1、第四节第四节 离子晶体离子晶体 学习目标学习目标 1.了解离子晶体的结构特点。了解离子晶体的结构特点。 2.能根据离子晶体的结构特点解释其物理性质。能根据离子晶体的结构特点解释其物理性质。 3.了解晶格能的含义及其应用。了解晶格能的含义及其应用。 课堂互动讲练课堂互动讲练 课前自主学案课前自主学案 知能优化训练知能优化训练 第第 四四 节节 离离 子子 晶晶 体体 课前自主学案课前自主学案 一、离子晶体一、离子晶体 1结构特点结构特点 阳离子阳离子 阴离子阴离子 离子键离子键 2决定晶体结构的因素决定晶体结构的因素 半径比半径比 电荷比电荷比 离子键离子键 3性质性质 熔、沸点熔、沸点_，硬度
2、，硬度_，难溶于有，难溶于有 机溶剂。机溶剂。 较高较高 较大较大 思考感悟思考感悟 1离子晶体中存在共价键吗？离子晶体中存在共价键吗？ 【提示提示】 有些离子晶体如有些离子晶体如NaOH、NH4Cl、 Na2SO4中存在共价键，有些离子晶体中不存中存在共价键，有些离子晶体中不存 在共价键如在共价键如NaCl、MgO等。等。 二、晶格能二、晶格能 1概念概念 _形成形成1摩离子晶体摩离子晶体_的能的能 量，通常取量，通常取_，单位为，单位为_。 2影响因素影响因素 3晶格能对离子晶体性质的影响晶格能对离子晶体性质的影响 晶格能越大，形成的离子晶体越晶格能越大，形成的离子晶体越_，而且，而且 熔
3、点越熔点越_，硬度越，硬度越_。 气态离子气态离子 释放释放 正值正值 kJ mol 1 越多越多 越小越小 稳定稳定 高高 大大 思考感悟思考感悟 2NaCl与与KCl，NaCl与与MgCl2哪一个晶格能更哪一个晶格能更 大？大？ 【提示提示】 r(Na )r(Mg2)，所以 ，所以MgCl2的晶格能大于的晶格能大于NaCl。 课堂互动讲练课堂互动讲练 离子晶体及常见的类型离子晶体及常见的类型 1离子键离子键 (1)定义：阴、阳离子间通过静电作用所形成的定义：阴、阳离子间通过静电作用所形成的 化学键叫做离子键。化学键叫做离子键。 (2)成键元素：活泼金属元素成键元素：活泼金属元素(如如K、N
4、a、Ca、Ba 等，主要是第等，主要是第A族和第族和第A族元素族元素)和活泼非金和活泼非金 属元素属元素(如如F、Cl、Br、O等，主要是第等，主要是第A族和族和 第第A族元素族元素)相互结合时多形成离子键。相互结合时多形成离子键。 (3)成键原因：活泼金属原子容易失去电子而形成成键原因：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移，分别形成阳、阴离子，再通过静电作用形成 离子键。离子键。 (
5、4)离子键只存在于离子化合物中。离子键只存在于离子化合物中。 (5)强碱、活泼金属氧化物、大多数盐类是离子化强碱、活泼金属氧化物、大多数盐类是离子化 合物。合物。 2.离子晶体离子晶体 (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。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
6、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。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。个数比，而不是表示分子的组成。 3几种离子晶体模型几种离子晶体模型 (1)NaCl型晶体结构模型型晶体结构模型(左下图左下图)：配位数为：配位数为6。 在在NaCl晶体中，每个晶体中，每个Na
7、周围同时吸引着 周围同时吸引着6个个Cl ，每个 ，每个Cl 周围也同时吸引着 周围也同时吸引着6个个Na 。 。 每个每个Na 周围与它最近且等距的 周围与它最近且等距的Na 有 有12个，个， 每个每个Na 周围与它最近且等距的 周围与它最近且等距的Cl 有 有6个。个。 (2)CsCl型晶体结构模型型晶体结构模型(右下图右下图)：配位数为：配位数为8。 在在CsCl晶体中，每个晶体中，每个Cs 周围同时吸引着 周围同时吸引着8个个 Cl ，每个 ，每个Cl 周围也同时吸引着 周围也同时吸引着8个个Cs 。 。 每个每个Cs 与 与6个个Cs 等距离相邻，每个 等距离相邻，每个Cs 与 与
8、8 个个Cl 等距离相邻。 等距离相邻。 特别提醒：特别提醒：(1)阴、阳离子间只存在离子键。阴、阳离子间只存在离子键。 (2)不存在小分子，化学式仅表示晶体中阴、阳离不存在小分子，化学式仅表示晶体中阴、阳离 子个数比的最简式。 如： 在子个数比的最简式。 如： 在NaCl和和CsCl晶体中，晶体中， 都不存在单个的都不存在单个的 NaCl 和和 CsCl 分子。 在这种晶体分子。 在这种晶体 中， 阴、 阳离子的个数比都是中， 阴、 阳离子的个数比都是 11， NaCl 和和 CsCl 只是表示离子晶体只是表示离子晶体中阴、 阳离子个数比的化学式，中阴、 阳离子个数比的化学式， 而不是表示分
9、子组成的分子式。而而不是表示分子组成的分子式。而 Na2O2的阴离的阴离 子为子为 O2 2 ，阳离子为，阳离子为 Na ，故晶体中阴、阳离子 ，故晶体中阴、阳离子 的个数比为的个数比为 12，而不是，而不是 11。 (3)阴、阳离子采用不等径密圆球的堆积方式。阴、阳离子采用不等径密圆球的堆积方式。 例例1 (2011年黄冈高二检测年黄冈高二检测)有下列八种晶体：有下列八种晶体： A.SiO2(水晶水晶)；B.冰醋酸；冰醋酸；C.氧化镁；氧化镁；D.白磷；白磷；E. 晶体氩；晶体氩；F.氯化铵；氯化铵；G.铝；铝；H.金刚石。金刚石。 用序号回答下列问题：用序号回答下列问题： (1)属于原子晶
10、体的化合物是属于原子晶体的化合物是_，直接由原，直接由原 子构成的晶体是子构成的晶体是_，直接由原子构成的分，直接由原子构成的分 子晶体是子晶体是_。 (2)由极性分子构成的晶体是由极性分子构成的晶体是_，含有共价，含有共价 键的离子晶体是键的离子晶体是_，属于分子晶体的单质是，属于分子晶体的单质是 _。 (3)在一定条件下能导电并发生化学变化的是在一定条件下能导电并发生化学变化的是 _。受热熔化后化学键不发生变化的是。受热熔化后化学键不发生变化的是 _，需克服共价键的是，需克服共价键的是_。 【思路点拨思路点拨】 判断晶体类型需要注意以下两点：判断晶体类型需要注意以下两点： (1)晶体的构成
11、微粒。晶体的构成微粒。 (2)微粒间的相互作用力。微粒间的相互作用力。 【解析】【解析】 在选项中属于原子晶体的是：金刚石和在选项中属于原子晶体的是：金刚石和 水晶水晶(由硅原子和氧原子构成由硅原子和氧原子构成)；属于分子晶体的是：；属于分子晶体的是： 冰醋酸、白磷和晶体氩；属于离子晶体的是：冰醋酸、白磷和晶体氩；属于离子晶体的是： MgO(由由 Mg2 和 和 O2 组成 组成)、NH4Cl(由由 NH 4和 和 Cl 组成组成)；而；而 Al 属于金属晶体，金属的导电是靠自由属于金属晶体，金属的导电是靠自由 电子的移动，并不发生化学变化，但金属熔化时金电子的移动，并不发生化学变化，但金属熔
12、化时金 属键就被破坏。分子晶体的熔化只需要克服分子间属键就被破坏。分子晶体的熔化只需要克服分子间 作用力，而原子晶体、离子晶体熔化时分别需要克作用力，而原子晶体、离子晶体熔化时分别需要克 服共价键、离子键。服共价键、离子键。 【答案答案】 (1)A A、E、H E (2)B F D、E (3)B、C、F B、D、E A、H 互动探究互动探究 (1)上述物质中均含有化学键吗？上述物质中均含有化学键吗？ (2)B与与F所含化学键类型是否相同？所含化学键类型是否相同？ 【提示提示】 (1)不是，稀有气体为单原子分子，分不是，稀有气体为单原子分子，分 子内无化学键。子内无化学键。(2)B项冰醋酸分子中
13、的化学键为项冰醋酸分子中的化学键为 共价键，而共价键，而F项所含化学键为离子键、共价键、项所含化学键为离子键、共价键、 配位键。所以两者所含化学键类型不同。配位键。所以两者所含化学键类型不同。 【规律方法规律方法】 判断晶体类型的方法判断晶体类型的方法 判断晶体的类型一般是根据物质的物理性质：判断晶体的类型一般是根据物质的物理性质： (1)在常温下呈气态或液态的物质，其晶体应属于在常温下呈气态或液态的物质，其晶体应属于 分子晶体分子晶体(Hg除外除外)。如。如H2O、H2等。对于稀有气等。对于稀有气 体，虽然构成物质的微粒为原子，但应看作单原体，虽然构成物质的微粒为原子，但应看作单原 子分子，
14、因为微粒间的相互作用力是范德华力，子分子，因为微粒间的相互作用力是范德华力， 而非共价键。而非共价键。 (2)在熔融状态下能导电的晶体在熔融状态下能导电的晶体(化合物化合物)是离子晶是离子晶 体。如：体。如：NaCl熔融后电离出熔融后电离出Na 和 和Cl ，能自由 ，能自由 移动，所以能导电。移动，所以能导电。 (3)有较高的熔、沸点，硬度大，并且难溶于水的物有较高的熔、沸点，硬度大，并且难溶于水的物 质大多为原子晶体，如晶体硅、二氧化硅、金刚石质大多为原子晶体，如晶体硅、二氧化硅、金刚石 等。等。 (4)易升华的物质大多为分子晶体。还要强调的是，易升华的物质大多为分子晶体。还要强调的是，
15、对于教材上每种晶体类型的例子，同学们一定要认对于教材上每种晶体类型的例子，同学们一定要认 真掌握其结构，把握其实质和内涵，在解题中灵活真掌握其结构，把握其实质和内涵，在解题中灵活 运用。运用。 变式训练变式训练1 如图，直线交点处的圆圈为如图，直线交点处的圆圈为NaCl晶晶 体中体中Na 或 或Cl 所处的位置。这两种离子在空间三 所处的位置。这两种离子在空间三 个互相垂直的方向上都是等距离排列的。个互相垂直的方向上都是等距离排列的。 (1)请将其中代表请将其中代表Cl 的圆圈涂黑 的圆圈涂黑(不必考虑体积大不必考虑体积大 小小)，以完成，以完成NaCl晶体结构示意图。晶体结构示意图。 (2)
16、晶体中，在每个晶体中，在每个Na 的周围与它最接近的且距 的周围与它最接近的且距 离相等的离相等的Na 共有 共有_个。个。 (3)在在NaCl晶胞中正六面体的顶角上、面上、棱上晶胞中正六面体的顶角上、面上、棱上 的的Na 或 或Cl 为该晶胞与其相邻的晶胞所共有，一 为该晶胞与其相邻的晶胞所共有，一 个晶胞中个晶胞中Cl 的个数等于 的个数等于_，即，即 _(填计算式填计算式)；Na 的个数等于 的个数等于_， 即即_(填计算式填计算式)。 解析：解析：(1)如图所示如图所示 (2)从体心从体心 Na 看，与它最接近的且距离相等的 看，与它最接近的且距离相等的 Na 共有 共有 12 个。个
17、。 (3)根据离子晶体的晶胞，求阴、阳离子个数比用根据离子晶体的晶胞，求阴、阳离子个数比用 均摊法。由此可知， 如图均摊法。由此可知， 如图 NaCl 晶胞中， 含晶胞中， 含 Na ： ： 121 4 14 个；含个；含 Cl ： ：81 8 61 2 4 个。个。 答案：答案：(1) 如图如图(答案不惟一，合理即可答案不惟一，合理即可) (2)12 (3)4 81 8 61 2 4 4 121 4 14(答案不惟一，只要与第答案不惟一，只要与第 1 问对问对 应即可应即可) 离子晶体的性质离子晶体的性质 1熔、沸点熔、沸点 具有较高的熔、沸点，难挥发。离子晶体中，阴、具有较高的熔、沸点，难
18、挥发。离子晶体中，阴、 阳离子间有强烈的相互作用阳离子间有强烈的相互作用(离子键离子键)，要克服离子，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、沸点和难挥发量。因此，离子晶体具有较高的熔、沸点和难挥发 的性质。的性质。 2硬度硬度 硬而脆。离子晶体中，阴、阳离子间有较强的离子硬而脆。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。力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。 3导电
19、性导电性 不导电，但熔化或溶于水后能导电。离子晶体中，不导电，但熔化或溶于水后能导电。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时，阴
20、、阳离子受到水分子的作用成了自由移动的 离子离子(或水合离子或水合离子)，在外加电场的作用下，阴、阳，在外加电场的作用下，阴、阳 离子定向移动而导电。离子定向移动而导电。 4溶解性溶解性 大多数离子晶体易溶于极性溶剂大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水如水)中，难溶于中，难溶于 非极性溶剂非极性溶剂(如汽油、苯、如汽油、苯、CCl4)中。当把离子晶体中。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吸放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生吸 引，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用引，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。力而离开晶体，变成在
21、水中自由移动的离子。 特别提醒：特别提醒：化学变化过程一定发生旧化学键的断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。不是化学变化过程。 例例2 (2011年北京东城区高二检测年北京东城区高二检测)现有几组物现有几组物 质的熔点质的熔点()的数据：的数据： A组组 B组组 C组组 D组组 金刚石：金刚石：3550 Li：181 HF
22、：83 NaCl： 801 晶体硅：晶体硅：1410 Na：98 HCl： 115 KCl：776 晶体硼：晶体硼：2300 K：64 HBr：89 RbCl： 718 二氧化硅：二氧化硅： 1723 Rb：39 HI：51 CsCl： 645 据此回答下列问题：据此回答下列问题： (1)A组属于组属于_晶体，其熔化时克服的微粒晶体，其熔化时克服的微粒 间的作用力是间的作用力是_。 (2)B组晶体共同的物理性质组晶体共同的物理性质是是_(填序号填序号)。 有金属光泽有金属光泽 导电性导电性 导热性导热性 延展性延展性 (3)C组中组中HF熔点反常是由于熔点反常是由于 _ _。 (4)D组晶体可
23、能具有的性质是组晶体可能具有的性质是_(填序号填序号)。 硬度小硬度小 水溶液能导电水溶液能导电 固体能导电固体能导电 熔融状态能导电熔融状态能导电 (5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为：组晶体的熔点由高到低的顺序为： NaClKClRbClCsCl，其原因解释为：，其原因解释为： _ _。 【解析解析】 通过读取表格中数据先判断出晶体的类通过读取表格中数据先判断出晶体的类 型及晶体的性质，应用氢键解释型及晶体的性质，应用氢键解释HF的熔点反常，的熔点反常， 利用晶格能的大小解释离子晶体熔点高低的原因。利用晶格能的大小解释离子晶体熔点高低的原因。 【答案答案】 (1)原子原子 共价键共价键 (
24、2) (3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能 量更多量更多(只要答出只要答出HF分子间能形成氢键即可分子间能形成氢键即可) (4) (5)D组晶体都为离子晶体，组晶体都为离子晶体，r(Na )离子晶体离子晶体 分子晶体；金属晶体分子晶体；金属晶体(除少数外除少数外)分子晶体；金属分子晶体；金属 晶体熔、沸点有的很高，如钨，有的很低，如汞晶体熔、沸点有的很高，如钨，有的很低，如汞 (常温下是液体常温下是液体)。 (2)同类型晶体的熔、沸点：同类型晶体的熔、沸点： 原子晶体：结构相似，半径越小，键长越短，原子晶体：结构相似，半径越小，键长越短， 键能
25、越大，熔、沸点越高。如金刚石键能越大，熔、沸点越高。如金刚石碳化硅碳化硅晶晶 体硅。体硅。 分子晶体：组成和结构相似的分子，相对分子质分子晶体：组成和结构相似的分子，相对分子质 量越大，熔、沸点越高。如量越大，熔、沸点越高。如CI4CBr4CCl4CF4。 金属晶体：所带电荷数越大，原子半径越小，则金属晶体：所带电荷数越大，原子半径越小，则 金属键越强，熔、沸点越高。如金属键越强，熔、沸点越高。如AlMgNaK。 离子晶体：离子所带电荷越多，半径越小，离子离子晶体：离子所带电荷越多，半径越小，离子 键越强，熔、沸点越高。如键越强，熔、沸点越高。如KFKClKBrKI。 变式训练变式训练2 比较
26、下列几组晶体熔、沸点的高低比较下列几组晶体熔、沸点的高低 顺序。顺序。 (1)金刚石、氯化钠、晶体硅、干冰金刚石、氯化钠、晶体硅、干冰 (2)石英晶体、铝硅合金、冰石英晶体、铝硅合金、冰 (3)CaO、KI、KCl (4)F2、Cl2、Br2、I2 解析：解析：金刚石、晶体硅都属于原子晶体，金刚石、晶体硅都属于原子晶体，C原子半原子半 径比径比Si原子半径小，键能大，金刚石熔点比晶体硅原子半径小，键能大，金刚石熔点比晶体硅 的高，原子晶体的高，原子晶体离子晶体离子晶体分子晶体，故金刚石分子晶体，故金刚石 晶体硅晶体硅氯化钠氯化钠干冰；石英为原子晶体，熔点较干冰；石英为原子晶体，熔点较 高，并且合金的熔点比任一组分熔点都低，故冰高，并且合金的熔点比任一组分熔点都低，故冰 铝硅合金铝硅合金KI；F2、Cl2、Br2、I2 单质为分子晶体，熔点高低与相对分子质量大小有单质为分子晶体，熔点高低与相对分子质量大小有 关，相对分子质量越大，熔点越高，故熔点高低顺关，相对分子质量越大，熔点越高，故熔点高低顺 序为：序为：I2Br2Cl2F2。 答案：答案：(1)金刚石金刚石晶体硅晶体硅氯化钠氯化钠干冰干冰 (2)石英晶体石英晶体铝硅合金铝硅合金冰冰 (3)CaOKClKI (4)I2Br2Cl2F2
