离子晶体分子晶体和原子晶体一.docx

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离子晶体分子晶体和原子晶体一

离子晶体、分子晶体和原子晶体

（一）

离子晶体、分子晶体和原子晶体

（一）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）引入新课

[复习提问]

1.写出NaCl、CO2、H2O的电子式

。

2．NaCl晶体是由Na+和Cl—通过形成的晶体。

[课题板书]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NaCl、CsCl为例来，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NaCl晶体结构图，图中直线交点处为NaCl晶体中Na+与Cl-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NaCl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12×1/4=3个.该晶胞共有的Na+为4个。

晶胞中含有的Cl-数：

Cl-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8×1/8=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Cl-数为6×1/2=3。

不难推出，n（Na+）:

n（Cl-）=4:

4:

1:

1。

化学式为NaCl.

（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3×4=12个。

[答案]

（1）含8个小立方体的NaCl晶体示意图为一个晶胞

（2）在晶胞中Na+与Cl-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（只要空间条件允许的话）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：

由晶体的性质来分：

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?

如何由晶胞来求算晶体的化学式?

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。

Ca2+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8×1/8=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12×1/4=3个。

故氧、钙、钛的粒子数之比为3:

1:

1

[答案]63:

1:

1

5、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：

KCINaCINaF。

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

C.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。

A.CaCl2B.Na202C.NaOHD.K2S

3.Cs是IA族元素，F是VIIA族元素，估计Cs和F形成

的化合物可能是

A.离子化合物B.化学式为CsF2

C.室温为固体D.室温为气体

4.某物质的晶体中含A、B、C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、C的中原子个数之比依次为

A.1:

3:

1B.2:

3:

1

C.2:

2:

1D.1:

3:

3

5.NaF，Nal，MgO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

③MgO

离子电荷数

1

1

3

m

2.31

3.18

2.10

A.①②③B.③①②

C.③②①D.②①③

6.在NaCl晶体中与每个Na+距离等同且最近的几个Cl-所围成的空间几何构型为（）

A.正四面体B.正六面体

C.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Cs+离子核间距为acm，氯化铯的式量为M，NA为阿伏加德罗常数，则氯化铯晶体的密度为

B.C.D.

二、填空题

8.参考下列熔点数据回答：

物质

NaF

NaCl

NaBr

NaI

熔点℃

995

801

755

651

物质

NaCl

KCl

RbCl

CsCl

熔点℃

801

776

715

646

钠的卤化物从NaF到NaI及碱金属的氯化物从NaCl到CsCl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，Y位于立方体中心。

试分析：

（1）晶体中每个Y同时吸引着__________个X，每

个x同时吸引着__________个Y，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Y形成的夹角

∠XYX的度数为__________。

（4）设该晶体的摩尔质量为Mg·mol-1，晶体密度为ρ·cm-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。

NaCl晶体结构如图所示。

已知FexO

晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1

测知FexO晶体密度为ρ=5.71g·cm-3，晶胞边长为

4.28×10-10m。

（1）FexO中x值（精确至O.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0.001）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O2-围成的空间几何形状是_____________。

（5）在晶体中，铁元素间最短距离为_____________cm

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CN-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Mn+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：

12.1986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Nobel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Y，Cu，Ba和O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Cu原子的平均化合价（该化合物中各元素的化合价为Y+3，Ba+2，Cu+2和Cu+3）试计算化合物中这两种价态Cu原子个数比

离子晶体针对性练习答案一、选择题

1.D2.C3.AC4.A5.B6.C7.C

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）48XY2（或Y2X）

（2）12（3）109°28'

（4）

10.

（1）0.92

（2）0.826

（3）

（4）正八面体（5）3.03×10-10

11.

（1）FeFe（CN）6-

（2）带一个单位负电荷，可用Na+，K+，Rb+（用M+表示）与之结合MFeFe（CN）6

（3）M+在每隔一个立方体的体心上。

12.

（1）YBa2Cu3O7

（2）Cu2+:

Cu3+=2:

1