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2019-2020年高中化學(xué)《離子晶體》教案10 新人教版選修3 學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1、復(fù)習(xí)離子鍵概念，能推導(dǎo)并解釋離子晶體的相關(guān)性質(zhì)。 2、了解常見典型離子晶體的結(jié)構(gòu)特征。 3、知道陰、陽離子的電荷比與配位數(shù)的關(guān)系。 4、知道決定離子晶體結(jié)構(gòu)的重要因素。 能力培養(yǎng) 1、通過復(fù)習(xí)分子晶體、原子晶體的相關(guān)知識，學(xué)會(huì)利用 “知識遷移”的學(xué)習(xí)方法去學(xué)習(xí)離子晶體，培養(yǎng)自學(xué)能力。 2、通過對晶胞中離子配位數(shù)的計(jì)算與分析，培養(yǎng)空間想 象能力以及懂得利用跨學(xué)科知識的學(xué)習(xí)能力。 教學(xué)過程： 一、離子晶體 回顧已經(jīng)學(xué)過的分子晶體、原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系，試推導(dǎo)出離子晶體的基本結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。 分子晶體：分子內(nèi)原子是通過_________結(jié)合起來，相鄰分子是通過_________________相互吸引。由于__________________使得分子晶體的熔、沸點(diǎn)_______，硬度_______。 原子晶體：原子晶體內(nèi)原子都以________結(jié)合，形成一個(gè)三維的______________結(jié)構(gòu)。由于_______________使得原子晶體的熔、沸點(diǎn)_______，硬度_______。 根據(jù)上面的知識，請推導(dǎo)離子晶體的一些特點(diǎn)： 1．離子晶體：是由__________________結(jié)合而成的晶體，由于__________________使得離子晶體的熔、沸點(diǎn)_______,硬度__________。 金屬晶體能夠?qū)щ娛鞘裁丛?？氯化鈉固體、溶液、熔融狀態(tài)的導(dǎo)電性又如何？如何解釋？ 根據(jù)上述情況，請歸納出： 2．離子晶體的導(dǎo)電能力：______________________________________________ 小結(jié)： 四類晶體的比較，課本86頁表 離子晶體的性質(zhì)如何取決于該晶體的結(jié)構(gòu)，下面介紹幾種常見的離子晶體的結(jié)構(gòu)。 在分析晶體結(jié)構(gòu)之前先學(xué)習(xí)一個(gè)新名詞：離子的配位數(shù) 3．配位數(shù)：指一個(gè)離子周圍最鄰近的異電性離子數(shù)目 如：NaCl晶體中，一個(gè)Na+周圍最鄰近的Cl-個(gè)數(shù)就是該Na+的配位數(shù)。那么Na+的配位數(shù)是多少呢？請看下面給出的NaCl晶胞的結(jié)構(gòu)圖，從圖中找出Na+和Cl-的配位數(shù)各是多少。 從圖中可以很明顯地看出：每個(gè)Na+周圍最鄰近的Cl-有____個(gè),每個(gè)Cl-周圍最鄰近的Na+有____個(gè),則Na+、Cl-的配位數(shù)都是_________。因此整個(gè)晶體中， Na+、Cl-比例為_________，化學(xué)式為NaCl，屬于AB型離子晶體。 與Na同主族的Cs的氯化物CsCl也是屬于AB型離子晶體，其晶體結(jié)構(gòu)是否與NaCl晶體結(jié)構(gòu)相同？陰、陽離子的配位數(shù)是否也相同？請看下面CsCl的晶胞圖形 從圖中可以很明顯地看出：每個(gè)Cs+周圍最鄰近的Cl-有____個(gè),每個(gè)Cl-周圍最鄰近的Na+有____個(gè),則Cs+、Cl-的配位數(shù)都是_________。因此整個(gè)晶體中， Cs+、Cl-比例為________，化學(xué)式為CsCl 。 為什么同是AB型離子晶體， CsCl與NaCl的晶體結(jié)構(gòu)和配位數(shù)不一樣？請從兩者的組成中試尋找形成差異的原因。 r+/ r- 配位數(shù) 0.225-0.414 4 0.414-0.732 6 0.732-1.00 8 4．決定離子晶體結(jié)構(gòu)因素： （1）幾何因素：晶體中正負(fù)離子的半徑比 左表中是AB型離子晶體 的幾何因素與配位數(shù)的關(guān)系 前面兩例中每種晶體的陰、陽離子所帶的電荷數(shù)相同，陰、陽離子個(gè)數(shù)相同，配位數(shù)也相同。如果離子晶體中陰、陽離子的電荷數(shù)不相同，陰、陽離子個(gè)數(shù)不相同，各離子的配位數(shù)是否也不相同？下面請看CaF2晶體結(jié)構(gòu)回答問題： 請根據(jù)圖中晶胞結(jié)構(gòu)計(jì)算：每個(gè)Ca 2 +周圍最鄰近的F-有____個(gè)，表明Ca 2 +的配位數(shù)為____。每個(gè)F-周圍最鄰近的Ca 2 +有____個(gè)，表明F-的配位數(shù)是_____。由此可見，在CaF2晶體中，Ca 2 +和F-個(gè)數(shù)比為______,剛好與Ca 2 +和F-的電荷數(shù)之比______。整個(gè)晶體的結(jié)構(gòu)與前面兩例的結(jié)構(gòu)完全不相同。因此可以得出晶體中陰、陽離子電荷比也是決定離子晶體結(jié)構(gòu)的重要因素，稱為電荷因素。 （2）電荷因素：晶體中陰、陽離子電荷比 此外，決定離子晶體結(jié)構(gòu)的因素還有離子鍵的純粹程度，稱為鍵性因素。對此高中不作詳細(xì)學(xué)習(xí)。 （3）鍵性因素：離子鍵的純粹程度 小結(jié)： 本節(jié)課主要學(xué)習(xí)離子晶體的基本性質(zhì)與結(jié)構(gòu)。通過本節(jié)學(xué)習(xí)可以知道為什么離子晶體種類繁多且結(jié)構(gòu)多樣。同時(shí)由于離子晶體中陰、陽離子的結(jié)合方式使得整個(gè)晶體是一個(gè)“巨分子”，不存在單個(gè)分子。 CsCl、NaCl、 CaF2表示的只是晶體中陰、陽離子個(gè)數(shù)比的化學(xué)式，不表示分子組成的分子式。到此，你能根據(jù)離子晶體的特點(diǎn)，找出化合物中哪些種類的晶體屬于離子晶體嗎？ 二、晶格能 1．定義：氣態(tài)離子形成1mol離子晶體釋放的能量。 如：1mol氣態(tài)鈉離子和1mol氣態(tài)氯離子結(jié)合生成1mol氯化鈉晶體釋放的能量為氯化鈉晶體的晶格能。 Na+ (g) + Cl- (g) === NaCl (s) ; △H 2．對晶體構(gòu)型相同的離子化合物，離子電荷數(shù)越多，核間距越小，晶格能越大 3．晶格能越大，離子鍵越強(qiáng)，晶體越穩(wěn)定，熔點(diǎn)越高，硬度越大。 晶格能是離子晶體中離子間結(jié)合力大小的一個(gè)量度。晶格能越大，表示離子晶體越穩(wěn)定，破壞其晶體耗能越多。我們知道離子晶體間存在著離子間的靜電引力，因此，晶格能本質(zhì)上是離子間靜電引力大小的量度。 離子化合物的晶格能一般都比較大，這是由于離子間有強(qiáng)烈的靜電引力之故。較大的晶格能意味著離子間結(jié)合緊密，這樣的離子化合物其熔點(diǎn)和硬度必定很高。事實(shí)上，高熔點(diǎn)、高硬度就是離子化合物的顯著特征。 既然是靜電引力，可以想象，正負(fù)離子的電荷越高，核間距離越小，靜電引力就越大，晶格能就越大。相應(yīng)地，其熔點(diǎn)、硬度就越大，這就是如MgO、CaO以及Al2O3常被用來作高溫材料和磨料的原因。