新人教化学 选修3 第3章 第4节 离子晶体

第四节离子晶体

一、离子晶体

1．离子晶体中阴、阳离子交替出现，层与层之间如果滑动，同性离子相邻而使斥力增大导致不稳定，所以离子晶体无延展性。

2．离子晶体不导电，但在熔融状态或水溶液中能导电。

3．离子晶体难溶于非极性溶剂而易溶于极性溶剂。

4．离子晶体的熔、沸点取决于构成晶体的阴、阳离子间离子键的强弱，而离子键的强弱，又可用离子半径衡量，通常情况下，同种类型的离子晶体，离子半径越小，离子键越强，熔、沸点越高。

5．离子晶体中不一定含有金属阳离子，如NH4Cl为离子晶体，不含有金属阳离子，但一定含有阴离子。

晶体类型金属晶体离子晶体分子晶体原子晶体

基本微粒金属阳离子、自

由电子

阴离子、阳离子分子原子

物质类别金属单质离子化合物多数的非金属

单质和共价化

合物

金刚石、碳化硅

(SiC)、晶体硅、二

氧化硅等少数的

非金属单质和共

价化合物

物理性质硬度和密

度较大，

熔、沸点

较高，有

延展性，

有光泽

硬度和密度较

大，熔、沸

点较高

硬度和密度较

小，熔、沸点较

低

硬度和密度大，

熔、沸点高

决定熔、

沸点高低的因素金属键强弱

离子键强弱(或

晶格能大小)

范德华力(或氢

键)的强弱

共价键的强弱

导电性固态就可导电熔融或溶于

水能导电

某些溶于水能导

电

均不导电

7.通常情况下各种晶体熔、沸点高低顺序为原子晶体>离子晶体>分子晶体，金属晶体熔、沸点有的很高，有的很低。但也有些离子晶体的熔、沸点比原子晶体高，如MgO的熔、沸点比SiO2的高。

二、晶格能

1．晶格能的影响因素

离子电荷数越大，核间距越小，晶格能越大。

2．岩浆晶出规则的影响因素

(1)晶格能(主要)：晶格能越大，越早析出晶体。

(2)浓度：越早达到饱和，越易析出。

在医院施行外科手术时，常用HgCl 2的稀溶液作为手术刀的消毒剂。已知HgCl 2

有如下性质：①HgCl 2晶体熔点较低；②HgCl 2在熔融状态下不能导电；③HgCl 2在水溶液中可发生微弱的电离。下列关于HgCl 2的叙述正确的是( )

A ．HgCl 2属于共价化合物

B ．HgCl 2属于离子化合物

C ．HgCl 2属于非电解质

D ．HgCl 2属于强电解质

解析 分子晶体一般熔、沸点较低，熔化后不能导电，符合共价化合物的特点，溶于水后可微弱电离则说明是弱电解质。

答案 A

此类习题主要考查不同类型晶体的物理性质的特点。正确解答这类习题，要全面比较并

记忆四种类型晶体的物理性质各个方面的异同点。

离子晶体熔点的高低决定于阴、阴离子之间的距离、晶格能的大小，据所学知

识判断KCl 、NaCl 、CaO 、BaO 四种晶体熔点的高低顺序是( )

A ．KCl>NaCl>BaO>CaO

B ．NaCl>KCl>CaO>BaO

C ．CaO>BaO>KCl>NaCl

D ．CaO>BaO>NaCl>KCl

解析 对于离子晶体来说，离子所带电荷数越多，阴、阳离子核间距离越小，晶格能越大，离子键越强，熔点越高。阳离子半径大小顺序为：Ba 2＋>K ＋>Ca 2＋>Na ＋；阴离子半径：Cl －>O 2－，比较可得只有D 项是正确的。

答案 D

NaCl 晶体模型如下图所示，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。

解析 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，棱边上的每个Na ＋同时被4个晶胞共用，属于该晶胞的Na ＋仅占14)，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，顶点上的每个Cl －同时被8个晶胞共用，属于该晶胞的Cl －仅占18

),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，面心上的每个Cl －同时被2个晶胞共用，属于该晶胞的Cl －仅占12

)，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。

答案 6 6 4 4 12

充分理解分摊法并熟练应用是计算晶胞中微粒数目的关键，同时也应具备一定的空间想

象能力。

1．离子晶体中离子的配位数(缩写为C.N.)是指一个离子周围最邻近的异电性离子的数

目。CsCl 、NaCl 的阳离子和阴离子的比例都是1∶1，同属AB 型离子晶体。参考课本图3－

27、图3－28，数一数这两种离子晶体中阳离子和阴离子的配位数，它们是否相等？

NaCl 和CsCl 晶体中的阴、阳离子的配位数

离子晶体 阴离子的配位数 阳离子的配位数

NaCl

CsCl

提示 NaCl 8。由此可见，两种离子晶体中阳离子的配位数等于阴离子的配位数，但就两种晶体而言，它们离子的配位数是不相等的。显而易见，NaCl 和CsCl 是两种不同类型的晶体结构。

2．你认为是什么因素决定了离子晶体中离子的配位数？利用下表的数据进行计算，把计算结果填入下表，可能有助于你推测为什么NaCl 、CsCl 晶体中离子的配位数不同。

离子 Na ＋ Cs ＋ Cl －

离子半径/pm 95 169 181

NaCl 、CsCl 中的正、负离子的半径比和配位数

NaCl CsCl

r ＋/r －＝0.524 r ＋/r －＝0.934

C.N.＝6 C.N.＝8

提示 由以上可见，正负离子半径比是决定离子的配位数的重要因素。氯化钠、氯化铯晶体中，正负离子的半径比是不同的，配位数也不同，它们是两种不同类型的晶体。

1．B 2.C 3.D

4．NaCl 和CsCl 的化学式可以用同一通式(AB 型)表示，但晶体结构却不相同，原因是确定晶体结构的因素与晶体中正负离子的半径比有关。NaCl 晶体中，正负离子的半径比r ＋/r －＝0.524，CsCl 晶体中，正负离子的半径比r ＋/r －＝0.934，由于r ＋/r －值不同，因而晶体中离子的配位数不同，导致晶体结构不同。