【大纲创新设计】高考化学一轮复习 第3节化学键晶体结构

知识点1化学键分子结构问题1：怎样理解几种不同类型的化学键？化学键、分子间作用力、氢键之间的区别与联系？1．化学键：化学键是存在于

内或晶体内的

相邻的两个或多个

之间强烈的相互作用。这种相互作用的实质均为

作用。分子直接原子电性键型比较离子键共价键金属键定义使

结合成化合物的静电作用原子间通过

形成的相互作用

和

之间形成的静电作用阴阳离子共用电子对金属阳离子自由电子(1)离子键、共价键、金属键的比较第三节化学键晶体结构成键粒子阴、阳离子原子金属阳离子、自由电子特征无方向性和饱和性有方向性和饱和性无方向性和饱和性形成条件ⅠA、ⅡA族的

与ⅥA.ⅦA族的

.非金属原子之间

单质或

.存在及实例离子化合物中，如NaCl、MgO等非金属单质中，如N2、O2等；共价化合物，如HCl、CO2等；离子化合物中；如NaOH、NH4Cl等金属单质或合金中，如Fe、Mg等金属元素非金属元素金属合金(2)极性共价键和非极性共价键2．分子间作用力与氢键、化学键的区别与联系化学键分子间作用力氢键概念相邻的两个或多个原子间强烈的相互作用把分子在一起的作用力某些氢化物分子间存在的一种相互作用聚集范围

内或某些晶体内分子间HF、H2O、NH3等分子间强度比较强烈比化学键

.比分子间作用力稍强性质影响主要影响物质的

性质影响物质的熔、沸点等物理性质使HF、H2O、NH3等物质的熔、沸点反常分子弱得多化学3.极性分子和非极性分子(1)极性分子：整个分子的电荷分布

，例如

等。(2)非极性分子：整个分子的电荷分布

，如

等。不均匀CH3Cl、NH3均匀CCl4、PCl5思维延伸非极性分子的判定(1)非极性键形成的单质分子一定是非极性分子(O3除外)。(2)以极性键结合的多原子分子是否是极性分子，决定于分子中各键的空间排列。例：A—B型分子一定属于极性分子；B—A—B型(AB2)若为直线形则为非极性分子，如CO2；AB3型若为平面三角形(键的夹角为120°)则为非极性分子，如BF3；AB4型若为正四面体或正方形(夹角为109°28′或90°)，则为非极性分子，如CH4。(3)对于既含有极性键，又有非极性键的物质，如乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)整个分子电荷分布是对称的，所以它们是非极性分子，而如乙醇(C2H5OH)的整个电荷分布不对称,因而是极性分子。知识点2化学键与晶体结构问题2：常见晶体有哪几种类型？与化学键等“作用力”有何关系？思维延伸考点1化学键的强弱与物质性质间的关系1．共价键的强弱决定于成键原子半径的大小和成键原子之间形成的共用电子对数；成键原子半径越小，形成共用电子对数越多，共价键越强。2．影响离子键强弱的因素：离子半径和电荷；离子半径越小，电荷数越多，离子键越强，形成的离子化合物熔点越高。3．共价键的参数的应用共价键的参数有键长(单位：10-10m)、键能(单位：kJ/mol)和键角(单位：度)。(1)根据键长和键能可以判断共价键的强弱，键长越短、键能越大，分子越稳定。(2)根据键角可以判断分子的空间构型和分子的极性。要点深化(1)分子内共价键的强弱只决定分子的稳定性和分子的化学性质，与分子构成的分子晶体的物理性质几乎无关。(2)氢键既影响某些晶体的物理性质，又与某些晶体的化学性质有关，如HF较难电离。(3)比较晶体性质时大都比较物理性质。例1(2009·上海)在通常条件下，下列各组物质的性质排列正确的是()A．熔点：CO2>KCl>SiO2B．水溶性：HCl>H2S>SO2C．沸点：乙烷>戊烷>丁烷D．热稳定性：HF>H2O>NH3解析：本题考查常见物质的性质，解答时要联系元素的非金属性的强弱等来分析，中等难度。选项A中SiO2是原子晶体，熔点最高，而分子晶体CO2的熔点最低；选项B中在通常情况下溶解性：SO2>H2S；烷烃的沸点一般是随碳原子数增多而增大，故选项C中沸点最高的应是戊烷，最低的是乙烷；一般情况下，非金属性元素的非金属性越强，其相应氢化物的稳定性越强，可见选项D正确。答案：D1．(2010·改编题)下列各组物质的熔点变化规律与它们的化学键无关的是()A．F2、Cl2、Br2、I2的熔点依次升高B．Li、Na、K、Rb的熔点依次降低C．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低D．晶体硅、碳化硅、金刚石的熔点依次升高

解析：选项A，F2、Cl2、Br2、I2的熔点依次升高是由于分子间作用力逐渐增大引起的，与化学键无关。选项B，Li、Na、K、Rb的熔点依次降低，是由于金属键依次减弱引起的。选项C，NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低，是由于离子键逐渐减弱引起的。选项D，Si、SiC、金刚石的熔点依次升高，是由于共价键依次增强引起的。

答案：A变式练习考点2均摊法确定晶体的化学式均摊是指每个晶胞(一般为平行六面体)平均拥有的粒子数目。求晶体中粒子个数比的方法是：1．处于顶点的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞；2．处于棱上的粒子同时为4个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞；3．处于面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞；4．处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。要点深化(1)晶胞是晶体内的最小的重复结构单元，一般题目中直接给出。(2)原子晶体中无单个分子存在，一般分析“局部”或晶胞的组成，如金刚石的组成：①微观构型：正四面体；②每个C原子参与12个六元环的组成；③每个C原子跟4个C原子形成4个单键；④C原子数∶C—C键键数=1∶2C原子数∶六元环数=1∶2例2(2008·海南化学，24)已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是()A．ZXY3B．ZX2Y6C．ZX4Y8D．ZX8Y12解析：由晶胞可知X占据8个顶点，属于该晶胞的X=8×=1；Y占据12条棱的中间，属于该晶胞的Y=12×=3；Z占据该晶胞的体心，属于该晶胞的Z=1，故该化合物的化学式为ZXY3。答案：A2．(2009·武汉四校模拟)下列关于晶体的说法一定正确的是()A．分子晶体中都存在共价键B．CaTiO3晶体中每个Ti4+与12个O2-紧相邻C．SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合D．金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高变式练习解析：一个Ti4+被12个由4个Ti4+构成的正四边形共有，而每个正四边形中有一个O2-(如题图)。关于说法正确与否的判断，一般是绝对时学会找反例，相对时学会找正例。A项，可用稀有气体形成的晶体去说明；C项要注意SiO2是原子晶体，每个硅原子与四个氧原子以共价键结合；D项，常温下碘是固体，汞是液体。答案：B客观题综合比较不同类型的化学键及不同类型的晶体的性质。考题一(2009·海南，19-2)下列有关物质性质、结构的表述均正确，且存在因果关系的是()表述1表述2A在水中，NaCl的溶解度比I2的溶解度大NaCl晶体中Cl-与Na+间的作用力大于碘晶体中分子间的作用力B通常条件下，CH4分子比PbH4分子稳定性高Pb的原子半径比C的大，Pb与H之间的键能比C与H间的小C在形成化合物时，同一主族元素的化合价相同同一主族元素原子的最外层电子数相同DP4O10、C6H12O6溶于水后均不导电P4O10、C6H12O6均属于共价化合物审题视点：(1)首先分析表述1中性质是否科学正确，(2)若表述1正确，再分析表述2的解释是否与表述1对应。思路点拨：选项A，NaCl溶于水是离子晶体的特性，I2是非极性分子在水中的溶解度小；选项B，分子的稳定性与键能有关，所以正确；选项C，形成化合物不一定是最高价或最低价，所以不与最外层电子数存在因果关系；选项D，因P4O10溶于水后发生了反应，所以不能证明P4O10是共价化合物。标准答案：B

高分解密对于离子晶体较易溶于水及相似相溶原理掌握不够深刻，导致错选A项；D项中表述1不正确，P4O10溶于水后与水发生反应生成H3PO4，可以导电。

主观题与元素周期律（表）知识相联系，考查物质的组成和性质考题二(2009·全国Ⅰ理综，29)(15分)已知周期表中，元素Q、R、W、Y与元素X相邻。Y的最高化合价氧化物的水化物是强酸。回答下列问题：(1)W与Q可以形成一种高温结构陶瓷材料。W的氯化物分子呈正四面体结构，W的氧化物的晶体类型是________；(2)Q的具有相同化合价且可以相互转变的氧化物是________________；原子晶体NO2和N2O4

(3)R和Y形成的二元化合物中，R呈现最高化合价的化合物的化学式是_____________________________________________________；(4)这5种元素的氢化物分子中，①立体结构类型相同的氢化物的沸点从高到低排列次序是(填化学式)____________________，其原因是________________________________________________________；②电子总数相同的氢化物的化学式和立体结构分别是_____________________________________________________；(5)W和Q所形成的结构陶瓷材料的一种合成方法如下：W的氯化物与Q的氢化物加热反应，生成化合物W(QH2)4和HCl气体；W(QH2)4在高温下分解生成Q的氢化物和该陶瓷材料。上述相关反应的化学方程式(各物质用化学式表示)是______________________________________________________As2S5

NH3、AsH3、PH3

NH3分子间存在氢键，所以沸点最高，相对分子质量AsH3大于PH3，分子间作用力AsH3大于PH3，故AsH3沸点高于PH3SiH4正四面体，PH3三角锥形，H2S角形(V形)SiCl4+4NH3Si(NH2)4+4HCl，3Si(NH2)4Si3N4+8NH3↑作答与批改实录点评错误原因：1.回答第(2)问时，未明题目要求，答非所问。2.回答第(3)问时未能正确推出R和Y两元素，且不熟悉主族元素的元素符号。3.回答第(4)问①时未注意到“立体结构类型相同的氢化物”这一信息的含义，叙述原因也是错误的，未掌握好“NH3”分子间可形成氢键这一特殊知识点。4.回答第(4)问②时未明确题目要求是“写化学式和立体结构”，且未掌握对几种常见分子的立体结构的描述，如CO2分子是“直线型”分子。点拨解答本题的关键是推出五种元素的名称并会写元素符号。欲推出五种元素，必须将题干已知条件与问题中给出的信息相结合，W的氯化物分子呈正四面体结构，通常应是SiCl4或CCl4，又W与Q可形成高温结构陶瓷材料，那么W为Si；根据第(2)问的信息，可确定Q为N，由N和Si在周期表中的位置，再结合Y的最高价氧化物的水化物是强酸推出Y是S、X是P、R是As。题后反思分析这类试题必须依据元素周期表，化学键及分子结构(立体结构类型等)，等电子体(如18电子微粒有Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4、C2H6、CH3OH、K+、Ca2+、S2-等)，元素化合物的性质(如NO2与N2O4在常温下可相互转变)等知识为基础。抓突破点时不仅要在题干中寻找，还要在问题中给出的信息中挖掘。*(高考题改编)短周期元素Q、R、T、W、X在元素周期表中的位置如右图所示，其中，T所处的周期序数与主族序数相等。请回答下列问题：(1)T的原子结构示意图为________。(2)元素的非金属性(原子的得电子能力)：Q________W(填“强于”或“弱于”)。(3)由Q与X两种元素形成的化合物是一种常用的灭火剂，该化合物的化学式为________，它是________分子(填“极性”或“非极性”)。其分子空间构型为_____________________________________________。弱于CCl4

非极性正四面体(4)由T与X两种元素形成的化合物其熔点为102℃，沸点为184℃，该化合物的化学式为_____，它形成的晶体是

_____晶体(填类型)，它的水溶液与过量NaOH溶液反应的离子方程式为_____________________________________________________。(5)W有许多同素异形体，其中一种同素异形体都是由如下图所示的W8分子组成的。该分子中存在________个共价键，该物质完全燃烧时的化学方程式为___________________________________________________。W8的环状结构图AlCl3(或Al2Cl6)分子Al3++4OH-AlO2-+2H2O8S8+8O28SO2

(6)R有多种氧化物，其中甲的相对分子质量最小。在一定条件下，2L的甲气体与0.5L的氧气相混合，若该混合气体被足量的NaOH溶液完全吸收后没有气体残留，所生成R的含氧酸盐只有一种，则该含氧酸盐的化学式是___________________。NaNO2

思路点拨：由T的相对位置→T为第三周期元素T是Al元素Q是C、R是N、W是S、X是Cl。(3)C与Cl形成灭火剂是CCl4，类似于CH4是正四面体构型，非极性分子。(4)Al与Cl形成AlCl3，由AlCl3熔点判断它为分子晶体。(5)在S8分子中每个S原子与其它2个S原子形成2个共价键，可见每个S8分子内含有8个“S—S”键。(6)N的氧化物中NO相对分子质量最小，NONO2。分析1LNO、1LNO2与NaOH反应为：NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O。高分解密将短周期元素原子结构特征，元素在周期表中的位置、典型代表元素(H、F、Cl、O、N、C、S及Na、Mg、Al)的性质熟记于心，准确推断出每种元素是解答这类题的关键，如本题中的相对位置就确定了Q、R必为第二周期元素，再结合T的结构特征推出T为Al，这是解本题的切入点。规律支持比较不同物质熔点时，(1)首先要分析出物质所属晶体类型，熔点由高到低的顺序一般是：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。同一晶体类型的物质比较晶体内部结构粒子间的作用力强弱。(2)合金的熔、沸点一般说比它各组分纯金属的熔、沸点低。如：铝硅合金＜纯铝(或硅)。(3)在高级脂肪酸油脂中，不饱和程度越大，熔、沸点越低。(4)有氢键的分子晶体，熔、沸点反常地高。如熔、沸点：H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S；HF>HBr>HI>HCl。1．(5分)(2010·改编题)石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如图)，可由石墨剥离而成，具有极好的应用前景。下列说法正确的是()A．石墨烯与石墨互为同位素B．0.12g石墨烯中含6.02×1022个碳原子C．石墨烯是一种有机物D．石墨烯中碳原子间以共价键结合解析：同位素的研究对象是原子，A选项错误；0.12g石墨烯的物质的量为0.01mol，所含碳原子个数为6.02×1021，B选项错误；有机物一般含有碳、氢元素，C选项错误；由图示可知，石墨烯中碳原子间均以共价键结合，D选项正确。答案：D2．(5分)(2010·西南师大附中月考)自1990年以来，对C60的研究报道很多，其中有碱金属K与C60在回流的甲苯中搅拌反应，得到碱金属化合物K3C60。其晶体是由K+和C-所构成的离子晶体，如图是K3C60的一个晶胞结构图，其中仅标出了C-在晶胞中的分布(为面心立方体)，该晶胞中含K+数为()A．3个B．4个C．8个D．12个解析：由晶胞结构，结合“均摊法”可得晶胞中含有C-的数目为8×+6×=4，再根据化学式K3C60可得K+数为12个。答案：D3．(5分)(2010·西南师大附中月考)下列说法中正确的是()A．H2O分子间含有氢键，所以水的熔点、沸点比H2S高B．质量相等的金刚石和石墨晶体中所含C—C键的数目之比为4∶3C．晶体中只要有阳离子就一定有阴离子D．非金属氧化物都是分子晶体；构成分子晶体的粒子一定含有共价键

解析：选项A，由于H2O分子间存在氢键，其熔点、沸点比H2S高；选项B，金刚石中C原子个数与C—C键数目之比为1∶2，石墨中C原子个数与C—C键数目之比为2∶3，故它们的质量相等时其C—C键数目之比为4∶3；选项C，金属晶体中存在阳离子但无阴离子；选项D，如SiO2是原子晶体，稀有气体形成的晶体为分子晶体，但不含有任何化学键。

答案：B4．(5分)(2010·湖南师大附中期中考题)观察下列模型并结合有关信息，判断下列说法不正确的是()A．单质B12属原子晶体，其结构单元中含有30个B—B键，含20个正三角形B．SF6是由极性键构成的非极性分子C．固态硫S8属于原子晶体D．HCN的结构式为H—CN解析：由B12的熔点可判断它属于原子晶体，在B12中每个B原子与其它5个B原子形成共价键，可见共价键数为=30个，正三角形有20个，A项正确；SF6分子呈对称结构，是由6个极性键构成的非极性分子，B项正确；C项中S8分子构成的晶体只能是分子晶体，C项不正确。根据H只能形成一个共价键，N形成三个共价键，C形成四个共价键，判断D项正确。答案：C5．(10分)(2010·郑州11中期中考题)归纳整理是科学学习的重要方法之一。在学习了氧族元素的各种性质后，可归纳整理出如下表所示的表格(部分)。请根据表回答下列问题：(1)硒的熔点范围可能是________。(2)碲的化合价可能有________。(3)硫、硒、碲的氢化物水溶液的酸性由强至弱顺序是________(填化学式)。(4)氢硒酸有较强的________(填“氧化性”或“还原性”)，因此放在空气中长期保存易变质，其可能发生的化学方程式为_______________________________________________________。113～450℃-2、+4、+6H2Te>H2Se>H2S还原性2H2Se+O22Se+2H2O(5)右图所示为氧族元素单质与H2反应过程中的能量变化(△H)示意图，其中a、b、c、d分别表示氧族中某一元素的单质，H为相同物质的量的单质与H2反应的反应热。则：b代表

(写单质名称)。硒解析：由单质沸点的变化特点，不难得出硒的熔点范围113～450℃，由硫、硒的化合价不难推出碲的可能化合价。根据卤素形成的气态氢化物难易及在水中的酸性强弱，可灵活迁移到硫、硒、碲的氢化物水溶液的酸性强弱及单质与H2反应的反应热变化特点。*