高中化学第三章第四节离子晶体讲义含解析新人教版选修3061317

高中化学第三章第四节离子晶体讲义含解析新人教版选

修3061317

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.了解晶格能的定义及应用。

细读教材记主干

1．什么是离子键？其成键微粒有哪些？

提示：带相反电荷离子之间的相互作用叫作离子键，其成键微粒是阴、阳离子。

2．由离子键构成的化合物叫离子化合物；离子化合物一定含离子键，可能含共价键，含离子键的化合物一定是离子化合物。

3．离子晶体是由阴、阳离子通过离子键结合而成的晶体。决定离子晶体结构的重要因素有：几何因素(正负离子的半径比)，电荷因素(正负离子的电荷比)，键性因素(离子键的纯粹程度)。

4．离子晶体硬度较大，难以压缩，具有较高的熔点和沸点，固体不导电，溶于水或在熔融状态下可以导电。

[新知探究]

1．概念

由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。

(1)构成粒子：阳离子和阴离子。

(2)作用力：离子键。

2．决定晶体结构的因素

3．离子晶体的性质

熔、沸点熔、沸点较高，难挥发

硬度硬度较大，难以压缩

溶解性一般在水中易溶，在非极性溶剂中难溶

导电性固态时不导电，熔融状态或在水溶液中能导电

4.常见的离子晶体

晶体晶胞晶胞详解

NaCl

①在NaCl晶体中，Na＋的配位数为6，Cl－

的配位数为6

②与Na＋(Cl－)等距离且最近的Na＋(Cl－)有

12个

③每个晶胞中有4个Na＋和4个Cl－

④每个Cl－周围的Na＋构成正八面体图形

续表

晶体晶胞晶胞详解

CsCl

①在CsCl晶体中，Cs＋的配位数为8，Cl

－的配位数为8

②每个Cs＋与6个Cs＋等距离相邻，每个

Cs＋与8个Cl－等距离相邻

CaF2

①在CaF2晶体中，Ca2＋的配位数为8，F－

的配位数为4

②每个晶胞中含有4个Ca2＋和8个F－

1．离子晶体中的“不一定”

(1)离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4NO3晶体。

(2)离子晶体的熔点不一定低于原子晶体，如MgO的熔点(2 800 ℃)高于SiO2的熔点(1

(3)离子晶体中除含离子键外不一定不含其他化学键，如CH3COONH4中除含离子键外，还含有共价键、配位键。

(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是分子晶体。

(5)含有阳离子的晶体不一定是离子晶体，也可能是金属晶体。

(6)离子晶体中不一定不含分子，如CuSO4·5H2O晶体。

2．四种晶体结构和性质的比较

[对点演练]

1．(2016·邢台高二检测)CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如图所示)，但CaC2晶体中由于哑铃形C2－2的存在，使晶胞沿一个方向拉长。下列关于CaC2晶体的说法中正确的

A ．1个Ca 2＋

周围距离最近且等距离的C 2－

2数目为6 B ．该晶体中的阴离子与F 2是等电子体 C ．6.4 g CaC 2晶体中含阴离子0.1 mol D ．与每个Ca 2＋

距离相等且最近的Ca 2＋

共有12个

解析：选C 依据晶胞示意图可以看出，晶胞的一个平面的长与宽不相等，再由图中体心可知1个Ca 2＋

周围距离最近的C 2－

2有4个，而不是6个，故A 错误；C 2－

2含电子数为2×6＋2＝14，F 2的电子数为18，二者电子数不同，不是等电子体，故B 错误；6.4 g CaC 2为0.1 mol ，CaC 2晶体中含阴离子为C 2－

2，则含阴离子0.1 mol ，故C 正确；晶胞的一个平面的长与宽不相等，与每个Ca 2＋

距离相等且最近的Ca 2＋

应为4个，故D 错误。

2．NaCl 晶体模型如图所示：

(1)在NaCl 晶体中，每个Na ＋

周围同时吸引________个Cl －

，每个Cl －

周围也同时吸引着________个Na ＋

；在NaCl 晶胞中含有________个Na ＋

、________个Cl －

，晶体中每个Na ＋

周围与它距离最近且相等的Na ＋

共有________个。

(2)对于氯化钠晶体，下列描述正确的是________。 A ．它是六方紧密堆积

B ．相邻的正负离子核间距等于正负离子半径之和

C ．与氯化铯晶体结构相同

D ．每个Na ＋

与6个Cl －

作为近邻

解析：(1)在氯化钠晶体中，一个Na ＋

位于晶胞的中心，12个Na ＋

分别位于晶胞的12条

棱上，则属于该晶胞的Na ＋相当于3个⎝ ⎛⎭⎪⎫14×12＝3，因此一个晶胞中共含有4个Na ＋

，8个

Cl －分别位于晶胞的8个顶点上，则属于该晶胞的Cl －相当于1个⎝ ⎛⎭

⎪⎫18×8＝1，6个Cl －

分别

位于晶胞的6个面心上，则属于该晶胞的Cl －

相当于3个⎝ ⎛⎭

⎪⎫12×6＝3，所以一个晶胞中共含

有4个Cl －

。可见NaCl 晶体中Na ＋

、Cl －

的个数比为1∶1。图中位于晶胞中心的Na ＋

实际上共有3个平面通过它，通过中心Na ＋

的每个平面都有4个Na ＋

位于平面的四角，这4个Na

＋

与中心Na ＋

距离最近且距离相等。所以在NaCl 晶体中，每个Na ＋

周围与它距离最近且距离相等的Na ＋

共有12个，按相似的方法可推出每个Cl －

周围与它最近且距离相等的Cl －

也共有12个。(2)氯化钠晶体是面心立方堆积，A 错误，相邻的正负离子核间距不等于正负离子半径之和，B 错误，氯化铯晶体结构呈体心立体堆积，C 错误，氯化钠晶体中以Na ＋

为中心向三维方向伸展，有6个Cl －

近邻，D 正确。

答案：(1)6 6 4 4 12 (2)D

[新知探究]

1．概念

气态离子形成1 mol 离子晶体释放的能量，通常取正值，单位为 kJ/mol 。 2．影响因素

3．晶格能对离子晶体性质的影响

晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，而且熔点越高，硬度越大。

[对点演练]

3．(2016·潮州高二检测)离子晶体稳定性取决于晶体中晶格能的大小。判断KCl 、NaCl 、CaO 、BaO 四种晶体稳定性由高到低的顺序是( )

A ．KCl ＞NaCl ＞BaO ＞CaO

B ．NaCl ＞KCl ＞CaO ＞BaO

C ．CaO ＞BaO ＞NaCl ＞KCl

D ．CaO ＞BaO ＞KCl ＞NaCl

解析：选C 离子晶体的离子半径越小，晶格能越大，则晶体的稳定性越高，离子半径Na ＋

＜K ＋

，稳定性NaCl ＞KCl ，离子半径Ca 2＋

＜Ba 2＋

，稳定性CaO ＞BaO ；离子所带电荷数越多，晶格能越大，则晶体的稳定性越高，离子电荷数Na ＋

＝Cl －

＜O 2－

＝Ba 2＋

，有稳定性BaO ＞NaCl ，稳定性由高到低的顺序是CaO ＞BaO ＞NaCl ＞KCl ，故选C 。

4．下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是( ) A ．熔点：NaF>MgF 2>AlF 3