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第一單元 晶體的類型與性質(zhì)
教案1（1-1-1：離子晶體）
[教材分析]
1．學(xué)習(xí)本單元前，學(xué)生已具備了高一、高二時(shí)學(xué)習(xí)過(guò)的原子結(jié)構(gòu)、元素周期律、化學(xué)鍵等與物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，并在此基礎(chǔ)上再深入研究微觀粒子如何構(gòu)成宏觀物質(zhì)的。所以教學(xué)中要注意調(diào)查學(xué)生是否已經(jīng)具備相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，檢查學(xué)生對(duì)相關(guān)基礎(chǔ)的掌握情況。
2．另一方面，學(xué)習(xí)晶體的結(jié)構(gòu)、類型和各類晶體的特征性質(zhì)不僅跟原子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵等化學(xué)基礎(chǔ)理論緊密相關(guān)，從中還可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、
2、對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的空間想像能力等。教學(xué)過(guò)程中要注意引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察課本中各種晶體的結(jié)構(gòu)模型的插圖，多用各種相關(guān)的結(jié)構(gòu)模型和多媒體素材來(lái)幫助學(xué)生提高觀察能力和對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的想像能力。
第一節(jié) 離子晶體、分子晶體和原子晶體(一)
一、 學(xué)習(xí)目標(biāo)
1．使學(xué)生理解氯化鈉、氯化銫等典型離子晶體的結(jié)構(gòu)模型及其性質(zhì)的一般特點(diǎn)。
2．使學(xué)生理解離子晶體、分子晶體和原子晶體的晶體類型與性質(zhì)的關(guān)系。
3．復(fù)習(xí)已學(xué)過(guò)原子結(jié)構(gòu)、元素周期表、化學(xué)鍵、分子極性等相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，幫助學(xué)生形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。
4．掌握根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)模型計(jì)算微粒數(shù)的一般方法。
二、重點(diǎn)和難點(diǎn)
重點(diǎn)：離子晶體、分子晶體和原子晶體的結(jié)構(gòu)
3、模型；晶體類型與性質(zhì)的關(guān)系。
難點(diǎn)：離子晶體、分子晶體和原子晶體的結(jié)構(gòu)模型；氫鍵。
三、教學(xué)過(guò)程
(一)引入新課
[復(fù)習(xí)提問(wèn)]
1．寫出NaCl、CO2、H2O的電子式。
2．NaCl晶體是由Na+和Cl-通過(guò) 形成的晶體。
[課題板書] 第一節(jié) 離子晶體、分子晶體和分子晶體（有課件）
一、離子晶體
1．概念：離子間通過(guò)離子鍵形成的晶體
2．空間結(jié)構(gòu)
以NaCl、CsCl為例來(lái)，以媒體為手段，攻克離子晶體空間結(jié)構(gòu)這一難點(diǎn)
[針對(duì)性練習(xí)]
[例1]如圖為NaCl晶體中取出一部分結(jié)構(gòu)圖，圖中直線交點(diǎn)處為NaCl晶體中Na+與Cl
4、-所處的位置(不考慮體積的大小)。
(1)若該立方體中心處是一鈉離子，請(qǐng)將圖中代表Na+的小圓用筆涂黑圓點(diǎn)，以完成NaCl晶體結(jié)構(gòu)示意圖。分析這個(gè)立方體示意圖中共有多少個(gè)“NaCl”單元？
(2)從晶胞中分Na+周圍與它最近時(shí)且距離相等的Na+共有多少個(gè)?
[解析]下圖中心圓甲涂黑為Na+，與之相隔均要涂黑
（1）圖中大立方體是由8個(gè)小立方體構(gòu)成，由于頂點(diǎn)上的微粒是由八個(gè)相同的立方體共用、棱上的微粒是由四個(gè)相同的立方體共用、面上的微粒是由兩個(gè)相同的立方體共用?？扇缦掠?jì)算立方體中鈉離子、氯離子個(gè)數(shù)：
計(jì)算在該晶胞中含有Na+的數(shù)目。在晶胞中心有1個(gè)Na+外，在棱上共有4個(gè)N
5、a+，一個(gè)晶胞有6個(gè)面，與這6個(gè)面相接的其他晶胞還有6個(gè)面，共12個(gè)面。又因棱上每個(gè)Na+又為周圍4個(gè)晶胞所共有，所以該晶胞獨(dú)占的是121/4=3個(gè).該晶胞共有的Na+為4個(gè)。
晶胞中含有的Cl-數(shù)：Cl-位于頂點(diǎn)及面心處，每.個(gè)平面上有4個(gè)頂點(diǎn)與1個(gè)面心，而每個(gè)頂點(diǎn)上的氯離于又為8個(gè)晶胞(本層4個(gè)，上層4個(gè))所共有。該晶胞獨(dú)占81/8=1個(gè)。一個(gè)晶胞有6個(gè)面，每面有一個(gè)面心氯離子，又為兩個(gè)晶胞共有，所以該晶胞中獨(dú)占的Cl-數(shù)為61/2=3。
不難推出，n(Na+):n(Cl-)=4:4=1:1。所以圖示立方體中共有4個(gè)“NaCl”單元?；瘜W(xué)式為NaCl。
（2）以中心Na+為依據(jù)，畫上
6、或找出三個(gè)平面(主個(gè)平面互相垂直)。在每個(gè)平面上的Na+都與中心 Na+最近且為等距離。
每個(gè)平面上又都有4個(gè)Na+，所以與Na+最近相鄰且等距的Na+為34=12個(gè)。
3．離子晶體結(jié)構(gòu)對(duì)其性質(zhì)的影響
（1）離子晶體熔、沸點(diǎn)的高低取決于離子鍵的強(qiáng)弱，而離子晶體的穩(wěn)定性又取決于什么?在離子晶體中，構(gòu)成晶體的粒子和構(gòu)成離子鍵的粒子是相同的，即都是陰、陽(yáng)離子。離子晶體發(fā)生三態(tài)變化，破壞的是離子鍵。也就是離子鍵強(qiáng)弱即決定了晶體熔、沸點(diǎn)的高低，又決定了晶體穩(wěn)定性的強(qiáng)弱。
（2）離子晶體中為何不存在單個(gè)的小分子?
在離子晶體中，陰、陽(yáng)離子既可以看作是帶電的質(zhì)點(diǎn)，又要以看作是帶電的球體，其中，陽(yáng)離
7、子總是盡可能的多吸引陰離子、陰離子又總是盡可能多的吸引陰離子(只要空間條件允許的話)這種結(jié)構(gòu)向空間延伸，即晶體多大，分子就有多大，晶體內(nèi)根本不存在單個(gè)的小分子，整個(gè)晶體就是一個(gè)大分子。
4．離子晶體的判斷及晶胞折算
（1）如何判斷一種晶體是離子晶體
方法一：由組成晶體的晶格質(zhì)點(diǎn)種類分：離子化合物形成的晶體一定為離子晶體。
方法二：由晶體的性質(zhì)來(lái)分：①根據(jù)導(dǎo)電性：固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電而熔化或溶解時(shí)能導(dǎo)電的一般為離子晶體。②根據(jù)機(jī)械性能：具有較高硬度，且脆的為離子晶體。
（2）什么是晶胞?如何由晶胞來(lái)求算晶體的化學(xué)式?
構(gòu)成晶體的結(jié)構(gòu)粒子是按著一定的排列方式所形成的固態(tài)群體。在晶體結(jié)構(gòu)中具有代
8、表性的最小重復(fù)單位叫晶胞。
根據(jù)離子晶體的晶胞，求陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比的方法？
①處于頂點(diǎn)上的離子：同時(shí)為8個(gè)晶胞共有，每個(gè)離子有1/8屬于晶胞。
②處于棱上的離子：同時(shí)為4個(gè)晶胞共有，每個(gè)離子有1/4屬于晶胞。
③處于面上的離子；同時(shí)為2個(gè)晶胞共有，每個(gè)離子有1/2屬于晶胞。
④處于體心的離子：則完全屬于該晶胞。
[學(xué)生練習(xí)]
題目：在高溫超導(dǎo)領(lǐng)域中，有一種化合物叫鈣鈦礦，其晶體結(jié)構(gòu)中有代表性的最小單位結(jié)構(gòu)如圖所示試回答：
（1）在該晶體中每個(gè)鈦離子周圍與它最近且相等距離的鈦離子有多少個(gè)?
（2）在該晶體中氧、鈣、鈦的粒子個(gè)數(shù)化是多少?
[解析]由圖看出，在每個(gè)鈦離于
9、的同層左、右與前后、上下各層中都緊密排列著完全相同的鈦離子，共有晶胞邊長(zhǎng)的6個(gè)鈦離子。
至于同一晶胞中獨(dú)占三元素粒子個(gè)數(shù)比，則從每種元素粒子是晶胞中的位置考慮。Ca2+位于立方體的中央為一個(gè)晶胞所獨(dú)占；鈦離子位于晶胞的頂點(diǎn)上，為相鄰兩層8個(gè)晶胞所共有(左右、前后、上中下、左右前后4個(gè)而上下中相同重復(fù)共8個(gè))，而每個(gè)晶胞獨(dú)占有81/8=1個(gè)。氧離子位于棱上，在同一晶胞中，每個(gè)氧離子為同層的4個(gè)晶胞所共有，一個(gè)晶胞獨(dú)占121/4=3個(gè)。故氧、鈣、鈦的粒子數(shù)之比為 3:1:1
[答案]6 3:1:1
5．總結(jié)
1．離子間通過(guò)離子鍵結(jié)合而成的晶體叫離子晶體。構(gòu)成離子晶體的微粒是陽(yáng)離子和陰離子
10、。離子晶體中，陽(yáng)離子和陰離子間存在著較強(qiáng)的離子鍵，因此，離子晶體的硬度都較高，密度都較大，熔、沸點(diǎn)都較高。
2．不同離子晶體的比較。離子晶體的熔、沸點(diǎn)和硬度等物理性質(zhì)可根據(jù)離子晶體中的陰陽(yáng)離子的半徑和電荷數(shù)進(jìn)行粗略地比較。一般化學(xué)式與結(jié)構(gòu)相似的離子晶體，陰、陽(yáng)離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高。如：氯化鉀、氯化鈉、氟化鈉等三種離子的熔點(diǎn)高低順序?yàn)椋篕Cl氯化鈉。
第一課時(shí)（離子晶體）針對(duì)性訓(xùn)練
一、選擇題
1．下列性
11、質(zhì)中，可以證明某化合物內(nèi)一定存在離子鍵的是 （ ）
A．溶于水 B．有較高的熔點(diǎn) C．水溶液能導(dǎo)電 D．熔融狀態(tài)能導(dǎo)電
2．下列物質(zhì)中，含有極性鍵的離子化合是 （ ）
A．CaCl2 B．Na2O2 C．NaOH D．K2S
3．Cs是IA族元素，F(xiàn)是VIIA族元素，估計(jì)Cs和F形成的化合物可能是 （ ）
A．離子化合物 B．化學(xué)式為CsF2 C．室溫為固體 D．室溫為氣體
4．某物質(zhì)的晶體中含A、B、C三種元素，其排列方式如圖
所示(其中前后兩面心上的B原子未能畫出)，晶體中A、
B、C的中原子個(gè)數(shù)
12、之比依次為（ ）
A．1:3:1 B．2:3:1
C．2:2:1 D．1:3:3
5．NaF，Nal，MgO均為離子化合物，根據(jù)下列數(shù)據(jù)，這三種化合物的熔點(diǎn)高低順序是（ ）
物質(zhì)
①NaF
②NaI
③MgO
離子電荷數(shù)
1
1
3
m
2.31
3.18
2.10
A．①>②>③ B．③>①>② C．③>②>① D．②>①>③
6．在NaCl晶體中與每個(gè)Na+距離等同且最近的幾個(gè)Cl-所圍成的空間幾何構(gòu)型為（ ）
A．正四面體 B．正六面體 C．正八面體 D．正十二面體
13、7．如圖是氯化銫晶體的晶胞(晶體中最小的重復(fù)單元)，已知晶體中2個(gè)最近的Cs+離子核間
距為a cm，氯化銫的式量為M，NA為阿伏加德羅常數(shù)，則氯化銫晶體的密度為（ ）
A．gcm-3 B．gcm-3
C．gcm-3 D．gcm-3
二、填空題
8．參考下列熔點(diǎn)數(shù)據(jù)回答：
物質(zhì)
FNa
NaCl
NaBr
NaI
熔點(diǎn)℃
995
801
755
651
物質(zhì)
NaCl
KCl
RbCl
CsCl
熔點(diǎn)℃
801
776
715
646
鈉的鹵化物從NaF到NaI及堿金屬的氯化物從NaCl到CsCl的熔點(diǎn)逐漸_______
14、_____這與__________有關(guān)。隨__________增大__________減小，故熔點(diǎn)__________逐漸 。
9．某離子晶體晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，x位于立方體的頂點(diǎn)，Y
位于立方體中心。試分析：
（1）晶體中每個(gè)Y同時(shí)吸引著__________個(gè)X，每個(gè)x同
時(shí)吸引著__________個(gè)Y，該晶體的化學(xué)式為_(kāi)_____。
（2）晶體中在每個(gè)X周圍與它最接近且距離相等的X共有
__________個(gè)。
（3）晶體中距離最近的2個(gè)X與1個(gè)Y形成的夾角∠XYX
的度數(shù)為_(kāi)_________。
（4）設(shè)
15、該晶體的摩爾質(zhì)量為M gmol-1，晶體密度為ρcm-3，阿伏加德羅常數(shù)為NA則晶
體中兩個(gè)距離最近的X中心間的距離為_(kāi)_________。
10．晶體具有規(guī)則的幾何外型、晶體中最基本的重復(fù)單位稱為
晶胞。NaCl晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。已知FexO晶體晶胞結(jié)
構(gòu)為NaCl型，由于晶體缺陷，x值小于1測(cè)知FexO晶體
密度為ρ=5.71 gcm-3，晶胞邊長(zhǎng)為4.2810-10 m。
（1）FexO中x值(精確至O.01)為_(kāi)__________。
（2）晶體中的Fe分別為Fe2+、Fe3+，在Fe2+和Fe3+的總
數(shù)中，F(xiàn)e2+所占分?jǐn)?shù)(用小數(shù)表示，
16、精確至0.001)為
____________。
（3）此晶體的化學(xué)式為 _____________。
（4）與某個(gè)Fe2+(或Fe3+)距離最近且等距離的O2-圍成的空間幾何形狀是___________。
（5）在晶體中，鐵元素間最短距離為_(kāi)____________cm
11．有一種藍(lán)色晶體，它的結(jié)構(gòu)特征是Fe2+和Fe3+分別占據(jù)立方體互不相鄰的頂點(diǎn)，而CN-離子位于立方體的棱上。
（1）根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，推出其化學(xué)式(用最簡(jiǎn)單整數(shù)表示)_________________。
（2）此化學(xué)式帶何種電荷?用什么樣的離子(用Mn+表示)與其結(jié)合成中性
17、的化學(xué)式?寫出此
電中性的化學(xué)式。
指出(2)中添加離子在晶體結(jié)構(gòu)中的什么位置。
12．1986年，瑞士?jī)晌豢茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)一種性能良好的金屬氧化物超導(dǎo)體，使
超導(dǎo)工作取得突破性進(jìn)展，為此兩位科學(xué)家獲得了1987年的Nobel
物理學(xué)獎(jiǎng)。其晶胞結(jié)構(gòu)如圖。
（1）根據(jù)圖示晶胞結(jié)構(gòu)，推算晶體中Y，Cu，Ba和O原子個(gè)數(shù)比，
確定其化學(xué)式
（2）根據(jù)(1)所推出的化合物的組成，計(jì)算其中Cu原子的平均化合價(jià)(該
化合物中各元素的化合價(jià)為Y+3，Ba+2，Cu+2和Cu+3)試計(jì)算化合物
中這兩種價(jià)態(tài)Cu原子個(gè)數(shù)比。
第一課時(shí)（離子晶體）
18、針對(duì)練習(xí)答案
一、選擇題
1．D；2．C；3．AC；4．A；5．B；6．C；7．C。
二、填空題
8．降低；陰離子半徑由F-到I-逐漸增大離半徑；陰、陽(yáng)離子相互吸引；降低。
9．（1）4；8；XY2(或Y2X)。（2）12。（3）10928。（4）。
10．（1）0.92；（2）0.826；（3）。（4）正八面體；（5）3.0310-10。
11．（1）FeFe(CN)6-；
（2）帶一個(gè)單位負(fù)電荷，可用Na+，K+，Rb+ (用M+表示)與之結(jié)合MFeFe(CN)6
（3）M+在每隔一個(gè)立方體的體心上。
12．(1)YBa2Cu3O7。
（2）Cu2+:Cu3+=2:1。
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第一單元晶體的類型與性質(zhì)
