高中化学鲁科版选修3课件：3.2.2离子晶体

同学们好!
你 们 的 成 功 就 是 我最大 的
幸福
第三章
第二节 金属晶体与离子晶体
知识回顾
1.将金属的密堆积方式、对应晶胞类型及其实例进行连线。
密堆积方式
晶胞类型
实例
A1
六方
Mg
A3
面心
Cu
答案
2.金属晶体可看作是金属原子在三维空间(一层一层地)中堆积而成。其 堆积模式有以下四种。这四种堆积模式又可以根据每一层中金属原子的 二维放置方式不同分为两类：非密置层的堆积(包括简单立方堆积和体 心立方密堆积)，密置层堆积(包括六方最密堆积和面心立方最密堆积)。 填写下表：
再 见
归纳总结
影响离子键强度的因素 (1)离子电荷数的影响：电荷数越多，晶格能越大 ，离子键越牢固 ，离 子晶体的熔点越高 、硬度越大 。 (2)离子半径的影响：半径越大，导致离子核间距 越大 ，晶格能 越小 ， 离子键越 易断裂 ，离子晶体的熔点 越低 、硬度 越小 。
学习小结
离子晶体
构成微粒：阴、阳离子 微粒间作用：离子键 堆积形式：非等径圆球密堆积 物理性质：与晶格能有关 典型例子：NaCl、CsCl、ZnS
12___
_6_
12___
_4_
归纳总结
1.堆积原理 组成晶体的金属原子在没有其他因素影响时，在空间的排列大都服从紧密 堆积原理。这是因为在金属晶体中，金属键没有方向性和饱和性，因此都 趋向于使金属原子吸引更多的其他原子分布于周围，并以密堆积方式降低 体系的能量，使晶体变得比较稳定。 2.堆积模型
晶体结构模型
配位数
_C__l－_和__N__a_＋_配____ _C_l_－_和__C_s_＋_配__ _Z_n_2_＋_和__S__2－__配_

金属原子在二维空间里有两种排列方式，一
种是密置层排列，一种是非密置层排列。密置层排列的
空间利用率高，原子的配位数为6，非密置层的配位数较
密置层小，为4.由此可知，图a为密置层，图b为非密置层。 密置层在三维空间堆积可得到六方最密堆积A3和面心立 方最密堆积A1两种堆积模型，非密置层在三维空间堆积 可得简单立方和体心立方密堆积A2两种堆积模型。所以，
具有良好的延展性。
3．较高的熔点，硬度大
因为金属存在着金属键，金属熔化或破碎时需破坏金 属键，故金属晶体的熔点较高，硬度大，且据研究表明， 金属原子的半径越小价电子数越多，金属键越强，金属晶 体的熔点越高，硬度越大。但也有例外，如汞常温下为液 体，熔点很低(－38.9℃)。 4．金属光泽
金属晶体可以吸收波长范围极广的光，并重新反射出
来，故金属晶体不透明，且有金属光泽。
[例1]
金属原子在二维空间里的放置有下图所示的 ( )
两种方式，下列说法中正确的是
A．图a为非密置层，配位数为6 B．图b为密置层，配位数为4 C．图a在三维空间里堆积可得六方最密堆积A3和面心 立方最密堆积A1 D．图b在三维空间里堆积仅得简单立方
[解析]
2．将下列金属、密堆积方式，配位数连接起来。
Ca Al K Zn A1 A2 A3 8 12
分析：Ca、Al属A1最密堆积，配位数为12；Na、K 等属于A2型密堆积，配位数为8；Mg、Zn等属于A3 型最密堆积，配位数为12。
答案：
3．将下列离子晶体与其所属晶体类型、配位数连接起来。
LiCl KBr CsI BeS NaCl型 CsCl型 ZnS型 4 6 8
分析：Li、Na、K、Rb的卤化物及AgF、MgO等属于 NaCl型，配位数为6；CsBr、CsI、NH4Cl等属于CsCl型， 配位数为8；BeO、BeS等属于ZnS型，配位数为4。 答案：

UITANG LIANXI
探究二
(3)ZnS 型
ZnS 型
ZnS 型离子晶体中,阴离子和阳离子的排列类似 NaCl 型,但相互穿插的
位置不同,使阴、阳离子的配位数不是 6,而是 4。常见的 ZnS 型离子晶体有
硫化铍、氧化铍的晶体等。
首 页
探究一
J 基础知识 Z 重点难点
ICHU ZHISHI
HONGDIAN NANDIAN
4.5
6.5
(kJ·
mol-1 )
熔点/℃
摩氏硬度
逐渐增大
661
747
逐渐升高
<2.5
<2.5
逐渐增大
规律:离子晶体的熔点、沸点较高,而且随着核电荷数的增加、核间距离的
缩短,晶格能增大,熔点升高。
首 页
探究一
J 基础知识 Z 重点难点
ICHU ZHISHI
HONGDIAN NANDIAN
S 随堂练习
第2课时
离子晶体
-1-
首 页
情境导入
J 基础知识 Z 重点难点
ICHU ZHISHI
HONGDIAN NANDIAN
S 随堂练习
UITANG LIANXI
课程目标
1.能认识:几种常见的 AB 型离
子晶体的结构(NaCl、CsCl、ZnS),
氯化钠晶体及结构模型
并能了解其配位数情况。
2.能知道:晶格能的概念,以及离子
个 Na+,“NaCl”代表的是氯化钠组成的化学式。
首 页
一
二
J 基础知识 Z 重点难点
ICHU ZHISHI
HONGDIAN NANDIAN
S 随堂练习

I I I.氯化钠晶体中，Na+与Cl-的具体关系
正八面体
---Cl- --- Na+
小结
1、根据氯化钠的结构模型确定晶胞，并分 析其构成。每个晶胞中有 4 Na+， 有 4 个Cl-
2、每个Na+同时吸引 6 个 Cl-，每个 Cl-同时吸引 6 个Na+，而6个Na+相连形 成为 正八面体 。
氯化钠的晶胞结构图
9
5
6
10
2
1
7
12
? a
3 a
4
11
8
一再思考
与一个氯离子 相邻最近且距 离相等的氯离 子有多少个？ a 12 个 距离是多少？ (图示距离为a)
2a
---Cl-
-- Na+
离子晶体
5、离子晶体的空间结构 【探究二】氯化铯的晶体结构
I . CsCl晶胞的确定
I I.氯化铯晶体化学式的确定
第二层的离子
NaCl晶体中的结构微粒： （Cl－） （Na+）
NaCl晶体的结构示意图
I.哪个是NaCl晶胞？
为什么大的是晶胞呢？
不能重合！
能重合！
I I.确定氯化钠的化学式：
①Na+和Cl-的位置：
氯化钠晶胞结构图
氯化钠晶胞中的氯骨架
思考：一个氯化钠晶胞中氯离子的位置
面心 顶点
氯化钠中晶胞中的钠骨架
____4___。
总 结 影响离子晶体配位数的因素
（1）几何因素
晶体中正负离子的半径比. 一般决定配位数的多少:正负离子的半 径比越大,配位数越多.
（2）电荷因素
晶体中正负离子的电荷比. 正负离子电荷比=正负离子的配位数比

8 Cs+： Cl-：8
6 Cs+： Cl-： 6
迁移.应用
S2Zn2+
晶胞的1/8
晶体 类型
晶胞 类型 晶胞结构 示意图 最近且距离 相等的异种 离子数
NaCl的形成

根据NaCl晶体的特征，结合我们给 转移 不稳定 金属晶体下定义的方式，同学们能不能 给离子晶体下定义呢？
稳 定
静电作用
电子
Na+ -
离子晶体
一、概念
阳离子 和______ 阴离子 通过离子键 ______ _____结合、 （1）定义： 有规律 的排列所形成的晶体。 在空间呈现______ （2）构成微粒： 阴离子、阳离子 （3）相互作用： 离子键 （4）常见的离子晶体：
体心 八个顶点 1个 8个
CsCl晶胞还呈电中性吗？
Why ?
活动探究 二
ClCs+
Cl-
1 顶点： 8× =1 8
Cs+ 体心： 1 × 1 =1
在CsCl晶体的一个晶胞中，Cl-的个数等 1 ，Cs+的个数等于___ 1 。 于___
Cs+:Cl- =1:1，晶胞还呈电中性。
由此可见，在离子晶体中，其实并不存在单独的 “CsCl”分子，只是在整个晶体中Cs+与Cl-的个数比为 1:1，因此CsCl”这一化学式表示的只是氯化铯的组成。
NaCl晶胞还呈电中性吗？
Why ?
活动探究 一
Cl Cl + + Na+ ClNa Na Cl + Cl + Na Cl-
氯 化 Na 钠 + Na Cl Cl Cl 晶 + + NaNa+ Na 体 Cl Cl Na+ ClNa+

（2）在氯化铯晶体中，每个Cs+周围与之最接近且距离相等的Cl-共有 ；这几 个Cl-在空间构成的几何构型为 。
（3）在每个Cl-周围距离相等且最近的Cs+共有 ；这几个Cs＋ 在空间构成的几何构型
。
(3)CaF2型晶胞
1、一个CaF2晶胞中含： 4个Ca2+和8个F¯
2、Ca2+的配位数： 8
F-的配位数： 4
3.下列物质中，化学式能准确表示该物质分子组成的是（ C ）
A.NH4Cl B.SiO2 C.P4 D.Na2SO4
问题反思——化学式能否表示分子，关键能判断该物质是否分子晶体
4：下列热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶格能的是___B___
A、 Na (s) + 1/2Cl2 (g) = NaCl(s); △H
△H =△H1 +△H2+△H3 +△H4 +△H5
高中生物选修三
谢谢观看
晶体机构与性质
CRYSTAL STRUCTURE AND PROPERTIES
老师：
授课时间：20XX
交流与讨论
NaCl CsCl
熔点℃ 801 645
沸点℃ 1413 1290
为什么NaCl的熔沸点比CsCl高？
结论: 对于组成和结构相似的物质，阴、阳离子半径越小，离子键越强，
熔沸点较高，晶体越稳定。 离子键的强弱在一定程度上可以用离子晶体的晶格能来衡量。
（二）离子晶体的晶格能
1.概念：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值。或指拆开1mol离子晶 体使之形成气态阴离子和气态阳离子所吸收的能量 2.影响晶格能大小因素 离子晶体中阴阳离子半径越小，所带电荷越多，离子键越强，晶格能越大 3.晶格能的作用： （1）晶格能越大，离子晶体越稳定，离子晶体的熔沸点越高，硬度越大。 （2）岩浆晶出规则与晶格能的关系

属于该晶胞
4
3、粒子位于面心，同为2个晶胞共用，该粒子的 1
属于该晶胞
2
4、粒子位于体心，该粒子的全部属于该晶胞
NaCl的晶体结构模型
4.--与-CNl- a+-等-- N距a+离且最近的Cl¯有：6个 与Cl¯等距离且最近的Na+有：6个
配位数：
在密堆积中，一个原 子或离子周围所紧邻 的异性原子或离子的 数目
3、相互作用力： 离子键
4、常见的离子晶体：强碱、活泼金属氧化 物（Na2O）、大部分的 盐类。
深入理解
1、离子晶体一定是离子化合物（ √ ）
2、离子晶体一定只含离子键（ × ） 3、离子晶体中一定含有金属阳离子（ × ）
4、由金属和非金属元素组成的晶体一定是离
子晶体（ × ）
5、离子晶体中阴阳离子之间通过相互吸引形
材料：
晶体 氯化钠 干冰 金刚石
熔点
801
（℃）
-56.2
3550
思考： 它们分别属于哪种晶体？为什么氯
化钠的性质与干冰、金刚石的不同？
不稳定
电子转移
稳定 阳离子
Na+ Cl－
阴离子
知识回顾：
2Na
+
Cl2
点燃
==
2NaCl
离子键
定义：
阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键
成键元素： 活泼金属（ⅠA、ⅡA）和
小组讨论：
这两种晶胞所含阴阳离子数目及阴阳离子配位数
CsCl型晶胞
ZnS型晶胞
绿色：Cl紫色：Cs+
黑色：Zn2+ 白色：S2-
（2）氯化铯型晶胞
1.铯离子和氯离子的位置： 铯离子：体心 氯离子：顶点；或者反之。 2.每个晶胞含铯离子、氯离 子的个数： 1个 3.铯离子、氯离子配位数各 有几个？ 铯离子：8个；氯离子：8个

MgO
2852
6.5
钻石 10
CaO
2614
4.5
【知识小结】
3. 离子晶体的特性： (1)熔沸点较高, 难挥发。 (2)硬度较大。 (3)一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。 (4)固态不导电，水溶液或熔融状态下能导电。
【学以致用】
1.下列性质适合于离子晶体的是( A)
①熔点1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电 ②熔点10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电 ③能溶于CS2，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃ ④熔点97.81 ℃，质软，导电，密度0.97 g/cm3 ⑤熔点－218 ℃，难溶于水 ⑥熔点3 900℃，硬度很大，不导电 ⑦难溶于水，固体时导电，升温时导电能力减弱 ⑧难溶于水，熔点高，固体不导电，熔化时导电 A．①⑧ B．②③⑥ C．①④⑦ D．②⑤
鲁科版化学选修三 《物质结构与性质》
第3章 物质的聚集状态与物质性质 第2节 离子晶体 (第1课时)
龙岩一中化学组 郑璇
高二2班
材料
晶体 熔点 （℃）
干冰 -56.2
金刚石 >3550
氯化钠 801
为什么氯化钠的熔点与干冰、 金刚石的差异大？
【问题探究1】 阅读课本P80 ，思考以下问题： 1.什么叫离子晶体？离子晶体的构成微
粒是什么？微粒间作用力是什么？ 2.哪些物质属于离子晶体？
【知识小结】
一、离子晶体 1.定义：由阳离子和阴离子通过离子键结合，
在空间呈现有规律的排列所形成的晶体。
2.常见的离子晶体：
无饱和性
强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐 无方向性
思考：下列物质的晶体，哪些属于离子晶体？
干冰、NaOH、H2SO4、K2SO4、CsCl、 NH4Cl、 SiO2、MgO 、Al2O3

74%
精品
2
积即“_A__B_C_A__B_C__A_B_C__…__方式，配位数为__1_2_。空间利用率 为_7_4_%__。 (2)非等径圆球的密堆积——主要是离子晶体，在离子晶体 中阴、阳离子半径不等；一般看成是大球(如NaCl中的Cl－) 先按一定方式做_等__径__圆__球__的__密__堆__积___，小球(如NaCl中Na＋) 再填空在大球所形成的__空__隙_中。NaCl晶体中Cl－先按__A_1_ 型最密堆积，Na＋填在Cl－所构成的__空__隙__中；ZnS晶体中 S2－按__A_1_方式进行最密堆积，Zn2＋填在S2－所构成的 _空__隙__中。
第二节 金属晶体与离子晶体
精品
1
1．晶体的特性有：(1)规则的_几__何__外__形__；(2)固定_熔__点__；
(3)_各__向__异__性__；(4)能发生X射线衍射。其中利用__能__否__发__
_生__X_射__线__衍__射__是区分晶体和非晶体最可靠、最科学的方法。
晶体类型有：(1)__离__子__晶体；(2)_____晶体；(3)_____晶
2．体；(4)_____晶体。
分子
原子
晶体内微金粒属的堆积方式：(1)等径圆球的密堆积——①简单
3．立方堆积，配位数为__，空间利用率为_____；②A2型密
堆积，配位数为___，6空间利用率为____5_2；%③A3型最密堆
积，配位数为___8_，空间利用率为__6_8_%__；④A1型最密堆
12
精品
20
【慎思4】为什么同样是AB型离子化合物其晶体结构存在着较 大的差异？ 提示 影响晶体结构的因素很多，主要的一点是阴、阳离 子半径比，r＋越大，配位数越大。 r－

第2节 金属晶体与离子晶体
1．A3 型最密堆积 对于第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密方式。第一种 是将球心对准第一层的球心。于是每两层形成一个周期，即“… ABAB…”堆积方式，形成 A3 型最密堆积。
由以上堆积可知，同一层上每个球与同层中周围 6 个球相接触， 同时又与上下两层中各 3 个球相接触，故每个球与周围 12 个球 相接触，所以它们的配位数是 12。
离子晶体
阴离子的配位数
阳离子的配位数
NaCl
6
6
CsCl
8
8
你认为是什么因素决定了离子晶体中离子的配位数？
决定离子晶体结构的因素
①几何因素 ——晶体中正负离子的半径比
配位数
4
6
8
半径比
0.2-0.4
0.4-0.7
0.7-1.0
空间构型
ZnS
NaCl
CsCl
②电荷因素 ——晶体中正负离子的电荷比
③键性因素——离子键的纯粹程度
【思考】
在氯化钠晶胞中，距钠离子最近且等距 的氯离子形成 八面体构型。
（2）氯化铯型晶胞
---Cs+ ---Cl①铯离子和氯离子的位置：铯离子：体心；氯离子：顶点。或反之。 ②每个晶胞含铯离子、氯离子的个数： 均为1 ③Cs+ 与Cl- 的配位数： 均为8 ④在氯化铯晶体中，每个铯离子周围最近且等距离的铯离子有 _6___个，每个氯离子周围最近且等距离的氯离子有__6__个。
ZnS型
Zn2+：4 Zn2+：4 Zn2+：4 ZnS、AgI、 S2-： 4 S2-： 4 S2-： 4 BeO
AB2 CaF2 型
Ca2+：8 Ca2+：8 Ca2+：4 F-： 4 F-： 4 F-： 8

AB2 CaF2 型
Ca2+：8 Ca2+：8 Ca2+：4 F-： 4 F-： 4 F-： 8
碱土金属卤化 物、碱金属氧 化物。
课堂练习题1
若已知NaCl的摩尔质量为 M g/mol
晶胞的边长为a cm，设阿伏加德常数为
NA，则NaCl晶体的密度为:
g/cm3
晶胞法：
4M a3•NA
————
小立方体法： 1 M
(3)CaF2型晶胞
①Ca2+的配位数：8 ②F-的配位数：4
③一个CaF2晶胞中含：阳离子的配位数：4 ②阴离子的配位数：4 ③一个ZnS晶胞中含： 4个阳离子和4个阴离子
决定离子晶体结构的因素
1. 几何因素
晶体中正负离子的半径比
2. 电荷因素
晶体中正负离子的电荷比
离子晶体的特点：
① 较高的熔点和沸点，难挥发，难压缩 ② 随着离子电荷的增加，核间距离的缩
短，晶格能增大 ③ 一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂 ④ 固态不导电，水溶液或者熔融状态下
能导电。
各类型离子晶体晶胞的比较
晶体 晶胞 类型 类型
晶胞结构 示意图
距离最近 每个晶 配位数 且相等的 胞含有
相反离子 离子数
进行相关的计算
一、离子晶体
1、定义：由阳离子和阴离子通过离 子键结合而成的晶体。
2、成键粒子：阴、阳离子 3、相互作用力：离子键
（1）钠离子和氯离子的位置：
①钠离子和氯离子位于立方体的顶角上，并交错排列。
②钠离子：体心和棱中点；氯离子：面心和顶点，或者 反之。
NaCl的晶体结构模型
---Cl- --- Na+
NaCl晶体中阴、阳离子配位数

式为
1：1
CsCl
2.根据氯化铯的结构模型确定晶胞，并 分析其构成。每个晶胞中有Cs+，1
有个Cl1-
3.在每个Cs+周围与它最近的且距离相等 的Cs+有 个 6
ZnS的晶体结构示意图
根据硫化锌的结构模型确定晶胞，并分析
4 其构成。每个晶胞中有个Zn2+， 4 有个S2-
1.晶格能(在一定程度上可以用来衡量离子键的强弱)
加、离子间距的缩短，晶格能增大，熔点升高。
（2）一般易溶与水，难溶于非极性溶剂。
（3）固态时不导电，熔融状态或在水溶液中能导 电
拆开1mol离子晶体，使之形成完全气 态阴离子和气态阳子晶体的离 子键越强，晶体的熔沸点越高，硬度越 大。
从表中数据可以看出:Θ离子晶体的晶格能随离子间 距的减小而增大,因此随着阳离子或阴离子半径的 减小,晶格能增大;晶格能愈大,晶体的熔点就愈高。
Θ离子晶体的晶格能还与阴、阳离子所带的电荷数 有关。
Θ晶格能与阴、阳离子所带电荷的乘积成正 比，与阴、阳离子间的距离成反比晶格能
∝q1.q2/r Θ晶格能的大小还与离子晶体的结构型式有关。 带异性电荷的离子之间存在相互吸引，带同性电 荷的离子之间却存在相互排斥作用。
离子晶体的特性；
（1）熔点、沸点较高，而且随着离子电荷的增
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第2节金属晶体与离子晶体（2）
二、离子晶体： 氯化钠的晶体结构
ClNa+
小结：
1.每个Na+同时吸引个Cl6-，每个Cl-同时吸
引个Na+，而Na6+数目与Cl-数目之比为化
学式为 1：1
NaCl
2.根据氯化钠的结构模型确定晶胞，并分 析其构成。每个晶胞中有Na+，4有个Cl-

第2节金属晶体与离子晶体第1课时金属晶体【教学目标】1.知道金属原子的三种常见堆积方式：A1、A2、A3型密堆积2.能从构成金属晶体的微粒间的作用力和微粒的密堆积出发解释金属晶体的延展性【教学重点】金属晶体内原子的空间排列方式，【教学难点】金属晶体内原子的空间排列方式。

【教学方法】借助模型课件教学【教师具备】制作课件【教学过程】【复习提问】1.如何用金属键解释金属的导热性、导电性？2.哪些因素会影响金属键的强弱呢？3. 何谓金属键？成键微粒是什么？有何特征？4. A1型密堆积？何谓A3型密堆积？【联想质疑】通过上一节的学习，你已知道金属铜的晶体属于A1型密堆积，金属镁属于A3型密堆积，那么，金属铁、钠、铝、金、银等属于哪种类型的密堆积？除了A1型和A3型外，金属原子的密堆积还有哪些型式？【板书】一、金属晶体【讨论】什么是金属晶体？它有何特征？【回答】【板书】1.定义：金属晶体是指金属原子通过金属键形成的晶体。

2.金属键的特征：由于自由电子为整个金属所共有，所以金属键没有方向性和饱和性。

【陈述】金属原子的外层电子数比较少，容易失去电子变成金属离子和电子，金属离子间存在反性电荷的维系――带负电荷的自由移动的电子（运动的电子使体系更稳定），这些电子不是专属于某几个特定的金属离子这就是金属晶体的形成的原因。

【练习】金属晶体的形成是因为晶体中存在( )①金属原子②金属离子③自由电子④阴离子A.只有①B.只有③C.②③D.②④解析：金属晶体内存在的作用力是金属键，应该从金属键的角度考虑，分析金属键的组成和特征：由自由电子和离子组成，自由电子具有良好导电性，即金属晶体是金属离子和自由电子通过金属键形成的。

【过渡】金属原子的密堆积还有哪些型式【板书】3.金属晶体的结构型式：【思考】如果把金属晶体中的原子看成直径相等的球体,把他们放置在平面上,有几种方式?【学生活动】利用20个大小相同的玻璃小球进行探讨？【思考】上述两种方式中,与一个原子紧邻的原子数(配位数)分别是多少?哪一种放置方式对空间的利用率较高?【思考交流】对于非密置层在三维空间有几种堆积方式?【讲述】一种：上下对齐的简单立方。