第36期 离子晶体-【数理报】新教材2022-2023学年高中化学选择性必修2同步学案（人教版）

书 一、晶格能的概念 离子晶体的晶格能是指气态离子形成１ｍｏｌ离子晶 体时释放的能量，通常取正值．下表给出了某些离子晶 体的晶格能数据． 某些离子晶体的晶格能数据／ｋＪ·ｍｏｌ－１ Ｆ－ Ｃｌ－ Ｂｒ－ Ｉ－ Ｌｉ＋ １０３６ ８５３ ８０７ ７５７ Ｎａ＋ ９２３ ７８６ ７４７ ７０４ Ｋ＋ ８２１ ７１５ ６８２ ６４９ Ｒｂ＋ ７８５ ６８９ ６６０ ６３０ Ｃｓ＋ ７４０ ６５９ ６３１ ６０４ 例１．下列热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶 格能的是 （　　） Ａ．Ｎａ＋（ｇ）＋Ｃｌ－（ｇ） ＮａＣｌ（ｓ）　ΔＨ１ Ｂ．Ｎａ（ｓ）＋Ｃｌ（ｇ） ＮａＣｌ（ｓ）　ΔＨ２ Ｃ．２Ｎａ＋（ｇ）＋２Ｃｌ－（ｇ） ２ＮａＣｌ（ｓ）　ΔＨ３ Ｄ．Ｎａ＋Ｃｌ ＮａＣｌ　ΔＨ４ 解析：晶格能是气态离子形成１ｍｏｌ离子晶体释放 的能量．Ｂ和Ｄ选项没有表示出气态离子的相互作用， 故错误；Ｃ项形成的是２ｍｏｌ离子晶体，不符合晶格能的 定义，故错误． 答案：Ａ 二、影响晶格能大小的因素 影响晶格能大小的因素主要有两个．它与阴、阳离 子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子间的距离成反 比，可用下式表示： 晶格能∝ ｑ１·ｑ２ ｒ 离子所带电荷越多，核间距离越小，晶格能就越大． 而离子的核间距与离子的半径大小有关，阳离子或阴离 子的半径越小，离子的核间距就越小，则晶格能就越大． 如比较ＭｇＯ晶体和ＮａＣｌ晶体晶格能的大小．Ｍｇ２＋ 和Ｏ２－都是二价离子，而 Ｎａ＋和 Ｃｌ－都是一价离子． Ｍｇ２＋半径小于 Ｎａ＋，Ｏ２－半径小于 Ｃｌ－，故 Ｍｇ２＋和 Ｏ２－ 的核间距小于Ｎａ＋和Ｃｌ－的核间距，所以ＭｇＯ晶体的晶 格能大于ＮａＣｌ晶体的晶格能． 除此之外，影响晶格能的因素还有离子晶体的结构 形式．具有不同结构形式的晶体的晶格能也不相同． 例２．在ＮａＦ、ＮａＣｌ、ＮａＢｒ、ＮａＩ中，哪种物质的晶格能 最大？ 解析：对于上述４种卤族元素的钠盐，其阳离子均 为Ｎａ＋，阴离子的电荷也均相同，而阴离子半径最小的 是Ｆ－，故ＮａＦ的晶格能最大． 答案：ＮａＦ 三、晶格能与离子晶体性质的关系 晶格能的大小可反映离子晶体的稳定性，晶格能越 大，形成的离子晶体越稳定，而且熔点越高，硬度越大． 例３．用“＞”“＝”或“＜”填空： （１）ＭｇＯ的熔点 　ＢａＯ的熔点． （２）ＮａＦ的熔点 　          　　　　　　　 ＋ ＢＦ－４ 的熔点． 解析：（１）Ｍｇ、Ｂａ同主族，离子所带电荷数相同，但 ｒ（Ｍｇ２＋）＜ｒ（Ｂａ２＋），故ＭｇＯ的晶格能比ＢａＯ的大，ＭｇＯ 的熔点比ＢａＯ的高． （２）二者中离子的电荷数均为１，但后者离子半径 大，晶格能小，因此熔点较低． 答案：（１）＞　（２）＞ 四、晶格能的应用———岩浆晶出规则 矿物从岩浆中先后结晶析出的规律被称为岩浆晶 出规则．岩浆晶出的次序受晶格能的影响，晶格能越大， 岩浆中的矿物越易结晶析出． 例４．已知硅酸盐矿物和石英的晶格能如下表所示． 回答下列问题： 硅酸盐矿物和石英 晶格能／ｋＪ·ｍｏｌ－１ 橄榄石 ４４００ 辉石 ４１００ 角闪石 ３８００ 云母 ３８００ 长石 ２４００ 石英 ２６００ （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高低为 　，硬 度大小为 　． 解析：（１）橄榄石的晶格能大于云母的晶格能，所以 橄榄石先晶出． （２）石英的晶格能较小，同时它不容易在岩浆中达 到饱和浓度，所以只有当各种金属离子以硅酸盐的形式 析出后，石英的浓度才达到饱和，故总是最后析出． （３）云母的晶格能不如橄榄石的大，故橄榄石的熔 点高于云母，硬度大于云母． 答案：见解析 书 离子晶体中的配位数是指一个离子周围最邻近的 异性离子的数目．同学们要掌握典型离子晶体的结构模 型中配位数的分析． １．ＮａＣｌ晶体结构模型 如右图所示，在 ＮａＣｌ 晶体中，每个 Ｎａ＋周围同 时吸引着 ６个 Ｃｌ－，每个 Ｃｌ－周围也同时吸引着 ６ 个 Ｎａ＋，这 ６个 Ｃｌ－（或 Ｎａ＋）围成一个正八面体． 在每个Ｎａ＋周围最近且等距离的 Ｎａ＋有１２个（同层４ 个，上层４个，下层４个），在每个Ｃｌ－周围最近且等距离 的Ｃｌ－也有１２个．在ＮａＣｌ晶体的最小结构单元（一个晶 胞）中，含Ｎａ＋的数目为１＋１２×１４＝４个，含 Ｃｌ －的数 目为８×１８＋６× １ ２＝４个，故 Ｎａ ＋与 Ｃｌ－的个数比为 １∶１．所以，化学式ＮａＣｌ是表示该离子晶体中阴、阳离子 的个数比．ＮａＣｌ晶体中Ｎａ＋和Ｃｌ－的配位数都是６． ２．ＣｓＣｌ晶体结构模型 如右图所示，在 ＣｓＣｌ晶体 中，每个 Ｃｓ＋周围同时吸引着 ８个Ｃｌ－，每个Ｃｌ－周围同