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第三章 晶体结构与性质
课时4 离子晶体
［知识梳理］
一、离子晶体
1. 离子键：________________通过___________作用而形成的化学键。
2. 离子晶体的形成：离子键的特征是没有饱和性和方向性。因此以离子键结合的化合物在固态时倾向于形成________晶体，使每个离子周围尽可能多的排列带_____电荷的离子，从而形成稳定结构。
3. 构成离子晶体的粒子是________，粒子之间的相互作用是_______，这些粒子在晶体中不能自由运动，所以离子晶体是_____导电。但其在______或______时可以导电。
4. 离子晶体的配位数是指距离最近的异性离子的数目。
配位数的大小取决于该离子与异性离子的______，比值越大，该离子的配位数越___。
5. 晶格能：_____离子形成1mol离子晶体释放的能量。
(1)通常取正值，数据的大小反映离子晶体________。晶格能越大，离子键越_____，形成的离子晶体越________，晶体的熔点越_____，硬度越_____。
(2)晶格能大小的比较：离子带的电荷越多，晶格能越_______；离子半径越大，晶格能越______。例如，MgO的熔点_____于NaCl，NaCl的熔点_____于KCl。
二、两种典型离子晶体的分析
1. NaCl晶体：晶胞中的1/8立方体中，Na+与Cl-分布于小立方体的面对角线上。同Na+( Cl-)最近的Cl-( Na+)有____个，即配位数是____；同Na+( Cl-)最近的Na+( Cl-)有____个。晶胞中的Na+、Cl-个数都是____个；如是晶胞中的1/8小立方体中，Na+与Cl-的数目都是_____个。
2. CsCl晶体：CS+(Cl-)分布于晶胞中的顶点(或体心)上。同Cs+( Cl-)最近的Cl-( Cs+)有_____个，即配位数是______；同Cs+( Cl-)最近的Cs+( Cl-)有______个。
3. 离子晶体中__________单个分子，化学式仅表示离子的___________。
［直击高考］
高考要求：①了解晶格能；②影响晶格能大小的因素；③晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱；④晶格能的大小和离子晶体熔点高低、硬度大小的关系。
［典例诠释］
例1 已知：硅酸盐和石英的晶格能如下表：
硅酸盐矿物和石英 橄榄石 辉石 角闪石 云母 长石 石英
晶格能（KJ/mol） 4400 4100 3800 3800 2400 2600
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_____________。
分析 晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。晶格能高的晶体熔点较高，更容易在岩浆冷却过程中先结晶，即晶格能越大，对应的岩浆越先晶出。
全解 (1) 橄榄石先于云母晶出。 (2) 石英总是在各种硅酸盐析出后才晶出的原因：主要是它的晶格能较小；其次，它在岩浆中不容易达到饱和。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。 (3) 橄榄石的晶格能大于云母，离子键强，离子晶体的熔点高，硬度大。
解后思 在新高考要求中，对晶格能的要求是全方位的，重点是我们应理解有关概念和规律。
例2 若已知NaCl的密度为 d g/cm3，则NaCl晶体中Na+与Na+的最短距离是多少？
分析 知道NaCl具体物质，就知道其相对质量为58.5。用ρ==(Vm即为1mol物质在该条件下的体积)来进行计算。
全解 设NaCl晶胞的边长为a cm，Na+与Na+的距离为a cm。每个NaCl晶胞中平均有4个Na+和4个Cl－，得NA=，=。Na+与Na+ 距离为=。
解后思 晶体的密度、摩尔质量和摩尔体积(考查的是距离)三者之间的关系，可以用ρ==(Vm即为1mol物质在该条件下的体积)来进行计算。对于本题，还可以用晶胞的的小立方体来进行计算。直接设Na+与Na+的距离为x cm，小立方体的边长为x cm，每个小立方体相当于有半个NaCl粒子，2NA=，Na+与Na+ 距离为=。
［实战训练］
1. 下列物质中含有非极性键的离子晶体是 （ ）
A. KOH B. Na2O2 C. CaCl2 D. CCl4
2. 下列物质中，既含有离子键、共价键、又含有配位键的是 （ ）
A．Na2O2 B．Ba(ＯH)2 C．H2O2 D．NH4Cl
3. 下列说法正确的是 ( )
A. 共价化合物中可以含有金属元素 B. 离子键只存在于离子化合物中
C. 共价键只存在于共价化合物中 D. 离子化合物中必定含有金属元素
4. 下列说法一定正确的是 （ ）
A. 水溶液能导电的一定是离子晶体
B. 熔融态导电的一定是离子晶体
C. 固态导电的一定是金属晶体
D. 固态不导电、熔融态导电的一定是离子晶体
5. 下列指定微粒数目之比不是1：1的是 ( )
A．Na2O2晶体中的阴离子和阳离子 B．NaHCO3晶体中的钠离子和碳酸氢根
C．24 12Mg2+ 离子中的质子数和中子数 D．氯化钠溶液中的钠离子和氯离子
6. 下列大小关系正确的是 ( )
A. 晶格能：NaCl < NaBr B. 硬度：MgO > CaO
C. 熔点：NaI > NaBr D. 熔沸点：CO2 > NaCl
7. 下图是氯化铯晶体的晶胞示意图，已知晶体中两个最近的铯离子核间距离为a cm，氯化铯的相对分子质量为M，NA为阿伏加德罗常数，则氯化铯晶体的密度为 （ ）
A． g/cm3 B． g/cm3
C． g/cm3 D. g/cm3
8. 高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构。晶体中氧的化合价部分为0价，部分为－2价。如图为超氧化钾晶体的一个晶胞（晶体中最小的重复单元）。则下列说法正确的是
( )
A．超氧化钾的化学式为KO2，晶胞平均含有14个K＋和13个O2－
B．超氧化钾的化学式为KO2，晶胞平均含有4个K＋和4个O2－
C．晶体中与每个K＋距离最近的O2－有8个
D．晶体中，0价氧原子与－2价氧原子的数目比为3:1
9. CsCl晶体中Cs+的配位数是 _____， Cl-的配位数是_____。CaF2晶体中Ca2+的配位数是 _____， F－的配位数是_____。已知KCl的晶体结构与NaCl的相似，则KCl晶体中K+的配位数是 _____，Cl－的配位数是_____。
10. 下列物质中，________是离子化合物，________是只含离子键的离子化合物。
①Na2O ②NH4Cl ③O2 ④Na2SO4 ⑤NaCl ⑥CsCl ⑦ CaF2
11. 已知：三种氟化物的晶格能如下表：
氟化物 NaF MgF2 AlF3
晶格能（KJ/mol） 923 2957 5492
三种氟化物的晶格能的递变原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
12. 右图所示的晶体结构是一种具有优良压电、电光等功能
的晶体材料的晶胞。
（1）晶体内与每个“Ti”紧邻的O原子数为＿＿＿个
（2）该晶体的化学式为 （ ）
A. BaTi8O12 B. BaTi4O9
C. BaTiO3 D. BaTi2O3
13. 下表列出了钠的卤化物和硅的卤化物的熔点：
NaX NaF NaCl NaBr NaI
熔点(℃) 995 801 775 651
SiX4 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4
熔点(℃) —90.2 —70.4 5.2 120.5
回答下列问题：
（1）钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高很多，其原因是＿＿＿＿。
（2）NaF的熔点比NaBr的熔点高的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
SiF4 的熔点比SiBr4的熔点低的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）NaF和NaBr的晶格能的高低顺序为＿＿＿＿＿，硬度大小为＿＿＿＿＿＿。
14. A、B、C、D、E都是短周期元素，原子序
数依次增大，B、C同周期，A、D同主族。A、B能
形成两种液态化合物甲和乙，原子个数比分别为
2∶1和1∶1。C、D、E可组成离子化合物DxEC6，
其晶胞结构如右图所示。阳离子D+(用o表示)位
于立方体棱的中点和立方体内部(部分省略)；阴
离子EC(用 表示)位于立方体的顶点和面心。
根据以上信息回答下列问题：
(1) 甲、乙两分子中含有非极性共价键的物质的电子式是________________。
(2)C和D的离子中，半径较小的是____(填离子符号)。
(3)将D的单质投入甲中，待D消失后再向上述溶液中加入E的单质，此时发生反应的化学方程式是_________________________________________________________。
(4)离子化合物DxEC6的化学式是__________。
备用题
1. 下列含有极性键的离子晶体是 ( )
①醋酸钠 ②氢氧化钾 ③金刚石 ④乙醇 ⑤氯化钙
A. ①②⑤ B. ①② C. ①④⑤ D. ①⑤
2. 关于晶体的下列说法正确的是 ( )
A. 在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
B. 在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子
C. 原子晶体的熔点一定比离子晶体的高
D. 分子晶体的熔点一定比金属晶体的低
3. 下列各组物质的晶体中,化学键类型相同、晶体类型也相同的是 ( )
A. SO2和SiO2 B. CO2和H2O C. NaCl和HCl D. CCl4和KCl
4. 右图为氯化钠晶体结构。
（1）晶体中，每个Na+周围有____个Cl-，每个Cl-周围与它
最接近且距离相等的Cl一共有_____个。
（2）NaCl晶体中，与Na+距离等同且最近的几个Cl一所围成
的空间构型为_____（填序号）
A．正四面体 B．正六面体
C．正八面体 D．正十二面体
课时4 离子晶体
1. B 2. D 3. AB 4. D 5. A 6. B 7. C 8. BD 9. 8 8 8 4 6 6 10. ①②④⑤⑥⑦ ①⑤⑥⑦ 11. 三种氟化物中的Na+、Mg2+、Al3+的价电荷数增多，半径减小，晶格能增大。12. (1) 6 (2) C 13.(1) 钠的卤化物的晶体是离子晶体，硅的卤化物的晶体是分子晶体；离子晶体的熔点比分子晶体高得多。 (2)两者同是离子晶体，价电荷数相同，但F－半径小于Br－，晶格能高，离子键强，熔点高。 SiF4和SiBr4同是分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，分子晶体的熔点越大。 (3) NaF > NaBr NaF > NaBr 14.(1) (2) Na+ (3) 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ (4) Na3AlF6
备用题
1. B 2. B 3. B 4.(1) 6 12 (2) C
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w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.
Cs+
a
Cl-
o阳离子D+ 阴离子EC
H O O H
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