离子晶体(人教版选修3)

第四节离子晶体1.了解离子晶体的结构特点。2.能根据离子晶体的结构特点解释其物理性质。3.了解几种常见的离子晶体的晶胞结构。4.了解晶格能的概念及意义。离子晶体的结构和性质。一、离子晶体1.离子晶体由_______和_______通过_______结合而成的晶体称为离子晶体。2.决定离子晶体结构的因素几何因素

晶体中正负离子的_______()电荷因素晶体中正负离子的_______键性因素_______的纯粹程度半径比电荷比离子键阳离子阴离子离子键3.常见离子化合物的晶体类型晶体类型CaF2型CsCl型NaCl型晶胞4.离子晶体的性质(1)熔沸点_____。(2)硬度_____，难于压缩。(3)不导电，但在_________或_______时可导电。较高较大熔融状态溶于水二、晶格能1.离子晶体中一定含有金属阳离子吗？提示：不一定。如铵盐在固态时是离子晶体，其中就没有金属阳离子。2.离子晶体是由带电的阴、阳离子形成的，为什么离子晶体不导电？提示：离子晶体虽然是由带电的阴、阳离子形成的，但由于不是自由移动的离子，所以不导电，只有发生电离形成自由移动离子后才能导电。

3.NaCl晶体的晶胞中是有1个Cl-和1个Na+吗？提示：不是。NaCl是化学式，它表明Cl-和Na+的个数比是1∶1。

一、离子晶体及其常见类型1.观察NaCl、CsCl和CaF2的晶胞结构，思考以下问题。(1)试计算NaCl晶胞、CsCl晶胞和CaF2晶胞中阴、阳离子的个数。提示：NaCl晶胞中Na+个数为：

Cl-个数为：

CsCl晶胞中Cs+个数为：1

Cl-个数为：

CaF2晶胞中Ca2+个数为：

F-个数为：8×1=8(2)分析(1)中所得的数据，探究离子晶体的化学式与其晶胞中阴、阳离子的个数关系。提示：化学式阳离子数阴离子数阳、阴离子个数比NaCl441∶1

CsCl

1

11∶1CaF2

48

1∶2离子晶体中不存在单独的“分子”，而化学式只是代表晶体中元素组成的比例关系。因此，离子晶体的化学式并不是其分子式，但习惯上常常把NaCl叫做氯化钠的“分子式”。2.观察NaCl和CsCl晶体中阴阳离子的配位数，以及CaF2的晶胞，探究以下问题。(1)请分析图中Na+、Cl-、Cs+、Cl-及Ca2+、F-的配位数。提示：

离子晶体

阳离子的配位数

阴离子的配位数NaCl66CsCl

8

8CaF2

8

4(2)根据Na+、Cs+、Cl-的半径计算NaCl和CsCl中阴阳离子的半径比。提示：

NaClCsCl=0.525

=0.934C.N.=6

C.N.=8(3)由(1)(2)中所得的数据探究影响离子晶体配位数的因素。提示：影响离子晶体配位数的因素有：①几何因素：在NaCl晶体中，正负离子的半径比=0.525,在CsCl晶体中，=0.934,由于

值的不同，结果晶体中离子的配位数不同。NaCl晶体中阴阳离子的配位数都是6，CsCl晶体中阴阳离子的配位数都是8。数值越大，离子的配位数越高。

②电荷因素：在NaCl、CsCl晶体中，正负离子的配位数相同，是由于正负离子电荷(绝对值)相同，因而正负离子的个数相同。结果导致正负离子的配位数相同；若正负离子的电荷数不相同，正负离子的个数必定不相同，正负离子的配位数就不会相同。如CaF2晶体中，Ca2+的配位数为8，F-的配位数为4，离子所带电荷数越多，配位数越大。(4)在NaCl晶体中每个Na+周围同时吸引、距离相等且最近的Cl-有多少个？每个Na+周围距离相等且最近的Na+有多少个？提示：在NaCl晶体中每个Na+周围最近且距离相等的Cl-有6个。每个Na+周围距离相等且最近的Na+是小正方形对角线上的Na+，在三维空间的每个面上有4个，共12个。

常见离子晶体的结构(1)NaCl型晶体结构模型(左下图)：配位数为6。①在NaCl晶体中，每个Na+周围同时吸引着6个Cl-，每个Cl-周围也同时吸引着6个Na+。②每个Na+周围与它最近且等距的Na+有12个，每个Na+周围与它最近且等距的Cl-有6个。(2)CsCl型晶体结构模型(右下图)：配位数为8。①在CsCl晶体中，每个Cs+周围同时吸引着8个Cl-，每个Cl-周围也同时吸引着8个Cs+。②每个Cs+与6个Cs+等距离相邻，每个Cl-与6个Cl-等距离相邻。【典例训练】下图是从NaCl或CsCl晶体结构中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是()A.(1)和(3)B.(2)和(3)C.(1)和(4)D.只有(4)

【解题指南】解答本题注意以下两点：(1)NaCl晶胞是简单立方体结构，CsCl晶胞是体心立方体结构；(2)在NaCl晶胞中，每个Na+周围最近的Cl-有6个，围成一个正八面体形状。【解析】选C。NaCl晶胞是简单立方体结构，CsCl晶胞是体心立方体结构，(4)符合题意；在NaCl晶胞中，每个Na+周围最近的Cl-有6个，围成一个正八面体形状，(1)符合题意。

【变式备选】根据下图推测，CsCl晶体中两距离最近的Cs+间距离为a，则每个Cs+周围与其距离为a的Cs+数目为

，每个Cs+周围距离相等且次近的Cs+数目为

，距离为

，每个Cs+周围距离相等且第三近的Cs+数目为

，距离为

，每个Cs+周围紧邻且等距的Cl-数目为

。【解析】以图中大立方体中心的Cs+为基准，与其最近的Cs+分别位于其上、下、前、后、左、右六个方位；与其次近的Cs+分别位于通过中心Cs+的三个切面的大正方形的顶点，个数为4×3=12;与其第三近的Cs+分别位于大立方体的8个顶点上；每个Cs+周围紧邻且等距的Cl-数目为8。答案：二、晶格能1.离子晶体的晶格能与哪些因素有关？离子晶体的晶格能与物理性质有什么关系？提示：离子所带电荷越多，离子核间距越小，晶格能越大。离子晶体晶格能越大，离子晶体的熔点越高，硬度越大。

2.结合晶格能的知识，推测MgO和CaO的熔点的相对高低和硬度的相对大小。提示：MgO和CaO比较，O2-相同，Mg2+与Ca2+所带电荷数相同，但Mg2+半径小，所以晶格能MgO>CaO，熔点MgO>CaO，硬度MgO>CaO。正确理解离子晶体(1)构成离子晶体的微粒是阴离子和阳离子。(2)离子晶体中微粒之间的作用力是离子键。离子键没有方向性，也没有饱和性，离子晶体中，阳离子周围可以尽可能多地吸引阴离子，阴离子周围尽可能多地吸引阳离子。离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键越强。(3)离子晶体的化学式只表示晶体中阴阳离子的个数比，而不是表示分子的组成。

【典例训练】NaF、NaI和MgO均为离子晶体，有关数据如表：物质①NaF②NaI③MgO离子电荷数112键长(10-10m)2.313.182.10试判断，这三种化合物熔点由高到低的顺序是()A.①＞②＞③B.③＞①＞②C.③＞②＞①D.②＞①＞③【解题指南】【解析】选B。本题考查离子晶体熔点高低的判断方法。离子晶体的熔点与晶格能有关。晶格能越大，晶体的熔点就越高。晶格能与离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子间的距离成反比。在上述三种晶体中，MgO的键长最短，离子电荷又高，故其晶格能最大，熔点最高；NaF的键长小于NaI，故NaF的晶格能大于NaI，熔点高于NaI。【变式备选】氧化钙在2973K时熔化，而氯化钠在1074K时熔化，两者的离子间距离和晶体结构类似，有关它们熔点差别较大的原因叙述不正确的是()A.氧化钙晶体中阴、阳离子所带的电荷数多