人教版高中化学选修3离子晶体(教案)

选修三第三章第四节离子晶体

学习目标：

1、复习离子键概念，能推导并解释离子晶体的相关性质。

2、了解常见典型离子晶体的结构特征。

3、知道阴、阳离子的电荷比与配位数的关系。

4、知道决定离子晶体结构的重要因素。

能力培养

1、通过复习分子晶体、原子晶体的相关知识，学会利用

“知识迁移”的学习方法去学习离子晶体，培养自学能力。

2、通过对晶胞中离子配位数的计算与分析，培养空间想

象能力以及懂得利用跨学科知识的学习能力。

教学过程：

一、离子晶体

回顾已经学过的分子晶体、原子晶体的结构与性质关系，试推导出离子晶体的基本结构与性质。

分子晶体：分子内原子是通过_________结合起来，相邻分子是通过_________________相互吸引。由于__________________使得分子晶体的熔、沸点_______，硬度_______。

原子晶体：原子晶体内原子都以________结合，形成一个三维的______________结构。由于_______________使得原子晶体的熔、沸点_______，硬度_______。

根据上面的知识，请推导离子晶体的一些特点：

1．离子晶体：是由__________________结合而成的晶体，由于__________________使得离子晶体的熔、沸点_______,硬度__________。

金属晶体能够导电是什么原因？氯化钠固体、溶液、熔融状态的导电性又如何？如何解释？

根据上述情况，请归纳出：

2．离子晶体的导电能力：______________________________________________

小结：四类晶体的比较，课本86页表

离子晶体的性质如何取决于该晶体的结构，下面介绍几种常见的离子晶体的结构。

在分析晶体结构之前先学习一个新名词：离子的配位数

3．配位数：指一个离子周围最邻近的异电性离子数目

如：NaCl晶体中，一个Na+周围最邻近的Cl-个数就是该Na+的配位数。那么Na+的配位数是多少呢？请看下面给出的NaCl晶胞的结构图，从图中找出Na+和Cl-的配位数各是多少。

从图中可以很明显地看出：每个Na +周围最邻近的C l-有____个,每个Cl -周围最邻近的Na +有____个,则Na +、Cl -的配位数都是_________。因此整个晶体中， Na +、Cl -比例为_________，化学式为NaCl ，属于AB 型离子晶体。

与Na 同主族的Cs 的氯化物CsCl 也是属于AB 型离子晶体，其晶体结构是否与NaCl 晶体结构相同？阴、阳离子的配位数是否也相同？请看下面CsCl 的晶胞图形

从图中可以很明显地看出：每个Cs +周围最邻近的Cl -有____个,每个Cl -周围最邻近的Na +有____个,则Cs +、Cl -的配位数都是_________。因此整个晶体中， Cs +、Cl -比例为________，化学式为CsCl 。

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。

4．决定离子晶体结构因素： （1）几何因素：晶体中正负离子的半径比

左表中是AB 型离子晶体 的几何因素与配位数的关系

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，配位数也相同。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CaF 2晶体结构回答问题：

r+/ r- 配位数

0.225-0.414 4 0.414-0.732 6 0.732-1.00 8

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

小结：本节课主要学习离子晶体的基本性质与结构。通过本节学习可以知道为什么离子晶体种类繁多且结构多样。同时由于离子晶体中阴、阳离子的结合方式使得整个晶体是一个“巨分子”，不存在单个分子。CsCl、NaCl、CaF2表示的只是晶体中阴、阳离子个数比的化学式，不表示分子组成的分子式。到此，你能根据离子晶体的特点，找出化合物中哪些种类的晶体属于离子晶体吗？

二、晶格能

1．定义：气态离子形成1mol离子晶体释放的能量。

如：1mol气态钠离子和1mol气态氯离子结合生成1mol氯化钠晶体释放的能量为氯化钠晶体的晶格能。

Na+ (g) + Cl- (g) === NaCl (s) ; △H

2．对晶体构型相同的离子化合物，离子电荷数越多，核间距越小，晶格能越大

3．晶格能越大，离子键越强，晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。

晶格能是离子晶体中离子间结合力大小的一个量度。晶格能越大，表示离子晶体越稳定，破坏其晶体耗能越多。我们知道离子晶体间存在着离子间的静电引力，因此，晶格能本质上是离子间静电引力大小的量度。

离子化合物的晶格能一般都比较大，这是由于离子间有强烈的静电引力之故。较大的晶格能意味着离子间结合紧密，这样的离子化合物其熔点和硬度必定很高。事实上，高熔点、高硬度就是离子化合物的显著特征。

既然是静电引力，可以想象，正负离子的电荷越高，核间距离越小，静电引力就越大，晶格能就越大。相应地，其熔点、硬度就越大，这就是如MgO、CaO以及Al2O3常被用来作高温材料和磨料的原因。