高中化学 人教版选修3 第3章第4节 离子晶体(教学设计、教案、学案

第4节离子晶体

第一课时离子晶体

学习目标：1.能通过电子的得失来说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征来解释其物理性质。2.了解NaCl晶体、CsCl 晶体、CaF2晶体的结构，掌握阴、阳离子的配位数。3.了解影响晶体中离子配位数的因素——几何因素和电荷因素。

[知识回顾]

1．什么是离子键？什么是离子化合物？

答：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键叫做离子键。

含有离子键的化合物称为离子化合物。

2．下列物质中属于离子化合物的是①②④⑤⑥⑦，只含离子键的离子化合物是①⑤⑥⑦。

①Na2O②NH4Cl③O2④Na2SO4⑤NaCl

⑥CsCl⑦CaF2

3．我们已经学习过几种晶体？它们的结构微粒和微粒间的相互作用分别是什么？

答：

晶体类型分子晶体原子晶体金属晶体结构微粒分子原子金属阳离子和

自由电子

微粒间的相

分子间作用力共价键金属键互作用力

1．离子键

(1)离子键的实质：是静电作用，它包括阴、阳离子之间的引力和两种离子的原子核之间以及它们的电子之间的斥力两个方面，当引力与斥力之间达到平衡时，就形成了稳定的离子化合物，它不显电性。

(2)离子键的特征：没有方向性和饱和性。因此，以离子键结合的化合物倾向于形成紧密堆积，使每个离子周围尽可能多地排列异性电荷的离子，从而达到稳定的目的。

2．离子晶体

(1)离子晶体：阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体称为离子晶体。

(2)常见离子晶体的配位数：在NaCl晶体中阳离子和阴离子的配位数都是6；在CsCl晶体中，阳离子和阴离子的配位数都是8；在CaF2晶体中，Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4。

(3)离子晶体中阴阳离子配位数的决定因素：几何因素、电荷因素和键性因素。

(4)离子晶体的物理性质：硬度大，难压缩，熔、沸点高。

知识点一离子键与离子晶体

1．离子键

(1)成键元素：活泼金属元素(如K、Na、Ca、Ba等，主要是第ⅠA族和第ⅡA族元素)和活泼非金属元素(如F、Cl、Br、O等，主要是第ⅥA族和第ⅦA族元素)相互结合时多形成离子键。

(2)成键原因：活泼金属原子容易失去电子而形成阳离子，活泼非金属原子容易得到电子形成阴离子。当活泼金属遇到活泼非金属时，电子发生转移，分别形成阳、阴离子，再通过静电作用形成离子键。

(3)离子键只存在于离子化合物中。

(4)强碱、活泼金属氧化物、大多数盐类是离子化合物。

2．离子晶体

(1)离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。

(2)离子晶体微粒之间的作用力是离子键。由于静电作用没有方向性，故离子键没有方向性。只要条件允许，阳离子周围可以尽可能多地吸引阴离子，同样，阴离子周围可以尽可能多地吸引阳离子，故离子键也没有饱和性。根据静电作用大小的影响因素可知，在离子晶体中阴阳离子半径越小，所带电荷数越多，离子键越强。

(3)离子晶体具有较高的熔点、沸点，难挥发。

(4)离子晶体硬而脆。离子晶体中，阴、阳离子间有较强的离子

键，离子键表现了较大的硬度，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。

(5)离子晶体不导电，熔融或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，无自由移动的离子，因此离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够能量，克服了离子间的相互作用，成了自由移动的离子，在外界电场作用下，离子定向移动而导电。离子化合物溶于水时，阴、阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子(或水合离子)，在外界电场作用下，阴、阳离子定向移动而导电。

(6)大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中，难溶于非极性溶剂(如汽油、煤油)中。

[问题探究]

1．如何判断一种晶体是否为离子晶体？

[答案]常见的方法有以下两种。

方法一：由组成晶体的粒子种类来判断，离子化合物形成的晶体一定为离子晶体。

方法二：由晶体的性质来判断。(1)根据导电性，固态时不导电，而熔融状态或溶于水时能导电的一般为离子晶体；(2)根据机械性能，一般具有较高硬度且质脆的为离子晶体。

2．离子键为何没有方向性和饱和性？

[答案]通常情况下，阴、阳离子可以看成是球形对称的，其电荷分布也是球形对称的，只要空间条件允许，一个离子可以同时吸引多个异电性离子。因此，离子键没有方向性和饱和性。

1．NaCl、CsCl、CaF2等均为该物质的化学式而非分子式，化学式仅表示晶体中阴、阳离子的最简个数比。

2．Na2O2中阴离子是O－2(看做离子团)，阳离子为Na＋，阴、阳离子个数比为1∶2。

影响离子晶体结构的因素

(1)几何因素：由于r＋/r－值的不同，使得晶体中离子的配位数不同，因此晶体中正负离子的半径比(r＋/r－)是决定离子晶体结构的重要因素。

(2)电荷因素：由于正负离子电荷数不同，正负离子的个数必定不同，正负离子的配位数就会不同，因此正负离子的电荷数之比是决定离子晶体结构的重要因素。

1．下列性质适合于离子晶体的是()

①熔点为1070 ℃，易溶于水，水溶液能导电②熔点为

10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电③能溶于CS2，熔点为112.8 ℃，沸点为444.6 ℃④熔点为97.81 ℃，质软，导电，密度为0.97 g·cm－3⑤熔点为－218 ℃，难溶于水⑥熔点为3900 ℃，硬度很大，不导电⑦难溶于水，固态时能导电，升温时导电能力减弱⑧难溶于水，熔点高，固体不导电，熔化时导电

A．①⑧B．②③⑥

C．①④⑦D．②⑤

[解析]离子晶体液态时能导电，难溶于非极性溶剂，熔点较高、质硬而脆，固体不导电，故②③④⑤⑦均不符合离子晶体的特点；⑥中物质熔点达3900 ℃，硬度很大，应是原子晶体。故只有①⑧符合题意。

[答案] A

2．下列性质中，可以较充分说明某晶体是离子晶体的是() A．具有较高的熔点

B．固态不导电，水溶液能导电

C．可溶于水

D．固态不导电，熔融状态能导电

[解析]从熔点来看，离子晶体一般具有较高的熔点，但金刚石、石英等原子晶体也有很高的熔点，A项错误；从溶解性来看，蔗糖、葡萄糖等分子晶体也可溶于水，C项错误；从导电性来看，AlCl3、HCl都不是离子化合物，但它们的水溶液均能导电，B项错误；而如果固态不导电、熔融状态能导电，说明由固态变为熔融状态的过程是克服离子键(而不是共价键或金属键)的过程，即固态中原本有阴、阳离子，只是不能自由移动，而由阴、阳离子构成的晶体一定是离子晶体。

[答案] D