離子晶體 高二下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

第三章

晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三節(jié)金屬晶體與離子晶體3.3.2離子晶體1、熟知離子鍵、離子晶體的概念，知道離子晶體類型與性質(zhì)的聯(lián)系2、能利用離子鍵的有關(guān)理論解釋離子晶體的物理性質(zhì)3、了解晶格能的概念和意義，能根據(jù)晶格能的大小，分析晶體的性質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)1、為什么固體氯化鈉不導(dǎo)電，而熔融的氯化鈉卻能導(dǎo)電？思考固體氯化鈉中沒有自由移動的離子，而熔融的氯化鈉中有自由移動的離子2、為什么固體氯化鈉中的陰陽離子不能自由移動？一、離子鍵和離子晶體1、離子鍵(1)概念陰、陽離子之間通過靜電作用形成的化學(xué)鍵叫做離子鍵。含有離子鍵的化合物稱為離子化合物(2)成鍵的微粒陰、陽離子(3)離子鍵的本質(zhì)陰、陽離子之間的靜電作用，它包括陰、陽離子之間的引力和兩種離子的原子核之間以及它們的電子之間的斥力兩個(gè)方面，當(dāng)引力與斥力之間達(dá)到平衡時(shí)，就形成了穩(wěn)定的離子化合物，它不顯電性(4)成鍵原因活潑金屬原子容易失去電子而形成陽離子，活潑非金屬原子容易得到電子形成陰離子。當(dāng)活潑金屬遇到活潑非金屬時(shí)，電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，分別形成陽、陰離子，再通過靜電作用形成離子鍵(5)成鍵條件①活潑金屬(如：K、Na、Ca、Ba等，主要是ⅠA和ⅡA族元素)和活潑非金屬(如：F、Cl、Br、O等，主要是ⅥA族和ⅦA族元素)相互結(jié)合時(shí)形成離子鍵②酸根陰離子與金屬陽離子(含NH4+)之間形成離子鍵(6)存在范圍離子鍵只存在于離子化合物中，常見的離子化合物：強(qiáng)堿(NaOH)、活潑金屬氧化物(Na2O、Na2O2、K2O、CaO、MgO)、大多數(shù)鹽類(NaCl、Na2SO4，但AlCl3、BeCl2例外)(7)離子鍵的特征沒有方向性和飽和性。這是因?yàn)殛?、陽離子在各個(gè)方向上都可以與帶相反電荷的離子發(fā)生靜電作用(沒有方向性)；在靜電作用下能夠達(dá)到的范圍內(nèi)，只要空間條件允許，一個(gè)離子可以同時(shí)吸引多個(gè)帶相反電荷的離子(沒有飽和性)。因此，以離子鍵結(jié)合的化合物傾向于形成緊密堆積，使每個(gè)離子周圍盡可能多地排列異性電荷的離子，從而達(dá)到穩(wěn)定的目的2、離子晶體(1)概念由陰、陽離子通過離子鍵結(jié)合而成的晶體叫離子晶體(2)構(gòu)成的微粒陰離子和陽離子。離子晶體中含有離子，但離子不能自由移動。若獲得能量而變?yōu)槿廴趹B(tài)或溶于水中時(shí)，則離子鍵被削弱甚至斷裂，電離產(chǎn)生能夠自由移動的離子(3)微粒間的作用力：離子鍵(4)氣化或熔化時(shí)破壞的作用力：離子鍵(5)常見的離子晶體：離子化合物都是離子晶體3、離子晶體的物理性質(zhì)(1)離子晶體常溫下都為固態(tài)，具有較高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)。離子晶體中有較強(qiáng)的離子鍵，熔化或汽化時(shí)需消耗較多的能量。因此離子晶體有較高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和難揮發(fā)性。離子晶體熔、沸點(diǎn)高低一般比較規(guī)律：陰、陽離子的電荷數(shù)越大，離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，離子晶體熔、沸點(diǎn)越高(2)離子晶體硬而脆，難壓縮。離子晶體中，陰、陽離子間有較強(qiáng)的離子鍵，離子鍵表現(xiàn)了較大的硬度，當(dāng)晶體受到?jīng)_擊力作用時(shí)，部分離子鍵發(fā)生斷裂，導(dǎo)致晶體破碎(3)離子晶體不導(dǎo)電，但熔化或溶于水后能導(dǎo)電。離子晶體中，離子鍵較強(qiáng)，陰、陽離子不能自由移動，即晶體中無自由移動的離子，因此離子晶體不導(dǎo)電。當(dāng)升高溫度時(shí)，陰、陽離子獲得足夠的能量克服了離子間的相互作用力，成為自由移動的離子，在外加電場的作用下，離子定向移動而導(dǎo)電。離子晶體溶于水時(shí)，陰、陽離子受到水分子的作用成了自由移動的離子(或水合離子)，在外加電場的作用下，陰、陽離子定向移動而導(dǎo)電(4)溶解性：大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑(如水)中，難溶于非極性溶劑(如汽油、煤油)中。當(dāng)把離子晶體放入水中時(shí)，水分子對離子晶體中的離子產(chǎn)生吸引，使離子晶體中的離子克服離子間的相互作用力而離開晶體，變成在水中自由移動的離子，遵循“相似相溶”規(guī)律(5)離子晶體無延展性：離子晶體中陰、陽離子交替出現(xiàn)，層與層之間如果滑動，同性離子相鄰而使斥力增大導(dǎo)致不穩(wěn)定，所以離子晶體無延展性1、僅由下列各組元素所構(gòu)成的化合物，不可能形成離子晶體的是()A．H、O、S

B．Na、H、OC．K、Cl、O D．H、N、Cl2、下列關(guān)于離子化合物的敘述正確的是()A．離子化合物中都只含有離子鍵B．離子化合物中的陽離子只能是金屬離子C．離子化合物如能溶于水，其所得溶液一定可以導(dǎo)電D．溶于水可以導(dǎo)電的化合物一定是離子化合物A【練一練】C二、常見離子晶體的結(jié)構(gòu)特征離子晶體中，陰離子呈等徑圓球密堆積，陽離子有序地填在陰離子的空隙中，每個(gè)離子周圍等距離地排列著異電性離子，被異電性離子包圍。一個(gè)離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目，叫做離子晶體中離子的配位數(shù)1、NaCl晶體①在一個(gè)NaCl晶胞中，有4個(gè)Na+，有4個(gè)Cl－②在NaCl晶體中，每個(gè)Na+同時(shí)強(qiáng)烈吸引6個(gè)Cl－，形成正八面體形；

每個(gè)Cl－同時(shí)強(qiáng)烈吸引6個(gè)Na+③在NaCl晶體中，Na+

和Cl－的配位數(shù)分別為6，6

④在NaCl晶體中，每個(gè)Na+周圍與它最接近且距離相等的Na+共有12個(gè)

同理：每個(gè)Cl－周圍與它最接近且距離相等的Cl－共有12個(gè)⑤Na+在面心和頂點(diǎn)；Cl-

在體心和棱中點(diǎn)2、CsCl晶體①在一個(gè)CsCl晶胞中，有1個(gè)Cs+，有1個(gè)Cl－②在CsCl晶體中，每個(gè)Cs+同時(shí)強(qiáng)烈吸引8個(gè)Cl－，即：Cs+的配位數(shù)為8，每個(gè)Cl－同時(shí)強(qiáng)烈吸引8個(gè)Cs+，即：Cl－的配位數(shù)為8

③在CsCl晶體中，每個(gè)Cs+周圍與它最接近且距離相等的Cs+共有6個(gè)，形成正六面體形同理：在CsCl晶體中，每個(gè)Cl－周圍與它最接近且距離相等的Cl－共有6個(gè)3、ZnS晶體①1個(gè)ZnS晶胞中，有4個(gè)S2－，有4個(gè)Zn2＋②Zn2＋的配位數(shù)為4，S2－的配位數(shù)為4③ZnS型離子晶體中，陰離子和陽離子的排列類似NaCl型，但相互穿插的位置不同，使陰、陽離子的配位數(shù)不是6，而是4，常見的ZnS型離子晶體有ZnS、AgI、BeO晶體等4、CaF2晶體①1個(gè)CaF2的晶胞中，有4個(gè)Ca2＋，有4個(gè)F－②CaF2的晶體中，Ca2＋和F－的配位數(shù)不同，Ca2＋配位數(shù)是8，F(xiàn)－的配位數(shù)是4

(1)離子的配位數(shù)晶體晶胞中一個(gè)離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目稱為該離子的配位數(shù)

5、離子晶體中離子的配位數(shù)離子晶體NaClCsClZnSCaF2陰離子的配位數(shù)6844陽離子的配位數(shù)6848(2)影響配位數(shù)的因素①幾何因素：晶體中正、負(fù)離子的半徑比。離子半徑比值越大，配位數(shù)就越大

(見下表)離子晶體正、負(fù)離子半徑比(r＋/r－)配位數(shù)NaClr＋/r－＝0.52(0.414～0.732)6CsClr＋/r－＝0.93(0.732～1.00)8ZnSr＋/r－＝0.27(0.225～0.414)4【注意】AB型離子晶體中，陰、陽離子的配位數(shù)是相等的，但是正、負(fù)離子半徑比越大，離子的配位數(shù)就越大②電荷因素：晶體中正、負(fù)離子的電荷比離子晶體CaF2Ca2＋離子的配位數(shù)8F－離子的配位數(shù)4③鍵性因素：離子鍵的純粹程度3、如圖為NaCl和CsCl的晶體結(jié)構(gòu)，下列說法錯(cuò)誤的是()A．NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體B．NaCl和CsCl晶體中陰、陽離子個(gè)數(shù)比相同C．NaCl和CsCl晶體中陽離子的配位數(shù)分別為6和8D．NaCl和CsCl都屬于AB型的離子晶體，所以陽離子與陰離子的半徑比相同D【練一練】三、晶格能氣態(tài)離子形成1mol離子晶體釋放的能量。晶格能通常取正值，單位為kJ·mol－11、概念2、影響晶格能大小的因素影響晶格能大小的因素主要是離子所帶的電荷和陰、陽離子間的距離。晶格能與陰、陽離子所帶電荷的乘積成正比，與陰、陽離子間的距離成反比[離子所帶電荷越高，核間距越小，晶格能就越大]因?yàn)榫Ц衲艿拇笮?biāo)志著離子晶體裂解成氣態(tài)陰、陽離子的難易程度，反映著離子晶體中離子鍵的強(qiáng)度，故它與離子晶體的性質(zhì)有著密切聯(lián)系。3、晶格能與離子晶體性質(zhì)的關(guān)系比較項(xiàng)目離子化合物離子電荷數(shù)核間距/pm晶格能/kJ·mol－1熔點(diǎn)/℃摩氏硬度NaBr1298747747<2.5NaCl12827868012.5MgO2210379128526.5(1)晶格能與離子晶體的穩(wěn)定性：晶格能越大，離子鍵越強(qiáng)，形成的離子晶體越穩(wěn)定(2)晶格能與晶體的熔點(diǎn)、硬度的關(guān)系：晶格能越大，熔點(diǎn)越高，硬度越大(3)晶格能與巖漿晶出規(guī)則：礦物從巖漿中先后結(jié)晶的規(guī)律被稱為巖漿晶出規(guī)則；巖漿晶出的次序受晶格能的影響，晶格能越大，巖漿中的礦物越易結(jié)晶析出4、離子晶體熔、沸點(diǎn)比較答題模板答題策略看離子鍵(或晶格能)的強(qiáng)弱，取決于陰、陽離子半徑的大小和電荷數(shù)答題模板陰、陽離子電荷數(shù)相等，則看陰、陽離子半徑：同為離子晶體，Rn－(或Mn+)半徑小于Xn－(或Nn+)，故×××晶體晶格能大(離子鍵強(qiáng))，熔沸點(diǎn)高陰離子(或陽離子)電荷數(shù)不相等，陰離子半徑(或陽離子半徑)不相同：同為離子晶體，Rn－(或Mn+)半徑小于Xm－(或Nm+)，Rn－(或Mn+)電荷數(shù)大于Xm－(或Nm+)，故×××晶體晶格能大(或離子鍵強(qiáng))，熔沸點(diǎn)高1ZnO和ZnS的晶體結(jié)構(gòu)相似，熔點(diǎn)較高的是ZnO，理由是：同屬于離子晶體，O2－半徑小于S2－，故ZnO晶格能大(或離