《离子晶体》课堂实录

第四节离子晶体

课堂实录

教学内容分析：

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。

教学目标设定：

1．掌握离子晶体的概念，能识别氯化钠、氯化铯、氟化钙的晶胞结构。

2．学会离子晶体的性质与晶胞结构的关系。

3．通过探究知道离子晶体的配位数与离子半径比的关系。

教学重点难点

1、离子晶体的物理性质的特点

2、离子晶体配位数及其影响因素

教学方法：分析、归纳、讨论交流、合作探究教学过程：

师：我们通过晶体的学习，知道天然形成的晶体有着美丽的外形，谁能从结构的角度解释他们外形的形成原理呢？

生：晶体具有自范性，晶体能自发地呈现多面体的外形。生：晶体表现自范性还要有条件，就是晶体生长的速率适当。生：对！水晶与玛瑙就是典型的例子。玛瑙是熔融态二氧化硅快速冷却形成的，而水晶则是热液缓慢冷却形成的。

师：大家回答的都非常好！那晶体的自范性体现了……

生：晶体中粒子在微观空间呈现周期性的有序排列。

师：好！这种周期性的有序排列可以通过晶胞的结构来研究。我们前面已经学习了三种晶体，知道他们的晶体结构与性质。今天我们学习离子晶体，大家先完成第一个任务：阅读教材78 、79 页内容，完成学案第一页得填空。

生：（分组阅读教材，完成学案填空）

师：（板书：第四节离子晶体

任务一：阅读P78-79 页，完成学案第一页填空）

师：（讲叙并板书：任务二：交流意见统一结论）大家在完成学案的过程中交流意见，通过讨论组内形成统一答案。

师：（巡查各组的讨论情况，适当给予指点）师：时间到！大家汇报我们的讨论结果。按照老规矩抽出各组所回答的题目。生：（各小组长抽签）

生：（按所抽签顺序汇报各组的结果）生：离子晶体是由阳离子和阴离子通过共价键结合而成的晶体。

生：离子晶体的构成微粒是阴阳离子，微粒之间的相互作用是离子键,通常离子化合物物质为离子晶体。例如活泼金属形成的化合物。

生：在NaCI晶体中，不存在分子，存在许多钠离子和氯离子，以离子键相结合，阴阳离子的个数比为1:1，因此NaCI只能称为“化学式”，不能称为分子式。“NaCI ”表示的含义是钠离子氯离子的个数比为1:1..

生：离子晶体中离子的配位数是指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目，缩写为 C.N.

在NaCI晶体中，Na +的配位数是6, C「的配位数是6

在CsCI晶体中，Cs+的配位数是8 , C「的配位数是8

生：CaF2晶体中，Ca2+的配位数为8, 的配位数是4

生：NaCI晶体和CsCI晶体中正负离子的配位数相同，是由于正负离子电荷相同。所以说正负离子的的个数相同，导致正负离子的配位数相同。而如果正负离子的电荷不相同，正负离子的个数必定不相同，正负离子的配位数也就不会相同。CaF2晶体中，Ca2+和L

的电荷比(绝对值)是2:1，所以Ca2+和的离子个数比为1:2。Ca2+的配位数是8, F「的配位数是4。生：综合第3题，可总结影响离子晶体结构有三个因素：

(1)晶体中离子半径比决定正负离子的配位数，该因素简称几何因素

(2)晶体中离子电荷数决定正负离子配位数是否相等，该因素简称电荷因素

(3)离子晶体的结构类型还与离子键的纯粹程

度，即与晶体中正负离子的相互极化程度有关。

该因素简称键性因素。

生：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，一般离子晶体具有较高的熔点和沸点

生：离子晶体在熔融态时能导电，但离子晶体在固态时不能导电，这是因为固态时阴阳离子不能自由移动。

生：离子晶体的熔沸点高低取决于离子键的强弱。

师：我们完成了学案第一页填空，还有没有什么疑问？

生：没有了。

师：(讲叙并板书：任务三：攻克重难点)

我们的第三个任务：攻克重难点，重难点由一系列问题组成，大家在讨论中一定要围绕

题多问几个问题，做好充足的准备，我在大家汇报时还有追加的问题。

师：(电脑投影：分组讨论完成以下七个问题。

问题一：离子晶体中可能存在哪些作用力？

问题二：通常哪些物质是离子晶体？

问题三：预测离子晶体的物理性质。

问题四：NaCl 晶体中是否存在NaCl 分子？一个NaCl 晶胞中平均有几个Na +和几个Cl -？

问题五：请比较KCI、CsCI、MgO、CaO四种离子晶体的熔沸点。

问题六：NaCI晶体中，与Na+距离最近的CI-有多少个？与CI-距离最近的Na+有多少个？CsCI晶体中，与Cs+距离最近的CI-有多少个？与CI-距离最近的Cs +有多少个？

问题七：在CaF2晶体中，与Ca2+距离最近的F-有多少个？与F-距离最近的Ca2+有多少个？）

生：（展开讨论）

师：（巡查各组的讨论情况，适当给予指点）师：时间到！大家汇报我们的讨论结果。按照老规矩抽出各组所回答的题目。生：（各小组长抽签）

生：（按所抽签顺序汇报各组的结果）生：（汇报问题一）离子晶体中可能存在作用力有离子键、共价键。师：这两种作用力是一定存在还是可能存在？

生：一定存在离子键，可能存在共价键。师：你能举出存在共价键的实例吗？生：例如氢氧化钠晶体中氢氧根离子中氢氧之间存在共价键。

师：举的例子非常准确。非常好。生：（汇报问题二）通常活泼金属形成的化合物、铵盐是离子晶体。

生：（汇报问题三）离子晶体的硬度较大，难于压缩,一般离子晶体具有较高的熔点和沸点。

师：你能解释这些性质吗？

生：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，

一般离子晶体具有较高的熔点和沸点。

师：离子晶体还有什么性质呢？有谁来补充？

生：离子晶体在熔融态时能导电，但离子晶体在固态时不能导电，这是因为固态时阴阳离子不能自由移动。

师：这次我们回答问题有进步，不仅给出答案，还给出推理过程。

生：（汇报问题四）NaCI 晶体中不存在NaCI 分子？一个NaCI 晶胞中平均有4 个Na +和4 个CI -。师：能与大家分享一下你的计算过程吗?

生：Na +的个数= 8*1/8+6*1/2 = 4 ，CI -的个数= 12*1/4+1 = 4 师：有没有不清楚计算方法的？

生：没有

生：（汇报问题五）KCI、CsCI、MgO、CaO 四种离子晶体的熔沸点由高到低的顺序是：MgO>CaO> KCI>CsCI.

师：你能告诉大家你们的依据吗？

生：根据库仑定律，离子半径越小，电荷越多，离子之间的作用力越大，也就是离子键越强。

师：我们分析了五个问题， 这些问题都是围绕离子晶体基本知识展开的。

从这些问题我们可

以进行归纳。

师：（板书）阴、阳离子通过离子键形成离子晶体

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 注：

（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 离子晶体的性质： （1） 无单个分子存在； NaCI 不表示分子式。

（2） 熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。且随着离子电荷的增加，核间距离的 缩短，离子键

增强，熔点升高。

（3） 一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。 （4） 固态不导电，水溶液或者熔融状态下能导电。

生：（汇报问题六） NaCI 晶体中，与Na+距离最近的CI -有6个。与CI -距离最近的Na +有6

个。CsCI 晶体中，与Cs +距离最近的CI -有多少8个。与CI -距离最近的Cs +有8个。 生:（汇报问题七）在CaF 2晶体中，与Ca 2+距离最近的F -有8个。与F -距离最近的Ca 2+有 4个。 师：对于这两个问题，我们补充是我们要攻克的重难点。 师：（投影）任务四：突破疑难点

分组讨论完成以下四个问题。

问题一：Na 和Cs 是同一主族的金属元素，

但形成的氯化物晶体中，

Na +和Cs +的

配位数却不相同，即 NaCI 晶体和CsCI 晶体的晶体结构不相同，结合教材 P79

页及表3-6解释原因。

问题二：已知

CsCI 和CaF 2这两种晶体的正负离子半径比非常接近，

为什么CaF 2的晶体结构

和CsCI 的晶体结构不同？

问题三：NaCI 中Na +配位数和CI -的配位数相等， CsCI 晶体中，Cs +的配位数和 CI -的配位数也相等。

为什么

CaF 2晶体中Ca 配位数与CI -的配位数不相

等？请总结出离子晶体中正负离子配位数有什么规律？

问题四：总结出影响晶体结构的三种因素分别是什么！

生：四个问题可以一起回答离子晶体中正负离子配位数受两个因素的影响：

1?阴阳离子的半

径比；2?阴阳离子的电荷数。 生：影响晶体结构的三种因素

几何因素：

-晶体中正负离子的半径比决定正负离子的配位数

电荷因素:

晶体中正负离子的电荷比决定正负离子配位数是否相等

r Cs r CI -

_ 169 pm —

=181 pm

=0.93

r Ca + _ 118 pm

r F - = 133pm

=0.88

键性因素:

-离子键的纯粹程度。

师：下面我们通过具体的数据来说话

师：（投影）科学探究：

根据表3 —5、表3 —6分析影响离子晶体中离子配位数的因素。

离子晶体中正负离子半径之比影响离子晶体结构师：下面根据离子大小画出的示意图师：（投影）离子半径之比影响离子晶体结构

师：打个比方。一张小桌子周围能坐做的胖子与一张大桌子周围能坐的胖子人数不一样多，同样是一价阳离子，Na +和Cs +还是同一主族的金属元素，但Na +半径小于Cs +半径，形成的氯化物晶体中，Na +只能吸引6个CI-而Cs +却可以吸引8个CI-，即NaCl 晶体和CsCI晶体的晶体结构不相同。下面我们来看他们的晶胞结构。

师：（投影）氯化铯的晶胞示意图（比例模型）

师：注意与氟化钙晶胞进行对比。

师：（投影）氟化钙的晶胞示意图（球棍模型）

投影：氟化钙的晶胞示意图（比例模型）

CaF 2晶胞

师：CsCl和CaF2这两种晶体的正负离子半径比非常接近，而CaF 2的晶体结构和CsCl的晶体结构不同是因为离子的电荷不同。在CaF 2的晶体结构中阴阳离子个数比=2:1，在CsCl晶体中为1:1。

师：今天我们一起探讨了离子晶体的一些知识。大家课余时间完成一个任务：对今天所学内容进行总结。

师：（投影）总结：

1?离子晶体的定义。构成微粒，微粒之间的相互作用。

2?离子晶体的物理性质。

3?离子晶体的结构以及决定离子晶体的结构的因素。

师：下课。

生：老师再见。

师：同学们再见！