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2019-2020年高中化學《離子晶體》教案設計 新人教版選修4 一、教材內(nèi)容分析 本節(jié)知識是中學化學結(jié)構(gòu)理論的重要組成部分。本節(jié)在復習化學鍵等知識的基礎上引入分子間作用力，氫鍵，晶體結(jié)構(gòu)等基本概念和基本理論，并運用化學鍵理論和晶體結(jié)構(gòu)理論分析晶體結(jié)構(gòu)與其性質(zhì)的關系。本節(jié)是中學化學教學的重點和難點，也是歷年來高考的熱點。 二、教學目標（知識，技能，情感態(tài)度、價值觀） 知識與技能：以NaCl晶體為例掌握離子晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點。 使學生掌握離子晶體的基本物理性質(zhì)。 過程與方法：了解研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本方法和實驗手段，并體會到構(gòu)建主義的學習方法。同時感受探究式學習的過程。 情感態(tài)度與價值觀：培養(yǎng)學生敢于質(zhì)疑、勤于思索、勇于創(chuàng)新、積極實踐的科學態(tài)度。 體驗發(fā)現(xiàn)的樂趣。 三、學習者特征分析 學生相對基礎薄弱，自控力較差。結(jié)合教材的特點及所設計的教學方法，力求把教師的講授轉(zhuǎn)變?yōu)閱l(fā)誘導，把學生的被動接受轉(zhuǎn)化為主動探索。以教師為主導，學生為主體，促使學生去動眼看，動手做，動口說，動腦想，使學生的學習過程與認識過程統(tǒng)一為一個整體。 四、教學策略選擇與設計 1．以老師為橋梁，通過創(chuàng)設情景引入課題，引導學生提出問題－分析問題－解決問題這一模式進行螺旋教學，以突破教學重點，并調(diào)動學生探究的積極性。 2.以多媒體作為教學的輔助手段，增強課堂密度和授課內(nèi)容的直觀性。 3.采用“啟發(fā)——討論”式教學方法，在課堂上既有教師提問又有學生提問，既有師生交流又有生生交流。同時在教學中穿插化學史講授，讓學生在人類文化背景下構(gòu)建化學課程。 五、教學環(huán)境及資源準備 多媒體教室教學。氯化鈉和氯化銫的晶體結(jié)構(gòu)模型 課題：第四節(jié) 離子晶體(第一課時) 授課班級 課 時 教 學 目 的 知識 與 技能 1、理解離子晶體的結(jié)構(gòu)模型及其性質(zhì)的一般特點。 2、了解離子晶體中離子晶體配位數(shù)及其影響因素。 3、了解決定離子晶體結(jié)構(gòu)的重要因素。 過程 與 方法 通過學習離子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，培養(yǎng)運用知識解決實際問題的能力，培養(yǎng)學生的空間想像能力 情感 態(tài)度 價值觀 通過學習離子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，激發(fā)學生探究熱情與精神。進一步認識“結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)”的客觀規(guī)律 重 點 離子晶體的結(jié)構(gòu)模型及其性質(zhì)的一般特點；離子晶體配位數(shù)及其影響因素； 難 點 離子晶體配位數(shù)及其影響因素； 知 識 結(jié) 構(gòu) 與 板 書 設 計 第四節(jié) 離子晶體 一、離子晶體 1．定義：由陽離子和陰離子通過離子鍵結(jié)合而成的晶體。 2．構(gòu)成微粒：陰陽離子 3．微粒間的作用：陰陽離子間以離子鍵結(jié)合，離子內(nèi)可能有共價鍵 4．配位數(shù)：與中心離子(或原子)直接成鍵的離子(或原子)稱為配位離子(原子)。 5．結(jié)構(gòu)模型： (1) 氯化鈉晶體 (2)氯化銫晶體 6．影響因素： (1) 幾何因素：晶體中正負離子的半徑比(r＋／r－)。 (2) 電荷因素：正負離子的電荷比。 (3) 鍵性因素：離子鍵的純粹程度。 7．離子晶體特點： (1) 較高的熔點和沸點，難揮發(fā)、難于壓縮。 (2) 硬而脆 (3) 不導電，但熔化后或溶于水后能導電。 (4) 大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑中，難溶于非極性溶劑中。 教學過程 教學步驟、內(nèi)容 教學方法、手段、師生活動 [復習]分子晶體、原子晶體、金屬晶體的有關理論。 [過渡]在晶體中，若微粒為離子，通過離子鍵形成的晶體為離子晶體，今天我們來研究離子晶體。 [板書] 第四節(jié) 離子晶體 一、離子晶體 1．定義：由陽離子和陰離子通過離子鍵結(jié)合而成的晶體。 ［講］在離子晶體中，陰陽離子間只存在離子鍵。不存在分子，而化學式表示為晶體中陰陽離子個數(shù)的最簡化。陰陽離子采用不等徑密堆積。 2．構(gòu)成微粒：陰陽離子 3．微粒間的作用：陰陽離子間以離子鍵結(jié)合，離子內(nèi)可能有共價鍵 ［講］離子晶體不一定含有金屬陽離子，如NH4Cl為離子晶體，不含有金屬陽離子，但一定含有陰離子。 [講]離子晶體種類繁多，結(jié)構(gòu)多樣，圖3—27給出了兩種典型的離子晶體的晶胞。我們來研究晶體中的配位數(shù)（在離子晶體中離子的配位數(shù)(縮寫為C N)是指一個離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目）。 [展示]NaCl和CsCl的晶胞： [科學探究] p78 1、CsCl、NaCl的陽離子和陰離子的比例都是l：l，同屬AE型離子晶體。參考圖3—27、圖3-28，數(shù)一數(shù)這兩種離子晶體中陽離子和陰離子的配位數(shù)，它們是否相等?并填表。 離子晶體 陰離子的配位數(shù) 陽離子的配位數(shù) NaCl 6 6 CsCl 8 8 2、你認為什么因素決定了離子晶體中離子的配位數(shù)？利用相關數(shù)據(jù)計算，并填表： ZnS NaCl CsCl r＋／r－=0.2-0.4 r＋／r－=0.52 r＋／r－=0.93 C.N=4 C.N=6 C.N=8 [投影]探究練習參考資料: 離子 Na＋ Cs＋ Cl－ 離子半徑／pm 95 169 18l [講] 顯而易見，NaCl和CsCl是兩種不同類型的晶體結(jié)構(gòu)。晶體中正負離子的半徑比(r＋／r－)是決定離子晶體結(jié)構(gòu)的重要因素，簡稱幾何因素。 4.配位數(shù)：與中心離子(或原子)直接成鍵的離子(或原子)稱為配位離子(原子)。 [講]配位離子的數(shù)目稱為配位數(shù)。 5.結(jié)構(gòu)模型： (1) 氯化鈉晶體 ［投影］ ［講］由下圖氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)模型可得：每個Na+緊鄰6個Cl-，每個Cl-緊鄰6個Na+（上、下、左、右、前、后），這6個離子構(gòu)成一個正八面體。設緊鄰的Na+與Cl-間的距離為a，每個Na+與12個Na+等距離緊鄰（同層4個、上層4個、下層4個）。由均攤法可得：該晶胞中所擁有的Na+數(shù)為4個 ， Cl-數(shù)為4個，晶體中Na+數(shù)與Cl-數(shù)之比為1：1，則此晶胞中含有4個NaCl結(jié)構(gòu)單元。 (2)氯化銫晶體 ［講］每個Cs+緊鄰8個Cl-，每個Cl-緊鄰8個Cs+，這8個離子構(gòu)成一個正立方體。設緊鄰的Cs+與Cs+間的距離為a，則每個Cs+與6個Cs+等距離緊鄰（上、下、左、右、前、后）。晶體中的Cs+與Cl-數(shù)之比為1：1。 ［投影］ [講] 上面兩例中每種晶體的正負離子的配位數(shù)相同，是由于正負離子電荷(絕對值)相同，于是正負離子的個數(shù)相同，結(jié)果導致正負離子配位數(shù)相等，如在NaCl中，Na＋擴和C1－的配位數(shù)均為6。如果正負離子的電荷不同，正負離子的個數(shù)必定不相同，結(jié)果，正負離子的配位數(shù)就不會相同。這種正負離子的電荷比也是決定離子晶體結(jié)構(gòu)的重要因素，簡稱電荷因素。例如，在CaF2晶體中，Ca2＋和F－的電荷比(絕對值)是2：l，Ca2＋和F－的個數(shù)比是l：2，如圖3—29所示。Ca2＋的配位數(shù)為8，F(xiàn)－的配位數(shù)為4。此外，離子晶體的結(jié)構(gòu)類型還取決于離子鍵的純粹程度(簡稱鍵性因素)。 ［投影］ 6.影響因素： (1) 幾何因素：晶體中正負離子的半徑比(r＋／r－)。 ［講］離子鍵無飽和性和方向性，但成鍵時因離子半徑?jīng)Q定了陰陽離子參加成鍵的數(shù)目是有限的。陰陽離子半徑比值越大，配位數(shù)就越大。 (2) 電荷因素：正負離子的電荷比。 (3) 鍵性因素：離子鍵的純粹程度。 [講] 在離子晶體中，離子間存在著較強的離子鍵，要克服離子間的相互作用使物質(zhì)熔化和沸騰，就需要較多的能量。因此，離子晶體具有較高的熔點、沸點和難揮發(fā)的性質(zhì)。 7.離子晶體特點： (1) 較高的熔點和沸點，難揮發(fā)、難于壓縮。 ［講］離子晶體的熔沸點，取決于構(gòu)成晶體的陰陽離子間的離子鍵的強弱，而離子鍵的強弱，又可用離子半徑衡量，通常情況下，同種類型的離子晶體，離子半徑越小，離子鍵越強，熔沸點越高。 [講]離子晶體中，由于離子鍵的強烈作用，離子晶體表現(xiàn)出較高的硬度，當晶體受到?jīng)_擊力作用時，部分離子鍵發(fā)生斷裂，導致晶體破碎。 (2) 硬而脆，無延展性 ［講］離子晶體中陰陽離子交替出現(xiàn)，層與層之間如果滑動，同性離子相鄰而使斥力增大導致不穩(wěn)定，所以離子晶體無延展性。 ［講］由于離子晶體中離子鍵作用較強，離子晶體不能自由移動，即晶體中無自由移動離子，因此，離子晶體不導電。當升高溫度時，陰陽離子獲得足夠能量克服了離子間相互作用，成為自由移動的離子，在外界電場作用下，離子定向移動而導電。離子化合物溶于水時，陰陽離子受到水分子作用變成了自由移動的離子(或水合離子)，在外界電場作用下，陰陽離子定向移動而導電。 (3) 不導電，但熔化后或溶于水后能導電。 ［講］當把離子晶體放在水中時，極性水分子對離子晶體中的離子產(chǎn)生吸引，使晶體中的離子克服離子間的作用而離開晶體，變成在水中自由移動的離子。 (4) 大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑中，難溶于非極性溶劑中。 ［小結(jié)］化學變化過程一定發(fā)生舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成，但破壞化學鍵或形成化學鍵的過程卻不一定發(fā)生化學變化。 [自學] p79 科學視野—復雜離子的晶體 碳酸鹽在一定溫度下會發(fā)生分解，如大家熟悉的碳酸鈣煅燒得到石灰(CaO)，這是由于碳酸鈣受熱，晶體中的碳酸根離子會發(fā)生分解，放出二氧化碳。實驗證明，碳酸鹽的陽離子不同，熱分解的溫度不同。 碳酸鹽 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 熱分解溫度／℃ 402 900 1 172 1 360 陽離子半徑／pm 66 99 112 135 教學回顧： 課題：第四節(jié) 離子晶體(第二課時) 授課班級 高二（2） 課 時 袁順來 教 學 目 的 知識 與 技能 理解離子晶體的晶格能與性質(zhì)的關系。 過程 與 方法 情感 態(tài)度 價值觀 重 點 離子晶體的晶格能與性質(zhì)的關系。 難 點 離子晶體的晶格能與性質(zhì)的關系。 知 識 結(jié) 構(gòu) 與 板 書 設 計 二、晶格能 1.定義：晶格能是指1mol的離子化合物中的陰陽離子，由相互遠離的氣態(tài)，結(jié)合成離子晶體時所釋放出的能量或拆開1mol離子晶體使之形成氣態(tài)陰離子和陽離子所吸收的能量。單位是kJ/mol 2.影響因素：離子的電荷和陰陽離子的大小。 3.規(guī)律：晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，而且熔點越高，硬度越大。 教學過程 教學步驟、內(nèi)容 教學方法、手段、師生活動 [講] 最能反映離子晶體穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)是它們的晶格能。離子晶體的品格能的定義是氣態(tài)離子形成l摩離子晶體釋放的能量，通常取正值，表3—8給出了某些離子晶體的晶格能數(shù)據(jù)。 [板書] 二、晶格能 1.定義：晶格能是指1mol的離子化合物中的陰陽離子，由相互遠離的氣態(tài)，結(jié)合成離子晶體時所釋放出的能量或拆開1mol離子晶體使之形成氣態(tài)陰離子和陽離子所吸收的能量。單位是kJ/mol [投影] F— C1一 Br— I— Li＋ Na＋ K＋ Cs＋ Rb＋ 1036 923 821 785 740 853 786 715 689 659 807 747 682 660 63l 757 704 649 630 604 2.影響因素：離子的電荷和陰陽離子的大小。 ［講］晶格能與離子電荷的乘積成正比，與陰陽離子的大小成反比。 [觀察] 分析晶格能大小與晶體穩(wěn)定性關系。 ［講］晶格能的數(shù)據(jù)可以用來說明許多典型的離子晶體的物理化學性質(zhì)的變化規(guī)律。 3.規(guī)律：晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，而且熔點越高，硬度越大。 [自學] p81 科學視野—巖漿晶出規(guī)則與晶格能 [問題]1.什么是巖漿晶出？ 2.巖漿晶出順序與晶格能的關系？ [投影] 巖漿： [小結(jié)]晶格能越大，越早析出晶體。越早達到飽和，越易析出。 教學回顧：