【學習目標】1.知識與技能:了解離子晶體的結構模型及其性質(zhì)的一般特點。了解離子晶體配位數(shù)及其影響因素。 2.過程與方法:比較離子晶體與分子晶體、原子晶體、金屬晶體在晶體結構上的區(qū)別和性質(zhì)上的差異,從晶體結構的微觀角度去解釋物質(zhì)的物理性質(zhì) 3.情感態(tài)度與價值觀:學會知識的運用,培養(yǎng)學以致用的能力 【學習重點】理解離子晶體的結構模型及其性質(zhì)的一般特點?!緦W習難點】了解離子晶體配位數(shù)及其影響因素。
江西省鷹潭市第一中學 桂耀榮
[閱讀思考] 碳酸鹽熱分解的實質(zhì)是什么? 表3-7的有關數(shù)值說明了什么?
組成碳酸鹽中陽離子的金屬的金屬性越弱,金屬陽離子的半徑越小,碳酸鹽的熱穩(wěn)定性越差,反之越好。
定義:氣態(tài)離子形成1摩離子晶體時釋放的能量。晶格能的大小與陰、陽離子所帶電荷的乘積成正比,與陰、陽離子間的距離成反比。簡言之,晶格能的大小與離子帶電量成正比,與離子半徑成反比. 晶格能越大:形成的離子晶體越穩(wěn)定;(離子鍵越強)熔點越高;硬度越大。
仔細閱讀表3—8,分析晶格能的大小與離子晶體的熔點有什么關系?離子晶體的晶格能與哪些因素有關?
鹵化鈉及堿土金屬離子晶體
離子晶體有什么特點?無單個分子存在;NaCl不表示分子式。熔沸點較高,硬度較大,難揮發(fā)難壓縮。且隨著離子電荷的增加,核間距離的縮短,晶格能增大,熔點升高。一般易溶于水,而難溶于非極性溶劑。固態(tài)不導電,水溶液或者熔融狀態(tài)下能導電。哪些物質(zhì)屬于離子晶體?強堿、部分金屬氧化物、部分鹽類。
各類型離子晶體晶胞的比較
KBr AgCl、MgO、CaS、BaSe
ZnS、AgI、 BeO
CsCl、CsBr、CsI、TlCl
堿土金屬鹵化物、堿金屬氧化物。
【總結歸納】物質(zhì)的熔點與晶體類型的關系1、若晶體類型不同,一般情況下:原子晶體>離子晶體>分子晶體。2、若晶體類型相同,則有:⑴離子晶體中,結構相似時,離子半徑越小,離子電荷越高,晶格能越大,離子鍵就越強,熔點就越高。⑵原子晶體中,結構相似時,原子半徑越小,共價鍵鍵長越短,鍵能越大,熔點越高。⑶分子晶體中(不含氫鍵時),分子組成和結構相似時,相對分子質(zhì)量越大,范德華力就越強,熔點就越高。⑷金屬晶體中,離子半徑越小,離子電荷越高,金屬鍵就越強,熔點就越高。合金的熔點比它的各成分金屬的熔點低。
1、下表列出了有關晶體的知識,其中錯誤的是( ?。?、下列物質(zhì)的晶體,按其熔點由低到高的排列順序正確的是( ?。〢.NaCl、SiO2、CO2  B.NaCl、CO2、SiO2C.NaCl、MgO、SiO2 D.NaCl、SiO2、MgO 3、用離子的電荷和半徑解釋下列離子晶體熔點高低的順序。?。?)MgO>KCl ?。?)MgO>SrS ?。?)NaF>NaCl>NaBr
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中學教材上圖示的NaCl晶體結構,它向三維空間延伸得到完美晶體。NiO晶體結構與NaCl相同,Ni2+與鄰近的O2-核間距為a×10-8 ㎝,計算NiO晶體密度(已知NiO摩爾質(zhì)量為74.7g·ml-1)
解:在該晶體中最小正方體中所含的Ni2+、O2-個數(shù)均為:
即晶體中每個小正方體中平均含有1/2個NiO.其質(zhì)量為:
而此小正方體體積為(a×10-8㎝)3
變式 (1)NiO晶體結構與NaCl相同,設NiO的摩爾質(zhì)量M g/ml,密度為ρg/mL,阿伏加德羅常數(shù)為NA,求晶胞中兩個距離最近的氧離子中心間的距離為多少cm?
解題思路: (1)每個晶胞中含NiO的個數(shù)(2)一個晶胞的質(zhì)量(3)一個晶胞的體積(4)晶胞的邊長(5)晶胞中任一個面對角線長度的一半
(2)天然的和大部分人工制備的晶體都存在各種缺陷,例如在某種NiO晶體中就存在以下缺陷:一個Ni2+空缺,另有兩個Ni2+被兩個Ni3+所取代。其結果晶體仍呈電中性,但化合物中Ni和O的比值卻發(fā)生了變化。某氧化鎳樣品組成為Ni0.97O,試計算該晶體中Ni3+與Ni2+的離子數(shù)之比。
參考答案: Ni3+ :Ni2+=6 :91
本題命題角度較新穎,實際上難度不大,第(2)題所提供的Ni0.97O信息,實際上是一種“平均化學式”。盡管題給示意圖及題目敘述中提到了有“Ni2+”空缺,但“Ni0.97O”的平均化學式與所述的“空缺”無關,它只是遵循著電中性原則,即由于摻雜多帶一個電荷的Ni3+代替了部分Ni2+ ,才使“NiO”變成了“Ni0.97O”。 一題多解:( 1)由題意可得氧化鎳中有許多由4個Ni2+和4個O2-相鄰且占據(jù)頂點的小立方體構成,如圖所示:此小立方體的每個Ni2+與O2-均為8個小立方體共用,因此小立方體擁有Ni2+與O2-均為:4×4/8=1/2,取1 ml晶體,則含有6.02×1023/(1/2)個小立方體。晶體密度 = m/V=74.7g÷[(a×10-8cm)3×6.02×1023/(1/2)]=62.0/a3 g·cm-3。
(2)0.97 ml的鎳離子的平均帶電量為2,那么1 ml鎳離子的平均帶電量為2/0.97,這是+2和+3價的鎳離子的共同電量,由此可列方程式。不同于上解的是,這種做法將0.97 ml鎳離子化為1 ml鎳離子來計算。 設1 ml Ni中含Ni2+ x ml,則含Ni3+(1-x)ml,根據(jù)電荷守恒: 2x+3(1-x)=2/0.97 x=91/97 n(Ni3+)∶n(Ni2+)=(1-91/97)∶91/97=6∶91
法三:因為中Ni0.97O中既有+2價的離子又有+3價的鎳離子,所以可寫成xNiO·yNi2O3的復合形式,該形式中很容易看出鎳離子的總和為x+2y,氧離子的總和為x+3y,因此可列方程如下:x+2y=0.97鎳離子個數(shù)守恒x+3y=1氧離子個數(shù)守恒或者列成分式形式:(x+2y)/(x+3y)=0.97/1 同樣可以求出三價鎳與二價鎳離子數(shù)目之比。

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第四節(jié) 離子晶體

版本: 人教版 (新課標)

年級: 選修3 物質(zhì)結構與性質(zhì)

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