离子晶体分子晶体和原子晶体.docx
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离子晶体分子晶体和原子晶体
;离子晶体、分子晶体和原子晶体
第一节离子晶体、分子晶体
和原子晶体
(一)
一、学习目标
1使学生了解离子晶体、分子晶体和原子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点。
2使学生理解离子晶体、分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系
3使学生了解分子间作用力对物质物理性质的影响
4常识性介绍氢键及其物质物理性质的影响。
二、重点难点
重点:
离子晶体、分子晶体和原子晶体的结构模型;晶体类型与性质的关系
难点:
离子晶体、分子晶体和原子晶体的结构模型;氢键
三、学习过程
(一)引入新
[复习提问]
1写出Nal、2、H2的电子式
。
2.Nal晶体是由Na+和l—通过形成的晶体。
[题板书]第一节离子晶体、分子晶体和分子晶体(有)
一、离子晶体
1、概念:
离子间通过离子键形成的晶体
2、空间结构
以Nal、sl为例,以媒体为手段,攻克离子晶体空间结构这一难点
[针对性练习]
[例1]如图为Nal晶体结构图,图中直线交点处为Nal晶体中Na+与l-所处的位置(不考虑体积的大小)。
(1)请将其代表Na+的用笔涂黑圆点,以完成Nal晶体结构示意图。
并确定晶体的晶胞,分析其构成。
(2)从晶胞中分Na+周围与它最近时且距离相等的Na+共有多少个?
[解析]下图中心圆甲涂黑为Na+,与之相隔均要涂黑
(1)分析图为8个小立方体构成,为晶体的晶胞,
(2)计算在该晶胞中含有Na+的数目。
在晶胞中心有1个Na+外,在棱上共有4个Na+,一个晶胞有6个面,与这6个面相接的其他晶胞还有6个面,共12个面。
又因棱上每个Na+又为周围4个晶胞所共有,所以该晶胞独占的是121/4=3个该晶胞共有的Na+为4个。
晶胞中含有的l-数:
l-位于顶点及面心处,每个平面上有4个顶点与1个面心,而每个顶点上的氯离于又为8个晶胞(本层4个,上层4个)所共有。
该晶胞独占81/8=1个。
一个晶胞有6个面,每面有一个面心氯离子,又为两个晶胞共有,所以该晶胞中独占的l-数为61/2=3。
不难推出,n(Na+):
n(l-)=4:
4:
1:
1。
化学式为Nal
(3)以中心Na+为依据,画上或找出三个平面(主个平面互相垂直)。
在每个平面上的Na+都与中心Na+最近且为等距离。
每个平面上又都有4个Na+,所以与Na+最近相邻且等距的Na+为34=12个。
[答案]
(1)含8个小立方体的Nal晶体示意图为一个晶胞
(2)在晶胞中Na+与l-个数比为1:
1
(3)12个
3、离子晶体结构对其性质的影响
(1)离子晶体熔、沸点的高低取决于离子键的强弱,而离子晶体的稳定性又取决于什么?
在离子晶体中,构成晶体的粒子和构成离子键的粒子是相同的,即都是阴、阳离子。
离子晶体发生三态变化,破坏的是离子键。
也就是离子键强弱即决定了晶体熔、沸点的高低,又决定了晶体稳定性的强弱。
(2)离子晶体中为何不存在单个的小分子?
在离子晶体中,阴、阳离子既可以看作是带电的质点,又要以看作是带电的球体,其中,阳离子总是尽可能的多吸引阴离子、阴离子又总是尽可能多的吸引阴离子(只要空间条允许的话)这种结构向空间延伸,即晶体多大,分子就有多大,晶体内根本不存在单个的小分子,整个晶体就是一个大分子。
4、离子晶体的判断及晶胞折算
(1)如何判断一种晶体是离子晶体
方法一:
由组成晶体的晶格质点种类分:
离子化合物一定为离子晶体。
方法二:
由晶体的性质分:
①根据导电性:
固态时不导电而熔化或溶解时能导电的一般为离子晶体。
②根据机械性能:
具有较高硬度,且脆的为离子晶体。
(2)什么是晶胞?
如何由晶胞求算晶体的化学式?
构成晶体的结构粒子是按着一定的排列方式所形成的固态群体。
在晶体结构中具有代表性的最小重复单位叫晶胞。
根据离子晶体的晶胞,求阴、阳离子个数比的方法?
①处于顶点上的离子:
同时为8个晶胞共有,每个离子有1/8属于晶胞。
②处于棱上的离子:
同时为4个晶胞共有,每个离子有1/4属于晶胞。
③处于面上的离子;同时为2个晶胞共有,每个离子有1/2属于晶胞。
④处于体心的离子:
则完全属于该晶胞。
[学生练习]
题目:
在高温超导领域中,有一种化合物叫钙钛矿,其晶体结构中有代表性的最小单位结构如图所示试回答:
(1)在该晶体中每个钛离子周围与它最近且相等距离的钛离子有多少个?
(2)在该晶体中氧、钙、钛的粒子个数化是多少?
[解析]由图看出,在每个钛离于的同层左、右与前后、上下各层中都紧密排列着完全相同的钛离子,共有晶胞边长的6个钛离子。
至于同一晶胞中独占三元素粒子个数比,则从每种元素粒子是晶胞中的位置考虑。
a2+位于立方体的中央为一个晶胞所独占;钛离子位于晶胞的顶点上,为相邻两层8个晶胞所共有(左右、前后、上中下、左右前后4个而上下中相同重复共8个),而每个晶胞独占有81/8=1个。
氧离子位于棱上,在同一晶胞中,每个氧离子为同层的4个晶胞所共有,一个晶胞独占121/4=3个。
故氧、钙、钛的粒子数之比为3:
1:
1
[答案]63:
1:
1
、总结
1.离子间通过离子键结合而成的晶体叫离子晶体。
构成离子晶体的微粒是阳离子和阴离子。
离子晶体中,阳离子和阴离子间存在着较强的离子键,因此,离子晶体一般硬度较高,密度较大,熔、沸点较高。
2.一般地讲,化学式与结构相似的离子晶体,阴、阳离子半径越小,离子键越强,熔、沸点越高。
如:
I<NaI<NaF。
离子晶体针对性训练
一、选择题
1下列性质中,可以证明某化合物内一定存在离子键
的是()
A可溶于水B有较高的熔点
水溶液能导电D熔融状态能导电
2下列物质中,含有极性键的离子化合是。
Aal2BNa202NaHD2S
3s是IA族元素,F是VIIA族元素,估计s和F形成
的化合物可能是
A离子化合物B化学式为sF2
室温为固体D室温为气体
4某物质的晶体中含A、B、三种元素,其排列方式
如图所示(其中前后两面心上的B原子未能画
出),晶体中A、B、的中原子个数之比依次为
A1:
3:
1B2:
3:
1
2:
2:
1D1:
3:
3
NaF,Nal,g均为离子化合物,根据下列数据,这
三种化合物的熔点高低顺序是()
物质
①NaF
②NaI
③g
离子电荷数
1
1
3
231
318
210
A①>②>③B③>①>②
③>②>①D②>①>③
6在Nal晶体中与每个Na+距离等同且最近的几个l-所围成的空间几何构型为()
A正四面体B正六面体
正八面体D正十二面体
7如图是氯化铯晶体的晶胞(晶体中最小的重复单元),已知晶体中2个最近的s+离子核间距为a,氯化铯的式量为,NA为阿伏加德罗常数,则氯化铯晶体的密度为
BD
二、填空题
8参考下列熔点数据回答:
物质
NaF
Nal
NaBr
NaI
熔点℃
99
801
7
61
物质
Nal
l
Rbl
sl
熔点℃
801
776
71
646
钠的卤化物从NaF到NaI及碱金属的氯化物从Nal到sl的熔点逐渐____________这与__________有关。
随__________增大__________减小,故熔点__________逐渐。
9某离子晶体晶胞结构如下图所示,x位于立方体的
顶点,位于立方体中心。
试分析:
(1)晶体中每个同时吸引着__________个X,每
个x同时吸引着__________个,该晶体的化学式
为__________。
(2)晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等
的X共有__________个。
(3)晶体中距离最近的2个X与1个形成的夹角
∠XX的度数为__________。
(4)设该晶体的摩尔质量为g·l-1,晶体密度为ρ·-3,阿伏加德罗常数为NA则晶体中两个距离最近的X中心间的距离为__________。
10晶体具有规则的几何外型、晶体中最基本的重复单
位称为晶胞。
Nal晶体结构如图所示。
已知Fex
晶体晶胞结构为Nal型,由于晶体缺陷,x值小于1
测知Fex晶体密度为ρ=71g·-3,晶胞边长为
42810-10。
(1)Fex中x值(精确至01)为
(2)晶体中的Fe分别为Fe2+、Fe3+,在Fe2+和
Fe3+的总数中,Fe2+所占分数(用小数表示,精确至0001)为______________。
(3)此晶体的化学式为_____________。
(4)与某个Fe2+(或Fe3+)距离最近且等距离的2-围成的空间几何形状是_____________。
()在晶体中,铁元素间最短距离为_____________
11有一种蓝色晶体,它的结构特征是Fe2+和Fe3+分别占据立方体互不相邻的顶点,而N-离子位于立方体的棱上。
(1)根据晶体结构特点,推出其化学式(用最简单整数表示)__________________________。
(2)此化学式带何种电荷?
用什么样的离子(用n+表示)与其结合成中性的化学式?
写出此电中性的化学式。
答:
(3)指出
(2)中添加离子在晶体结构中的什么位置。
答:
121986年,瑞士两位科学家发现一种性能良好的金属氧化物超导体,使超导工作取得突破性进展,为此两位科学家获得了1987年的Nbel物理学奖。
其晶胞结构如图。
(1)根据图示晶胞结构,推算晶体中,u,Ba和原子个数比,确定其化学式
(2)根据
(1)所推出的化合物的组成,计算其中u原子的平均化合价(该化合物中各元素的化合价为+3,Ba+2,u+2和u+3)试计算化合物中这两种价态u原子个数比
离子晶体针对性练习答案
一、选择题
1D23A4AB67
二、填空题
8降低阴离子半径由F-到I-逐渐增大离半径阴、阳离子相互吸引降低
9
(1)48X2(或2X)
(2)12(3)109°28
(4)
10
(1)092
(2)0826
(3)
(4)正八面体()30310-10
11
(1)FeFe(N)6-
(2)带一个单位负电荷,可用Na+,+,Rb+(用+表示)与之结合FeFe(N)6
(3)+在每隔一个立方体的体心上。
12
(1)Ba2u37
(2)u2+:
u3+=2:
1