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第4节 离子晶体
第二课时
【学习目标】
1.能识别氯化钠、氯化铯、氟化钙的晶胞结构。
2.学会离子晶体的性质与晶胞结构的关系。
3.通过碳酸盐的热分解温度与阳离子半径的自学，拓展学生视野。
4.通过分析数据和信息，能说明晶格能的大小与离子晶体性质的关系。
【学习过程】
【复习回顾】
1.离子晶体是的概念？
2.离子晶体的配位数是指 ，
影响离子晶体配位数的因素有： 。
【知识梳理】
二、晶格能
1.定义： 。
2.规律：
（1）离子电荷越 ，离子半径越 ，则离子晶体的晶格能越 。
（2）晶格能越 ，形成的离子晶体越 ，熔点越 ，硬度越大。
3.岩浆晶出规则：晶格能越高的晶体，越稳定，越容易在岩浆冷却过程中先结晶析出。（美国矿物学家鲍文）
4.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）
粒子间作用力
熔沸点
硬度
溶解性
导电情况
实例
注：石墨属于混合晶体。
【典题解悟】
例1：NaF、NaI、MgO晶体均为离子晶体，根据下列数据，这三种晶体的熔点高低顺序是
物质 ①NaF ②NaI ③MgO
离子电荷数 1 1 2
离子间距离/10-10m 2.31 3.18 2.10
A.①>②>③ B.③>①>② C.③>②>① D.②>①>③
解析：离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，而离子键的强弱可用晶格能来衡量。晶格能∝，即离子所带电荷数越多，离子间距离越小，晶格能越大，离子键越强，熔点越高。故答案为B。
答案：B
例2.研究离子晶体，常考查1个离子为中心时其周围不同距离的离子对它的吸引和排斥的静电作用力。设NaCl晶体中Na+与 离它最近的Cl-之间的距离为d,以其中1个Na+为中心，其他离子可看做围绕此Na+分层排布，则：
（1）第二层离子是 离子，有 个，离中心离子的距离为 。
（2）纳米材料的表面原子占总原子数的比例极大，这是它具有许多特殊性质的根本原因。假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好和NaCl晶胞的相同，求这种纳米颗粒的表面原子占总原子数的百分比。
（3）假设某氯化钠颗粒也是立方体，但其边长为NaCl晶胞边长的10倍，试估算表面原子占总原子数的百分比。
解析：解本题时，要弄清NaCl晶体的排列规则，如图所示，●为Cl－，×为Na+，Na+处于立方体的中心和12条棱的中心，Cl-处于立方体的顶点和面心。离中心Na+最近的是6个处于面心的Cl—（第一层），其次近的是12个Na+（第二层）。将Na+和Cl-均看成小球，它们的间距为d，则在1个NaCl晶胞中共有小球3×3×3=27个，其中只有1个处于体心，另外26个都在表面上，所以表面原子占原子总数的百分比是很容易得出。假设将晶胞的立方体边长扩大为原来的10倍，从其表面图可以看出，晶体的边长为20d，可放2×10+1=21个小球，所以共有213=9 261个小球；其中，顶点8个，棱心：21-2=19个，面心：192=361个。所以，表面球为8+19×12+192×6=2 402个。由此得到答案为×100%=26%。
【当堂检测】
1．决定离子晶体结构的重要因素是
A．阳离子的半径 B．阴离子的半径
C．正负离子的半径比 D．正负离子的电荷比
2．离子晶体之间的决定于离子键的大小，下列按离子键由大到小排列的是
A．NaF>NaCl>NaBr>NaI B．Na2O >Na2S>NaCl>NaI
C．NaCl>CaCl2>MgCl2>AlCl3 D．MgCO3> CaCO3> SrCO3> BaCO3
3．下表是几种碳酸盐的分解温度和阳离子半径
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
分析上表可以得出
A．离子晶体中阳离子的半径越大，越易分解
B．离子晶体中阳离子的半径越小，越易分解
C．离子晶体中阳离子的半径越大，结合碳酸根中的氧离子越容易
D．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
4．萤石（CaF2）晶体属于立方晶系，萤石中每个Ca2+被8个F-所包围，则每个F-周围最近距离的Ca2+数目为
A．2 B．4 C．6 D．8
5．氟化钙的晶胞如下图所示
则Ca2+和F-的配位数分别为
A．6、6 B．12、12 C．8、4 D．8、8
6．认真分析NaCl和CsCl的晶体结构，判断下列说法错误的是
A．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体
B．NaCl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
C．NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子的配位数分别为6和8
D．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体，所以阴、阳离子半径比相同
7.某物质的晶体中，含A、B、C三种元素，其排列方式如右图所示（其中前后两面心上的B原子不能画出），晶体中A、B、C的原子个数比依次为 ( )
A．1：3：1 B．2：3：1
C．2：2：1 D．1：3：3
8．如图所示，食盐晶体是由钠离子（图中的“●”）和氯离子（图中的“○”）组成的，且均为等距离的交错排列。已知食盐的密度是2.2g·cm—3,阿伏加德罗常数6.02×1023mol—1。在食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离最接近于 （ ）
A．3.0×10—8cm B．3.5×10—8cm C．4.0×10—8cm D．5.0×10—8cm
9．在NaCl晶体中与每个Na+距离等同且最近的几个Cl-所围成的空间几何构型为
A.正四面体 B.正六面体 C.正八面体 D.正十二面体
10.晶格能越大,形成的离子晶体_________________________,而且熔点_______________,硬度______________.典型的离子晶体，晶格能的大小与离子所带的电荷和离子半径的关系一般是：离子电荷越高，晶格能 ，离子半径越大，晶格能 。
11．如图为NaCl晶体结构图，图中直线交点处为NaCl晶体中Na+与Cl-所处的位置(不考虑体积的大小)。
(1)请将其代表Na+的用笔涂黑圆点，以完成 NaCl晶体结构示意图。并确定晶体的晶胞，分析其构成。
(2)从晶胞中分Na+周围与它最近时且距离相等的 Na+共有多少个
参考答案
1．C 2．A 3．A C 4．B 5．C 6．BD 7．A 8．C 9．C
10、越稳定、越高、越大、越大、越小
11．(1)含8个小立方体的NaCl晶体示意图为一个晶胞
(2)在晶胞中Na+与Cl-个数比为1:1. (3)12个
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