1、第四节 离子晶体 2023-7-91氯化钠氯化铯氟化钙2023-7-92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。重晶石 BaSO4 莹石 CaF2 胆矾 CuSO45H2O明矾 KAl(SO4)212H2O2023-7-93一、离子晶体1、离子晶体:由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体叫做离子晶体。组成微粒：阴阳离子 粒子间作用力：离子键 化学式表示离子最简整数比 常见的离子晶体：强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类2023-7-942、离子键的特征 没有方向性：阴阳离子是球形
2、对称的，电荷的分布也是球形对称的，它们在空间各个方向上的静电作用相同，都可以和带不同电荷的离子发生作用 没有饱和性：在静电作用能达到的范围内，只要空间条件允许，一个离子可以多个离子发生作用2023-7-95练习1.下列物质中，化学式能准确表示该物质分子组成的是（）A.NH4Cl B.SiO2 C.P4 D.Na2SO4 化学式能否表示分子，关键能判断该物质是否分子晶体C2023-7-96练习2.判断正误：1、离子晶体一定是离子化合物。2、含有离子的晶体一定是离子晶体。3、离子晶体中只含离子键。4、离子晶体中一定含金属阳离子。5、由金属元素与非金属元素组成的晶体一定是离子晶体。6、原子晶体的熔点
3、一定比离子晶体的高。不一定，如MgO的熔点为2 852，石英的熔点为1 710。2023-7-97(2)硬度 。3.离子晶体物理性质的特点：(1)熔沸点 ,难挥发，难压缩。较高较大(3)水溶性：(4)导电性：阅读课本P79最后一段(即科学视野之前的一段),结合氯化钠晶体的结构,你认为离子晶体物理性质有何特点?一般离子电荷越多,半径越小,熔沸点越高一般易溶于水,而难溶于非极性溶剂。固态不导电,水溶液或者熔融状态下能导电。2023-7-98晶体类型构成的微粒微粒间的作用含化学键情况熔化需克服导电情况熔沸点 硬度 离子晶体（NaCl）原子晶体（SiO2）分子晶体（HCl）金属晶体（Cu）阴、阳离子原
4、子分子金属阳离子、自由电子离子键共价键分子间作用力金属键一定有离子键，可能有共价键含有极性键或非极性键含有共价键或不含任何化学键金属键离子键共价键分子间作用力金属键除半导体外不导电小结：1、四种晶体的比较饱和性、方向性2023-7-99固体不导电，熔化或溶于水导电 一般不导电，部分溶于水导电固体、熔化都导电 较高 较硬 1000以上 很硬几百度以下一般较软一般较高，少部分低,一般较硬，少部分软 小结2：晶体熔沸点高低的判断 一般：原子晶体离子晶体金属晶体分子晶体（有例外）离子晶体：阴、阳离子电荷数越大，半径越小，熔沸点越高 不同晶体类型的熔沸点比较 同种晶体类型物质的熔沸点比较 原子晶体：原子
5、半径越小，键长越短，键能越大熔沸点越高 分子晶体：组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子的极性越大，含有氢键，熔沸点越高 金属晶体：金属阳离子电荷数越大，半径越小，熔沸点越高 2023-7-9104.影响离子晶体中离子配位数的因素。离子晶体正、负离子半径比(r/r)配位数(C.N.)NaClr/r0.52(0.4140.732)6CsClr/r0.93(0.7321.00)8ZnSr/r0.27(0.2250.414)4（1）离子的半径：离子半径比值越大，配位数就越大2023-7-911(2)电荷因素：是指正电荷总数=负电荷总数。如在NaCl晶体中，每个Na周围有 _ 个Cl，每个C
6、l周围有_个Na。在CsCl晶体中，每个Cs周围有_个Cl，每个Cl周围有 _ 个Cs。如在CaF2晶体中，Ca2的配位数为_，F的配位数为_。2023-7-912888664（3）键性因素：离子键的纯粹因素 高中不考虑（4）Na+的配位数：；。NaCl晶胞的结构特点：（1）离子的半径：离子半径比值越大，配位数就越大重晶石 BaSO4Cu2O晶胞中含氧原子的个数为461/281/88，由化学式知铜、氧原子个数比为2 1，则晶胞中有16个铜原子x=_pm，Mg原子之间最短距离y=_pm。金属阳离子电荷数越大，半径越小，熔沸点越高化学式CsCl表示该离子晶体中阴、阳离子的个数比为 .（4）一个Cu
7、2O晶胞（见图2）中，Cu原子的数目为_。可用硫氰化钾检验Fe3+，形成的配合物的颜色为_。配位多面体：。（3）键性因素：离子键的纯粹因素 高中不考虑Mg2半径小于Na，O2半径小于Cl，故Mg2和O2的核间距小于Na和Cl的核间距，所以MgO晶体的晶格能大于NaCl晶体的晶格能，熔点MgO NaCl。同种晶体类型物质的熔沸点比较x=_pm，Mg原子之间最短距离y=_pm。（4）图（a）是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。K与O间的最短距离为_nm，与K紧邻的O个数为_。Na+占据体心和12个棱的中点；Na+占据体心和12
8、个棱的中点；（1）一个ZnS晶胞中含：个阳离子和 个阴离子；2023-7-9135.晶格能（1）概念：_形成_离子晶体_的能量，通常取正值。气态离子1摩尔释放（2）离子所带电荷_，离子的半径越_，晶格能越大。（3）晶格能越大，形成的离子晶体越_，而且熔点越_，硬度越_。越多小稳定高大2023-7-914例1.比较MgO晶体和NaCl晶体的熔点大小。Mg2和O2都是二价离子，而Na和Cl都是一价离子；Mg2半径小于Na，O2半径小于Cl，故Mg2和O2的核间距小于Na和Cl的核间距，所以MgO晶体的晶格能大于NaCl晶体的晶格能，熔点MgO NaCl。2023-7-9152019全国1.氧化物
9、熔点（3）一些氧化物的熔点如上表所示：解释表中氧化物之间熔点差异的原因_ 。练习4.下列热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶格能的是_A、Na(s)+1/2Cl2(g)=NaCl(s);H B、Na+(g)+Cl-(g)=NaCl(s);H1 C、Na(s)=Na(g);H2D、Na(g)-e-=Na+(g);H3B2023-7-9162023-7-917(2018全国卷)Li2O是离子晶体，其晶格能可通过图(a)的BornHaber循环计算得到。可知，Li原子的第一电离能为_kJmol1，O=O键键能为_kJmol1，Li2O晶格能为_kJmol1。5204982908(2)Li2O具有反萤
10、石结构，晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为 _ gcm3(列出计算式)。2023-7-9182023-7-9192023-7-920氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡.易溶强碱加热很难分解P8081Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+NaCl晶体的结构无方向性，无饱和性2023-7-92023-7-92121（1）根据小球大小判断哪种代表Na+,Cl-?（2）在NaCl晶体的一个晶胞中，Cl-的个数等于 ，Na
11、+的个数等于 。（3）Na+数目与Cl-数目之比为 。Na+Cl-441:11.NaCl晶胞2023-7-922（4）Na+的配位数：；Cl-的配位数：。123456662023-7-923-Cl-Na+NaCl的晶体结构模型2023-7-9245.下图是从NaCl或CsCl晶体结构图中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是()A图和图 B图和图C图和图 D只有图C2023-7-925（5）与Na+等距离且最近的Cl-有6个，它们所围成的空间几何构型是 。正八面体2023-7-926化学式NaCl表示该离子晶体中阴、阳离子的个数比为 .（2）阳离子的配位数：；一般易溶
12、于水,而难溶于非极性溶剂。Na+占据体心和12个棱的中点；(2017全国卷)(1)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长为a0.(1)晶体会对 X-射线发生衍射，而非晶体不会对 X-射线发生衍射，准晶体介于二者之间，因此通过有无衍射现象即可确定。离子晶体物理性质的特点：可知，Li原子的第一电离能为_kJmol1，O=O键键能为_kJmol1，Li2O晶格能为_kJmol1。1 个乙醛分子中有 6 个 键和 1 个 键，故 1 mol CH3CHO 分子中含有6 mol 键，键数目为 6NA。乙酸分子间能形成氢键而乙醛分子间不能形成氢键，是乙酸沸点明显高于乙醛沸
13、点的原因。x=_pm，Mg原子之间最短距离y=_pm。（4）Na+的配位数：；(4)Al 单质为面心立方晶体，其晶胞参数 a=0.NaCl晶胞的结构特点：Na+占据体心和12个棱的中点；含有共价键或不含任何化学键 8个Zn2+占据立方体8个顶点，6个Zn2+占据立方体的6个面心，4个S2-在立方体内；下列物质中，化学式能准确表示该物质分子组成的是（）3、离子晶体中只含离子键。阴离子的配位数：。8个Zn2+占据立方体8个顶点，6个Zn2+占据立方体的6个面心，4个S2-在立方体内；每个Na+周围最近的等距离的Na+有 个；每个 Cl-周围最近的等距离的 Cl-有 个。1212单看 Cl-：面心立
14、方最密堆积2023-7-927NaCl晶胞的结构特点：Cl-占据立方体的8个顶点和6个面心，Na+占据体心和12个棱的中点；（位置可互换）阴、阳离子配位数均为 。每个Na+周围最近的等距离的Na+有 个，每个 Cl-周围最近的等距离的 Cl-有 个；每个晶胞平均含Na+和Cl-各4个。化学式NaCl表示该离子晶体中阴、阳离子的个数比为 .612121：12023-7-9282.CsCl晶胞2023-7-9292.CsCl晶体的结构2023-7-930（1）根据小球大小判断哪种代表Cl-?（2）在CsCl晶体的一个晶胞中，Cl-的个数等于 ，Cs+的个数等于 。（3）Cs+数目与Cl-数目之比为
15、 。111:12023-7-9312.CsCl晶体的结构-Cs+-Cl-（4）Cs+的配位数是：,Cl-的配位数是：；（5）这几个Cs+(或Cl-)在 空间构成的几何构型 为 ；88立方体2023-7-9322.CsCl晶体的结构（6）每个Cs+周围最近的距离相等的Cs+有 个.每个 Cl-周围最近的距离相等的 Cl-有 个；662023-7-933CsCl晶胞的结构特点：每8个Cs+、8个 Cl-各自构成一个立方体（顶点），在每个立方体的中心有一个异种类离子；（位置可互换）阴、阳离子配位数均为 。每个Cs+周围最近的等距离的Cs+有 个，每个 Cl-周围最近的等距离的 Cl-有 个；每个晶胞
16、平均含Cs+和Cl-各1个。化学式CsCl表示该离子晶体中阴、阳离子的个数比为 .8661：12023-7-9343.CaF2型晶胞一个CaF2晶胞中含：个Ca2+和 个FCa2+F-482023-7-935Ca2+配位数：,配位多面体：。Ca2+F-8立方体2023-7-9363.CaF2型晶胞F-配位数：配位多面体：Ca2+F-3.CaF2型晶胞4正四面体 2023-7-937CaF2晶胞的结构特点：8个Ca2+占据立方体8个顶点，6个Ca2+占据立方体的6个面心，8个F-在立方体内；Ca2+的配位数为8，F-的配位数为4；每个晶胞平均含4个Ca2+和8个F-。化学式CaF2 仅表示该离子
17、晶体中阴、阳离子的个数比为2:1。2023-7-938碳化钙的结构模型动画演示（1）一个ZnS晶胞中含：个阳离子和 个阴离子；（2）阳离子的配位数：；阴离子的配位数：。4.ZnS型晶胞44S2-442023-7-939ZnS晶胞的结构特点：8个Zn2+占据立方体8个顶点，6个Zn2+占据立方体的6个面心，4个S2-在立方体内；（位置可交换）阴、阳离子的配位数均为4；每个晶胞平均含Zn2+和S2-各4个。化学式ZnS 仅表示该离子晶体中阴、阳离子的个数比为1:1。2023-7-9402023-7-9412019江苏.（4）一个Cu2O晶胞（见图2）中，Cu原子的数目为_。42014全国早期发现的
18、一种天然二十面体准晶颗粒由 Al、Cu、Fe 三种金属元素组成。回答下列问题：(1)准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过 方法区分晶体、准晶体和非晶体。(2)基态 Fe 原子有_个未成对电子，Fe3+的电子排布式为_。可用硫氰化钾检验Fe3+，形成的配合物的颜色为_。(3)新制备的 Cu(OH)2 可将CH3CHO氧化成乙酸，而自身还原成 Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为 _ 。1 mol 乙醛分子中含有的 键的数目为_。乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是_。Cu2O 为半导体材料，在其立方晶胞内部有 4 个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有_个铜
19、原子。(4)Al 单质为面心立方晶体，其晶胞参数 a=0.405 nm，晶胞中铝原子的配位数为_，列式表示 Al 单质的密度_gcm-3(不必计算出结果)。X-射线衍射4Ar3d5 血红色sp3、sp26NA乙酸存在分子间氢键 16122023-7-942(1)晶体会对 X-射线发生衍射，而非晶体不会对 X-射线发生衍射，准晶体介于二者之间，因此通过有无衍射现象即可确定。(2)26 号元素 Fe 基态原子核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2，即可知在基态 Fe 原子上有 4 个未成对的电子，当 Fe 原子失去 4s 的 2 个电子后，再失去1个 3d 电子就得到 Fe3
20、+，因此 Fe3+的电子排布式是 1s22s22p63s23p63d5，Fe3+与 SCN-形成的配位化合物的颜色是血红色，可利用这一性质来检验 Fe3+。(3)乙醛分子中甲基上的碳原子形成四个单键，杂化轨道类型为 sp3；醛基上的碳原子形成两个单键和一个双键，杂化轨道类型为 sp2。1 个乙醛分子中有 6 个 键和 1 个 键，故 1 mol CH3CHO 分子中含有6 mol 键，键数目为 6NA。乙酸分子间能形成氢键而乙醛分子间不能形成氢键，是乙酸沸点明显高于乙醛沸点的原因。Cu2O晶胞中含氧原子的个数为461/281/88，由化学式知铜、氧原子个数比为21，则晶胞中有16个铜原子(4)
21、用一个晶胞的质量除以一个晶胞的体积（或是晶体的摩尔质量除以晶体的摩尔体积）就可以求出铝单质的密度。2023-7-9432023-7-9442019全国3.（5）NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐，而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐，如：焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示：这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为 ，（用n代表P原子数）。(PnO3n+1)(n+2)-2023-7-9452023-7-9462019全国1.（4）图（a）是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。图（b）是沿立方格子对
22、角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x=_pm，Mg原子之间最短距离y=_pm。设阿伏加德罗常数的值为NA，则MgCu2的密度是 gcm-3（列出计算表达式）。2023-7-947(2018全国卷)FeS2晶体的晶胞如图所示，晶胞边长为a nm，FeS2相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为_gcm3；晶胞中Fe2位于S22-所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为 _ nm。2023-7-948(2017全国卷)(1)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长为a0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为_nm，与K紧邻的O个数为_。(2)在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于_位置，O处于_位置。2023-7-9490.31512体心棱心2023-7-950(2017全国卷)R的晶体密度为d gcm3，其立方晶胞参数为a nm，晶胞中含有y个(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为_。2023-7-9512023-7-9522023-7-953
