2017年人教版高中化学选修3讲义3-4
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系列丛书
第三章 晶体结构与性质
第三章 晶体结构与性质
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系列丛书
第四节 离子晶体
课前自主学习
课堂互动探究
随堂基础巩固
课时作业
RJ版·化学·选修3
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第三章 第四节
系列丛书
课程标准 ·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 ·知道离子晶体与其他晶体的区别
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第三章 第四节
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(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。
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r－ 配位数越大，NaCl与CsCl虽都为AB型离子晶体，但Na＋与Cs＋的 半径不同，则r＋的比值不同，则配位数也就不同。
r－
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第三章 第四节
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2．如何判断一种晶体是否为离子晶体？ 【点拨】 常见的方法有以下两种。 方法一：由组成晶体的粒子种类来判断，离子化合物形成的 晶体一定为离子晶体。 方法二：由晶体的性质来判断。(1)根据导电性，固态时不导 电，而熔融状态或溶于水时能导电的一般为离子晶体；(2)根据机 械性能，一般具有较高硬度且质脆的为离子晶体。
②每个Na＋周围最近距离的Na＋有12个(上层4个，同层4个，
下层4个)；每个Cl－周围最近距离的Cl－也有12个。
③每个晶胞中Na＋的实际数目是1＋12×
1 4
＝4(个)，Cl－的数目
是6×12＋8×18＝4(个)。由此亦可推知食盐晶体的化学式为NaCl。
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第三章 第四节
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【例1】 下列性质中，可以较充分说明某晶体是离子晶体的 是( )
A．具有较高的熔点 B．固态不导电，水溶液能导电 C．可溶于水 D．固态不导电，熔融状态能导电
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第三章 第四节
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【提示】 判断某晶体是否属于离子晶体，就要看它是否具 有离子晶体的特性。熔点高、固体不导电、可溶或难溶于水都不 是离子晶体所特有的，而在熔融状态下能否导电是区分化合物是 离子化合物还是共价化合物的重要依据。
(3)键性因素是指____________。
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第三章 第四节
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3．特点 离子晶体__________、难于压缩、__________。
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二、晶格能 1．概念 ________形成________离子晶体________的能量，通常取正 值。 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 ________。
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【解析】 从熔点来看，离子晶体一般具有较高的熔点，但 金刚石、石英等原子晶体也有很高的熔点，A项错误；从溶解性 来看，蔗糖、葡萄糖等分子晶体也可溶于水，C项错误；从导电 性来看，AlCl3、HCl都不是离子化合物，但它们的水溶液均能导 电，B项错误；而如果固态不导电、熔融状态能导电，说明由固 态变为熔融状态的过程是克服离子键(而不是共价键或金属键)的 过程，即固态中原本有阴、阳离子，只是不能自由移动，而由 阴、阳离子构成的晶体一定是离子晶体。
【答案】 D
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下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是( ) A．熔点：NaF>MgF2>AlF3 B．晶格能：NaF>NaCl>NaBr C．阴离子的配位数：CsCl>NaCl>CaF2 D．硬度：MgO>CaO>BaO
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(2)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。
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(3)导电性 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离子，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。
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(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。
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3．离子晶体的组成 ①离子晶体由阴阳离子组成，阴阳离子间的作用力是离子 键。 ②离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4Cl是离子晶 体。 ③离子晶体中除离子键外不一定不含其他化学键，如： NaOH晶体中还含有极性共价键，Na2O2晶体中还含有非极性共价 键。
答案：A
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第三章 第四节
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常见离子晶体的构型
1．离子晶体的典型结构 (1)NaCl型
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①如图所示，每个Na＋周围最近距离的Cl－有6个，构成正八
面体构型；每个Cl－周围最近距离的Na＋也有6个，构成正八面体
构型。由此可推知食盐晶体的化学式为NaCl。
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3．离子键为何没有方向性和饱和性？ 【点拨】 通常情况下，阴、阳离子可以看成是球形对称 的，其电荷分布也是球形对称的，只要空间条件允许，一个离子 可以同时吸引多个异电性离子。因此，离子键没有方向性和饱和 性。
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解析：由于r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)，且Na＋、Mg2＋、Al3＋所 带电荷数依次增大，所以NaF、MgF2、AlF3的离子键依次增强， 晶格能依次增大，故熔点依次升高。r(F－)<r(Cl－)<r(Br－)，故 NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小。在CsCl、NaCl、CaF2中 阴离子的配位数分别为8、6、4。r(Mg2＋)<r(Ca2＋)<r(Ba2＋)，故 MgO、CaO、BaO中离子键依次减弱，晶格能依次减小，硬度依 次减小。
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化学变化过程一定发生旧化学键的断裂和新 化学键的形成，但破坏化学键或形成化学键的过 程却不一定发生化学变化。如食盐熔化会破坏离 子键，食盐结晶过程会形成离子键，但均不是化 学变化过程。
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1.AB型离子晶体NaCl和CsCl中的配位数为何不同？ 【点拨】 r＋ 是决定离子晶体结构的重要因素，其值越大，
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④由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体， 如：AlCl3是由金属元素Al和非金属元素Cl组成的分子晶体，含有 金属离子的晶体不一定是离子晶体，如：金属晶体中含有金属阳 离子。
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4．离子晶体的性质 (1)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。
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(1)几何因素是指晶体中正负离子的________。它是决定离子 晶体结构的重要因素。
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(2)电荷因素是指____________。如在NaCl晶体中，每个Na＋ 周围有________个Cl－，每个Cl－周围有______个Na＋。NaCl只是 氯化钠晶体的______，在晶体中不存在单个氯化钠分子，只有Na＋ 和Cl－。在CsCl晶体中，每个Cs＋周围有________个Cl－，每个Cl－ 周围有________个Cs＋。如果正负离子的________不同，正负离子 的________必定不相同，结果，正负离子的________就不会相 同。如在CaF2晶体中，Ca2＋和F－的电荷比是________，个数比是 ________，Ca2＋的配位数为________，F－的配位数为________。
(4)离子键只存在于离子化合物中。 (5)强碱、活泼金属氧化物、大多数盐类等是离子化合物。
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第三章 第四节
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2．离子晶体 (1)离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶 体。 (2)离子晶体微粒之间的作用力是离子键。由于静电作用没有 方向性，故离子键没有方向性。只要条件允许，阳离子周围可以 尽可能多地吸引阴离子，同样，阴离子周围可以尽可能多地吸引 阳离子，故离子键也没有饱和性。根据静电作用大小的影响因素 可知，在离子晶体中阴阳离子半径越小，所带电荷数越多，离子 键越强。
(如F、Cl、Br、O等，主要是第ⅥA族和第ⅦA族元素) 相互结合时大多形成离子键。
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第三章 第四节
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(3)成键原因：活泼金属原子容易失去电子而形成阳离子，活 泼非金属原子容易得到电子形成阴离子。当活泼金属遇到活泼非 金属时，电子发生转移，分别形成阳、阴离子，再通过静电作用 形成离子键。
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第三章 第四节
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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 ________。
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第三章 第四节
系列丛书
答案 一、1.阳离子和阴离子 离子键 不能 不能 2．异电性离子的数目 几何 电荷 键性 (1)半径比(r＋/r－) (2)正负离子的电荷比 6 6 化学式 8 8 电荷 个数 配位 数 2:1 1:2 8 4 (3)离子键的纯粹程度 3．硬度较大 较高的熔点和沸点 二、1.气态离子 1摩尔 释放 2．越多 越大 小 大 3．稳定性 大 稳定 高 大
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第三章 第四节
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课前自主学习01
课前预习·打基础
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第三章 第四节
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一、离子晶体 1．构成离子晶体的粒子 构成离子晶体的粒子是________，粒子之间的相互作用是 ________，这些粒子在晶体中________(填“能”或“不能”，下 同)自由移动，所以离子晶体________导电。 2．配位数 离子晶体中离子的配位数指一个离子周围最邻近的 ____________。决定离子晶体中离子的配位数的因素有________ 因素、________因素、________因素。
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(2)CsCl型 CsCl型离子晶体中，每个离子被8个带相反电荷的离子包 围，常见的CsCl型离子晶体有铯的卤化物(氟化物除外)等。CsCl 晶体的晶胞如图所示。
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第三章 第四节
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课堂互动探究02
课堂互动·提能力
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第三章 第四节
系列丛书
离子晶体的组成和性质
1．离子键
(1)定义：阴、阳离子间通过静电作用所形成的化 学键叫做离子键。
(2)成键元素：活泼金属元素(如K、Na、Ca、Ba 等，主要是第ⅠA族和第ⅡA族元素)和活泼非金属元素
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第三章 第四节
系列丛书
考点排行榜 ·四种晶体类型的比较及判断★★★ ·物质熔、沸点高低的判断★★★ ·离子晶体中最常见的NaCl型和CsCl型★★
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第三章 第四节
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易错点排行榜 ·晶体类型的判断方法★★★ ·晶胞与化学式的求算★★★ ·晶格能与晶体性质的关系★★
第三章 晶体结构与性质
第三章 晶体结构与性质
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第四节 离子晶体
课前自主学习
课堂互动探究
随堂基础巩固
课时作业
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第三章 第四节
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课程标准 ·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 ·知道离子晶体与其他晶体的区别
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(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。
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r－ 配位数越大，NaCl与CsCl虽都为AB型离子晶体，但Na＋与Cs＋的 半径不同，则r＋的比值不同，则配位数也就不同。
r－
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2．如何判断一种晶体是否为离子晶体？ 【点拨】 常见的方法有以下两种。 方法一：由组成晶体的粒子种类来判断，离子化合物形成的 晶体一定为离子晶体。 方法二：由晶体的性质来判断。(1)根据导电性，固态时不导 电，而熔融状态或溶于水时能导电的一般为离子晶体；(2)根据机 械性能，一般具有较高硬度且质脆的为离子晶体。
②每个Na＋周围最近距离的Na＋有12个(上层4个，同层4个，
下层4个)；每个Cl－周围最近距离的Cl－也有12个。
③每个晶胞中Na＋的实际数目是1＋12×
1 4
＝4(个)，Cl－的数目
是6×12＋8×18＝4(个)。由此亦可推知食盐晶体的化学式为NaCl。
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【例1】 下列性质中，可以较充分说明某晶体是离子晶体的 是( )
A．具有较高的熔点 B．固态不导电，水溶液能导电 C．可溶于水 D．固态不导电，熔融状态能导电
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【提示】 判断某晶体是否属于离子晶体，就要看它是否具 有离子晶体的特性。熔点高、固体不导电、可溶或难溶于水都不 是离子晶体所特有的，而在熔融状态下能否导电是区分化合物是 离子化合物还是共价化合物的重要依据。
(3)键性因素是指____________。
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3．特点 离子晶体__________、难于压缩、__________。
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二、晶格能 1．概念 ________形成________离子晶体________的能量，通常取正 值。 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 ________。
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【解析】 从熔点来看，离子晶体一般具有较高的熔点，但 金刚石、石英等原子晶体也有很高的熔点，A项错误；从溶解性 来看，蔗糖、葡萄糖等分子晶体也可溶于水，C项错误；从导电 性来看，AlCl3、HCl都不是离子化合物，但它们的水溶液均能导 电，B项错误；而如果固态不导电、熔融状态能导电，说明由固 态变为熔融状态的过程是克服离子键(而不是共价键或金属键)的 过程，即固态中原本有阴、阳离子，只是不能自由移动，而由 阴、阳离子构成的晶体一定是离子晶体。
【答案】 D
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下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是( ) A．熔点：NaF>MgF2>AlF3 B．晶格能：NaF>NaCl>NaBr C．阴离子的配位数：CsCl>NaCl>CaF2 D．硬度：MgO>CaO>BaO
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(2)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。
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(3)导电性 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离子，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。
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(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。
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3．离子晶体的组成 ①离子晶体由阴阳离子组成，阴阳离子间的作用力是离子 键。 ②离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4Cl是离子晶 体。 ③离子晶体中除离子键外不一定不含其他化学键，如： NaOH晶体中还含有极性共价键，Na2O2晶体中还含有非极性共价 键。
答案：A
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常见离子晶体的构型
1．离子晶体的典型结构 (1)NaCl型
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①如图所示，每个Na＋周围最近距离的Cl－有6个，构成正八
面体构型；每个Cl－周围最近距离的Na＋也有6个，构成正八面体
构型。由此可推知食盐晶体的化学式为NaCl。
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3．离子键为何没有方向性和饱和性？ 【点拨】 通常情况下，阴、阳离子可以看成是球形对称 的，其电荷分布也是球形对称的，只要空间条件允许，一个离子 可以同时吸引多个异电性离子。因此，离子键没有方向性和饱和 性。
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解析：由于r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)，且Na＋、Mg2＋、Al3＋所 带电荷数依次增大，所以NaF、MgF2、AlF3的离子键依次增强， 晶格能依次增大，故熔点依次升高。r(F－)<r(Cl－)<r(Br－)，故 NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小。在CsCl、NaCl、CaF2中 阴离子的配位数分别为8、6、4。r(Mg2＋)<r(Ca2＋)<r(Ba2＋)，故 MgO、CaO、BaO中离子键依次减弱，晶格能依次减小，硬度依 次减小。
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化学变化过程一定发生旧化学键的断裂和新 化学键的形成，但破坏化学键或形成化学键的过 程却不一定发生化学变化。如食盐熔化会破坏离 子键，食盐结晶过程会形成离子键，但均不是化 学变化过程。
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1.AB型离子晶体NaCl和CsCl中的配位数为何不同？ 【点拨】 r＋ 是决定离子晶体结构的重要因素，其值越大，
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④由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体， 如：AlCl3是由金属元素Al和非金属元素Cl组成的分子晶体，含有 金属离子的晶体不一定是离子晶体，如：金属晶体中含有金属阳 离子。
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4．离子晶体的性质 (1)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。
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(1)几何因素是指晶体中正负离子的________。它是决定离子 晶体结构的重要因素。
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(2)电荷因素是指____________。如在NaCl晶体中，每个Na＋ 周围有________个Cl－，每个Cl－周围有______个Na＋。NaCl只是 氯化钠晶体的______，在晶体中不存在单个氯化钠分子，只有Na＋ 和Cl－。在CsCl晶体中，每个Cs＋周围有________个Cl－，每个Cl－ 周围有________个Cs＋。如果正负离子的________不同，正负离子 的________必定不相同，结果，正负离子的________就不会相 同。如在CaF2晶体中，Ca2＋和F－的电荷比是________，个数比是 ________，Ca2＋的配位数为________，F－的配位数为________。
(4)离子键只存在于离子化合物中。 (5)强碱、活泼金属氧化物、大多数盐类等是离子化合物。
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2．离子晶体 (1)离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶 体。 (2)离子晶体微粒之间的作用力是离子键。由于静电作用没有 方向性，故离子键没有方向性。只要条件允许，阳离子周围可以 尽可能多地吸引阴离子，同样，阴离子周围可以尽可能多地吸引 阳离子，故离子键也没有饱和性。根据静电作用大小的影响因素 可知，在离子晶体中阴阳离子半径越小，所带电荷数越多，离子 键越强。
(如F、Cl、Br、O等，主要是第ⅥA族和第ⅦA族元素) 相互结合时大多形成离子键。
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(3)成键原因：活泼金属原子容易失去电子而形成阳离子，活 泼非金属原子容易得到电子形成阴离子。当活泼金属遇到活泼非 金属时，电子发生转移，分别形成阳、阴离子，再通过静电作用 形成离子键。
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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 ________。
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答案 一、1.阳离子和阴离子 离子键 不能 不能 2．异电性离子的数目 几何 电荷 键性 (1)半径比(r＋/r－) (2)正负离子的电荷比 6 6 化学式 8 8 电荷 个数 配位 数 2:1 1:2 8 4 (3)离子键的纯粹程度 3．硬度较大 较高的熔点和沸点 二、1.气态离子 1摩尔 释放 2．越多 越大 小 大 3．稳定性 大 稳定 高 大
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一、离子晶体 1．构成离子晶体的粒子 构成离子晶体的粒子是________，粒子之间的相互作用是 ________，这些粒子在晶体中________(填“能”或“不能”，下 同)自由移动，所以离子晶体________导电。 2．配位数 离子晶体中离子的配位数指一个离子周围最邻近的 ____________。决定离子晶体中离子的配位数的因素有________ 因素、________因素、________因素。
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(2)CsCl型 CsCl型离子晶体中，每个离子被8个带相反电荷的离子包 围，常见的CsCl型离子晶体有铯的卤化物(氟化物除外)等。CsCl 晶体的晶胞如图所示。
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离子晶体的组成和性质
1．离子键
(1)定义：阴、阳离子间通过静电作用所形成的化 学键叫做离子键。
(2)成键元素：活泼金属元素(如K、Na、Ca、Ba 等，主要是第ⅠA族和第ⅡA族元素)和活泼非金属元素
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