微粒间作用力与物质性质

第二单元

微粒间作用力与物质性质

考点一共价键【核心知识通关】1.共价键的本质与特征:(1)本质:两原子之间形成___________。(2)特征:具有方向性和_____性。共用电子对饱和2.共价键的分类:分类依据类型形成共价键的原子轨道重叠方式σ键原子轨道“_______”重叠π键原子轨道“_______”重叠形成共价键的电子对是否偏移极性键共用电子对_____非极性键共用电子对_______头碰头肩并肩偏移不偏移分类依据类型原子间共用电子对的数目单键原子间有一对共用电子对双键原子间有两对共用电子对叁键原子间有三对共用电子对3.键参数:(1)定义。①键能:气态基态原子形成1mol共价键释放的最低能量。②键长:形成共价键的两个原子之间的核间距。③键角:两个共价键之间的夹角。(2)键参数对分子性质的影响。键能越___,键长越___,分子越稳定。稳定性空间构型大短4.等电子原理:原子总数相同、_______________的分子具有相似的化学键特征,具有许多相近的性质,如CO和N2。价电子总数相同【特别提醒】(1)只有两原子的电负性相差不大时,才能形成共用电子对,形成共价键;当两原子的电负性相差很大(大于1.7)时,不会形成共用电子对,会形成离子键。(2)碳碳叁键和碳碳双键的键能不是碳碳单键的键能的3倍和2倍,原因是这些键的类型不完全相同。(3)键长约等于成键两原子的半径之和,实际上,由于轨道的重叠,前者比后者略小一些。(4)由于原子轨道的重叠程度不同从而导致σ键和π键的稳定性不同,一般σ键比π键稳定。(5)并不是所有的共价键都有方向性,如s-sσ键,因为s轨道是球形对称的,从哪个方向重叠都相同,因此这种共价键没有方向性。【方法规律】共价键类型的判断1.σ键与π键的判断:(1)依据强度判断:σ键的强度较大,较稳定,π键活泼,比较容易断裂。(2)共价单键是σ键,共价双键中含有一个σ键,一个π键;共价叁键中含有一个σ键,两个π键。2.极性键与非极性键的判断:看形成共价键的两原子,不同种元素的原子之间形成的是极性共价键,同种元素的原子之间形成的是非极性共价键。

【高考模拟精练】1.(1)(2015·全国卷Ⅰ节选)碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题:①碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是__________________________________________________。②CS2分子中,共价键的类型有________,C原子的杂化轨道类型是________,写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子________。(2)(2013·浙江高考节选)关于化合物,下列叙述正确的有_________。A.分子间可形成氢键B.分子中既有极性键又有非极性键C.分子中有7个σ键和1个π键D.该分子在水中的溶解度大于2-丁烯(3)(2012·浙江高考)下列物质中,只含有极性键的分子是________,既含离子键又含共价键的化合物是__;只存在σ键的分子是________,同时存在σ键和π键的分子是_______。A.N2

B.CO2

C.CH2Cl2

D.C2H4E.C2H6

F.CaCl2

G.NH4Cl【解析】(1)①在原子结构中,最外层电子小于4个的原子易失去电子,而碳原子的最外层是4个电子,且碳原子的半径较小,难以通过得或失电子达到稳定结构,所以通过共用电子对的方式,即形成共价键来达到稳定结构;②CS2分子中,C与S原子形成双键,每个双键都是含有1个σ键和1个π键,分子空间构型为直线形,则含有的共价键类型为σ键和π键;C原子的最外层形成2个σ键,无孤电子对,所以为sp杂化;O与S同主族,所以与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子为CO2;与二氧化碳互为等电子体的离子有SCN-,所以SCN-的空间构型和键合方式与CS2相同。(2)该化合物的官能团有碳碳双键和醛基,不能形成氢键,碳原子之间形成的键是非极性键,碳原子与其他原子形成的键是极性键,碳碳双键和碳氧双键均含有π键和σ键,故该分子中有9个σ键,3个π键;分子中含有2个醛基,溶解度大于相同碳原子数的烃。(3)不同元素的原子之间形成的共价键为极性键,同种元素的原子之间形成的共价键是非极性键;活泼金属元素和活泼非金属元素形成离子键,铵盐中存在离子键;只含有单键的物质只存在σ键,含有双键或三键的物质同时存在σ键和π键。故只含有极性键的是CH2Cl2、CO2;既含有离子键又含有共价键的化合物是NH4Cl;只存在σ键的分子是CH2Cl2、C2H6;同时存在σ键和π键的分子是N2、CO2、C2H4。答案:(1)①C有4个价电子且半径较小,难以通过得或失电子达到稳定结构②σ键和π键sp

CO2、SCN-(或COS等)(2)B、D

(3)B、C

G

C、E

A、B、D2.(2013·全国卷Ⅰ节选)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:化学键C—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—O键能/(kJ·mol-1)356413336226318452(1)硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是_______________________。(2)SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是________________________________________________。【解析】(1)分析表格中C—C键、C—H键、Si—Si键、Si—H键的键能,可以得出:C—C键和C—H键较强,所形成的烷烃稳定,而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成,所以硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多。(2)分析表格中C—H键、C—O键、Si—H键、Si—O键的键能,可以得出:C—H键的键能大于C—O键,C—H键比C—O键稳定,而Si—H键的键能却远小于Si—O键,所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键,所以SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物。答案:(1)C—C键和C—H键较强,所形成的烷烃稳定。而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成(2)C—H键的键能大于C—O键,C—H键比C—O键稳定。而Si—H键的键能却远小于Si—O键,所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键3.(2016·湛江模拟)为清理路面积雪人们使用了一种融雪剂,其主要成分的化学式为XY2,X、Y均为元素周期表前20号元素,其阳离子和阴离子的电子层结构相同,且1molXY2含有54mol电子。(1)该融雪剂的化学式是________,该物质中化学键类型是________,电子式是________。(2)元素D、E原子的最外层电子数是其电子层数的2倍,D与Y相邻,则D的元素符号是________;D与E能形成一种结构类似于CO2的三原子分子,且每个原子均达到了8电子稳定结构,该分子的结构式为________,电子式为________,化学键类型为________(填“离子键”“非极性共价键”或“极性共价键”)。(3)W是与D同主族的短周期元素,Z是第3周期金属性最强的元素,Z的单质在W的常见单质中反应时有两种产物:不加热时生成________,其化学键类型为__________;加热时生成________,其化学键类型为________,电子式为________。【解析】(1)X的阳离子与Y的阴离子的电子层结构相同,且1molXY2中含54mol电子,则1molX、Y的离子平均含18mol电子,可推出其化学式应为CaCl2,即X为Ca,Y为Cl。(2)D、E原子的最外层电子数是其电子层数的2倍,则其为He或C或S或Kr,又因D与Y相邻,则D为S,He、Kr与D不能形成分子,则E为C,C与S形成的分子为CS2。(3)W是与硫同主族的短周期元素,则W是氧;Z是第3周期金属性最强的元素,则Z是Na。Na在O2中反应不加热时生成Na2O,加热时生成Na2O2,Na2O2中Na+与

间形成离子键,内部形成非极性共价键。答案:(1)CaCl2离子键(2)S

S

C

S极性共价键(3)Na2O离子键Na2O2离子键和非极性共价键＝＝【加固训练】1.有原子序数依次增大的A、B、C、D、E五种元素,A是短周期中族序数等于周期数的非金属元素;B元素的原子既不易失去也不易得到电子,其基态原子中每种能级电子数相同;C元素的价电子构型为nsnnpn+1;D的最外层电子数与电子层数之比为3∶1;E是地壳中含量仅次于铝的金属元素,其合金用途最广,用量最大。(1)E元素在元素周期表中的位置为______________;E元素外围电子排布式为________________________。(2)A分别与B、C、D能形成电子数为10的化合物,它们的沸点由高到低的顺序是______________(写分子式)。(3)B与D形成的非极性分子的电子式为________。(4)B、C、D三种元素的第一电离能由大到小的顺序是________(用元素符号表示)。(5)C的单质分子中σ键和π键的个数比为________。(6)已知25℃、101kPa下:ABC(aq)+A2D(l)====BC-(aq)+A3D+(aq)

ΔH=+45.6kJ·mol-1A3D+(aq)+DA-(aq)====2A2D(l)

ΔH=-57.3kJ·mol-1则在25℃、101kPa的稀溶液中,ABC与DA-反应的热化学方程式是(以离子方程式表示)_______________________________________________________________。【解析】短周期中族序数等于周期数的非金属元素只有H,故A为H;由B元素原子的得失电子能力可判断B为C,其1s、2s、2p轨道各有2个电子;C元素的价电子构型为nsnnpn+1,由s轨道容纳2个电子可知n只能等于2,故C为N;由最外层电子数与电子层数的关系可知D为O;由E在地壳中含量可知其为Fe。答案:(1)第4周期Ⅷ族3d64s2(2)H2O、NH3、CH4(3)(4)N>O>C

(5)1∶2(6)HCN(aq)+OH-(aq)====CN-(aq)+H2O(l)ΔH=-11.7kJ·mol-12.已知:硫酸铜溶液中滴入氨基乙酸钠(H2N—CH2—COONa)即可得到配合物A。其结构如图:(1)铜元素基态原子的外围电子排布式为_________。(2)元素C、N、O的第一电离能由大到小排列顺序为______________。(3)A中碳原子的轨道杂化类型为______________。(4)1mol氨基乙酸钠(H2N-CH2-COONa)含有σ键的数目为________________。(5)氨基乙酸钠分解产物之一为二氧化碳。写出二氧化碳的一种等电子体:______________(写化学式)。(6)已知:硫酸铜灼烧可以生成一种红色晶体,其结构如图,则该化合物的化学式是________________。【解析】(1)Cu位于第四周期ⅠB族,根据核外电子排布规律可得,基态原子的外围电子排布式为3d104s1。(2)C、N、O位于同一周期,第一电离能逐渐增大,但氮原子的最外层3p3处于半充满状态,第一电离能比相邻元素的第一电离能大,所以第一电离能由大到小的顺序为N>O>C。(3)根据氨基乙酸钠的结构简式可知,饱和碳原子的轨道杂化类型为sp3,中碳原子的轨道杂化类型为sp2。(4)根据氨基乙酸钠的结构简式知,1mol氨基乙酸钠中含有σ键的数目为8NA;(5)根据等电子体的概念写出,二氧化碳的等电子体为N2O(或SCN-、N3-等);(6)根据红色晶体的晶胞结构利用切割法判断,1个晶胞中含有4个铜和2个氧,则该化合物的化学式是Cu2O。答案:(1)3d104s1

(2)N>O>C(3)sp2、sp3

(4)8NA(5)N2O(或SCN-、N3-等)(6)Cu2O3.原子序数小于20的A、B、C、D、E、F、G七种元素,它们的原子序数依次增大,已知:C元素是地壳中含量最多的元素;A和D的价电子数相同,C和E的价电子数也相同,且A和D两元素原子核外电子数之和是C、E两元素原子核内质子数之和的1/2;D、E、F三种元素的基态原子具有相同的电子层数,且F原子的p轨道上电子数比E原子的p轨道上多一个电子;B元素原子中未成对电子数与C相同;7种元素的基态原子中,G原子的电子层数最多且和A处于同一主族,则:(1)用电子式表示D和E形成化合物的过程________________________________________________________。(2)写出基态G原子的简化核外电子排布式_________。(3)A2C2分子中________(填“含”或“不含”,下同)σ键,____________π键,其电子式为_________。(4)在A—E、A—F两种共价键中,键的极性较强的是____________,键长较长的是____________。(5)7种元素中的一种或两种元素组成的分子,属于16电子的等电子体的有________(填两种,下同);属于18电子的等电子体的有________;BC分子中,σ键和π键数目之比是________。【解析】原子序数小于20的A、B、C、D、E、F、G七种元素,它们的原子序数依次增大,已知C元素是地壳中含量最多的元素,则C为氧元素;A和D的价电子数相同,C和E的价电子数也相同,说明A、D同族,C、E同族,且A和D两元素原子核外电子数之和是C、E两元素原子核内质子数之和的1/2,则A为氢元素,D为钠元素,E为硫元素;D、E、F三种元素的基态原子具有相同的电子层数,即为同周期元素,且F原子的p轨道上电子数比E原子的p轨道上多一个电子,则F为氯元素;B元素原子中未成对电子数与C相同,且原子序数小于氧,所以B为碳元素;7种元素的基态原子中,G原子的电子层数最多且和A处于同一主族,则G为钾元素。(1)用电子式表示硫化钠的形成过程为

。(2)G为钾元素,原子的简化核外电子排布式为[Ar]4s1。(3)A2C2为过氧化氢,分子中含有σ键,不含π键,其电子式为

(4)在H—S、H—Cl两种共价键中,由于硫原子半径大于氯原子,硫的非金属性弱于氯,所以键的极性较强的是H—Cl,键长较长的是H—S。(5)7种元素中的一种或两种元素组成的分子,属于16电子的等电子体的有CO2、CS2,属于18电子的等电子体的有O3、SO2;BC为CO,与氮分子互为等电子体,所以结构相同,所以在CO分子中,σ键和π键数目之比为1∶2。答案:(1)(2)[Ar]4s1

(3)含不含(4)H—Cl

H—S(5)CO2、CS2

O3、SO2

1∶2考点二晶体和晶胞【核心知识通关】1.晶体与非晶体:(1)晶体与非晶体比较。晶体非晶体结构特征结构微粒在三维空间里___________排列结构微粒相对_____排列周期性有序无序晶体非晶体性质特征自范性有无熔点固定不固定异同表现各向异性不具有各向异性二者区别方法间接方法测定其是否有固定的_____科学方法对固体进行X-射线衍射实验熔点(2)获得晶体的途径。①熔融态物质凝固。②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。③溶质从溶液中析出。2.晶胞:(1)晶胞:描述晶体结构的基本单元。(2)晶体与晶胞的关系:数量巨大的晶胞“_________”构成晶体。(3)晶胞中粒子数目的计算——均摊法:如某个粒子为n个晶胞所共有,则该粒子有___属于这个晶胞。无隙并置【特别提醒】(1)具有规则几何外形的固体不一定是晶体,如玻璃。(2)晶体与非晶体的本质区别:是否有自范性。(3)晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的“平行六面体”,但不一定是最小的“平行六面体”。(4)区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行X-射线衍射实验。【方法规律】1.晶胞组成的计算——均摊法:(1)原则。晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有,那么,每个晶胞对这个原子分得的份额就是。(2)方法。①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定,如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形,其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有,每个六边形占1/3。2.有关晶胞各物理量的关系:对于立方晶胞,可简化成下面的公式进行各物理量的计算:a3×ρ×NA=n×M,a表示晶胞的棱长,ρ表示密度,NA表示阿伏加德罗常数,n表示1mol晶胞中所含晶体的物质的量,M表示相对分子质量,a3×ρ×NA表示1mol晶胞的质量。【高考模拟精练】1.(1)(2015·全国卷Ⅱ节选)氧和钠可形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566nm,F的化学式为________;晶胞中氧原子的配位数为________;列式计算晶体F的密度(g·cm-3)____________________。(2)(2014·山东高考)石墨烯可转化为富勒烯(C60),某金属M与C60可制备一种低温超导材料,晶胞如图所示,M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为________,该材料的化学式为________。(3)(2014·全国卷Ⅰ)Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有____________个铜原子。铝单质为面心立方晶体,其晶胞参数a=0.405nm,晶胞中铝原子的配位数为________________。列式表示铝单质的密度________g·cm-3(不必计算出结果)。(4)(2014·江苏高考)铜晶胞结构如下图所示,铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为________。【解析】(1)由晶胞结构知位于立方体顶点和面心上的小球为8×

+6×

=4(个),而位于立方体内部的深色小球的个数为8个,故Na与O个数比为2∶1,即F的化学式为Na2O而非Na2O2。1mol这样的立方体中应含4molNa2O,则其密度为ρ=≈2.27g·cm-3。(2)根据均摊法,晶胞含M原子的个数为12×+9=12,C60位于顶点和面心,故晶胞含C60的个数为8×+6×=4,故化学式为M3C60。(3)氧化亚铜晶胞中含有氧原子个数为4+8×1/8+6×1/2=8,根据氧化亚铜的化学式可知,晶胞中铜原子和氧原子的个数之比为2∶1,所以晶胞中铜原子个数为16个。在晶体中,与铝原子距离相等且最近的铝原子共有3×4=12个,所以在晶胞中铝原子的配位数为12,一个晶胞中含有铝原子的个数是8×1/8+6×1/2=4,晶体的密度为ρ=(4)Cu为面心立方晶胞,配位数为12。答案:(1)Na2O

8≈2.27g·cm-3(2)12

M3C60(3)16

12(4)122.(2016·延安模拟)已知A、B、C、D和E都是元素周期表中前36号的元素,它们的原子序数依次增大。A与其他4种元素既不在同一周期又不在同一主族。B和C属同一主族,D和E属同一周期,又知E是周期表中1～18列中的第7列元素。D的原子序数比E小5,D跟B可形成离子化合物,其晶胞结构如图所示。请回答:(1)A元素的名称是________。(2)B的元素符号是________,C的元素符号是_______,B与A形成的化合物比C与A形成的化合物沸点高,其原因是______________。(3)E属元素周期表中第________周期,第______族的元素,其元素名称是________,它的+2价离子的电子排布式为_________________________________________。(4)从图中可以看出,D跟B形成的离子化合物的化学式为________;该离子化合物晶体的密度为ag·cm-3,则晶胞的体积是______________(只要求列出算式)。【解析】因为E是Mn,D是Ca,根据晶胞结构可以推算D∶B=(8×+6×)∶8=1∶2,则B显负一价,应为氟,C为氯,则A为H。(1)A元素是氢。(2)B元素符号是F。C的元素符号是Cl,HF分子间易形成氢键,HCl分子间不形成氢键。(3)E在第4周期ⅦB族,是锰,其+2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。(4)D与B形成化合物为CaF2,晶胞体积是答案:(1)氢(2)F

Cl氟化氢分子间存在氢键,氯化氢分子间没有氢键(3)4

ⅦB锰1s22s22p63s23p63d5(4)CaF2

【加固训练】1.M、N、O、P、Q是元素周期表中原子序数依次增大的前四周期元素。M原子最外层电子数为内层电子数的3倍;N的焰色反应呈黄色;O的氢化物是一种强酸,其浓溶液可与M、Q的化合物反应生成O的单质;P是一种金属元素,其基态原子中有6个未成对电子。请回答下列问题:(1)元素Q的名称为________,P的基态原子价层电子排布式为____________。(2)O的氢化物的沸点比其上一周期同族元素的氢化物低,是因为____________________________________。(3)M、O电负性大小顺序是________(用元素符号表示),O的最高价含氧酸根的空间构型为________,其中心原子的杂化类型为________。(4)M、N形成的化合物的晶胞如图所示,该晶胞的化学式为______,该晶体类型为_____________________。(5)该晶胞的边长为a×10-10cm,则距离最近的M、N离子间的距离为________cm。【解析】依题意可知:M为氧元素,N为钠元素,O是氯元素,P是铬元素,Q是锰元素,因此有:(1)元素Q的名称为锰,P的基态原子价层电子排布式为3d54s1。(2)O的氢化物的沸点比其上一周期同族元素的氢化物低是因为HF分子间存在氢键,而HCl分子间无氢键。(3)M、O电负性大小顺序是O>Cl,O的最高价含氧酸根为

,空间构型为正四面体。其中心原子的杂化类型为sp3杂化。(4)M微粒的数目为8×+6×=4;N微粒的数目为8;因此M、N形成的化合物的晶胞的化学式为Na2O;该晶体类型为离子晶体。(5)晶胞的边长为a×10-10cm,则距离最近的2个M离子间的距离为a×10-10cm,故距离最近的M、N离子间的距离为a×10-10cm。答案:(1)锰3d54s1

(2)HF分子间存在氢键,而HCl分子间无氢键(3)O>Cl正四面体形sp3杂化(4)Na2O离子晶体(5)a×10-102.(1)用晶体的X-射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果:晶胞为面心立方最密堆积,边长为361pm。又知铜的密度为9.00g·cm-3,则铜晶胞的体积是____________cm3、晶胞的质量是__g,阿伏加德罗常数为____________________________[列式计算,已知Ar(Cu)=63.6]。(2)CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构,已知CaO晶体密度为ag·cm-3,NA表示阿伏加德罗常数,则CaO晶胞体积为________cm3。(3)X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。①在1个晶胞中,X离子的数目为________。②该化合物的化学式为________。【解析】(1)体积是a3;质量=体积×密度;一个体心晶胞含4个原子,则摩尔质量=四分之一×晶胞质量×NA,可求NA。(2)因为CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构。所以一个晶胞中有四个钙离子和四个氧离子,根据M(CaO)=56g·mol-1,则一个CaO的质量m(CaO)=g。V(CaO晶胞)=质量/密度=(3)1个晶胞中X离子的数目为8×+6×=4。Y离子的数目为1×4=4,X与Y离子的个数比为1∶1,则该化合物的化学式为XY或YX。答案:(1)4.70×10-23

4.23×10-22NA==6.01×1023mol-1(2)(3)①4②XY或YX3.三氟化氮(NF3)是一种无色、无味、无毒且不可燃的气体,它可在铜的催化作用下由F2和过量的NH3反应得到,该反应的另一种产物是盐。(1)生成物NF3中氮原子的轨道杂化方式为__________,NF3分子空间构型为__________________;键角_______109.5°(填“大于”“小于”或“等于”)。(2)被称为类卤离子,写出1种与互为等电子体的分子的化学式______________。(3)某元素X跟氟可形成离子晶体,其晶胞结构如图,该离子化合物的化学式为(用X、F表示)______________。(4)若晶胞边长为acm,该离子化合物的摩尔质量为Mg·mol-1,则该晶体的密度为________g·cm-3(用a、M、NA表达)。【解析】(1)NF3中有一对孤电子对,N和F形成3个N—F键,则NF3中的杂化轨道数为4,所以是sp3杂化,空间结构为三角锥形。如果排斥相同,键角应为109.5°,氟成键后负电成分高,孤电子对对它的排斥力比对氮的大,导致NF3键角压缩,故键角小于109.5°。(2)

中有22个电子,那么含22个电子且原子数为3的分子有CO2或N2O。(3)F-位于晶胞内部,共8个,X离子位于顶点和面心,个数为(8×1/8)+6×1/2=4,故该离子化合物的化学式为XF2。(4)若晶胞边长为acm,则该晶胞的体积为a3cm3,该离子化合物的摩尔质量为Mg·mol-1,则1mol该物质的质量为Mg,则1个晶胞的质量为4M/NAg,故密度为4M/NAg÷a3cm3=4M/a3NAg·cm-3。答案:(1)sp3三角锥形小于(2)CO2或N2O(3)XF2

(4)4M/a3NA考点三四种晶体类型的结构和性质

【核心知识通关】1.分子间作用力与分子晶体:(1)分子间作用力①概念。物质分子之间_____存在的相互作用力,称为分子间作用力。普遍②分类。分子间作用力最常见的是_________和_____。③强弱。范德华力__氢键__化学键。范德华力氢键<<④范德华力。范德华力主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质。范德华力越强,物质的熔点、沸点越高,硬度越大。一般来说,___________相似的物质,随着_____________的增加,范德华力逐渐_____。组成和结构相对分子质量增大⑤氢键。a.形成。已经与___________的原子形成共价键的_______(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中___________的原子之间的作用力,称为氢键。电负性很强氢原子电负性很强b.表示方法。A—H…Bc.特征。具有一定的_____性和_____性。d.分类。氢键包括_______氢键和_______氢键两种。方向饱和分子内分子间e.分子间氢键对物质性质的影响。主要表现为使物质的熔、沸点_____,对电离和溶解度等产生影响。升高(2)分子晶体:①结构特点。a.构成晶体的微粒是_____。b.分子间作用力为_________,也可能有氢键。c.分子密堆积:一个分子周围通常有___个紧邻的分子。②性质特点:硬度_____,熔、沸点_____。分子范德华力12较小较低③典型的分子晶体。a.冰:水分子之间的主要作用力是_____,也存在__________,每个水分子周围只有__个紧邻的水分子。b.干冰:CO2分子之间的作用力是_________,每个CO2分子周围有___个紧邻的CO2分子。氢键范德华力4范德华力122.原子晶体:(1)结构特点。①构成晶体的微粒是_____。②原子间以_______结合。③三维空间网状结构。原子共价键(2)性质特点:硬度_____,熔点_____。(3)典型的原子晶体。①金刚石:碳原子轨道采取___杂化,与4个碳原子分别形成4个_______,构成_________形,碳碳键之间夹角为________。很大很高sp3共价键正四面体109.5°②SiO2:硅原子轨道采取___杂化,与4个氧原子分别形成4个共价键,形成[SiO4]四面体,每个氧原子连接__个硅原子。sp323.金属晶体:(1)金属晶体的性质:升高降低低堆积模型常见金属配位数晶胞面心立方最密堆积Cu、Ag、Au___体心立方堆积Na、K、Fe__六方最密堆积Mg、Zn、Ti___(2)金属晶体的常见堆积方式。128124.离子晶体:(1)离子晶体。①概念。a.离子键:___________间通过_________(指相互排斥和相互吸引的平衡)形成的化学键。b.离子晶体:由_______和_______通过离子键结合而成的晶体。阴、阳离子静电作用阴离子阳离子②决定离子晶体结构的因素。a.几何因素:即_________________________。b.电荷因素:即正、负离子____________________。c.键性因素:离子键的纯粹程度。③性质特点:硬度_____,熔、沸点_____。晶体中正、负离子的半径比电荷不同,配位数不同较大较高(2)晶格能。①定义:_________形成1摩尔离子晶体_____的能量,单位_________,通常取___值。气态离子释放kJ·mol-1正②大小及与其他量的关系。a.晶格能是最能反映离子晶体_______的数据。b.在离子晶体中,离子半径越___,离子所带电荷数越___,则晶格能越大。c.晶格能越大,形成的离子晶体就越_____,而且熔点越___,硬度越___。稳定性小多稳定高大(3)典型的离子晶体。①NaCl型:在晶体中,每个Na+同时吸引__个Cl-,每个Cl-同时吸引__个Na+,配位数为__。每个晶胞含__个Na+和__个Cl-。②CsCl型:在晶体中,每个Cl-吸引__个Cs+,每个Cs+吸引__个Cl-,配位数为__。66644888【特别提醒】(1)分子晶体的构成微粒是分子,微粒间的作用力是分子间作用力。(2)原子晶体的构成微粒是原子,微粒间的作用力是共价键。(3)常温下为气态或液态的物质,其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。(4)原子晶体中一定含有共价键,而分子晶体中不一定有共价键,如稀有气体的晶体。(5)原子晶体熔化时,破坏共价键,分子晶体熔化时破坏的是分子间作用力,分子内的共价键不被破坏。(6)由于形成金属键的自由电子是分布于整个晶体中,在整个晶体中的金属阳离子间自由运动,所以当金属晶体发生变形时,金属键不被破坏,使金属晶体具有延展性的特殊性质。(7)离子晶体中一定含有离子键,可能含有共价键,离子晶体熔化或溶于水时,会破坏离子键。【方法规律】1.四种晶体的比较:晶体类型分子晶体原子晶体离子晶体金属晶体质点微粒分子原子阴、阳离子金属阳离子微粒间作用力分子间作用力共价键离子键金属键熔、沸点很低很高较高无规律晶体类型分子晶体原子晶体离子晶体金属晶体硬度一般很软很硬较硬无规律溶解性相似相溶难溶易溶于极性溶剂难溶(部分与水反应)导电情况晶体和熔融状态下都不导电一般不导电,个别导电,还有半导体晶体不导电,熔融状态下导电晶体导电导热性不良不良不良良2.判断晶体类型的方法:(1)根据构成粒子及粒子间的作用力类别进行判断。(2)根据各类晶体的特征性质判断。①低熔、沸点的化合物一般属于分子晶体。②熔、沸点较高,且在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物一般为离子晶体。③熔、沸点很高,不导电,不溶于一般溶剂的物质一般为原子晶体。④能导电、传热、具有延展性的晶体一般为金属晶体。(3)根据物质类别判断。①金属氧化物、强碱、大部分盐类是离子晶体。②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅)、气态氢化物、非金属氧化物(SiO2除外)、酸、大多数有机物(有机盐除外)是分子晶体。③金刚石、晶体硅、晶体硼、碳化硅、SiO2等是原子晶体。④金属单质固体是金属晶体。3.晶体熔沸点的比较方法:(1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律:原子晶体>离子晶体>分子晶体。(2)同种类型晶体,晶体内粒子间的作用力越大,熔、沸点越高。①离子晶体:一般来说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,离子晶格能越大,其离子晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。②原子晶体:原子半径越小、键长越短、键能越大,晶体的熔、沸点越高,如熔点:金刚石>碳化硅>晶体硅。③分子晶体:a.分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有氢键的分子晶体,熔、沸点反常得高,如H2O>H2Te>H2Se>H2S。b.组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高,如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。c.组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近),分子的极性越大,其熔、沸点越高,如CO>N2,CH3OH>CH3CH3。④金属晶体:一般来说,金属阳离子半径越小,离子所带电荷数越多,其金属键越强,金属熔、沸点就越高,如熔、沸点:Na<Mg<Al。【高考模拟精练】1.(2015·全国卷Ⅰ)碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题:(1)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253K,沸点为376K,其固体属于________晶体。(2)碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示:①在石墨烯晶体中,每个C原子连接________个六元环,每个六元环占有________个C原子。②在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接________个六元环,六元环中最多有________个C原子在同一平面。【解析】(1)该化合物熔点为253K,沸点为376K,熔沸点较低,所以为分子晶体;(2)根据均摊法来计算。①石墨烯晶体中,每个碳原子被3个六元环共有,每个六元环占有的碳原子数是6×1/3=2;②每个碳原子形成4个共价键,每2个共价键即可形成1个六元环,则可形成6个六元环,每个共价键被2个六元环共用,所以一个碳原子可连接12个六元环;根据数学知识,3个碳原子可形成一个平面,而每个碳原子都可构成1个正四面体,所以六元环中最多有4个碳原子共面。答案:(1)分子(2)①3

2②12

42.(2016·梧州模拟)Ⅰ.下列数据是对应物质的熔点,有关的判断错误的是________。Na2ONaAlF3AlCl3Al2O3BCl3CO2SiO2920℃97.8℃1291℃190℃2073℃-107℃-57℃1723℃A.只要含有金属阳离子的晶体就一定是离子晶体B.在共价化合物中各原子都形成8电子结构C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D.金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高Ⅱ.如图为几种晶体或晶胞的构型示意图。请回答下列问题:(1)这些晶体中,粒子之间以共价键结合形成的晶体是______________。(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为__________。(3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同,NaCl晶体的晶格能___(填“大于”或“小于”)MgO晶体的晶格能,原因是__________________________________________________。(4)每个铜晶胞中实际占有________个铜原子,CaCl2晶体中Ca2+的配位数为________。(5)冰的熔点远高于干冰,除因为H2O是极性分子、CO2是非极性分子外,还有一个重要的原因是________________________________________________________。【解析】Ⅰ.A项含有金属阳离子的可能为金属晶体;B项共价化合物中各原子不一定都形成8电子结构,如BCl3。Ⅱ.(1)分析各种物质的晶胞发现以共价键结合的晶体为金刚石晶体。(2)结合不同晶体的熔点特点及氢键的知识确定熔点高低顺序为金刚石,氧化镁,氯化钙,冰,干冰。(4)分析铜晶胞的特点,顶点的铜原子为8×1/8=1,位于面上的Cu为6×1/2=3,所以实际占有4个铜原子。答案:Ⅰ.A、BⅡ.(1)金刚石晶体(2)金刚石,氧化镁,氯化钙,冰,干冰(3)小于镁离子和氧离子电荷数大于钠离子和氯离子,并且离子半径氧比氯小,镁比钠小(4)4

8

(5)冰在晶态时存在氢键,而干冰没有【加固训练】1.(2014·全国卷Ⅱ)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同,b的价电子层中的未成对电子有3个,c的最外层电子数为其内层电子数的3倍,d与c同族,e的最外层只有1个电子,但次外层有18个电子。回答下列问题:(1)b、c、d中第一电离能最大的是_________________(填元素符号),e的外围电子轨道表示式为_________________________________________________________。(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中,分子呈三角锥形,该分子的中心原子的杂化方式为____________;分子中既含有极性共价键,又含有非极性共价键的化合物是____________(填化学式,写出两种)。

(3)这些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是______________;酸根呈三角锥结构的酸是__________________。(填化学式)(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1,则e离子的电荷为________________。(5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中,阴离子呈四面体结构;阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。该化合物中,阴离子为________________,阳离子中存在的化学键类型有__________________;该化合物加热时首先失去的组分是________________,判断理由是_____________________________________________。【解析】a的核外电子总数与其周期数相同,则a为氢;b的价电子层中的未成对电子有3个,则b为氮;c的最外层电子数为其内层电子数的3倍,则c为氧;d与c同主族,d为硫;e的最外层只有1个电子,但次外层有18个电子,其电子排布式应为1s22s22p63s23p63d104s1,为铜元素。(1)同一周期的元素第一电离能从左往右逐渐增大,但是氮元素的2p轨道因为是半满的,因此其第一电离能反常得高,同一主族的元素从上到下第一电离能逐渐减小,因此三者电离能大小为N>O>S;铜的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,因此其外围电子轨道表示式为;(2)根据题意应该是形成氨气,氨气中氮原子为sp3杂化,分子中既有非极性键又有极性键的二元化合物有H2O2、N2H4、C2H6等;(3)符合题意的酸是HNO2、HNO3;酸根为三角锥形的酸是H2SO3;(4)晶胞中氧原子有1+8×=2;铜原子的个数为4,因此该晶体为氧化亚铜,其中铜原子为+1价;(5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中,阴离子呈四面体结构,则阴离子为硫酸根,根据阳离子的结构图可以知道该阳离子中含有一个铜离子,四个氨分子,两个水分子,因此该物质的化学式为[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4,阳离子中存在配位键和共价键,该化合物加热时首先失去水,原因是铜离子与水所形成的配位键要比与氨气所形成的配位键弱。答案:(1)N

(2)sp3

H2O2、N2H4(合理即可)(3)HNO2、HNO3

H2SO3(4)+1(5)共价键和配位键H2O

H2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的弱2.(2016·泉州模拟)原子序数依次增大的短周期元素a、b、c、d和e中,a的最外层电子数为其周期数的2倍;b和d的A2B型氢化物均为V形分子,c的+1价离子比e的-1价离子少8个电子。回答下列问题:(1)元素a为______________,c为____________;(2)由这些元素形成的双原子分子为________;(3)由这些元素形成的三原子分子中,分子的空间结构属于直线形的是________,非直线形的是________(写2种);(4)这些元素的单质或由它们形成的AB型化合物中,其晶体类型属于原子晶体的是______________,离子晶体的是______________,金属晶体的是________,分子晶体的是______________;(每空填一种)(5)元素a和b形成的一种化合物与c和b形成的一种化合物发生的反应常用于防毒面具中,该反应的化学方程式为___________________________________________。【解析】原子序数依次增大的短周期元素a、b、c、d、e中,a的最外层电子数为其周期数的2倍,b和d的A2B型氢化物均为V形分子,c的+1价离子比e的-1价离子少8个电子,可推出元素a为C、b为O、c为Na、d为S、e为Cl。由这些元素形成的双原子分子为CO、O2、Cl2;由这些元素形成的三原子分子中直线形的为CO2、CS2,非直线形的分子是ClO2、SO2、O3、SCl2等。这些元素的单质或由它们形成的AB型化合物中,其晶体类型