【知识与技能】

1．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。

2．学会离子晶体的性质与晶胞结构的关系。

3．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

【问题引入】

1．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？

2．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

【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】

【学生活动】 NaCl、CsCl中正、负离子的半径比和配位数

【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Ca^{2 +}周围最邻近的F^-有____个，表明Ca^{2 +}的配位数为____。每个F^-周围最邻近的Ca^{2 +}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Ca^{2 +}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]

[反馈练习]

1．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 （     ）。                                         

A．abc       B、abc₃   

C．ab₂c₃    D．ab₃c

 2．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

A．晶体中与每个K⁺距离最近的K⁺有12个

B．晶体中每个K⁺周围有8个O₂^-，每个O₂^-周围有8个K⁺

C．超氧化钾的化学式为KO₂，每个晶胞含有14个K⁺和13  个O₂^-

D．晶体中，0价氧原子与-2价氧原子的数目比可看作为3:1

5．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N_A，则晶体中两个距离最近的X中心间距离为_____cm

5．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】1．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

3.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，N_A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

4．已知氯化钠的摩尔质量为58.5 g.mol^-1,阿伏加德罗常数取6.02×10²³ 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、3.0×10^-8 cm    B、3.5×10^-8 cm   C、4.0×10^-8 cm    D、5.0×10^-8 cm

                                  第二课时

【练习】1．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

D、使ZnS晶体发生化学反应需破坏离子键

2．CsCl晶体中Cs⁺的 C.N.是 ____ Cl^-的C.N.是_____.CaF₂晶体中Ca²⁺的 C.N.是 ____F^-的C.N.是_____.已知KCl的晶体结构与NaCl的相似，则KCl晶体中K⁺的 C.N.是 ____ Cl^-的C.N.是_____.

3．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    

[注意]：

①当一个粒子被n个晶胞同时拥有，则一个晶胞只占据该粒子的        。

②对于长方体型的晶胞而言：

一个晶胞所拥有的粒子总数=                   。

对于右图所示晶胞：

其中含A粒子    个，含B粒子    个，含C粒子     个，含D粒子   个。所以该晶胞所表示的晶体的化学式为          。

【思考】你所熟悉的离子晶体具有哪些物理共性？离子晶体能否导电？如何解释？

【板书】离子晶体的物理特性：

（1）、硬度较高，密度较大， 难压缩，难挥发，熔沸点较高

（2）、晶体不导电，在熔融状态或水溶液中导电,不存在单个分子

（3）离子晶体的水溶性

常见的盐类中易溶于水的有                                             ,难溶于水的有                          。一般而言，大多数离子晶体是可以溶于水的。

【观察分析】钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点有何变化变化规律？说明什么？

【板书】组成相似的离子晶体，离子半径越小，离子电荷越多，离子键越强，晶体熔点沸点越高。如：KF>KCl>KBr          Al₂O₃>MgO

【讲述】离子晶体的熔点和离子晶体的稳定性与离子键的强弱有关。离子键的强弱可用离子晶体的晶格能来表示。

【板书】二、 离子键的强度——晶格能

【板书】（1）.晶格能（符号为U）:

拆开1 mol离子晶体使之形成气态阴离子和阳离子所吸收的能量

例如：拆开 1 mol NaCl 晶体使之形成气态钠离子和氯离子时, 吸收的能量. 用U 表示:

NaCl（s）           Na⁺（g） +  Cl^-（g）    U= 786 KJ.mol^-1        

晶格能U越大,表明离子晶体中的离子键越牢固。一般而言，晶格能越大，离子晶体的离子键越强. 破坏离子键时吸收的能量就越多,离子晶体的熔沸点越高，硬度越大。

【思考】由下列离子化合物熔点变化规律 ,分析晶格能与离子半径、离子电荷有什么关系?

【板书】（2）. 影响晶格能的因素——离子的电荷数和离子半径

【小结板书】对晶体构型相同的离子化合物离子电荷数越大，离子半径越小，晶格能越大，离子键越强，晶体越稳定，离子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。

【投影】四种类型晶体的比较：

1、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

2、已知：三种氟化物的晶格能如下表：