第四节离子晶体第四节离子晶体1. 1.离子晶体的概念离子晶体的概念由由_和和_通过通过_键结合而成的晶体。键结合而成的晶体。2 2构成离子晶体的微粒是：构成离子晶体的微粒是：_、_。3 3构成离子晶体的微粒之间的作用力：构成离子晶体的微粒之间的作用力：_。离子晶体离子晶体阳离子阳离子 阴离子阴离子 离子离子 阳离子阳离子 阴离子阴离子 离子键离子键 4 4离子晶体的结构离子晶体的结构决决定定离离子子晶晶体体结结构构的的重重要要因因素素是是正正负负离离子子的的半半径径比比，简简称称几几何何因因素素，一一般般规规律律是是半半径径比比越越大大_，另另外外还还与与_因素、因素、_因素有关。因素有关。配位数越多配位数越多 电荷电荷 键性键性 5 5离子晶体的性质离子晶体的性质(1)(1)离子晶体的熔沸点离子晶体的熔沸点_，难于挥发。，难于挥发。(2)(2)离离子子晶晶体体有有较较高高的的_，难难于于压压缩缩，质质地地较较_，不易进行机械加工。，不易进行机械加工。(3)(3)离离子子晶晶体体不不导导电电，但但是是_的的离离子子晶晶体体和和它它的的_有良好的导电性能。有良好的导电性能。较高较高 硬度硬度 脆脆 熔融熔融 水溶液水溶液 1. 1.概概念念：_形形成成_离离子子晶晶体体_的的能能量，通常取正值。量，通常取正值。2 2晶格能与离子化合物的物理性质晶格能与离子化合物的物理性质晶晶格格能能越越大大，离离子子键键越越牢牢固固，晶晶体体的的熔熔沸沸点点_，硬硬度度_，稳定性，稳定性_。晶格能晶格能气态离子气态离子 1 mol1 mol 释放释放 越高越高 越大越大 越强越强 【慎思【慎思1 1】 (1) (1)离子晶体中存在共价键吗？离子晶体中存在共价键吗？(2)(2)晶体中只要有阳离子，一定有阴离子吗？晶体中只要有阳离子，一定有阴离子吗？【答答案案】(1)(1)有有些些离离子子晶晶体体如如NaOHNaOH、NHNH4 4ClCl、NaNa2 2SOSO4 4中中存存在共价键，有些离子晶体中不存在共价键如在共价键，有些离子晶体中不存在共价键如NaClNaCl、MgOMgO等。等。(2)(2)晶晶体体中中有有阳阳离离子子不不一一定定有有阴阴离离子子，如如金金属属晶晶体体是是由由金金属阳离子与自由电子构成，但若有阴离子必然有阳离子。属阳离子与自由电子构成，但若有阴离子必然有阳离子。【慎慎思思2 2】 NaClNaCl与与KClKCl，NaClNaCl与与MgClMgCl2 2哪哪一一个个晶晶格格能能更更大大？【答答案案】r r(Na(Na) )r r(K(K) )，所所以以NaClNaCl的的晶晶格格能能大大于于KClKCl；NaNa所所带带的的电电荷荷数数少少于于MgMg2 2，且且r r(Mg(Mg2 2) )r r(Na(Na) )，所所以以MgClMgCl2 2的晶格能大于的晶格能大于NaClNaCl。离子晶体的物理性质离子晶体的物理性质3 3离离子子晶晶体体不不导导电电，熔熔化化或或溶溶于于水水后后能能导导电电。离离子子晶晶体体中中，离离子子键键较较强强，离离子子不不能能自自由由移移动动，即即晶晶体体中中无无自自由由移移动动的的离离子子，因因此此，离离子子晶晶体体不不导导电电。当当熔熔融融时时，阴阴、阳阳离离子子获获得得足足够够能能量量，克克服服了了离离子子间间的的相相互互作作用用，成成了了自自由由移移动动的的离离子子，在在外外加加电电场场作作用用下下，离离子子定定向向移移动动而而导导电电。离离子子化化合合物物溶溶于于水水时时，阴阴、阳阳离离子子受受到到水水分分子子作作用用变变成成了了自自由由移移动动的的离离子子( (或或水水合合离离子子) )，在外加电场作用下，阴、阳离子定向移动而导电。，在外加电场作用下，阴、阳离子定向移动而导电。难难溶溶于于水水的的强强电电解解质质，如如BaSOBaSO4 4、CaCOCaCO3 3等等溶溶于于水水时时，由由于于浓浓度度极极小小，故故导导电电性性极极差差。通通常常情情况况下下，我我们们说说它它们们的的水水溶溶液不导电。液不导电。4 4大大多多数数离离子子晶晶体体易易溶溶于于极极性性溶溶剂剂( (如如水水) )中中，难难溶溶于于非非极极性性溶溶剂剂( (如如汽汽油油、苯苯、CClCCl4 4) )中中。当当把把离离子子晶晶体体放放在在水水中中时时，极极性性水水分分子子对对离离子子晶晶体体中中的的离离子子产产生生吸吸引引力力，使使晶晶体体中中的的离离子子克服离子间的作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子。克服离子间的作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子。5 5离离子子晶晶体体中中不不一一定定含含有有金金属属阳阳离离子子，如如NHNH4 4ClCl为为离离子子晶体，不含有金属阳离子，但一定含有阴离子。晶体，不含有金属阳离子，但一定含有阴离子。【例例1 1】下下列列性性质质中中，可可以以说说明明某某晶晶体体是是离离子子晶晶体体的的是是( () )。A A具有较高的熔点具有较高的熔点B B固态不导电，水溶液能导电固态不导电，水溶液能导电C C可溶于水可溶于水D D固态不导电，熔融状态能导电固态不导电，熔融状态能导电解解析析A A选选项项，原原子子晶晶体体熔熔点点也也较较高高；B B选选项项，有有些些分分子子晶晶体体如如HClHCl的的水水溶溶液液也也能能导导电电；C C选选项项，有有些些分分子子晶晶体体也也溶溶于于水水；D D选选项项，分分子子晶晶体体在在液液态态时时不不导导电电，金金属属晶晶体体固固态态时时导导电电，离子晶体在熔融时可导电。离子晶体在熔融时可导电。答案答案D D【体验【体验1 1】下列性质适合于离子晶体的是下列性质适合于离子晶体的是( () )。熔点熔点1 070 1 070 ，易溶于水，水溶液能导电，易溶于水，水溶液能导电熔点熔点10.31 10.31 ，液态不导电，水溶液能导电，液态不导电，水溶液能导电能溶于能溶于CSCS2 2，熔点，熔点112.8 112.8 ，沸点，沸点444.6 444.6 熔点熔点97.81 97.81 ，质软，导电，密度，质软，导电，密度0.97 gcm0.97 gcm3 3熔点熔点218 218 ，难溶于水，难溶于水熔点熔点3 900 3 900 ，硬度很大，不导电，硬度很大，不导电难溶于水，固体时导电，升温时导电能力减弱难溶于水，固体时导电，升温时导电能力减弱难溶于水，熔点高，固体不导电，熔化时导电难溶于水，熔点高，固体不导电，熔化时导电A AB BC CD D【答案】【答案】A A【解解析析】离离子子晶晶体体液液态态时时能能导导电电，难难溶溶于于非非极极性性溶溶剂剂，熔熔点点较较高高、质质硬硬而而脆脆，固固体体不不导导电电，故故均均不不符符合合离离子子晶晶体体的的特特点点；中中熔熔点点达达3 3 900 900 ，硬硬度度很很大大应应是是原原子子晶晶体体。故只有故只有符合题意。符合题意。1 1晶格能晶格能是是离离子子晶晶体体中中离离子子间间结结合合力力大大小小的的一一个个量量度度。晶晶格格能能越越大大，表表示示离离子子晶晶体体越越稳稳定定，破破坏坏其其晶晶体体耗耗能能越越多多。我我们们知知道道离离子子晶晶体体间间存存在在着着离离子子间间的的静静电电引引力力，因因此此，晶晶格格能能本本质质上上是是离离子子间间静电引力大小的量度。静电引力大小的量度。2 2晶格能的影响因素晶格能的影响因素离子晶体中电荷数越多，核间距越小，晶格能越大。离子晶体中电荷数越多，核间距越小，晶格能越大。晶格能晶格能【例例2 2】试试根根据据你你学学过过的的知知识识，判判断断KClKCl、NaClNaCl、CaOCaO、BaOBaO四种晶体熔点的高低顺序可能是四种晶体熔点的高低顺序可能是( () )。A AKClKClNaClNaClBaOBaOCaOCaOB BNaClNaClKClKClCaOCaOBaOBaOC CCaOCaOBaOBaONaClNaClKClKClD DCaOCaOBaOBaOKClKClNaClNaCl解解析析(1)(1)离离子子晶晶体体中中阴阴、阳阳离离子子所所带带电电荷荷越越多多，晶晶格格能能越大，阴、阳离子的离子半径越小，其间距越小，晶格能越大。越大，阴、阳离子的离子半径越小，其间距越小，晶格能越大。(2)(2)晶格能越大，晶体的熔点越高。晶格能越大，晶体的熔点越高。答案答案C C【体验【体验2 2】已知硅酸盐和石英的晶格能如下表：已知硅酸盐和石英的晶格能如下表：硅酸盐矿物和石英硅酸盐矿物和石英晶格能晶格能/(kJmol/(kJmol1 1) )橄榄石橄榄石4 4004 400辉石辉石4 1004 100硅酸盐矿物和石英硅酸盐矿物和石英晶格能晶格能/(kJmol/(kJmol1 1) )角闪石角闪石3 8003 800云母云母3 8003 800长石长石2 4002 400石英石英2 6002 600回答下列问题：回答下列问题：(1)(1)橄橄榄榄石石和和云云母母晶晶出出的的顺顺序序是是_ _ _。(2)(2)石石英英总总是是在在各各种种硅硅酸酸盐盐析析出出后后才才晶晶出出的的原原因因是是_ _ _。(3)(3)推推测测云云母母和和橄橄榄榄石石的的熔熔点点顺顺序序为为_，硬硬度度大大小小顺序为顺序为_。【答答案案】(1)(1)橄橄榄榄石石先先晶晶出出，云云母母后后晶晶出出(2)(2)石石英英晶晶格格能能较小，同时它不容易在岩浆中达到饱和浓度较小，同时它不容易在岩浆中达到饱和浓度(3)(3)橄榄石高于云母橄榄石大于云母橄榄石高于云母橄榄石大于云母【解解析析】根根据据岩岩浆浆晶晶出出规规则则，分分析析表表中中晶晶格格能能数数据据可可知知，橄橄榄榄石石的的晶晶格格能能大大于于云云母母的的晶晶格格能能，所所以以橄橄榄榄石石先先析析出出。石石英英总总是是在在各各种种硅硅酸酸盐盐析析出出后后才才晶晶出出，主主要要原原因因是是石石英英晶晶格格能能较较小小，同同时时它它不不容容易易在在岩岩浆浆中中达达到到饱饱和和浓浓度度，所所以以只只有有当当各各种种金金属属离离子子以以硅硅酸酸盐盐的的形形式式析析出出后后，石石英英的的浓浓度度才才达达到到饱饱和和。云云母母的的晶晶格格能能不不如如橄橄榄榄石石的的大大，故故橄橄榄榄石石的的熔熔点点高高于于云云母母，硬硬度度大大于于云云母。母。【探究原理】【探究原理】晶晶体体的的类类型型直直接接决决定定晶晶体体的的物物理理性性质质，如如熔熔、沸沸点点，硬硬度度，导导电电性性，延延展展性性，水水溶溶性性等等。而而晶晶体体的的类类型型本本质质上上又又是是由由构构成成晶晶体体的的微微粒粒及及微微粒粒间间的的作作用用力力决决定定的的，通通常常可可以以由由晶晶体体的的特特征征性质来判断晶体所属类型。下表对四种晶体类型进行了对比。性质来判断晶体所属类型。下表对四种晶体类型进行了对比。实验探究九晶体的基本类型与性质比较实验探究九晶体的基本类型与性质比较晶体类型晶体类型金属晶体金属晶体离子晶体离子晶体分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体定义定义金属原子金属原子通过金属通过金属键形成的键形成的晶体晶体阴、阳离阴、阳离子通过离子通过离子键形成子键形成的晶体的晶体分子间通分子间通过分子间过分子间作用力形作用力形成的晶体成的晶体相邻原子间相邻原子间通过共价键通过共价键结合而形成结合而形成的立体网状的立体网状结构的晶体结构的晶体结结构构基本基本微粒微粒金属阳离金属阳离子、自由子、自由电子电子阴离子、阴离子、阳离子阳离子分子分子原子原子微粒间微粒间作用力作用力金属键金属键离子键离子键范德华力范德华力或范德华或范德华力与氢键力与氢键共价键共价键性性质质熔、沸熔、沸点点一般较高，一般较高，但差异大但差异大较高较高较低较低高高硬度硬度一般较大，一般较大，但差异大但差异大较大较大较小较小大大延展性延展性好，有光泽好，有光泽 脆，有光泽脆，有光泽差，无光差，无光泽泽差，无差，无光泽光泽导电性导电性固态能导电固态能导电熔融或溶于熔融或溶于水能导电水能导电某些溶于某些溶于水后能导水后能导电电一般不一般不导电导电溶解性溶解性不溶不溶多数溶于水多数溶于水相似相溶相似相溶不溶不溶熔化时需熔化时需克服的作克服的作用力用力金属键金属键离子键离子键范德华力或范德华力或范德华力与范德华力与氢键氢键共价键共价键物质类别物质类别金属单质金属单质离子化合离子化合物物多数的非金多数的非金属单质和共属单质和共价化合物价化合物少数的非少数的非金属单质金属单质和共价化和共价化合物合物典例典例K K、CuCu、MgMgNaClNaCl、CsClCsCl、CaFCaF2 2干冰、冰、干冰、冰、碘碘金刚石、金刚石、SiOSiO2 2【问题探究】【问题探究】有有下下列列八八种种晶晶体体：A.SiOA.SiO2 2( (水水晶晶) )；B.B.冰冰醋醋酸酸；C.C.氧氧化化镁镁；D.D.白磷；白磷；E.E.晶体氩；晶体氩；F.F.氯化铵；氯化铵；G.G.铝；铝；H.H.金刚石。金刚石。用序号回答下列问题：用序号回答下列问题：(1)(1)属属于于原原子子晶晶体体的的化化合合物物是是_，直直接接由由原原子子构构成成的晶体是的晶体是_，直接由原子构成的分子晶体是，直接由原子构成的分子晶体是_。(2)(2)由由极极性性分分子子构构成成的的晶晶体体是是_，含含有有共共价价键键的的离离子子晶体是晶体是_，属于分子晶体的单质是，属于分子晶体的单质是_。(3)(3)在在一一定定条条件件下下，能能导导电电并并不不发发生生化化学学变变化化的的是是_，受受热热熔熔化化后后化化学学键键不不发发生生变变化化的的是是_，需需克克服共价键的是服共价键的是_。思思路路点点拨拨在在选选项项中中属属于于原原子子晶晶体体的的是是：金金刚刚石石和和水水晶晶( (由由SiSi原原子子和和O O原原子子构构成成) )；属属于于分分子子晶晶体体的的是是：冰冰醋醋酸酸、白白磷磷和和晶晶体体氩氩；属属于于离离子子晶晶体体的的是是：MgO(MgO(由由MgMg2 2和和O O2 2组组成成) )、NHNH4 4Cl(Cl(由由NHNH和和ClCl组组成成) )；而而AlAl属属于于金金属属晶晶体体。金金属属导导电电是是靠靠自自由由电电子子的的定定向向移移动动，并并不不发发生生化化学学变变化化，但但金金属属熔熔化化时时金金属属键键会会被被破破坏坏。分分子子晶晶体体熔熔化化时时只只需需要要克克服服分分子子间间作作用用力力，而而原原子晶体、离子晶体熔化时分别需要克服共价键、离子键的作用。子晶体、离子晶体熔化时分别需要克服共价键、离子键的作用。【答案】【答案】(1)A(1)AA A、E E、H HE E(2)B(2)BF FD D、E E(3)G(3)GB B、D D、E EA A、H H