2022高中化学离子晶体教案
自***
22-07-23
高三化学【知识与技能】
掌握离子晶体的概念，能识别氯化钠、氯化铯、氟化钙的晶胞结构。
学会离子晶体的性质与晶胞结构的关系。
通过探究知道离子晶体的配位数与离子半径比的关系。
4、了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱。
【教学重点】离子晶体的物理性质的特点;离子晶体的配位数及其影响因素;晶格能的定义和应有用。
【教学难点】离子晶体配位数的影响因素;晶格能的定义和应有用。
【教案设计】
【回忆复习】分子晶体、原子晶体分别有哪些物理特性?
【投影】晶体比较
晶体类型 分子晶体 原子晶体 金属晶体 构成粒子 ? ? ? 粒子间相互作用 ? ? ? 硬度 ? ? ? 熔沸点 ? ? ? 导电性 ? ? ? 溶解性 ? ? ? 典型实例 ? ? ? ?
【问题引入】
钠原子与氯原子是如何结合成氯化钠的?你能用电子式表示氯化钠的形成过程吗?
常见的离子化合物包括哪些?常温下以什么形态存在?晶体是如何形成的?构成微粒是什么?这些微粒是怎样堆集的?
【展图观察】NaCl、CsCl晶体模型。
【板书】一、离子晶体
1、? 定义：离子间通过离子键结合而成的晶体
(1)结构微粒：阴、阳离子
(2)相互作用：离子键
【讲解】通常情况下，阴、阳离子可以看成是球形对称的，其电荷分布也是球形对称的，只要空间条件允许，一个离子可以同时吸引多个带相反电荷的离子。因此离子键没有方向性和饱和性。
【板书】离子键无方向性和无饱和性
【展示图片】(3)种类繁多：含离子键的化合物晶体：强碱、活泼金属氧化物、绝大多数盐
(4)理论上，结构粒子可向空间无限扩展
【思考】NaCl、CsCl晶体中有无单个个分子，“NaCl”、“CsCl”是否代表分子组成呢?
【讲述】在NaCl晶体或CsCl晶体中，都不存在单个的NaCl分子或单个的CsCl分子，但是，在这两种晶体里阴、阳离子的个数比都是1∶1。所以，NaCl和CsCl是表示离子晶体中离子个数比的化学式，而不是表示分子组成的分子式。
【思考】在 NaCl晶体中，每个Na+周围有几个Cl-?每个Cl-周围有几个Na+?在CsCl晶体中，每个Cs+周围有几个Cl-?每个Cl-周围有几个Cs+?
【板书】二、离子晶体中离子键的配位数
(1) 定义：是指一个离子周围邻近的异电性离子的数目
【探究】NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子的配位数
离子晶体 阴离子的配位数 阳离子的配位数 NaCl ? ? CsCl ? ? ?
【思考】为什么同是AB型离子晶体， CsCl与NaCl的晶体结构和配位数不一样?请从两者的组成中试寻找形成差异的原因。
【板书】(2)影响阴、阳离子的配位数的因素|：
①正、负离子半径比的大小
【投影】
离子 Na+ Cs+ Cl- 离子半径/pm 95 169 181 ?
【学生活动】 NaCl、CsCl中正、负离子的半径比和配位数
NaCl CsCl r+/r- = r+/r- = ?
【自主探究】CaF2晶体中阴、阳离子的配位数
前面两例中每种晶体的阴、阳离子所带的电荷数相同，阴、阳离子个数相同，配位数不相同。如果离子晶体中阴、阳离子的电荷数不相同，阴、阳离子个数不相同，各离子的配位数是否也不相同?下面请看CaF2晶体结构回答问题：
?
请根据图中晶胞结构计算：每个Ca2 +周围最邻近的F-有____个，表明Ca2 +的配位数为____。每个F-周围最邻近的Ca2 +有____个，表明F-的配位数是_____。由此可见，在CaF2晶体中，Ca 2 +和F-个数比为______，刚好与Ca2 +和F-的电荷数之比______。整个晶体的结构与前面两例的结构完全不相同。因此可以得出晶体中阴、阳离子电荷比也是决定离子晶体结构的重要因素，称为电荷因素。
(2)电荷因素：晶体中阴、阳离子电荷比
此外，决定离子晶体结构的因素还有离子键的纯粹程度，称为键性因素。对此高中不作详细学习。
(3)键性因素：离子键的纯粹程度
【思考】：
1、根据氯化钠的结构模型确定晶胞，并分析其构成。每个晶胞中有 Na+，有 个Cl-
2、在每个Na+周围与它最近的且距离相等的Na+有 个
3、在每个Na+周围与它最近的且距离相等的Cl-所围成的空间结构为 体
【板书】立方晶系的晶胞中， 原子个数比的计算：
(1)处于体心的原子： 完全属于该晶胞
(2)处于面心的原子，属于两个晶胞共有，每个晶胞平均占有它的1/2
(3)处于棱上的原子，属于四个晶胞共有，每个晶胞平均占有它的1/4
(4)处于顶点的原子，属于八个晶胞共有，每个晶胞平均占有它的1/8
晶胞中微粒个数= 晶胞中可视的微粒个数×晶胞占有值
【练习】CsCl的结构晶胞：
1、根据氯化铯的结构模型确定晶胞，并分析其构成。每个晶胞中有 Cs+，有 个Cl-
2、在每个Cs+周围与它最近的且距离相等的Cs+有 个
[小结]
类型 离子晶体 结构 构成晶体的粒子 ? 相互作用 ? ?
[反馈练习]
某离子晶体的晶胞结构如下图所示：
则该离子晶体的化学式为 ( )。
B、abc3
高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构。晶体中氧的化合价可看作部分为0价，部分为-2价。下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
晶体中与每个K+距离最近的K+有12个
晶体中每个K+周围有8个O2-，每个O2-周围有8个K+
超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有14个K+和13? 个O2-
晶体中，0价氧原子与-2价氧原子的数目比可看作为3：1
某离子晶体部分结构如图
?
(1)晶体中每个Y同时吸引着最近的________个X，
每个X同时吸引着最近的________个Y，该晶体的化学式为________
(2)晶体中每个X周围与它最近且距离相等的X共有________个.
(3)晶体中距离最近的2个X与一个Y形成的夹角∠XYX的角度________
(4)设该晶体的摩尔质量为M g mol-1，晶体密度为 ，阿佛加德罗常数为NA，则晶体中两个距离最近的X中心间距离为_____cm
答案： (1)从图中可知，Y位于立方体中心，X位于立方体相向的四个项点，故一个Y同时吸引着最近的X有4个，每个X同时吸引着最近的8个Y，由此确定其化学式.：XY2
(2)由于顶点X是8个立方体共有，每个面是两个立方体共享，故晶体中每个X周围与它最近且距离相等的X应有8×3× =12(个)
(3)可将图中4个X分别与Y连线，
形成的构型类同于CH4分子，∠XYX=
(4)每个小方体中会XY2的物质的量为
【作业】当人们谈论1991年初春海湾战争中的先进武器时，都免不了要提到隐身战斗机F-117A，目前研制和应用陷隐形材料是铁氧体等磁性物质，右图是某隐形材料晶胞，其化学式表示为( )
A、XY B、X4Y C、XY2 D、X2Y
如图是氯化铯晶体的晶胞(晶体中最小的重复单元)，已知晶体中2个最近的Cs+离子核间距为a cm，氯化铯的式量为M，NA为阿伏加德罗常数，则氯化铯晶体的密度为
g/cm3 g/cm3
g/cm3
已知氯化钠的摩尔质量为 ，阿伏加德罗常数取×1023 mol-1，则食盐晶体中两个距离最近的Na+的核间距离最接近下面四个数据中的哪一个.( )
A、×10-8 cm B、×10-8 cm C、×10-8 cm D、×10-8 cm
?第二课时
【练习】下列说法中正确的是( )。
A、离子晶体中一定含有金属离子
B、晶体中若有离子键则晶体一定是离子晶体
C、离子晶体中一定无非极性共价键
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