第三章 第四节

第四节离子晶体

[明确学习目标] 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.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。

学生自主学习

一、离子晶体

1．定义：由□01阳离子和□02阴离子通过□03离子键结合而成的晶体。

2．晶体结构的决定因素

3．离子晶体的性质

4．三种常见离子晶体的结构

(1)NaCl型

①如右图所示，每个Na＋周围距离最近的Cl－是□086个(上、下、左、右、前、后各□091个，即配位数是□106)，构成正八面体；每个Cl－周围距离最近的Na＋

也是□116个(即配位数是□126)，构成正八面体。由此可推知该晶体的化学式为□13 NaCl。

②每个Na＋周围距离最近的Na＋是□1412个(上层□154个，同层□164个，下层□174个)，每个Cl－周围距离最近的Cl－也是□1812个。

③每个晶胞中实际拥有的Na＋数是□194，Cl－数是□204。由此也可推知该晶

体的化学式为□21NaCl。

(2)CsCl型

①如下图，每个Cs＋周围距离最近的Cl－是□228个(即配位数是□238)，构成正六面体；每个Cl－周围距离最近的Cs＋也是□248个(即配位数是□258)，构成□26正六面体。由此可推知该晶体的化学式为□27CsCl。

②每个Cs＋周围距离最近的Cs＋是□286个(上、下、左、右、前、后各□291个)，构成□30正八面体；每个Cl－周围距离最近的Cl－也是□316个，构成□32正八面体。

③每个晶胞中实际拥有的Cs＋数是□331____，Cl－数是□341。由此也可推知

该晶体的化学式为□35CsCl。

(3)CaF2晶体(如图所示)

每个Ca2＋周围最邻近的F－有□368个，即Ca2＋的配位数为□378；每个F－周

围最邻近的Ca2＋有□384个，即F－□394。

在CaF2晶体中，Ca2＋和F－个数比是□401∶2，刚好与Ca2＋和F－的电荷数之

比相反。Ca2＋在大立方体的□41顶角和□42面心，□438个F－在大立方体内构成一个小立方体。

二、晶格能

1．晶格能的概念

是□01气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值。单位：□02 kJ·mol－1。

2．晶格能的意义

(1)晶格能是最能反映离子晶体□03稳定性的数据，晶格能越大，离子键越□04牢固，晶体越□05稳定，而且熔点□06越高，硬度□07越大。

(2)

晶格能□08大的矿物先晶出，晶格能□09小的矿物后晶出，即晶格能越□10大，岩浆中的矿物越□11易结晶析出。

1．表示离子晶体的化学式就是组成离子晶体的分子式吗？

提示：不是。离子晶体中不存在小分子，化学式仅表示晶体中阴、阳离子个数比的最简式。如在NaCl、CsCl和ZnS晶体中，都不存在单个的NaCl、CsCl 和ZnS分子。在这种晶体中，阴、阳离子的个数比都是1∶1，NaCl和CsCl只是表示离子晶体中阴、阳离子个数比的化学式，而不是表示分子组成的分子式。

2．晶格能与晶体的熔点、硬度有怎样的关系？

提示：晶格能的数据可以用来说明许多典型离子晶体的性质变化规律，晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，晶体的熔点越高，硬度越大。

课堂互动探究

一、离子晶体

1．离子晶体的结构特点

(1)构成粒子：阳离子和阴离子。

(2)作用力：离子键。

(3)配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。

2．常见的离子晶体

[即时练]

1．如下图所示是从NaCl或CsCl的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．图(1)和(3) B．图(2)和(3)

C．图(1)和(4) D．只有图(4)

答案 C

解析NaCl晶体中，每个Na＋周围最邻近的Cl－有6个，构成正八面体，同理，每个Cl－周围最邻近的6个Na＋也构成正八面体，由此可知图(1)和(4)是从NaCl晶体中分割出来的结构图。

2．同类晶体物质熔点的变化是有规律的，试分析下列两组物质熔点规律性变化的原因：

A组物质是________晶体，晶体中微粒之间通过________相连。B组物质是________晶体，价电子数由少到多的顺序是________，粒子半径由大到小的顺序是________________。

答案离子离子键金属Na＜Mg＜Al Na＞Mg＞Al

解析A组物质为离子晶体，离子之间通过离子键相结合，由于NaCl、KCl、CsCl中的阴、阳离子所带电荷数相等，而r(Na＋)KCl>CsCl，故熔点是逐渐降低的。B组物质为金属晶体，是由金属键结合而成的，因为价电子数NaMg ＋>Al＋，所以金属键强度由小到大的顺序为Na

二、晶格能的影响因素

离子带电荷数多，核间距越小，晶格能越大，而离子的核间距与离子半径的

大小有关，阳离子或阴离子半径越小，离子的核间距就越小，则晶格能越大。

[即时练]

3．碱金属卤化物是典型的离子晶体，它们的晶格能与1

d0成正比(d0是晶体中

最邻近的导电性离子的核间距)。下面说法错误的是()

A．晶格能的大小与离子半径成反比

B．阳离子相同阴离子不同的离子晶体，阴离子半径越大，晶格能越小

C．阳离子不同阴离子相同的离子晶体，阳离子半径越小，晶格能越大

D．金属卤化物晶体中，晶格能越小，氧化性越强

答案 D

解析由表中数据可知晶格能的大小与离子半径成反比，A正确；由NaF、NaCl、NaBr、NaI晶格能的大小即可确定B正确；由LiF、NaF、KF晶格能的大小即可确定C正确；表中晶格能最小的为碘化物，因还原性F－

4．铜单质及其化合物在很多领域有重要用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。

(1)Cu位于元素周期表中ⅠB族。Cu2＋的核外电子排布式为________。

(2)如图所示是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图，可确定该晶胞中阴离子的个数为________。