矿物晶体化学(第三章 离子晶体的晶格能_.
高中化学第三章晶体结构与性质4-2晶格能教学案新人教版选修3
学习资料第二课时晶格能学习目标:了解晶体的晶格能，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱，掌握离子键的强弱与离子半径以及离子所带的电荷的关系。
[知识回顾］1．离子晶体的概念：由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体.2．决定离子晶体结构的因素有哪些？答：几何因素、电荷因素、键性因素。
3．离子晶体的性质(1)硬度较大，难于压缩；（2)熔、沸点较高，难挥发;（3）不导电,但是在熔融态或水溶液中可导电.［要点梳理]晶格能（1）概念离子晶体的晶格能是指气态离子形成1_mol离子晶体释放的能量，能量取正值。
离子晶体的晶格能是最能反映离子晶体稳定性的数据。
（2）影响因素离子带电荷越多，晶格能越大，离子半径越大，晶格能越小.（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。
知识点晶格能1．概念离子晶体的晶格能的定义是气态离子形成1_mol_离子晶体释放的能量，通常取正值。
下表给出了某些离子晶体的晶格能数据。
某些离子晶体的晶格能/kJ·mol－1晶格能可用来判断离子键的强弱，晶格能越大，晶格越稳定，破坏其晶格时消耗的能量也越大，表示离子键越强，则离子晶体越稳定。
2．影响晶格能大小的因素影响晶格能大小的因素主要是离子所带的电荷和阴、阳离子间的距离。
晶格能与阴、阳离子所带电荷的乘积成正比,与阴、阳离子间的距离成反比，可用下式表示：晶格能∝错误!离子所带电荷越高，核间距越小,晶格能就越大。
而离子的核间距与离子的半径大小有关，阳离子或阴离子半径越小，离子的核间距就越小，则晶格能就越大。
如，比较MgO晶体和NaCl晶体的晶格能大小。
Mg2＋和O2－都是二价离子，而Na＋和Cl－都是一价离子；Mg2＋半径小于Na＋，O2－半径小于Cl－，故Mg2＋和O2－的核间距小于Na＋和Cl －的核间距，所以MgO晶体的晶格能大于NaCl晶体的晶格能。
除此之外，影响晶格能的因素还有离子晶体的结构型式。
离子晶体晶格能
物质 NaF 熔点 995
组成相似的离子晶体，离子半径越小， 组成相似的离子晶体，离子半径越小，离子 电荷越多，离子键越强，晶体熔点沸点越高。 电荷越多，离子键越强，晶体熔点沸点越高。
二、晶格能
1、定义：气态离子形成1摩离子晶体时释放的 定义：气态离子形成1 能量，通常取正值。 能量，通常取正值。
4、下表列出了钠的卤化物和硅的卤化物的 、 熔点： 熔点： NaX NaF NaCl NaBr NaI
熔点 SiX4 熔点 995 SiF4 -90.2 801 SiCl4 -70.4 775 SiBr4 5.2 651 SiI4 120.5
回答下列问题： (1)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔 点高很多，其原因是__________________。 (2)NaF 的熔点比NaBr的熔点高的原因是 。 SiF4 的熔点比SiBr4的熔点低的原因是 。 (3)NaF和NaBr的晶格能的高低顺序为 ， 硬度大小为 。
※
越大, 晶格能U越大,表明离子晶体中的离子键 越牢固。 越牢固。
3、晶格能对离子晶体物理性质的影响 、
晶格能越大 ；（离子键越强 （1）形成的离子晶体越稳定；（离子键越强） ）形成的离子晶体越稳定；（离子键越强） （2）熔点越高； ）熔点越高； （3）硬度越大； ）硬度越大； （4）晶格能大小还影响着离子晶体在水中的溶解 溶解热等性质。 度、溶解热等性质。
NaCl晶体中阴、 NaCl晶体中阴、阳离子配位数 晶体中阴
CsCl晶体中阴、 CsCl晶体中阴、阳离子配位数 晶体中阴
配位数8 Cs+配位数8
配位数8 Cl+配位数8
？
钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点 有何变化规律？说明什么？ 有何变化规律？说明什么？
离子极化和离子晶体的晶格能——离子极化能的理论计算和适用于所有离子晶体的晶格能公式
离子极化和离子晶体的晶格能——离子极化能的理论计算和适用于所有离子晶体的晶格能公式
离子极化和离子晶体的晶格能是由离子极化的作用和晶体的晶格结构共同决定的。
离子极
化是由电子的位移而引起的，当一个负离子周围有一个或更多的正离子时，它们之间发生
离子极化，这时负离子就有了一个近似虚拟电荷，而当它离开正离子时，这个虚拟电荷消失。
晶格能是一个晶体晶格中多个原子的相互作用定义的，它取决于原子的表面形状，原
子的重量大小，原子的极化能和原子力的感应。
为了理论计算晶格能，一般用户采用了离子极化（IP）和共价能（CP）有效势函数法。
在
这种情况下，由离子极化能而产生的晶格能是依靠了有效势函数法来理论计算的。
有效势
函数法中定义了两个参数，即离子极化系数k和共价能参数C，这两个参数用于描述离子
极化能和共价能之间的相互关系。
在实际计算中，可以选择不同的参数值来定义离子的极
化能，从而计算出晶格能。
克拉平克斯（Krampen）和柏金斯（Broms）提出了一种适用于所有离子晶体的晶格能公式。
根据这个公式，晶格能的计算可以用以下公式表示：U=S1+S2+S3，其中S1表示由离子极
化能而产生的能量，S2表示从共价能而产生的能量，而S3表示由极化能和共价能之间的
交互相互作用而产生的能量。
这个公式已成为计算晶格能的标准。
由此可见，离子极化和离子晶体的晶格能是由离子极化和晶格结构共同决定的，理论计算
晶格能大都采用有效势函数法，而晶格能的计算则可以通过克拉平克斯和柏金斯的晶格能
公式来完成。
矿物晶体化学(第三章+离子晶体的晶格能_
化合物
NaF
离子电荷 Ro /pm
+1,-1 231
ΔU/kJ· mol-1 t (m. p.)/℃
923 993
NaCl
NaBr
+1,-1
+1,-1
282
298
786
7Hale Waihona Puke 7801747NaI
MgO CaO SrO BaO
+1,-1
+2,-2 +2,-2 +2,-2 +2,-2
323
210 240 257 256
第三章 离子晶体 的晶格能
3.1 离子晶体的晶格能 3.2 菲尔斯曼能量相加公式 3.3 鲍林离子晶体法则 3.4 典型的离子结构
3.1 化学键及键参数 3.1.1 晶格能定义
晶格能 又称点阵能。被定义为在 0K、 1个标准压 力下, 1mol离子晶体转化成相互无限远离的气态离子时 内能的变化值，用符号L0表示。 (1mol) MXn Mn+(g)＋nX－(g) L0＝△U0θ 一般地，为了方便，设LT＝L0 设此过程中的焓变为△HTθ △HTθ＝△UTθ＋△n(g)RT 根据前面所述，对于实验化学家来说，焓和能的 概念是严格区分的，但数据上是混淆使用的，因此可 将上式中的△n(g)RT忽略。于是 △HTθ≈△Utθ＝LT≈L0
既然是静电引力，可以想象，正负离子的电 荷越高，核间距离越小，静电引力就越大，晶格 能就越大。相应地，其熔点、硬度就越大，这就 是如 MgO 、 CaO 以及 Al2O3 常被用来作高温材料 和磨料的原因。 既然是静电引力，可以预料，不同类型的离 子晶体，如 NaCl 型，配位数为 6 ； CsCl 型，配位 数为 8；ZnS 型，配位数为 4。这些离子晶体的一 种离子周围有不同数目的异号离子在相互作用， 其间的静电作用力显然是不一样的。事实上，不 同类型的晶体，有不同的马德隆常数值，从而有 不同的晶格能数据。
高中化学选修三第三章 第四节 离子晶体
离子晶体 阴、阳 离子
原子晶体
分子晶体
金属晶体 金属阳离子 和自由电子
原子
分子
分子间作用 力(范德华 力或氢键)
离子键
共价键
金属键
类型 项目
离子晶体 原子晶体
分子晶体
金属晶体
确定作用 力强弱的 离子电荷、 键长(原 一般判断 半径 子半径) 方法
组成结构相 似时，比较 离子半径、 相对分子质 价电子数 量大小 差别较大(汞 常温下为液 态，钨熔点 为3 410 ℃) 差别较大
5．根据右图推测，CsCl 晶体中两距离最 近的 Cs 间距离为 a， 则每个 Cs 周围
＋ ＋
6 ，每个 与其距离为 a 的 Cs＋数目为__ 2a ，每个 Cs＋周围距离相等且次近的 Cs＋数目为___ 12 ，距离为____ 3a ， 8 ， Cs＋周围距离相等且第三近的 Cs＋数目为____ 距离为______ 8 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＋
4．离子晶体的晶格能是指气态离子形成 1 摩尔离子晶体释放的能量， 晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。
离子晶体
晶格能
1．离子晶体的结构特点 (1)构成粒子： 阴离子 和 阳离子 。 (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。
[特别提醒] (1)离子晶体中不一定都含有金属元素，如 NH4NO3 晶 体；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 晶体是分子晶体。 (2)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。 (3)含有阳离子的晶体不一定是离子晶体， 也可能是金属 晶体。
2020高中化学 第三章 晶体结构与性质 第四节 离子晶体教案 选修3
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阳离子和错误!阴离子通过错误!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－是错误!6个（上、下、左、右、前、后各错误!1个，即配位数是错误!6),构成正八面体；每个Cl－周围距离最近的Na＋也是错误!6个（即配位数是错误!6），构成正八面体。
由此可推知该晶体的化学式为错误!NaCl.②每个Na＋周围距离最近的Na＋是错误!12个(上层错误!4个，同层错误!4个,下层错误!4个),每个Cl－周围距离最近的Cl－也是错误!12个。
③每个晶胞中实际拥有的Na＋数是错误!4,Cl－数是错误!4。
由此也可推知该晶体的化学式为错误!NaCl.(2）CsCl型①如下图，每个Cs＋周围距离最近的Cl－是错误!8个（即配位数是错误!8)，构成正六面体；每个Cl－周围距离最近的Cs＋也是错误!8个(即配位数是错误!8），构成错误!正六面体。
由此可推知该晶体的化学式为错误!CsCl。
②每个Cs＋周围距离最近的Cs＋是错误!6个(上、下、左、右、前、后各错误!1个），构成错误!正八面体；每个Cl－周围距离最近的Cl－也是错误!6个,构成错误!正八面体。
③每个晶胞中实际拥有的Cs＋数是错误!1____，Cl－数是错误!1。
由此也可推知该晶体的化学式为错误!CsCl.（3)CaF2晶体（如图所示）每个Ca2＋周围最邻近的F－有错误!8个，即Ca2＋的配位数为错误!8；每个F－周围最邻近的Ca2＋有错误!4个，即F－的配位数为错误!4。
在CaF2晶体中，Ca2＋和F－个数比是错误!1∶2，刚好与Ca2＋和F －的电荷数之比相反。
高中化学人教版选修3教案第三章第4节离子晶体(第2课时)(系列二)Word版含解析
培养学生对知识的整合能力
板书
过渡
影响离子键大小的因素是什么？化学上用什么来衡量？
讨论
知识过渡和连贯性
晶格能
探究
提出问题：
晶格能的大小与离子晶体的熔点有Fra bibliotek么关系？离子晶体的晶格能与哪些因素有关？引导学生阅读课本和分析表3-8。
阅读、讨论、分析、学生代表答复
培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，以及合作能力、归纳总结能力。
第四节 离子晶体
第二课时
一、教学目标
理解晶格能的大小与离子晶体性质的关系。
二、教学重点
晶格能的定义和应用。
三、教学难点
晶格能的定义和应用
四、教学方法
分析、归纳、应用
五、教学过程
教学
内容
教学
环节
教学活动
设计意图
教师活动
学生活动
板书
第四节 ?离子晶体?〔第二课时〕
离子晶体的定义、种类、决定离子晶体结构的因素
复习
提问
设计相应问题，引导学生回忆。
回忆，一位同学答复，其他同学补充。
知识回忆，教学反应。
离子晶体的特点
回忆
总结
引导学生讨论和总结，给学生的答复进行补充。
两个学生分别总结
培养学生对知识的整合能力
板书
二、1.离子晶体的特点：〔1〕〔2〕〔3〕〔4〕〔5〕
晶体熔沸点上下的判断
回忆
总结
引导学生讨论和总结，给学生的答复进行补充。
总结归纳
引导学生对本节的知识进行小结
培养学生归纳能力能力
练习
引导分析，学生讨论答复
知识反应
作业
P82习题7、8
第四节离子晶体第2课时
△H2
D 、Na (g) - e- = Na+ (g) ; △H3
E、1/2Cl2(g)=Cl(g);
△H4
F、Cl(g) + e- =Cl-(g);
△H5
写出△H1与△H 、△H2、△H3、△H4、△H5之
间的关系是： △H1= △H+ △H2+ △H3+ △H4+ △H5
4. 中学教材上图示的NaCl晶体结构，它向三维空间延伸
6.02×1023
1 2
而此小正方体体积为
3
4
8
8
7
(a×10-8㎝)3
故NiO晶体密度为：
1
2
5
6
74.7g × 6.02×1023
1 2
(a×10-8㎝)3
=
62.0 a3
g.
㎝-3
得到完美晶体。NiO晶体结构与NaCl相同，Ni2＋与邻近
的O2-核间距为a×10-8 ㎝，计算NiO晶体密度（已知NiO
摩尔质量为74.7g·mol-1)
解：在该晶体中最小正方体中所含的
N即i晶2+、体O中2－每个个数小均正为方: 体4×中18平=均12（含个有）1/2个
NiO.其质量为: 74.7g ×
BD..NNaaCCll、、CSOiO22、、SMiOg2O
3.下列热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶格
能的是___A___
A、Na+(g) + Cl- (g) = NaCl(s); △H
B、Na (s) + 1/2Cl2 (g) = NaCl(s); △H1
C、Na (s)= Na (g) ;
高中化学 选修3 第三章第四节
高中化学选修3 第三章晶体结构与性质 讲义及习题.含答案解析
高中化学选修三第三章晶体结构与性质一、晶体常识1、晶体与非晶体比较自范性：晶体的适宜的条件下能自发的呈现封闭的，规则的多面体外形。
对称性：晶面、顶点、晶棱等有规律的重复各向异性：沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，因此导致的在不同方向的物理化学特性也不尽相同。
2、获得晶体的三条途径①熔融态物质凝固。
②气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。
③溶质从溶液中析出。
3、晶胞晶胞是描述晶体结构的基本单元。
晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置”。
4、晶胞中微粒数的计算方法——均摊法某粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有1/n属于这个晶胞。
中学常见的晶胞为立方晶胞。
立方晶胞中微粒数的计算方法如下：①晶胞顶角粒子为8个晶胞共用，每个晶胞占1/8②晶胞棱上粒子为4个晶胞共用，每个晶胞占1/4③晶胞面上粒子为2个晶胞共用，每个晶胞占1/2④晶胞内部粒子为1个晶胞独自占有，即为1注意：在使用“均摊法”计算晶胞中粒子个数时要注意晶胞的形状。
二、构成物质的四种晶体1、四种晶体的比较（1）不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。
金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。
（2）原子晶体由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。
如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅（3）离子晶体一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，相应的晶格能大，其晶体的熔、沸点就越高。
晶格能：1mol气态阳离子和1mol气态阴离子结合生成1mol离子晶体释放出的能量。
（4）分子晶体①分子间作用力越大，物质熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常的高。
②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。
③组成和结构不相似的物质（相对分子质量接近），分子的极性越大，熔、沸点越高。
④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。
（5）金属晶体金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高。
第三章 第四节 晶格能
晶体结构与性质
第四节 离子晶体
第二课时
回顾：三种晶体结构与性质的比较
晶体类型 概念 原子晶体 分子晶体 金属晶体
相邻原子之间以共价 分子间以分子 键相结合而成具有空 间作用力相结 间网状结构的晶体 合而成的晶体
通过金属键 形成的晶体 金属键
金属阳离子 和自由电子
作用力 构成微粒
物 理 性 质 熔沸点 硬度 导电性
随堂练习
6.如图所示是某些晶体的结构，它们分别是NaCl、CsCl、 干冰、金刚石、石墨结构中的某一部分。
⑴ 其中代表金刚石的是（填编号字母，下同） _____，其中每个碳原子与____个碳原子最接近且距 离相等。金刚石属于____晶体。 ⑵ 其中代表石墨的是_______，其中每个正六边形 占有的碳原子数平均为______个。
格能的大小与离子晶体的 • 晶格能的大小与阴、阳离子所带电荷的乘积成正比， 熔点有什么关系？离子晶 与阴、阳离子间的距离成反比。
体的晶格能与哪些因素有 简言之,晶格能的大小与离子带电量成正比,与离子半径成反比. 关？
–形成的离子晶体越稳定；（离子键越强） –熔点越高；硬度越大。
晶格能越大：
总结1
• 离子晶体有什么特点？ –无单个分子存在；NaCl不表示分子式; –熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。且
5.参照下表中物质的熔点，回答有关问题：
物质 NaF NaCl 801 SiCl4 NaBr 755 SiBr4 NaI 651 SiI4 12.05 NaCl 801 SiCl4 KCl 776 RbCl 715 CsCl 646 PbCl4 熔点℃ 995 物质 SiF4
GeCl4 SnCl4
随堂练习
6.如图所示是某些晶体的结构，它们分别是NaCl、CsCl、 干冰、金刚石、石墨结构中的某一部分。
高中化学第三章晶体结构与性质3.4离子晶体(第2课时)离子晶体(2)新人教版选修3
第三章晶体结构与性质第四节离子晶体第2课时离子晶体（2)知识归纳1．晶格能的概念：离子晶体的晶格能是____________________________________释放的能量。
晶格能通常取______,单位______.反映离子晶体______的数据。
2．晶格能的作用：晶格能越大,形成的离子晶体越______，而且熔点______，硬度______。
3．影响晶格能大小的因素：离子所带电荷数越多,晶格能______;离子半径越小，晶格能______。
【答案】1．气态离子形成1 mol离子晶体正值kJ·mol－1稳定性2．稳定越高越大3．越大越大知识重点晶格能与共价键键能的比较下列有关晶格能的叙述正确的是A．晶格能是气态原子形成1摩尔离子晶体释放的能量B．晶格能通常取正值，但有时也取负值C．晶格能越大，形成的离子晶体越稳定D．晶格能越大，物质的硬度反而越小【解析】晶格能是气态离子形成1摩尔离子晶体时所释放的能量，晶格能取正值,且晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。
【答案】C好题1．下列说法不正确的是A．离子晶体的晶格能越大离子键越强B．阳离子的半径越大则可同时吸引的阴离子越多C．通常阴、阳离子的半径越小、所带电荷数越多，该阴、阳离子组成的离子化合物的晶格能越大D．拆开1 mol离子键所需的能量为该离子晶体的晶格能2．下列物质的熔沸点高低顺序正确的是A．金刚石>氯化钠〉干冰B．SO2>CO2〉SiO2C．MgO>H2S〉H2O D．金刚石>生铁〉纯铁3．下列关于物质熔点的排列顺序不正确的是A．生铁>纯铁〉钠B．CI4〉CBr4〉CCl4>CF4C．NaCl〉NaBr〉KBr D．MgO〉H2O〉O2>N24．溴化钠、氯化钠和氧化镁等离子晶体的核间距和晶格能（部分)如下表所示（1）溴化钠晶体的晶格能比氯化钠晶体的_______(填“大”或“小”）,主要原因是___________________。
《晶格能》PPT课件人教版高二化学选修
荷的乘积成正比，与阴、阳离子间的距离的平方成反比， 次增强，晶格能依次增大，故熔点依次升高，A不正确。
次增强，晶格能依次增大，故熔点依次升高，A不正确。r(F－)＜ r(Cl－)＜r(Br－)，故NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小，B正确。
在CsCl、NaCl、CaF2晶体中，阴离子的配位数分别为8、6、4，C正
确。r(Mg2＋)＜r(Ca2＋)＜r(Ba2＋)，故MgO、CaO、BaO中离子键依次
③对于相同类型的离子晶体，晶格能越大，离子键越强，
熔沸点越高，硬度越大。几种离子晶体的晶格能和熔点、
硬度数据如下表。
AB型离 离子电 子晶体 荷数
晶格能 /(kJ·mol－1)
熔点/℃
NaF
1
923
993
摩氏硬度 3.2
NaCl 1
786
801
2.5
NaBr 1
NaI
1
MgO
2
CaO
2
747 704 3 791 3 401
晶格能。
对没志气的人，路程显得远;对没有银钱的人，城镇显得远。
【讨论交流1】（1）影响晶格能大小的因素有哪些？ 【问题探究】离子晶体溴化钠、氯化钠和氧化镁的核间距和晶格能(部分)如下表所示。
晶格能/(kJ·m晶体性质的关系
因Q、P中阳离子均为Na+,阴离子所带电荷数相同,故晶格能的差异是由成键离子核间距决定的，晶格能越大,表明核间距越小,C项正确。
晶格能
例2 关于O2＋氧分子正离子的化合物的合成 由例1知道，将O2与PtF6放到一起就可以生成O2PtF6，且知
O2 O2＋＋e △IHmθ(O2)＝1175.7 kJ·mol－1 比较 △IHmθ(O)＝1314 kJ·mol－1
＝545 kJ·mol－1
于是△Hθ＝△IHmθ(O2)＋△IHmθ(F－,g)＋△H1θ－△latHmθ ＝1175.7－270.7－377.5－545＝－17.5 kJ·mol－1
分析可知，生成的过程是明显的熵减的过程，按△G＝△H －T△S，当△S<－58.7J·K－1·mol－1时就会使△Gθ>0。所以△Gθ 可能是一个正值，计算的结果似乎有些令人泄气。
NaCl(s) L
－△fHm
Na＋(g) + I
Na(g) + S
Na(s) +
Cl－(g) Ea
Cl(g) 1/2 B
1/2 Cl2(g)
L ＝(S＋I)Na＋(1/2 B＋Ea)Cl－△fHm
这个热力学循环，称为玻恩－哈伯热化学循环(Born-Haber Cycle)， 显然这个循环的理论基础是盖斯定律。
成焓来说明其稳定性，先写出CrCl的玻恩－哈伯热化学循环(类似于NaCl)。
CrCl(s)
Cr＋(g) + Cl－(g)
L
I
Ea
Cr(g) + Cl(g)
－ห้องสมุดไป่ตู้fHm
S
1/2 B
Cr(s) + 1/2 Cl2(g)
L ＝(S＋I)Cr＋(1/2 B＋Ea)Cl－△fHm
晶格能-讲课
r
反 比
② 离子的电荷：离子所带电荷越多，晶格能越大
q1
q2
F=k
正 比
q1·2 q
r2
1、试比较NaF、NaCl、NaBr、NaI的晶格能大小关系
AB型离子 晶体 离子 电荷 1 晶格能 （KJ/mol) 923
NaF > NaCl > NaBr > NaI
NaF
NaCl
NaBr
1
1
786
747
U 越大，离子晶体熔沸点越高
U 越大，离子晶体硬度越大
碳酸盐的热分解示意图
AB型离 子晶体 MgO CaO SrO BaO 稳 定 性 热分解温度
Z 2 2 2 2
晶格能(kJ· –1) mol 3791 3401 3223 3054
熔点(°C) 2852 2614 2430 1918
摩氏硬度 6.5 4.5 3.5 3.3
影响离子晶体结构的重要因素
表3-5 几种离子的离子半径
离子 离子半径/pm Na+ 95 NaCl Cs+ 169 CsCl Cl－ 181
表3-6 半径比和配位数
r+/r- = 0.524 C.N.= 6
r+/r- = 0.934 C.N.= 8
影响离子晶体结构的重要因素
ZnS r+/r0.402 NaCl 0.524 CsCl 0.934 CaTiO3 1.000
（2）Na+和Cl－的数目比为 1：1 ，所以氯化钠的化学式为 NaCl 。 __ __
Cl－
Na＋
Na+
Cl个
z
(3) 每个Na+等距紧邻的Na+共有12
2019-2020学年第二学期人教版化学选修3章节突破：3.4 离子晶体【答案 解析】
2
Li2O
的密度为
8×7＋4×16 g·cm－3。 NA（0.466 5×10－7）3
【答案】 (1)520 498 2 908
8×7＋4×16 (2)
NA（0.466 5×10－7）3
7/7
能与离子电荷的乘积成正比，与阴、阳离子的半径大小成反比。
q＋·q－ 晶格能＝K×
r
(3)晶格能与晶体的性质：晶格能的数据可以用来说明许多典型
的离子晶体的物理、化学性质的变化规律，晶格能较大，晶体的熔、
沸点越高，硬度越大。
(4)部分晶体的晶格能与晶体的物理性质
晶格能与物理性质的对应关系，如下表所示：
晶格能与离子型化合物的物理性质
人教版化学选修 3：
——《离子晶体》章节突破
一、离子晶体的晶格能
(1)概念
晶格能是指 1 mol 的离子化合物中的阴、阳离子，由相互远离的
气态，结合成离子晶体时所释放出的能量或拆开 1 mol 离子晶体使之
形成气态阴离子和阳离子所吸收的能量。单位：kJ·mol－1。
(2)影响晶格能的因素：离子的电荷和阴、阳离子的大小。晶格
933 1013 1074 1261 2196 2703 2843 3073 2833
硬度(莫氏标准) － － － － 3.3 3.5 4.5 6.5 9.0
1/7
题型 1 化学键的概念与实质 【例 1】 现有如下各种说法： ①在水中氢、氧原子间均以化学键相结合； ②金属和非金属化合形成离子键； ③离子键是阳离子、阴离子的相互吸引； ④根据电离方程式 HCl＝H＋＋Cl－，可判断 HCl 分子里存在离子 键；
kJ·mol－1。晶格能是指气态离子结合生成 1 mol 晶体所释放的能量
人教版高二化学 选修3 第三章：3.4离子晶体——晶格能(共21张PPT)
晶胞的边长为a cm，设阿伏加德常数为
NA，则NaCl晶体的密度为:
g/cm3
————。
晶胞法：
4M a3•NA
小立方体法： 1 M
2
a/2
(
1 2
a
)3
•NA
a
如图直线交点处 的圆圈为NaCl晶体 中Na+或Cl-所处位置， 晶体中，每个Na+周 围与它最接近的且距 离相等的Na+个数为： ____ 12
数为多少？ 4
3. 如图所示，在氯化钠晶体中，与 每个Na+等距离且最近的几个Cl-
所围 成的空间几何构型（ B ）
A. 十二面体 B. 正八面体 C. 正六面体 D. 正四面体
科学视野
含复杂离子的离子晶体 碳酸盐在一定温度下发生分解的规律？
课后小结：
课外活动： 完成 P83 第四点表格和练习册中的练习
及 “ 语 文 园 地”。 “ 语 文 园 地 ”包括 四个栏 目:我的 发现、 日积月 累、口 语
离子晶体种类繁多,结构多样 (41.)几氯种化钠常型见晶的离子晶体的晶胞结构：
胞
Na+ Cl-
钠离和氯离子在晶胞中的位置：
氯离子：体心和棱中点; 钠离子：面心和顶点.
或者反之;交错排列
每个NaCl晶胞含Na+、Cl-的个数?
作业：P82 Ex 5 6
选做练习题:
如右下图所示是NaCl晶胞结构示意图， 请回答：
(1) 与某个Na+离子距 离最近的Na+离子共有
12 个，
(2) 这些Na+离子中心 围成的空间几何图形是
___十__四__面___体___。
与Na+最近的Na+的个数及围成的几何图 形
02-10.5 离子晶体的晶格能
第10 讲固体结构中南大学：王一凡10.5 离子晶体的晶格能10.5 Lattice energy of ionic crystals本次课主要内容：晶格能玻恩-哈珀循环玻恩-朗德公式离子晶体的晶格能-晶格能就是指在标准状态下，破坏1 mol 离子晶体使之成为自由的气态正、负离子时，所需要的能量，用符号U 表示。
-通常来说，晶格能越大，离子键越稳定。
离子晶体中离子间的作用力并不限于一对正、负离子而是遍及所有离子之间。
整个离子晶体中离子之间的静电作用力是所有这些离子的静电引力和斥力的总和，由此形成晶格能的概念。
拟仅补录音，不出现pptppt 编号10-5-5晶格能大小的确定方法•玻恩-哈伯（Born-Haber）循环法间接测定•玻恩-朗德（Born-Lande）公式理论计算。
ppt编号10-5-5-附1拟补录音，做ppt玻恩-哈伯循环法如：利用玻恩-哈伯循环法间接测定NaCl 晶体的晶格能U 。
已知Na(s) + ½Cl 2(g) → NaCl(s)，Δf H m Ɵ(NaCl) = -411 kJ·mol -1NaCl(s)→Na +(g)+Cl -(g)U =?这一过程可以设计成热化学循环分步进行。
Na (s) + Cl 2(g)12Δf H m Ɵ(NaCl)NaCl(s)ΔH 1ƟNa (g)ΔH 3ƟNa +(g) ΔH 2ƟCl (g)ΔH 4ƟCl -(g)++ΔH 5Ɵppt 编号10-5-6ppt 编号10-5-7录音中10-5-7最后一句删除根据盖斯定律，有：ΔfH mƟ(NaCl) = ΔH1Ɵ+ ΔH2Ɵ+ ΔH3Ɵ+ ΔH4Ɵ+ ΔH5ƟU= –ΔH5Ɵ= –[Δf H mƟ(NaCl) –(ΔH1Ɵ+ ΔH2Ɵ+ ΔH3Ɵ+ ΔH4Ɵ)]= –{(–411) –[106 + 121 + 495.8 + (–348.7)]}= 786kJ·mol-1则NaCl 的晶格能为：式中：ΔH1Ɵ为1mol金属钠气化吸收的能量（升华热）ΔH2Ɵ为0.5mol Cl2分子的解离能ΔH3Ɵ为金属钠的电离能ΔH4Ɵ为氯原子的电子亲和能ΔH5Ɵ为氯化钠晶体晶格能U 的负值ppt编号10-5-8拟补录音某些AB 型离子晶体的晶格能、熔点和硬度离子晶体晶格能（U ，kJ·mol -1）熔点（℃）硬度NaFNaCl NaBr NaIMgO CaO SrO BaO923786 747704379134013223 30543.22.52.52.56.54.53.53.3993 8017476612852261424301918-由表可知：通常来说，同类型物质，晶格能越大，熔点越高、硬度越大。
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卡普斯金斯基（Kapustinskii)半经验公式：
U=1.202×105 [(Σn w+w-)/(r+r-)][1-34.6/(r++r-)] 其中： Σn为化学式中的离子数； w+w-为正负离子电荷数； r+r-为六配位的正负离子半径，单位pm； U的单位：kJ·mol-1
3.1.3.2 Bohn-Lzmde公式
第三章 离子晶体 的晶格能
3.1 离子晶体的晶格能 3.2 菲尔斯曼能量相加公式 3.3 鲍林离子晶体法则 3.4 典型的离子结构
3.1 化学键及键参数 3.1.1 晶格能定义
晶格能 又称点阵能。被定义为在 0K、 1个标准压 力下, 1mol离子晶体转化成相互无限远离的气态离子时 内能的变化值，用符号L0表示。 (1mol) MXn Mn+(g)＋nX－(g) L0＝△U0θ 一般地，为了方便，设LT＝L0 设此过程中的焓变为△HTθ △HTθ＝△UTθ＋△n(g)RT 根据前面所述，对于实验化学家来说，焓和能的 概念是严格区分的，但数据上是混淆使用的，因此可 将上式中的△n(g)RT忽略。于是 △HTθ≈△Utθ＝LT≈L0
上述数据代入上式求得：
△ rHm,6 =-689.1kJ· mol-1
则：U =689.1kJ· mol1
例 2、
Na (s) → Na (g) 1/2Cl2(g) →Cl(g) Na (g) → Na +(g) +e Cl(g) → Cl- (g) +e Na +(g) + Cl- (g) → NaCl(s) △fH°=S +D/2+I+(-E)+（-U） -U = △fH°- S - D/2 – I + E =-411-109-121-496+349=-788kJmol-1 U= 788kJmol-1
玻恩－朗德导出了一个计算晶格能的公式：
NAMZ+Z－e2 1 对于二元型离子化合物的晶体 L＝ 4π r (1－n ) 0 0 其中NA为阿佛加德 罗常数， M 马德隆常数 (Madelung) ，该常数随 晶体的结构类型而异( 见 2 － 1) ； Z+ 、 Z － 分别 是正负离子的电荷数值， e 为电子电量， 0 为介电 常数，r0为相邻异号离子 间的平衡距离，即正负 离子半径之和。 n为玻恩指数 (见下表)， 随离子的电子构型而变 化；
既然是静电引力，可以想象，正负离子的电 荷越高，核间距离越小，静电引力就越大，晶格 能就越大。相应地，其熔点、硬度就越大，这就 是如 MgO 、 CaO 以及 Al2O3 常被用来作高温材料 和磨料的原因。 既然是静电引力，可以预料，不同类型的离 子晶体，如 NaCl 型，配位数为 6 ； CsCl 型，配位 数为 8；ZnS 型，配位数为 4。这些离子晶体的一 种离子周围有不同数目的异号离子在相互作用， 其间的静电作用力显然是不一样的。事实上，不 同类型的晶体，有不同的马德隆常数值，从而有 不同的晶格能数据。
晶格能是离子晶体中离子间结合力大小的一 个量度。晶格能越大，表示离子晶体越稳定，破 坏其晶体耗能越多。我们知道离子晶体间存在着 离子间的静电引力，因此，晶格能本质上是离子 间静电引力大小的量度。 较大的晶格能意味着离子间结合紧密，这样 的离子化合物其熔点和硬度必定很高。事实上， 高熔点、高硬度就是离子化合物的显著特征。
△ fHm
KBr(s)
U △ rHm,6
升 华 焓
1 Br2 (g) 2
△ rHm,3
△ rHm,1
1 键能 2
△ rHm,4
Br (g)
△ rHm,2
电离能
△ rHm,5
电子亲和能
K(g)
Br (g) + + K (g)
△ fHm = △ rHm,1 + △ rHm,2 +△ rHm,3 +△ rHm,4 +△ rHm,5 + △ rHm,6 mol-1 △ rHm,2 =418.8kJ· mol△ rHm,1 =89.2kJ· 1 -1 -1 =96.5kJ· mol △ H mol △ rHm,3 =15.5kJ· r m,4 △ fHm =295.3kJ· mol△ rHm,5 =-324.7kJ· mol-1 1
化合物
NaF
离子电荷 Ro /pm
+1,-1 231
ΔU/kJ· mol-1 t (m. p.)/℃
923 993
NaCl
NaBr
+1,-1
+1,-1
282
298
786
747
801
747
NaI
MgO CaO SrO BaO
+1,-1
+2,-2 +2,-2 +2,-2 +2,-2
323
210 240 257 256
704
3 791 3 401 3 223 3 054
661
2 852 2 61响晶格能的因素：
① 离子的电荷(晶体类型相同时)
Z↑，U↑ 例：U(NaCl)<U(MgO)
② 离子的半径(晶体类型相同时) ③ 晶体的结构类型
R↑，U↓ 例：U(MgO)>U(CaO)
3.1.3 晶格能的计算
波恩-哈勃循环 玻恩-兰达公式 水合能循环法
1 θ Δ H S I D ( E) ( U) f 2 1 θ U Δ H S I D E f 2
3.1.3.1 波恩-哈勃循环
例 1、
1 K (s) + Br2 (l) 2
气化热
④ 离子电子层结构类型
晶格能对离子晶体物理性质的影响：
离子电荷数大,离子半径小的离子晶体晶格能大,相应 表现为熔点高、硬度大等性能。
NaCl 型 离子晶体 NaF NaCl NaBr NaI MgO CaO SrO BaO Z1 1 1 1 1 2 2 2 2 Z2 1 1 1 1 2 2 2 2 r+ /pm 95 95 95 95 65 99 113 135 rU /pm /kJ·mol-1 136 920 181 770 195 733 216 683 140 4147 140 3557 140 3360 140 3091 熔点 /oC 992 801 747 662 2800 2576 2430 1923 硬度 3.2 2.5 <2.5 <2.5 5.5 4.5 3.5 3.3