化学新人教选修三讲义：第三章第四节离子晶体含答案

第四节离子晶体

[学习目标定位] 1.熟知离子键、离子晶体的概念，知道离子晶体类型与性质的联系。2.认识晶格能的概念和意义，能根据晶格能的大小，分析晶体的性质。

一、离子晶体

1.概念及结构特点

(1)概念：阴、阳离子通过离子键结合而形成的晶体。

(2)结构特点：

①构成微粒：阴离子和阳离子，离子晶体中不存在单个分子。

②微粒间的作用力：离子键。

2.典型离子晶体的结构类型

(1)配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目，叫做离子晶体中离子的配位数。

(2)典型离子晶体的结构模型：

化学式NaCl CsCl CaF2

晶胞

晶胞中离子数目Na＋：4

Cl－：4

Cs＋：1

Cl－：1

Ca2＋：4

F－：8

阳离子的配位数688

阴离子的配位数684

(3)在NaCl晶体中，每个Na＋周围最近且等距离的Na＋有12个，每个Cl－周围最近且等距离的Cl－也有12个。在CsCl晶体中，每个Cs＋周围最近且等距离的Cs＋有6个，每个Cl－周围最近且等距离的Cl－也有6个。

3.决定晶体结构的因素

(1)思考讨论：

①在NaCl和CsCl两种晶体中，阴、阳离子的个数比都是1∶1，都属于AB型离子晶体，为什么二者的配位数不同、晶体结构不同？

答案 在NaCl 晶体中，正负离子的半径比r ＋r －＝0.525，在CsCl 晶体中，r ＋r －＝0.934，由于r

＋

r －值的不同，

结果使晶体中离子的配位数不同，其晶体结构不同。NaCl 晶体中阴、阳离子的配位数都是6，CsCl 晶体中阴、阳离子的配位数都是8。r

＋

r

－数值越大，离子的配位数越高。

②为什么在NaCl(或CsCl)晶体中，阳、阴离子的配位数相同；而在CaF 2晶体中，阳、阴离子的配位数不相同？

答案 在NaCl 、CsCl 晶体中，阳、阴离子的配位数相同，是由于阳、阴离子电荷(绝对值)相同，因而阳、阴离子的个数相同，结果导致阳、阴离子的配位数相同；若阳、阴离子的电荷不相同，阳、阴离子的个数必定不相同，结果阳、阴离子的配位数就不会相同。如CaF 2晶体中，Ca 2＋

的配位数为8，F －

的配位数为4，离子所带电荷越多，配位数越多。 (2)归纳总结，决定晶体结构的因素：

几何因素 晶体中正负离子的半径比 电荷因素 晶体中正负离子的电荷比

键性因素

离子键的纯粹程度

4.离子晶体的性质

(1)熔、沸点较高，硬度较大。

(2)离子晶体不导电，但熔化或溶于水后能导电。 (3)大多数离子晶体能溶于水，难溶于有机溶剂。

例1 下列性质适合于离子晶体的是( ) A.熔点1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电 B.熔点10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电 C.能溶于CS 2，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃ D.熔点97.81 ℃，质软，导电，密度0.97 g·cm －

3 【考点】离子键和离子晶体 【题点】离子晶体的特征性质 答案 A

解析 离子晶体在液态(即熔融态)导电，B 项错误；CS 2是非极性溶剂，根据相似相溶规律，C 项错误；离子晶体质硬易碎，且固态不导电，D 项错误。

例2 一种离子晶体的晶胞如图所示。其中阳离子A 以表示，阴离子B 以表示。关于该离子晶体的说法正确的是( )

A.阳离子的配位数为8，化学式为AB

B.阴离子的配位数为4，化学式为A 2B

C.每个晶胞中含4个A

D.每个A 周围有4个与它等距且最近的A 【考点】离子键和离子晶体 【题点】离子晶体的结构 答案 C

解析 用均摊法可知，晶胞中含有阳离子数为8×18＋6×1

2＝4，阴离子显然是8个，故化学式为AB 2，

A 、

B 项错误；每个A 周围最近且等距离的A 有12个(类似于干冰晶体)，D 项错误。 二、晶格能

1.概念：气态离子形成1 mol 离子晶体释放的能量。晶格能通常取正值，单位kJ·mol －

1。 2.影响因素及与离子晶体性质的关系

离子化合物 NaBr NaCl MgO 离子电荷数 1 1 2 核间距/pm 298 282 210 晶格能/kJ·mol －

1

747 786 3 791 熔点/℃ 747 801 2 852 摩氏硬度

<2.5

2.5

6.5

根据上表中的数据，回答下列问题： (1)影响因素：

(2)晶格能与晶体的熔点、硬度的关系：

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。

晶格能的几点应用

(1)一般情况下，离子化合物都有较高的熔点和沸点，这和它们的离子晶体有很大的晶格能有关。由于晶格能：MgO>NaF，MgO的熔点(2 852 ℃)比NaF的熔点(993 ℃)高得多。

(2)晶格能的大小决定离子晶体的稳定性。晶格能越大，表示离子键越强，晶体越稳定，熔化和破坏离子晶体时消耗的能量就越多，即相应的离子晶体的熔点就越高，硬度就越大。

(3)晶格能的大小影响岩浆晶出的次序，晶格能越大，形成的晶体越稳定，岩浆中的矿物越容易结晶析出。

例3下列关于晶格能的叙述中正确的是()

A.晶格能仅与形成晶体中的离子所带电荷数有关

B.晶格能仅与形成晶体的离子半径有关

C.晶格能是指相邻的离子间的静电作用

D.晶格能越大的离子晶体，其熔点越高

【考点】晶格能

【题点】晶格能的概念及影响因素

答案D

解析晶格能与离子所带电荷数的乘积成正比，与阴、阳离子半径的大小成反比，A、B项错误；晶格能越大，晶体的熔、沸点越高，硬度也越大，D项正确。

例4碱金属卤化物是典型的离子晶体，它的晶格能与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()

晶格能/kJ·mol－1离子半径/pm

①LiF LiCl LiBr LiI

1 031 845807752

Li＋Na＋K＋

6095133

②NaF NaCl NaBr NaI

915777740693F－Cl－Br－I－

136181195216

③

KF KCl KBr KI 812708676641

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

【考点】晶格能