重點：離子晶體、分子晶體和原子晶體結構模型；晶體類型與性質關系

難點：離子晶體、分子晶體和原子晶體結構模型；氫鍵

三、學習過程

(一)引入新課

[複習提問]

1.寫出NaCl 、CO2 、H2O 電子式

。

2．NaCl晶體是由Na 和Cl—通過 形成晶體。

[課題闆書] 第一節 離子晶體、分子晶體和分子晶體（有課件）

一、離子晶體

1、概念：離子間通過離子鍵形成晶體

2、空間結構

以NaCl 、CsCl為例來,以媒體為手段,攻克離子晶體空間結構這一難點

[針對性練習]

[例1]如圖為NaCl晶體結構圖,圖中直線交點處為NaCl晶體中Na 與Cl-所處位置(不考慮體積大小)。

(1)請将其代表Na 用筆塗黑圓點,以完成 NaCl晶體結構示意圖。并确定晶體晶胞,分析其構成。

(2)從晶胞中分Na 周圍與它最近時且距離相等 Na 共有多少個?

[解析]下圖中心圓甲塗黑為Na ,與之相隔均要塗黑

(1)分析圖為8個小立方體構成,為晶體晶胞,

(2)計算在該晶胞中含有Na 數目。在晶胞中心有1個Na 外,在棱上共有4個Na ,一個晶胞有6個面,與這6個面相接其他晶胞還有6個面,共12個面。又因棱上每個Na 又為周圍4個晶胞所共有,所以該晶胞獨占是12×1/4=3個.該晶胞共有Na 為4個。

晶胞中含有Cl-數：Cl-位于頂點及面心處,每.個平面上有4個頂點與1個面心,而每個頂點上氯離于又為8個晶胞(本層4個,上層4個)所共有。該晶胞獨占8×1/8=1個。一個晶胞有6個面,每面有一個面心氯離子,又為兩個晶胞共有,所以該晶胞中獨占Cl-數為6×1/2=3。

不難推出,n(Na ):n(Cl-)=4:4:1:1。化學式為NaCl.

(3)以中心Na 為依據,畫上或找出三個平面(主個平面互相垂直)。在每個平面上Na 都與中心 Na 最近且為等距離。

每個平面上又都有4個Na ,所以與Na 最近相鄰且等距Na 為3×4=12個。

[答案]

(1)含8個小立方體NaCl晶體示意圖為一個晶胞

(2)在晶胞中Na 與Cl-個數比為1:1.

(3)12個

3、離子晶體結構對其性質影響

（1）離子晶體熔、沸點高低取決于離子鍵強弱,而離子晶體穩定性又取決于什麼?在離子晶體中,構成晶體粒子和構成離子鍵粒子是相同,即都是陰、陽離子。離子晶體發生三态變化,破壞是離子鍵。也就是離子鍵強弱即決定了晶體熔、沸點高低,又決定了晶體穩定性強弱。

（2）離子晶體中為何不存在單個小分子?

在離子晶體中,陰、陽離子既可以看作是帶電質點,又要以看作是帶電球體,其中,陽離子總是盡可能多吸引陰離子、陰離子又總是盡可能多吸引陰離子(隻要空間條件允許話)這種結構向空間延伸,即晶體多大,分子就有多大,晶體内根本不存在單個小分子,整個晶體就是一個大分子。

4、離子晶體判斷及晶胞折算

（1）如何判斷一種晶體是離子晶體

方法一：由組成晶體晶格質點種類分：離子化合物一定為離子晶體。

方法二：由晶體性質來分：①根據導電性：固态時不導電而熔化或溶解時能導電一般為離子晶體。

②根據機械性能：具有較高硬度,且脆為離子晶體。

（2）什麼是晶胞?如何由晶胞來求算晶體化學式?

構成晶體結構粒子是按着一定排列方式所形成固态群體。在晶體結構中具有代表性最小重複單位叫晶胞。

根據離子晶體晶胞,求陰、陽離子個數比方法？

①處于頂點上離子：同時為8個晶胞共有,每個離子有1/8屬于晶胞。

②處于棱上離子：同時為4個晶胞共有,每個離子有1/4屬于晶胞。

③處于面上離子；同時為2個晶胞共有,每個離子有1/2屬于晶胞。

④處于體心離子：則完全屬于該晶胞。

[學生練習]

題目：在高溫超導領域中,有一種化合物叫鈣钛礦,其晶體結構中有代表性最小單位結構如圖所示試回答：

(1)在該晶體中每個钛離子周圍與它最近且相等距離钛離子有多少個?

(2)在該晶體中氧、鈣、钛粒子個數化是多少?

[解析]由圖看出,在每個钛離于同層左、右與前後、上下各層中都緊密排列着完全相同钛離子,共有晶胞邊長6個钛離子。

至于同一晶胞中獨占三元素粒子個數比,則從每種元素粒子是晶胞中位置考慮。Ca2 位于立方體中央為一個晶胞所獨占；钛離子位于晶胞頂點上,為相鄰兩層8個晶胞所共有(左右、前後、上中下、左右前後4個而上下中相同重複共8個),而每個晶胞獨占有8×1/8=1個。氧離子位于棱上,在同一晶胞中,每個氧離子為同層4個晶胞所共有,一個晶胞獨占12×1/4=3個。故氧、鈣、钛粒子數之比為 3:1:1

[答案]6 3:1:1

5、總結

1．離子間通過離子鍵結合而成晶體叫離子晶體。構成離子晶體微粒是陽離子和陰離子。離子晶體中,陽離子和陰離子間存在着較強離子鍵,因此,離子晶體一般硬度較高,密度較大,熔、沸點較高。

2．一般地講,化學式與結構相似離子晶體,陰、陽離子半徑越小,離子鍵越強,熔、沸點越高。如：KCI<NaCI<NaF。

離子晶體針對性訓練

一、選擇題

1.下列性質中,可以證明某化合物内一定存在離子鍵

是 ( )

A.可溶于水 B.有較高熔點

C.水溶液能導電 D.熔融狀态能導電

2.下列物質中,含有極性鍵離子化合是。

A.CaCl2 B.Na202 C.NaOH D.K2S

3.Cs是IA族元素,F是VIIA族元素,估計Cs和F形成

化合物可能是

A.離子化合物 B.化學式為CsF2

4.某物質晶體中含A、B、C三種元素,其排列方式

如圖所示(其中前後兩面心上B原子未能畫

出),晶體中A、B、C中原子個數之比依次為

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,根據下列數據,這

三種化合物熔點高低順序是 ( )

物質

①NaF

②NaI

③MgO

離子電荷數

1

1

3

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Na 距離等同且最近幾個Cl-所圍成空間幾何構型為 ( )

A.正四面體 B.正六面體

C.正八面體 D.正十二面體

7.如圖是氯化铯晶體晶胞(晶體中最小重複單元),已知晶體中2個最近Cs 離子核間距為a cm,氯化铯式量為M,NA為阿伏加德羅常數,則氯化铯晶體密度為

二、填空題

8.參考下列熔點數據回答：

物質

NaF

NaCl

NaBr

NaI

熔點℃

995

801

755

651

物質

NaCl

KCl

RbCl

CsCl

熔點℃

801

776

715

646

鈉鹵化物從NaF到NaI及堿金屬氯化物從NaCl到CsCl熔點逐漸____________這與__________有關。随__________增大__________減小,故熔點__________逐漸 。

頂點,Y位于立方體中心。試分析：

(1)晶體中每個Y同時吸引着__________個X,每

個x同時吸引着__________個Y,該晶體化學式

為__________ 。

(2)晶體中在每個X周圍與它最接近且距離相等

X共有__________個。

(3)晶體中距離最近2個X與1個Y形成夾角

∠XYX度數為__________。

(4)設該晶體摩爾質量為M g·mol-1,晶體密度為ρ·cm-3,阿伏加德羅常數為NA則晶體中兩個距離最近X中心間距離為__________ 。

位稱為晶胞。NaCl晶體結構如圖所示。已知FexO

晶體晶胞結構為NaCl型,由于晶體缺陷,x值小于1

測知FexO晶體密度為ρ=5.71 g·cm-3,晶胞邊長為

4.28×10-10 m。

(1)FexO中x值(精确至O.01)為

(2)晶體中Fe分别為Fe2 、Fe3 ,在Fe2 和

Fe3 總數中,Fe2 所占分數(用小數表示,精确至0.001)為 ______________。

(3)此晶體化學式為 _____________。

(4)與某個Fe2 (或Fe3 )距離最近且等距離O2-圍成空間幾何形狀是_____________。

(5)在晶體中,鐵元素間最短距離為_____________cm

11.有一種藍色晶體,它結構特征是Fe2 和Fe3 分别占據立方體互不相鄰頂點,而CN-離子位于立方體棱上。

(1)根據晶體結構特點,推出其化學式(用最簡單整數表示)__________________________。

(2)此化學式帶何種電荷?用什麼樣離子(用Mn 表示)與其結合成中性化學式?寫出此電中性化學式。

答：

(3)指出(2)中添加離子在晶體結構中什麼位置。

答：

12.1986年,瑞士兩位科學家發現一種性能良好金屬氧化物超導體,使超導工作取得突破性進展,為此兩位科學家獲得了1987年Nobel物理學獎。其晶胞結構如圖。

(1)根據圖示晶胞結構,推算晶體中Y,Cu,Ba和O原子個數比,确定其化學式

(2)根據(1)所推出化合物組成,計算其中Cu原子平均化合價(該化合物中各元素化合價為Y 3,Ba 2,Cu 2和Cu 3)試計算化合物中這兩種價态Cu原子個數比

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、陽離子相互吸引 降低

9.(1)4 8 XY2(或Y2X)

(2)12 (3)109°28'

(4)

(3)

(4)正八面體 (5)3.03×10-10

11.(1)FeFe(CN)6-

(2)帶一個單位負電荷,可用Na ,K ,Rb (用M 表示)與之結合MFeFe(CN)6

(3)M 在每隔一個立方體體心上。

12.(1)YBa2Cu3O7

(2)Cu2 :Cu3 =2:1