第3章不同聚集狀態(tài)的物質(zhì)與性質(zhì)第2節(jié)幾種簡(jiǎn)單的晶體結(jié)構(gòu)模型第2課時(shí)離子晶體食鹽氯化銨膽礬硫酸鋇思考：

食鹽、氯化銨、膽礬、硫酸鋇等在生產(chǎn)生活中有著重要的作用，它們都是離子化合物，從微觀(guān)結(jié)構(gòu)應(yīng)該怎樣認(rèn)識(shí)它們吶？1.能借助離子晶體的結(jié)構(gòu)模型說(shuō)明晶體中的微粒及其微粒間的相互作用。2.能利于離子鍵解釋離子晶體的一些物理性質(zhì)。1.了解離子晶體的構(gòu)成微粒及相互作用力。(宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析)2.理解離子晶體的結(jié)構(gòu)模型。(證據(jù)推理與模型認(rèn)知)

體會(huì)課堂探究的樂(lè)趣，汲取新知識(shí)的營(yíng)養(yǎng)，讓我們一起吧！進(jìn)走課堂交流?研討

當(dāng)離子化合物以晶體形式存在時(shí)，晶體中的微粒會(huì)怎樣分布呢？請(qǐng)以你了解的簡(jiǎn)單離子化合物為例，分析構(gòu)成這些物質(zhì)的微粒及微粒間相互作用的特點(diǎn)，猜想他們所形成的晶體中離子的排布具有怎樣的規(guī)律。二、離子晶體1.定義：陰、陽(yáng)離子在空間呈現(xiàn)周期性重復(fù)排列所形成的晶體。例如，氯化鈉、氯化銫、氧化鎂等晶體都屬于離子晶體。以氯化鈉晶體(圖3-2-6)為例，由于Na+和Cl-之間的靜電作用沒(méi)有方向性，在帶負(fù)電荷的Cl-周?chē)欢〝?shù)量的帶正電荷的Na+;同樣，在帶正電荷的Na+周?chē)欢〝?shù)量的帶負(fù)電荷的Cl-。這種排列方式無(wú)限延伸，形成晶體。2.構(gòu)成離子晶體的微粒：陰、陽(yáng)離子

3.離子晶體中微粒間的作用力：離子鍵（實(shí)質(zhì)為靜電作用）4.常見(jiàn)的離子晶體：大多數(shù)鹽、強(qiáng)堿、活潑金屬氧化物等陰、陽(yáng)離子間存在著靜電作用觀(guān)察?思考

觀(guān)察氯化鈉晶體的微觀(guān)結(jié)構(gòu)示意圖，你將如何截取氯化鈉晶體的晶胞?在你截取的晶胞中，實(shí)際包含的Na+與Cl—各是多少個(gè)?鈉離子個(gè)數(shù)：8×1/8+6×1/2=4氯離子個(gè)數(shù)：1+12×1/4=4

在氯化鈉晶體中，其實(shí)并不存在單獨(dú)的"NaCl"分子，且Na+和Cl-的個(gè)數(shù)比是1:1，因此可以用"NaCl"這一化學(xué)式表示氯化鈉的組成。5.常見(jiàn)的離子晶體結(jié)構(gòu)（1）NaCl型：以NaCl為例Cl-按面心立方堆積方式排列，Na+離子填充在Cl-所成的空隙中，Na+同樣按面心立方堆積方式排列。①陰、陽(yáng)離子排列方式：Cl-Cl-Na+Na+②晶體中等距且最近的陰、陽(yáng)離子的數(shù)量關(guān)系：

每個(gè)Na+周?chē)罱业染嚯x的Cl-有6個(gè)；每個(gè)Cl-周?chē)罱业染嚯x的Na+同樣也有6個(gè)。③晶體中等距且最近的陰或陽(yáng)離子的數(shù)量關(guān)系：

每個(gè)Na+周?chē)罱业染嚯x的Na+有12個(gè)；每個(gè)Cl-周?chē)罱业染嚯x的Cl-同樣也有12個(gè)。④晶胞中陰或陽(yáng)離子的個(gè)數(shù)計(jì)算：Na+：8×1/8+6×1/2=4Cl-：1+12×1/4=4⑤常見(jiàn)的物質(zhì)：Li、Na、K、Rb的鹵化物，AgF、MgO等。（2）CsCl型：以CsCl為例①陰、陽(yáng)離子排列方式：Cl-按簡(jiǎn)單立方堆積方式排列，Cs+離子填在Cl-所成的空隙中，同樣Cs+也是按簡(jiǎn)單立方堆積方式排列。CsCl晶胞Cl-Cl-Cs+Cs+②晶體中等距且最近的陰、陽(yáng)離子的數(shù)量關(guān)系：

每個(gè)Cs+周?chē)罱业染嚯x的Cl-有8個(gè)；每個(gè)Cl-周?chē)罱业染嚯x的Cs+同樣也有8個(gè)。③晶體中等距且最近的陰或陽(yáng)離子的數(shù)量關(guān)系：

每個(gè)Cs+周?chē)罱业染嚯x的Cs+有6個(gè)；每個(gè)Cl-周?chē)罱业染嚯x的Cl-同樣也有6個(gè)。④晶胞中陰或陽(yáng)離子的個(gè)數(shù)計(jì)算：Cs+：1×1/1=1Cl-：8×1/8=1⑤常見(jiàn)的物質(zhì)：CsBr、CsI、NH4Cl等。（3）CaF2型：以CaF2為例①陰、陽(yáng)離子排列方式：Ca2+按面心立方堆積方式排列，F(xiàn)-填在Ca2+所成的空隙中。CaF2晶胞Ca2+F?②晶體中等距且最近的陰、陽(yáng)離子的數(shù)量關(guān)系：

每個(gè)Ca2+周?chē)罱业染嚯x的F-有8個(gè)；每個(gè)F-周?chē)罱业染嚯x的Ca2+同樣也有4個(gè)。③晶體中等距且最近的陰或陽(yáng)離子的數(shù)量關(guān)系：

每個(gè)Ca2+周?chē)罱业染嚯x的Ca2+有12個(gè)；每個(gè)F-周?chē)罱业染嚯x的F-有6個(gè)。④晶胞中陰或陽(yáng)離子的個(gè)數(shù)計(jì)算：Ca2+：8×1/8+6×1/2＝4

F-：8×1/8＝8

⑤常見(jiàn)的物質(zhì)：BaF2、PbF2、CeO2等。6.離子晶體的晶格能(1)概念：將1mol離子晶體完全氣化為氣態(tài)陰、陽(yáng)離子所吸收的能量。（2）作用：吸收的能量越多，晶格能越大，表示離子間作用力越強(qiáng)，離子晶體越穩(wěn)定。交流?研討

依據(jù)表3-2-3中的數(shù)據(jù)分析晶格能的大小與離子晶體的熔點(diǎn)的關(guān)系，研討結(jié)構(gòu)相似的離子晶體的晶格能的大小與哪些因素有關(guān)。（3）影響晶格能因素：①離子間距：陰、陽(yáng)離子間距越小，晶格能越大。②離子電荷數(shù)：離子所帶的電荷數(shù)越多，晶格能越大。③與離子晶體的結(jié)構(gòu)類(lèi)型有關(guān)。(4)晶格能大小與離子晶體熔點(diǎn)關(guān)系：晶格能越大，離子晶體的熔點(diǎn)越高。

事實(shí)上，離子晶體遠(yuǎn)比我們想象的復(fù)雜，構(gòu)成晶體的離子未必都是單原子離子，如銨根離子、吡啶陽(yáng)離子等陽(yáng)離子，以及硫酸根、醋酸根、苯甲酸根離子等陰離子。由這些離子構(gòu)成的離子晶體，隨著離子體積的增大，陰陽(yáng)離子間距離增大，離子間的作用力減弱，離子晶體的熔點(diǎn)也降低。在許多離子化合物的晶體中，微粒間的相互作用不再是典型的離子鍵，而存在氫鍵、范德華力等作用力。這些晶體的熔點(diǎn)遠(yuǎn)低于NaCl等晶體，有些離子組成的物質(zhì)在常溫下甚至以液態(tài)形式存在。拓展視野離子液體

離子液體是在室溫和室溫附近溫度下呈液體狀態(tài)的鹽類(lèi)物質(zhì)，一般由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)陰離子組成，常見(jiàn)的陽(yáng)離子有季銨鹽離子、咪唑鹽離子和吡咯鹽離子等，陰離子有鹵素離子、四氟硼酸根離子和六氟磷酸根離子等。1914年，第一個(gè)離子液體由沃爾登（P.Walden）通過(guò)濃硝酸和乙胺反應(yīng)得到，但當(dāng)時(shí)沒(méi)有引起人們足夠的興趣。直到1992年,威爾克斯（J.Wilkes）合成了穩(wěn)定性強(qiáng)、抗水解、低熔點(diǎn)的１-乙基-３-甲基咪唑四氟硼酸鹽（圖3-2-7）離子液體后，離子液體的研究才真正廣泛開(kāi)展起來(lái)。

離子液體具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性、較低的熔點(diǎn)和對(duì)無(wú)機(jī)物、有機(jī)化合物和聚合物等不同物質(zhì)的良好溶解性，因而被廣泛應(yīng)用于有機(jī)合成和聚合反應(yīng)、分離提純以及電化學(xué)研究中。例如，某些離子液體中的陰離子能與纖維素中的羥基形成氫鍵，因此離子液體對(duì)于纖維素具有優(yōu)良的溶解能力。由于水與離子液體形成氫鍵的能力更強(qiáng)，當(dāng)向溶解有纖維素的離子液體中加水時(shí)，可以降低纖維素在離子液體中的溶解度，從而使纖維素從離子液體中析出而而再生。以離子液體替代傳統(tǒng)有機(jī)溶劑的紡絲技術(shù)有望帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。拓展視野離子晶體定義構(gòu)成微粒微粒間作用力常見(jiàn)的離子晶體結(jié)構(gòu)NaCl型CsCl型ZnS型CaF2型晶胞結(jié)構(gòu)晶胞中離子間數(shù)量關(guān)系晶胞中離子數(shù)目的計(jì)算晶格能定義作用影響因素1.下列有關(guān)離子晶體的數(shù)據(jù)大小比較不正確的是()A．熔點(diǎn)：NaF>MgF2>AlF3B．晶格能：NaF>NaCl>NaBrC．陰離子的配位數(shù)：CsCl>NaCl>CaF2D．硬度：MgO>CaO>BaOA2.高溫下，超氧化鉀晶體(KO2)呈立方體結(jié)構(gòu)。圖為超氧化鉀晶體的一個(gè)晶胞(晶體中最小的重復(fù)單元)。則下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．KO2中只存在離子鍵B．超氧化鉀的化學(xué)式為KO2，每個(gè)晶胞含有1個(gè)K＋和1個(gè)OC．晶體中與每個(gè)K＋距離最近的O有6個(gè)D．晶體中，所有原子之間都是以離子鍵結(jié)合C3.MgO、Rb2O、CaO、BaO四種離子晶體熔點(diǎn)的高低順序是()A．MgO>Rb2O>BaO>CaOB．MgO>CaO>BaO>Rb2OC．CaO>BaO>MgO>Rb2OD．CaO>BaO>Rb2O>MgOB4.氟在自然界中常以CaF2的形式存在。下列有關(guān)CaF2的表述正確的是()A．Ca2＋與F－間僅存在靜電吸引作用B．F－的離子半徑小于Cl－，則CaF2的熔點(diǎn)低于CaCl2C．陰陽(yáng)離子比為2∶1的物質(zhì)，均與CaF2晶體構(gòu)型相同D．CaF2中的化學(xué)鍵為離子鍵，因此CaF2在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電D65.NaCl晶體模型如右圖所示：(1)在NaCl晶體中，每個(gè)Cl－周?chē)瑫r(shí)吸引著___個(gè)Na＋；在NaCl晶胞中含有___個(gè)Na＋、____個(gè)Cl－，晶體中每個(gè)Na＋周?chē)c它距離最近且相等的Na＋共有______個(gè)。(2)對(duì)于氯化鈉晶體，下列描述正確的是()A．它是六方最密堆積B．相鄰的陰、陽(yáng)離子核間距等于陰、陽(yáng)離子半徑之和C．氯化鈉晶體與氯化銫晶體結(jié)構(gòu)相同D．每個(gè)Na＋與6個(gè)Cl－鄰近4412D小6.根據(jù)表格數(shù)據(jù)回答下列有關(guān)問(wèn)題:已知NaBr、NaCl、MgO等離子晶體的核間距離和晶格能如下表所示:

NaBrNaClMgO離子的核間距/pm290276205晶格能/(kJ·mol-1)

7873890①NaBr晶體比NaCl晶體晶格能

(填“大”或“小”),主要原因是