高考化学一轮复习精品教案化学键与晶体类型.docx

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高考化学一轮复习精品教案化学键与晶体类型

第八讲化学键与晶体类型

考试大纲要求

1．理解离子键、共价键的涵义，了解键的极性。

2．了解几种晶体类型（离子晶体、原子晶体、分子晶体）及其性质。

知识规律总结

一、化学键与分子间作用力

表4-1化学键与分子间作用力的比较

化学键

分子间作用力

概念

相邻的原子间强烈的相互作用叫化学键

把分子聚集在一起的作用力，叫做分子间作用力，又称范德华力

作用范围

分子或晶体内

分子之间

作用力强弱

较强

与化学键相比弱得多

影响的性质

主要影响化学性质

主要影响物理性质（如熔沸点）

二、化学键的分类

表4-2离子键、共价键和金属键的比较

化学键类型

离子键

共价键

金属键

概念

阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键

原子间通过共用电子对所形成的化学键

金属阳离子与自由电子通过相互作用而形成的化学键

成键微粒

阴阳离子

原子

金属阳离子和自由电子

成键性质

静电作用

共用电子对

电性作用

形成条件

活泼金属与活泼的非金属元素

非金属与非金属元素

金属内部

实例

NaCl、MgO

HCl、H2SO4

Fe、Mg

三、共价键的类型

表4-3非极性键和极性键的比较

非极性键

极性键

概念

同种元素原子形成的共价键

不同种元素原子形成的共价键，共用电子对发生偏移

原子吸引电子能力

相同

不同

共用电子对

不偏向任何一方

偏向吸引电子能力强的原子

成键原子电性

电中性

显电性

形成条件

由同种非金属元素组成

由不同种非金属元素组成

四、分子的极性

1．非极性分子和极性分子

表4-4非极性分子和极性分子的比较

非极性分子

极性分子

形成原因

整个分子的电荷分布均匀，对称

整个分子的电荷分布不均匀、不对称

存在的共价键

非极性键或极性键

极性键

分子内原子排列

对称

不对称

2．常见分子的类型与形状

表4-5常见分子的类型与形状比较

分子类型

分子形状

键角

键的极性

分子极性

代表物

A

球形

非极性

He、Ne

A2

直线形

非极性

非极性

H2、O2

AB

直线形

极性

极性

HCl、NO

ABA

直线形

180°

极性

非极性

CO2、CS2

ABA

角形

≠180°

极性

极性

H2O、SO2

A4

正四面体形

60°

非极性

非极性

P4

AB3

平面三角形

120°

极性

非极性

BF3、SO3

AB3

三角锥形

≠120°

极性

极性

NH3、NCl3

AB4

正四面体形

109°28′

极性

非极性

CH4、CCl4

AB3C

四面体形

≠109°28′

极性

极性

CH3Cl、CHCl3

AB2C2

四面体形

≠109°28′

极性

极性

CH2Cl2

3．分子极性的判断

（1）只含有非极性键的单质分子是非极性分子。

（2）含有极性键的双原子化合物分子都是极性分子。

（3）含有极性键的多原子分子，空间结构对称的是非极性分子；空间结构不对称的为极性分子。

注意：

判断ABn型分子可参考使用以下经验规律：

①若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子，若不等则为极性分子；②若中心原子有孤对电子（未参与成键的电子对）则为极性分子，若无孤对电子则为非极性分子。

五、晶体类型

1．分类

表4-6各种晶体类型的比较

离子晶体

原子晶体

分子晶体

金属晶体

存在微粒

阴阳离子

原子

分子

金属离子、自由电子

微粒间作用

离子键

共价键

范德华力

金属键

主要性质

硬而脆，易溶于极性溶剂，熔化时能够导电，溶沸点高

质地硬，不溶于大多数溶剂，导电性差，熔沸点很高

硬度小，水溶液能够导电，溶沸点低

金属光泽，是电和热的良导体，熔沸点高或低

实例

食盐晶体

金刚石

氨、氯化氢

镁、铝

2．物质溶沸点的比较

（1）不同类晶体：

一般情况下，原子晶体>离子晶体>分子晶体

（2）同种类型晶体：

构成晶体质点间的作用大，则熔沸点高，反之则小。

①离子晶体：

离子所带的电荷数越高，离子半径越小，则其熔沸点就越高。

②分子晶体：

对于同类分子晶体，式量越大，则熔沸点越高。

③原子晶体：

键长越小、键能越大，则熔沸点越高。

（3）常温常压下状态

①熔点：

固态物质>液态物质

②沸点：

液态物质>气态物质

3．“相似相溶”规律

极性分子组成的溶质易溶于由极性分子组成的溶剂；非极性分子组成的溶质易溶于由非极性分子组成的溶剂。

思维技巧点拨

一、化学键及分子极性的判断

【例1】下列叙述正确的是

A.P4和NO2都是共价化合物

B.CCl4和NH3都是以极性键结合的极性分子

C.在CaO和SiO2晶体中，都不存在单个小分子

D.甲烷的结构式：

是对称的平面结构，所以是非极性分子

【解析】P4和NO2分子中都含有共价键，但P4是单质，故选项A错误。

CCl4是含有极性键的非极性分子，故选项B错误。

原子晶体、离子晶体和金属晶体中不存在小分子，只有分子晶体中才存在小分子，故选项C正确。

甲烷分子为正四面体形的非极性分子，故选项D错误。

本题正确答案为C。

【例2】关于化学键的下列叙述中，正确的是

A.离子化合物可能含共价键B.共价化合物可能含离子键

C.离子化合物中含离子键D.共价化合物中不含离子键

【解析】凡含有离子键的化合物不管是否含有共价键，一定属于离子化合物，所以共价化合物中不可能含有离子键。

本题正确答案为ACD。

二、熔沸点判断

【例3】碳化硅（SiC）的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。

在下列三种晶体①金刚石、②晶体硅、③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是

A.①③②B.②③①C.③①②D.②①③

【解析】由于题给的三种物质都属于原子晶体，而且结构相似都是正四面体形的空间网状结构，所以晶体的熔点由微粒间的共价键强弱决定，这里共价键强弱主要由键长决定，可近似地看作是成键原子的半径之和，由于硅的原子半径大于碳原子，所以键的强弱顺序为C—C>C—Si>Si—Si，熔点由高到低的顺序为金刚石>碳化硅>晶体硅。

本题正确答案为A。

三、晶体结构知识的应用

【例4】图4-1是石英晶体平面示意图，它实际上是立体的网状结构，其中硅、氧原子数之比为_______。

原硅酸根离子SiO44-的结构如图4-2所示，二聚硅酸根离子Si2O76-中，只有硅氧键，它的结构可表示为_______。

【解析】由图4-1可以看出：

每个硅原子周围结合4个氧原子，同时每个氧原子跟2个硅原子结合，因此二氧化硅晶体（石英）是由氧、硅原子按原子个数1∶2组成的立体空间网状结构的原子晶体。

Si2O76-只有硅氧键，根据SiO44-的结构图可得Si2O76-的结构图见图4-3。

【例5】

（1）中学化学教材中图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。

NiO（氧化镍）晶体的结构与NaCl相同，Ni2+与最邻近O2-的核间距离为a×10-8cm，计算NiO晶体的密度（已知NiO的摩尔质量为74.7g/mol）。

（2）天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某氧化镍晶体中就存在如图4-4所示的缺陷：

一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。

其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。

某氧化镍样品组成为Ni0.97O，试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。

【解析】晶胞中阴、阳离子个数的确定通常采用“原子分割法”，具体如下：

①处于顶点的离子，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处于内部的1个离子，则完全属于该晶胞，该离子数目为1。

要确定NiO的密度，就应确定单位体积中NiO分子的个数，再结合NiO的摩尔质量求算出该晶体中NiO的质量，最后求出密度。

本题解答如下：

（1）如图4-5所示，以立方体作为计算单元，此结构中含有Ni2+—O2-离子数为：

4×

=

（个），所以1molNiO晶体中应含有此结构的数目为6.02×1023÷

=12.04×1023（个），又因一个此结构的体积为（a×10-8cm）3，所以1molNiO的体积应为12.04×1023×（a×10-8）cm3，NiO的摩尔质量为74.7g/mol，所以NiO晶体的密度为

=

（g/cm3）

（2）解法一（列方程）：

设1molNi0.97O中含Ni3+为xmol，Ni2+为ymol，则得

解得x=0.06,y=0.91，故n（Ni3+）∶n（Ni2+）=6∶91

解法二（十字交叉）：

由化学式Ni0.97O求出Ni的平均化合价为2/0.97，则有

故n（Ni3+）∶n（Ni2+）=6∶91。

基础知识

1．化学键

●

化定义

●学

●键类型

●相邻的原子之间强烈的相互作用

●

●离子键共价键

●概念

●间通过形成的化学键

●间通过（电子云重叠）所形成的化学键

●成键微粒

●

●

●作用方式

●

●

●实例

●CaCl2、Na2O2、NaOH、NaH

●Cl2、CCl4、H2O、HF、HNO3

●用电子式表示形成过程

●MgCl2:

●N2:

●CO2:

2.共价键的极性与分子的极性

分子组成

空间构型

常见分子

键的极性

分子极性

双原子

N2O2Cl2

HClCONO

三原子

CO2CS2

H2OH2S

四原子

BF3

NH3

五原子

CH4CCl4

CH3ClCH2Cl2

3．思考：

非极性键是否只存在于单质分子中？

4．晶体类型与性质

类型

离子晶体

原子晶体

分子晶体

金属晶体

构成晶体微粒

微粒间作用力

性

质

熔沸点

硬度

导电性

导热性

延展性

溶解性

典型实例

NaClKBr等

金刚石、二氧化硅等

H2O2、冰、干冰等

Fe、Cu、Hg、合金等

一、选择题

1．下列物质的化学式中，具有非极性键的离子化合物是（）

A.Na2OB.MgF2C.NaOHD.Na2O2

2．实现下列变化时，需克服相同类型作用力的是（）

A.二氧化硅和干冰的熔化B.液溴和液汞的气化

C.食盐和冰的熔化D.纯碱和烧碱的熔化

3．溴化碘（IBr）的化学性质似卤素单质，能跟大多数金属反应生成金属卤化物，能跟某些非金属单质反应生成相应卤化物，能跟水反应，其化学方程为IBr+H2O

HBr+HIO，下列有关IBr的叙述中，正确的是（）

A.固体IBr是分子晶体

B.在很多反应中IBr是强氧化剂

C.IBr跟水反应时，它既是氧化剂又是还原剂

D.跟NaOH溶液反应生成NaBr和NaIO

4．下列分子的结构中，原子的最外层不能都满足8电子稳定结构的是（）

A.CO2B.PCl3C.CCl4D.NO2

5．已知磷酸分子

中的三个氢原子都可以跟重水分子（D2O）中的D原子发生氢交换。

又知次磷酸（H3PO2）也可跟D2O进行氢交换，但次磷酸钠（NaH2PO2）却不再能跟D2O发生氢交换。

由此可推断出H3PO2的分子结构是（）

6．下列电子式中，正确的是（）

7．下列叙述正确的是（）

A.两种元素构成的共价化合物分子中的化学键都是极性键

B.含有非极性键的化合物不一定是共价化合物

C.只要是离子化合物，其熔点就一定比共价化合物的熔点高

D.只要含有金属阳离子，则此物质中必定存在阴离子

8．N—H键能的含义是（）

A.由N和H形成1molNH3所放出的热量

B.把1molNH3的键全部拆开所吸收的热量

C.拆开6.02×1023个N—H键所吸收的能量

D.形成1个N—H键所放出的热量

9．在短周期中的X和Y两元素可组成化合物XY3，下列说法正确的是（）

A.若X的原子序数为m，则Y的必为m-4

B.XY3的晶体一定是离子晶体

C.X与Y可能属同一周期，也可能分属不同周期

D.X原子半径大于Y原子的半径

10．带静电的有机玻璃棒靠近下列液体的细流，细流会发生偏转的是（）

A.苯B.二硫化碳C.溴水D.四氯化碳

11．下列化学式可表示一个分子的是（）

A.SiO2B.NH4ClC.CCl4D.C

12．下列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型也相同的是（）

A.SO2和SiO2B.NaCl和HCl

C.CCl4和KClD.CO2和H2O

13．NH3、H2S是极性分子，CO2、BF3、CCl4等是极性键构成的非极性分子。

根据上述实例可推出ABn型分子是非极性分子的经验规律是（）

A.分子中不能含有氢原子

B.在ABn分子中A原子没有孤对电子

C.在ABn分子中A的相对原子质量小于B的相对原子质量

D.分子中每个共价键的键长应相等

二、非选择题

14．下表所列数据是在不同物质中氧—氧之间的键长和键能的实测数据，其中a和b尚未测出，但根据一个较为可靠的原则可估计a、b、c、d的大小顺序为_______，该原则可简述为________________________________。

键长（pm）

键能（kJ/mol）

O22-

149

a

O2-

128

b

O2

121

c=494

O2+

112

d=628

15．在金刚石的网状结构中，含有由共价键形成的碳原子环，其中最小的环上有______（填数字）个碳原子，每个碳原子上的任意两个C—C键的夹角都是______（填角度）。

16．如图4-6，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na+离子或Cl-离子所处的位置。

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。

（1）请将其中代表Na+离子的圆圈涂黑（不必考虑体积大小），以完成NaCl晶体的结构示意图。

（2）晶体中，在每个Na+离子的周围与它最接近的且距离相等的Na+离子共有_____个。

（3）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Cl-离子为该晶胞与其相邻的晶胞所共有。

一个晶胞中，Cl-离子的个数等于______，即______（填计算式），Na+离子的个数等于_______，即__________（填计算式）。

（4）设NaCl的摩尔质量为Mg/mol，食盐晶体的密度为

g/cm3，阿伏加德罗常数为NA。

食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为______cm。

17．

（1）图4-7为CO2分子晶体结构的一部分。

观察图形，试说明每个CO2分子周围有______个与之紧邻等距的CO2分子；

（2）试判断：

①CO2、②CS2、③SiO2晶体的沸点由高到低排列的顺序是______>______>______（填写相应物质的编号）。

18．晶体具有规则的几何外形，晶体中最基本的重复单位称为晶胞。

NaCl晶体结构如图4-8所示。

已知FexO晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1。

测知FexO晶体密度为

g/cm3，晶胞边长为4.28×10-10m。

（1）FexO中x值（精确至0.01）为________。

（2）晶体中的Fe分别为Fe2+、Fe3+，在Fe2+和Fe3+的总数中，Fe2+所占分数（用小数表示，精确至0.001）为________。

（3）此晶体化学式为________。

（4）与某个Fe2+（或Fe3+）距离最近且等距离的O2-围成的空间几何构型形状是______。

（5）在晶体中，铁元素的离子间最短距离为________m。

19．现有A、B、C三种物质，A为气态氢化物，分子式为RH3，含R为82.4%，B是另一气态氢化物，A+B→C，C与碱液共热放出A。

C的水溶液加入稀HNO3酸化后，滴入AgNO3溶液，产生不溶性的白色沉淀，回答下列问题：

（1）写出A的名称和电子式，并指出它是否是极性分子？

其稳定性比PH3、H2O如何？

（2）写出B的名称和电子式，并指出它是否是极性分子？

其稳定性比HF、H2S、HBr如何？

其水溶液的酸性比HF、HBr、H2S如何？

（3）写出C的名称和电子式，具体指明C物质中各部分的化学键，指出C形成的晶体类型。

（4）写出上述有关的化学方程式或离子方程式。

20．A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的主族元素。

已知A、C、F三原子的最外层共有11个电子，且这三种元素的最高价氧化物的水化物之间两两皆能反应，均能生成盐和水，D元素原子的最外层电子数比次外层电子数少4，E元素原子次外层电子数比最外层电子数多3。

回答：

（1）写出下列元素的符号：

A________、D________、E________；

（2）用电子式写出B、F形成的化合物的电子式___________________；（3）A、C两种元素最高价氧化物的水化物反应的离子方程式为__________________________；（4）D的固态氧化物是_______晶体，含nmolD的氧化物的晶体中含D—O共价键为_______mol。

参考答案

化学键与晶体结构基础知识

1．化学键

●

化定义

●学

●键类型

●相邻的原子之间强烈的相互作用

●

●离子键共价键

●概念

●离子间通过静电作用形成的化学键

●原子间通过共用电子对（电子云重叠）所形成的化学键

●成键微粒

●阴、阳离子

●原子

●作用方式

●阴阳离子间的静电作用

●原子间通过共用电子对作用

●实例

●CaCl2、Na2O2、NaOH、NaH

●Cl2、CCl4、H2O、HF、HNO3

●用电子式表示形成过程

●MgCl2:

●N2:

●CO2:

2.共价键的极性与分子的极性

分子组成

空间构型

常见分子

键的极性

分子极性

双原子

直线型

N2O2Cl2

非极性键

非极性分子

HClCONO

极性键

极性分子

三原子

直线型

CO2CS2

极性键

非极性分子

折线型

H2OH2S

极性键

极性分子

四原子

平面正三角形

BF3

极性键

极性分子

三角锥

NH3

极性键

极性分子

五原子

正四面体

CH4CCl4

极性键

非极性分子

四面体

CH3ClCH2Cl2

极性键

非极性分子

3．思考：

非极性键是否只存在于单质分子中？

4．晶体类型与性质

类型

离子晶体

原子晶体

分子晶体

金属晶体

构成晶体微粒

阴、阳离子

原子

分子

金属阳离子和自由电子

微粒间作用力

离子键

共价键

分子见作用力

金属键

性

质

熔沸点

较高

很高

低

一般较高、少部分低

硬度

硬而脆

大

小

一般较大、少部分小

导电性

不良（熔融或水溶液导电）

绝缘体

半导体

不良

晶体、熔融均导电

导热性

不良

不良

不良

良

延展性

不良

不良

不良

良

溶解性

易溶于极性溶剂难溶于有机溶剂

不溶

相似相溶

难溶（Na等与水反应）

1.D2.B3.C4.D5.B6.C7.D8.C9.D10.C11.C12.D13.B

14.d>c>b>a键长越短，键能越大

15.6109°28′

（2）12（3）4;Cl-个数=8×

+6×

=4；4；Na+个数=12×

+1=4（4）d=

17.

（1）12

（2）③②①18.

（1）0.92

（2）0.826（3）

O（4）正八面体

（5）3.03×10-10

19.

（1）氨电子式略极性分子稳定性：

H2O>NH3>PH3;

（2）氯化氢电子式略

极性分子稳定性：

HF>HCl>HBr>H2S酸性:

HBr>HCl>H2S>HF；（3）氯化铵电子式略N—H极性键NH4+、Cl-离子键离子化合物（4）NH3+HCl

NH4ClNH4Cl+NaOH

NaCl+NH3↑+H2ONH4++OH-

NH3↑+H2O

NaCl+AgNO3

AgCl↓+NaNO3Cl-+Ag+

AgCl↓

20.

（1）Na、Si、P;

（2）氯化镁电子式略；（3）Al（OH）3+OH-

AlO2-+2H2O;（4）原子，4n