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第3章 不同聚集状态的物质与性质
第2节 几种简单的晶体结构模型
第2课时 离子晶体
食盐
氯化铵
胆矾
硫酸钡
思考：
食盐、氯化铵、胆矾、硫酸钡等在生产生活中有着重要的作用，它们都是离子化合物，从微观结构应该怎样认识它们呐？
1.能借助离子晶体的结构模型说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。
2.能利于离子键解释离子晶体的一些物理性质。
1.了解离子晶体的构成微粒及相互作用力。(宏观辨识与微观探析)
2.理解离子晶体的结构模型。(证据推理与模型认知)
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！
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课
堂
交流 研讨
当离子化合物以晶体形式存在时，晶体中的微粒会怎样分布呢？请以你了解的简单离子化合物为例，分析构成这些物质的微粒及微粒间相互作用的特点，猜想他们所形成的晶体中离子的排布具有怎样的规律。
二、离子晶体
1.定义：
阴、阳离子在空间呈现周期性重复排列所形成的晶体。
例如，氯化钠、氯化铯、氧化镁等晶体都属于离子晶体。以氯化钠晶体
(图3-2-6)为例，由于Na+和Cl-之间的静电作用没有方向性，在带负电荷的Cl-周围吸引着一定数量的带正电荷的Na+;同样，在带正电荷的Na+周围吸引着一定数量的带负电荷的Cl-。这种排列方式无限延伸，形成晶体。
2.构成离子晶体的微粒：
阴、阳离子
3.离子晶体中微粒间的作用力：
离子键（实质为静电作用）
4.常见的离子晶体：
大多数盐、强碱、活泼金属氧化物等
阴、阳离子间存在着静电作用
观察 思考
观察氯化钠晶体的微观结构示意图，你将如何截取氯化钠晶体的晶胞 在你截取的晶胞中，实际包含的 Na+与 Cl—各是多少个
钠离子个数：
8×1/8 + 6×1/2 = 4
氯离子个数：1 + 12×1/4=4
在氯化钠晶体中，其实并不存在单独的"NaCl"分子，且Na+和Cl-的个数比是1:1，因此可以用"NaCl"这一化学式表示氯化钠的组成。
5.常见的离子晶体结构
（1）NaCl型：以NaCl为例
Cl-按面心立方堆积方式排列，Na+离子填充在Cl-所成的空隙中，Na+同样按面心立方堆积方式排列。
①阴、阳离子排列方式：
Cl-
Cl-
Na+
Na+
②晶体中等距且最近的阴、阳离子的数量关系：
每个Na+周围最近且等距离的Cl-有6个；每个Cl-周围最近且等距离的Na+同样也有6个。
③晶体中等距且最近的阴或阳离子的数量关系：
每个Na+周围最近且等距离的Na+有12个；每个Cl-周围最近且等距离的Cl-同样也有12个。
④晶胞中阴或阳离子的个数计算：
Na+：8×1/8 + 6×1/2 = 4
Cl-：1 + 12×1/4 = 4
⑤常见的物质：Li、Na、K、Rb的卤化物，AgF、MgO等。
（2）CsCl型：以CsCl为例
①阴、阳离子排列方式：
Cl-按简单立方堆积方式排列，Cs+离子填在Cl-所成的空隙中，同样Cs+也是按简单立方堆积方式排列。
CsCl晶胞
Cl-
Cl-
Cs+
Cs+
②晶体中等距且最近的阴、阳离子的数量关系：
每个Cs+周围最近且等距离的Cl-有8个；每个Cl-周围最近且等距离的Cs+同样也有8个。
③晶体中等距且最近的阴或阳离子的数量关系：
每个Cs+周围最近且等距离的Cs+有6个；每个Cl-周围最近且等距离的Cl-同样也有6个。
④晶胞中阴或阳离子的个数计算：
Cs+：1×1/1 = 1
Cl-：8×1/8 = 1
⑤常见的物质：CsBr、CsI、NH4Cl等。
（3）CaF2型：以CaF2为例
①阴、阳离子排列方式：
Ca2+按面心立方堆积方式排列，F-填在Ca2+所成的空隙中。
CaF2晶胞
Ca2+
F
②晶体中等距且最近的阴、阳离子的数量关系：
每个Ca2+周围最近且等距离的F-有8个；每个F-周围最近且等距离的Ca2+同样也有4个。
③晶体中等距且最近的阴或阳离子的数量关系：
每个Ca2+周围最近且等距离的Ca2+有12个；每个F-周围最近且等距离的F-有6个。
④晶胞中阴或阳离子的个数计算：
Ca2+：8×1/8+6×1/2＝4
F-： 8 ×1/8＝8
⑤常见的物质：BaF2、PbF2、CeO2等。
6.离子晶体的晶格能
(1)概念：将1mol离子晶体完全气化为气态阴、阳离子所吸收的能量。
（2）作用：吸收的能量越多，晶格能越大，表示离子间作用力越强，离子晶体越稳定。
交流 研讨
依据表3-2-3中的数据分析晶格能的大小与离子晶体的熔点的关系，研讨结构相似的离子晶体的晶格能的大小与哪些因素有关。
（3）影响晶格能因素：
①离子间距：阴、阳离子间距越小，晶格能越大。
②离子电荷数：离子所带的电荷数越多，晶格能越大。
③与离子晶体的结构类型有关。
(4)晶格能大小与离子晶体熔点关系：
晶格能越大，离子晶体的熔点越高。
事实上，离子晶体远比我们想象的复杂，构成晶体的离子未必都是单原子离子，如铵根离子、吡啶阳离子等阳离子，以及硫酸根、醋酸根、苯甲酸根离子等阴离子。由这些离子构成的离子晶体，随着离子体积的增大，阴阳离子间距离增大，离子间的作用力减弱，离子晶体的熔点也降低。在许多离子化合物的晶体中，微粒间的相互作用不再是典型的离子键，而存在氢键、范德华力等作用力。这些晶体的熔点远低于NaCl等晶体，有些离子组成的物质在常温下甚至以液态形式存在。
拓展视野
离子液体
离子液体是在室温和室温附近温度下呈液体状态的盐类物质，一般由有机阳离子和无机阴离子组成，常见的阳离子有季铵盐离子、咪唑盐离子和吡咯盐离子等，阴离子有卤素离子、四氟硼酸根离子和六氟磷酸根离子等。1914年，第一个离子液体由沃尔登（P.Walden）通过浓硝酸和乙胺反应得到，但当时没有引起人们足够的兴趣。直到1992年,威尔克斯（J.Wilkes）合成了稳定性强、抗水解、低熔点的１-乙基-３-甲基咪唑四氟硼酸盐（图3-2-7）离子液体后，离子液体的研究才真正广泛开展起来。
离子液体具有较好的化学稳定性、较低的熔点和对
无机物、有机化合物和聚合物等不同物质的良好溶解性，
因而被广泛应用于有机合成和聚合反应、分离提纯以及
电化学研究中。例如，某些离子液体中的阴离子能与纤维素中的羟基形成氢键，因此离子液体对于纤维素具有优良的溶解能力。由于水与离子液体形成氢键的能力更强，当向溶解有纤维素的离子液体中加水时，可以降低纤维素在离子液体中的溶解度，从而使纤维素从离子液体中析出而而再生。以离子液体替代传统有机溶剂的纺丝技术有望带来巨大的经济效益和社会效益。
拓展视野
离子晶体
定义
构成微粒
微粒间作用力
常见的离子晶体结构
NaCl型
CsCl型
ZnS型
CaF2型
晶胞结构
晶胞中离子间数量关系
晶胞中离子数目的计算
晶格能
定义
作用
影响因素
1.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
A
2.高温下，超氧化钾晶体(KO2)呈立方体结构。图为超氧化钾晶体的一个晶胞(晶体中最小的重复单元)。则下列有关说法正确的是(　)
A．KO2中只存在离子键
B．超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有1个K＋和1个O
C．晶体中与每个K＋距离最近的O有6个
D．晶体中，所有原子之间都是以离子键结合
C
3.MgO、Rb2O、CaO、BaO四种离子晶体熔点的高低顺序是(　　)
A．MgO>Rb2O>BaO>CaO
B．MgO>CaO>BaO>Rb2O
C．CaO>BaO>MgO>Rb2O
D．CaO>BaO>Rb2O>MgO
B
4.氟在自然界中常以CaF2的形式存在。下列有关CaF2的表述正确的是(　)
A．Ca2＋与F－间仅存在静电吸引作用
B．F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点低于CaCl2
C．阴阳离子比为2∶1的物质，均与CaF2晶体构型相同
D．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电
D
6
5.NaCl晶体模型如右图所示：
(1)在NaCl晶体中，每个Cl－周围同时吸引着___个Na＋；在NaCl晶胞中含有___个Na＋、____个Cl－，晶体中每
个Na＋周围与它距离最近且相等的Na＋共有______个。
(2)对于氯化钠晶体，下列描述正确的是( )
A．它是六方最密堆积
B．相邻的阴、阳离子核间距等于阴、阳离子半径之和
C．氯化钠晶体与氯化铯晶体结构相同
D．每个Na＋与6个Cl－邻近
4
4
12
D
小
6.根据表格数据回答下列有关问题:
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 NaCl MgO
离子的核间距/pm 290 276 205
晶格能/(kJ·mol-1) 787 3 890
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 。
NaBr晶体中离子间距大于NaCl晶体中离子间距
MgO晶体中离子间距小且Mg2+、O2-所带的电荷多
MgO

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