离子晶体 适用版

1、复习：三种晶体类型与性质的比较复习：三种晶体类型与性质的比较晶体类型晶体类型原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体概念概念作用力作用力构成微粒构成微粒物物理理性性质质熔沸点熔沸点硬度硬度导电性导电性实例实例金刚石、二氧化硅、金刚石、二氧化硅、晶体硅、碳化硅晶体硅、碳化硅 Ar、S、CO2等等Au、Fe、Cu、钢、钢铁等铁等相邻原子之间以共价相邻原子之间以共价键相结合而成具有空键相结合而成具有空间网状结构的晶体间网状结构的晶体分子间以范德分子间以范德华力相结合而华力相结合而成的晶体成的晶体通过金属键形通过金属键形成的晶体成的晶体共价键共价键分子间分子间作用力作用力金属键金属键原子原子分

2、子分子金属阳离子和金属阳离子和“电子气电子气”自由自由电子电子很高很高 低低 差别较大差别较大很大很大 小小 差别较大差别较大无（硅为半导体）无（硅为半导体） 无无导体导体第四节第四节 离子晶体离子晶体 原子原子共价键共价键分子分子分子晶体分子晶体分子间作用力分子间作用力原子原子共价键共价键原子晶体原子晶体原子原子阳阳+电子电子金属晶体金属晶体金属键金属键非非金金属属原原子子金属原子金属原子思考：金属原子和非金属原子间能形成什么化学键、思考：金属原子和非金属原子间能形成什么化学键、得到什么晶体呢？得到什么晶体呢？一一 离子键离子键 1.定义：阴、阳离子间的相互作用定义：阴、阳离子间的相互作用2

3、.成键的微粒：成键的微粒：阴、阳离子阴、阳离子3.成键的本质：成键的本质：静电作用（静电作用（引引+斥斥）4.成键的元素：成键的元素：活泼金属活泼金属（IA、IIA） 铵根离子铵根离子活泼非金属活泼非金属（VIA、VIIA） 酸根离子酸根离子5.特征特征：无方向性、饱和性无方向性、饱和性6.存在存在：离子离子化合物化合物（强碱、大多盐、活泼金属氧化物）（强碱、大多盐、活泼金属氧化物）7.影响因素影响因素：同种离子键，：同种离子键，阴、阳阴、阳离子离子带电荷越带电荷越多多、半径半径越越小小，键键越越强强知识链接：知识链接：原子原子/离子半径的比较离子半径的比较三三 离子晶体离子晶体阴、阳离子阴、

4、阳离子离子键离子键3类离子类离子化合物化合物原子原子阳阳+阴阴离子晶体离子晶体离子键离子键5. 物理性质：物理性质：4. 常见物质：常见物质：3. 微粒间相互作用：微粒间相互作用： 1.定义：定义：由阳、阴离子通过离子键结合而成的晶体由阳、阴离子通过离子键结合而成的晶体2.构成微粒：构成微粒：（2） 硬度较大，难压缩硬度较大，难压缩（1） 熔沸点较高熔沸点较高, 难挥发难挥发（4） 大多数易溶于极性溶剂（如水），难大多数易溶于极性溶剂（如水），难溶于非极性溶剂溶于非极性溶剂（3） 固态不导电，熔融和溶于水导电固态不导电，熔融和溶于水导电微粒间作用力为微粒间作用力为较强的离子键较强的离子键离子不

5、能自由移动离子不能自由移动自由移动离子自由移动离子随堂练习随堂练习:1、下列叙述错误的是（、下列叙述错误的是（ ）A. 带相反电荷离子之间的相互吸引称为离子键带相反电荷离子之间的相互吸引称为离子键B. 金属元素与非金属元素化合时，不一定形成离子键金属元素与非金属元素化合时，不一定形成离子键C. 某元素的原子最外层只有某元素的原子最外层只有1个电子个电子,它跟卤素相互结合它跟卤素相互结合 时所形成的化学键不一定是离子键时所形成的化学键不一定是离子键D. 非金属原子间不可能形成离子键非金属原子间不可能形成离子键ADNH4Cl2、下列有关离子化合物的说法正确的是、下列有关离子化合物的说法正确的是(

6、) A、离子化合物中一定含有金属元素，含金、离子化合物中一定含有金属元素，含金 属元素的化合物一定是离子化合物属元素的化合物一定是离子化合物 B、离子键只存在于离子化合物中，离子化、离子键只存在于离子化合物中，离子化 合物中一定含有离子键合物中一定含有离子键 C、离子化合物中不可能含有共价键、离子化合物中不可能含有共价键 D、离子化合物受热熔化破坏化学键，吸收、离子化合物受热熔化破坏化学键，吸收 热量，属于化学变化热量，属于化学变化3、离子晶体不可能具有的性质是（、离子晶体不可能具有的性质是（ ） A、较高的熔、沸点、较高的熔、沸点 B、良好的导电性、良好的导电性 C、溶于极性溶剂、溶于极性溶

7、剂 D、坚硬而易粉碎、坚硬而易粉碎BB只破坏只破坏或或只形成只形成化学键，不发生化学变化：食盐熔化破化学键，不发生化学变化：食盐熔化破坏离子键，食盐结晶形成离子键，均不是化学变化坏离子键，食盐结晶形成离子键，均不是化学变化固态不导电固态不导电4、下列性质适合于离子晶体的是（、下列性质适合于离子晶体的是（ ） A、熔点、熔点1070，易溶于水，水溶液能导电，易溶于水，水溶液能导电 B、熔点、熔点10.31，液态不导电，水溶液导电，液态不导电，水溶液导电 C、能溶于、能溶于CS2，熔点，熔点112.8，沸点，沸点444.6 D、熔点、熔点97.81，质软，导电，密度，质软，导电，密度0.97g/c

8、m3 A5、下列各指定微粒的数目之比不是、下列各指定微粒的数目之比不是1:1的是的是 A、Na2O2晶体中的阴离子和阳离子晶体中的阴离子和阳离子 B、NaHCO3晶体中的钠离子和碳酸氢根离子晶体中的钠离子和碳酸氢根离子 C、 离子中的质子和中子离子中的质子和中子 D、NH4Cl溶液中铵根离子和氯离子溶液中铵根离子和氯离子22412MgAD分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体NH4+水解水解Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na

9、+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+可见：可见：在在NaClNaCl晶晶体中，钠离子、体中，钠离子、氯离子按一定的氯离子按一定的规律在空间排列规律在空间排列成立方体。成立方体。5、晶胞类型：晶胞类型：-Cl- Na+NaClNaCl的晶体结构模型的晶体结构模型NaNa+ +和和ClCl- -的位置：的位置：Na+和和Cl-交错排列，交错排列，Na+在立方体的体心和棱中点，在立方体的体心和棱中点，Cl-在面心和顶点，或者反之。在面心和顶点，或者反之。5、晶胞类型：晶胞类型：（1）NaCl型晶胞型晶胞每个晶

10、胞含每个晶胞含 个个NaNa+ + 个个ClCl- -44与与NaNa+ +等距离且最近的等距离且最近的ClCl- - 有有 个，个， 围成围成 空间构型空间构型 与与ClCl- -紧邻的紧邻的NaNa+ +有有 个，围成个，围成 空间构空间构型型 与与NaNa+ +紧邻的紧邻的NaNa+ +有有 个个 与与ClCl- -紧邻的紧邻的ClCl- -有有 个个6 66 612121212正八面体正八面体正八面体正八面体-Cs+-Cl-CsClCsCl的晶体结构及晶胞的晶体结构及晶胞Cs+和和Cl-的位置：的位置：铯离子：体心铯离子：体心氯离子：顶点；或者反之。氯离子：顶点；或者反之。每个晶胞含每

11、个晶胞含1 1个个CsCs+ +、1 1个个ClCl- -与与CsCs+ +紧邻的紧邻的ClCl- -有有 个，围成个，围成 空间构型空间构型 与与Cl-紧邻的紧邻的 Cs+有有 个，围成个，围成 构型构型 与与Cs+紧邻的紧邻的 Cs+有有 个个 与与Cl-紧邻的紧邻的 Cs+有有 个个（2）CsCl型晶胞型晶胞8866氯化铯化学式氯化铯化学式CsCl配位数：配位数：离子晶体中离子的离子晶体中离子的配位数配位数是指一个离是指一个离子周围最邻近的子周围最邻近的异电性离子异电性离子的数目（缩写的数目（缩写C.N.）离子晶体离子晶体 阴离子的配位数阴离子的配位数 阳离子的配位数阳离子的配位数NaC

12、lNaClCsClCsCl6688（3）CaFCaF2 2型晶胞型晶胞CaCa2+2+的配位数：的配位数： 8 8F F- -的配位数：的配位数： 4 4一个一个CaFCaF2 2晶胞中含：晶胞中含：4个个Ca2+和和8个个F-思考：思考：F-围成围成 空间构型空间构型 Ca2+围成围成 空间构型空间构型(4)ZnS(4)ZnS型晶胞型晶胞一个一个ZnS晶胞中含晶胞中含： . Zn2+的配位数的配位数： . S S2-2-的配位数：的配位数： . . Zn2+围成围成 空间构型空间构型 S2-围成围成 空间构型空间构型和金刚石相同和金刚石相同离子在晶胞的位置：离子在晶胞的位置：科学探究：科学探

13、究： 你认为是什么因素决定了离子晶体中离子你认为是什么因素决定了离子晶体中离子的配位数？根据表的配位数？根据表3 35 5、表、表3 36 6分析影响分析影响离子晶体中离子配位数的因素。离子晶体中离子配位数的因素。离子离子NaNa+ +CsCs+ +ClCl- -离子半径离子半径/pm/pm9595169169181181NaClNaClCsClCsClr+/r- =r+/r- =r+/r- =r+/r- =C.N.=6C.N.=6C.N.=8C.N.=80.5250.9346、决定离子晶体结构的因素、决定离子晶体结构的因素（1 1）几何因素）几何因素：晶体中晶体中正负离子的半径比正负离子的半

14、径比决定正负离子的配位数决定正负离子的配位数（2 2）电荷因素）电荷因素：晶体中晶体中正负离子的电荷比（绝对值）正负离子的电荷比（绝对值）决定正负离子配位数是否决定正负离子配位数是否相等相等（3 3）键性因素）键性因素：离子晶体的结构类型还与离子晶体的结构类型还与离子键的纯粹程度离子键的纯粹程度( (简称键性因素简称键性因素) )，即与晶体中正负离子的相互极化程度有关。即与晶体中正负离子的相互极化程度有关。配位数配位数4 46 68 8半径比半径比0.20.40.20.40.40.70.40.70.71.00.71.0空间构型空间构型ZnSNaClNaClCsClCsCl各类型离子晶体晶胞的比

15、较各类型离子晶体晶胞的比较晶体晶体类型类型晶胞晶胞类型类型晶胞结构晶胞结构示意图示意图配位数配位数距离最近距离最近且相等的且相等的相反离子相反离子每个晶每个晶胞含有胞含有离子数离子数实例实例NaCl型型 ABCsCl型型ZnS型型AB2 2CaF2 2型型NaNa+ +：6ClCl- -：6CsCs+ +：ClCl- -：8 88 8ZnZn2+2+：S S2-2-：4 44 4CaCa2+2+：F F- -： 4 48 8NaNa+ +：ClCl- -：CsCs+ +：ClCl- -：ZnZn2+2+：S S2-2-：CaCa2+2+：F F- -：NaNa+ +：ClCl- -：CsCs+

16、 +：ClCl- -：ZnZn2+2+：S S2-2-：CaCa2+2+：F F- -：668 88 84 44 44 48 8441 11 14 44 48 84 4KBr AgCl、MgO、CaS、BaSeZnS、AgI、 BeOCsCl、CsBr、CsI、碱土金属卤化碱土金属卤化物、碱金属氧物、碱金属氧化物。化物。科学视野科学视野阅读阅读 碳酸盐热分解的实质是什么？碳酸盐热分解的实质是什么？金属阳离子半径越小，碳酸盐的热稳定性越差金属阳离子半径越小，碳酸盐的热稳定性越差结构：结构：碳酸盐的分解温度与金属阳离子碳酸盐的分解温度与金属阳离子所带的电荷及阳离子半径有关所带的电荷及阳离子半径有关

17、 思考：碳酸盐的稳定性与什么因素有关。思考：碳酸盐的稳定性与什么因素有关。NaClCsCl熔点熔点沸点沸点 801 645 1413 1290 思考：为什么思考：为什么NaCl的熔沸点比的熔沸点比CsCl高？高？（1）它们都是）它们都是离子晶体离子晶体，由阴阳离子，由阴阳离子构成构成，微粒间的作用力是，微粒间的作用力是离子键离子键（2）阴阴离子相同，离子相同，阳离子所带电荷数阳离子所带电荷数都为都为1，而，而Na+半径半径小于小于Cs +，所以，所以NaCl中的中的离子键离子键比比CsCl的强的强（3）故）故NaCl的的熔沸点熔沸点高高二、晶格能二、晶格能1 1、定义：、定义： 气态离子形成气

18、态离子形成1 1摩离子晶体时释放的能量。摩离子晶体时释放的能量。( (晶格能是最能反映离子晶体稳定性的数据晶格能是最能反映离子晶体稳定性的数据) ) 2 2、影响晶格能的大小的因素、影响晶格能的大小的因素 ：（1 1）阴、阳离子所带电荷越多晶格能越大。）阴、阳离子所带电荷越多晶格能越大。（2 2）阴、阳离子的半径越小，晶格能越大。）阴、阳离子的半径越小，晶格能越大。刚才介绍的晶格能对解决这个问题有什么帮助？刚才介绍的晶格能对解决这个问题有什么帮助？晶格能与离子晶体的熔沸点间什么关系？晶格能与离子晶体的熔沸点间什么关系？规律：晶格能越大，离子晶体越稳定，离子晶体的熔规律：晶格能越大，离子晶体越稳

19、定，离子晶体的熔沸点越高，硬度越大沸点越高，硬度越大3、晶格能的作用、晶格能的作用 晶格能越大：晶格能越大：形成的离子晶体越稳定；（离子键越强）形成的离子晶体越稳定；（离子键越强）熔点越高；熔点越高；硬度越大。硬度越大。晶格能也影响了晶格能也影响了岩浆晶出岩浆晶出的次序，晶格能的次序，晶格能越大，岩浆中的矿物越易结晶析出越大，岩浆中的矿物越易结晶析出某些离子晶体的晶格能某些离子晶体的晶格能F-Cl-Br-I-Li+Na+K+Rb+Cs+1036923821785740853786715689659807747682660631757704649630604卤化钠及碱土金属离子晶体卤化钠及碱土金

20、属离子晶体【总结归纳总结归纳】物质的熔点与晶体类型的关系物质的熔点与晶体类型的关系1、若晶体类型不同，一般情况下：原子晶体离子晶、若晶体类型不同，一般情况下：原子晶体离子晶体分子晶体。体分子晶体。2、若晶体类型相同，则有：、若晶体类型相同，则有：离子晶体中，结构相似时，离子半径越小，离子电荷离子晶体中，结构相似时，离子半径越小，离子电荷越高，晶格能越大，离子键就越强，熔点就越高。越高，晶格能越大，离子键就越强，熔点就越高。原子晶体中，结构相似时，原子半径越小，共价键键原子晶体中，结构相似时，原子半径越小，共价键键长越短，键能越大，熔点越高。长越短，键能越大，熔点越高。分子晶体中（不含氢键时），

21、分子组成和结构相似时，分子晶体中（不含氢键时），分子组成和结构相似时，相对分子质量越大，范德华力就越强，熔点就越高。相对分子质量越大，范德华力就越强，熔点就越高。金属晶体中，离子半径越小，离子电荷越高，金属键金属晶体中，离子半径越小，离子电荷越高，金属键就越强，熔点就越高。合金的熔点比它的各成分金属的就越强，熔点就越高。合金的熔点比它的各成分金属的熔点低。熔点低。1. 比较下列离子化合物的熔点比较下列离子化合物的熔点 NaF NaCl NaBr NaF MgF2 AlF32. 比较下列离子化合物的晶格能比较下列离子化合物的晶格能 (1) Na2O K2O (2) MgCl2 MgO (3) N

22、aF CsBr练练 习习练习 1、下表列出了有关晶体的知识，其中错误的是（）、下表列出了有关晶体的知识，其中错误的是（） 2、下列物质的晶体，按其熔点由低到高的排列顺序正确的、下列物质的晶体，按其熔点由低到高的排列顺序正确的是（）是（）ANC、SO2、CO2BNC、CO2、SO2CNC、MO、SO2DNC、SO2、MO 3、用离子的电荷和半径解释下列离子晶体熔点高低的顺序。、用离子的电荷和半径解释下列离子晶体熔点高低的顺序。（1）MOKC（2）MOSS（3）NFNCNBABCD晶体晶体硫化钾硫化钾干冰干冰金刚石金刚石碘碘组成晶体的微粒组成晶体的微粒阴阳离子阴阳离子分子分子原子原子分子分子晶体微

23、粒间存在的晶体微粒间存在的作用力作用力离子键离子键共价键共价键共价键共价键范德华力范德华力BC1 23 45 68 78 中学教材上图示的中学教材上图示的NaClNaCl晶体结构，它向三维空间延伸晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。得到完美晶体。NiONiO晶体结构与晶体结构与NaClNaCl相同，相同，NiNi2 2与邻近与邻近的的O O2-2-核间距为核间距为a a1010-8 -8 ，计算，计算NiONiO晶体密度（已知晶体密度（已知NiONiO摩尔质量为摩尔质量为74.7g74.7gmolmol-1-1) )解：解：在该晶体中最小正方体中所含的在该晶体中最小正方体中所含的NiNi2

24、+2+、O O2 2个数均为个数均为: :即晶体中每个小正方体中平均含有即晶体中每个小正方体中平均含有1/21/2个个NiO.NiO.其质量为其质量为: :而此小正方体体积为而此小正方体体积为(a(a1010-8-8) )3 3故故NiONiO晶体密度为：晶体密度为：总结课 堂 练 习 题74.7g6.02102312（个）（个）124 18=74.7g6.02102312(a10-8)3g. -362.0a3=变式变式 (1)(1)NiONiO晶体结构与晶体结构与NaClNaCl相同，设相同，设NiONiO的摩尔质的摩尔质量量M g/mol,M g/mol,密度为密度为g/mL,g/mL,阿

25、伏加德罗常数为阿伏加德罗常数为N NA A, ,求晶求晶胞中两个距离最近的氧离胞中两个距离最近的氧离子中心间的距离为多少子中心间的距离为多少cm?cm?解题思路：解题思路： （1 1）每个晶胞中含）每个晶胞中含NiONiO的个数（的个数（2 2）一个晶胞的质量（一个晶胞的质量（3 3）一个晶胞的体积（）一个晶胞的体积（4 4）晶胞）晶胞的边长（的边长（5 5）晶胞中任一个面对角线长度的一半）晶胞中任一个面对角线长度的一半主页(2)(2)天然的和大部分人工制备的天然的和大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在晶体都存在各种缺陷，例如在某种某种NiONiO晶体中就存在以下缺陷：晶体中就存在以下缺

26、陷：一个一个NiNi2+2+空缺，另有两个空缺，另有两个NiNi2+2+被被两个两个NiNi3+3+所取代。其结果晶体仍所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中呈电中性，但化合物中NiNi和和O O的的比值却发生了变化。某氧化镍比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为样品组成为NiNi0.970.97O,O,试计算该晶试计算该晶体中体中NiNi3+3+与与NiNi2+2+的离子数之比。的离子数之比。 返回主菜单参考答案：参考答案： NiNi3+ 3+ ：NiNi2+2+6 6 ：9191 本题命题角度较新颖，实际上难度不大，第（本题命题角度较新颖，实际上难度不大，第（2）题所提供的题所提供的Ni0

27、.97O信息，实际上是一种信息，实际上是一种“平均化学平均化学式式”。尽管题给示意图及题目叙述中提到了有。尽管题给示意图及题目叙述中提到了有“Ni2+”空缺，但空缺，但“Ni0.97O”的平均化学式与所述的平均化学式与所述的的“空缺空缺”无关，它只是遵循着电中性原则，即无关，它只是遵循着电中性原则，即由于掺杂多带一个电荷的由于掺杂多带一个电荷的Ni3+代替了部分代替了部分Ni2+ ，才，才使使“NiO”变成了变成了“Ni0.97O”。 一题多解：一题多解：（ 1）由题意可得氧化镍中有许多由）由题意可得氧化镍中有许多由4个个Ni2+和和4个个O2-相邻且占据顶点的小立方体构成，如图所示：相邻且占

28、据顶点的小立方体构成，如图所示：此小立方体的每个此小立方体的每个Ni2+与与O2-均为均为8个小立方体共用，个小立方体共用，因此小立方体拥有因此小立方体拥有Ni2+与与O2-均为：均为：44/8=1/2，取，取1 mol晶体，则含有晶体，则含有6.021023/(1/2)个小立方体。晶个小立方体。晶体密度体密度 = m/V=74.7g(a10-8cm)36.021023/(1/2)=62.0/a3 gcm-3。（2 2）0.97 mol0.97 mol的镍离子的平均带电量为的镍离子的平均带电量为2 2，那么那么1 mol1 mol镍离子的平均带电量为镍离子的平均带电量为2/0.972/0.97，这是这是+2+2和和+3+3价的镍离子的共同电量，由此价的镍离子的共同电量，由此可列方程式。不同于上解的是，这种做法可列方程式。不同于上解的是，这种做法将将0.97 mol0.97 mol镍离子化为镍离子化为1 mol1 mol镍离子来计算。镍离子来计算。 设设1molNi1molNi中含中含NiNi2+ 2+ x molx mol，则含，则含NiNi3+3+（1-1-x x）molmol，根据电荷守恒：，根据电荷守恒： 2x+3(1-x)=2/0.972x+3(1-x)=