人教版高中化学选修3课件-离子晶体

不同？
1.AB 型离子晶体 NaCl 和 CsCl 中的配位数为何
【点拨】 r＋是决定离子晶体结构的重要因素，其值越大， r－
配位数越大，NaCl 与 CsCl 虽都为 AB 型离子晶体，但 Na＋与 Cs＋的半径不同，则rr＋－的比值不同，则配位数也就不同。
2．如何判断一种晶体是否为离子晶体？
【点拨】 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，一般具有较大硬度且质脆的为离子晶体。
3．离子键为何没有方向性和饱和性？
①每个 Cs＋周围最近距离的 Cl－有 8 个，构成正六面体构型； 每个 Cl－周围最近距离的 Cs＋也有 8 个，构成正六面体构型。由 此可推知该晶体的化学式为 CsCl。
②每个 Cs＋周围最近距离的 Cs＋有 6 个(上、下、左、右、 前、后)，构成正八面体；每个 Cl－周围最近距离的 Cl－也有 6 个， 构成正八面体。
(4)溶解性 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(如苯、CCl4)中。当把离子晶体放在水中时，极性水分子对离 子晶体中的离子产生吸引，使晶体中的离子克服离子间的作用 而离开晶体，变成在水中自由移动的离子。
化学变化过程一定发生旧化学键的断裂和新化学键的形 成，但破坏化学键或形成化学键的过程却不一定发生化学变化。 如食盐熔化会破坏离子键，食盐结晶过程会形成离子键，但均 不是化学变化过程。
下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是( A ) A．熔点：NaF>MgF2>AlF3 B．晶格能：NaF>NaCl>NaBr C．阴离子的配位数：CsCl>NaCl>CaF2 D．硬度：MgO>CaO>BaO
解析：由于 r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)，且 Na＋、Mg2＋、Al3＋ 所带电荷数依次增大，所以 NaF、MgF2、AlF3 的离子键依次增 强，晶格能依次增大，故熔点依次升高。r(F－)<r(Cl－)<r(Br－)， 故 NaF、NaCl、NaBr 的晶格能依次减小。在 CsCl、NaCl、CaF2 中阴离子的配位数分别为 8、6、4。r(Mg2＋)<r(Ca2＋)<r(Ba2＋)， 故 MgO、CaO、BaO 中离子键依次减弱，晶格能依次减小，硬 度依次减小。
知识点一
离子晶体的组成和性质
1．离子键 (1)定义：阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键叫做 离子键。 (2)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)相互结合时大多形成离 子键。
③每个晶胞中 Na＋的实际数目是 1＋12×14＝4(个)，Cl－的数 目是 6×12＋8×18＝4(个)。由此亦可推知食盐晶体的化学式为 NaCl。
(2)CsCl 型
CsCl 型离子晶体中，每个离子被 8 个带相反电荷的离子包 围，常见的 CsCl 型离子晶体有铯的卤化物(氟化物除外)等。CsCl 晶体的晶胞如图所示。
【点拨】 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。
【例 1】 下列性质中，可以较充分说明某晶体是离子晶体 的是( D )
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
第三章
晶体结构与性质
第四节 离子晶体
[学习目标] 1.通过模型了解离子晶体的结构特点并利用其 结构特点解释物理性质。
2．结合图片了解常见的离子晶体的晶胞结构。 3．了解晶格能的概念、意义及对物质性质的影响。
01课前自主学习 03随堂基础巩固
02课堂互动探 究
课时作业
一、离子晶体
1．构成离子晶体的粒子 构成离子晶体的粒子是阳__离__子__和__阴__离__子__，粒子之间的相互 作 用 是 _____离_子 __键____ ， 这 些 粒 子 在 晶 体 中 ____不__能______( 填 “能”或“不能”，下同)自由移动，所以离子晶体___不__能_______ 导电。
(3)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。
(4)离子键只存在于离子化合物中。 (5)强碱、活泼金属氧化物、大多数盐类等是离子化合物。
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)离子晶体的化学式只表示晶体中阴阳离子的个数比，而 不是表示分子的组成。
(2)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)导电性 离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电。离子晶体中， 离子键较强，离子不能自由移动，即晶体中无自由移动离子， 离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够能量克 服离子间的相互作用，成为自由移动的离子，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。
2．配位数 离子晶体中离子的配位数指一个离子周围最邻近的 _异__电__性__离__子__的__数__目___。决定离子晶体中离子的配位数的因素有 ___几__何_______因素、_____电__荷_____因素、___键__性_______因素。 (1)几何因素是指晶体中正负离子的__半__径__比__(_r＋_/_r_－。) 它是决 定离子晶体结构的重要因素。
3．离子晶体的组成 ①离子晶体由阴阳离子组成，阴阳离子间的作用力是离子 键。 ②离子晶体中不一定都含有金属元素，如 NH4Cl 是离子晶 体。 ③离子晶体中除离子键外不一定不含其他化学键，如： NaOH 晶体中还含有极性共价键，Na2O2 晶体中还含有非极性共 价键。
④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 是由金属元素 Al 和非金属元素 Cl 组成的分子晶 体，含有金属离子的晶体不一定是离子晶体，如：金属晶体中 含有金属阳离子。
知识点二
常见离子晶体的构型
1．离子晶体的典型结构 (1)NaCl 型
①如图所示，每个 Na＋周围最近距离的 Cl－有 6 个，构成正 八面体构型；每个 Cl－周围最近距离的 Na＋也有 6 个，构成正八 面体构型。由此可推知食盐晶体的化学式为 NaCl。
②每个 Na＋周围最近距离的 Na＋有 12 个(上层 4 个，同层 4 个，下层 4 个)；每个 Cl－周围最近距离的 Cl－也有 12 个。
【提示】 判断某晶体是否属于离子晶体，就要看它是否具 有离子晶体的特性。熔点高、固体不导电、可溶或难溶于水都不 是离子晶体所特有的，而在熔融状态下能否导电是区分化合物是 离子化合物还是共价化合物的重要依据。
【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。
离子晶体
NaC
CaF
CsCl
l
2
阴离子Baidu Nhomakorabea配
位数
684
阳离子的配
位数
688
(2)影响配位数的因素
①离子的半径：离子半径比值越大，配位数就越大(见下表)。
离子晶 正、负离子半径比(r 配位数
体
＋/r－)
(C.N.)
r＋/r－＝0.52(0.414～
NaCl
6
0.732)
r＋/r－＝0.93(0.732～
4．离子晶体的性质 (1)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。一般说来， 阴、阳离子的电荷数越多，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。
CsCl
8
1.00)
r＋/r－＝0.27(0.225～
ZnS
4
0.414)
②离子的电荷数：离子正、负电荷的比值决定阴、阳离子 的个数比，这对配位数有重要影响。
以 CaF2 的结构为例分析：
分析右图中的晶胞结构可知：每个 Ca2＋周围最邻近的 F－有 8 个，表明 Ca2＋的配位数为 8；每个 F－周围最邻近的 Ca2＋有 4 个，表明 F－的配位数为 4。由此可见，在 CaF2 晶体中，Ca2＋和 F－的个数比为 1 2，刚好与 Ca2＋和 F－的电荷比 2 1 相反。
(2)电荷因素是指_正__负__离__子__的__电__荷__比_。如在 NaCl 晶体中，每 个 Na ＋ 周 围 有 ____6________ 个 Cl － ， 每 个 Cl － 周 围 有 ____6________个 Na＋。NaCl 只是氯化钠晶体的____化__学__式____， 在晶体中不存在单个氯化钠分子，只有 Na＋和 Cl－。在 CsCl 晶 体中，每个 Cs＋周围有_____8_______个 Cl－，每个 Cl－周围有 _____8_______个 Cs＋。如果正负离子的______电__荷____不同，正负 离 子 的 ______个__数____ 必 定 不 相 同 ， 结 果 ， 正 负 离 子 的 ___配__位__数_____就不会相同。如在 CaF2 晶体中，Ca2＋和 F－的电荷 比是 2 1，个数比是 1 2，Ca2＋的配位数为_____8_______，
F－的配位数为_____4_______。
(3)键性因素是指___离_子__键__的__纯__粹__程__度_____。 3．特点 离子晶体___硬__度__较__大___、难于压缩、较__高__的__熔__点__和__沸__点____。 二、晶格能
1．概念 ____气_态__离__子___ 形 成 ___1__摩__尔_____离 子 晶 体 ___释__放_______ 的 能量，通常取正值。
2．影响晶格能大小的因素 (1)离子所带电荷：离子所带电荷 ____越__多______，晶格能 ____越__大______。 (2)离子的半径：离子的半径越 _____大_______，晶格能越
_____大_______。
3．晶格能的作用
晶 格 能 直 接 反 应 离 子 晶 体 的 ___稳__定__性_____ 。 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______。
③每个晶胞中实际 Cs＋的数目为 8×18＝1(个)，Cl－的数目为 1 个。由此亦可推知该晶体的化学式为 CsCl。
(3)CaF2 型 CaF2 晶体中每个 Ca2＋周围同时吸引着 8 个 F－，每个 F－周 围同时吸引着 4 个 Ca2＋(如图所示)。
2．离子晶体中离子的配位数 (1)离子的配位数：晶体晶胞中一个离子周围最邻近的异电 性离子的数目称为该离子的配位数。见下表：