高中化学-【课堂实录】离子晶体教学设计学情分析教材分析课后反思

第2节金属晶体与离子晶体

第2课时离子晶体

【教学目标】

1.使学生认识几种常见的AB型离子晶体（NaCl、CsCkZnS）的结构，了解其

配位数情况。

2.能用"切割法''计算一个给定的简单离子晶体晶胞中实际拥有的阴、阳离子个

数。

3.了解晶格能的概念，知道离子晶体的熔、沸点等性质决定于晶格能的大小；

知道晶格能的大小与离子晶体的结构型式和阴、阳离子所带电荷以及阴、阳离子

的间距有关。

【教学重点、难点】离子晶体的空间堆积方式，离子晶体的结构特点。

【教学方法】借助模型课件教学

【教师具备】制作课件

【教学过程】

【复习引入】

1.晶体有哪些类型？

2.什么叫离子晶体？

【回答】

1.金属晶体，离子晶体，分子晶体和原子晶体。

2.离子晶体是阴、阳离子通过离子键结合，在空间呈现有规律的排列所形成的

晶体。

那么，离子晶体的结构是怎样的，有什么特点呢？我们这节课就来学习离子晶体

的结构。

【板书】二、离子晶体

我们先来探讨NaCl晶体的内部结构

【提出问题】请同学们观察NaCl晶体的堆积模型，思考以下问题：

1.NaCl晶体采取哪种堆积方式？

2.像NaCl这样的离子晶体采取密堆积的原因是什么？

【回答】

1.NaCl晶体中的C「采取A1型密堆积，Na+填在CF所形成的空隙中，整体是

采取不等径圆球的密堆积。

2.离子晶体微粒间的作用力为离子键，离子键无方向性和饱和性，因此离子

晶体尽可能采取密堆积，以使得体系能量降低，达到稳定状态。

【过渡】我们知道晶体中最小的结构重复单元称为晶胞，将一个个晶胞上、下、

前、后、左右并置起来，就构成整个晶体结构，那么NaCl晶胞是怎样的呢？

【展示】NaCl的堆积模型

请同学们观察NaCl晶胞，思考以下几个问题：

l.NaCl晶体中Na+和C1的配位数分别为多少？

2.NaCl晶体中在Na+周围与它最近且距离相等的Na+共有几个？

3.一个NaCl晶胞中含有的Na+和C「各是多少？

4.“NaCl”这一化学式表示什么含义？

学生看到屏幕上NaCl晶胞中体心上的Na+,6个面心上的Cr不停地闪烁

【回答】

1.在NaCl晶体中，每个Na+同时吸引6个C「，每个C「同时吸引6个Na+,所以

Na+、C「配位数均为6。

2.12个

3.Na+：12x1/4+1=4Cl-：8x1/8+6x1/2=4

4.离子晶体中，并不存在单独的“NaCl”分子，在整个晶体Na+与C「的个数比为1：

1,因此，“NaCl”这一化学式表示的只是氯化钠的组成。

【过渡】通常哪些物质为离子化合物呢？

【答案】强碱、大部分金属氧化物和盐

请同学们观察课本80页介绍的几种常见的AB型离子晶体：NaCl型、CsCl型、

ZnS型，根据CsCl、ZnS的晶胞找出它们的配位数和每个晶胞中含有的阴、阳离

子的个数。

学生通过简单计算，迅速给出答案，然后教师简单总结：

CsCl配位数：8：8ZnS配位数：4：4

CsCl晶胞中Cs+：1个CF：1个

ZnS晶胞中Zn2+：4个S2'：4个

【过渡】我们知道，离子晶体中阴阳离子通过离子键相互结合，因此离子晶体的

熔点和离子晶体的稳定性与离子键的强弱有关。离子键的强弱在一定程度上可以

用离子晶体的晶格能来衡量。

请同学们自学81页到872页，通过交流研讨，弄清楚以下几个问题：

1.什么叫晶格能？

2.结构相似的离子晶体，晶格能的大小与哪些因素有关？

【回答】

0c

晶格能qixq2/r

晶格能的大小还与离子晶体的结构型式有关

【总结】对结构相似的离子晶体，阴阳离子间的距离越小，所带电荷数越多，晶

格能越大，熔点越高。

【练习】试比较CaO、BaO、NaCkKC1的熔点高低顺序

【回答】CaO>BaO>NaCl>KCl

【过渡】我们知道结构决定性质，在学习了晶体的结构以后，请同学们总结离子

晶体具有哪些特性？

【讨论总结】引导学生共同总结出离子晶体的特性：

1.熔点、沸点较高，而且随着离子电荷的增加，核间距离的缩短，晶格能增大,

熔点升高。

2.一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。

3.固态时不导电，熔融状态或在水溶液中能导电。

【小结】离子晶体是阴阳离子通过离子键结合在空间城县有规律的排列所形成的

晶体。离子晶体的结构型式可归结为不等径圆球的密堆积。离子晶体的性质主

要由晶格能决定。

【回忆概括】

【板书设计】

二、离子晶体

l.NaCl的堆积方式

2.NaCl晶胞的分析

3.哪些物质为离子化合物

4.晶格能

(1)定义

(2)影响晶格能大小的因素

5.离子晶体的特性

《离子晶体》学情分析

1、学生已有知识方法

经过必修二的学习，学生已经掌握了离子键及离子化合物的相关知识。经过前几章的学

习，学生也已掌握了晶体的分类，晶体的堆积方式，初步了解了晶体结构的分析方法，具有

了一定的空间分析能力，并在前面的学习中己经了解到离子键是影响离子化合物物理性质的

重要因素，离子键去强弱与离子半径和离子所带电荷有关，这为本节晶格能的学习打下了良

好的基础。

2、学生学习障碍分析

高中学生的空间思维能力虽然已经很强，但是仍缺乏空间分析能力的训练，在分析晶胞

结构时会有一定障碍。

另外，高中生普遍动手能力不强，在教学中应避免部分学生光看不做的现象。

教学效果分析

从教学效果上来看，学生基本能够掌握常见的AB型离子晶体的

结构及其配位数，理解了切割法计算给定简单例子晶体晶胞中实际拥

有阴阳离子个数的计算方法。对于晶格能的相关知识，由于时间仓促,

学生接受的并不是很好，仅仅做了一个简单的，关于晶格能判断晶体

熔沸点的题目，学生掌握并不理想，还需课下加强练习。

本节课学生的参与程度较高，比如“切割法”的运用、氯化钠

晶胞的结构等都由学生讲解，调动了学生学习的积极性，活跃了课堂

气氛，同时培养了学生的综合素质。

本节课主要问题在于课堂时间安排不够合理，前松后紧，最后

课堂草草收尾，没有很好的总结本堂课的内容。其次练习量不够，课

前应提前下发导学案让学生提前预习，这样能取得更好的教学效果。

《离子晶体》教学反思

优点：（1）本节课的教学思路比较清晰，授课过程中注重启发和铺垫。在学习离子晶体概念

时，先带学生回顾离子键及离子化合物概念，有了这些知识的铺垫，学生便可以自主学习离

子晶体的概念。在学习晶格能的影响因素时，让学生由表格做对比，更容易得出影响晶格能

的两个因素：离子半径和离子所带电荷（2）充分给予学生展示空间。因为班里有学习化学

奥赛的学生，对于晶体构型他们早已学习过，所以许多问题比如“均摊法计算晶胞中实际所

含离子个数”“氯化钠晶胞结构”等问题，交由他们给学生讲解，既锻炼了他们的能力，又

发挥了学生的主动性。

不足：（1）声音不够洪亮

（2）没有板书。课上到一半才发现板书忘写了，这是本节课最大的组漏，下次录课一

定要提前模拟

（3）部分问题设置不够合理。在引课过程中，我用了氯化钠、干冰，金刚石三种晶体的熔

沸点作比较，本想让学生通过比较熔沸点不同，得出构成晶体的微粒种类及微粒间的作用不

同，但问题设置不够细致，学生回答的方向跟我想的有偏差。

（4）时间把握不好。分析氯化钠的结构用了课程一大半的时间，后面处理其他晶胞类型时

不够细致。晶格能的概念处理的过于仓促，没有留出练习巩固的时间。

《离子晶体》教材分析

教材编写

本节课位于鲁科版高中化学选修教材《物质结构与性质》第三章第二节《金属晶体与离子晶

体》第二课时离子晶体。本块内容包括两大部分，一是离子晶体的概念及常见的AB型晶胞

结构，二是晶格能的概念。因为在必修二中学生已经学习了离子键及离子化合物的概念，所

以教材直接给出了离子晶体的概念。接着用较大的篇幅介绍分析了氯化钠的晶胞结构，并详

细计算了一个氯化钠晶胞中实际所含阴阳离子个数，进而引出NaCl的书写形式的含义，即

“只表示氯化钠的组成”。其他AB型晶胞，课本简单列举了常见的CsCl型，ZnS型晶胞，

以表格的形式给出。第二部分，教材从离子键的强弱引入，通过交流研讨中的表格分析，得

出影响晶格能的因素。最后总结离子晶体的一系列特性。

二.教材处理

授课过程基本按照教材编写的顺序进行，只是在细节方面做了完善，以便使学生更好的

接受本节内容。在引入离子晶体概念时，先让学生回顾氯化钠的形成过程，离子键的概念等，

可以使学生顺利的自学离子晶体概念。在处理晶胞结构时，准备了模型及PPT,可以让学生

更直观的认识不同晶胞的结构。第二部分为了使学生更直观的得出晶格能影响因素，对表

格做了简单处理，将一个表格拆成两个，分别代表半径和离子所带电荷的大小，效果较好。

三.教学目标

1.使学生认识几种常见的AB型离子晶体（NaCl、CsCl、ZnS）的结构，了解其配位数情况。

2.能用“切割法”计算一个给定的简单离子晶体晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数。

3.了解晶格能的概念，知道离子晶体的熔、沸点等性质决定于晶格能的大小；知道晶格能

的大小与离子晶体的结构型式和阴、阳离子所带电荷以及阴、阳离子的间距有关。

第二节金属晶体与离子晶体

1.下列性质适合于离子晶体的是（）

A.熔点1070C,易溶于水，水溶液能导电

B.熔点10.31°C,液态不导电，水溶液能导电

C.能溶于CS2,熔点112.8℃,沸点444.6℃

D.熔点97.81℃,质软，导电，密度0.97g/cn?

2.（2011年烟台高二月考）下列各组元素的原子间反应容易形成离子键的是（双

选X）

原子abcdefg

M层电子数1234567

A.a和cB.a和f

C.d和gD.b和g

3.下列关于离子键的强弱与晶格能的大小关系的叙述中正确的是（）

A.离子键的强弱在一定程度上可用晶格能大小来衡量

B.晶格能的大小完全由离子键的强弱来决定

C.通常情况下，晶格能越大，离子键越弱

D.晶格能的大小与离子键的强弱没有任何关系

4.氯化锥晶胞（晶体重复的结构单位）如图甲所示，该晶体中Cs+与C厂的个数比

为1：1,化学式为CsCl。若某晶体晶胞结构如图乙所示，其中含有A、B、C三

种元素的粒子，则该晶体中A、B、C的粒子个数比为（）

甲乙

A.8：6：1B.4：3：1

C.1：6：1D.1：3：1

5.同类晶体物质熔、沸点的变化是有规律的，试分析下列两组物质熔点规律性

变化的原因：

物质ANaClKC1CsCl

熔点（K）10741049918

物质BNaMgAl

熔点（K）317923933

晶体熔、沸点的高低，决定于组成晶体微粒间的作用力的大小。A组晶体属

晶体，晶体微粒之间通过________________________________

相连，微粒之间的作用力由大到小的顺序是o

B组晶体属晶体，价电子数由少到多的顺序是,离子半径由大

到小的顺序是。金属键强度由小到大的顺序为o

6.泽维尔研究发现，当激光脉冲照射Nai时，Na'和「两核间距1.0〜1.5nm,

呈离子键；当两核靠近约距0.28nm时，呈现共价键。根据泽维尔的研究成果能

得出的结论是（）

A.Nai晶体是离子晶体和分子晶体的混合物

B.离子晶体可能含有共价键

C.Nai晶体中既有离子键，又有共价键

D.共价键和离子键没有明显的界线

7.（2011年安徽阜阳一中高二质检）碱金属与卤素所形成的化合物大都具有的性

质是（）

①高沸点②能溶于水③水溶液能导电④低熔点

⑤熔融状态不导电

A.①②③B.③④⑤

C.①④⑤D.②③⑤

8.下列物质中，属于离子晶体，并且含有共价键的是（）

A.CaChB.MgO

C.N2D.NH4CI

9.下列有关离子晶体的叙述中不正确的是（）

A.1mol氯化钠中有NA个NaCl分子

B.氯化钠晶体中，每个Na+周围距离相等的CF■共有6个

C.氯化钠晶体中，每个Cs+周围紧邻8个C1

D.平均每个NaCl晶胞中有4个Na*、4个C「

10.下列指定微粒的个数比为2：1的是（）

A.Be2+离子中的质子和电子

B.TH原子中的中子和质子

C.NaHCCh晶体中的阳离子和阴离子

D.BaO“过氧化钢）固体中的阴离子和阳离子

11.（2011年广东深圳高二质检）萤石（CaF2）属于立方晶系，萤石晶体中每个Ca2+

被8个厂包围，则每个F周围距离最近的Ca2+数目是（）

A.2B.4

C.6D.8

12.在NaCl晶体中，距离最近的Na+组成的最小多面体是（）

A.正四面体B.正六面体

C.正八面体D.正十二面体

13.下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是（）

A.熔点:NaF>MgF2>AlF3

B.晶格能：NaF>NaCl>NaBr

C.阴离子的配位数：CsCl>NaCl>CaF2

D.硬度：MgO>CaO>BaO

14.NaCl晶体的熔点比NaBr晶体高，其中的原因主要是（）

A.C1半径比半径小

B.C1元素的相对原子质量比Br的小

C.C「所带的电荷数比Br-多

D.Cl元素在NaCl中的含量比Br元素在NaBr中的含量低

15.HgCb的稀溶液可用做手术刀的消毒剂，已知HgC12的熔点为277°C,熔融

态的HgCb不能导电，HgCb的稀溶液有弱的导电能力，则下列有关HgCb的叙

述中正确的是（）

①HgCb属于共价化合物

②HgCb属于离子化合物

③HgCb属于非电解质

④HgCb属于弱电解质

A.①③B.①④

C.②③D.②④

16.（2011年宁夏吴忠高二调研）下列为离子晶体空间示意图：（•阳离子，。阴离子）

以M表示阳离子，以N表示阴离子，写出各离子晶体的组成表达式：

A,B，C，Do

17.根据下图推测，CsCl晶体中两距离最近的Cs+间距离为a,则每个Cs+周围

与其距离为a的Cs+数目为，

每个Cs+周围距离相等且次近的Cs+数目为,

距离为，每个Cs+周围距离相等且第三近的Cs+数目为,距离

为,每个Cs+周围紧邻且等距的C「数目为。

18.澳化钠、氯化钠和氧化镁等离子晶体的核间距和晶格能（部分）如下表所示:

NaBrNaClMgO

离子的核间距290276205

/pm

晶格能/kJ-mol।7873890

⑴漠化钠晶体比氯化钠晶体晶格能（填“大”或“小）主要原因是

（2）氧化镁晶体比氯化钠晶体晶格能大，主要原因是

（3）澳化钠、氯化钠和氧化镁晶体中，硬度最大的是o工业制取单质镁

时，往往电解的是氯化镁而不是氧化镁，主要原因是

19.（2011河南周口高二竞赛考试）如图，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na+

或C厂所处的位置，这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。

⑴请将其中代表Na+的圆圈涂黑（不必考虑体积大小），以完成NaCl晶体结构示

意图。

（2）晶体中，在每个Na+的周围与它最接近且距离相等的Na+共有个。

⑶晶体中每一个重复的结构单元叫晶胞。在NaCl晶胞中正六面体的顶点上，面

上，棱上的Na+或C「为该晶胞与其相邻的晶胞所共有，一个晶胞中Na卡的个数

等于，即（填计算式）；

C厂的个数等于,即（填计算式）O

（4）设NaCl的摩尔质量为Mg-mori,食盐晶体的密度为2gcmF,阿伏加德罗常

数的值为NA。食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为cm。

参考答案

1.解析：选A。离子晶体在液态（即熔融态）是导电的，所以B项不是离子晶体；

CS2是非极性溶剂，根据“相似相溶”的规律，C项也不是离子晶体；由于离子晶

体质硬易碎，且固态不导电，所以D项也不是离子晶体。

2.解析：选BD。由原子a〜g的M层电子数可知，M层即为原子的最外层，元

素a〜g均为第3周期元素。a、b均为活泼的金属元素，f、g均为活泼的非金属

元素，所以a与f、b与g形成的化学键为离子键。

3.解析：选A。离子晶体的熔点、沸点高低决定于离子键的强弱，而离子键的强

弱可用晶格能的大小来衡量，晶格能J号，晶格能越大，则离子键越强。晶

格能的大小除与离子键强弱有关外，还与晶体的结构型式有关。

4.解析：选D。在此晶体的晶胞中有A：8x1=l个，有B：6xJ=3个，有C：1x1

O乙

=1个，即A：B：C=1：3：lo

5.解析：A组NaCl、KC1、CsCl为同一主族的卤化物且为离子化合物，故离子键

越弱，熔沸点越低，而Na*、K+、Cs+离子半径逐渐增大，故离子键Na+与C「、

K'与C「、Cs+与C「的键能逐渐减小，熔沸点依次降低；而B组中为Na、Mg、

Al,是金属晶体且为同一周期，因此金属原子核对外层电子束缚能力越来越大,

形成金属键时，金属键越来越牢固，故熔沸点依次升高，价电子数依次增多，离

子半径逐渐减小。

答案：离子离子键NaCl>KCl>CsCl金属Na<Mg<AlNa+>Mg2+>

Al3+Na<Mg<Al

6.解析：选D。由题中信息可知，离子的核间距较大时，呈离子键，而核间距较

小时，呈共价键，当核间距改变时，键的性质会发生改变，这说明离子键和共价

键并没有明显的界线。但Nai晶体是典型的离子晶体，说明其晶体中核间距在

1.0〜1.5nm之间。

7.解析：选A。碱金属与卤素形成的化合物为离子化合物。

8.解析：选D。属于离子化合物的为CaCL、MgO、NH4C1,而CaCb与MgO中

只含有离子键，NH4C1中既有离子键又有共价键。

9.解析：选Ao离子晶体采取密堆积型式，晶体中并不存在单独的“NaCl”分子,

只有阴、阳离子的个数比，“NaCl”是化学式，表示晶体的组成。

10.解析：选A。A项Be2‘中质子数为4,电子数为2,所以质子数与电子数的个

数比为2：1,符合题意；B项中田中中子数为1,质子数为1,质量数为2,中

子数与质子数之比为1：1；D项中，BaO“过氧化钢)中阳离子与阴离子(OM)之

比为1：1,不符合题意；C项中，NaHCCh晶体中阳离子与阴离子之比为1：1,

不符合题意。离子晶体中不存在单个的分子，它的化学式是晶体中的阴、阳离子

的最简个数比。本题易错的地方主要有两个，其一是NaHCCh中阴离子和阳离子

分别是HCO八Na，而不是COl、H'和Na+；其二是，BaCh(过氧化钢)固体中的

阴离子是过氧根离子(O口)而不是氧离子(。2一)。

11.解析：选B。Ca2+>『个数比为1：2,每个Ca2+周围有8个FF则每个K

周围的Ca2’就是4个。也可以依据离子晶体的离子电荷比等于配位数之比来确

定正确的选项。

12.解析：选A。在NaCl晶体中，距离最近的同种离子是晶体中最小的立方体中

的8个顶点上的4个离子，这4个离子构成了正四面体。

13.解析：选Ao掌握好离子半径的大小变化规律是分析离子晶体性质的一个关

键点。由于/•(Na+)>r(Mg2+)>r(A13+),且Na+、Mg2\Ap+所带电荷依次增大，

所以NaF、MgF2、AIF3的离子键依次增强，晶格能依次增大，故熔点依次升高。

r(F^)<r(Cr)</<Br_),故NaF、NaCkNaBr的晶格能依次减小。在CsCkNaCL

CaF2中阴离子的配位数分别为8、6、4or(Mg2+)<r(Ca2+)<r(Ba2+),故MgO、

CaO、BaO中离子键依次减弱，晶格能依次减小，硬度依次减小。

14.解析：选Ao影响离子晶体熔点的因素是离子键的强弱，它可用离子晶体的

晶格能来衡量，离子半径越小，离子所带电荷数越多，晶格能越大，晶体的熔点

越高。C厂和母一所带电荷数相同，而C「的半径比母一的小，故NaCl的熔点比

NaBr高。

15.解析：选B。由题中条件HgCb熔点不高、熔融态不导电可知HgCb应属于共

价化合物，故①对②错；又从HgCb的水溶液有弱的导电能力可知HgC12属于弱

电解质，故④对③错。

16.解析：在A中含M、N的个数相等，故组成为MN；在B中含M：1x4+1=

O

311911

7Z个，含N：Z7x4+2+odx4=Z7个；在C中含M：o[X4=Z7个，含N：1个；在D中

含M：gx8=l,含N为1个(体心)。

答案：MNMN3MN?MN

17.解析：以图中大立方体中心的Cs+为基准，与其最近的Cs+