2024-2025学年高中化学3.2离子键离子晶体教案苏教版选择性必修2

3.1金属键 金属晶体(第2课时)一、核心素养发展目标1.能结合实例描述离子键的成键特征及其本质，能依据晶格能大小说明和预料同类型离子化合物的某些性质；2.能描述常见类型的离子化合物的晶体结构；3.能运用模型和有关理论说明不同类型离子化合物的晶胞构成。二、教学重点及难点重点依据晶格能大小说明和预料同类型离子化合物的某些性质难点晶体结构及相关计算三、教学方法讲授法、探讨法四、教学工具PPT、视频、晶胞模型五、教学过程【导入】大多数活泼金属的氯化物和一些盐类在熔融状态下能够导电，说明这些化合物中存在着带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子，这些阴、阳离子结合形成离子化合物。钠原子与氯原子是如何结合形成氯化钠的？【展示】氯化钠形成过程动画。【问】静电作用包括什么？【生】静电引力、静电斥力。【讲解并描述】静电引力：阴、阳离子之间的静电引力使阴、阳离子相互吸引。静电斥力：阴离子的核外电子与阳离子的核外电子之间、阴离子的原子核与阳离子的原子核之间的静电斥力使阴、阳离子相互排斥。【讲解并描述】当阴、阳离子之间的静电引力和静电斥力达到平衡时，阴、阳离子保持确定的平衡核间距，形成稳定的离子键，整个体系达到能量最低状态。【展示】钠原子与氯原子是如何结合形成氯化钠的电子式过程。【讲解并描述】成键条件：成键元素的原子得、失电子的实力差别很大，电负性差值大于1.7。存在：只存在于离子化合物中：大多数盐、强碱、活泼金属氧化物、氢化物等。离子化合物中的化学键表示方法：电子式有的离子化合物中只含有离子键，如MgO、NaF、MgCl2等；有的离子化合物中既含有离子键又含有共价键，如NaOH等。【问】请写出MgCl2和NaOH的电子式。【生】独立写出MgCl2和NaOH的电子式。【问】离子键有方向性和饱和性吗？【生】通常状况下，阴、阳离子可以看成是球形对称的。阴、阳离子的电荷分布也是球形对称的，它们在空间各个方向上的静电作用相同，所以在各个方向上都可以与带相反电荷的离子发生静电作用，且在静电作用能达到的范围内，只要空间条件允许，一个离子可以同时吸引多个带相反电荷的离子。因此，离子键没有方向性和饱和性。二、离子晶体【展示】常见离子晶体的图片。【讲解并描述】1、定义：由阴、阳离子按确定方式有规则地排列形成的晶体。2、成键粒子：阴、阳离子3、相互作用力：离子键4、常见的离子晶体：强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类。【问】离子晶体是否具有较好的延展性？【展示】离子晶体形变的过程图片。【生】施加外力，发生滑动，同种电荷相互排斥，使晶面裂开。【展示】食盐晶体。用手揉捏食盐——硬度大烧烤、爆炒等加入食盐，未见其熔融——熔点较高（801oC）【讲解并描述】离子晶体中，阴、阳离子间有猛烈的相互作用（离子键），要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾，就须要较多的能量。离子晶体中阴、阳离子间相互作用力的大小可用晶格能来衡量。晶格能是指拆开1mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子时所吸取的能量。符号为：UNaCl(s)→Na+(g)＋Cl－(g)U=786kJ·mol－1晶格能越大，离子晶体中的离子键越坚实，离子晶体的熔点越高、硬度越大。【展示】氯化钠、溴化钠等的晶格能、离子电荷数、核间距、熔点、莫氏硬度数据。【问】影响晶格能的因素有哪些？【生】阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，晶格能越大。离子晶体的结构【讲解并描述】1、氯化钠型【展示】NaCl晶胞的模型【讲解并描述】属于氯化钠型离子晶体的还有KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、NiO、CaS等。【问】每个NaCl晶胞中微粒数是多少？【展示】计算过程【生】每个NaCl晶胞中含有4个Na+和4个Cl－，个数比1：1。【讲解并描述】离子晶体中不存在单个分子，其化学式表示离子的个数比。这几个Na+在空间构成的几何构型为正八面体。【展示】NaCl晶胞配位数计算动画。【讲解并描述】每个Cl-四周与之最接近且距离相等的Na+共有6个，每个Cl-四周与它最近且等距的Cl-有12个。配位数：一个离子四周最邻近的异电性离子的数目。氯化铯型【展示】CsCl晶胞的模型【讲解并描述】CsCl、CsBr、CsI、NH4Cl等晶体都属于氯化铯型离子晶体。每个CsCl晶胞中含有1个Cs+和1个Cl－，个数比1：1。【展示】NaCl晶胞配位数计算动画。【讲解并描述】Cs+和Cl-配位数均为8。【问】NaCl、CsCl都是AB型离子化合物，其中一种离子四周紧邻的带相反电荷的离子数目却不同。缘由是什么？【生】在NaCl晶体中，每个Na+的四周有6个Cl－，而在CsCl晶体中，每个Cs+的四周有8个Cl－。两者的数目之所以不同，主要在于离子半径的差异。Cs+的半径要大于Na+，因而可以吸引更多的Cl－。可见，离子晶体中不同离子四周异电性离子数目的多少主要取决于阴、阳离子的相对大小。【讲解并描述】硫酸铵晶体的结构试验测得，图中“H…O”原子间的距离为199pm，小于H与O的范德华半径之和272pm，大于H—O共价键的键长96pm，说明二者之间的作用力大小在范德华力和共价键之间，且N—H与H…O之间的角度为156°，也符合形成氢键的条件。由此，可以推断SO42-与NH4+之间形成的是氢键（N—H…O），而非离子键。晶体相关计算1、晶体化学式的确定【讲解并描述】晶体的化学式表示的是晶体（也可以说是晶胞）中各类原子或离子数目的最简整数比。【展示】四种不同晶胞类型的图片【讲解并描述】四种不同晶胞类型的分子式相关计算过程。2、晶体密度【讲解并描述】依据晶胞结构确定各种粒子的数目求出晶胞质量，依据晶胞的边长或微粒间的距离求出晶胞体积。单位：g·cm-3【问】若氯化钠晶胞参数（晶胞正方形的边长）为apm，请计算其密度。【生】独立计算。【问】若氯化铯晶胞参数（晶胞正方形的边长）为apm，请计算其密度。【生】独立计算。【课堂小结】师生一起回顾和总结。【课堂练习】1、氟在自然界中常以CaF2的形式存在，下列表述正确的是（）A.Ca2＋与F－间仅存在静电吸引作用B.F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点低于CaCl2C.阴、阳离子数目比为2∶1的物质，均具有与CaF2相同的晶胞结构D.CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电答