高中化学优质教案 离子晶体 教学设计[选修]1

第四节 离子晶体
一、离子晶体
●教学目标
1.了解离子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点。

2.理解离子晶体的晶体类型与性质的关系。

3.培养空间想象能力，逻辑思维、抽象思维和对称思维能力。

4.理解结构决定性质，体会研究晶体的社会意义，同时感受晶体的外观美和结构美。

●教学重点
1.离子晶体的结构模型。

2.晶体类型与性质的关系。

3.逻辑思维、抽象思维和对称思维能力的培养。

●教学难点
NaCl 、CsCl 晶体的结构。

●教学方法
观察、分析、启发、讨论、对比、推理、归纳、练习等。

●教具准备
多媒体辅助设备、晶体结构模型
●教学过程
［引言］本节是在原子结构、元素周期律及分子结构、化学键基础上对物质结构理论知识的
继续。

我们要进一步理解晶体的概念，明确晶体类型和性质的关系。

通过对晶体结构的观察分析，进一步发展我们的空间想象能力和抽象思维能力。

［多媒体展示］晶体的外观图片
［提问］何为晶体？凡固体都可叫晶体吗？晶体有哪些特征？
［学生回答后小结］
固体⎩⎨⎧.,:.,,:无固定熔点无一定外形非晶体有固定熔点有规则几何外形
结晶而成晶体
［转引］构成晶体的粒子有分子、原子、离子等，据粒子种类及粒子间的相互作用的差别，可将晶体分为离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体等。

[学生练习] 金刚石、CO2、SiO2、NaCl、KBr、O2晶体中：
属于原子晶体的是_____________
属于分子晶体的是_____________
NaCl、KBr在构成上与其它物质有什么不同？
［板书］一、离子晶体
［讲述］我们知道阴阳离子间通过离子键结合成的离子化合物在室温下都以晶体形式存在，我们称其为离子晶体。

［板书］离子晶体：离子间通过离子键结合而成的晶体。

［转引］离子晶体中，阴阳离子按一定规律在空间排列，请看NaCl晶体模型。

［展示模型］请同学们仔细观察，分析Na＋、Cl－的排列方式，剖析氯化钠晶体的结构。

［板书］1.结构分析：
［三维动画］从一维到三维演示氯化钠晶体一个晶胞结构的形成，并用闪烁图标显示阴、阳离子的相对位置关系。

［讲述］NaCl晶体呈立方体外形，其整齐的外形反映了晶体内部结构的规整性，用X射线衍射法可测定NaCl的晶体结构。

右图所示为晶体的一个基本结构单元——晶胞，无数的这种晶胞在空间规则地重复排列就形成NaCl晶体。

请同学们仔细观察，大胆想象，体会晶体结构的对称性和规整性。

氯化钠晶体的面心立方晶胞
［转引］下面请同学们结合氯化钠晶体模型思考以下问题，氯化钠晶体中：
1.每个Na＋同时跟几个Cl－通过离子键相结合，每个Cl－又同时跟几个Na＋相结合？
2.Na＋和Cl－的数目之比为多少？
［学生活动］分析结构、寻找结论。

［投影小结］NaCl晶体中：
1.每个Na＋同时吸引6个Cl－，每个Cl－同时吸引6个Na＋
2.Na＋和Cl－的数目比为1∶1。

［强调］“NaCl ”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。

［讨论］从氯化钠晶体的晶胞出发，想象氯化钠晶体的三维结构，指出晶胞与晶体的关系，进一步认识晶胞中阴、阳离子的相对位置，并讨论分析属于一个晶胞中的离子数目。

［分析］NaCl 晶体的晶胞是立方体，处于立方体顶点上的离子，在晶体结构中被8个晶胞共有，该离子只1/8属于该晶胞；处于立方体棱上的离子，在晶体结构中被4个晶胞共有，该离子只1/4属于该晶胞；处于立方体面上的离子，在晶体结构中被2个晶胞共有，该离子只1/2属于该晶胞；处于立方体内部的离子，则完全属于该晶胞。

由此可推知氯化钠晶体的一个晶胞中：
Na ＋
数：1+12×4
1=4 Cl －数：8×81+6×21=4 显然，N )Na (+∶N )Cl (-=1∶1，故氯化钠晶体的化学式为NaCl 。

［小结］研究离子晶体的结构及组成要立足晶胞，首先分析晶胞中离子间的关系，然后展开空间想象，分析形与数的关系，从而认识离子晶体中的粒子关系。

1.观察NaCl 晶体模型，思考在晶体中，每个Na ＋周围等距离最近的Na ＋有几个？每个Cl －周围等距离最近的Cl －有几个？
［解析］熟悉NaCl 晶体结构：居于立方体中心的Na ＋，实际共有3个平面通过它，而每个平面都有4个Na ＋居平面的四个角上，是与中心Na ＋距离最近且相等的，共12个Na ＋。

换位思考，每个Cl －周围等距离最近的Cl －也为12个。

［实物展示］CsCl 晶体模型
［学生活动］用类似思维方法分析CsCl 晶体结构并做出判断。

［投影］CsCl 晶体中：
1.每个Cs ＋同时吸引个Cl －，每个Cl －同时吸引个Cs ＋。

2.Cs －和Cl －的数目比为。

3.是否存在单个CsCl 分子。

[答案］8 8 1∶1 否
［投影］右图为CsCl 晶体的一个晶胞，试计算属于该晶胞的离子数，并确定晶体化学式。

CsCl 的晶胞
［学生活动］
CsCl晶体的一个晶胞中：
Cs＋数：8×1/8=1
Cl－数：1×1=1
所以，氯化铯晶体的化学式为CsCl。

［小结］氯化钠和氯化铯的晶体是典型的两种离子晶体，均由阴、阳离子依靠离子键按一定
规则紧密堆积而成。

由于粒子半径和粒子位置不同致使两者有不同的晶体结构，前者为立方
面心结构，后者为立方体心结构。

希望同学结合模型进行对比，加强认识，以便准确判断。

［过渡］在离子晶体中，离子间存在着较强的离子键，那么表现在性质上会有何特点呢？请
同学们借此并联系实际对离子晶体的熔沸点、硬度、挥发性、导电性、机械加工等一般性质
进行推测。

[资料]：常见离子晶体的熔点
KCl 772ºC
RbCl 717ºC
CsCl 645ºC
KBr 734ºC
［学生活动］
［讲述］离子晶体中由于离子间有较强的离子键，使离子晶体的硬度较大，难于压缩、不宜
进行机械加工，而且具有较高的熔、沸点。

［投影］ NaCl CsCl
熔点：801℃645℃
沸点：1413℃1290℃
［板书］2.性质特点：硬度较高，密度较大，难于压缩，难于挥发，有较高的熔、沸点。

［设疑］同为离子晶体，NaCl却比CsCl的熔、沸点高，请从影响离子键强弱的因素入手进行分析：
［分析］离子键是存在于阴阳离子之间的一种静电作用。

其强弱与阴阳离子的半径和离子电荷数有关。

一般来说，离子半径越小，离子电荷数越高，离子键就越强，晶体熔沸点就越高。

从库仑定律可直接看出这一关系（F=k
22
1 r q
q
）。

对于NaCl和CsCl，由于阴、阳离子所带电荷数相同，而r（Na+）＜r(Cs－)，所以F（NaCl）＞F（CsCl），故熔、沸点为：NaCl＞CsCl。

［小结］基于离子晶体的结构，我们讨论分析了离子晶体的性质特点，可以看出，晶体的宏观性质是其内部结构的真实反映，而结构决定性质。

［知识应用］
判断晶体是否是离子晶体方法：
［总结］本节我们以NaCl、CsCl晶体为例，了解了离子晶体的构成粒子、基本结构以及离子晶体所具有的性质特点，同学们要进一步体会研究晶体的思路和方法。

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［探究作业］：
1.根据下列性质判断晶体的类型：
（1）熔点110 ℃，微溶于水，固态不导电
（2）熔点3550 ℃，不溶于水也不溶于有机溶剂，固态不导电
（3）熔点2700 ℃，固态能导电，有光泽
（4）熔点800 ℃，能溶于水，熔化时能导电
2. 参考下表中各物质的熔点，回答有关问题：
（1）钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤离子及碱金属离子的_________________有关。

随着____________的增大，熔点依次降低。

（2）硅的卤化物及硅、锗、锡、铅的氯化物熔点与_____________有关。

随着________ _____增大，____________增大，故熔点依次升高。

（3）金属的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多，这是与_____________有关，因为一般_____________比___________的熔点高。