专题十 离子晶体一、离子晶体1. 定义：由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。例：Na2O、NH4Cl、Na2SO4（离子键、共价键）、NaCl、CsCl、CaF2等都是离子晶体，其中Na2O、NaCl、CsCl、CaF2晶体中只有离子键。2. 构成晶体的微粒：阴、阳离子（在晶体中不能自由移动，熔融状态可以自由移动）注意：离子晶体中没有分子，化学式代表离子个数比3. 微粒间的作用：离子键（包括静电引力和静电斥力）无饱和性和方向性（尽可能多）4. 常见的离子晶体离子化合物：强碱、活泼金属氧化物、绝大多数盐等5. 离子晶体性质：熔沸点较高、硬度较大（离子键较强）；如NaCl的熔点为801，沸点为l 413；CsCl的熔点为645，沸点为l290。导电性：固态时不导电，熔融状态能够导电（判断是否为离子晶体的方法）；溶解性差异较大，如KNO3易溶于水、CaCO3难溶于水。二、典型离子晶体的晶胞说明：离子晶体中的配位数（配位化合物、金属晶体、离子晶体）指1个离子周围最邻近的异电性离子的数目。1. 氯化钠型晶胞：钠离子、氯离子交错排列（将可以互换）每个晶胞含钠离子、氯离子的个数：Cl- 81/8+61/2=4 Na+ 121/4+1=4；Na+、Cl-比例为11，化学式为NaCl阴、阳离子的配位数是6：即每个Na+紧邻6个Cl-，每个Cl-紧邻6个Na+（构成正八面体）与Na+等距离且最近的Na+ 有12个；2. 氯化铯型晶胞：每个晶胞含钠离子、氯离子的个数：Cl- 81/8=1 Cs+ 1；Cs+、Cl-比例为11，化学式为CsCl阴、阳离子的配位数是8，即每个Cs+紧邻8个Cl-，每个Cl-紧邻8个Cs+；与Cs+等距离且最近的Cs+ 有6个3. CaF2晶胞每个晶胞含钙离子、氟离子的个数：4、8；Ca2+、F-比例为12，化学式为CaF2表明Ca2+的配位数为8 ,F-的配位数是4与Ca2+等距离且最近的Ca2+有12个, 与F-等距离且最近的F-有6个三、决定离子晶体结构的主要因素1. 几何因素：正、负离子的半径比的大小结论：晶体类型相同的情况下，r+/ r-数值越大，离子的配位数越多例如：AB型晶体中r+/ r- 配位数 0.414-0.732 6 0.732-1.00 8 说明：AB型离子晶体中，阴阳离子电荷（绝对值）相同，因此阴阳离子配位数相同。离子晶体 阴离子的配位数 阳离子的配位数 NaCl 6 6 CsCl 8 8 2.电荷因素：正、负离子所带电荷的多少结论：离子所带电荷数越多，配位数越多。说明：晶体中阴、阳离子的电荷数不相同，阴、阳离子个数不相同，各离子的配位数也不相同。【科学视野】碳酸盐热分解的实质：碳酸盐在一定温度下会发生分解，如大家熟悉的碳酸钙煅烧得到石灰(CaO)，这是由于碳酸钙受热，晶体中的碳酸根离子会发生分解，放出二氧化碳。实验证明，碳酸盐的阳离子不同，热分解的温度不同。碳酸盐 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 热分解温度 402 900 1172 1360 阳离子半径pm 66 99 112 135 组成碳酸盐的阳离子的金属性越弱、金属阳离子的半径越小，碳酸盐热稳定性越差；离子晶体中阳离子的半径越小，结合碳酸根中的氧离子越容易。四、晶格能1、定义：气态离子形成1mol离子晶体时释放的能量，通常取正值。如：1mol气态钠离子和1mol气态氯离子结合生成1mol氯化钠晶体释放的能量为氯化钠晶体的晶格能。2、晶格能的大小的影响因素（1）离子的电荷：离子所带电荷越多，晶格能越大（2）离子半径：离子半径越小，晶格能越大3. 晶格能对离子晶体性质的影响（1）衡量离子晶体稳定性：晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。（2）岩浆晶出规则：晶格能高的晶体，熔点较高，更容易在岩浆冷却过程中先结晶析出。【小结】离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体的比较晶体类型 原子晶体 分子晶体 金属晶体 离子晶体 晶体质点（粒子） 原子 分子 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子 粒子间作用 共价键 分子间作用力 金属键 离子键 熔沸点 很高 很低 一般较高，少部分低 较高 硬度 很硬 一般较软 一般较硬，少部分软 较硬而脆 溶解性 难溶解 相似相溶 难溶（Na等与水反应） 溶解性差异很大 导电情况 不导电（除硅） 固态和熔融态不导电良导体 固体不导电，熔化或溶于水后导电 实例 金刚石、水晶、碳化硅等 干冰、冰、纯硫酸、H2(S) Na、Mg、Al等 NaCl、CaCO3NaOH等 五、不同晶体熔沸点的比较1、不同类晶体：一般情况下，原子晶体离子晶体分子晶体（金属晶体的熔沸点范围较大）2、同种类型晶体：构成晶体质点间的作用大，则熔沸点高，反之则小。离子晶体：结构相似的离子晶体中，离子所带电荷越多，离子半径越小，晶格能越大，熔、沸点就越高。如：NaCl、 NaBr、NaI的熔、沸点依次降低NaCl、KCl、RbCl等的熔、沸点依次降低分子晶体：在组成结构均相似的分子晶体中，相对分子质量越大，范德华力越强，熔沸点越高。如：F2、Cl2、 Br2、I2熔、沸点依次升高HCl、HBr、HI熔、沸点依次升高但结构相似的分子晶体，有氢键存在的熔、沸点较高。 原子晶体：在原子晶体中，成键原子半径越小，键能越大的，熔沸点越高。如：金刚石、金刚砂(碳化硅)、晶体硅的熔、沸点逐渐降低。 金属晶体：价电子数越大，原子半径越小，金属键越强，其熔、沸点越高。3、根据常温常压下状态判断固态物质液态物质气态物质高频考点一：离子晶体的结构与性质的关系例1. 下列晶体分类中正确的一组是()A.AB.BC.CD.D【答案】C【解析】NaOH、CH3COONa、Ba(OH)2都是阴、阳离子间通过离子键相互结合成的离子晶体,纯H2SO4中无H+,是分子晶体。Ar分子间以范德华力相互结合为分子晶体,石墨是混合晶体,水晶(SiO2)与金刚石是典型的原子晶体。硫的化学式用S表示,实际上是S8,气体时为S2,是以范德华力结合形成的分子晶体。玻璃没有固定的熔点,为非晶体。例2. 【变式练习】下列数据是对应物质的熔点，有关的判断错误的是()Na2ONaAlF3AlCl3Al2O3BCl3CO2SiO292097.812911902073-107-571723A.含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体B.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体C.活泼金属元素与活泼非金属元素一定能形成离子化合物D.金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高【答案】C【解析】本题考查晶体的类型以及性质。A.金属单质含有金属阳离子是金属晶体，不是离子晶体，所以含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体，故A正确；B.C和Si同主族，但氧化物的晶体类型不同，分别属于分子晶体和原子晶体，故B正确；C.活泼金属Al与活泼的非金属Cl形成的AlCl3是共价化合物，故C错误；D.Na的熔点比AlCl3低，所以金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高，故D正确，故选C。【变式练习】下列叙述正确的是 （）A、任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子B、原子晶体中只含有共价键C、离子晶体中只含有离子键，不含有共价键 D、分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键【答案】B 【解析】A项金属晶体中只有阳离子，没有阴离子；C项离子晶体中一定有离子键，可以有共价键；D项分子晶体中，分子之间存在着分子间作用力，而分子内可以有共价键。例2. 下列性质中，可以证明某化合物内一定存在离子键的是( )A、可溶于水 B、具有较高的熔点 C、水溶液能导电D、熔融状态能导电 【思路点拨】本题考查对化学键离子键的判断。【答案】D 【解析】只要化合物中存在离子键必为离子晶体，而离子晶体区别其它晶体的突出特点是：熔融状态下能导电，故D正确；至于A可溶于水，共价化合物如：HCl也可以；B具有较高熔点，也可能为原子晶体，如SiO2；C项水溶液能导电，可以是共价化合物，如硫酸等。【总结升华】离子晶体中存在较强的作用力离子键。离子键的特点没有方向性，趋向于使离子吸引尽可能多的其他离子分布于周围（配位数），并以密堆积的方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。【变式练习】金属晶体和离子晶体是重要的晶体类型。下列关于它们的说法中，正确的是（ ）。 A金属晶体和离子晶体都能导电 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可采取“紧密堆积”方式，原子晶体可采取“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【答案】C 【解析】离子晶体中的离子不是自由移动的离子，不能导电，A项不正确；镁晶体中的自由电子属于整块晶体，不属于某个Mg2+，B项不正确；离子晶体不具有延展性，D项错误。【变式练习】BaCl2是无色晶体，熔点963，沸点1560，溶于水，水溶液能导电。它可能属于_晶体。例3. 同主族元素所形成的同一类型的化合物，其结构和性质往往相似，化合物PH4I是一种无色晶体，下列对它的描述中不正确的是（ ）A、在加热时此化合物可以分解 B、它是一种离子化合物C、这种化合物不能跟强碱发生化学反应 D、该化合物在一定条件下由PH3与HI化合而成【答案】C【解析】题目所给信息：同主族元素所形成的同一类型的化合物，其结构和性质往往相似。所以可通过NH4Cl的性质得出PH4I的性质。高频考点二：典型离子晶体晶胞分析例4. 认真分析NaCl和CsCl的晶体结构，判断下列说法错误的是（ ）ANaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体BNaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比相同，所以阴、阳离子的配位数相等CNaCl和CsCl晶体中阴、阳离子的配位数分别为6和8DNaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体，所以阴、阳离子半径比相同【答案】BD 【解析】NaCl和CsCl晶体，阴阳离子配位数：6、8；NaCl的阴、阳离子半径比与CsCl的阴、阳离子半径比，只比较Na+、Cs+就可得出大小关系。【变式练习】下面有关离子晶体的叙述中，不正确的是（ ）A、1mol氯化钠中有NA个NaCl分子B、氯化钠晶体中，每个Na+周围距离相等的Cl-共有6个C、氯化铯晶体中，每个Cs+周围紧邻8个Cl-D、平均每个NaCl晶胞中有4个Na+、4个Cl-【答案】A 【解析】离子晶体中不存在单个的分子。例5.