1、第四节第四节 离子晶体离子晶体 目标导航 预习导引 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。 4.了解晶体的晶格能,知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离 子键的强弱,掌握离子键的强弱与离子半径以及离子所带的电 荷的关系 1.掌握离子晶体的结构模型及其性质的一般特点。 2.理解离子晶体的配位数及其影响因素。 3.理解离子晶体的晶格能与性质的关系 目标导航 预习导引 一 二 三 一、离子键一、离子键 1.离
2、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。 目标导航 预习导引 一 二 三 二、离子晶体二、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
3、,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有三: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。 目标导航 预习导引 一 二 三 离子晶体中只存在离子键吗?晶体中只要有阳离子,就一定 存在阴离子吗?离子晶体是否全部由金属元素与非金属元素组 成? 答案:离子晶体中还可能存在共价键,如Na2SO4、KNO3、 NH4Cl、Ca(OH)2等晶体中除了离子键之外,还存在共价键。 晶体中有阳离子不一定有阴离子,如金属晶体是由金属阳离子 和自由电子构成的,但若有阴离子必然有阳离子。 全部由非金属元素形成的晶体,也可能是离子晶体,
4、如铵盐。 目标导航 预习导引 一 二 三 三、晶格能三、晶格能 1.离子晶体的晶格能:气态离子形成1摩离子晶体释放的能量。 2.晶格能对离子晶体的影响:晶格能越大,形成的离子晶体越稳定, 离子晶体的熔点越高,硬度越大。 3.晶格能的影响因素:晶格能的大小取决于构成离子晶体的阴阳 离子所带的电荷数、离子半径的大小以及离子晶体的结构。 为何Na2O的晶格能大于NaF的,而KCl的晶格能大于KI的? 答案:晶格能与离子所带的电荷成正比,而与离子半径的大小成 反比。在Na2O和NaF中,O2-所带的电荷比F-的多,故Na2O的晶格能 大于NaF的;而KCl和KI中,Cl-的半径小于I-的,故KCl的晶
5、格能大于 KI的。 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一、离子晶体的物理性质一、离子晶体的物理性质 1.离子晶体具有较高的熔点、沸点,难挥发。要克服离子键使离 子晶体熔化和沸腾,就需要较多的能量,故离子晶体具有较高的熔 点、沸点,并且难挥发。 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。 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 3.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,
6、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。 4.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。 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 为什么大多数离子晶体易溶于水而难溶于CCl4? 答案: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
7、由移动的离子。 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 【例1】 下列性质适合于离子晶体的是( ) (导学号52700048) 熔点1 070 ,易溶于水,水溶液能导电 熔点10.31 ,液态不 导电,水溶液能导电 能溶于CS2,熔点112.8 ,沸点444.6 熔点97.81 ,质软,导电,密度0.97 g cm-3 熔点-218 ,难溶于水 熔点3 900 ,硬度很大,不导电 难溶于水,固态时能导电,升温 时导电能力减弱 难溶于水,熔点高,固体不导电,熔化时导电 A. B. C. D. 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,故均不符合离子晶
8、体的特点;中物质 熔点达3 900 ,硬度很大,应是原子晶体。故只有符合题意。 答案:A 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 碱金属和卤素形成的化合物大多具有的性质是 ( ) 较高沸点 能溶于水 水溶液能导电 熔点很低 熔融状态不导电 A. B. C. D. 解析:碱金属与卤素形成的化合物为离子晶体,离子晶体具有较 高的熔、沸点,在熔融状态下能导电;溶于水后形成自由移动的离 子,也能导电。 答案:A 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 二、影响离子晶体结构的因素二、影响离子晶体结构的因素 1.几何因素 在 NaCl 晶体中,正负离子的半径比+ - =0.525,在 CsCl 晶体
9、中正 负离子的半径比+ - =0.934,由于+ - 值的不同,结果晶体中离子的配位 数不同,晶体中正负离子的半径比(+ - )是决定离子晶体结构的重要 因素。其关系如下表。 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 正负离子半径比与配位数的关系 + - 配位数(C.N.) 实例 0.2250.414 4 ZnS 0.4140.732 6 NaCl 0.7321.0 8 CsCl 1.0 12 CsF 2.电荷因素 在NaCl晶体、CsCl晶体中,由于正负离子电荷数(绝对值)相同,因 而正负离子的个数相同,结果导致正负离子的配位数相同。若正负 离子的电荷数不相同,正负离子的个数必定不相同,正负离子
10、的配 位数就不会相同(如CaF2晶体)。因此正负离子的电荷比是决定离 子晶体结构的重要因素,简称电荷因素。 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 【例2】 钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体,结构如图 所示,有关说法不正确的是( ) A.该晶体属于离子晶体 B.晶体的化学式为Ba2O2 C.该晶体晶胞结构与NaCl相似 D.与每个Ba2+距离相等且最近的Ba2+共有12个 答案:B 解析:Ba2+位于立方体的顶点和面心,共有1 8 8+ 1 2 6=4个;O2 2-位于 立方体的体心和棱上,共有 1+1 4 12=4 个,故钡在氧气中燃烧时得到 BaO2。 一 二 知识精要 典题例解 迁移
11、应用 金属晶体和离子晶体是重要晶体类型。下列关于它们的说法中, 正确的是( ) (导学号52700049) A.金属晶体和离子晶体在固态时都能导电 B.在镁晶体中,1个Mg2+只与2个价电子存在强烈的相互作用 C.金属晶体和离子晶体都可采取“紧密堆积”方式,原子晶体都可 采取“非紧密堆积”方式 D.金属晶体和离子晶体中分别存在金属键和离子键等相互作用, 很难断裂,因而都具有延展性 解析:离子晶体在固态时不导电,A项错;在金属晶体中,价电子为 所有阳离子共用,B项错;离子晶体无延展性,D项错。 答案:C 案例探究 方法总结 氧化钙在2 973 K时熔化,而氯化钠在1 074 K时熔化,两者的离子
12、 间距离和晶体结构类似,有关它们熔点差别较大的原因叙述不正确 的是( ) (导学号52700050) A.氧化钙晶体中阴、阳离子所带的电荷数多 B.氧化钙的晶格能比氯化钠的晶格能大 C.氧化钙晶体的结构类型与氯化钠晶体的结构类型不同 D.在氧化钙与氯化钠的离子核间距类似的情况下,晶格能主要由 阴、阳离子所带电荷的多少决定 解析:CaO和NaCl比较,二者离子间距离和晶体结构类似,而Ca2+ 和O2-所带电荷数均比Na+、Cl-多,所以CaO的晶格能比NaCl的 大,CaO中的离子键强,其熔点比NaCl的高。 答案:C 案例探究 方法总结 晶格能的大小主要根据库仑定律判断,由库仑定律知:晶格能与 电荷数成正比,与离子核间距成反比。即 。q(离子电荷) 越大,r(离子核间距)越小, U(晶格能)越大,离子键越强,物质的熔点 越高。 U1 2 2
