微粒間作用力與物質性質

第二單元

微粒間作用力與物質性質

考點一共價鍵【核心知識通關】1.共價鍵的本質與特征:(1)本質:兩原子之間形成___________。(2)特征:具有方向性和_____性。共用電子對飽和2.共價鍵的分類:分類依據(jù)類型形成共價鍵的原子軌道重疊方式σ鍵原子軌道“_______”重疊π鍵原子軌道“_______”重疊形成共價鍵的電子對是否偏移極性鍵共用電子對_____非極性鍵共用電子對_______頭碰頭肩并肩偏移不偏移分類依據(jù)類型原子間共用電子對的數(shù)目單鍵原子間有一對共用電子對雙鍵原子間有兩對共用電子對叁鍵原子間有三對共用電子對3.鍵參數(shù):(1)定義。①鍵能:氣態(tài)基態(tài)原子形成1mol共價鍵釋放的最低能量。②鍵長:形成共價鍵的兩個原子之間的核間距。③鍵角:兩個共價鍵之間的夾角。(2)鍵參數(shù)對分子性質的影響。鍵能越___,鍵長越___,分子越穩(wěn)定。穩(wěn)定性空間構型大短4.等電子原理:原子總數(shù)相同、_______________的分子具有相似的化學鍵特征,具有許多相近的性質,如CO和N2。價電子總數(shù)相同【特別提醒】(1)只有兩原子的電負性相差不大時,才能形成共用電子對,形成共價鍵;當兩原子的電負性相差很大(大于1.7)時,不會形成共用電子對,會形成離子鍵。(2)碳碳叁鍵和碳碳雙鍵的鍵能不是碳碳單鍵的鍵能的3倍和2倍,原因是這些鍵的類型不完全相同。(3)鍵長約等于成鍵兩原子的半徑之和,實際上,由于軌道的重疊,前者比后者略小一些。(4)由于原子軌道的重疊程度不同從而導致σ鍵和π鍵的穩(wěn)定性不同,一般σ鍵比π鍵穩(wěn)定。(5)并不是所有的共價鍵都有方向性,如s-sσ鍵,因為s軌道是球形對稱的,從哪個方向重疊都相同,因此這種共價鍵沒有方向性?！痉椒ㄒ?guī)律】共價鍵類型的判斷1.σ鍵與π鍵的判斷:(1)依據(jù)強度判斷:σ鍵的強度較大,較穩(wěn)定,π鍵活潑,比較容易斷裂。(2)共價單鍵是σ鍵,共價雙鍵中含有一個σ鍵,一個π鍵;共價叁鍵中含有一個σ鍵,兩個π鍵。2.極性鍵與非極性鍵的判斷:看形成共價鍵的兩原子,不同種元素的原子之間形成的是極性共價鍵,同種元素的原子之間形成的是非極性共價鍵。

【高考模擬精練】1.(1)(2015·全國卷Ⅰ節(jié)選)碳及其化合物廣泛存在于自然界中?；卮鹣铝袉栴}:①碳在形成化合物時,其鍵型以共價鍵為主,原因是__________________________________________________。②CS2分子中,共價鍵的類型有________,C原子的雜化軌道類型是________,寫出兩個與CS2具有相同空間構型和鍵合形式的分子或離子________。(2)(2013·浙江高考節(jié)選)關于化合物,下列敘述正確的有_________。A.分子間可形成氫鍵B.分子中既有極性鍵又有非極性鍵C.分子中有7個σ鍵和1個π鍵D.該分子在水中的溶解度大于2-丁烯(3)(2012·浙江高考)下列物質中,只含有極性鍵的分子是________,既含離子鍵又含共價鍵的化合物是__;只存在σ鍵的分子是________,同時存在σ鍵和π鍵的分子是_______。A.N2

B.CO2

C.CH2Cl2

D.C2H4E.C2H6

F.CaCl2

G.NH4Cl【解析】(1)①在原子結構中,最外層電子小于4個的原子易失去電子,而碳原子的最外層是4個電子,且碳原子的半徑較小,難以通過得或失電子達到穩(wěn)定結構,所以通過共用電子對的方式,即形成共價鍵來達到穩(wěn)定結構;②CS2分子中,C與S原子形成雙鍵,每個雙鍵都是含有1個σ鍵和1個π鍵,分子空間構型為直線形,則含有的共價鍵類型為σ鍵和π鍵;C原子的最外層形成2個σ鍵,無孤電子對,所以為sp雜化;O與S同主族,所以與CS2具有相同空間構型和鍵合形式的分子為CO2;與二氧化碳互為等電子體的離子有SCN-,所以SCN-的空間構型和鍵合方式與CS2相同。(2)該化合物的官能團有碳碳雙鍵和醛基,不能形成氫鍵,碳原子之間形成的鍵是非極性鍵,碳原子與其他原子形成的鍵是極性鍵,碳碳雙鍵和碳氧雙鍵均含有π鍵和σ鍵,故該分子中有9個σ鍵,3個π鍵;分子中含有2個醛基,溶解度大于相同碳原子數(shù)的烴。(3)不同元素的原子之間形成的共價鍵為極性鍵,同種元素的原子之間形成的共價鍵是非極性鍵;活潑金屬元素和活潑非金屬元素形成離子鍵,銨鹽中存在離子鍵;只含有單鍵的物質只存在σ鍵,含有雙鍵或三鍵的物質同時存在σ鍵和π鍵。故只含有極性鍵的是CH2Cl2、CO2;既含有離子鍵又含有共價鍵的化合物是NH4Cl;只存在σ鍵的分子是CH2Cl2、C2H6;同時存在σ鍵和π鍵的分子是N2、CO2、C2H4。答案:(1)①C有4個價電子且半徑較小,難以通過得或失電子達到穩(wěn)定結構②σ鍵和π鍵sp

CO2、SCN-(或COS等)(2)B、D

(3)B、C

G

C、E

A、B、D2.(2013·全國卷Ⅰ節(jié)選)碳和硅的有關化學鍵鍵能如下所示,簡要分析和解釋下列有關事實:化學鍵C—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—O鍵能/(kJ·mol-1)356413336226318452(1)硅與碳同族,也有系列氫化物,但硅烷在種類和數(shù)量上都遠不如烷烴多,原因是_______________________。(2)SiH4的穩(wěn)定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是________________________________________________?！窘馕觥?1)分析表格中C—C鍵、C—H鍵、Si—Si鍵、Si—H鍵的鍵能,可以得出:C—C鍵和C—H鍵較強,所形成的烷烴穩(wěn)定,而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較低,易斷裂,導致長鏈硅烷難以生成,所以硅烷在種類和數(shù)量上都遠不如烷烴多。(2)分析表格中C—H鍵、C—O鍵、Si—H鍵、Si—O鍵的鍵能,可以得出:C—H鍵的鍵能大于C—O鍵,C—H鍵比C—O鍵穩(wěn)定,而Si—H鍵的鍵能卻遠小于Si—O鍵,所以Si—H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強的Si—O鍵,所以SiH4的穩(wěn)定性小于CH4,更易生成氧化物。答案:(1)C—C鍵和C—H鍵較強,所形成的烷烴穩(wěn)定。而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較低,易斷裂,導致長鏈硅烷難以生成(2)C—H鍵的鍵能大于C—O鍵,C—H鍵比C—O鍵穩(wěn)定。而Si—H鍵的鍵能卻遠小于Si—O鍵,所以Si—H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強的Si—O鍵3.(2016·湛江模擬)為清理路面積雪人們使用了一種融雪劑,其主要成分的化學式為XY2,X、Y均為元素周期表前20號元素,其陽離子和陰離子的電子層結構相同,且1molXY2含有54mol電子。(1)該融雪劑的化學式是________,該物質中化學鍵類型是________,電子式是________。(2)元素D、E原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍,D與Y相鄰,則D的元素符號是________;D與E能形成一種結構類似于CO2的三原子分子,且每個原子均達到了8電子穩(wěn)定結構,該分子的結構式為________,電子式為________,化學鍵類型為________(填“離子鍵”“非極性共價鍵”或“極性共價鍵”)。(3)W是與D同主族的短周期元素,Z是第3周期金屬性最強的元素,Z的單質在W的常見單質中反應時有兩種產(chǎn)物:不加熱時生成________,其化學鍵類型為__________;加熱時生成________,其化學鍵類型為________,電子式為________?！窘馕觥?1)X的陽離子與Y的陰離子的電子層結構相同,且1molXY2中含54mol電子,則1molX、Y的離子平均含18mol電子,可推出其化學式應為CaCl2,即X為Ca,Y為Cl。(2)D、E原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍,則其為He或C或S或Kr,又因D與Y相鄰,則D為S,He、Kr與D不能形成分子,則E為C,C與S形成的分子為CS2。(3)W是與硫同主族的短周期元素,則W是氧;Z是第3周期金屬性最強的元素,則Z是Na。Na在O2中反應不加熱時生成Na2O,加熱時生成Na2O2,Na2O2中Na+與

間形成離子鍵,內部形成非極性共價鍵。答案:(1)CaCl2離子鍵(2)S

S

C

S極性共價鍵(3)Na2O離子鍵Na2O2離子鍵和非極性共價鍵＝＝【加固訓練】1.有原子序數(shù)依次增大的A、B、C、D、E五種元素,A是短周期中族序數(shù)等于周期數(shù)的非金屬元素;B元素的原子既不易失去也不易得到電子,其基態(tài)原子中每種能級電子數(shù)相同;C元素的價電子構型為nsnnpn+1;D的最外層電子數(shù)與電子層數(shù)之比為3∶1;E是地殼中含量僅次于鋁的金屬元素,其合金用途最廣,用量最大。(1)E元素在元素周期表中的位置為______________;E元素外圍電子排布式為________________________。(2)A分別與B、C、D能形成電子數(shù)為10的化合物,它們的沸點由高到低的順序是______________(寫分子式)。(3)B與D形成的非極性分子的電子式為________。(4)B、C、D三種元素的第一電離能由大到小的順序是________(用元素符號表示)。(5)C的單質分子中σ鍵和π鍵的個數(shù)比為________。(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則在25℃、101kPa的稀溶液中,ABC與DA-反應的熱化學方程式是(以離子方程式表示)_______________________________________________________________?！窘馕觥慷讨芷谥凶逍驍?shù)等于周期數(shù)的非金屬元素只有H,故A為H;由B元素原子的得失電子能力可判斷B為C,其1s、2s、2p軌道各有2個電子;C元素的價電子構型為nsnnpn+1,由s軌道容納2個電子可知n只能等于2,故C為N;由最外層電子數(shù)與電子層數(shù)的關系可知D為O;由E在地殼中含量可知其為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:硫酸銅溶液中滴入氨基乙酸鈉(H2N—CH2—COONa)即可得到配合物A。其結構如圖:(1)銅元素基態(tài)原子的外圍電子排布式為_________。(2)元素C、N、O的第一電離能由大到小排列順序為______________。(3)A中碳原子的軌道雜化類型為______________。(4)1mol氨基乙酸鈉(H2N-CH2-COONa)含有σ鍵的數(shù)目為________________。(5)氨基乙酸鈉分解產(chǎn)物之一為二氧化碳。寫出二氧化碳的一種等電子體:______________(寫化學式)。(6)已知:硫酸銅灼燒可以生成一種紅色晶體,其結構如圖,則該化合物的化學式是________________?！窘馕觥?1)Cu位于第四周期ⅠB族,根據(jù)核外電子排布規(guī)律可得,基態(tài)原子的外圍電子排布式為3d104s1。(2)C、N、O位于同一周期,第一電離能逐漸增大,但氮原子的最外層3p3處于半充滿狀態(tài),第一電離能比相鄰元素的第一電離能大,所以第一電離能由大到小的順序為N>O>C。(3)根據(jù)氨基乙酸鈉的結構簡式可知,飽和碳原子的軌道雜化類型為sp3,中碳原子的軌道雜化類型為sp2。(4)根據(jù)氨基乙酸鈉的結構簡式知,1mol氨基乙酸鈉中含有σ鍵的數(shù)目為8NA;(5)根據(jù)等電子體的概念寫出,二氧化碳的等電子體為N2O(或SCN-、N3-等);(6)根據(jù)紅色晶體的晶胞結構利用切割法判斷,1個晶胞中含有4個銅和2個氧,則該化合物的化學式是Cu2O。答案:(1)3d104s1

(2)N>O>C(3)sp2、sp3

(4)8NA(5)N2O(或SCN-、N3-等)(6)Cu2O3.原子序數(shù)小于20的A、B、C、D、E、F、G七種元素,它們的原子序數(shù)依次增大,已知:C元素是地殼中含量最多的元素;A和D的價電子數(shù)相同,C和E的價電子數(shù)也相同,且A和D兩元素原子核外電子數(shù)之和是C、E兩元素原子核內質子數(shù)之和的1/2;D、E、F三種元素的基態(tài)原子具有相同的電子層數(shù),且F原子的p軌道上電子數(shù)比E原子的p軌道上多一個電子;B元素原子中未成對電子數(shù)與C相同;7種元素的基態(tài)原子中,G原子的電子層數(shù)最多且和A處于同一主族,則:(1)用電子式表示D和E形成化合物的過程________________________________________________________。(2)寫出基態(tài)G原子的簡化核外電子排布式_________。(3)A2C2分子中________(填“含”或“不含”,下同)σ鍵,____________π鍵,其電子式為_________。(4)在A—E、A—F兩種共價鍵中,鍵的極性較強的是____________,鍵長較長的是____________。(5)7種元素中的一種或兩種元素組成的分子,屬于16電子的等電子體的有________(填兩種,下同);屬于18電子的等電子體的有________;BC分子中,σ鍵和π鍵數(shù)目之比是________?！窘馕觥吭有驍?shù)小于20的A、B、C、D、E、F、G七種元素,它們的原子序數(shù)依次增大,已知C元素是地殼中含量最多的元素,則C為氧元素;A和D的價電子數(shù)相同,C和E的價電子數(shù)也相同,說明A、D同族,C、E同族,且A和D兩元素原子核外電子數(shù)之和是C、E兩元素原子核內質子數(shù)之和的1/2,則A為氫元素,D為鈉元素,E為硫元素;D、E、F三種元素的基態(tài)原子具有相同的電子層數(shù),即為同周期元素,且F原子的p軌道上電子數(shù)比E原子的p軌道上多一個電子,則F為氯元素;B元素原子中未成對電子數(shù)與C相同,且原子序數(shù)小于氧,所以B為碳元素;7種元素的基態(tài)原子中,G原子的電子層數(shù)最多且和A處于同一主族,則G為鉀元素。(1)用電子式表示硫化鈉的形成過程為

。(2)G為鉀元素,原子的簡化核外電子排布式為[Ar]4s1。(3)A2C2為過氧化氫,分子中含有σ鍵,不含π鍵,其電子式為

(4)在H—S、H—Cl兩種共價鍵中,由于硫原子半徑大于氯原子,硫的非金屬性弱于氯,所以鍵的極性較強的是H—Cl,鍵長較長的是H—S。(5)7種元素中的一種或兩種元素組成的分子,屬于16電子的等電子體的有CO2、CS2,屬于18電子的等電子體的有O3、SO2;BC為CO,與氮分子互為等電子體,所以結構相同,所以在CO分子中,σ鍵和π鍵數(shù)目之比為1∶2。答案:(1)(2)[Ar]4s1

(3)含不含(4)H—Cl

H—S(5)CO2、CS2

O3、SO2

1∶2考點二晶體和晶胞【核心知識通關】1.晶體與非晶體:(1)晶體與非晶體比較。晶體非晶體結構特征結構微粒在三維空間里___________排列結構微粒相對_____排列周期性有序無序晶體非晶體性質特征自范性有無熔點固定不固定異同表現(xiàn)各向異性不具有各向異性二者區(qū)別方法間接方法測定其是否有固定的_____科學方法對固體進行X-射線衍射實驗熔點(2)獲得晶體的途徑。①熔融態(tài)物質凝固。②氣態(tài)物質冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)。③溶質從溶液中析出。2.晶胞:(1)晶胞:描述晶體結構的基本單元。(2)晶體與晶胞的關系:數(shù)量巨大的晶胞“_________”構成晶體。(3)晶胞中粒子數(shù)目的計算——均攤法:如某個粒子為n個晶胞所共有,則該粒子有___屬于這個晶胞。無隙并置【特別提醒】(1)具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體,如玻璃。(2)晶體與非晶體的本質區(qū)別:是否有自范性。(3)晶胞是從晶體中“截取”出來具有代表性的“平行六面體”,但不一定是最小的“平行六面體”。(4)區(qū)分晶體和非晶體最科學的方法是對固體進行X-射線衍射實驗?！痉椒ㄒ?guī)律】1.晶胞組成的計算——均攤法:(1)原則。晶胞任意位置上的一個原子如果是被n個晶胞所共有,那么,每個晶胞對這個原子分得的份額就是。(2)方法。①長方體(包括立方體)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計算。②非長方體晶胞中粒子視具體情況而定,如石墨晶胞每一層內碳原子排成六邊形,其頂點(1個碳原子)被三個六邊形共有,每個六邊形占1/3。2.有關晶胞各物理量的關系:對于立方晶胞,可簡化成下面的公式進行各物理量的計算:a3×ρ×NA=n×M,a表示晶胞的棱長,ρ表示密度,NA表示阿伏加德羅常數(shù),n表示1mol晶胞中所含晶體的物質的量,M表示相對分子質量,a3×ρ×NA表示1mol晶胞的質量?！靖呖寄M精練】1.(1)(2015·全國卷Ⅱ節(jié)選)氧和鈉可形成化合物F,其晶胞結構如圖所示,晶胞參數(shù)a=0.566nm,F的化學式為________;晶胞中氧原子的配位數(shù)為________;列式計算晶體F的密度(g·cm-3)____________________。(2)(2014·山東高考)石墨烯可轉化為富勒烯(C60),某金屬M與C60可制備一種低溫超導材料,晶胞如圖所示,M原子位于晶胞的棱上與內部。該晶胞中M原子的個數(shù)為________,該材料的化學式為________。(3)(2014·全國卷Ⅰ)Cu2O為半導體材料,在其立方晶胞內部有4個氧原子,其余氧原子位于面心和頂點,則該晶胞中有____________個銅原子。鋁單質為面心立方晶體,其晶胞參數(shù)a=0.405nm,晶胞中鋁原子的配位數(shù)為________________。列式表示鋁單質的密度________g·cm-3(不必計算出結果)。(4)(2014·江蘇高考)銅晶胞結構如下圖所示,銅晶體中每個銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目為________。【解析】(1)由晶胞結構知位于立方體頂點和面心上的小球為8×

+6×

=4(個),而位于立方體內部的深色小球的個數(shù)為8個,故Na與O個數(shù)比為2∶1,即F的化學式為Na2O而非Na2O2。1mol這樣的立方體中應含4molNa2O,則其密度為ρ=≈2.27g·cm-3。(2)根據(jù)均攤法,晶胞含M原子的個數(shù)為12×+9=12,C60位于頂點和面心,故晶胞含C60的個數(shù)為8×+6×=4,故化學式為M3C60。(3)氧化亞銅晶胞中含有氧原子個數(shù)為4+8×1/8+6×1/2=8,根據(jù)氧化亞銅的化學式可知,晶胞中銅原子和氧原子的個數(shù)之比為2∶1,所以晶胞中銅原子個數(shù)為16個。在晶體中,與鋁原子距離相等且最近的鋁原子共有3×4=12個,所以在晶胞中鋁原子的配位數(shù)為12,一個晶胞中含有鋁原子的個數(shù)是8×1/8+6×1/2=4,晶體的密度為ρ=(4)Cu為面心立方晶胞,配位數(shù)為12。答案:(1)Na2O

8≈2.27g·cm-3(2)12

M3C60(3)16

12(4)122.(2016·延安模擬)已知A、B、C、D和E都是元素周期表中前36號的元素,它們的原子序數(shù)依次增大。A與其他4種元素既不在同一周期又不在同一主族。B和C屬同一主族,D和E屬同一周期,又知E是周期表中1～18列中的第7列元素。D的原子序數(shù)比E小5,D跟B可形成離子化合物,其晶胞結構如圖所示。請回答:(1)A元素的名稱是________。(2)B的元素符號是________,C的元素符號是_______,B與A形成的化合物比C與A形成的化合物沸點高,其原因是______________。(3)E屬元素周期表中第________周期,第______族的元素,其元素名稱是________,它的+2價離子的電子排布式為_________________________________________。(4)從圖中可以看出,D跟B形成的離子化合物的化學式為________;該離子化合物晶體的密度為ag·cm-3,則晶胞的體積是______________(只要求列出算式)?！窘馕觥恳驗镋是Mn,D是Ca,根據(jù)晶胞結構可以推算D∶B=(8×+6×)∶8=1∶2,則B顯負一價,應為氟,C為氯,則A為H。(1)A元素是氫。(2)B元素符號是F。C的元素符號是Cl,HF分子間易形成氫鍵,HCl分子間不形成氫鍵。(3)E在第4周期ⅦB族,是錳,其+2價離子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5。(4)D與B形成化合物為CaF2,晶胞體積是答案:(1)氫(2)F

Cl氟化氫分子間存在氫鍵,氯化氫分子間沒有氫鍵(3)4

ⅦB錳1s22s22p63s23p63d5(4)CaF2

【加固訓練】1.M、N、O、P、Q是元素周期表中原子序數(shù)依次增大的前四周期元素。M原子最外層電子數(shù)為內層電子數(shù)的3倍;N的焰色反應呈黃色;O的氫化物是一種強酸,其濃溶液可與M、Q的化合物反應生成O的單質;P是一種金屬元素,其基態(tài)原子中有6個未成對電子。請回答下列問題:(1)元素Q的名稱為________,P的基態(tài)原子價層電子排布式為____________。(2)O的氫化物的沸點比其上一周期同族元素的氫化物低,是因為____________________________________。(3)M、O電負性大小順序是________(用元素符號表示),O的最高價含氧酸根的空間構型為________,其中心原子的雜化類型為________。(4)M、N形成的化合物的晶胞如圖所示,該晶胞的化學式為______,該晶體類型為_____________________。(5)該晶胞的邊長為a×10-10cm,則距離最近的M、N離子間的距離為________cm。【解析】依題意可知:M為氧元素,N為鈉元素,O是氯元素,P是鉻元素,Q是錳元素,因此有:(1)元素Q的名稱為錳,P的基態(tài)原子價層電子排布式為3d54s1。(2)O的氫化物的沸點比其上一周期同族元素的氫化物低是因為HF分子間存在氫鍵,而HCl分子間無氫鍵。(3)M、O電負性大小順序是O>Cl,O的最高價含氧酸根為

,空間構型為正四面體。其中心原子的雜化類型為sp3雜化。(4)M微粒的數(shù)目為8×+6×=4;N微粒的數(shù)目為8;因此M、N形成的化合物的晶胞的化學式為Na2O;該晶體類型為離子晶體。(5)晶胞的邊長為a×10-10cm,則距離最近的2個M離子間的距離為a×10-10cm,故距離最近的M、N離子間的距離為a×10-10cm。答案:(1)錳3d54s1

(2)HF分子間存在氫鍵,而HCl分子間無氫鍵(3)O>Cl正四面體形sp3雜化(4)Na2O離子晶體(5)a×10-102.(1)用晶體的X-射線衍射法可以測得阿伏加德羅常數(shù)。對金屬銅的測定得到以下結果:晶胞為面心立方最密堆積,邊長為361pm。又知銅的密度為9.00g·cm-3,則銅晶胞的體積是____________cm3、晶胞的質量是__g,阿伏加德羅常數(shù)為____________________________[列式計算,已知Ar(Cu)=63.6]。(2)CaO與NaCl的晶胞同為面心立方結構,已知CaO晶體密度為ag·cm-3,NA表示阿伏加德羅常數(shù),則CaO晶胞體積為________cm3。(3)X與Y所形成化合物晶體的晶胞如圖所示。①在1個晶胞中,X離子的數(shù)目為________。②該化合物的化學式為________。【解析】(1)體積是a3;質量=體積×密度;一個體心晶胞含4個原子,則摩爾質量=四分之一×晶胞質量×NA,可求NA。(2)因為CaO與NaCl的晶胞同為面心立方結構。所以一個晶胞中有四個鈣離子和四個氧離子,根據(jù)M(CaO)=56g·mol-1,則一個CaO的質量m(CaO)=g。V(CaO晶胞)=質量/密度=(3)1個晶胞中X離子的數(shù)目為8×+6×=4。Y離子的數(shù)目為1×4=4,X與Y離子的個數(shù)比為1∶1,則該化合物的化學式為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)是一種無色、無味、無毒且不可燃的氣體,它可在銅的催化作用下由F2和過量的NH3反應得到,該反應的另一種產(chǎn)物是鹽。(1)生成物NF3中氮原子的軌道雜化方式為__________,NF3分子空間構型為__________________;鍵角_______109.5°(填“大于”“小于”或“等于”)。(2)被稱為類鹵離子,寫出1種與互為等電子體的分子的化學式______________。(3)某元素X跟氟可形成離子晶體,其晶胞結構如圖,該離子化合物的化學式為(用X、F表示)______________。(4)若晶胞邊長為acm,該離子化合物的摩爾質量為Mg·mol-1,則該晶體的密度為________g·cm-3(用a、M、NA表達)。【解析】(1)NF3中有一對孤電子對,N和F形成3個N—F鍵,則NF3中的雜化軌道數(shù)為4,所以是sp3雜化,空間結構為三角錐形。如果排斥相同,鍵角應為109.5°,氟成鍵后負電成分高,孤電子對對它的排斥力比對氮的大,導致NF3鍵角壓縮,故鍵角小于109.5°。(2)

中有22個電子,那么含22個電子且原子數(shù)為3的分子有CO2或N2O。(3)F-位于晶胞內部,共8個,X離子位于頂點和面心,個數(shù)為(8×1/8)+6×1/2=4,故該離子化合物的化學式為XF2。(4)若晶胞邊長為acm,則該晶胞的體積為a3cm3,該離子化合物的摩爾質量為Mg·mol-1,則1mol該物質的質量為Mg,則1個晶胞的質量為4M/NAg,故密度為4M/NAg÷a3cm3=4M/a3NAg·cm-3。答案:(1)sp3三角錐形小于(2)CO2或N2O(3)XF2

(4)4M/a3NA考點三四種晶體類型的結構和性質

【核心知識通關】1.分子間作用力與分子晶體:(1)分子間作用力①概念。物質分子之間_____存在的相互作用力,稱為分子間作用力。普遍②分類。分子間作用力最常見的是_________和_____。③強弱。范德華力__氫鍵__化學鍵。范德華力氫鍵<<④范德華力。范德華力主要影響物質的熔點、沸點、硬度等物理性質。范德華力越強,物質的熔點、沸點越高,硬度越大。一般來說,___________相似的物質,隨著_____________的增加,范德華力逐漸_____。組成和結構相對分子質量增大⑤氫鍵。a.形成。已經(jīng)與___________的原子形成共價鍵的_______(該氫原子幾乎為裸露的質子)與另一個分子中___________的原子之間的作用力,稱為氫鍵。電負性很強氫原子電負性很強b.表示方法。A—H…Bc.特征。具有一定的_____性和_____性。d.分類。氫鍵包括_______氫鍵和_______氫鍵兩種。方向飽和分子內分子間e.分子間氫鍵對物質性質的影響。主要表現(xiàn)為使物質的熔、沸點_____,對電離和溶解度等產(chǎn)生影響。升高(2)分子晶體:①結構特點。a.構成晶體的微粒是_____。b.分子間作用力為_________,也可能有氫鍵。c.分子密堆積:一個分子周圍通常有___個緊鄰的分子。②性質特點:硬度_____,熔、沸點_____。分子范德華力12較小較低③典型的分子晶體。a.冰:水分子之間的主要作用力是_____,也存在__________,每個水分子周圍只有__個緊鄰的水分子。b.干冰:CO2分子之間的作用力是_________,每個CO2分子周圍有___個緊鄰的CO2分子。氫鍵范德華力4范德華力122.原子晶體:(1)結構特點。①構成晶體的微粒是_____。②原子間以_______結合。③三維空間網(wǎng)狀結構。原子共價鍵(2)性質特點:硬度_____,熔點_____。(3)典型的原子晶體。①金剛石:碳原子軌道采取___雜化,與4個碳原子分別形成4個_______,構成_________形,碳碳鍵之間夾角為________。很大很高sp3共價鍵正四面體109.5°②SiO2:硅原子軌道采取___雜化,與4個氧原子分別形成4個共價鍵,形成[SiO4]四面體,每個氧原子連接__個硅原子。sp323.金屬晶體:(1)金屬晶體的性質:升高降低低堆積模型常見金屬配位數(shù)晶胞面心立方最密堆積Cu、Ag、Au___體心立方堆積Na、K、Fe__六方最密堆積Mg、Zn、Ti___(2)金屬晶體的常見堆積方式。128124.離子晶體:(1)離子晶體。①概念。a.離子鍵:___________間通過_________(指相互排斥和相互吸引的平衡)形成的化學鍵。b.離子晶體:由_______和_______通過離子鍵結合而成的晶體。陰、陽離子靜電作用陰離子陽離子②決定離子晶體結構的因素。a.幾何因素:即_________________________。b.電荷因素:即正、負離子____________________。c.鍵性因素:離子鍵的純粹程度。③性質特點:硬度_____,熔、沸點_____。晶體中正、負離子的半徑比電荷不同,配位數(shù)不同較大較高(2)晶格能。①定義:_________形成1摩爾離子晶體_____的能量,單位_________,通常取___值。氣態(tài)離子釋放kJ·mol-1正②大小及與其他量的關系。a.晶格能是最能反映離子晶體_______的數(shù)據(jù)。b.在離子晶體中,離子半徑越___,離子所帶電荷數(shù)越___,則晶格能越大。c.晶格能越大,形成的離子晶體就越_____,而且熔點越___,硬度越___。穩(wěn)定性小多穩(wěn)定高大(3)典型的離子晶體。①NaCl型:在晶體中,每個Na+同時吸引__個Cl-,每個Cl-同時吸引__個Na+,配位數(shù)為__。每個晶胞含__個Na+和__個Cl-。②CsCl型:在晶體中,每個Cl-吸引__個Cs+,每個Cs+吸引__個Cl-,配位數(shù)為__。66644888【特別提醒】(1)分子晶體的構成微粒是分子,微粒間的作用力是分子間作用力。(2)原子晶體的構成微粒是原子,微粒間的作用力是共價鍵。(3)常溫下為氣態(tài)或液態(tài)的物質,其晶體應屬于分子晶體(Hg除外)。(4)原子晶體中一定含有共價鍵,而分子晶體中不一定有共價鍵,如稀有氣體的晶體。(5)原子晶體熔化時,破壞共價鍵,分子晶體熔化時破壞的是分子間作用力,分子內的共價鍵不被破壞。(6)由于形成金屬鍵的自由電子是分布于整個晶體中,在整個晶體中的金屬陽離子間自由運動,所以當金屬晶體發(fā)生變形時,金屬鍵不被破壞,使金屬晶體具有延展性的特殊性質。(7)離子晶體中一定含有離子鍵,可能含有共價鍵,離子晶體熔化或溶于水時,會破壞離子鍵?！痉椒ㄒ?guī)律】1.四種晶體的比較:晶體類型分子晶體原子晶體離子晶體金屬晶體質點微粒分子原子陰、陽離子金屬陽離子微粒間作用力分子間作用力共價鍵離子鍵金屬鍵熔、沸點很低很高較高無規(guī)律晶體類型分子晶體原子晶體離子晶體金屬晶體硬度一般很軟很硬較硬無規(guī)律溶解性相似相溶難溶易溶于極性溶劑難溶(部分與水反應)導電情況晶體和熔融狀態(tài)下都不導電一般不導電,個別導電,還有半導體晶體不導電,熔融狀態(tài)下導電晶體導電導熱性不良不良不良良2.判斷晶體類型的方法:(1)根據(jù)構成粒子及粒子間的作用力類別進行判斷。(2)根據(jù)各類晶體的特征性質判斷。①低熔、沸點的化合物一般屬于分子晶體。②熔、沸點較高,且在水溶液中或熔融狀態(tài)下能導電的化合物一般為離子晶體。③熔、沸點很高,不導電,不溶于一般溶劑的物質一般為原子晶體。④能導電、傳熱、具有延展性的晶體一般為金屬晶體。(3)根據(jù)物質類別判斷。①金屬氧化物、強堿、大部分鹽類是離子晶體。②大多數(shù)非金屬單質(除金剛石、石墨、晶體硅)、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物(SiO2除外)、酸、大多數(shù)有機物(有機鹽除外)是分子晶體。③金剛石、晶體硅、晶體硼、碳化硅、SiO2等是原子晶體。④金屬單質固體是金屬晶體。3.晶體熔沸點的比較方法:(1)不同類型晶體的熔、沸點高低的一般規(guī)律:原子晶體>離子晶體>分子晶體。(2)同種類型晶體,晶體內粒子間的作用力越大,熔、沸點越高。①離子晶體:一般來說,陰、陽離子的電荷數(shù)越多,離子半徑越小,離子晶格能越大,其離子晶體的熔、沸點就越高,如熔點:MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。②原子晶體:原子半徑越小、鍵長越短、鍵能越大,晶體的熔、沸點越高,如熔點:金剛石>碳化硅>晶體硅。③分子晶體:a.分子間作用力越大,物質的熔、沸點越高;具有氫鍵的分子晶體,熔、沸點反常得高,如H2O>H2Te>H2Se>H2S。b.組成和結構相似的分子晶體,相對分子質量越大,熔、沸點越高,如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。c.組成和結構不相似的物質(相對分子質量接近),分子的極性越大,其熔、沸點越高,如CO>N2,CH3OH>CH3CH3。④金屬晶體:一般來說,金屬陽離子半徑越小,離子所帶電荷數(shù)越多,其金屬鍵越強,金屬熔、沸點就越高,如熔、沸點:Na<Mg<Al?！靖呖寄M精練】1.(2015·全國卷Ⅰ)碳及其化合物廣泛存在于自然界中?；卮鹣铝袉栴}:(1)CO能與金屬Fe形成Fe(CO)5,該化合物的熔點為253K,沸點為376K,其固體屬于________晶體。(2)碳有多種同素異形體,其中石墨烯與金剛石的晶體結構如圖所示:①在石墨烯晶體中,每個C原子連接________個六元環(huán),每個六元環(huán)占有________個C原子。②在金剛石晶體中,C原子所連接的最小環(huán)也為六元環(huán),每個C原子連接________個六元環(huán),六元環(huán)中最多有________個C原子在同一平面?！窘馕觥?1)該化合物熔點為253K,沸點為376K,熔沸點較低,所以為分子晶體;(2)根據(jù)均攤法來計算。①石墨烯晶體中,每個碳原子被3個六元環(huán)共有,每個六元環(huán)占有的碳原子數(shù)是6×1/3=2;②每個碳原子形成4個共價鍵,每2個共價鍵即可形成1個六元環(huán),則可形成6個六元環(huán),每個共價鍵被2個六元環(huán)共用,所以一個碳原子可連接12個六元環(huán);根據(jù)數(shù)學知識,3個碳原子可形成一個平面,而每個碳原子都可構成1個正四面體,所以六元環(huán)中最多有4個碳原子共面。答案:(1)分子(2)①3

2②12

42.(2016·梧州模擬)Ⅰ.下列數(shù)據(jù)是對應物質的熔點,有關的判斷錯誤的是________。Na2ONaAlF3AlCl3Al2O3BCl3CO2SiO2920℃97.8℃1291℃190℃2073℃-107℃-57℃1723℃A.只要含有金屬陽離子的晶體就一定是離子晶體B.在共價化合物中各原子都形成8電子結構C.同族元素的氧化物可形成不同類型的晶體D.金屬晶體的熔點不一定比分子晶體的高Ⅱ.如圖為幾種晶體或晶胞的構型示意圖。請回答下列問題:(1)這些晶體中,粒子之間以共價鍵結合形成的晶體是______________。(2)冰、金剛石、MgO、CaCl2、干冰5種晶體的熔點由高到低的順序為__________。(3)NaCl晶胞與MgO晶胞相同,NaCl晶體的晶格能___(填“大于”或“小于”)MgO晶體的晶格能,原因是__________________________________________________。(4)每個銅晶胞中實際占有________個銅原子,CaCl2晶體中Ca2+的配位數(shù)為________。(5)冰的熔點遠高于干冰,除因為H2O是極性分子、CO2是非極性分子外,還有一個重要的原因是________________________________________________________?！窘馕觥竣?A項含有金屬陽離子的可能為金屬晶體;B項共價化合物中各原子不一定都形成8電子結構,如BCl3。Ⅱ.(1)分析各種物質的晶胞發(fā)現(xiàn)以共價鍵結合的晶體為金剛石晶體。(2)結合不同晶體的熔點特點及氫鍵的知識確定熔點高低順序為金剛石,氧化鎂,氯化鈣,冰,干冰。(4)分析銅晶胞的特點,頂點的銅原子為8×1/8=1,位于面上的Cu為6×1/2=3,所以實際占有4個銅原子。答案:Ⅰ.A、BⅡ.(1)金剛石晶體(2)金剛石,氧化鎂,氯化鈣,冰,干冰(3)小于鎂離子和氧離子電荷數(shù)大于鈉離子和氯離子,并且離子半徑氧比氯小,鎂比鈉小(4)4

8

(5)冰在晶態(tài)時存在氫鍵,而干冰沒有【加固訓練】1.(2014·全國卷Ⅱ)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序數(shù)依次增大。a的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同,b的價電子層中的未成對電子有3個,c的最外層電子數(shù)為其內層電子數(shù)的3倍,d與c同族,e的最外層只有1個電子,但次外層有18個電子?；卮鹣铝袉栴}:(1)b、c、d中第一電離能最大的是_________________(填元素符號),e的外圍電子軌道表示式為_________________________________________________________。(2)a和其他元素形成的二元共價化合物中,分子呈三角錐形,該分子的中心原子的雜化方式為____________;分子中既含有極性共價鍵,又含有非極性共價鍵的化合物是____________(填化學式,寫出兩種)。

(3)這些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的價層電子對數(shù)為3的酸是______________;酸根呈三角錐結構的酸是__________________。(填化學式)(4)e和c形成的一種離子化合物的晶體結構如圖1,則e離子的電荷為________________。(5)這5種元素形成的一種1∶1型離子化合物中,陰離子呈四面體結構;陽離子呈軸向狹長的八面體結構(如圖2所示)。該化合物中,陰離子為________________,陽離子中存在的化學鍵類型有__________________;該化合物加熱時首先失去的組分是________________,判斷理由是_____________________________________________?！窘馕觥縜的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同,則a為氫;b的價電子層中的未成對電子有3個,則b為氮;c的最外層電子數(shù)為其內層電子數(shù)的3倍,則c為氧;d與c同主族,d為硫;e的最外層只有1個電子,但次外層有18個電子,其電子排布式應為1s22s22p63s23p63d104s1,為銅元素。(1)同一周期的元素第一電離能從左往右逐漸增大,但是氮元素的2p軌道因為是半滿的,因此其第一電離能反常得高,同一主族的元素從上到下第一電離能逐漸減小,因此三者電離能大小為N>O>S;銅的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,因此其外圍電子軌道表示式為;(2)根據(jù)題意應該是形成氨氣,氨氣中氮原子為sp3雜化,分子中既有非極性鍵又有極性鍵的二元化合物有H2O2、N2H4、C2H6等;(3)符合題意的酸是HNO2、HNO3;酸根為三角錐形的酸是H2SO3;(4)晶胞中氧原子有1+8×=2;銅原子的個數(shù)為4,因此該晶體為氧化亞銅,其中銅原子為+1價;(5)這5種元素形成的一種1∶1型離子化合物中,陰離子呈四面體結構,則陰離子為硫酸根,根據(jù)陽離子的結構圖可以知道該陽離子中含有一個銅離子,四個氨分子,兩個水分子,因此該物質的化學式為[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4,陽離子中存在配位鍵和共價鍵,該化合物加熱時首先失去水,原因是銅離子與水所形成的配位鍵要比與氨氣所形成的配位鍵弱。答案:(1)N

(2)sp3

H2O2、N2H4(合理即可)(3)HNO2、HNO3

H2SO3(4)+1(5)共價鍵和配位鍵H2O

H2O與Cu2+的配位鍵比NH3與Cu2+的弱2.(2016·泉州模擬)原子序數(shù)依次增大的短周期元素a、b、c、d和e中,a的最外層電子數(shù)為其周期數(shù)的2倍;b和d的A2B型氫化物均為V形分子,c的+1價離子比e的-1價離子少8個電子。回答下列問題:(1)元素a為______________,c為____________;(2)由這些元素形成的雙原子分子為________;(3)由這些元素形成的三原子分子中,分子的空間結構屬于直線形的是________,非直線形的是________(寫2種);(4)這些元素的單質或由它們形成的AB型化合物中,其晶體類型屬于原子晶體的是______________,離子晶體的是______________,金屬晶體的是________,分子晶體的是______________;(每空填一種)(5)元素a和b形成的一種化合物與c和b形成的一種化合物發(fā)生的反應常用于防毒面具中,該反應的化學方程式為___________________________________________。【解析】原子序數(shù)依次增大的短周期元素a、b、c、d、e中,a的最外層電子數(shù)為其周期數(shù)的2倍,b和d的A2B型氫化物均為V形分子,c的+1價離子比e的-1價離子少8個電子,可推出元素a為C、b為O、c為Na、d為S、e為Cl。由這些元素形成的雙原子分子為CO、O2、Cl2;由這些元素形成的三原子分子中直線形的為CO2、CS2,非直線形的分子是ClO2、SO2、O3、SCl2等。這些元素的單質或由它們形成的AB型化合物中,其晶體類型