离子晶体 教案

第三章第四节离子晶体

内容分析：

学生具备了离子键、离子半径、离子化合物等基础知识，本节直接给出氯化钠、氯化铯晶胞，然后在科学探究的基础上介绍影响离子晶体结构的因素，通过制作典型的离子晶体模型来进一步理解离子晶体结构特点，为学习晶格能作好知识的铺垫。

课时划分：

一课时。

教学目标：

1.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。

2.知道离子化合物的热稳定性与阴、阳离子的半径和电荷有关。

3.能说出分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构基元以及物理性质方面的主要区别。

教学重点、难点：

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。

教学方法：

分析、归纳、讨论、探究、应用

探究建议：

①制作典型的离子晶体结构模型。②比较氯化钠、氯化铯等离子晶体的结构特征。③实验探究：熔融盐的导电性。④实验探究：明矾或铬钾矾晶体的生长条件。⑤设计探究碱土金属碳酸盐的热稳定性实验方案。⑥查阅资料：晶格能与岩浆晶出规则。

教学过程：

[复习]

1、什么是离子键？什么是离子化合物？

2、下列物质中哪些是离子化合物？哪些是只含离子键的离子化合物？

Na2O NH4Cl O2Na2SO4NaCl CsCl CaF2

3、我们已经学习过几种晶体？它们的结构微粒和微粒间的相互作用分别是什么？

[过渡]

在晶体中，若微粒为离子，通过离子键形成的晶体为离子晶体，今天我们来研究离子晶体。

[板书]

第三章第四节离子晶体

一、离子晶体定义：由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体

[解析]

（1）结构微粒：阴、阳离子

（2）相互作用：离子键

（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

[讨论]

下列物质的晶体，哪些属离子晶体？离子晶体与离子化合物之间的关系是什么？干冰、NaOH、H2SO4、K2SO4、NH4Cl、CsCl

[板书]

二、离子晶体的物理性质及解释

[讲述]

在离子晶体中，离子间存在着较强的离子键，使离子晶体的硬度较大、难于压缩；而且，要使离子晶体由固态变成液态或气态，需要较多的能量破坏这些较强的离子键。因此，一般地说，离子晶体具有较高的熔点和沸点，如NaCl的熔点为801℃，沸点为l 413℃；CsCl的熔点为645℃，沸点为l290℃。离子晶体的溶解性有较大差异：如NaCl、KNO3、(NH4)2SO4易溶，BaSO4、CaCO3难溶。

[板书]

硬度较大、难于压缩、较高的熔点和沸点。

[讲述]

离子晶体种类繁多，结构多样，图3—27给出了两种典型的离子晶体的晶胞。我们来研究晶体中的配位数（在离子晶体中离子的配位数(缩写为C N)是指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目）。

[板书]

三、离子晶体中离子键的配位数（C.N.）

1、定义：是指一个离子周围邻近的异电性离子的数目

[投影]NaCl和CsCl的晶胞：

[板书]

2、决定离子晶体结构的主要因素：

[科学探究]

（1）CsCl、NaCl的阳离子和阴离子的比例都是l：l，同属AE型离子晶体。参考图3—27、图3-28，数一数这两种离子晶体中阳离子和阴离子的配位数，它们是否相等?并填表。

离子晶体阴离子的配位数阳离子的配位数

NaCl

CsCl

（2）你认为什么因素决定了离子晶体中离子的配位数？利用相关数据计算，并填表：NaCl CsCl

r＋／r－= r＋／r－=

C.N=6 C.N=8

[投影]科学探究参考资料:

离子 Na＋ Cs＋ Cl－

离子半径／p m 95 169 18l

[讲述]

显而易见，NaCl和CsCl是两种不同类型的晶体结构。晶体中正负离子的半径比(r＋／r－)是决定离子晶体结构的重要因素，简称几何因素。

[板书]

（1）几何因素：晶体中正负离子的半径比(r＋／r－)。

[讲解]

上面两例中每种晶体的正负离子的配位数相同，是由于正负离子电荷(绝对值)相同，于是正负离子的个数相同，结果导致正负离子配位数相等，如在NaCl中，Na＋扩和C1－的配位数均为6。如果正负离子的电荷不同，正负离子的个数必定不相同，结果，正负离子的配位数就不会相同。这种正负离子的电荷比也是决定离子晶体结构的重要因素，简称电荷因素。例如，在CaF2晶体中，Ca2＋和F－的电荷比(绝对值)是2：l，Ca2＋和F－的个数比是l：2，如图3—29所示。Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4。此外，离子晶体的结构类型还取决于离子键的纯粹程度(简称键性因素)。

[板书]

（2）电荷因素：正负离子的电荷比。

（3）键性因素：离子键的纯粹程度。

[自学]

科学视野—复杂的离子晶体

碳酸盐在一定温度下会发生分解，如大家熟悉的碳酸钙煅烧得到石灰(CaO)，这是由于碳酸钙受热，晶体中的碳酸根离子会发生分解，放出二氧化碳。实验证明，碳酸盐的阳离子不同，热分解的温度不同。

碳酸盐 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3热分解温度／℃ 402 900 1 172 1 360

阳离子半径／pm 66 99 112 135

[板书]

四、晶格能

1、定义：气态离子形成l摩离子晶体释放的能量，通常取正值。

[讲解]

最能反映离子晶体稳定性的数据是它们的晶格能。离子晶体的晶格能的定义是气态离子形成l摩离子晶体释放的能量，通常取正值。

[投影]

F— C1一 Br— I—