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离子晶体 教案.pdf

岩浆:
[思考] (1)什么是岩浆晶出? (2)岩浆晶出顺序与晶格能的关系?
学海无涯
[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型晶体的比较
晶体类型
离子晶体
分子晶体
原子晶体
金属晶体
构成粒子
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
学海无涯
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:
1
747
747
<2.5
NaI
1
704
661
<2.5
MgO
2
3791
2852
6.5
CaO
2
3401
2614
4.5
SrO
2
3223
2430
3.5
BaO
2
[讨论]
3054
分析晶格能大小与晶体稳定性关系。
[板书]
1918
3.3
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]
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)。
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。 (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。
NaX
NaF
NaCl
NaBr
NaI
熔点
995
801
775
65 1
SiX4 熔点
SiF4 —90.2
SiCl4 —70.4
SiBr4 5.2
SiI4 120.5
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。
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]
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
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。
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__.
(3)NaF 和 N aBr 的晶格能的高低顺序为 NaF>NaBr,硬度大小为 NaF>NaBr。
学海无涯
[作业] P85 4、5、6、7、8 [板书设计]
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
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。
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?
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:NaCl<NaBr B、硬度:MgO>CaO
学海无涯
[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。
橄榄石
4400
辉石
4100
角闪石
3800
云母
3800
长石
2400
石英
2600
回答下列问题:
(1)橄榄石和云母晶出的顺序是 先 橄榄石 后 云母 。 (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:
碳酸盐 热分解温度/℃
MgCO3 402
CaCO3 900
SrCO3 1 172
BaCO3 1 360
阳离子半径/pm
66
99
112
1 35
[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]
学海无涯
[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:
学海无涯
[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
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