第三章化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

1、 上海培佳文化傳播培佳教育學(xué)科教師輔導(dǎo)講義1.2 化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)考點(diǎn)解讀 基礎(chǔ)型課程部分主題學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)水平說(shuō) 明物質(zhì)的微觀(guān)世界化學(xué)鍵離子鍵B(1)化學(xué)鍵的概念(2)存在離子鍵、共價(jià)鍵或金屬鍵的代表物質(zhì)(3)用電子式表示離子鍵、共價(jià)鍵形成的物質(zhì)共價(jià)鍵B金屬鍵A 拓展型課程部分主題學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)水平說(shuō) 明研究影響物質(zhì)性質(zhì)的內(nèi)因探究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)極性鍵A非極性鍵A分子構(gòu)型A鍵角分子的極性B極性分子、非極性分子分子的穩(wěn)定性B鍵長(zhǎng)、鍵能分子間相互作用范德華力B晶體離子晶體B以典型實(shí)例理解晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)的關(guān)系分子晶體B原子晶體B金屬晶體A考點(diǎn)梳理一、化學(xué)鍵相鄰原子或原子團(tuán)之間強(qiáng)烈的相互作用。

2、分類(lèi)：化學(xué)鍵包括離子鍵、共價(jià)鍵和金屬鍵二、離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵的比較。離子鍵共價(jià)鍵金屬鍵概念陰、陽(yáng)離子間通過(guò)靜電作用所形成的化學(xué)鍵原子間通過(guò)共用電子對(duì)（電子云重疊)所形成的化學(xué)鍵金屬陽(yáng)離子與自由電子通過(guò)相互作用而形成的化學(xué)鍵成鍵微粒陰、陽(yáng)離子原子金屬陽(yáng)離子和自由電子成鍵性質(zhì)靜電作用（包括引力和斥力）共用電子對(duì)（電子云的重疊）電性作用形成條件一般為活潑金屬與活潑非金屬特殊：NH4Cl等銨鹽。一般為非金屬與非金屬特殊：AlCl3、BeCl2等。金屬內(nèi)部強(qiáng)弱因素1.離子半徑2.離子電荷1.鍵長(zhǎng)2.鍵能1.金屬原子的半徑2.陽(yáng)離子所帶電荷特點(diǎn)無(wú)方向性、無(wú)飽和性有方向性、有飽和性實(shí)例MgO、NaCl

3、、CaF2、Na2O、 K2SH2、N2、H2O、CO2、金剛石Fe、Mg、合金三、非極性共價(jià)鍵和極性共價(jià)鍵的比較。非極性共價(jià)鍵和極性共價(jià)鍵的比較非極性共價(jià)鍵極性共價(jià)鍵概念同種元素原子形成的共價(jià)鍵，共用電子對(duì)不發(fā)生偏移不同種元素原子形成的共價(jià)鍵，共用電子對(duì)發(fā)生偏移原子吸引電子的能力相同不同共用電子對(duì)不偏向任何一方偏向吸引電子能力強(qiáng)的原子成鍵原子電性電中性顯部分電性形成條件由同種非金屬元素組成(一般）由不同種非金屬元素組成(一般)1共價(jià)鍵的參數(shù)鍵長(zhǎng)：在分子中，兩個(gè)成鍵原子的核間距叫做鍵長(zhǎng)。鍵能：在一定溫度和壓強(qiáng)下，斷開(kāi)1 mol A B所吸收的能量稱(chēng)為AB的鍵能。鍵角：在多原子分子里，鍵和鍵之間

4、的夾角，我們把這種分子中鍵與鍵之間的夾角叫做鍵角。鍵長(zhǎng)和鍵能決定分子的穩(wěn)定性；鍵長(zhǎng)和鍵角決定分子的空間構(gòu)型。HF、HCl、HBr、HI的鍵長(zhǎng)越來(lái)越長(zhǎng)，鍵能越來(lái)越小，所以共價(jià)分子的穩(wěn)定性越來(lái)越差。HF最穩(wěn)定，而HI在高溫易發(fā)生可逆的分解反應(yīng)CH4、NH3、BF3、H2O的鍵角各不相同，所以所形成的化合物的空間構(gòu)型也各不相同。它們的鍵角依次為：HCH=10928 ；HNH=10718 ；FBF=120；HOH=10430 。而硫化氫的鍵角HSH=92，白磷分子（P4）為正四面體結(jié)構(gòu)，鍵角為PPP=602配位鍵 配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵，共用電子對(duì)由一個(gè)原子單方提供，與另一個(gè)原子或離子共用而形成的共

5、價(jià)鍵。 水和氫離子結(jié)合成水合氫離子：H2O + H+H3O+氨和氫離子結(jié)合成銨根離子： NH3 + H+NH4+四、化學(xué)鍵、分子間作用力和氫鍵的比較化學(xué)鍵、分子間作用力和氫鍵的比較化學(xué)鍵分子間作用力（范德華力）氫鍵概念相鄰原子間強(qiáng)烈的相互作用分子間比較微弱的相互作用某些具有強(qiáng)極性鍵的氫化物分子間略強(qiáng)的相互作用范圍分子內(nèi)或晶體內(nèi)分子間分子間強(qiáng)弱較強(qiáng)比化學(xué)鍵弱得多（氯化氫分子中氫氯鍵鍵能為432kJ/mol，而氯化氫分子間的范德華力只有20kJ/mol）介于化學(xué)鍵和分子間作用力之間性質(zhì)影響化學(xué)性質(zhì)主要影響 物質(zhì)物理性質(zhì)主要影響物質(zhì)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、密度五、共價(jià)鍵極性和共價(jià)分子極性的比較。極性分子：分子中

6、正、負(fù)電荷中心不重合，從整個(gè)分子來(lái)看，電荷的分布是不均勻的，不對(duì)稱(chēng)的。非極性分子：分子中正、負(fù)電荷中心重合，從整個(gè)分子來(lái)看，電荷的分布是均勻的，對(duì)稱(chēng)的。共價(jià)鍵極性和共價(jià)分子極性的比較共價(jià)鍵的極性共價(jià)分子的極性類(lèi)型極性鍵和非極性鍵極性分子和非極性分子因素是否由同種元素原子形成整個(gè)分子電荷的分布是否均勻?qū)ΨQ(chēng)聯(lián)系1、（1）所有的惰性氣體都為非極性分子。 （2）以非極性鍵結(jié)合的雙原子分子必為非極性分子，如：H2、O2 （3）以極性鍵結(jié)合的雙原子分子一定是極性分子，如：HCI、CO、NO （4）以極性鍵結(jié)合的多原子分子，是否是極性分子，由該分子的空間構(gòu)型決定，如： 空間構(gòu)型對(duì)稱(chēng)，為非極性分子，如：CO2

7、、CS2、CC14、BF3、C2H2 空間構(gòu)型不對(duì)稱(chēng)，為極性分子，如：H2O、NH3、H2O22、大多數(shù)的有機(jī)物都偏弱極性分子。注意：判斷ABn型分子可參考使用以下經(jīng)驗(yàn)規(guī)律： 若中心原子A的化合價(jià)的絕對(duì)值等于該元素所在的主族序數(shù)，則為非極性分子，若不等則為極性分子； 若中心原子有孤對(duì)電子(未參與成鍵的電子對(duì))，則為極性分子，若無(wú)孤對(duì)電子，則為非極性分子。說(shuō)明鍵有極性，分子不一定有極性?！菊n本實(shí)驗(yàn)】靜電對(duì)不同液流方向的影響 裝置儀器：酸式滴定管、玻璃棒、燒杯試劑：水、四氯化碳簡(jiǎn)要步驟：1、取兩只潔凈且又干燥的酸式滴定管檢查是否漏水，關(guān)閉活塞分別加入適量的水和四氯化碳2、取一只用毛皮摩擦過(guò)的玻璃棒

8、放在裝有水的滴定管下端口，打開(kāi)活塞，觀(guān)察液流方向，同樣的操作對(duì)于四氯化碳 現(xiàn)象：水的流向偏移很大，四氯化碳幾乎不偏移 原理：水是極性分子，氧原子一端帶有負(fù)電荷，帶有負(fù)電荷的玻璃棒對(duì)負(fù)電荷的氧原子具有排斥力，而四氯化碳是非極性分子，不存在這種排斥力 注意事項(xiàng)：1、滴定管要放豎直 2、玻璃棒摩擦后立刻做實(shí)驗(yàn) 出題方向：出題的方式可能是給出一些極性分子或非極性分子讓我們選出一個(gè)方法來(lái)鑒別。常見(jiàn)分子類(lèi)型和極性的比較分子類(lèi)型分子形狀鍵角鍵的極性分子極性代表物A球形非極性HeA2直線(xiàn)形非極性非極性H2、O2AB直線(xiàn)形極性極性HCl、CO、NOABA直線(xiàn)形180極性非極性CO2、CS2ABA折線(xiàn)形，V字形極

9、性極性H2O、SO2A4正四面體形60非極性非極性P4AB3平面三角形120極性非極性BF3AB3三角錐形極性極性NH3AB4正四面體形10928極性非極性CH4、CCl4AB3C四面體形極性極性CH3ClAB2C2四面體形極性極性CH2Cl2六、離子晶體、原子晶體、分子晶體和金屬晶體離子晶體、原子晶體、分子晶體和金屬晶體的比較離子晶體原子晶體分子晶體金屬晶體存在微粒陰、陽(yáng)離子原子分子金屬陽(yáng)離子、自由電子、金屬原子微粒間作用離子鍵共價(jià)鍵分子間作用力(范德華力)金屬鍵主要物理性質(zhì)熔沸點(diǎn)熔沸點(diǎn)較髙熔沸點(diǎn)很高熔沸點(diǎn)較低差異較大(鎢很高，汞很低)硬度硬而脆硬度很高硬度較低有良好的延展性和機(jī)械加工性能導(dǎo)

10、電性固體不導(dǎo)電，熔融狀態(tài)導(dǎo)電不導(dǎo)電固體或榕融狀態(tài)均不導(dǎo)電良導(dǎo)體其他易溶于極性溶劑不溶于大多數(shù)溶劑符合“相似相溶”原理金屬光澤實(shí)例食鹽、氫氧化鈉、 氧化鎂等金剛石、晶體硅、二氧化硅、碳化硅等干冰，氯化氫鎂、鋁、合金等注：只有分子晶體才有分子式。七、晶體熔沸點(diǎn)的比較不同類(lèi)晶體：一般情況下，原子晶體離子晶體分子晶體。 例：SiO2NaClSO2同種類(lèi)型晶體：構(gòu)成晶體微粒間的作用大，則熔沸點(diǎn)高，反之則小。2、 離子晶體：離子所帶的電荷數(shù)越高，離子半徑越小，則其熔沸點(diǎn)就越高。 例：AlMgNa3、 分子晶體：對(duì)于同類(lèi)分子晶體，式量越大，則熔沸點(diǎn)越高。 例：HIHBrHCl4、 原子晶體：鍵長(zhǎng)越小、鍵能越

11、大，則熔沸點(diǎn)越高。 例：C(金剛石)SiCSi常溫常壓下?tīng)顟B(tài)A. 熔點(diǎn)：固態(tài)物質(zhì)液態(tài)物質(zhì)B. 沸點(diǎn)：液態(tài)物質(zhì)氣態(tài)物質(zhì)4一般來(lái)說(shuō)合金的熔沸點(diǎn)比各種金屬的都低，硬度都大。例題精講 【例1】(模考改編題)在下列變化中所破壞的作用力（填“離子鍵A”“共價(jià)鍵B”“金屬鍵C”“分子間作用力D”） 1、食鹽溶于水 2、氯化銨溶于水 3、氯化氫氣體溶于水 4、金剛石熔化 5、汞受熱變成汞蒸氣 6、加熱氯酸鉀使其分解 7、蔗糖溶于水 8、碘升華 9、酒精溶于水 10、離子晶體發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)，一定會(huì)破壞 11、原子晶體熔化要破壞 【變式訓(xùn)練】(2012楊浦一模5)下列物質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，所克服的粒子間相互作用屬于同種

12、類(lèi)型的是（ ） A液溴和己烷分別受熱變?yōu)闅怏w B干冰和氯化銨分別受熱變?yōu)闅怏w C硅和鐵分別受熱熔化 D氯化氫和蔗糖分別溶解于水【變式訓(xùn)練】(2011虹口二模12)下列晶體中，除了原子與原子間的共價(jià)鍵外，同時(shí)也存在范德華力的共有多少種 （ ） H2O SiO2 C60 金剛石 石墨 I2 醋酸 Ar A. 3種 B. 4種 C. 5種 D. 6種【變式訓(xùn)練】(2014一模黃浦2)關(guān)于鍵長(zhǎng)、鍵能和鍵角的說(shuō)法中不正確的是 （ ） A鍵角是描述分子立體結(jié)構(gòu)的重要參數(shù) B鍵長(zhǎng)的大小與成鍵原子的半徑和成鍵數(shù)目有關(guān) C鍵能越大，鍵長(zhǎng)就越長(zhǎng)，共價(jià)化合物也就越穩(wěn)定D鍵角的大小與鍵長(zhǎng)、鍵能的大小無(wú)關(guān)【例2】(模考

13、改編題)有關(guān)化學(xué)鍵的描述正確的是 A. 有化學(xué)鍵斷裂的過(guò)程一定發(fā)生了化學(xué)反應(yīng) B. 帶相反電荷的離子之間的相互吸引稱(chēng)為離子鍵 C. 非金屬原子間以共價(jià)鍵結(jié)合的物質(zhì)都是共價(jià)化合物 D. 金屬的性質(zhì)和金屬固體的形成都與金屬鍵有關(guān) E在離子化合物里，只存在離子鍵，沒(méi)有共價(jià)鍵 F只有共價(jià)鍵形成的物質(zhì)，不一定是共價(jià)化合物 G非極性鍵只存在于雙原子的單質(zhì)分子中 H由不同元素組成的多原子分子里，一定只存在極性鍵 I非金屬元素組成的化合物中只含共價(jià)鍵 JC、N、O、H四種元素形成的化合物一定既有離子鍵，又有共價(jià)鍵 K不同元素的原子構(gòu)成的分子只含極性共價(jià)鍵 LCH4中所有的價(jià)電子都參與形成共價(jià)鍵【例3】(模考改

14、編題)設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，試判定下列說(shuō)法是否正確 A1mol石墨含有的CC鍵數(shù)為3NA； B石墨晶體呈層狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)碳原子只有3個(gè)價(jià)電子形成共價(jià)鍵； C60 g SiO2晶體中含有2 NA個(gè)SiO鍵； D1mol（12g）金剛石晶體中，有共價(jià)鍵2mol； E1mol 苯含有的C=C鍵數(shù)為3NA； F0.44g C3H8中含有的共價(jià)鍵總數(shù)目為0.1NA； G標(biāo)準(zhǔn)狀況下，2.24 L三氯甲烷中含有碳氯共價(jià)健的數(shù)目為0.3NA； H0.17g NH3中含有的共用電子對(duì)數(shù)為0.1 NA； I白磷分子呈正四面體，鍵角10928，lmol白磷含共價(jià)鍵6mol； J臭氧分子呈直線(xiàn)型，等質(zhì)量的臭氧和氧

15、氣所含的氧原子數(shù)相同； KS8是分子晶體，8個(gè)硫原子在同一個(gè)平面上，摩爾質(zhì)量為256g； L含0.1molHCl溶液中含氫元素0.1NA； M22.4 L 水蒸氣含原子數(shù)為3NA； N3.4g H2O2中含有的共用電子對(duì)數(shù)為0.1 NA； O1mol氯化銨含有的NH鍵數(shù)為3NA P1 molNa2O2含有的共價(jià)鍵數(shù)為NA Q25時(shí)，1 L pH=12的Na2CO3溶液中含有Na+的數(shù)目為0.02NA R設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。2mol N2和2mol C2H4相比較，下列敘述中一定正確的是（ ） A體積相等 B電子數(shù)均為14 NA C質(zhì)量相等 D含共價(jià)鍵均為6 mol 【例4】(?？几木庮}

16、)下列說(shuō)法是否正確 A某晶體溶于水后，可電離出自由移動(dòng)的離子，該晶體一定是離子晶體 B原子晶體中，共價(jià)鍵的鍵能越大，熔、沸點(diǎn)越高 C分子晶體中，分子間的作用力越大，該分子越穩(wěn)定 D分子晶體中，共價(jià)鍵的鍵能越大，熔、沸點(diǎn)越高 E高熔點(diǎn)的固體如果不是離子晶體、則一定為原子晶體 F氯化鈉中所含化學(xué)鍵為離子鍵，含離子鍵的化合物一定是離子化合物 G分子晶體的基本微粒是分子，分子晶體熔沸點(diǎn)由分子內(nèi)部共價(jià)鍵強(qiáng)弱決定 H原子晶體由于是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此只能由碳、硅兩元素構(gòu)成 I由于銨鹽中是有離子鍵構(gòu)成的，因而化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)穩(wěn)定 J分子晶體中都存在分子間作用力，但可能不存在共價(jià)鍵 K在常見(jiàn)的四種晶體類(lèi)型中，都有“

17、原子（離子）半徑越大，物質(zhì)熔點(diǎn)越低”的規(guī)律 L常溫下為氣態(tài)或液態(tài)的物質(zhì)，其固態(tài)時(shí)一定會(huì)形成分子晶體 M分子晶體中分子間的作用力越大，分子越穩(wěn)定 N原子晶體的熔點(diǎn)一定高于其它晶體 O離子晶體中，一定存在離子鍵 P金屬晶體的熔沸點(diǎn)均很高 Q晶體中分子間的作用力越大，分子越穩(wěn)定 R原子晶體中，若共價(jià)鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)就越高 S有化學(xué)鍵斷裂的變化，就一定是化學(xué)變化 T熔化狀態(tài)下能導(dǎo)電的物質(zhì)一定是離子晶體 U只含有共價(jià)鍵的物質(zhì)不一定是共價(jià)化合物 V由電子定向移動(dòng)而導(dǎo)電的物質(zhì)一定是金屬晶體 W有鍵能很大的共價(jià)鍵存在的物質(zhì)熔沸點(diǎn)一定很高 X原子晶體中，只存在共價(jià)鍵 Y原子晶體中只存在非極性共價(jià)鍵 Z稀有氣體的原子

18、能形成分子晶體 【例5】(上海高考改編題)PH3一種無(wú)色劇毒氣體，其分子結(jié)構(gòu)和NH3相似，但P-H鍵鍵能比N-H鍵鍵能低。下列判斷正確的是 ( ) APH3分子呈平面三角形 BPH3分子是極性分子CPH3沸點(diǎn)低于NH3沸點(diǎn)，因?yàn)镻-H鍵鍵能低大DPH3分子穩(wěn)定性高于NH3分子，因?yàn)镹-H鍵鍵能高 【變式訓(xùn)練】(2013年寶山一模5)一定條件下，氨氣和氟氣發(fā)生反應(yīng)：4NH3 + 3F2 NF3 + 3NH4F，其中產(chǎn)物NF3分子結(jié)構(gòu)和NH3相似。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是 （ ）ANF3分子呈三角錐形 BNF3分子是極性分子CNF3與NH3晶體類(lèi)型相同D上述反應(yīng)中，反應(yīng)物和生成物均屬于共價(jià)分子 【例6】(2012長(zhǎng)寧二模24)石墨是最常見(jiàn)的碳單質(zhì)。石墨烯(如下圖)是單層的石墨，發(fā)現(xiàn)它的科學(xué)家獲得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。下列有關(guān)石墨烯的敘述正確的是_。a石墨烯分子中所有原子可以處于同一平面b石墨烯中的碳碳鍵的鍵角是60c石墨烯中碳原子的化合價(jià)為+3d石墨烯可導(dǎo)電，說(shuō)明它是電解質(zhì)e石墨烯的結(jié)構(gòu)與金剛石相似f石墨烯的熔點(diǎn)很低g從石墨剝離得石墨烯需克服范德華力 【變式訓(xùn)練】(2012楊浦一模四)工業(yè)上用磷酸鈣與焦炭、石英砂混合，加熱到1500生成白磷。反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：2Ca3(PO4)2+6SiO26CaSi