化学选修3第三章第四节Word格式.docx

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（3）固体不导电，但在熔融状态或水溶液时能导电。

【自主思考】

1.结合离子晶体的知识回答：

（1）含金属阳离子的晶体一定是离子晶体吗？

有阳离子的晶体中一定存在阴离子吗？

答案　不一定，也可能是金属晶体；

晶体中含有阳离子，不一定存在阴离子，如金属晶体由阳离子和自由电子构成的。

（2）离子晶体中一定含有金属元素吗？

由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体吗？

答案　不一定，离子晶体中不一定含金属元素，如NH4Cl、NH4NO3等铵盐。

由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是分子晶体。

（3）离子晶体的熔点一定低于原子晶体吗？

答案　不一定，离子晶体的熔点不一定低于原子晶体，如MgO是离子晶体，SiO2是原子晶体，MgO的熔点高于SiO2的熔点。

（4）离子晶体中除含有离子键外，是否含有共价键？

答案　离子晶体中除含有离子键外，还有可能含有共价键、配位键。

如Na2O2、NaOH、Ba（OH）2、Na2SO4中均含离子键和共价键，NH4Cl中含有离子键、共价键、配位键。

2.氯化钠的化学式为NaCl，能否说明晶胞中含有一个钠离子和一个氯离子？

能否表示氯化钠的分子式？

答案　氯化钠晶胞中含有的钠离子和氯离子都为4，而氯化钠的化学式为NaCl，这说明离子晶体的化学式仅表示晶体中阴、阳离子的个数比，并不代表其分子组成，因为离子晶体中没有分子。

二、晶格能

1.概念

气态离子形成1mol离子晶体释放的能量。

通常取正值，单位为kJ·

mol－1。

2.影响因素

3.晶格能对离子晶体性质的影响

晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，而且熔点越高，硬度越大。

根据晶格能的知识回答：

（1）为何Na2O的晶格能大于NaF，而KCl的晶格能大于KI？

答案　晶格能与离子所带的电荷成正比，而与离子半径的大小成反比。

在Na2O和NaF中，O2－所带的电荷比F－多，故Na2O的晶格能大于NaF；

而KCl和KI中，Cl－半径小于I－的半径，故KCl的晶格能大于KI。

（2）火山喷出岩浆中含有多种硫化物，冷却时ZnS比HgS先析出，原因是什么？

答案　二者均为离子晶体，ZnS晶格能大于HgS，因此ZnS先析出。

（3）KCl、MgO、CaO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似，KCl、CaO、MgO三种离子晶体熔点从高到低的顺序是？

答案　MgO＞CaO＞KCl

[效果自测]

1.判断正误，正确的打“√”；

错误的打“×

”。

（1）“NaCl”是氯化钠的分子式。

（　　）

（2）离子晶体一定含有金属阳离子。

（3）离子晶体中一定不存在共价键。

（4）离子晶体都能导电。

（5）金属晶体和离子晶体的导电实质是一样的。

（6）固态不导电、水溶液能导电，这一性质能说明某晶体一定是离子晶体。

（7）NaCl晶体的晶胞中有1个Cl－和1个Na＋。

（8）晶格能是指破坏1mol离子键所吸收的能量。

答案　

（1）×

（2）×

　（3）×

　（4）×

　（5）×

　（6）×

　（7）×

　（8）×

2.下列7种物质：

①白磷（P4）；

②水晶；

③氯化铵；

④氢氧化钙；

⑤氟化钠；

⑥过氧化钠；

⑦石墨。

固态下都为晶体，回答下列问题（填写序号）：

（1）不含金属离子的离子晶体是　　　　，只含离子键的离子晶体是　　　　，既有离子键又有非极性键的离子晶体是　　　　，既有离子键又有极性键的离子晶体是　　　　。

（2）既含范德华力，又有非极性键的晶体是　　　　，熔化时既要克服范德华力，又要破坏化学键的是　　　　，熔化时只破坏共价键的是　　　　。

答案　

（1）③　⑤　⑥　③④

（2）①⑦　⑦　②

3.如图所示一些晶体中的某些结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分：

（1）代表金刚石的是　　　　（填编号字母，下同），其中每个碳原子与　　　　个碳原子最接近且距离相等。

金刚石属于　　　　晶体。

（2）代表石墨的是　　　　，其中每个正六边形占有的碳原子数平均为　　　　个。

（3）表示NaCl的是　　　　，每个Na＋周围与它最接近且距离相等的Na＋有　　　　个。

（4）代表CsCl的是　　　　，它属于　　　　晶体，每个Cs＋与　　　　个Cl－紧邻。

（5）代表干冰的是　　　　，它属于　　　　晶体，每个CO2分子与　　　　个CO2分子紧邻。

（6）已知石墨中碳碳键的键长比金刚石中碳碳键的键长短，则上述五种物质熔点由高到低的排列顺序为_______________________________________

___________________________________________________________。

答案　

（1）D　4　原子　

（2）E　2　（3）A　12　（4）C　离子　8　（5）B　分子　12　（6）石墨＞金刚石＞NaCl＞CsCl＞干冰

探究一　离子晶体的结构与性质

【探究讨论】

可以通过熔融状态能否导电的实验判断某化合物是否为离子晶体吗？

提示　离子晶体固态时不导电，熔融状态时导电；

共价化合物不论是分子晶体还是原子晶体，在固态和熔融状态均不导电，故可以通过熔融状态能否导电的实验判断某化合物是否为离子晶体。

【点拨提升】

1.离子晶体的结构

（1）离子晶体微粒之间的作用力是离子键，由于离子键没有方向性和饱和性，故离子晶体一般采取密堆积方式。

（2）离子晶体中存在的微粒是阳离子和阴离子，离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不是表示其分子组成。

（3）离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷越多，离子键越强。

2.离子晶体的性质

性质

原因

熔、沸点

离子晶体中有较强的离子键，熔化或气化时需消耗较多的能量。

所以离子晶体有较高的熔点、沸点和难挥发性。

通常情况下，同种类型的离子晶体，离子半径越小，离子键越强，熔、沸点越高

硬度

硬而脆。

离子晶体表现出较高的硬度。

当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎

导电性

不导电，但熔融或溶于水后能导电。

离子晶体中，离子键较强，阴、阳离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此离子晶体不导电。

当升高温度时，阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力，成为自由移动的离子，在外加电场的作用下，离子定向移动而导电。

离子晶体溶于水时，阴、阳离子受到水分子的作用成了自由移动的离子（或水合离子），在外加电场的作用下，阴、阳离子定向移动而导电

溶解性

大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水）中，难溶于非极性溶剂（如汽油、苯、CCl4）中。

当把离子晶体放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子

延展性

离子晶体中阴、阳离子交替出现，层与层之间如果滑动，同性离子相邻而使斥力增大导致不稳定，所以离子晶体无延展性

3.离子晶体的判断

判断一种物质是不是离子晶体，我们可以根据物质的分类、组成和性质等方面进行判断。

（1）利用物质的分类

金属离子和酸根离子、OH－形成的大多数盐、强碱，NH

与酸根离子形成的盐，活泼金属的氧化物和过氧化物（如Na2O和Na2O2），活泼金属的氢化物（如NaH），活泼金属的硫化物等都是离子晶体。

（2）利用元素的性质和种类

如成键元素的电负性差值大于1.7的物质，金属元素（特别是活泼的金属元素，ⅠA、ⅡA族元素）与非金属元素（特别是活泼的非金属元素，ⅥA、ⅦA族元素）组成的化合物，个别非金属元素间形成的化合物（如铵盐）等都是离子晶体。

（3）利用物质的性质

离子晶体一般具有较高的熔、沸点，难挥发，硬而脆；

固体不导电，但熔融或溶于水时能导电，大多数离子晶体易溶于极性溶剂而难溶于非极性溶剂。

4.离子晶体与其他晶体类型的比较

类型

项目　　

离子晶体

原子晶体

分子晶体

金属晶体

构成晶体的粒子

阴、阳离子

原子

分子

金属阳离子和自由电子

粒子间的作用

离子键

共价键

分子间作用力（范德华力或氢键）

金属键

确定作用力强弱的一般判断方法

离子电荷数、半径

键长（原子半径）

组成结构相似时，比较相对分子质量

离子半径、价电子数

较高

很高

较低

差别较大（汞常温下为液态，钨熔点为3410℃）

略硬而脆

很大

较小

差别较大

不良导体（熔化后或溶于水导电）

不良导体（个别为半导体）

不良导体（部分溶于水发生电离后导电）

良导体

多数易溶

一般不溶

相似相溶

一般不溶于水，少数与水反应

机械加工性

不良

优良

差

易错提醒　

（1）离子晶体中一定存在离子键，可能存在共价键，一定不存在分子间作用力。

（2）只有分子晶体中存在单个分子。

（3）某些离子晶体的熔点高于某些原子晶体的熔点。

如MgO（2852℃）＞SiO2（1710℃）。

（4）某些分子晶体的熔点高于某些金属晶体的熔点。

如碱金属熔点较低。

（5）个别金属的熔点高于某些原子晶体的熔点。

如钨（3410℃）＞SiO2（1710℃）。

（6）合金的熔点一般低于成分金属的熔点。

【典题例证1】　钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，其晶胞的结构如图所示，下列有关说法中正确的是（　　）

A.该晶体属于离子晶体

B.晶体的化学式为Ba2O2

C.该晶体的晶胞结构与CsCl相似

D.与每个Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋共有4个

解析　图示晶体中含有Ba2＋和O

，则该晶体属于离子晶体，A正确。

该晶体的晶胞结构与NaCl的晶胞结构相似，所以与每个Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋共有12个，C不正确，D不正确。

该氧化物的1个晶胞中含有4个Ba2＋和4个O

，晶体的化学式应为BaO2，B不正确。

答案　A

【学以致用1】　如图所示是从NaCl或CsCl的晶体结构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

（1）和（3）B.图

（2）和（3）

C.图

（1）和（4）D.只有图（4）

解析　本题考查了离子晶体的代表物质NaCl、CsCl的晶体结构。

NaCl晶体中，每个Na＋周围最邻近的Cl－有6个，构成正八面体，同理，每个Cl－周围最邻近的6个Na＋也构成正八面体，由此可知图

（1）和（4）是从NaCl晶体中分割出来的结构图，C项正确。

答案　C

探究二　晶格能的应用

如何理解下面三种氟化物的晶格能的递变？

晶格能/（kJ·

mol－1）

Na＋

923

Mg2＋

2957

Al3＋

5492

提示　Na＋、Mg2＋、Al3＋的电荷数逐渐增大，而它们的离子半径逐渐减小，故它们形成的氟化物的晶格能逐渐增大。

即：

晶格能的大小与离子所带电荷量成正比，与离子半径成反比。

1.离子晶体结构类型相同时，离子所带电荷越多，离子半径越小，晶格能越大，晶体熔、沸点越高，硬度越大。

2.晶格能的大小影响岩浆晶出的次序，晶格能越大，形成的晶体越稳定，岩浆中的矿物越容易结晶析出。

3.晶体熔、沸点高低的比较方法

（1）不同类型晶体熔、沸点的比较：

①不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：

原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。

②金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。

（2）同种类型晶体熔、沸点的比较：

①原子晶体

原子半径越小→键长越短→键能越大→熔、沸点越高。

如熔点：

金刚石＞硅晶体。

②离子晶体

一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高。

MgO＞NaCl＞CsCl。

③分子晶体

a.分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；

具有氢键的分子晶体熔、沸点反常得高。

如沸点：

H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。

b.组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。

如熔、沸点：

SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。

c.组成和结构不相似的物质（相对分子质量接近），分子的极性越大，其熔、沸点越高。

CO＞N2，CH3OH＞CH3CH3。

④金属晶体

金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高。

Na＜Mg＜Al。

【典题例证2】　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：

NaBr

MgO

离子的核间距/pm

290

276

205

晶格能/kJ·

mol－1

787

3890

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）Mg是第三周期元素，该周期部分元素氟化物的熔点见下表：

氟化物

NaF

MgF2

SiF4

熔点/K

1266

1534

183

①解释表中氟化物熔点差异的原因：

a.___________________________________________________________

b.___________________________________________________________

②硅在一定条件下可以与Cl2反应生成SiCl4，试判断SiCl4的沸点比CCl4的　　　　（填“高”或“低”），理由

___________________________________________________________

解析　

（1）对同类型的离子晶体中，离子半径越小，离子电荷数越多，晶格能越大，离子晶体越稳定，熔、沸点越高。

（2）①先比较不同类型晶体的熔点。

NaF、MgF2为离子晶体，离子间以离子键结合，离子键作用强，SiF4固态时为分子晶体，分子间以范德华力结合，范德华力较弱，故NaF和MgF2的熔点都高于SiF4。

b.再比较相同类型晶体的熔点。

Na＋的半径比Mg2＋半径大，Na＋所带电荷数小于Mg2＋，所以MgF2的离子键比NaF的离子键强度大，MgF2熔点高于NaF熔点。

②SiCl4和CCl4组成、结构相似，SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量，SiCl4的分子间作用力大于CCl4的分子间作用力，故SiCl4的熔点高于CCl4的熔点。

答案　

（1）①小　NaBr比NaCl离子的核间距大　②MgO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）①a.NaF与MgF2为离子晶体，SiF4为分子晶体，所以NaF与MgF2远比SiF4熔点要高　b.因为Mg2＋的半径小于Na＋的半径且Mg2＋所带电荷数较大，所以MgF2的离子键强度大于NaF的离子键强度，故MgF2的熔点高于NaF　②高　SiCl4的相对分子质量比CCl4的大，范德华力大，因此沸点高

【学以致用2】　下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是（　　）

A.熔点：

NaF＞MgF2＞AlF3

B.晶格能：

NaF＞NaCl＞NaBr

C.阴离子的配位数：

CsCl＞NaCl＞CaF2

D.硬度：

MgO＞CaO＞BaO

解析　由于Na＋、Mg2＋、Al3＋的离子半径依次减小，所带电荷数依次增加，所以NaF、MgF2、AlF3的晶格能依次增大，即熔点依次升高，A错误；

F－、Cl－、Br－的半径依次增大，NaF、NaCl、NaBr的晶格能依次减小，B正确；

CsCl、NaCl、CaF2中阴离子的配位数分别为8、6、4，C正确；

Mg2＋、Ca2＋、Ba2＋的半径依次增大，MgO、CaO、BaO的晶格能依次减小，即硬度依次减小，D正确。

1.下列性质适合于离子晶体的是（　　）

A.熔点1070℃，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0.97g·

cm－3

解析　离子晶体在液态（即熔融状态）导电；

CS2是非极性溶剂，根据相似相溶规律，C不是离子晶体；

离子晶体质硬易碎，且固态不导电，D不是离子晶体。

2.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

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形式等。

答案　D

3.下列关于晶格能的叙述中正确的是（　　）

A.晶格能仅与形成晶体中的离子所带电荷有关

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

解析　晶格能与离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子半径的大小成反比；

晶格能越大，晶体的熔、沸点越高，硬度也越大，所以A、B错，D正确。

4.根据表中给出物质的熔点数据（AlCl3沸点为182.7℃），判断下列说法错误的是（　　）

晶体

SiCl4

AlCl3

晶体硼

熔点/℃

801

2800

－70

180

2500

A.MgO中的离子键比NaCl中的离子键强

B.SiCl4晶体是分子晶体

C.AlCl3晶体是离子晶体

D.晶体硼是原子晶体

解析　根据表中各物质的熔点，判断晶体类型。

NaCl和MgO是离子化合物，形成离子晶体，故熔、沸点越高，说明晶格能越大，离子键越强，A正确；

SiCl4是共价化合物，熔、沸点较低，为分子晶体，硼为非金属单质，熔、沸点很高，是原子晶体，B、D正确；

AlCl3虽是由活泼金属和活泼非金属形成的化合物，但其晶体熔、沸点较低，应属于分子晶体。

5.现有几组物质的熔点（℃）数据：

A组

B组

C组

D组

金刚石：

3550

Li：

181

HF：

－83

硅晶体：

1410

Na：

98

HCl：

－115

KCl

硼晶体：

2300

K：

64

HBr：

－89

RbCl

二氧化硅：

1732

Rb：

39

HI：

－51

MgO：

据此回答下列问题：

（1）由表格可知，A组熔点普遍偏高，据此回答：

①A组属于　　　　晶体，其熔化时克服的粒子间的作用力是　　　　。

②硅的熔点低于二氧化硅，是由于_________________________________。

③硼晶体的硬度与硅晶体相对比：

_________________________________。

（2）B组晶体中存在的作用力是　　　　，其共同的物理性质是　　　　（填序号），可以用　　　　理论解释。

①有金属光泽②导电性

③导热性④延展性

（3）C组中HF熔点反常是由于______________________________

（4）D组晶体可能具有的性质是　　　　（填序号）。

①硬度小②水溶液能导电

③固体能导电④熔融状态能导电

（5）D组晶体中NaCl、KCl、RbCl的熔点由高到低的顺序为　　　　　　　　　　，MgO晶体的熔点高于三者，其原因解释为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

解析　

（1）A组由非金属元素组成，熔点最高，属于原子晶体，熔化时需破坏共价键。

由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高，硬度大。

（2）B组都是金属，存在金属键，具有金属晶体的性质，可以用“电子气理论”解释相关物理性质。

（3）C组卤化氢晶体属于分子晶体，HF熔点高是由于分子之间形成氢键。

（4）D组是离子化合物，熔点高，具有离子晶体的性质。

（5）晶格能与离子电荷数和离子半径有关，电荷越多，半径越小，晶格能越大，晶体熔点越高。

答案　

（1）①原子　共价键　②Si—Si键键能小于Si—O键键能　③硼晶体大于硅晶体　

（2）金属键　①②③④　电子气　（3）HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多（只要答出HF分子间能形成氢键即可）　（4）②④　（5）NaCl＞KCl＞RbCl　MgO晶体为离子晶体，离子所带电荷越多，半径越小，晶格能越大，熔点越高

课时作业

基础题组

1.如图所示，在氯化钠晶胞中，与每个Na＋等距离且最近的几个Cl－所围成的立体构型为（　　）

A.十二面体B.正八面体

C.正六面体D.正四面体

解析　处在中心位置上的Na＋被6个等距离且最近的Cl－包围，将6个Cl－相连，得到的立体构型为正八面体。

答案　B

2.经研究证明，PCl5在固态时由空间构型分别为正四面体和正八面体的两种离子构成，下列关于PCl5的推断中正确的是（　　）

A.PCl5固体为分子晶体

B.PCl5晶体由[PCl3]2＋和[PCl7]2－构成，且离子数之比为1∶1

C.PCl5晶体由[PCl4]＋和[PCl6]－构成，且离子数之比为1∶1

D.PCl5晶体具有良好的导电性

解析　由题意知，晶体由空间构型分别为正四面体和正八面体的两种离子构成，所以PCl5晶体由[PCl4]＋和[PCl6]－按1∶1构成，为离子化合物，A、B错误，C正确；

离子晶体中虽含有离子