高中化学选修三3-4

第四节离子晶体（离子化合物的固态形式）CaF2的晶胞物质铜干冰金刚石氯化钠晶体类型判断下列晶体的类型?金属晶体分子晶体原子晶体?思考并讨论：

氯化钠晶体的构成微粒是什么?构成晶体的微粒间的相互作用力是什么？一、离子键

1、定义：使阴、阳离子结合成离子化合物的静电作用称为离子键。2、成键的微粒：阴、阳离子3、成键的本质：阴阳离子间的静电作用4、成键的条件：活泼金属元素和活泼的非金属元素5、常见的离子化合物：强碱、大多数盐、活泼金属氧化物6、影响离子键强弱的因素：离子半径大小和离子所带电荷的多少对于组成和结构相似的离子化合物，通常离子半径越

、离子带电荷越

，离子键就越

。离子键越强，破坏它所需能量就越

。熔点就越

。小多强高多7、离子键的特征（1）没有方向性：

阴阳离子是球形对称的，电荷的分布也是球形对称的，它们在空间各个方向上都可以和带相反电荷的离子发生作用。（2）没有饱和性：

在静电作用能达到的范围内，只要离子附近空间条件许可，每一个离子就有可能吸引尽量多的带相反电荷的离子。随堂练习:1、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

B、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1个电子,它跟卤素相互结合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AD2、下列有关离子化合物的说法正确的是()A、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

B、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

C、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，吸收热量，属于化学变化BD

重晶石BaSO4

莹石CaF2

胆矾CuSO4·5H2O

明矾KAl(SO4)2·12H2O1、概念：由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。2、构成晶体的粒子：阴、阳离子3、粒子间的相互作用力：

阴阳离子间以离子键结合，离子内可能有共价键、配位键。二、离子晶体NaCl晶体Na+Cl-

注意：离子晶体中不存在分子，化学式只表示晶体中阴阳离子个数的最简比。有无单个分子存在?无单个分子存在;NaCl不表示分子式。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+比例模型4、常见的离子晶体晶胞类型：（1）NaCl型晶胞钠离子和氯离子在晶胞中的位置？氯离子：体心和棱心钠离子：顶点和面心Na+Cl-交错排列，或者反之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+每个NaCl晶胞含Na+、Cl-的个数?Na+:Cl-:【离子晶体中离子的配位数(缩写为C.N.)是指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目】Na+的配位数为：Cl-的配位数为：66NaCl晶体中阴、阳离子配位数Na+Cl-315624154236晶体中，与Cl-距离最近的Cl-共有

个。

Cl-

的配位数为，这几个Na+在空间构成的几何构型为

。正八面体NaCl晶体中离子的配位数126---Cl----Na+NaCl的晶体结构模型面心立方晶胞.每个Na+紧邻6个Cl-，每个Cl-紧邻6个Na+，这6个离子构成一个正八面体。每个Na+与12个Na+等距离紧邻.①简单立方结构。Na+和Cl-交替占据立方体的顶点而向空间延伸

②在晶体中，每个Na+同时着6个Cl-，每个Cl-也同时吸引着6个Na+，阴、阳离子的配位数均为6与Na+最近等距离的Cl-所围成的空间构型为正八面体③在每个Na+周围最近的等距离的Na+有12个（同层4个、上层4个、下层4个）

④NaCl晶胞中含Na+4个，Cl-4个。Na+与Cl-个数比为4:4=1：1，化学式NaCl是表示该离子晶体中离子的个数比NaCl的晶体结构思考1.NaCl晶体中，每个Na+周围最近距离的Cl-有

个？每个Cl-周围最近距离的

Na+有

个？2.在NaCl晶体中，每个Na+周围最近距离的Na+有

个3.氯化钠的化学式用“NaCl”来表示，原因何在？能否把“NaCl”称为分子式？4.每个晶胞中平均有

个Na+？

个Cl-（位于顶点、棱边、面心、体心上的粒子对该晶胞的贡献）5.该晶胞中，若Na+和Cl-间的最近距离为0.5ax10-10m，则晶体的密度ⅾ=661244Cl－Na+0·39/a3（g/cm3）2134铯离子和氯离子的位置？铯离子：氯离子：每个晶胞含铯离子、氯离子的个数？铯离子：氯离子：或者反之1个1个体心顶点Cl-Cs+（2）CsCl型晶胞

简单立方晶胞.每个Cs+紧邻8个Cl-，每个Cl-紧邻8个Cs+，这8个离子构成一个正立方体。每个Cs+与6个Cs+等距离紧邻.Cs+的配位数为：Cl-的配位数为：88CsCl晶体中阴、阳离子的配位数---Cs+---Cl-与铯离子距离最近的铯离子有个6(3)ZnS型晶胞①阳离子的配位数：②阴离子的配位数：③一个ZnS晶胞中含：

个阳离子、

个阴离子4444（4）CaF2(萤石)型晶胞①Ca2+的配位数：②F-的配位数：1）Ca2+面心立方最密堆积，F-填充在全部四面体空隙中。2）配位数4个Ca2+和8个F-CaF2晶体中Ca2+

和F-的位置关系如何?CaF2晶胞中含Ca2+

、F-个数是多少?84Ca2+F-3）晶胞中含Ca2+

、F-个数1、下列各指定微粒的数目之比不是1:1的是

A、Na2O2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

C、离子中的质子和中子

D、NH4Cl溶液中铵根离子和氯离子2、CaF2

晶体中正离子的配位数8,负离子的配位数为

。TiO2晶体中正离子的配位数为6，负离子的配位数为多少？ZnS晶体中负离子的配位数是4,正离子的配位数为多少？434AD离子晶体的结构特征：（1）阴、阳离子间只存在离子键（2）不存在小分子，化学式仅表示晶体中阴、阳离子个数比的最简化（3）阴、阳离子采用不等径圆球的密堆积方式5、离子晶体物理性质特点：(1)熔点和沸点较高，难挥发、难于压缩。(2)硬而脆，无延展性(4)导电性：固体不导电，水溶液或者熔融状态下能导电。(3)溶解性：一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。

结合氯化钠晶体的结构,阅读课本P79最后一段，你认为离子晶体物理性质有何特点?一般离子带电荷越多,离子半径越小,熔沸点越高。6、晶体的物质种类：

离子化合物：绝大多数盐、强碱、活泼金属氧化物离子晶体阴离子的配位数阳离子的配位数阴阳离子配位数的比值NaClCsCl661:1881:1科学探究：找出NaCl、CsCl两种离子晶体中阳离子和阴离子的配位数，它们是否相等？

NaCl、CsCl都是碱金属元素的氯化物,且都是AB型，为什么它们的配位数却不相同呢?NaCl、CsCl阴阳离子配位数的比值都是1:1的关系,原因是什么呢?

分析表3-5、表3-6,你能得出影响离子晶体中离子配位数的什么因素？

晶体中正负离子的的半径比(r+/r-)是决定离子晶体结构的重要因素，简称几何因素。一般组成相似的离子晶体，正负离子的半径比越大,配位数越多。配位数468半径比0.2~0.40.4~0.70.7~1.0空间构型ZnSNaClCsCl7、决定离子晶体结构的因素（1）几何因素（2）电荷因素CaF2晶胞例：CaF2的晶体中，Ca2＋和F－的个数之比____，电荷数之比____，Ca2＋配位数是___，F－的配位数是___。正负离子的电荷比也是影响离子晶体的配位数的重要因素，称为电荷因素。1:22:184正负离子电荷比=正负离子的配位数比=正负离子的数目反比（3）键性因素离子键的纯粹因素科学视野含复杂离子的离子晶体碳酸盐在一定温度下发生分解的规律？碳酸盐热分解的实质：组成碳酸盐的阳离子的金属性越弱、阳离子的半径越小，碳酸盐的热稳定性越差，反之越好。离子晶体中阳离子的半径越小，结合碳酸根中的氧离子越容易。NaClCsCl熔点℃沸点℃

801

645

1413

1290

为什么NaCl的熔沸点比CsCl高？交流与讨论结论:对于组成和结构相似的物质，阴、阳离子半径越小，所带电荷越多，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。

1、概念：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量或指拆开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三、晶格能

仔细阅读表，分析晶格能的大小与离子晶体的熔点有什么关系？离子晶体的晶格能与哪些因素有关？

晶格能越大，形成的离子晶体越稳定；熔点越高；硬度越大。

晶格能的大小与阴、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3、规律：2、表示：符号为U单位是KJ/mol,取正值4、影响因素

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5、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①晶格能越大，更容易在岩浆冷却过程中冷却下来，从而先结晶②某晶体的浓度越早达到饱和，越早析出③SiO2析出：总是在硅酸盐析出后才晶出，原因有1)石英的晶格能较小，2)不容易在岩浆中达到饱和浓度，只有在硅酸盐析出后才能达到饱和

晶格能的数据可以用来说明许多典型的离子晶体的物理化学性质的变化规律。练习：1、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是（）

A．NａCｌ、SｉO2、CO2

B．NａCｌ、CO2、SｉO2C．NａCｌ、MｇO、SｉO2

D．NａCｌ、SｉO2、MｇO

ABCD晶体硫化钾干冰金刚石碘组成晶体的微粒阴阳离子分子原子分子晶体微粒间存在的作用力离子键共价键共价键范德华力BC3、下列物质中，化学式能准确表示该物质分子组成的是

A.NH4ClB.SiO2C.P4D.Na2SO4C4、某离子晶体晶胞的结构如图所示X(●)位于立方体顶点，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是

。(4)设该晶体的摩尔质量为Mg/mol，晶体密度为ρg/cm3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中两个距离最近的X中心间距为

cm。【规律方法】一、四种晶体的比较晶体类型离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体晶体粒子阴、阳离子原子分子金属阳离子、自由电子粒子间作用力离子键共价键分子间作用力金属键熔沸点硬度较高较硬很高很硬较低一般较软一般较高，少部分低,一般较硬，少部分软溶解性难溶解相似相溶导电情况固体不导电，熔化或溶于水后导电不导电（除硅、锗）一般不导电良导体离子晶体原子晶体分子晶体1.金属氧化物（K2O、Na2O2）

2.强碱（NaOH、KOH、Ba(OH

)23.绝大多数的盐类1.金刚石、晶体硅、晶体硼2.SiC

、SiO2晶体、BN晶体1.大多数非金属单质:X2,O2,H2,S8,P4,C60

（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外）2.气态氢化物:H2O,NH3,CH4,HX3.非金属氧化物:CO2,SO2,NO2（除SiO2外）3.酸:H2SO4,HNO34.大多数有机物:乙醇，蔗糖（除有机盐）二、晶体熔沸点高低的判断⑴不同晶体类型的熔沸点比较

一般：原子晶体>离子晶体>分子晶体（有例外）⑵同种晶体类型物质的熔沸点比较

①离子晶体：阴、阳离子电荷数越大，半径越小熔沸点越高②原子晶体：原子半径越小→键长越短→键能越大熔沸点越高③分子晶体：相对分子质量越大，分子的极性越大熔沸点越高组成和结构相似的分子晶体④金属晶体：金属阳离子电荷数越高，半径越小熔沸点越高例题：下列各物质中，按熔点由高到低的顺序排列正确的是(

)A．CH4＞SiH4＞GeH4＞SnH4B．KCl＞NaCl＞MgCl2＞MgOC．Rb＞K＞Na＞LiD．石墨＞金刚石＞SiO2＞钠D（3）常温常压下状态①熔点：固态物质>液体物质②沸点：液体物质>气体物质三、

判断晶体类型的依据1．依据组成晶体的晶格质点和质点间的作用判断(1)离子晶体的晶格质点是阴、阳离子，质点间的作用是离子键。(2)原子晶体的晶格质点是原子，质点间的作用是共价键。(3)分子晶体的晶格质点是分子，质点间的作用为分子间作用力，即范德华力。(4)金属晶体的晶格质点是金属阳离子和自由电