第三章第四节 离子晶体

第四节离子晶体

1.理解离子晶体的概念、构成及物理性质。

2.能用离子键的有关理论解释离子晶体的物理性质。

3．了解几种常见的离子晶体的晶胞结构。 4.了解晶格能的概念及意义。

离子晶体[学生用书P49]

1．离子晶体

(1)定义：离子晶体是由阴离子和阳离子通过离子键结合而成的晶体。

(2)离子晶体的构成微粒是阴离子和阳离子。

(3)离子晶体微粒间的作用力是离子键。

2．决定离子晶体结构的因素

(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。

(4)大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)，难溶于非极性溶剂(如苯和CCl4)。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)离子晶体一定是离子化合物。()

(2)离子晶体中只含离子键。()

(3)含有离子的晶体一定是离子晶体。()

(4)由金属与非金属形成的晶体，属于离子晶体。()

(5)离子晶体的熔点一定低于原子晶体的熔点。()

(6)离子晶体受热熔化，破坏化学键，吸收能量，属于化学变化。()

(7)NaCl和CsCl晶体中，每个离子周围带相反电荷离子的数目分别是6和8，由此知离子键有饱和性和方向性。()

答案：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)×

2．下列关于离子晶体的性质的叙述正确的是()

A．熔、沸点都较高，难以挥发

B．硬度很小，容易变形

C．都能溶于有机溶剂而难溶于水

D．密度很小

解析：选A。离子晶体中的阴、阳离子通过一种强烈的相互作用——离子键结合在一起，离子键的键能较大，且极性很强，除了有些在极性溶剂中容易断裂外，其他的必须在高温下才能断裂，所以其熔、沸点都较高，不易挥发，硬度较大，不易变形，难溶于有机溶剂。又因为在离子晶体中，较大的离子采取密堆积形式，较小离子填空隙，所以密度一般都较大。

1．物理性质与结构的关系

(1)离子晶体具有较高的熔、沸点，难挥发

离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作用(离子键)，要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾，就需要较多的能量。因此，离子晶体具有较高的熔、沸点和难挥发的性质。如NaCl、CsCl的熔点分别是801 ℃、645 ℃；沸点分别是1 413 ℃、1 290 ℃。

一般来说，阴、阳离子所带的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高，如Al2O3＞MgO；NaCl＞CsCl等。

(2)离子晶体硬而脆

离子晶体中，阴、阳离子间有较强的离子键，离子晶体表现出较高的硬度。当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。

(3)离子晶体不导电，熔融态或溶于水后能导电

离子晶体中，离子键较强，阴、阳离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力，成为自由移动的离子，在外加电场的作用下，离子定向移动而导电。离子晶体溶于水时，阴、阳离子受到水分子的作用成了自由移动的离子(或水合离子)，在外加电场的作用下，阴、阳

离子定向移动而导电。

难溶于水的强电解质(如BaSO4、CaCO3等)溶于水，由于离子浓度极小，故导电性极差。通常情况下，我们说它们的水溶液不导电。

(4)大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)，难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)。当把离子晶体放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生作用，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子。

2．判断晶体类型的方法

(1)根据构成晶体的微粒和粒子间的作用力类别进行判断如由分子通过分子间作用力形成的晶体属于分子晶体；由原子通过共价键形成的晶体属于原子晶体；由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体；由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体。

(2)依据物质的分类判断

①活泼金属的氧化物(如Na2O、Al2O3等)、强碱[如KOH、Ba(OH)2等]和绝大多数的盐类是离子晶体。

②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硼、晶体硅等外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。

③常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硼、晶体硅等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、SiO2等。

④金属单质(除汞外)与合金属于金属晶体。

(3)依据晶体的熔点判断

离子晶体的熔点较高，常在数百至一千余摄氏度；原子晶体的熔点高，常在一千至几千摄氏度；分子晶体的熔点较低，常在数百摄氏度以下至很低温度；金属晶体多数熔点高，但也有熔点相当低的。

(4)依据导电性判断

离子晶体在水溶液中及熔融状态下导电；原子晶体一般为非导体，但晶体硅能导电；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子，也能导电；金属晶体是电的良导体。

(5)依据硬度和机械性能判断

离子晶体硬度较大或略硬而脆；原子晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体多数硬度大，但也有硬度较小的，且具有延展性。

(1)下列说法中正确的是________。

A．形成离子键的阴、阳离子间只存在静电吸引力

B．第ⅠA族元素与第ⅦA族元素形成的化合物一定是离子化合物

C．离子化合物的熔点一定比共价化合物的熔点高

D．离子化合物中可能只含有非金属元素

(2)同类晶体物质熔、沸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：

晶体熔、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__________。

[解析](1)形成离子键的阴、阳离子之间不但存在阴、阳离子之间的相互吸引，也存在着电子之间的相互排斥和原子核之间的相互排斥，A项错误；氢是第ⅠA族元素，HX(X为卤素元素)都是共价化合物，B项错误；NaCl是离子化合物，SiO2是共价化合物，但前者的熔点较低，C项错误；NH4Cl、(NH4)2SO4等都是只含有非金属元素的离子化合物，D项正确。

(2)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＋)＜r(K＋)＜r(Cs＋)，所以离子键的强度由大到小的顺序为NaCl＞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Na＜Mg＜Al，而粒子半径Na＞Mg＞Al，所以金属键强度由小到大的顺序为Na＜Mg＜Al，故其熔点是逐渐升高的。

[答案](1)D(2)离子离子键金属Na＜Mg＜Al Na＞Mg＞Al

离子键、离子晶体的概念

1．下列关于离子化合物的叙述正确的是()

A．离子化合物中都只含有离子键

B．离子化合物中的阳离子只能是金属离子

C．离子化合物如能溶于水，其所得溶液一定可以导电

D．溶于水可以导电的化合物一定是离子化合物

解析：选C。离子化合物中的阳离子不一定是金属离子，如NH4Cl，阳离子为NH＋4而不是金属离子；共价化合物溶于水也可能导电，如NH3、SO2、HCl等。

2．下列物质中属于含有非极性键的离子晶体的是()

①醋酸钠②氢氧化钾③过氧化钠④金刚石⑤乙醇⑥碳化钙