第三章 第四节 离子晶体

第三章第四节离子晶体第一页，共四十五页，编辑于2023年，星期四学习目标1.能说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2．知道离子化合物的热稳定性与阴、阳离子的半径和电荷有关。3．了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱。4．能说出分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构基元以及物理性质方面的主要区别。第二页，共四十五页，编辑于2023年，星期四一、离子晶体1．概念：由

和

通过

结合而成的晶体。2．构成离子晶体的微粒：

和

。3．微粒间的作用力：

。4．决定晶体结构的因素(1)几何因素，即晶体中正负离子的

；(2)电荷因素，即晶体中正负离子的

；(3)键性因素，即

的纯粹程度。基础知识梳理阴离子阳离子离子键阴离子阳离子离子键半径比电荷比离子键第三页，共四十五页，编辑于2023年，星期四5．离子晶体的性质(1)离子晶体的

较大，难于压缩；(2)离子晶体熔、沸点

，难挥发；(3)离子晶体不导电，但是在

或

中可导电。6．常见离子晶体的空间结构(1)AB型离子晶体的空间结构硬度较高熔融态溶液第四页，共四十五页，编辑于2023年，星期四离子晶体NaClCsCl阴离子的配位数68阳离子的配位数68阴、阳离子配位数图示第五页，共四十五页，编辑于2023年，星期四晶胞0.5250.934第六页，共四十五页，编辑于2023年，星期四(2)CaF2晶体构型Ca2+的配位数为8，F-的配位数为4。第七页，共四十五页，编辑于2023年，星期四二、晶格能1．概念：

形成

离子晶体

的能量。2．影响晶格能大小的因素(1)离子所带电荷：离子所带电荷

，晶格能

。(2)离子的半径：离子的半径越

，晶格能越

。3．晶格能的作用晶格能直接反应离子晶体的

。晶格能越

，形成的离子晶体越

，而且熔点越

，硬度越

。气态离子1mol释放越多越大小大稳定性大稳定高大第八页，共四十五页，编辑于2023年，星期四课堂互动讲练要点一四种晶体的结构和性质比较

类型项目

离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体构成晶体的粒子阴、阳离子原子分子金属阳离子和自由电子粒子间的作用离子键共价键分子间作用力(有的有氢键)金属离子和自由电子之间的强烈相互作用第九页，共四十五页，编辑于2023年，星期四作用力强弱(一般地)较强很强弱较强确定作用力强弱的一般判断方法离子电荷、半径键长(原子半径)组成结构相似时比较相对分子质量离子半径、价电子数熔、沸点较高高低差别较大(汞常温下为液态，钨熔点为3410℃)硬度略硬而脆大较小差别较大

类型项目

离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体第十页，共四十五页，编辑于2023年，星期四导热和导电性不良导体(熔化后或溶于水导电)不良导体(个别为半导体)不良导体(部分溶于水发生电离后导电)良导体溶解性多数易溶一般不溶相似相溶一般不溶于水，少数与水反应机械加工性不良不良不良优良延展性差差差优良

类型项目

离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体第十一页，共四十五页，编辑于2023年，星期四下列关于晶体的说法正确的是(

)A．在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子B．在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子C．原子晶体的熔点一定比金属晶体的高D．分子晶体的熔点一定比金属晶体的低例1第十二页，共四十五页，编辑于2023年，星期四【解析】解答此类题目要熟悉各种晶体的构成微粒及微粒间的相互作用力。在原子晶体中构成晶体的粒子是原子；在离子晶体中构成晶体的粒子是阳离子和阴离子；在分子晶体中构成晶体的粒子是分子；在金属晶体中构成晶体的粒子是金属阳离子和自由电子，故选项B错误。晶体的熔点一般是原子晶体>离子晶体>分子晶体，而金属晶体的熔点相差比较大。晶体硅的熔点(1410℃)要比金属钨的熔点(3410℃)低，而金属汞的熔点(常温下是液体)比蔗糖、白磷(常温下是固态，分子晶体)等低。【答案】

A第十三页，共四十五页，编辑于2023年，星期四1．现有几组物质的熔点(℃)数据：跟踪训练A组B组C组D组金刚石：3550Li：181HF：－83NaCl：801晶体硅：1410Na：98HCl：－115KCl：776晶体硼：2300K：64HBr：－89RbCl：718二氧化硅：1723Rb：39HI：－51CsCl：645第十四页，共四十五页，编辑于2023年，星期四据此回答下列问题：(1)A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是________。(2)B组晶体共同的物理性质是________(填序号)。①有金属光泽②导电性③导热性④延展性(3)C组中HF熔点反常是由于________________________________________________________________________。第十五页，共四十五页，编辑于2023年，星期四(4)D组晶体可能具有的性质是________(填序号)。①硬度小②水溶液能导电③固体能导电④熔融状态能导电(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为：NaCl>KCl>RbCl>CsCl，其原因解释为：______________________________________________________________________________。第十六页，共四十五页，编辑于2023年，星期四解析：通过读取表格中数据先判断出晶体的类型及晶体的性质，应用氢键解释HF的熔点反常，利用晶格能的大小解释离子晶体熔点高低的原因。答案：(1)原子共价键(2)①②③④(3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可)(4)②④

(5)D组晶体都为离子晶体，r(Na＋)<r(K＋)<r(Rb＋)<r(Cs＋)，在离子所带电荷相同的情况下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高第十七页，共四十五页，编辑于2023年，星期四1．NaCl型要点二常见离子晶体的空间结构第十八页，共四十五页，编辑于2023年，星期四(1)每个Na+周围最近且等距离的Cl-是6个(上、下、左、右、前、后，即配位数是6)，构成正八面体；每个Cl-周围最近且等距离的Na+也是6个(即配位数是6)，构成正八面体。由此可推知该晶体的化学式为NaCl。(2)每个Na+周围最近且等距离的Na+是12个(上层4个，同层4个，下层4个)，每个Cl-周围最近且等距离的Cl-也是12个。第十九页，共四十五页，编辑于2023年，星期四化学式NaCl就是表示这种晶体中阴、阳离子之比。在氯化钠晶体中不存在单个的氯化钠分子。第二十页，共四十五页，编辑于2023年，星期四2．CsCl型(1)每个Cs＋周围最近且等距离的Cl－是8个(即配位数是8)，构成正六面体；每个Cl－周围最近且等距离的Cs＋也是8个(即配位数是8)，构成正六面体。由此可推知该晶体的化学式为CsCl。(2)每个Cs＋周围最近且等距离的Cs＋是6个(上、下、左、右、前、后)，构成正八面体；每个Cl－周围最近且等距离的Cl－也是6个，构成正八面体。第二十一页，共四十五页，编辑于2023年，星期四第二十二页，共四十五页，编辑于2023年，星期四3．CaF2晶体构型Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4。第二十三页，共四十五页，编辑于2023年，星期四如图，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na＋或Cl－所处的位置。这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。(1)请将其中代表Cl－的圆圈涂黑(不必考虑体积大小)，以完成NaCl晶体结构示意图。例2第二十四页，共四十五页，编辑于2023年，星期四(2)晶体中，在每个Na＋的周围与它最接近的且距离相等的Na＋共有________个。(3)在NaCl晶胞中正六面体的顶角上、面上、棱上的Na＋或Cl－为该晶胞与其相邻的晶胞所共有，一个晶胞中Cl－的个数等于________，即________(填计算式)；Na＋的个数等于________，即________(填计算式)。第二十五页，共四十五页，编辑于2023年，星期四【解析】

(1)如图所示(2)从体心Na＋看，与它最接近的且距离相等的Na＋共有12个。(3)根据离子晶体的晶胞，求阴、阳离子个数比用均摊法。由此可知，如图NaCl晶胞中，含Na＋：【答案】

(1)如图(答案不惟一，合理即可)第二十六页，共四十五页，编辑于2023年，星期四第二十七页，共四十五页，编辑于2023年，星期四2．高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构，晶体中氧的化合价部分为0价，部分为－2价。如图为超氧化钾晶体的一个晶胞(晶体中最小的重复单元)，则下列说法中正确的是(

)跟踪训练第二十八页，共四十五页，编辑于2023年，星期四A．超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有4个K＋和4个O2－B．晶体中每个K＋周围有8个O2－，每个O2－周围有8个K＋C．晶体中与每个K＋距离最近的K＋有8个D．晶体中，0价氧原子与－2价氧原子的数目比为1∶1第二十九页，共四十五页，编辑于2023年，星期四第三十页，共四十五页，编辑于2023年，星期四1．离子晶体具有较高的熔、沸点，难挥发离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作用(离子键)，要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾，就需要较多的能量。因此，离子晶体具有较高的熔、沸点和难挥发的性质。一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高，如Al2O3>MgO；NaCl>CsCl等。要点三离子晶体的物理性质与结构的关系第三十一页，共四十五页，编辑于2023年，星期四2．离子晶体硬而脆离子晶体中，阴、阳离子间有较强的离子键，离子晶体表现出较高的硬度。当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。3．离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电离子晶体中，离子键较强，离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此，离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够能量克服离子间的相互作用，成为自由移动的离子，在外界电场作用下，离子定向移动而导电。离子化合物溶于水时，阴、阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子(或水合离子)，在外界电场作用下，阴、阳离子定向移动而导电。第三十二页，共四十五页，编辑于2023年，星期四难溶于水的强电解质如BaSO4、CaCO3等溶于水，由于浓度极小，故导电性极差。通常情况下，我们说它们的水溶液不导电。4．溶解性大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中，难溶于非极性溶剂(如苯、CCl4)中。当把离子晶体放在水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使晶体中的离子克服离子间的作用而离开晶体，变成在水中自由移动的离子。第三十三页，共四十五页，编辑于2023年，星期四下列性质适合于离子晶体的是(

)①熔点1070℃，易溶于水，水溶液能导电②熔点10.31℃，液态不导电，水溶液能导电③能溶于CS2，熔点112.8℃，沸点444.6℃④熔点97.81℃，质软，导电，密度0.97g/cm3例3第三十四页，共四十五页，编辑于2023年，星期四⑤熔点－218℃，难溶于水⑥熔点3900℃，硬度很大，不导电⑦难溶于水，固体时导电，升温时导电能力减弱⑧难溶于水，熔点高，固体不导电，熔化时导电A．①⑧

B．②③⑥C．①④⑦D．②⑤第三十五页，共四十五页，编辑于2023年，星期四【思路点拨】解答本题时要注意以下两点：(1)离子晶体熔点较高，难溶于非极性溶剂。(2)离子晶体固体不导电，水溶液或熔化时导电。【解析】离子晶体液态时能导电，难溶于非极性溶剂，熔点较高、质硬而脆，固体不导电，故②③④⑤⑦均不符合离子晶体的特点；⑥中熔点达3900℃，硬度很大应是原子晶体。故只有①⑧符合题意。【答案】

A第三十六页，共四十五页，编辑于2023年，星期四3．参考下表中物质的熔点，回答有关问题：跟踪训练物质NaFNaClNaBrNaINaClKClRbClCsCl熔点/℃995801755651801776715646物质SiF4SiCl4SiBr4SiI4SiCl4GeCl4SnCl4PbCl4熔点/℃－90.4－70.45.2120－70.4－49.5－36.2－15第三十七页，共四十五页，编辑于2023年，星期四(1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤离子及碱金属离子的________有关，随着________的增大，熔点依次降低。(2)硅的卤化物的熔点及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点与________有关，随着________增大，________增大，故熔、沸点依次升高。(3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多，这与________有关，因为______________________________________________，故前者的熔点远高于后者。第三十八页，共四十五页，编辑于2023年，星期四解析：分析表中的物质和数据：NaF、NaCl、NaBr、NaI均为离子晶体，它们的阳离子相同，阴离子随着离子半径的增大，离子键依次减弱，熔点依次降低。NaCl、KCl、RbCl、CsCl四种碱金属的氯化物均为离子晶体，它们的阴离子相同，阳离子随着离子半径的增大，离子键逐渐减弱，熔点依次降低。第三十九页，共四十五页，编辑于2023年，星期四SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4四种硅的卤化物均为分子晶体，它们的结构相似，随着相对分子质量的增大，分子间作用力逐渐增强，熔、沸点依次升高。SiCl4、GeCl4、SnCl4、PbCl4四种碳族元素的氯化物均为分子晶体。它们的组成和结构相似，随着相对分子质量的增大，分子间作用力逐渐增强，熔、沸点依次升高。答案：(1)半径半径(2)相对分子质量相对分子质量分子间作用力(3)晶体类型钠的卤化物为离子晶体，而硅的卤化物为分子晶体第四十页，共四十五页，编辑于2023年，星期四当堂达标训练第四十一页，共四十五页，编辑于2