1、第四节离子晶体问题导学1常见的离子晶体活动与探究1(1)观察下图，计算NaCl、CsCl和CaF2晶胞中阴阳离子的个数比。并分析所得数据，探究离子晶体的化学式与其晶胞中阴阳离子的个数关系。(2)观察(1)中的CsCl、NaCl的阳离子和阴离子的比例都是11，同属AB型离子晶体。数一数这两种离子晶体中阳离子和阴离子的配位数，它们是否相等？并填表。离子晶体阴离子的配位数阳离子的配位数NaClCsCl(3)利用表1相关数据计算表2阴阳离子半径之比，并填表；讨论什么因素决定了离子晶体中离子的配位数？表1离子NaCsCl离子半径/pm95169181表2NaClCsClr/rr/rC.N.6C.N.8迁
2、移与应用(1)下图为离子晶体空间构型示意图，(为阳离子，为阴离子)，以M代表阳离子，以N代表阴离子，写出各离子晶体的组成表达式：A_；B_；C_；D_。(2)下面是从NaCl或CsCl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_。影响离子晶体结构的因素：1几何因素：由于r/r值的不同，使得晶体中离子的配位数不同，因此晶体中正负离子的半径比(r/r)是决定离子晶体结构的重要因素。2电荷因素：由于正负离子电荷数不同，正负离子的个数必定不同，正负离子的配位数就会不同，因此正负离子的电荷数之比是决定离子晶体结构的重要因素。2离子晶体的物理性质活动与探究2(1)为什么离子
3、晶体不导电，而离子化合物熔融或溶于水时能导电？(2)为什么离子晶体一般硬而脆并且无延展性？(3)为什么离子晶体一般具有较高的熔沸点、难挥发？(4)为什么大多数离子晶体易溶于水而难溶于CCl4?迁移与应用下列性质适合于离子晶体的是()熔点1 070 ，易溶于水，水溶液能导电熔点10.31 ，液态不导电，水溶液能导电能溶于CS2，熔点112.8 ，沸点444.6 熔点97.81 ，质软，导电，密度0.97 gcm3熔点218 ，难溶于水熔点3 900 ，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，熔点高，固体不导电，熔化时导电ABCD1离子晶体不一定都含有金属元素，如NH4C
4、l。2离子晶体中除含离子键外，还可能含有其他化学键，如NaOH、Na2O2中均含有共价键。3金属元素与非金属元素构成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是分子晶体。4溶于水能导电的不一定是离子晶体，如HCl等。5熔化后能导电的晶体不一定是离子晶体，如金属等。3晶格能活动与探究3分析下表中部分晶体的晶格能与晶体物理性质之间的关系。AB型离子晶体NaINaBrNaClNaFBaOSrOCaOMgOBeO离子电荷Z111122222核间距/pm3182942792312772572402101657047477869233 0543 2233 4013 791熔点6617478019931 9182
5、 4302 6142 8522 560摩氏硬度2.52.52.53.23.33.54.56.59.0讨论回答以下问题：(1)影响晶格能大小的因素有哪些？是如何影响的？(2)同类型的离子化合物晶体，晶格能的大小与物质的熔点和摩氏硬度有什么关系？迁移与应用已知硅酸盐和石英的晶格能如下表：硅酸盐矿物和石英晶格能/( kJmol1)橄榄石4 400辉石4 100角闪石3 800云母3 800长石2 400石英2 600回答下列问题：(1)橄榄石和云母晶出的顺序是_。(2)石英总是在各种硅酸盐析出后才晶出的原因是_。(3)推测云母和橄榄石的熔点顺序为_，硬度大小为_。可借助库仑定律来比较晶格能的大小：晶
6、格能与离子晶体中阴、阳离子所带电荷数的乘积成正比，与阴、阳离子核间距离的平方成反比，即。q(离子电荷)越大，r(离子核间距)越小，则U(晶格能)越大，离子键越强，物质的熔点越高。例如，MgO和NaCl比较，Mg2和O2所带电荷数均比Na、Cl多，且r(Mg2)r(Na)、r(O2)r(Cl)，即Mg2和O2之间的核间距比Na和Cl之间的核间距小，所以MgO的晶格能比NaCl大，MgO中的离子键强，其熔点(2 852 )比NaCl(801 )高，其摩氏硬度(6.5)比NaCl的(2.5)大。同理，NaF、NaCl、NaBr、NaI四种晶体的熔点依次降低。当堂检测1离子晶体一般不具有的特征是()A
7、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，其密度较小2下面有关离子化合物的说法正确的是()A离子化合物中一定含有金属元素，含金属元素的化合物一定是离子化合物B离子键只存在于离子化合物中，离子化合物中一定含有离子键C离子化合物中不可能含有共价键D离子化合物受热熔化破坏化学键，吸收热量，属于化学变化3MgO、Rb2O、CaO、BaO四种离子晶体熔点的高低顺序可能是()AMgORb2OBaOCaOBMgOCaOBaORb2OCCaOBaOMgORb2ODCaOBaORb2OMgO4根据表中给出物质的熔点数据(AlCl3沸点为260 )，判断下列说法错误的是()晶体
8、NaClMgOSiCl4AlCl3晶体硼熔点/8012 800701802 500AMgO中的离子键比NaCl中的离子键强BSiCl4晶体是分子晶体CAlCl3晶体是离子晶体D晶体硼是原子晶体5下图所示分别为氯化钠、氯化铯、氟化钙的晶胞模型，请认真观察后完成表格。离子晶体晶体结构粒子晶胞所含粒子数配位数阴、阳离子个数之比阳离子阴离子阳离子阴离子氯化钠氯化铯氟化钙6现有几组物质的熔点()的数据：A组B组C组D组金刚石：3 550Li：181HF：83NaCl：801硅晶体：1 410Na：98HCl：115KCl：776硼晶体：2 300K：64HBr：89RbCl：718二氧化硅：1 723R
9、b：39HI：51CsCl：645据此回答下列问题：(1)A组属于_晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是_。(2)B组晶体共同的物理性质是_(填序号)。有金属光泽导电性导热性延展性(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)。硬度小水溶液能导电固体能导电熔融状态能导电(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为：NaClKClRbClCsCl，其原因解释为_。参考答案【问题导学】活动与探究1：(1)答案：NaCl晶胞中，阴阳离子的个数比为11。CsCl晶胞中，阴阳离子个数比为11。CaF2晶胞中，阴阳离子个数比为21。结论：离子晶体的化学式中阴阳离子数目之比等于晶胞中阴
10、阳离子的个数比。(2)答案：6688(3)答案：NaCl：r/r0.52；CsCl：r/r0.93。结论：晶体中正负离子的半径比(r/r)是决定离子晶体结构的重要因素。迁移与应用：答案：(1)MNMN2MN2MN(2)解析：(1)本题考查离子晶体中微粒数的计算方法。运用立方晶胞结构的特征判断。在A中M、N都在立方体的顶点且个数相等，故化学式为MN；在B中，含M：812个，含N：42(体心)4个；在C中，含M：4个，含N 1个；在D中，含M：81，含N 1个(体心)。(2)本题考查了离子晶体的代表物质NaCl、CsCl晶体的结构。NaCl晶体是简单立方体结构，每个Na周围有6个Cl，每个Cl周围
11、有6个Na；与每个Na等距离的Cl有6个，且构成正八面体，同理，与每个Cl等距离的6个Na也构成正八面体，由此可知图和是属于NaCl晶体的。活动与探究2：(1)答案：由于离子晶体中离子键作用较强，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，阴阳离子获得足够能量克服了离子间相互作用，成为自由移动的离子，在外界电场作用下，离子定向移动而导电。离子化合物溶于水时，阴阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子(或水合离子)，在外界电场作用下，阴阳离子定向移动而导电。(2)答案：离子晶体中，由于离子键的强烈作用，离子晶体表现出较高的硬度，当晶体受到冲击力作用时，部
12、分离子键发生断裂，导致晶体破碎，所以离子晶体不宜进行机械加工。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)答案：在离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作用(离子键)，要克服离子间的相互作用使离子晶体由固态变为液态或气态就需要吸收较多的能量。因此，离子晶体一般具有较高的熔沸点，且难挥发。(4)答案：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(如苯、CCl4)中。当把离子晶体放在水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使晶体中的离子克服离子间的作用而离开晶体，变成在水中自由移动的离子。迁移与应用：A解析：离子晶
13、体液态时能导电，难溶于非极性溶剂，熔点较高、质硬而脆，固体不导电，故均不符合离子晶体的特点；中物质熔点达3 900 ，硬度很大应是原子晶体。故只有符合题意。活动与探究3：(1)答案：离子间的核间距：核间距越小，晶格能越大。离子所带电荷：离子所带电荷越多，晶格能越大。(2)答案：晶格能越大，离子晶体的熔点越高、硬度越大。迁移与应用：答案：(1)橄榄石先晶出，云母后晶出(2)石英的晶格能较低，此外也与它不容易在岩浆中达到饱和浓度有关，只有当各种金属离子以硅酸盐形式析出后，石英的浓度才达到饱和，故石英晶体最后晶出(3)云母低于橄榄石云母低于橄榄石解析：由晶出规则可知，晶格能越大，其最先晶出，故橄榄石
14、先晶出，云母后晶出；因为石英的晶格能较低，此外也与它不容易在岩浆中达到饱和浓度有关，只有当各种金属离子以硅酸盐形式析出后，石英的浓度才达到饱和，故石英晶体最后晶出；云母的熔点低于橄榄石的熔点：云母的硬度低于橄榄石的。【当堂检测】1D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；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。2B解析：离子化合物中不一定含有金属元素，含有金属元素的化合物也不一定是离子化合物，选项A错；含有离子键的化合物是离子化合物，离子化合物中可以含有共价键，选项C错；有些离子化合物受热熔化时，虽然离子键被破坏，但不属于化学变化(如氯化钠熔化)
15、，选项D错。3B解析：四种离子晶体所含阴离子相同，所含阳离子不同。Mg2、Rb、Ca2、Ba2比较，Rb所带电荷最少且半径比Mg2、Ca2的大，其与O2形成的离子键较弱，使Rb2O的熔点比MgO、CaO的低。Mg2、Ca2、Ba2比较，它们所带正电荷一样多，半径Mg2Ca2Ba2，与O2形成的离子键由强到弱的顺序是Mg2Ca2Ba2，相应离子晶体的熔点由高到低的顺序是MgOCaOBaO。综上所述，四种离子晶体熔点的高低顺序是MgOCaOBaORb2O，选B。4C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项正
16、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项正确；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答案：离子晶体晶体结构粒子晶胞所含粒子数配位数阴、阳离子个数之比阳离子阴离子阳离子阴离子氯化钠Na、Cl446611氯化铯Cs、Cl118811氟化钙Ca2、F4884216答案：(1)原子共价键(2)(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)(5)D组晶体都为离子晶体，r(Na)r(K)r(Rb)r(Cs)，在离子所带电荷相同的情况下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高解析：通过读取表格中数据先判断出晶体的类型及晶体的性质，应用氢键解释HF的熔点反常，利用晶格能的大小解释离子晶体熔点高低的原因。
