2019版高中化学第3章物质的聚集状态与物质性质第2节金属晶体与离子晶体第2课时学案鲁科版选修3

第2课时离子晶体[学习目标定位] 1.理解离子键、离子晶体的概念，知道离子晶体类型与其性质的联系。

2.认识晶格能的概念和意义，能根据晶格能的大小，分析晶体的性质。

一、离子晶体及其结构模型1．概念及结构特点(1)概念：阴、阳离子通过离子键结合而形成的晶体。

(2)结构特点：①构成微粒：阴离子和阳离子，离子晶体中不存在单个分子。

②微粒间的作用力：离子键。

2．典型离子晶体的结构模型(1)观察分析表中AB型离子晶体的结构模型，填写下表：(2)观察CaF 2晶体的晶胞示意图，回答下列问题：①该晶胞中含有的Ca 2＋数目是4，F －数目是8。

②Ca 2＋的配位数是8，F －的配位数是4。

(1)离子键无方向性和饱和性，在离子晶体中阴、阳离子与异电性离子接触尽可能采用最密堆积，可以看作是不等径圆球密堆积。

(2)影响离子晶体配位数的因素①离子半径因素：r ＋r －值的不同，晶体中离子的配位数不同，其晶体结构不同。

r＋r －数值越大，离子的配位数越多。

②电荷因素： AB 型离子晶体的阴、阳离子的配位数相等；AB n 型A 、B 离子的配位数比值为n ∶1。

如CaF 2中Ca 2＋的配位数是8，F －的配位数是4。

例1 下列说法中正确的是( ) A ．固态能导电的晶体一定是金属晶体B ．固态不能导电，水溶液能导电的晶体一定是离子晶体C ．熔融状态能导电的晶体一定是离子晶体D ．固态不导电而熔融态能导电的晶体一定是离子晶体 答案 D解析 固态时能导电的晶体不一定是金属晶体，如硅和石墨等不是金属晶体，A 不正确；固态不能导电，水溶液能导电的晶体不一定是离子晶体，如P 2O 5等不是离子晶体，B 不正确；金属熔融状态也能导电，C 不正确；离子晶体是阴、阳离子组成的，固态时阴、阳离子不能自由移动，不导电，熔融状态时电离出自由移动的离子而导电。

方法规律——离子晶体的判断方法(1)依据组成晶体的微粒和微粒间的作用力判断。

(2)依据物质类别判断。

活泼金属氧化物，强碱和绝大多数盐类是离子晶体。

(3)依据导电性判断。

离子晶体溶于水和熔融状态下均导电。

(4)依据熔、沸点和溶解性判断。

离子晶体熔、沸点较高，多数能溶于水，难溶于有机溶剂。

例2 一种离子晶体的晶胞如图所示。

其中阳离子A 以表示，阴离子B 以表示。

关于该离子晶体的说法正确的是( )A ．阳离子的配位数为8，化学式为AB B ．阴离子的配位数为4，化学式为A 2BC ．每个晶胞中含4个AD ．每个A 周围有4个与它等距且最近的A 答案 C解析 用均摊法可知，晶胞中含有阳离子数为8×18＋6×12＝4；阴离子显然是8个，故化学式为AB 2，A 、B 项错误；每个A 周围与它等距且最近的A 有12个(类似于干冰晶体)，D 项错误。

二、晶格能1．晶格能是指将1_mol 离子晶体中的阴、阳离子完全气化而远离所吸收的能量。

(1)吸收的能量越多，晶格能越大，表示离子键越强，离子晶体越稳定。

(2)晶格能通常取正值，单位：kJ·mol －1。

2．观察分析下表，回答下列问题(已知MgO 、NaBr 与NaCl 晶体结构相似)：(1)影响晶格能大小的因素有哪些？答案 影响晶格能的因素：离子所带的电荷数和阴、阳离子间的距离。

晶格能与离子所带电荷数的乘积成正比，与阴、阳离子间的距离成反比。

(2)晶格能与晶体的熔点、硬度有怎样的关系？答案结构相似的离子晶体，晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，晶体的熔、沸点越高，硬度越大。

(3)根据离子晶体的形成，推测离子晶体具有怎样的特性？答案离子晶体是由阴、阳离子通过较强的离子键而形成的，所以离子晶体具有较高的熔、沸点，难挥发，硬度较大，离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电。

大多数离子晶体能溶于水，难溶于有机溶剂。

影响离子键强度的因素(1)离子电荷数的影响：电荷数越多，晶格能越大，离子键越牢固，离子晶体的熔点越高、硬度越大。

(2)离子半径的影响：半径越大，导致离子核间距越大，晶格能越小，离子键越易断裂，离子晶体的熔点越低、硬度越小。

例3根据表格数据回答下列有关问题：(1)已知NaBr、NaCl、MgO等离子晶体的核间距离和晶格能如下表所示：①NaBr晶体比NaCl晶体晶格能____(填“大”或“小”)，主要原因是__________________ ________________________________________________________________________。

②MgO晶体比NaCl晶体晶格能大，主要原因是_____________________________________ ________________________________________________________________________。

③NaBr、NaCl和MgO晶体中，熔点最高的是________。

(2)Cu2O的熔点比Cu2S的_________(填“高”或“低”)，请解释原因：________________________________________________________________________。

(3)NaF的熔点______(填“>”“<”或“＝”)BF－4的熔点，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

答案(1)①小NaBr比NaCl离子的核间距大②氧化镁晶体中的阴、阳离子的电荷数绝对值大，并且离子的核间距小③MgO(2)高O2－半径小于S2－的半径， Cu2O的离子键强于Cu2S的离子键，所以Cu2O的熔点比Cu2S 的高(3)＞ 两者均为离子化合物，且电荷数均为1，但后者离子半径大，离子键较弱，因此熔点较低 方法规律离子晶体结构类型相同时，离子所带电荷数越多，离子半径越小，晶格能越大，晶体越稳定，熔、沸点越高，硬度越大。

离子晶体⎩⎪⎨⎪⎧构成微粒：阴、阳离子微粒间作用：离子键堆积方式：非等径圆球密堆积物理性质：与晶格能有关典型例子：NaCl 、CsCl 、ZnS1．仅由下列各组元素所构成的化合物，不可能形成离子晶体的是( ) A ．H 、O 、S B ．Na 、H 、O C ．K 、Cl 、O D ．H 、N 、Cl 答案 A解析 强碱、活泼金属氧化物、绝大多数盐等是离子晶体。

B 项如NaOH 、C 项如KClO 、D 项如NH 4Cl 。

2．下列关于NaCl 晶体结构的说法中正确的是( ) A ．NaCl 晶体中，阴、阳离子的配位数相等 B ．NaCl 晶体中，每个Na ＋周围吸引1个Cl －C ．NaCl 晶胞中的质点代表一个NaClD ．NaCl 晶体中存在单个的NaCl 分子 答案 A解析 氯化钠晶体中，每个Na ＋周围结合6个Cl －，而每个Cl －周围结合6个Na ＋；NaCl 只表示Na ＋和Cl －个数比为1∶1。

3．一种金属晶体与一种离子晶体相比较，正确的是( ) A ．金属晶体一定比离子晶体微粒堆积得更密集 B ．金属晶体一定比离子晶体硬度大 C ．金属晶体一定比离子晶体熔点高D ．金属晶体固态时一定能导电，但离子晶体不能 答案 D解析 一般来说，金属晶体和离子晶体的微粒堆积方式均为密堆积，但具体到某一种金属晶体或离子晶体，就很难说谁的微粒堆积更密集了。

离子晶体的熔点和硬度普遍较高；金属晶体的熔点和硬度有的很高，也有的很低。

金属晶体都有导电性，离子晶体熔融态时都能导电，固态时不导电。

4．下列关于晶格能的叙述中正确的是( )A．晶格能是气态原子形成1 mol离子晶体所释放的能量B．晶格能仅与形成晶体的离子半径有关C．晶格能是指相邻的离子间的静电作用D．晶格能越大的离子晶体，其熔点越高、硬度越大答案 D解析晶格能是将1 mol离子晶体中的阴、阳离子完全气化而远离所吸收的能量，晶格能与离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子核间距离成反比。

晶格能越大，晶体的熔、沸点越高，硬度也越大，所以D项正确。

5．科学家通过X射线证明， MgO、CaO、NiO、FeO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似。

(1)某同学画出的MgO晶胞结构示意图如下图所示，请改正图中的错误____________。

(2)MgO是优良的耐高温材料，MgO的熔点比CaO的高，其原因是_______________________。

(3)Ni2＋和Fe2＋的离子半径分别为69 pm和78 pm，则熔点NiO________(填“<”或“>”)FeO，NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为________、________。

答案(1)空心球应为O2－，实心球应为Mg2＋；8号空心球应改为实心球(2)Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO的晶格能大(3)> 6 6解析(1)Mg2＋和O2－的半径是O2－>Mg2＋，故空心球应为O2－，实心球应为Mg2＋；图中应该黑白球交替出现，故8号球应为实心球。

(2)MgO与CaO的离子电荷数相同，Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO晶格能大，熔点高。

(3)NiO晶胞与NaCl晶胞相同，所以Ni和O的配位数都是6，离子半径Ni2＋<Fe2＋，晶格能NiO>FeO，所以熔点NiO>FeO。

[对点训练]题组1 离子晶体的判断与物理性质1．离子晶体一般不具有的特征是( )A．熔点较高，硬度较大B．易溶于水而难溶于有机溶剂C．固体时不能导电D．离子间距离较大，其密度较大答案 D解析离子晶体的结构决定着离子晶体具有一系列特性，这些特性包括A、B、C项所述；离子间的距离取决于离子半径的大小及晶体的密堆积方式等。

2．下列化学式表示的物质中，属于离子晶体并且含有非极性共价键的是( )A．CaCl2B．Na2O2C．N2D．NH4Cl答案 B3．碱金属和卤素形成的化合物大多具有的性质是( )①固态时不导电，熔融状态导电②能溶于水，其水溶液导电③低熔点④高沸点⑤易升华A．①②③ B．①②④ C．①④⑤ D．②③④答案 B解析卤素与碱金属形成的化合物大多为典型的离子化合物，具备离子晶体的性质。

4．下列性质适合于离子晶体的是( )A．熔点1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电B．熔点10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电C．能溶于CS2，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃D．熔点97.81 ℃，质软，导电，密度0.97 g·cm－3答案 A解析离子晶体在液态(即熔融态)时导电， B项不是离子晶体；CS2是非极性溶剂，根据“相似相溶”的规律，C项也不是离子晶体；由于离子晶体质硬易碎，且固态时不导电，所以D 项也不是离子晶体。