高二化學(xué)教案：《離子晶體、分子晶體和原子晶體》教學(xué)設(shè)計

　　一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

　　1.使學(xué)生了解離子晶體、分子晶體和原子晶體的晶體結(jié)構(gòu)模型及其性質(zhì)的一般特點。

　　2.使學(xué)生理解離子晶體、分子晶體和原子晶體的晶體類型與性質(zhì)的關(guān)系

　　3.使學(xué)生了解分子間作用力對物質(zhì)物理性質(zhì)的影響

　　4.常識性介紹氫鍵及其物質(zhì)物理性質(zhì)的影響。

　　二、重點難點

　　重點：離子晶體、分子晶體和原子晶體的結(jié)構(gòu)模型；晶體類型與性質(zhì)的關(guān)系

　　難點：離子晶體、分子晶體和原子晶體的結(jié)構(gòu)模型；氫鍵

　　三、學(xué)習(xí)過程

　　(一)引入新課

　　[復(fù)習(xí)提問]

　　1.寫出NaCl 、CO2 、H2O 的電子式

　　。

　　2．NaCl晶體是由Na+和Cl—通過           形成的晶體。

　　[課題板書]  第一節(jié) 離子晶體、分子晶體和分子晶體（有課件）

　　一、離子晶體

　　1、概念：離子間通過離子鍵形成的晶體

　　2、空間結(jié)構(gòu)

　　以NaCl 、CsCl為例來，以媒體為手段，攻克離子晶體空間結(jié)構(gòu)這一難點

　　[針對性練習(xí)]

　　[例1]如圖為NaCl晶體結(jié)構(gòu)圖，圖中直線交點處為NaCl晶體中Na+與Cl-所處的位置(不考慮體積的大小)。

　　(1)請將其代表Na+的用筆涂黑圓點，以完成 NaCl晶體結(jié)構(gòu)示意圖。并確定晶體的晶胞，分析其構(gòu)成。

　　(2)從晶胞中分Na+周圍與它最近時且距離相等的 Na+共有多少個?

　　[解析]下圖中心圓甲涂黑為Na+，與之相隔均要涂黑

　　(1)分析圖為8個小立方體構(gòu)成，為晶體的晶胞，

　　(2)計算在該晶胞中含有Na+的數(shù)目。在晶胞中心有1個Na+外，在棱上共有4個Na+，一個晶胞有6個面，與這6個面相接的其他晶胞還有6個面，共12個面。又因棱上每個Na+又為周圍4個晶胞所共有，所以該晶胞獨(dú)占的是12×1/4=3個.該晶胞共有的Na+為4個。

　　晶胞中含有的Cl-數(shù)：Cl-位于頂點及面心處，每.個平面上有4個頂點與1個面心，而每個頂點上的氯離于又為8個晶胞(本層4個，上層4個)所共有。該晶胞獨(dú)占8×1/8=1個。一個晶胞有6個面，每面有一個面心氯離子，又為兩個晶胞共有，所以該晶胞中獨(dú)占的Cl-數(shù)為6×1/2=3。

　　不難推出，n(Na+):n(Cl-)=4:4:1:1。化學(xué)式為NaCl.

　　(3)以中心Na+為依據(jù)，畫上或找出三個平面(主個平面互相垂直)。在每個平面上的Na+都與中心 Na+最近且為等距離。

　　每個平面上又都有4個Na+，所以與Na+最近相鄰且等距的Na+為3×4=12個。

　　[答案]

　　(1)含8個小立方體的NaCl晶體示意圖為一個晶胞

　　(2)在晶胞中Na+與Cl-個數(shù)比為1:1.

　　(3)12個

　　3、離子晶體結(jié)構(gòu)對其性質(zhì)的影響

　　（1）離子晶體熔、沸點的高低取決于離子鍵的強(qiáng)弱，而離子晶體的穩(wěn)定性又取決于什么?在離子晶體中，構(gòu)成晶體的粒子和構(gòu)成離子鍵的粒子是相同的，即都是陰、陽離子。離子晶體發(fā)生三態(tài)變化，破壞的是離子鍵。也就是離子鍵強(qiáng)弱即決定了晶體熔、沸點的高低，又決定了晶體穩(wěn)定性的強(qiáng)弱。

　　（2）離子晶體中為何不存在單個的小分子?

　　在離子晶體中，陰、陽離子既可以看作是帶電的質(zhì)點，又要以看作是帶電的球體，其中，陽離子總是盡可能的多吸引陰離子、陰離子又總是盡可能多的吸引陰離子(只要空間條件允許的話)這種結(jié)構(gòu)向空間延伸，即晶體多大，分子就有多大，晶體內(nèi)根本不存在單個的小分子，整個晶體就是一個大分子。

　　4、離子晶體的判斷及晶胞折算

　　（1）如何判斷一種晶體是離子晶體

　　方法一：由組成晶體的晶格質(zhì)點種類分：離子化合物一定為離子晶體。

　　方法二：由晶體的性質(zhì)來分：①根據(jù)導(dǎo)電性：固態(tài)時不導(dǎo)電而熔化或溶解時能導(dǎo)電的一般為離子晶體。

　　②根據(jù)機(jī)械性能：具有較高硬度，且脆的為離子晶體。

　　（2）什么是晶胞?如何由晶胞來求算晶體的化學(xué)式?

　　構(gòu)成晶體的結(jié)構(gòu)粒子是按著一定的排列方式所形成的固態(tài)群體。在晶體結(jié)構(gòu)中具有代表性的最小重復(fù)單位叫晶胞。

　　根據(jù)離子晶體的晶胞，求陰、陽離子個數(shù)比的方法？

　　①處于頂點上的離子：同時為8個晶胞共有，每個離子有1/8屬于晶胞。

　　②處于棱上的離子：同時為4個晶胞共有，每個離子有1/4屬于晶胞。

　　③處于面上的離子；同時為2個晶胞共有，每個離子有1/2屬于晶胞。

　　④處于體心的離子：則完全屬于該晶胞。

　　[學(xué)生練習(xí)]

　　題目：在高溫超導(dǎo)領(lǐng)域中，有一種化合物叫鈣鈦礦，其晶體結(jié)構(gòu)中有代表性的最小單位結(jié)構(gòu)如圖所示試回答：

　　(1)在該晶體中每個鈦離子周圍與它最近且相等距離的鈦離子有多少個?

　　(2)在該晶體中氧、鈣、鈦的粒子個數(shù)化是多少?

　　[解析]由圖看出，在每個鈦離于的同層左、右與前后、上下各層中都緊密排列著完全相同的鈦離子，共有晶胞邊長的6個鈦離子。

　　至于同一晶胞中獨(dú)占三元素粒子個數(shù)比，則從每種元素粒子是晶胞中的位置考慮。Ca2+位于立方體的中央為一個晶胞所獨(dú)占；鈦離子位于晶胞的頂點上，為相鄰兩層8個晶胞所共有(左右、前后、上中下、左右前后4個而上下中相同重復(fù)共8個)，而每個晶胞獨(dú)占有8×1/8=1個。氧離子位于棱上，在同一晶胞中，每個氧離子為同層的4個晶胞所共有，一個晶胞獨(dú)占12×1/4=3個。故氧、鈣、鈦的粒子數(shù)之比為 3:1:1

　　[答案]6  3:1:1

　　5、總結(jié)

　　1．離子間通過離子鍵結(jié)合而成的晶體叫離子晶體。構(gòu)成離子晶體的微粒是陽離子和陰離子。離子晶體中，陽離子和陰離子間存在著較強(qiáng)的離子鍵，因此，離子晶體一般硬度較高，密度較大，熔、沸點較高。

　　2．一般地講，化學(xué)式與結(jié)構(gòu)相似的離子晶體，陰、陽離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，熔、沸點越高。如：KCI<NaCI<NaF。

　　離子晶體針對性訓(xùn)練

　　一、選擇題

　　1.下列性質(zhì)中，可以證明某化合物內(nèi)一定存在離子鍵

　　的是    (    )

　　A.可溶于水     B.有較高的熔點

　　C.水溶液能導(dǎo)電  D.熔融狀態(tài)能導(dǎo)電

　　2.下列物質(zhì)中，含有極性鍵的離子化合是。

　　A.CaCl2    B.Na202    C.NaOH    D.K2S

　　3.Cs是IA族元素，F(xiàn)是VIIA族元素，估計Cs和F形成

　　的化合物可能是

　　A.離子化合物    B.化學(xué)式為CsF2

　　C. 室溫為固體    D.室溫為氣體

　　4.某物質(zhì)的晶體中含A、B、C三種元素，其排列方式

　　如圖所示(其中前后兩面心上的B原子未能畫

　　出)，晶體中A、B、C的中原子個數(shù)之比依次為

　　A.1:3:1    B.2:3:1

　　C.2:2:1    D.1:3:3

　　5.NaF，Nal，MgO均為離子化合物，根據(jù)下列數(shù)據(jù)，這

　　三種化合物的熔點高低順序是    (    )

　　A.①>②>③    B.③>①>②

　　C.③>②>①    D.②>①>③

　　6.在NaCl晶體中與每個Na+距離等同且最近的幾個Cl-所圍成的空間幾何構(gòu)型為    (    )

　　A.正四面體    B.正六面體

　　C.正八面體    D.正十二面體

　　7.如圖是氯化銫晶體的晶胞(晶體中最小的重復(fù)單元)，已知晶體中2個最近的Cs+離子核間距為a cm，氯化銫的式量為M，NA為阿伏加德羅常數(shù)，則氯化銫晶體的密度為

　　B.   C.   D.

　　二、填空題

　　8.參考下列熔點數(shù)據(jù)回答：

　　鈉的鹵化物從NaF到NaI及堿金屬的氯化物從NaCl到CsCl的熔點逐漸____________這與__________有關(guān)。隨__________增大__________減小，故熔點__________逐漸    。

　　9.某離子晶體晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，x位于立方體的

　　頂點，Y位于立方體中心。試分析：

　　(1)晶體中每個Y同時吸引著__________個X，每

　　個x同時吸引著__________個Y，該晶體的化學(xué)式

　　為__________ 。

　　(2)晶體中在每個X周圍與它最接近且距離相等

　　的X共有__________個。

　　(3)晶體中距離最近的2個X與1個Y形成的夾角

　　∠XYX的度數(shù)為__________。

　　(4)設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為M g·mol-1，晶體密度為ρ·cm-3，阿伏加德羅常數(shù)為NA則晶體中兩個距離最近的X中心間的距離為__________ 。

　　10.晶體具有規(guī)則的幾何外型、晶體中最基本的重復(fù)單

　　位稱為晶胞。NaCl晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。已知FexO

　　晶體晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型，由于晶體缺陷，x值小于1

　　測知FexO晶體密度為ρ=5.71 g·cm-3，晶胞邊長為

　　4.28×10-10 m。

　　(1)FexO中x值(精確至O.01)為

　　(2)晶體中的Fe分別為Fe2+、Fe3+，在Fe2+和

　　Fe3+的總數(shù)中，F(xiàn)e2+所占分?jǐn)?shù)(用小數(shù)表示，精確至0.001)為 ______________。

　　(3)此晶體的化學(xué)式為 _____________。

　　(4)與某個Fe2+(或Fe3+)距離最近且等距離的O2-圍成的空間幾何形狀是_____________。

　　(5)在晶體中，鐵元素間最短距離為_____________cm

　　11.有一種藍(lán)色晶體，它的結(jié)構(gòu)特征是Fe2+和Fe3+分別占據(jù)立方體互不相鄰的頂點，而CN-離子位于立方體的棱上。

　　(1)根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)特點，推出其化學(xué)式(用最簡單整數(shù)表示)__________________________。

　　(2)此化學(xué)式帶何種電荷?用什么樣的離子(用Mn+表示)與其結(jié)合成中性的化學(xué)式?寫出此電中性的化學(xué)式。

　　答：

　　(3)指出(2)中添加離子在晶體結(jié)構(gòu)中的什么位置。

　　答：

　　12.1986年，瑞士兩位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種性能良好的金屬氧化物超導(dǎo)體，使超導(dǎo)工作取得突破性進(jìn)展，為此兩位科學(xué)家獲得了1987年的Nobel物理學(xué)獎。其晶胞結(jié)構(gòu)如圖。

　　(1)根據(jù)圖示晶胞結(jié)構(gòu)，推算晶體中Y，Cu，Ba和O原子個數(shù)比，確定其化學(xué)式

　　(2)根據(jù)(1)所推出的化合物的組成，計算其中Cu原子的平均化合價(該化合物中各元素的化合價為Y+3，Ba+2，Cu+2和Cu+3)試計算化合物中這兩種價態(tài)Cu原子個數(shù)比

　　離子晶體針對性練習(xí)答案

　　一、選擇題

　　1.D  2.C  3.AC  4.A  5.B  6.C  7.C

　　二、填空題

　　8.降低  陰離子半徑由F-到I-逐漸增大離半徑  陰、陽離子相互吸引  降低

　　9.(1)4  8 XY2(或Y2X)

　　(2)12  (3)109°28

　　(4)

　　10.(1)0.92    (2)0.826

　　(3)

　　(4)正八面體  (5)3.03×10-10

　　11.(1)FeFe(CN)6-

　　(2)帶一個單位負(fù)電荷，可用Na+，K+，Rb+ (用M+表示)與之結(jié)合MFeFe(CN)6

　　(3)M+在每隔一個立方體的體心上。

　　12.(1)YBa2Cu3O7

　　(2)Cu2+:Cu3+=2:1