高考化学分类解析化学键与晶体结构.docx

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高考化学分类解析化学键与晶体结构

高考化学分类解析（八）——化学键与晶体结构

●考点阐释

1.理解离子键、共价键的涵义。

理解极性键和非极性键。

了解极性分子和非极性分子。

了解分子间作用力，初步了解氢键。

2.了解几种晶体类型（离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体）及其性质。

会判断晶体类型，会比较晶体熔点高低和硬度大小。

●试题类编

（一）选择题

1.（2002年上海，7）在下列有关晶体的叙述中错误的是

A.离子晶体中，一定存在离子键

B.原子晶体中，只存在共价键

C.金属晶体的熔沸点均很高

D.稀有气体的原子能形成分子晶体

2.（2002年上海，2）下列表达方式错误的是

C.硫离子的核外电子排布式1s22s63s23p4

D.碳—12原子

C

3.（2002年上海春，17）若在宇宙飞船的太空实验室（失重条件下）进行以下实验，其中最难完成的是

A.将金粉和铜粉混合

B.将牛奶加入水中混合

C.蒸发食盐水制取食盐晶体

D.用漏斗、滤纸过滤除去水中的泥沙

4.（2001年上海，4）下列分子的电子式书写正确的是

5.（2001年上海，6）下列物质属于分子晶体的化合物是

A.石英B.硫酸

C.干冰D.食盐

第28届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物，可满足人类1000年的能源需求。

天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个CH4或1个游离水分子。

根据上述信息，完成6～7题。

6.（2001年上海，8）下列关于天然气水合物中两种分子极性的描述正确的是

A.两种都是极性分子

B.两种都是非极性分子

C.CH4是极性分子

D.水是极性分子，CH4是非极性分子

7.（2001年上海，9）若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离水分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为

A.CH4·14H2OB.CH4·8H2O

C.CH4·7

H2OD.CH4·6H2O

8.（2001年广东、河南，3）氮化硅（Si3N4）是一种新型的耐高温耐磨材料，在工业上有广泛用途，它属于

A.原子晶体B.分子晶体

C.金属晶体D.离子晶体

9.（2000年全国，15）1999年曾报导合成和分离了含高能量的正离子N

的化合物N5AsF6，下列叙述错误的是

A.N

共有34个核外电子

B.N

中氮—氮原子间以共用电子对结合

C.化合物N5AsF6中As化合价为＋1

D.化合物N5AsF6中F化合价为－1

10.（2000年全国，3）下列广告用语在科学性上没有错误的是

A.这种饮料中不含任何化学物质

B.这种蒸馏水绝对纯净，其中不含任何离子

C.这种口服液含丰富的氮、磷、锌等微量元素

D.没有水就没有生命

11.（2000年全国，11）下列每组物质发生状态变化所克服的粒子间的相互作用属于同种类型的是

A.食盐和蔗糖熔化B.钠和硫熔化

C.碘和干冰升华D.二氧化硅和氧化钠熔化

12.（2000年春，2）下列电子式中，正确的是

13.（1999年全国，6）关于晶体的下列说法正确的是

A.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子

B.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子

C.原子晶体的熔点一定比金属晶体的高

D.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低

14.（1999年全国，7）下列各分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是

A.BeCl2B.PCl3

C.PCl5D.N2

15.（1999年上海，3）下列化学式既能表示物质的组成，又能表示物质分子式的是

A.NH4NO3B.SiO2

C.C6H5NO2D.Cu

16.（1998年全国，5）下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是

A.光气（COCl2）B.六氟化硫

C.二氟化氙D.三氟化硼

17.（1998年全国，13）下列叙述正确的是

A.同主族金属的原子半径越大，熔点越高

B.稀有气体原子序数越大沸点越高

C.分子间作用力越弱分子晶体的熔点越低

D.同周期元素的原子半径越小越易失去电子

18.（1998年上海，3）下列电子式书写错误的是

19.（1996年全国，10）关于化学键的下列叙述中，正确的是

A.离子化合物可以含共价键B.共价化合物可能含离子键

C.离子化合物中只含离子键D.共价化合物中不含离子键

20.（1996年上海，3）下列电子式书写错误的是

21.（1996年上海，8）下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子的是

A.CO2、H2SB.C2H4、CH4

C.Cl2、C2H2D.NH3、HCl

22.（1996年上海，2）下列过程中，共价键被破坏的是

A.碘升华B.溴蒸气被木炭吸附

C.酒精溶于水D.HCl气体溶于水

23.（1995年全国，1、2、3）请分别比较①～③小题中前后两个值的大小。

用A、B、C、D表示前者和后者的关系。

①N和Ne的原子半径

A.大于B.小于C.等于D.不能肯定

②F2和Br2的沸点

A.大于B.小于C.等于D.不能肯定

③

O和

O的原子的核外电子数

A.大于B.小于C.等于D.不能肯定

24.（1995年上海，16）下列判断不正确的是

A.SO2具有可燃性B.H2SO4不是离子化合物

C.芒硝是硫酸盐D.CS2的电子式

25.（1994年上海，6）下列电子式中，正确的是

26.（1994年上海，13）下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的一组是

A.CH4和Br2B.NH3和H2O

C.H2S和CCl4D.CO2和HCl

27.（1994年上海，12）下列各组物质中，按熔点由低到高排列正确的是

A.O2、I2、HgB.CO2、KCl、SiO2

C.Na、K、RbD.SiC、NaCl、SO2

（二）笔答题

28.（2000年广东，25）

（1）下列物质结构图中，●代表原子序数从1到10的元素的原子实（原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分），小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，短线代表价键，（示例：

F2

）

根据各图表示的结构特点，写出该分子的化学式：

A：

B：

C：

D：

（2）在分子的结构式中，由一个原子提供成键电子对而形成的共价键用“→”表示，例如：

硫酸写出三硝酸甘油酯的结构式：

。

29.（1999年全国，33）

（1）中学教材上图5—3表示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－1）。

（2）天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在如右图所示的缺陷：

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。

30.（1998年全国，30）BGO是我国研制的一种闪烁晶体材料，曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验，它是锗酸铋的简称。

若知：

①在BGO中，锗处于最高价态，②在BGO中，铋的价态与铋跟氯形成某种共价氯化物时所呈的价态相同，在此氯化物中铋具有最外层8电子稳定结构，③BGO可看成是由锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物，且在BGO晶体的化学式中，这两种氧化物所含的总质量相同。

请填空：

（1）锗和铋的元素符号分别是_________________和_________________。

（2）BGO晶体的化学式是_________________。

（3）BGO晶体中所含铋的氧化物化学式是_______________________________________。

31.（1998年上海，27）a、b、c、d、e、f、g为七种由短周期元素构成的粒子，它们都有10个电子，其结构特点如下：

粒子代码：

abcdefg

原子核数：

单核单核双核多核单核多核多核

电荷数：

01＋1－02＋1＋0

（单位电荷）

其中b的离子半径大于e的离子半径；d是由极性键构成的四原子极性分子；c与f可形成两个共价型g分子。

试写出：

（1）a粒子的核外电子排布式_________________。

（2）b与e相应元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱比较为：

___________＞___________（用化学式表示）。

（3）d溶于水的电离方程式______________________。

（4）g粒子所构成的晶体类型属_________________。

（5）c粒子是_________________，f粒子是_________________（用化学式表示）。

●答案解析

（一）选择题

1.答案：

C

解析：

原子晶体中一定不存在离子键。

只要晶体中存在离子键，就一定是离子晶体，但在离子内部可能含有共价键。

在常见的晶体类型中，只有金属晶体的熔沸点差别最大，有熔沸点很高的钨，也有常温下为液态的汞。

2.答案：

C

解析：

硫离子的最外层电子是饱和的，应为8，硫离子的核外电子排布式1s22s63s23p6。

3.答案：

D

解析：

此题为一物理与化学的综合试题。

粒子间都存在一定的作用力，所以，将金粉和铜粉混合或将牛奶加入水中混合在地球上与在太空中一样能完成。

同样地加热，也能使分子克服分子间作用力而挥发，故C也能完成。

上述实验都与重力无关。

但在过滤操作中，固体与液体的分离是在重力的作用下，液体流到低处来完成的，太空中没有了重力，液体也就不会自动流下。

4.答案：

C

解析：

在书写共价分子的电子式时，应注意两点：

一是各原子最外层的电子数必须标出；二是要正确标出共用电子对数目。

A中N原子的最外层电子没有全部标出，B中氯原子的最外层电子没有全部标出，D中碳原子与氧原子间应形成两对共用电子对。

5.答案：

BC

解析：

石英为原子晶体，食盐为离子晶体，硫酸和干冰为分子晶体。

6.答案：

D

解析：

水分子中的三个原子形成角形结构，不对称，为极性分子；CH4分子的空间构型为正四面体型，属于对称结构，为非极性分子。

7.答案：

B

解析：

解答此题要注意审题，由题意可知：

8个笼中共有48个水分子，6个CH4分子。

所以其平均组成为：

CH4·8H2O。

8.答案：

A

解析：

耐高温、耐磨是原子晶体的特点，故氮化硅（Si3N4）是原子晶体。

9.答案：

C

10.答案：

D

解析：

解答本题要联系实际，饮料中至少含有水，水就是一种化学物质。

且无论如何纯净的水都存在水的电离，都有H＋、OH－；氮、磷是农作物生长所必须的成分，而非口服液的成分；水在各种动植物中都占有相当大的比重，所以没有水就没有生命。

11.答案：

C

解析：

食盐熔化克服的是离子键，蔗糖熔化克服的是分子间作用力，故A选项错误。

钠发生状态变化克服的是金属键，而硫发生状态变化克服的是分子间作用力，因此B选项也不正确。

碘和干冰都是分子晶体，状态改变克服的都是分子间作用力，故C选项符合题意。

二氧化硅是原子晶体，熔化时克服的是共价键，而氧化钠是离子晶体，熔化时克服的离子键，故D选项也不合题意。

12.答案：

D

解析：

A中N2的电子式书写不规范，正确的应为：

：

N┇┇N：

；共价化合物中不能写电荷符号，故C错；复杂的离子的电子式必须有［］且要写出电荷符号。

13.答案：

A

解析：

金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的，不存在阴离子；金属钨的熔点高于原子晶体硅的熔点；分子晶体碘常温下为固态，而汞为液态。

14.答案：

BD

解析：

分子中的原子是否满足8电子结构取决于两个因素：

一是该中性原子的最外层电子数；二是该原子在分子中形成的共价键数目。

如果二者之和为8，则满足8电子结构。

15.答案：

C

解析：

本题考查了化学式的含义。

在四大类晶体中，除了分子晶体中含有独立的分子以外，其余几种晶体都找不到独立的分子，此时化学式仅表示物质中原子的最简组成。

16.答案：

A

解析：

光气的电子式为：

因此分子中每个原子都能满足8电子

结构。

SF6中一个硫原子形成6对共用电子对，故S不能满足8电子结构；XeF2中，氙原子成键前已满足8电子结构，成键后又形成两对共用电子对，故不能满足8电子结构；BF3分子中，B原子与F原子只形成了三对共用电子对，达不到8电子结构。

17.答案：

BC

解析：

同主族金属元素的原子半径越大，构成金属晶体的金属键越弱，则熔点越低；稀有气体为单原子分子构成的分子晶体，其相对分子质量随原子序数增大而增大，则熔沸点增高；分子间作用力越弱，分子晶体的熔点越低；同周期元素的原子半径是随原子序数增大从左到右逐渐减小，失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强。

18.答案：

B

解析：

以共价键形成的分子或离子中，如果能用电子式表示其结构，则每个原子的最外层必满足8电子稳定结构（氢满足2电子稳定结构）。

19.答案：

AD

解析：

如NaOH这样的离子化合物既含有离子键，又含有共价键。

20.答案：

A

解析：

CO2的电子式应为

21.答案：

B

解析：

此题考查共价键的极性和分子的极性。

A中，CO2结构为O==C==O,H2S为

所以都含极性键，但H2S是极性分子。

子。

故B为答案。

C中，Cl2不含极性键；D中NH3为极性分子都不合题意。

22.答案：

D

解析：

HCl气体溶于水，在水分子作用下，电离为H＋和Cl－，原HCl分子中共价键破坏。

23.答案：

①B②B③C

解析：

①由元素周期律：

同周期元素从左至右原子半径逐渐减小而至稀有气体元素突然变大。

故选B。

②由卤素单质的性质递变：

卤族元素单质从上到下沸点升高，可知应选B；或由晶体结构知识：

F2、Br2属分子晶体，相对分子质量大者分子间作用力大，沸点高；或由二者常温状态判断：

F2为气态而Br2为液态，即Br2沸点高。

③由同位素的定义：

同位素原子间质子数相同（对原子来说即电子数相同）而中子数不同，故可确定选项。

24.答案：

A

解析：

SO2不可燃，如果继续氧化必须在加热时使用催化剂方可。

25.答案：

C

26.答案：

B

解析：

若从整个分子看，分子里电荷分布是对称的，则这样的分子为非极性分子。

若整个分子的电荷分布不对称，则这样的分子为极性分子。

所以分子的极性与构成的化学键及分子空间构型都有关系，如上述NH3中N—H为极性键，而分子构型为三角锥型，

为不对称排列；H2O中H—O也为极性键，分子构型为

为不对称排列，所以它们都是由极性键构成的极性分子。

27.答案：

B

解析：

CO2为分子晶体，其分子间作用力很弱，具有较低熔点；KCl为离子晶体，其离子间存在较强的离子键，有较高熔点；SiO2为原子晶体，原子间用较强的共价键相结合，因而熔点很高，所以CO2、KCl、SiO2熔点符合题意。

（二）笔答题

28.答案：

（1）A：

NH3B：

HCNC：

CO（NH2）2D：

BF3

解析：

首先注意题给限制条件1～10号元素，然后分析A结构中，最外层有两个未成键电子，且形成三个共价键，那么它最外层必然有5个电子，为N元素，另外三个为氢元素，则A的化学式为NH3，同理可分析出B、C、D的化学式分别为HCN、COHNH2）2和BF3，对三硝酸甘油酯的结构式可借助硝基甲烷中硝基结构写出。

29.答案：

（1）

g·cm－3

（2）6∶91

（2）设1molNi0.97O中含Ni3＋xmol，Ni2＋（0.97－x）mol

根据电中性：

3xmol＋2（0.97－x）mol=2×1mol

x=0.06

Ni2＋为（0.97－x）mol=0.91mol

离子数之比：

Ni3＋∶Ni2＋=0.06∶0.91=6∶91

30.答案：

（1）GeBi

（2）Bi4GeSO12或Bi4（GeO4）3（3）Bi2O3

解析：

Ge与Si同族，锗酸类似于原硅酸，其酸根的形式应为GeO

，N与Bi同主族，最外层有5个电子，形成三对共用电子对即达8电子结构，故在BGO中呈＋3价。

所以BGO的化学式为Bi4（GeO4）3，铋的氧化物分子式为Bi2O3。

31.答案：

（1）1s22s22p6

（2）NaOH＞Mg（OH）2

（3）NH3＋H2O

NH3·H2O

NH

＋OH－

（4）分子晶体（5）OH－H3O＋

●命题趋向与应试策略

（一）重视基础形成知识规律

1.化学键与物质类别关系规律

（1）只含非极性共价键的物质：

同种非金属元素构成的单质，如：

I2、N2、P4、金刚石、晶体硅等。

（2）只含有极性共价键的物质：

一般是不同非金属元素构成的共价化合物，如：

HCl、NH3、SiO2、CS2等。

（3）既有极性键又有非极性键的物质：

如：

H2O2、C2H2、CH3CH3、C6H6（苯）等。

（4）只含有离子键的物质：

活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如：

Na2S、CsCl、K2O、NaH等。

（5）既有离子键又有非极性键的物质，如：

Na2O2、Na2Sx、CaC2等。

（6）由离子键、共价键、配位键构成的物质，如：

NH4Cl等。

（7）由强极性键构成但又不是强电解质的物质，如：

HF。

（8）只含有共价键而无范德华力的化合物，如：

原子晶体SiO2、SiC等。

（9）无化学键的物质：

稀有气体，如氩等。

2.共价键的极性与分子极性关系规律

共价键包括非极性键和极性键。

化学键有无极性，是相对共价键而言的，即共用电子对是否发生偏移。

而共用电子对的偏移，又取决于成键原子吸引电子能力的大小。

按上述推理归纳为：

A—A型，即相同元素原子间成键形成的是非极性键；A—B型，即不同元素原子间成键形成的是极性键。

分子是否存在极性，不能简单地只看分子中的共价键是否有极性，而要看整个分子中的电荷分布是否均匀、对称。

根据组成分子的原子种类和数目的多少，可将分子分为单原子分子、双原子分子和多原子分子，其各类分子极性的判断依据是：

（1）单原子分子：

分子中不存在化学键，故没有极性分子或非极性分子之说，如He、Ne等。

（2）双原子分子：

若含极性键，就是极性分子，如HCl、HBr等；若含非极性键，就是非极性分子，如O2、I2等。

（3）以极性键结合的多原子分子，主要由分子中各键在空间的排列位置决定分子的极性。

若分子中的电荷分布均匀，即排列位置对称，则为非极性分子，如BF3、CH4等。

若分子中的电荷分布不均匀，即排列位置不对称，则为极性分子，如NH3、SO2等。

3.物质熔沸点高低比较规律

（1）不同晶体类型的物质的熔沸点高低顺序一般是：

原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。

同一晶体类型的物质，则晶体内部结构粒子间的作用越强，熔沸点越高。

（2）原子晶体要比较共价键的强弱，一般地说，原子半径越小，形成的共价键的键长越短，键能越大，其晶体熔沸点越高。

如熔点：

金刚石＞碳化硅＞晶体硅。

（3）离子晶体要比较离子键的强弱。

一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用就越强，其离子晶体的熔沸点就越高，如熔点：

MgO＞MgCl2＞NaCl＞CsCl。

（4）分子晶体：

组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高，如：

熔沸点：

O2＞N2，HI＞HBr＞HCl。

组成和结构不相似的物质，分子极性越大，其熔沸点就越高，如熔沸点CO＞N2。

在同分异构体中，一般地说，支链数越多，熔沸点越低，如沸点：

正戊烷＞异戊烷＞新戊烷；同分异构体的芳香烃及其衍生物，其熔沸点高低顺序是邻＞间＞对位化合物。

（5）金属晶体中金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔沸点就越高。

（6）元素周期表中第ⅦA族卤素的单质（分子晶体）的熔沸点随原子序数递增而升高；第ⅠA族碱金属元素的单质（金属晶体）的熔沸点随原子序数的递增而降低。

（二）分析热点把握命题趋向

高考对本部分内容考查的热点：

一是化学键类型、分子极性的判断，解此类题时的依据是有关的基本概念如共价键的概念，形成化学键元素性质的差异大小，分子的空间构型等，在分析解答过程中要注意问题的隐含性。

如NH4Cl中存在共价键，全都是由非金属原子构成的，但是离子化合物存在离子键。

二是分子结构的确定，此类题目的特点是判断常见分子、离子的电子式的书写正误，或是综合化学键的知识考查分子的空间构型及分子的形成方式。

三是晶体结构的确定及晶体物理性质的比较，此类题在高考中的比重有增大的趋势，难度也有所增加，对知识的要求比较细致深刻，应用能力要求较高。

主要考查一些常见单质、化合物的晶体类型；判断晶体中基本粒子间的作用力是离子键、共价键还是分子间作用力，从而确定晶体的熔点高低。

其次就是课本上出现过的晶体结构示意图。

该类题目的特点：

①由物质的性质或粒子间的作用力确定晶体类型，②依据比较晶体物理性质（主要是：

硬度、熔点、沸点等）的规律，确定所给晶体硬度的大小，熔沸点的高低顺序。

在解答过程中，首先要判断晶体类型，其次根据四类晶体（离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体）各自物理性质的主要影响因素（即粒子间的相互作用力的强弱）进行分析比较，最后要注意看准顺序要求。

由于晶体空间结构试题能很好地考查学生的观察能力和三维空间的想象能力，因而它成为命题的热点在情理之中。

考查的形式或根据空间构型求晶体的化学式或根据空间构型求晶体密度、阿伏加德罗常数、化学键数目等，常与数学和物理知识综合在一起考查，特别易与立体几何知识结合在一起。

此类试题立意新颖，构思巧妙，对学生的观察思维能力，空间想象能力有较高的要求。

［例题］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晶体结构如图所示。

已知FexO晶体晶胞为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1。

测知FexO晶体密度ρ为5.71g·cm－3，晶胞边长为4.28×10－10m（铁相对原子质量为55.9，氧相对原子质量为16）。

求：

（1）FexO中x的值。

（2）晶体中的铁分别为Fe2＋、Fe3＋，在Fe2＋和Fe3＋的总数中，Fe2＋所占的质量分数（用小数表示精确到0.001）。

（3）确定此晶体的化学式（化学式中表示出Fe2＋和Fe3＋的个数）。

（4）在该晶体中，铁元素的离子间的最短距离为多少米？

解答：

考查晶体结构常以新情境（或信息题）的形式出现，要求考生在解题时展开丰富的空间想象、结合化学概念、充分运用数学或物理的思维方法，以及旋转、翻转、分割、延伸等手段解题。

本题应抓住晶体中的电中性原则，充分利用数学知识，展开空间想象。

（1）1个晶胞中含4个FexO

6.02×1023×（4.28×10－8）3×5.71=4M

M=67.4g·mol－155.9x＋16=67.4

故x=0.92

（2）设Fe2＋为y个、则Fe3＋为（0.92－y）个

2y＋3×（0.92－y）=2y=0.76

×100%=82.6%

（3）19FeO·2Fe2O3；

（4）

=3.03×10－10m。