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1、第一節(jié)離子晶體、分子晶體和原子晶體(一)導(dǎo)學(xué)案
(1) 分析圖為8個小立方體構(gòu)成,為晶體的晶胞,
(2) 計算在該晶胞中含有Na+的數(shù)目。在晶胞中心有1個Na+外,在棱上共有4個Na+,一個晶胞有6個面,與這6個面相接的其他晶胞還有6個面,共12個面。又因棱上每個Na+又為周圍4個晶胞所共有,所以該晶胞獨(dú)占的是12X1/4=3個.該晶胞共有的Na+為4個。
晶胞中含有的Cl-數(shù):Cl-位于頂點(diǎn)及面心處,每.個平面上有4個頂點(diǎn)與1個面心,而每個頂點(diǎn)上的氯離于又為8個晶胞(本層4個,上層4個)所共有。該晶胞獨(dú)占8X1/8=1個。一個晶胞有6個面,每面有一個面心氯離子,又為兩個晶胞共有,所以該
2、晶
胞中獨(dú)占的Cl-數(shù)為6X1/2=3。
不難推出,n(Na+):n(Cl-)=4:4:1:1。化學(xué)式為NaCl.
(3) 以中心Na+為依據(jù),畫上或找出三個平面(主個平面互相垂直)。在每個平面上的Na+都與中心Na+最近且為等距離。
每個平面上又都有4個Na+,所以與Na+最近相鄰且等距的Na+為3X4=12個。
[答案]含8個小立方體的NaCl晶體示意圖為一個晶胞
⑵在晶胞中Na+與Cl-個數(shù)比為1:1.
(3)12個3、離子晶體結(jié)構(gòu)對其性質(zhì)的影響
〔1〕離子晶體熔、沸點(diǎn)的上下取決于離子鍵的強(qiáng)弱,而離子晶體的穩(wěn)定性又取決于什么在離子晶體中,構(gòu)成晶體的粒子和構(gòu)成離子鍵的粒子是
3、相同的,即都是陰、陽離子。離子晶體發(fā)生三態(tài)變化,破壞的是離子鍵。也就是離子鍵強(qiáng)弱即決定了晶體熔、沸點(diǎn)的上下,又決定了晶體穩(wěn)定性的強(qiáng)弱。
〔2〕離子晶體中為何不存在單個的小分子在離子晶體中,陰、陽離子既可以看作是帶電的質(zhì)點(diǎn),又要以看作是帶電的球體,其中,陽離子總是盡可能的多吸引陰離子、陰離子又總是盡可能多的吸引陰離子(只要空間條件允許的話)這種結(jié)構(gòu)向空間延伸,即晶體多大,分子就有多大,晶體內(nèi)根本不存在單個的小分子,整個晶體就是一個大分子。
4、離子晶體的判斷及晶胞折算〔1〕如何判斷一種晶體是離子晶體
方法一:由組成晶體的晶格質(zhì)點(diǎn)種類分:離子化合物一定為離子晶體。
方法二:由晶體的性質(zhì)來分
4、:①根據(jù)導(dǎo)電性:固態(tài)時不導(dǎo)電而熔化或溶解時能導(dǎo)電的一般為離子晶體。
② 根據(jù)機(jī)械性能:具有較高硬度,且脆的為離子晶體。
〔2〕什么是晶胞如何由晶胞來求算晶體的化學(xué)式
構(gòu)成晶體的結(jié)構(gòu)粒子是按著一定的排列方式所形成的固態(tài)群體。在晶體結(jié)構(gòu)中具有代表性的最小重復(fù)單位叫晶胞。
根據(jù)離子晶體的晶胞,求陰、陽離子個數(shù)比的方法處于頂點(diǎn)上的離子:同時為8個晶胞共有,每個離子有1/8屬于晶胞。
① 處于棱上的離子:同時為4個晶胞共有,每個離子有1/4屬于晶胞。
② 處于面上的離子;同時為2個晶胞共有,每個離子有1/2屬于晶胞。
③ 處于體心的離子:那么完全屬于該晶胞。
[學(xué)生練習(xí)]題目:在高溫超導(dǎo)
5、領(lǐng)域中,有一種化合物叫鈣鈦礦,其晶體結(jié)構(gòu)中有代表性的最小單位結(jié)構(gòu)如下列圖試答復(fù):
(1) 在該晶體中每個鈦離子周圍與它最近且相等距離的鈦離子有多少個
(2) 在該晶體中氧、鈣、鈦的粒子個數(shù)化是多少
[解析]由圖看出,在每個鈦離于的同層左、右與前后、上下各層中都緊密排列著完全相同的鈦離子,共有晶胞邊長的6個鈦離子。
至于同一晶胞中獨(dú)占三元素粒子個數(shù)比,那么從每種元素粒子是晶胞中的位置考慮。Ca2+位于立方體的中央為一個晶胞所獨(dú)占;鈦離子位于晶胞的頂點(diǎn)上,為相鄰兩層8個晶胞所共有(左右、前后、上中下、左右前后4個而上下中相同重復(fù)共8個),而每個晶胞獨(dú)占有8X1/8=1個。氧離子位于棱上,在
6、同一晶胞中,每個氧離子為同層的4個晶胞所共有,一個晶胞獨(dú)占12X1/4=3個。故氧、鈣、鈦的粒子數(shù)之比為3:1:1
[答案]63:1:15、總結(jié)
1.離子間通過離子鍵結(jié)合而成的晶體叫離子晶體。構(gòu)成離子晶體的微粒是陽離子和陰離子。離子晶體中,陽離子和陰離子間存在著較強(qiáng)的離子鍵,因此,離子晶體一般硬度較高,密度較大,熔、沸點(diǎn)較高。
2.一般地講,化學(xué)式與結(jié)構(gòu)相似的離子晶體,陰、陽離子半徑越小,離子鍵越強(qiáng),熔、沸點(diǎn)越高。如:KCI
7、導(dǎo)電D.熔融狀態(tài)能導(dǎo)電以下物質(zhì)中,含有極性鍵的離子化合是。
A.CaCI2B.Na202C.NaOHD.K2SCs是IA族元素,F(xiàn)是VIIA族元素,估計Cs和F形成
的化合物可能是
A.離子化合物B.化學(xué)式為CsF2
C.室溫為固體D.室溫為氣體某物質(zhì)的晶體中含A、B、C三種元素,其排列方式
如下列圖(其中前后兩面心上的B原子未能畫
出),晶體中A、B、C的中原子個數(shù)之比依次為
A.1:3:1B.2:3:1
C.2:2:1D.1:3:3NaF,Nal,MgO均為離子化合物,根據(jù)以下數(shù)據(jù),這
三種化合物的熔點(diǎn)上下順序是()
物質(zhì)
①NaF
②Nal
③MgO
離子電荷
8、數(shù)
1
1
3
m
2.31
3.18
2.10
A.①〉②〉③B.③〉①>②
C.③,②〉①D.②〉①〉③在NaCl晶體中與每個Na+距離等同且最近的幾個Cl-所圍成的空間幾何構(gòu)型為()
A.正四面體B.正六面體
C.正八面體D.正十二面體如圖是氯化銫晶體的晶胞(晶體中最小的重復(fù)單元),晶體中2個最近的Cs+離子核間距為acm,氯化銫的式量為M,NA為阿伏加德羅常數(shù),那么氯化銫晶體的密度為
B.C.D.
、填空題參考以下熔點(diǎn)數(shù)據(jù)答復(fù):
物質(zhì)
NaF
NaCl
NaBr
NaI
熔點(diǎn)C
995
801
755
651
物質(zhì)
NaCl
KCl
9、
RbCl
CsCl
熔點(diǎn)C
801
776
715
646
鈉的鹵化物從NaF到Nal及堿金屬的氯化物從NaCl到CsCl的熔點(diǎn)逐漸這與有關(guān)。隨增大減小,故熔點(diǎn)逐漸。
2. 某離子晶體晶胞結(jié)構(gòu)如以下列圖所示,x位于立方體的
頂點(diǎn),Y位于立方體中心。試分析:
(1) 晶體中每個Y同時吸引著個X,每
個x同時吸引著個Y,該晶體的化學(xué)式
為。
(2) 晶體中在每個X周圍與它最接近且距離相等
的X共有個。
(3) 晶體中距離最近的2個X與1個Y形成的夾角ZXYX的度數(shù)為。
(4) 設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為Mgmol-1,晶體密度為p-cm,阿伏加德羅常數(shù)為NA那么晶體
10、中兩個距離最近的X中心間的距離為。
3. 晶體具有規(guī)那么的幾何外型、晶體中最根本的重復(fù)單
位稱為晶胞。NaCl晶體結(jié)構(gòu)如下列圖。FexO
晶體晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型,由于晶體缺陷,x值小于1
測知FexO晶體密度為p=5.71g?cm,晶胞邊長為
4.28X10-10m。
(1) FexO中x值(精確至O.01)為
(2) 晶體中的Fe分別為Fe2+、Fe3+,在Fe2+和
Fe3+的總數(shù)中,F(xiàn)e2+所占分?jǐn)?shù)(用小數(shù)表示,精確至0.001)為。
(3) 此晶體的化學(xué)式為。
(4) 與某個Fe2+(或Fe3+)距離最近且等距離的O2-圍成的空間幾何形狀是。
(5) 在晶體中,
11、鐵元素間最短距離為cm有一種藍(lán)色晶體,它的結(jié)構(gòu)特征是Fe2+和Fe3+分別占據(jù)立方體互不相鄰的頂點(diǎn),而CN-離子位于立方體的棱上。
(1)根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn),推出其化學(xué)式(用最簡單整數(shù)表示)。
(1) 此化學(xué)式帶何種電荷用什么樣的離子(用Mn+表示)與其結(jié)合成中性的化學(xué)式寫出此電中性的化學(xué)式。
答:
(2) 指出(2)中添加離子在晶體結(jié)構(gòu)中的什么位置。
答:
離子晶體針對性練習(xí)答案一、選擇題
1.D2.C3.AC4.A5.B6.C7.C
二、填空題
8. 降低陰離子半徑由F-到I-逐漸增大離半徑陰、陽離子相互吸引降低
9. (1)48XY2(或Y2X)
(2)12(3)109°28(4)
10. (1)0.92(2)0.826
⑷正八面體(5)3.03X10-10
11. (1)FeFe(CN)6-
⑵帶一個單位負(fù)電荷,可用Na+,K+,Rb+(用M+表示)與之結(jié)合MFeFe(CN)6
(3) M+在每隔一個立方體的體心上。