复习题教学设计第一课时

离子晶体

【教材分析】

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。

【课时安排】

1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】

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、O2．Na2SO4．NaCl、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] 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 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l413℃；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。

【板书设计】

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，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CN)是指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目）。

三、离子晶体中离子键的配位数（CN。）

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。参考上图数一

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

NaCl CsCl 阴离子的配位数

阳离子的配位数

（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 r＋／r－= C.N=6 科学探究参考资料：

离子

离子半径／pm Na＋

95 Cs＋

169 Cl－

18l CsCl r＋／r－= C.N=8

[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。

（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)。

（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

热分解温度／℃

阳离子半径／pm MgCO3

402

66 CaCO3

900 99 SrCO3

1172 112 BaCO3

1360 135

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]

Li＋

Na＋

K＋

Cs＋

Rb＋

F—

1036 923 821 785 740 C1一

853 786 715 689 659

Br—

807 747 682 660 63l I—

757 704 649 630 604

AB型离子晶体

离子电荷

晶格能（KJ/mol NaF NaCl NaBr NaI MgO CaO SrO BaO [讨论] 分析晶格能大小与晶体稳定性关系。

2．规律：

（1）离子电荷越大，离子半径越小的离子晶体的晶格能越大。

（2）晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。

[自学] 科学视野—岩浆晶出规则与晶格能

[投影] 岩浆：

1 1 1 1 2 2 2 2 923 786 747 704 3791 3401 3223 3054 熔点

993 801 747 661 2852 2614 2430 1918 摩氏硬度

3.2 2.5 <2.5 <2.5 6.5 4.5 3.5 3.3

[思考] （1）什么是岩浆晶出？

（2）岩浆晶出顺序与晶格能的关系？

[解析] 晶格能高的晶体，熔点较高，更容易在岩浆冷却过程中先结晶析出。（美国矿物学家鲍文）

[小结] 四种类型晶体的比较

晶体类型

构成粒子

离子晶体

分子晶体

原子晶体

金属晶体

粒子间相互作用

硬度

熔沸点

导电性

溶解性

典型实例

[检测] 1．下列含有极性键的离子晶体是（ B ）

①醋酸钠

②氢氧化钾

③金刚石

④乙醇

⑤氯化钙

A．①②⑤ B．①② C．①④⑤ D．①⑤

2．下列说法正确的是（ B ）

A．一种金属元素和一种非金属元素一定能形成离子化合物

B．离子键只存在于离子化合物中

C．共价键只存在于共价化合物中

D．离子化合物中必定含有金属元素

3．CsCl晶体中Cs+的 C.N是 __8__ Cl-的C.N是___8__ CaF2晶体中Ca2+的 C.N是 __8__ F-的C.N是___4__ 已知KCl的晶体结构与NaCl的相似，则KCl晶体中K+的 C.N是 __6__ Cl-的C.N是__6___ 4．下列大小关系正确的是（ B ）

A．晶格能：NaClCaO C．熔点：NaI>NaBr D．熔沸点：CO2>NaCl 5．已知：三种氟化物的晶格能如下表：

晶格能（KJ/mol）

Na+

923 Mg2+

2957 Al3+

5492 三种氟化物的晶格能的递变原因是 离子电荷越大，离子晶体的晶格能越大6．已知：硅酸盐和石英的晶格能如下表：

硅酸盐矿物和石英

晶格能（KJ/mol）

橄榄石

4400

。

辉石

角闪石

云母

长石

石英

回答下列问题：

4100 3800 3800 2400 2600 （1）橄榄石和云母晶出的顺序是 。

（2）石英总是在各种硅酸盐析出后才晶出的原因是 晶格能最小 。

（3）推测云母和的熔点顺序为

橄榄石 >云母 ，硬度大小为

橄榄石 >云母

。

7．下表列出了钠的卤化物和硅的卤化物的熔点：

NaX 熔点

SiX4

熔点

回答下列问题：

（1）钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高很多，其原因是：钠的卤化物为离子晶体，硅的卤化物为分子晶体。

（2）NaF的熔点比NaBr的熔点高的原因是F-比Br-半径小，NaF 比NaBr的晶格能大，故NaF 的熔点比NaBr的熔点高。SiF4的熔点比SiBr4的熔点低的原因是SiF4比SiBr4的相对分子量小，分子间作用力小，熔点低。

（3）NaF和NaBr的晶格能的高低顺序为NaF>NaBr，硬度大小为NaF>NaBr。

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

二、离子晶体的物理性质及解释

硬度较大、难于压缩、较高的熔点和沸点。

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

2．决定离子晶体结构的主要因素：

（1）几何因素：晶体中正负离子的半径比(r＋／r－)。

（2）电荷因素：正负离子的电荷比。

NaF 995 SiF4

—90.2 NaCl 801 SiCl4

—70.4 NaBr 775 SiBr4

5.2 NaI 651 SiI4

120.5

（3）键性因素：离子键的纯粹程度。

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。

2．规律：

（1）离子电荷越大，离子半径越小的离子晶体的晶格能越大。

（2）晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。

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