第一节离子晶体

高中化学辅导网第一节离子晶体、分子晶体和原子晶体(1)一、教学目标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+，与之相隔均要涂黑高中化学辅导网(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。（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？高中化学辅导网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]63:1:15、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：KCINaCINaF。第一节离子晶体、分子晶体和原子晶体(2)一、学习目标1．掌握分子间作用力和氢键对物质的物理性质的影响。2．掌握构成分子晶体的微粒，分子晶体的物理特性。3．了解物质的“相似相溶”原理。二、学习过程高中化学辅导网(一)引入新课[复习提问]1．常温下氟是淡黄绿色的；氯是黄绿色的；溴是深棕红色的；碘是紫黑色的。卤素单质常温下状态不同的原因是。[新授内容]分子晶体、相似相溶原理一、知识要点（学生自学完成）1.分子间作用力(1)分子间作用力_________________；又称范德华力。分子间作用力存在于______________________之间。(2)影响因素：①分子的极性②组成和结构相似的：2.分子晶体(1)定义：________________________________(2)构成微粒________________________________(3)粒子间的作用力：________________________________(4)分子晶体一般物质类别________________________________(5)分子晶体的物理性质________________________________________________二、要点点拨1.结构对性质的影响：构成分子晶体的粒子是分子，分子间以分子间作用力而结合，而分子之间作用力是一种比较弱的作用。比化学键弱的多。因此造成分子晶体的硬度小，熔、沸点低(与离子晶体相比较)。分子晶体无论是液态时，还是固态时，存在的都是分子，不存在可以导电的粒子(阴、阳离子或电子)，故分子晶体熔融或固态时都不导电，由此性质，可判断晶体为分子晶体。2.氢键：对于HF、H20、NH3熔、沸点反常，原因在于三者都是极性分子(极性很强)分子间作用力很大，超出了一般的分子间作用力的范围(实属氢键)。是介于分子间作用力和化学键之间的一种特殊的分子间作用力，因此，它们的熔、沸点反常。3.空间结构：分子晶体中的分子构成晶体时，一般也有自己的规律，并不象我们所想象的那样任意排列。不同的物质，分子之间的排列方式可能不相同，在中学，我们只了解干冰中C02分子的排列方式就可以了。由干冰晶体求一个晶胞中C02分子数目的方法同离子晶体。4.影响分子间作用力的因素：①分子的极性②相对分子质量的大小。这里所说的分子的极性，一般指极性特别强的，即第二周期的几种活泼非金属的氢化物：HF、H20、NH3。其他组成和结构相似物质分子间作用力的大小，则要看其相对分子质量的大小。相对分子质量大的分子，其中一般存在原子序数比较大的元素，这些元素的原子体积一般比较大。由于每个分子的电子不断运动和原子核的不断振动，经常发生电子云和原子核之间的瞬时相对偏移，从而使原子产生瞬时的极性，并且原子的体积越大，这种相对偏移也越大。因此使分子间产生作用。由于这种现象产生的分子间作用力一般比由于分子本身存在极性产生的作用要弱高中化学辅导网三、习题讲练（学生先练，教师再点拨）[例1]共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是()A.干冰B.氯化钠C.氢氧化钠D.碘[解析]干冰是分子晶体，分于内存在共价键，分子间存在范德华力。NaCl是离子晶体只存在离子键。NaOH是离子晶体，不仅存在离子键，还存在H—O间共价键。碘也是分子晶体，分子内存在共价键，分子间存在分子间作用力。故只有B符合题意。[例2]在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与键能无关的变化规律是()A.HF、HCI、HBr、HI的热稳定性依次减弱B.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次减低C.F2、C12、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高D.H2S的熔沸点小于H2O的熔、沸点[解析]HF、HCl、HBr、HI热稳定性依次减弱是它们的共价键键能逐渐减小的原因，与键能有关。NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次减低是它们的离子键能随离子半径增大逐渐减小的原因。F2、C12、Br2、I2为分子晶体。熔、沸点逐渐降低由分子间作用力决定。H2S与H2O的熔沸点高低由分子间作用力及分子的极性决定。故选C、D。[例3](1)PtCl2(NH3)2成平面立方形结构，它可以形成两种固体。一种为淡黄色，在水中溶解度较小；另一种为黄绿色，在水中溶解度较大。请在空格内分别画出这两种固体分子的几何构型图。(1)淡黄色固体,分子构型（1）PtNH3NH3ClCl（2）PtNH3ClNH3Cl黄绿色固体,分子构型(2)试解释：钠的卤化物比相应的硅的卤化物熔点高的多[解析]分子对称、无极性、颜色为淡黄色、难溶于水，因为是非极性分子分子不对称、有极性、颜色为黄绿色能溶于水、因为分子有极性(2)钠的卤化物比相应的硅的卤化物的熔点高得多，这与晶体的类型有关。前者是离子晶体而后者为分子晶体，前者靠阴、阳离子相互作用比后者的范德华力大的多。[例4]在干冰晶体中每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有___________个在晶体中截取一个最小的正方形；使正方形的四个顶点部落到CO2分子的中心，则在这个正方形的平面上有___________个C02分子。[解析]解答此题要求对干冰的晶体模型十分熟悉。以右下角C02分子研究对象：与其紧邻的为高中化学辅导网面心上的3个C02分子，而CO2分子被8个这样的立方体所共有，故有3×8=24。又考虑到面心上的C02被2个这个的立方体共有，故24/2=12个。由C02晶体模型分析得出，符合题意的最小正方形即模型的角对角面的一半，不难看出有4个C02分于。[答案]12个4个四、总结1．分子间通过分子作用力相结合的晶体叫分子晶体。构成分子晶体的微粒是分子。分子晶体中，由于分子间作用力较弱，因此，分子晶体一般硬度较小，熔、沸点较低。2．一般来说，对于组成和结构相似的物质，分子间作用力随着相对分子质量增加而增大，物质的熔点、沸点也升高。例如：F2Cl2Br2I2、CF4CC