答下列有關問題:
已知NaBr、NaCl、MgO等離子晶體的核間距離和晶格能如下表所示:
NaBr NaCl MgO
離子的核間距/pm 290 276 205
晶格能/(kJ·mol-1) 787 3 890
①NaBr晶體比NaCl晶體晶格能 (填“大”或“小”),
主要原因是 。
②MgO晶體比NaCl晶體晶格能大,主要原因
是 。
③NaBr、NaCl和MgO晶體中,熔點最高的是 。
NaBr晶體中離子間距大于NaCl晶體中離子間距
MgO晶體中離子間距小且Mg2+、O2-所帶的電荷多
MgO

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