[离子晶体分子晶体原子晶体熔沸点];离子晶体、分子晶体和原子晶体

【jiaoan.jxxyjl.com--高二化学教案】

第一节 离子晶体、分子晶体和原子晶体(一)

一、 学习目标

1.使学生了解离子晶体、分子晶体和原子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点。

2.使学生理解离子晶体、分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系

3.使学生了解分子间作用力对物质物理性质的影响

4.常识性介绍氢键及其物质物理性质的影响。

二、重点难点

重点：离子晶体、分子晶体和原子晶体的结构模型；晶体类型与性质的关系

难点：离子晶体、分子晶体和原子晶体的结构模型；氢键

三、学习过程

(一)引入新课

[复习提问]

1.写出nacl 、co2 、h2o 的电子式

                                        。

2．nacl晶体是由na+和cl—通过           形成的晶体。

 [课题板书]  第一节 离子晶体、分子晶体和分子晶体（有课件）

一、离子晶体

1、概念：离子间通过离子键形成的晶体

2、空间结构

以nacl 、cscl为例来，以媒体为手段，攻克离子晶体空间结构这一难点

[针对性练习]

[例1]如图为nacl晶体结构图，图中直线交点处为nacl晶体中na+与cl-所处的位置(不考虑体积的大小)。

    (1)请将其代表na+的用笔涂黑圆点，以完成 nacl晶体结构示意图。并确定晶体的晶胞，分析其构成。

    (2)从晶胞中分na+周围与它最近时且距离相等的 na+共有多少个?

    [解析]下图中心圆甲涂黑为na+，与之相隔均要涂黑

    (1)分析图为8个小立方体构成，为晶体的晶胞，

    (2)计算在该晶胞中含有na+的数目。在晶胞中心有1个na+外，在棱上共有4个na+，一个晶胞有6个面，与这6个面相接的其他晶胞还有6个面，共12个面。又因棱上每个na+又为周围4个晶胞所共有，所以该晶胞独占的是12×1/4=3个.该晶胞共有的na+为4个。

    晶胞中含有的cl-数：cl-位于顶点及面心处，每.个平面上有4个顶点与1个面心，而每个顶点上的氯离于又为8个晶胞(本层4个，上层4个)所共有。该晶胞独占8×1/8=1个。一个晶胞有6个面，每面有一个面心氯离子，又为两个晶胞共有，所以该晶胞中独占的cl-数为6×1/2=3。

不难推出，n(na+):n(cl-)=4:4:1:1。化学式为nacl.

    (3)以中心na+为依据，画上或找出三个平面(主个平面互相垂直)。在每个平面上的na+都与中心 na+最近且为等距离。

    每个平面上又都有4个na+，所以与na+最近相邻且等距的na+为3×4=12个。

    [答案]

(1)含8个小立方体的nacl晶体示意图为一个晶胞

    (2)在晶胞中na+与cl-个数比为1:1.

 (3)12个

3、离子晶体结构对其性质的影响

 （1）离子晶体熔、沸点的高低取决于离子键的强弱，而离子晶体的稳定性又取决于什么?在离子晶体中，构成晶体的粒子和构成离子键的粒子是相同的，即都是阴、阳离子。离子晶体发生三态变化，破坏的是离子键。也就是离子键强弱即决定了晶体熔、沸点的高低，又决定了晶体稳定性的强弱。1234

（2）离子晶体中为何不存在单个的小分子?

在离子晶体中，阴、阳离子既可以看作是带电的质点，又要以看作是带电的球体，其中，阳离子总是尽可能的多吸引阴离子、阴离子又总是尽可能多的吸引阴离子(只要空间条件允许的话)这种结构向空间延伸，即晶体多大，分子就有多大，晶体内根本不存在单个的小分子，整个晶体就是一个大分子。

4、离子晶体的判断及晶胞折算

（1）如何判断一种晶体是离子晶体

    方法一：由组成晶体的晶格质点种类分：离子化合物一定为离子晶体。

    方法二：由晶体的性质来分：①根据导电性：固态时不导电而熔化或溶解时能导电的一般为离子晶体。

    ②根据机械性能：具有较高硬度，且脆的为离子晶体。

 （2）什么是晶胞?如何由晶胞来求算晶体的化学式?

    构成晶体的结构粒子是按着一定的排列方式所形成的固态群体。在晶体结构中具有代表性的最小重复单位叫晶胞。

    根据离子晶体的晶胞，求阴、阳离子个数比的方法？

    ①处于顶点上的离子：同时为8个晶胞共有，每个离子有1/8属于晶胞。

    ②处于棱上的离子：同时为4个晶胞共有，每个离子有1/4属于晶胞。

    ③处于面上的离子；同时为2个晶胞共有，每个离子有1/2属于晶胞。 

    ④处于体心的离子：则完全属于该晶胞。

[学生练习]

题目：在高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿，其晶体结构中有代表性的最小单位结构如图所示试回答：

    (1)在该晶体中每个钛离子周围与它最近且相等距离的钛离子有多少个?

    (2)在该晶体中氧、钙、钛的粒子个数化是多少?

    [解析]由图看出，在每个钛离于的同层左、右与前后、上下各层中都紧密排列着完全相同的钛离子，共有晶胞边长的6个钛离子。

    至于同一晶胞中独占三元素粒子个数比，则从每种元素粒子是晶胞中的位置考虑。ca2+位于立方体的中央为一个晶胞所独占；钛离子位于晶胞的顶点上，为相邻两层8个晶胞所共有(左右、前后、上中下、左右前后4个而上下中相同重复共8个)，而每个晶胞独占有8×1/8=1个。氧离子位于棱上，在同一晶胞中，每个氧离子为同层的4个晶胞所共有，一个晶胞独占12×1/4=3个。故氧、钙、钛的粒子数之比为 3:1:1

    [答案]6  3:1:1

5、总结

1．离子间通过离子键结合而成的晶体叫离子晶体。构成离子晶体的微粒是阳离子和阴离子。离子晶体中，阳离子和阴离子间存在着较强的离子键，因此，离子晶体一般硬度较高，密度较大，熔、沸点较高。

2．一般地讲，化学式与结构相似的离子晶体，阴、阳离子半径越小，离子键越强，熔、沸点越高。如：kci<naci<naf。

离子晶体针对性训练

一、选择题

1.下列性质中，可以证明某化合物内一定存在离子键

  的是    (    )

  a.可溶于水     b.有较高的熔点

  c.水溶液能导电  d.熔融状态能导电

2.下列物质中，含有极性键的离子化合是。1234

  a.cacl2    b.na202    c.naoh    d.k2s

3.cs是ia族元素，f是viia族元素，估计cs和f形成

  的化合物可能是

  a.离子化合物    b.化学式为csf2

  c. 室温为固体    d.室温为气体

4.某物质的晶体中含a、b、c三种元素，其排列方式

  如图所示(其中前后两面心上的b原子未能画

  出)，晶体中a、b、c的中原子个数之比依次为

    a.1:3:1    b.2:3:1

    c.2:2:1    d.1:3:3   

5.naf，nal，mgo均为离子化合物，根据下列数据，这

  三种化合物的熔点高低顺序是    (    )

物质

①naf

②nai

③mgo

离子电荷数

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晶体中与每个na+距离等同且最近的几个cl-所围成的空间几何构型为    (    )

  a.正四面体    b.正六面体

  c.正八面体    d.正十二面体   

7.如图是氯化铯晶体的晶胞(晶体中最小的重复单元)，已知晶体中2个最近的cs+离子核间距为a cm，氯化铯的式量为m，na为阿伏加德罗常数，则氯化铯晶体的密度为

    b.   c.   d.

二、填空题

8.参考下列熔点数据回答：

物质

naf

nacl

nabr

nai

熔点℃

995

801

755

651

物质

nacl

kcl

rbcl

cscl

熔点℃

801

776

715

646

  钠的卤化物从naf到nai及碱金属的氯化物从nacl到cscl的熔点逐渐____________这与__________有关。随__________增大__________减小，故熔点__________逐渐    。

9.某离子晶体晶胞结构如下图所示，x位于立方体的

  顶点，y位于立方体中心。试分析：

  (1)晶体中每个y同时吸引着__________个x，每

  个x同时吸引着__________个y，该晶体的化学式

  为__________ 。

  (2)晶体中在每个x周围与它最接近且距离相等

  的x共有__________个。

  (3)晶体中距离最近的2个x与1个y形成的夹角

  ∠xyx的度数为__________。

  (4)设该晶体的摩尔质量为m g·mol-1，晶体密度为ρ·cm-3，阿伏加德罗常数为na则晶体中两个距离最近的x中心间的距离为__________ 。

10.晶体具有规则的几何外型、晶体中最基本的重复单

  位称为晶胞。nacl晶体结构如图所示。已知fexo

  晶体晶胞结构为nacl型，由于晶体缺陷，x值小于1

  测知fexo晶体密度为ρ=5.71 g·cm-3，晶胞边长为

  4.28×10-10 m。

  (1)fexo中x值(精确至o.01)为

  (2)晶体中的fe分别为fe2+、fe3+，在fe2+和

  fe3+的总数中，fe2+所占分数(用小数表示，精确至0.001)为 ______________。

  (3)此晶体的化学式为 _____________。

  (4)与某个fe2+(或fe3+)距离最近且等距离的o2-围成的空间几何形状是_____________。1234

  (5)在晶体中，铁元素间最短距离为_____________cm

11.有一种蓝色晶体，它的结构特征是fe2+和fe3+分别占据立方体互不相邻的顶点，而cn-离子位于立方体的棱上。

  (1)根据晶体结构特点，推出其化学式(用最简单整数表示)__________________________。

   (2)此化学式带何种电荷?用什么样的离子(用mn+表示)与其结合成中性的化学式?写出此电中性的化学式。

  答：

  (3)指出(2)中添加离子在晶体结构中的什么位置。

  答：

12.1986年，瑞士两位科学家发现一种性能良好的金属氧化物超导体，使超导工作取得突破性进展，为此两位科学家获得了1987年的nobel物理学奖。其晶胞结构如图。

(1)根据图示晶胞结构，推算晶体中y，cu，ba和o原子个数比，确定其化学式

(2)根据(1)所推出的化合物的组成，计算其中cu原子的平均化合价(该化合物中各元素的化合价为y+3，ba+2，cu+2和cu+3)试计算化合物中这两种价态cu原子个数比

一、选择题

    1.d  2.c  3.ac  4.a  5.b  6.c  7.c

    二、填空题

    8.降低  阴离子半径由f-到i-逐渐增大离半径  阴、阳离子相互吸引  降低

    9.(1)4  8 xy2(或y2x)

    (2)12  (3)109°28

(4)

    10.(1)0.92    (2)0.826

    (3)

    (4)正八面体  (5)3.03×10-10

    11.(1)fefe(cn)6-

    (2)带一个单位负电荷，可用na+，k+，rb+ (用m+表示)与之结合mfefe(cn)6

    (3)m+在每隔一个立方体的体心上。

    12.(1)yba2cu3o7

    (2)cu2+:cu3+=2:1

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