专题02 微粒间作用力与物质性质（寒假复习讲义）高二化学苏教版

专题02 微粒间作用力与物质性质 考点聚焦：复习要点+知识网络，有的放矢 重点专攻：知识点和关键点梳理，查漏补缺 难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升 提升专练：真题感知+提升专练，全面突破 1. 认识简单的晶胞 2. 离子化合物的性质 3. 离子晶体的有关计算。 4. σ键和π键的形成及特点 5. 共价晶体的性质 6. 常见共价晶体的结构 7. 氢键的形成，范德华力和氢键对物质的影响。 8. 常见分子晶体的结构 9. 不同晶体的熔、沸点比较。 一、金属键与金属特性 1．金属键 （1）概念：金属离子与自由电子之间强烈的相互作用。 （2）金属键的形成：金属原子失去部分或全部外围电子形成的金属离子与“脱落”下的自由电子之间存在强烈的相互作用。 （3） 成键微粒： 和 （4）金属键的特点 ①金属键 。 ②金属键中自由电子在整个三维空间里运动，属于整块固态金属。 2．金属的物理特性 （1） 通常情况，金属内部自由电子的运动无固定的方向性，在外加电场作用下，自由电子发生定向移动形成电流。 温度升高，金属阳离子的振动频率加大，阻碍了电子的定向移动，金属的导电性减弱。 (2) 金属受热时，自由电子与金属离子碰撞频率增加，自由电子把能量传给金属离子，从而把能量从温度高的区域传到温度低的区域。 (3) 金属键没有方向性，在外力作用下，金属原子间发生相对滑动时，各层金属原子间仍然保持金属键的作用，不会断裂。 3．金属键的强弱与金属物理性质的关系 （1）原子化热 金属键的强弱可以用金属的原子化热来衡量。金属的原子化热是指1mol金属固体完全气化成相互远离的气态原子时吸收的热量。 （2）影响金属键强弱的因素 ①金属原子半径 ，金属键越 。 ②单位体积内自由电子的数目越 ，金属键越 。 （3）金属键的强弱与金属的物理性质的关系 金属键越 ，金属晶体的硬度越 ，熔、沸点越 。 二、金属晶体 1．晶体和晶胞 （1）晶体 ①概念：内部粒子(原子、离子或分子)在空间呈现有规则重复排列，外观具有规则几何外形的固体物质。通常条件下，金属单质及其合金属于晶体。 ②根据 ，能推知晶体内部的微观结构。 （2）晶胞： ①概念：能够反映晶体结构特征的基本重复单位。金属晶体是金属晶胞在空间连续重复延伸而形成的。 ②研究晶体的结构只需重点研究其晶胞的结构。 2．金属晶体 （1）概念：通过金属阳离子与自由电子之间的强烈的作用而形成的晶体。 （2）金属晶体的成键粒子是金属阳离子和自由电子。成键粒子之间的相互作用是 。 3．金属原子在在二维空间的排列方式 （1）金属晶体中的原子可以看成直径相等的球体，在平面上（即二维空间），有两种排列方式： 图① 图② 图①的排列方式为非密置层，原子的配位数为4；图②的排列方式为密置层，原子的配位数为6。 （2）配位数：通常把晶体内(或分子内)某一粒子周围最接近的粒子数目称为该粒子的配位数。 4．金属晶体的堆积方式 图③ 图④ 图⑤ 图⑥ （1）图③所示的堆积方式为 ，配位数为 。实例：钋。 （2）图④所示的堆积方式为 ，配位数为 。实例：钠、钾、铬、钼、钨等。 （3）图⑤所示的堆积方式为 ，配位数为 。实例：金、银、铜、铅等。 （4）图⑥所示的堆积方式为 ，配位数为 。实例：镁、锌、钛等。 5．金属材料——合金 （1）概念：一种金属与另一种或几种金属（或非金属）的融合体。与单组分金属相比，合金的某些性能更优越。 （2）性能 ①合金的硬度一般都比组成它的纯金属 。 ②多数合金的熔点 组成它的任何一种组分金属。 三、关于晶体的计算 在金属晶体中，金属原子如同半径相等的小球一样，彼此相切，紧密堆积成晶体。 如图为1个金属铜的晶胞，请完成以下探究。 （1）该晶胞“实际”拥有的铜原子是 。 （2）每个铜原子周围紧邻且等距的铜原子数(配位数)为 。 （3）此晶胞中，顶点的两个铜原子是否相切？ (填“是”或“否”，下同)，同一个面的面对角线上的三个铜原子是否相切？ ；若晶胞立方体的边长为a cm，则最近的两个铜原子间的距离为 。 （4）若晶胞立方体的边长为a cm，Cu的摩尔质量为64 g·mol－1，阿伏加德罗常数的值为NA，则金属铜的密度为 (用a、NA表示)。 四、离子键 1．离子键的形成过程 （1）阴、阳离子之间的 使阴、阳离子相互吸引，阴、阳离子的核外电子之间、原子核之间的 使阴、阳离子相互排斥。 ②当阴、阳离子之间的 和 达到平衡时，阴、阳离子保持一定的平衡间距，形成稳定的离子键，整个体系达到能量最低状态。 2．离子键的概念 （1）概念：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键叫 ，由离子键形成的化合物叫 。 （2）成键微粒：阳离子和阴离子。 3．离子键的特征 阴、阳离子在各个方向上都可以与相反电荷的离子发生静电作用，即 ；在静电作用能够达到的范围内，只要空间允许，一个离子可以同时吸引多个带相反电荷的离子，即 。 五、离子晶体 1．概念及结构特点 （1）概念：由阴、阳离子按一定方式有规则地排列形成的晶体。 （2）结构特点 ①构成微粒：阴离子和阳离子，离子晶体中不存在单个分子，其化学式表示的是离子的个数比。 ②微粒间的作用力： 。 ③离子晶体中不同离子周围异电性离子数目的多少主要取决于阴、阳离子的相对大小。 2．晶格能 （1）概念：拆开1 mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子所吸收的能量。 符号：U；单位：kJ·mol-1。 如NaCl的晶格能为786 kJ·mol-1，可表示为：NaCl(s)→Na=(g)+Cl-(g) U=786 kJ·mol-1 （2）影响因素：离子晶体中离子半径越 ，离子所带电荷越 ，晶格能越 。 （3）晶格能与离子晶体物理性质的关系： 一般而言，晶格能越 ，离子键越牢固，离子晶体的熔点越 、硬度越 。 3．离子晶体的物理性质 （1）熔、沸点：离子晶体一般具有 的熔、沸点，难挥发。 （2）硬度：离子晶体硬度 。 （3）导电性：离子晶体 ，熔融态或溶于水后 。 （4）溶解性：大多数离子晶体能溶于 ，难溶于 溶剂（如苯、汽油、CCl4等） 六、常见离子晶体的结构 1．NaCl晶体结构模型 （1）在NaCl晶体中，每个Na+周围与它等距的Cl-有 ，每个Cl-周围与它等距的Na+有 ，即Na+和Cl-配位数都是 。6个Na+（或Cl-）围成一个 。 （2）每个Na+周围与它最近且等距的Na+有 ，每个Cl-周围与它最近且等距的Cl-有 （同层4个，上层4个，下层4个）。 （3）在NaCl晶体的一个晶胞中，含Na+： （写出计算过程），含Cl- （写出计算过程）。NaCl晶体的化学式为 ，晶胞的组成为 。 （4）属于NaCl型离子晶体的还有KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、NiO、CaS等。 2．CsCl晶体结构模型 （1）在CsCl晶体中，每个CS+周围与它等距的Cl-有 ，每个Cl-周围与它等距的CS+有 。CS+和Cl-配位数都是 。 （2）每个Cs+周围与它最近且等距的Cs+有 ，每个Cl-周围与它最近且等距的Cl-有 （上、下、左、右、前、后）。 （3）在CsCl晶体的一个晶胞中（上图右图），含Cs+： （写出计算过程），含Cl-1个。CsCl晶体中Cs+与Cl-的个数比为 。 七、共价键的形成 1．共价键的概念 原子间通过共用电子对形成的强烈的相互作用称为 。 之间通过共用电子对形成共价键。 2．共价键的形成过程（以H2分子的形成为例） （1）当两个氢原子相互接近时，若两个氢原子核外电子的自旋方向相反，它们接近到一定距离时，两个1s轨道发生重叠，电子在两原子核间出现的机会较大。随着核间距的减小，核间电子出现的机会增大，体系的能量逐渐下降，达到能量最低状态。 （2）若两个氢原子核外电子的自旋方向相同，当它们相互接近时，原子间总是排斥作用占主导地位，所以两个带有自旋方向相同的电子的氢原子不可能形成氢分子。 3．共价键的本质 当成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠， 的未成对电子形成共用电子对，两原子核间的电子云密度 ，体系的能量 。 4．共价键的特征 (1 ) ：成键原子有几个未成对电子，通常就只能和几个自旋方向相反的电子形成共价键，每个原子形成共价键的数目是一定的。 (2) ：两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会最大的方向重叠成键，原子轨道重叠越多，共价键越牢固。 s轨道与s轨道重叠形成的共价键 。 八、共价键的类型 1．σ键和π键 （1）分类依据：成键原子的原子轨道重叠方式。 （2）σ键和π键的比较： 键类型 σ键 π键 原子轨道重叠方式 沿核间连线方向以 方式重叠 沿核间连线两侧以 方式重叠 原子轨道重叠部位 两原子核连线之间 核间连线上方和下方 原子轨道重叠程度 大 小 键的强度 较大 较小 成键规律判断 （3）几种分子的成键方式 ①N2中含有 和 ，结构式为：N≡N。 ②乙烷分子中碳原子与碳原子之间形成 ，乙烯分子中碳原子与碳原子之间形成 和 ，乙炔分子中碳原子与碳原子之间形成 和 。 ③有机化合物中，碳原子与碳原子之间形成 比 牢固，在化学反应中， 。 ④苯分子中，每个碳原子分别与1个氢原子、2个碳原子形成σ键，同时每个碳原子各有一个垂直于分子平面的p轨道，形成了一个以6个碳原子为中心的 。 2．极性键和非极性键 （1）极性键和非极性键比较 类型 形成元素 共用电子对偏移 原子电性 非极性键 两原子电负性相同，共用电子对 两原子都 极性键 共用电子对偏向 电负性较大的原子显 ，电负性较小的原子显 （2）极性键的强弱 ①极性共价键中，成键原子的 差别越大，共用电子对的 越大，共价键的 越强。 ②通常可以根据元素的电负性差值判断极性键的强弱。 3．配位键 （1）定义： 。 （2）表示 常用“→”表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子。 如NH的结构式为，其实NH中4个N—H键是完全相同的。 九、共价键键能与化学反应的反应热 1．共价键的键能和键长 （1）键能的定义： 共价键的键能是在101 kPa、298 K条件下，1mol气态AB分子生成气态A原子和B原子的过程中所吸收的能量，称为AB间共价键的键能。其单位为kJ·mol－1。 如：断开1 mol H—H键吸收的能量为436 kJ，即H—H键的键能为436kJ·mol－1。 （2）键长的定义： 两原子间形成共价键时， 。 （3）键能与键长的关系： 当两个原子形成共价键时，原子轨道发生重叠， 越大， 越短， 越大。 2．键能与反应热的关系 （1）反应物和生成物中化学键的强弱直接决定着化学反应过程中的能量变化。 （2）若化学反应中 大于 ，该反应通常为 。反之，该反应为 。 （3）由键能计算化学反应的反应热 。 【特别提醒】定性判断键长的方法 （1）根据 。在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。 （2）根据 。就相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子形成双键或者三键时，由于原子轨道的重叠程度增大，原子之间的核间距减小，键长变短，故 十、共价晶体 1．共价晶体 （1）概念：晶体中所有原子通过共价键结合，形成空间网状结构，这样的晶体叫做 。 （2）共价晶体中只存在共价键， 。 （3）共价晶体中不存在单个分子。如SiO2代表硅原子也氧原子的原子个数比为1：2，并不代表分子。 2．常见的共价晶体 （1）某些单质，如：金刚石、晶体硅、晶体硼、晶体Ge等。 （2）某些化合物，如：金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化硅（Si3N4）等。 3．共价晶体的物理性质 （1）共价晶体一般有 的熔点、沸点和 的硬度。 （2）结构相似的共价晶体， 。 十一、常见共价晶体的结构 1．金刚石晶体的结构 （1）成键特征：每个碳原子与相邻的 碳原子形成 共价键，键长相等，键角为109°28’，每个碳原子的配位数为 。 （2）结构单元：每个碳原子均与相邻的4个碳原子构成 ，向空间无限延伸得到立体网状结构的晶体，在 中含有 碳原子。 （3）晶胞：①8个顶点，6个面心上各有1个碳原子；②把晶胞分割分8个小立方体，则每个小立方体的互为对角位置的4个顶点各有1个碳原子，4个互不相邻的小立方体的体心各有1个碳原子。则每个金刚石晶胞中有8个碳原子。 （4）金刚石晶体中每个C原子形成4个C—C键，而每个键为2个C原子所共有，故碳原子的个数与C—C键数比为1∶(4×1/2)=1∶2。因此 。 2．晶体硅、碳化硅晶体的结构 （1）晶体硅：将金刚石晶胞中的碳原子换成硅原子，就是晶体硅的晶胞。 每个晶体硅晶胞中有 。 （2）碳化硅：将晶体硅晶胞的顶点、面心上的硅原子换成碳原子，体内 不变，就是碳化硅的晶胞。 每个碳化硅晶胞中有 、 。 （3）1mol晶体硅中含有 Si—Si键，1molSiC中含有 Si—C键。 3．二氧化硅（石英）晶体的结构 （1）二氧化硅晶体可以看作是在晶体硅中2个硅原子之间插入了1个氧原子。每个硅原子与4个氧原子结合，硅原子位于正四面体的中心，氧原子位于正四面体的顶点。 （2）每个氧原子为2个正四面体共有，每个正四面体中占有1个完整的硅原子。因此硅氧原子的个数比为1：（4×1/2）=1：2。因此二氧化硅晶体中并不存在单个的SiO2分子，它是由硅原子和氧原子按1：2的比例组成的空间立体网状结构的晶体。 （3）晶体中最小的环为 、 组成的 。 （4）每个二氧化硅晶胞中含有8个硅原子和16个氧原子。 （5）1molSiO2含有 Si—O键。 十二、范德华力 1．分子间作用力 （1）概念：将分子聚集在一起的作用力称为 。 （2）存在：共价分子间都存在分子间作用力。 （3）特点：分子间作用力本质上是一种静电作用，比 弱得多。 （4）分类： 和 是两种最常见的分子间作用力。 2．范德华力 （1）存在：范德华力是一种普遍存在于固体、液体和气体分子之间的一种作用力。 （2）特点：与共价键相比，范德华力较小，一般没有 和 。 （3）影响因素： ①分子的大小、空间构型以及分子中电荷分布是否均匀。 ②组成和结构相似的分子，其 。 （4）对物质性质的影响： 主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质。 ①分子间范德华力 ，物质的熔、沸点 。 ②溶质与溶剂分子间的范德华力 ，物质的溶解度 。 十三、氢键 1．氢键的形成和表示 H原子与电负性大、半径较小的原子X以共价键结合时，H原子能够跟另一个电负性大、半径较小的原子Y之间形成氢键，通常用X—H…Y表示。上述X、Y通常指N、O、F等。 2．氢键的特点 （1）氢键可以存在于分子之间，也可以存在于分子内部。 （2） （3）氢键有 和 两种。 3．氢键对物质物理性质的影响 （1）含有分子间氢键的物质具有较高的熔点、沸点。如氟化氢的熔、沸点比氯化氢高。 （2）含有分子间氢键的液体一般 比较大。如甘油、硫酸等。 （3）分子间氢键的存在使溶质在水中的 比较大。如氨极易溶于水，乙醇和水能以任意比互溶等。 （4）含有 。如： 对羟基苯甲醛的熔点高于邻羟基苯甲醛()。 醋酸和硝酸相对分子质量接近，但两种物质的熔点和沸点相差很大，因为醋酸分子形成了分子间氢键，而硝酸分子形成了分子内氢键。 （5）对物质 的影响：氢键的存在会使某些物质的密度反常，如 。 4．生命分子中的氢键 氢键对于生命非常重要，生物体内的蛋白质和DNA的分子内或分子间都存在着大量的氢键。如DNA的双螺旋结构，它是由两条DNA大分子的碱基通过氢键配对形成的。 5．弱作用力的“强作用”——超分子化学中的万能相互作用 “超分子”被称为共价键分子化学的一次升华，超分子化学被称为“超越分子概念的化学”。在形成超分子的各种分子间相互作用中，氢键尤为特殊，被称为“超分子化学中的万能相互作用”。 的强度在化学键和范德华力之间， ，使得它在超分子自组装过程中起着关键的作用。 十四、范德华力、氢键对物质性质的影响 1．对物质熔、沸点的影响 （1）范德华力对物质熔沸点的影响 ①组成和结构相似的分子， ， ，物质的熔、沸点就越高。如熔、沸点：CF4<CCl4<CBr4<CI4；CH4<C2H6<C3H8<C4H10。 ②组成相似且相对分子质量相近的物质， ， ，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CO>N2。 ③在同分异构体中，一般来说， ，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。 （2）氢键对物质熔、沸点的影响 ①某些氢化物分子间存在氢键，如H2O、NH3、HF等（如图所示），会比同族氢化物沸点反常高，如：H2O>H2Te>H2Se>H2S。 ②分子内氢键和分子间氢键对物质性质产生的影响是不同的。如： 邻羟基苯甲醛分子内的氢键 对羟基苯甲醛分子间的氢键 对羟基苯甲醛的熔点、沸点分别比邻羟基苯甲醛的熔点、沸点高。 2．对物质溶解性的影响 （1）范德华力对物质溶解性的影响： 溶质分子与溶剂分子之间的范德华力越大，溶解度就越大。如在273K、101kPa时，氧气在水中的溶解量（49cm3·L-1）比氮气在水中的溶解量（24cm3·L-1）大，这是因为O2分子与水分子之间的作用力比N2分子与水分子之间的作用力大所造成的。 （2）氢键对物质溶解性的影响： 溶剂和溶质之间存在氢键，溶解性好，溶质分子不能与水分子形成氢键，在水中溶解度就比较小。如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶，就是因为它们与水形成了分子间氢键。 3．对物质密度、黏度的影响 （1）由于水分子间存在氢键，液态水变为冰，密度会变小。 （2）分子间氢键的存在，使物质的黏度增大，如硫酸、甘油等。 十五、分子晶体 1．分子晶体 （1）概念：分子通过分子间作用力构成的固态物质，称为 （2）构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是 。 2．物理性质 （1）分子晶体由于以比较弱的分子间作用力相结合，因此一般熔点较低，硬度较小。 （2）对组成和结构相似，晶体中又不含氢键的物质来说，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增强，熔、沸点升高。但分子间存在氢键的晶体熔、沸点较高。 （3） ，如果共价化合物分子是电解质，溶于水时能导电，如HCl、H2SO4等；如果 ，如NH3、CO2等。 3．干冰分子晶体的结构特征 （1）分子间作用力只有范德华力。 （2）干冰晶体是一种面心立方结构，每个CO2分子周围等距离且最近的CO2分子有 ，即配位数为 。 （3）每个晶胞中含有CO2分子为 。 十六、混合型晶体——石墨晶体 1．结构模型 2．石墨晶体的结构与性质 （1）石墨晶体是一种 ，为二维网状结构。 （2）层内每一个碳原子以共价键与另外3个碳原子结合，层间为分子间作用力。 （3）层内六边形结构中，每一个六边形中含有 碳原子， 碳碳键，碳原子与碳碳键键数之比为 。 （4）每个碳原子有4个价电子，每个碳原子用3个价电子形成σ键。还有1个电子处于碳原子的2p轨道上，层内碳原子这些的2p轨道相互平行，相邻碳原子的p轨道相互重叠，形成大π键。这些p轨道中的电子可在整个层内运动，当施加外加电场时，可以沿电场方向运动，因而石墨具有导电性。 （5）由于石墨晶体层间是以范德华力相结合，在外力作用下，石墨晶体的层与层之间发生相对滑动，具有润滑性。 十七、晶体的共性与个性 1．晶体概述 金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体是最常见的晶体类型。但不论上述晶体颗粒的大小如何，晶体内部结构均是由原子、离子或分子按周期性规律重复排列组成的。因此，在研究这些晶体类型时，我们均可通过研究能够反映晶体结构特征的 —— 来进行。 2．晶体的共性 （1）晶体物质各个部分的宏观性质总是相同的，例如具有相同的密度、相同的化学组成等。 （2）晶体总能自发地形成多面体外形。 （3）晶体都具有确定的熔点。 3．晶体的个性 （1）绝大多数金属晶体是电和热的良导体，延展性好。 （2）食盐为离子晶体，质脆，熔融状态下能导电。 （3）金刚石为共价晶体，无色透明、坚硬、质脆，常温下不导电。 （4）干冰属于分子晶体，只能在低温下存在。 4．四种类型的晶体的结构与性质 晶体类型 金属晶体 离子晶体 共价晶体 分子晶体 结构 构成微粒 金属离子和电子 阴离子、阳离子 原子 分子 微粒间作用力 金属键 离子键 共价键 分子间作用力 性质 熔、沸点 有的很高、有的低 较高 很高 较低 硬度 大小不一 较大 较高 较低 导电性 导电 固态不导电、熔化或在水溶液中导电 不导电 熔化态（液态）不导电，溶于水有的导电 举例 Cu、Hg、Na NaCl、NH4Cl 金刚石、SiO2 干冰、碘 强化点一 晶胞中微粒的计算方法——均摊法 均摊是指每个晶胞中平均拥有的微粒数目。若每个微粒为n个晶胞所共享，则该微粒就有属于该晶胞。 1. 长方体(或正方体)晶胞中微粒数的计算。 2. 六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算 如图所示，六方晶胞中所含微粒数目为12×＋3＋2×＝6。 强化点二 晶胞密度计算，空间利用率计算 假设某晶体的晶胞如图： 以M表示该晶体的摩尔质量，NA表示阿伏加德罗常数的值，N表示一个晶胞中所含有的微粒数，a表示晶胞的棱长，ρ表示晶体的密度，计算如下： 1. 该晶胞的质量用密度表示：m＝ρ·a3； 用摩尔质量表示：m＝M； 则有：ρ·a3＝M，ρ＝M。 2. 立方晶胞的边长为a，则面对角线长等于a，体对角线长等于a。 3. 空间利用率＝×100%。 强化点三 常见物质分类 1．常见的离子化合物 （1）活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化合物，如NaCl、CaF2、K2O、MgO等。 （2）活泼金属元素与酸根形成的盐类化合物，如Na2SO4、Fe2(SO4)3等。 （3）铵根与酸根形成的盐类化合物，如NH4Cl、(NH4)2SO4等。 2．离子化合物中存在的化学键 （1）离子键只存在于离子化合物中，即离子化合物中一定存在离子键。 （2）离子化合物中可能只有离子键（由单核阴离子和阳离子构成，如NaCl、K2O等），可能既含有离子键又含有共价键（阴离子或阳离子是多核离子，如NH4Cl、Na2SO4等）。 3. 特殊物质考察 （1）金属元素与非金属元素形成的化学键有可能是共价键，如AlCl3。 （2）完全由非金属元素形成的化合物中有可能含离子键，如NH4Cl、NH4H。 （3）离子键不具有饱和性是相对的，每种离子化合物的组成和结构是一定的，而不是任意的。 强化点四 原子分数坐标 （1）概念：原子分数坐标表示晶胞中各原子的相对位置。 （2）原子分数坐标的确定方法 ①依据已知原子的分数坐标确定坐标系取向。 ②一般以坐标轴所在正方体的棱长为1个单位。 ③从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。 晶胞中的任一一个原子的位置均可用3个分别小于1的数在空间直角坐标系中表示出来，如位于晶胞原点(顶点)的原子分数坐标为(0,0,0)；位于晶胞体心的原子分数坐标为(，，)；位于xOz面心的原子的分数坐标为(，0，)等(如图所示)。 强化点五 晶体类型的判断方法 1. 依据组成晶体的微观粒子和粒子间的相互作用判断 分子间通过分子间作用力形成的晶体属于分子晶体；由原子通过共价键形成的晶体属于共价晶体；由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体；由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体。 2. 依据物质的分类判断 ①活泼金属的氧化物(如Na2O、MgO等)、强碱[如KOH、Ba(OH)2等]和绝大多数的盐类是离子晶体。 ②多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硼、晶体硅等外)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。 ③常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硼、晶体硅等；常见的共价晶体化合物有碳化硅、SiO2等。 ④常温下金属单质(除汞外)与合金均属于金属晶体。 3. 依据晶体的熔点判断 离子晶体的熔点较高，常在数百至几千摄氏度；共价晶体的熔点很高，常在一千至几千摄氏度；分子晶体的熔点较低，常在数百摄氏度以下或很低温度；金属晶体多数熔点高，但也有熔点相当低的。 4. 依据导电性判断 离子晶体在水溶液中和熔融状态下都导电；共价晶体一般为非导体，但晶体硅能导电；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子，也能导电；金属晶体是电的良导体。 5. 依据硬度和机械性能判断 离子晶体硬度较大或略硬而脆；共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体多数硬度大，但也有硬度较小的，且具有延展性。 真题感知 1．（2024·天津·高考真题）我国学者在碳化硅表面制备出超高迁移率半导体外延石墨烯。下列说法正确的是 A．是离子化合物 B．晶体的熔点高、硬度大 C．核素的质子数为8 D．石墨烯属于烯烃 2．（2024·重庆·高考真题）下列各分子既含有杂化的原子又能与形成氢键的是 A． B． C． D． 3．（2024·广西·高考真题）一定条件下，存在缺陷位的LiH晶体能吸附使其分解为N，随后N占据缺陷位(如图)。下列说法错误的是 A． B．半径： C． D．LiH晶体为离子晶体 4．（2024·福建·高考真题）某电解质阴离子的结构如图。X、Y、Z、Q为原子序数依序增大的同周期元素，Z的单质为空气的主要成分之一。下列说法错误的是 A．第一电离能： B．最简单氢化物沸点： C．键长： D．Y的最高价氧化物对应水化物在水中电离： 5．（2024·重庆·高考真题）储氢材料的晶胞结构如图所示，的摩尔质量为，阿伏加德罗常数的值为。下列说法正确的是 A．的配位数为2 B．晶胞中含有2个 C．晶体密度的计算式为 D．(i)和(ii)之间的距离为 6．（2024·江西·高考真题）NbO的立方晶胞如图，晶胞参数为anm，P的分数坐标为(0，0，0)，阿伏加德罗常数的值M为NA，下列说法正确的是 A．Nb的配位数是6 B．Nb和O最短距离为anm C．晶体密度 D．M的分数坐标为 7．（2024·贵州·高考真题）我国科学家首次合成了化合物[K(2，2，2-crypt)]5[K@Au12Sb20]。其阴离子[K@Au12Sb20]5-为全金属富勒烯(结构如图)，具有与富勒烯C60相似的高对称性。下列说法错误的是 A．富勒烯C60是分子晶体 B．图示中的K+位于Au形成的二十面体笼内 C．全金属富勒烯和富勒烯C60互为同素异形体 D．锑(Sb)位于第五周期第ⅤA族，则其基态原子价层电子排布式是5s25p3 8．（2024·海南·高考真题）某温控质子驱动反应如图所示，下列说法错误的是 A．I转化为Ⅱ后，键长变短 B．基态离子的核外电子排式为 C．I具备在热敏指示剂方面的应用前景 D．加热时，Ⅰ的与结合，键断开 提升专练 1．（24-25高二下·云南普洱·阶段练习）下列关于Cu2O的晶胞结构如图所示，晶胞参数为apm，NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．Cu+的价电子表达式为3d84s1 B．Cu2O的熔点低于Cu2S C．在晶胞中的配位数为4 D．晶体密度为 2．（24-25高二上·上海嘉定·期中）下列物质的变化只与分子间作用力改变有关的是 A．挥发 B．NaCl溶于水 C．HI热分解 D．熔化 3．（24-25高二上·内蒙古赤峰·阶段练习）叠氮化锂常作锂电池的固体电解质添加剂，其结构式如图甲、其晶胞如图乙所示。已知：晶胞参数长、宽均为，高为。设为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是 A．中基态阳离子的最外层电子云轮廓图为球形 B．含离子键、σ键、π键和极性共价键 C．在元素周期表中，和N都位于s区 D．晶体密度 4．（24-25高二上·山东青岛·阶段练习）是金星大气的成分之一，化学性质与类似。分子中不含环状结构且每个原子均满足8电子稳定结构。下列叙述错误的是 A．元素的第一电离能： B．分子中键和键的个数比为 C．分子中既含有极性共价键，也含有非极性共价键 D．基态、原子中电子占据最高能级的电子云轮廓形状相同 5．（24-25高二上·上海·期中）下列物质性质的比较，与氢键无关的是 A．密度：水>冰 B．稳定性： C．水溶性：乙醇>乙烷 D．沸点：对羟基苯甲醛>邻羟基苯甲醛 6．（24-25高二上·浙江·期中）实验室利用固体和固体反应制氨气，反应的化学方程式为，下列关于该反应的说法错误的是 A．中存在离子键和极性键 B．此反应过程中既有离子键、极性键断裂，也有离子键和极性键形成 C．标准状况下，11.2L含有1.5mol D．的热稳定性比NH3强，是由于H2O的分子间作用力较大 7．（24-25高二上·重庆·阶段练习）、、、为原子序数依次增大的前四周期元素。原子最外层电子数是内层电子数的两倍；的单质为双原子分子，其性质稳定，常用作保护气；的焰色试验为紫色(透过蓝色钴玻璃)；和的合金是用量最大的金属材料。下列说法正确的是 A．可用于检验，且得到蓝色溶液 B．晶体中阴、阳离子个数比为 C．简单氢化物的沸点： D．四种元素的原子中，原子半径最大的是 8．（24-25高二上·上海·期中）硫酸盐(含、)气溶胶是PM2.5的成分之一，PM2.5指的是空气中直径≤2.5微米的颗粒物。科研人员通过研究提出了雾霾微颗粒中硫酸盐生成的转化机理，其主要过程如下图所示： 下列说法正确的是 A．PM2.5的颗粒为胶体粒子 B．该过程中有硫氧键生成 C．硫酸盐气溶胶呈碱性 D．该过程中有参与 9．（24-25高二上·江苏无锡·期中）铁及其化合物在生活中有广泛应用。 （1）Fe元素在周期表中的位置是 ，位于元素周期表 区。 （2）铁镁合金是目前储氢密度最高的材料之一，其晶胞结构如图所示。储氢时，H2分子位于晶胞体心和棱的中心位置。该合金储满氢后所得晶体的化学式是 。 （3）实验室用KSCN溶液、苯酚检验Fe3+。 ①苯酚分子中碳原子的杂化方式为 。 ②类卤素离子SCN-可用于Fe3+的检验，其对应的酸有两种，分别为硫氰酸(H—S—C≡N )和异硫氰酸(H—N=C=S )，异硫氰酸分子σ键与π键的个数之比为 。 （4）FeBr2为只含有离子键的离子化合物，其晶胞结构如图，距一个Fe2+最近的所有Br-为顶点构成的几何形状为 。 10．（24-25高二上·江苏无锡·期中）我国在新材料领域研究的重大突破，为“天宫”空间站的建设提供了坚实的物质基础。“天宫”空间站使用的材料中含有B、C、N、P、Al、Ni、Fe 等元素。回答下列问题： （1）下列不同状态的硼中，失去一个电子需要吸收能量最多的是 (填标号)。 A．        B．      C． （2）镍能形成多种配合物，其中Ni(CO)4是无色挥发性液体，K2[Ni(CN)4]是红黄色单斜晶体。K2[Ni(CN)4]的熔点高于Ni(CO)4的原因是 。 （3）Al2O3的熔点（2054℃）很高，工业冶炼铝时要加入冰晶石（化学式为Na3AlF6）来降低生产成本，如下图所示为冰晶石的晶胞。用“ ”和“ ”代表Na＋”或“AlF ”。图中“ ”位于大立方体顶点和面心，“ ”位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心。则大立方体的体心处△代表的微粒是 （填“Na＋”或“AlF”）；与Na＋距离相等且最近的Na＋有 个。 11. （24-25高二上·上海·期中）是工业上常用的皮革脱毛剂，水溶液有较强的碱性，俗称“臭碱”。工业上将与C在高温下煅烧制取，同时生成气体。 完成下列填空： 硫在元素周期表的位置是第 周期第 族，上述反应中，涉及的各元素中原子半径由大到小依次是 (填元素符号)。 的电子式为 。 固态(干冰)所属晶体类型是___________。 A．分子晶体 B．离子晶体 C．共价晶体 D．金属晶体 干冰升华时，下列说法正确的是___________。 A．分子间距离变大 B．熵增 C．共价键断裂 D．焓变为负值 写出一个能比较S和O非金属性强弱的化学方程式 。 12. （24-25高二上·上海嘉定·期中）高温下，正硅酸锂()能与发生反应，对控制的排放有重要的理论意义和实用价值。发生反应的方程式：，完成下列填空： C、 Si属于同一族元素，请解释为什么和的熔点差异却非常大 。 钠元素的金属性比锂强、用原子结构的知识说明理由 。 13．（24-25高二上·山东青岛·阶段练习）ⅤA族元素及其化合物在生产、生活中用途广泛。 （1）下列状态的氮中，电离最外层一个电子所需能量最大的是___________(填字母)。 A． B． C． D． （2）(结构如图)常用于制造火柴，和第一电离能较大的是 。分子中含有 非极性共价键。 （3）俗称雄黄，其中基态原子的核外电子排布式为 ，核外电子的空间运动状态有 种。 （4）原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，分别用和表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态的磷原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为 。 （5）磷酸通过分子间脱水缩合形成多磷酸，如： 如果有个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸，则相应的酸根可写为 。 （6）的结构式有两种合理的表达方式，每种结构中三个原子均满足8电子稳定结构，则其结构式分别为 、 。 （7）下图是一种“糖葫芦”分子，其中A、B、C、D为四种不同的ⅤA族元素，其中只有A为金属元素，A、D原子序数之和为C的两倍，则A、B分别为 (填元素符号)，该分子中杂化碳原子与杂化碳原子的数目比为 。 14. （24-25高二上·上海·期中）氢键对生命活动具有重要意义。中四种碱基间的配对方式如下图。(图中“~”代表糖苷键)。 基态N的价电子排布式为 ，比较C、N和O的第一电离能大小 。 下列轨道表示式能表示氮原子的最低能量状态的是_______。 A． B． C． D． 基态原子O核外未成对电子位于 能层(用符号表示)，具有最高能量的电子其电子云形状为 。 鸟嘌呤是一种常见的碱基。图中是指H和O的距离，则鸟嘌呤中键的平均键长_______。 A．大于 B．小于 C．等于 D．不确定 下列说法正确的是_______。 A．氢键的强度较小，在解旋和复制时容易断裂和形成 B．鸟嘌呤与胞嘧啶之间的相互作用比腺嘌呤与胸腺嘧啶之间的弱 C．碱基配对时，一个H可以同时与多个原子形成氢键 D．壁虎在天花板上爬行自如是因为壁虎的脚与墙体之间存在氢键 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 微粒间作用力与物质性质 考点聚焦：复习要点+知识网络，有的放矢 重点专攻：知识点和关键点梳理，查漏补缺 难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升 提升专练：真题感知+提升专练，全面突破 1. 认识简单的晶胞 2. 离子化合物的性质 3. 离子晶体的有关计算。 4. σ键和π键的形成及特点 5. 共价晶体的性质 6. 常见共价晶体的结构 7. 氢键的形成，范德华力和氢键对物质的影响。 8. 常见分子晶体的结构 9. 不同晶体的熔、沸点比较。 一、金属键与金属特性 1．金属键 （1）概念：金属离子与自由电子之间强烈的相互作用。 （2）金属键的形成：金属原子失去部分或全部外围电子形成的金属离子与“脱落”下的自由电子之间存在强烈的相互作用。 （3） 成键微粒： 金属离子 和 自由电子 （4）金属键的特点 ①金属键 没有方向性和饱和性 。 ②金属键中自由电子在整个三维空间里运动，属于整块固态金属。 2．金属的物理特性 （1） 导电性 通常情况，金属内部自由电子的运动无固定的方向性，在外加电场作用下，自由电子发生定向移动形成电流。 温度升高，金属阳离子的振动频率加大，阻碍了电子的定向移动，金属的导电性减弱。 (2) 导热性 金属受热时，自由电子与金属离子碰撞频率增加，自由电子把能量传给金属离子，从而把能量从温度高的区域传到温度低的区域。 (3) 延展性 金属键没有方向性，在外力作用下，金属原子间发生相对滑动时，各层金属原子间仍然保持金属键的作用，不会断裂。 3．金属键的强弱与金属物理性质的关系 （1）原子化热 金属键的强弱可以用金属的原子化热来衡量。金属的原子化热是指1mol金属固体完全气化成相互远离的气态原子时吸收的热量。 （2）影响金属键强弱的因素 ①金属原子半径 越小 ，金属键越 强 。 ②单位体积内自由电子的数目越 多 ，金属键越 强 。 （3）金属键的强弱与金属的物理性质的关系 金属键越 强 ，金属晶体的硬度越 大 ，熔、沸点越 高 。 二、金属晶体 1．晶体和晶胞 （1）晶体 ①概念：内部粒子(原子、离子或分子)在空间呈现有规则重复排列，外观具有规则几何外形的固体物质。通常条件下，金属单质及其合金属于晶体。 ②根据 X射线衍射图 ，能推知晶体内部的微观结构。 （2）晶胞： ①概念：能够反映晶体结构特征的基本重复单位。金属晶体是金属晶胞在空间连续重复延伸而形成的。 ②研究晶体的结构只需重点研究其晶胞的结构。 2．金属晶体 （1）概念：通过金属阳离子与自由电子之间的强烈的作用而形成的晶体。 （2）金属晶体的成键粒子是金属阳离子和自由电子。成键粒子之间的相互作用是 金属键 。 3．金属原子在在二维空间的排列方式 （1）金属晶体中的原子可以看成直径相等的球体，在平面上（即二维空间），有两种排列方式： 图① 图② 图①的排列方式为非密置层，原子的配位数为4；图②的排列方式为密置层，原子的配位数为6。 （2）配位数：通常把晶体内(或分子内)某一粒子周围最接近的粒子数目称为该粒子的配位数。 4．金属晶体的堆积方式 图③ 图④ 图⑤ 图⑥ （1）图③所示的堆积方式为 简单立方堆积 ，配位数为 6 。实例：钋。 （2）图④所示的堆积方式为 体心立方堆积 ，配位数为 8 。实例：钠、钾、铬、钼、钨等。 （3）图⑤所示的堆积方式为 面心立方堆积 ，配位数为 12 。实例：金、银、铜、铅等。 （4）图⑥所示的堆积方式为 六方堆积 ，配位数为 12 。实例：镁、锌、钛等。 5．金属材料——合金 （1）概念：一种金属与另一种或几种金属（或非金属）的融合体。与单组分金属相比，合金的某些性能更优越。 （2）性能 ①合金的硬度一般都比组成它的纯金属 大 。 ②多数合金的熔点 低于 组成它的任何一种组分金属。 三、关于晶体的计算 在金属晶体中，金属原子如同半径相等的小球一样，彼此相切，紧密堆积成晶体。 如图为1个金属铜的晶胞，请完成以下探究。 （1）该晶胞“实际”拥有的铜原子是 4个 。 （2）每个铜原子周围紧邻且等距的铜原子数(配位数)为 12 。 （3）此晶胞中，顶点的两个铜原子是否相切？ 否 (填“是”或“否”，下同)，同一个面的面对角线上的三个铜原子是否相切？ 是 ；若晶胞立方体的边长为a cm，则最近的两个铜原子间的距离为 a cm 。 （4）若晶胞立方体的边长为a cm，Cu的摩尔质量为64 g·mol－1，阿伏加德罗常数的值为NA，则金属铜的密度为 g·cm－3 (用a、NA表示)。 四、离子键 1．离子键的形成过程 （1）阴、阳离子之间的 静电引力 使阴、阳离子相互吸引，阴、阳离子的核外电子之间、原子核之间的静电斥力 使阴、阳离子相互排斥。 ②当阴、阳离子之间的 静电引力 和 静电斥力 达到平衡时，阴、阳离子保持一定的平衡间距，形成稳定的离子键，整个体系达到能量最低状态。 2．离子键的概念 （1）概念：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键叫 离子键 ，由离子键形成的化合物叫 离子化合物 。 （2）成键微粒：阳离子和阴离子。 3．离子键的特征 阴、阳离子在各个方向上都可以与相反电荷的离子发生静电作用，即 没有方向性 ；在静电作用能够达到的范围内，只要空间允许，一个离子可以同时吸引多个带相反电荷的离子，即 没有饱和性 。 五、离子晶体 1．概念及结构特点 （1）概念：由阴、阳离子按一定方式有规则地排列形成的晶体。 （2）结构特点 ①构成微粒：阴离子和阳离子，离子晶体中不存在单个分子，其化学式表示的是离子的个数比。 ②微粒间的作用力： 离子键 。 ③离子晶体中不同离子周围异电性离子数目的多少主要取决于阴、阳离子的相对大小。 2．晶格能 （1）概念：拆开1 mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子所吸收的能量。 符号：U；单位：kJ·mol-1。 如NaCl的晶格能为786 kJ·mol-1，可表示为：NaCl(s)→Na=(g)+Cl-(g) U=786 kJ·mol-1 （2）影响因素：离子晶体中离子半径越 小 ，离子所带电荷越 多 ，晶格能越 大 。 （3）晶格能与离子晶体物理性质的关系： 一般而言，晶格能越 大 ，离子键越牢固，离子晶体的熔点越 高 、硬度越 大 。 3．离子晶体的物理性质 （1）熔、沸点：离子晶体一般具有 较高 的熔、沸点，难挥发。 （2）硬度：离子晶体硬度 较大 。 （3）导电性：离子晶体 不导电 ，熔融态或溶于水后 能导电 。 （4）溶解性：大多数离子晶体能溶于 水 ，难溶于 非极性 溶剂（如苯、汽油、CCl4等） 六、常见离子晶体的结构 1．NaCl晶体结构模型 （1）在NaCl晶体中，每个Na+周围与它等距的Cl-有 6个 ，每个Cl-周围与它等距的Na+有 6个 ，即Na+和Cl-配位数都是 6 。6个Na+（或Cl-）围成一个 正八面体 。 （2）每个Na+周围与它最近且等距的Na+有 12个 ，每个Cl-周围与它最近且等距的Cl-有 12个 （同层4个，上层4个，下层4个）。 （3）在NaCl晶体的一个晶胞中，含Na+： 6×+8×=4个 （写出计算过程），含Cl-12×+1=4个 （写出计算过程）。NaCl晶体的化学式为 NaCl ，晶胞的组成为 Na4Cl4 。 （4）属于NaCl型离子晶体的还有KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、NiO、CaS等。 2．CsCl晶体结构模型 （1）在CsCl晶体中，每个CS+周围与它等距的Cl-有 8个 ，每个Cl-周围与它等距的CS+有 8个 。CS+和Cl-配位数都是 8 。 （2）每个Cs+周围与它最近且等距的Cs+有 6个 ，每个Cl-周围与它最近且等距的Cl-有 6个 （上、下、左、右、前、后）。 （3）在CsCl晶体的一个晶胞中（上图右图），含Cs+： 8×=1个 （写出计算过程），含Cl-1个。CsCl晶体中Cs+与Cl-的个数比为 1:1 。 七、共价键的形成 1．共价键的概念 原子间通过共用电子对形成的强烈的相互作用称为 共价键 。 吸引电子能力相近的原子 之间通过共用电子对形成共价键。 2．共价键的形成过程（以H2分子的形成为例） （1）当两个氢原子相互接近时，若两个氢原子核外电子的自旋方向相反，它们接近到一定距离时，两个1s轨道发生重叠，电子在两原子核间出现的机会较大。随着核间距的减小，核间电子出现的机会增大，体系的能量逐渐下降，达到能量最低状态。 （2）若两个氢原子核外电子的自旋方向相同，当它们相互接近时，原子间总是排斥作用占主导地位，所以两个带有自旋方向相同的电子的氢原子不可能形成氢分子。 3．共价键的本质 当成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠， 自旋方向相反 的未成对电子形成共用电子对，两原子核间的电子云密度 增加 ，体系的能量 降低 。 4．共价键的特征 (1 ) 饱和性 ：成键原子有几个未成对电子，通常就只能和几个自旋方向相反的电子形成共价键，每个原子形成共价键的数目是一定的。 (2) 方向性 ：两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会最大的方向重叠成键，原子轨道重叠越多，共价键越牢固。 s轨道与s轨道重叠形成的共价键 无方向性 。 八、共价键的类型 1．σ键和π键 （1）分类依据：成键原子的原子轨道重叠方式。 （2）σ键和π键的比较： 键类型 σ键 π键 原子轨道重叠方式 沿核间连线方向以 “头碰头” 方式重叠 沿核间连线两侧以 “肩并肩” 方式重叠 原子轨道重叠部位 两原子核连线之间 核间连线上方和下方 原子轨道重叠程度 大 小 键的强度 较大 较小 成键规律判断 共价单键一定是σ键，双键中一个是σ键，一个是π键，三键中一个是σ键，另两个是π键 （3）几种分子的成键方式 ①N2中含有 1个σ键 和 2个π键 ，结构式为：N≡N。 ②乙烷分子中碳原子与碳原子之间形成 1个σ键 ，乙烯分子中碳原子与碳原子之间形成 1个σ键 和 1个π键 ，乙炔分子中碳原子与碳原子之间形成 1个σ键 和 2个π键 。 ③有机化合物中，碳原子与碳原子之间形成 σ键 比 π键 牢固，在化学反应中， π键容易断裂 。 ④苯分子中，每个碳原子分别与1个氢原子、2个碳原子形成σ键，同时每个碳原子各有一个垂直于分子平面的p轨道，形成了一个以6个碳原子为中心的 大π键 。 2．极性键和非极性键 （1）极性键和非极性键比较 类型 形成元素 共用电子对偏移 原子电性 非极性键 同种元素 两原子电负性相同，共用电子对 不偏移 两原子都 不显电性 极性键 不同种元素 共用电子对偏向 电负性较大的原子 电负性较大的原子显 负电性 ，电负性较小的原子显 正电性 （2）极性键的强弱 ①极性共价键中，成键原子的 吸引电子能力 差别越大，共用电子对的 偏移程度 越大，共价键的 极性 越强。 ②通常可以根据元素的电负性差值判断极性键的强弱。 3．配位键 （1）定义：由一个原子提供孤电子对与另一个有空轨道可接受电子的原子形成的共价键。 （2）表示 常用“→”表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子。 如NH的结构式为，其实NH中4个N—H键是完全相同的。 九、共价键键能与化学反应的反应热 1．共价键的键能和键长 （1）键能的定义： 共价键的键能是在101 kPa、298 K条件下，1mol气态AB分子生成气态A原子和B原子的过程中所吸收的能量，称为AB间共价键的键能。其单位为kJ·mol－1。 如：断开1 mol H—H键吸收的能量为436 kJ，即H—H键的键能为436kJ·mol－1。 （2）键长的定义： 两原子间形成共价键时， 两原子核间的平均间距 。 （3）键能与键长的关系： 当两个原子形成共价键时，原子轨道发生重叠， 重叠程度 越大， 键长 越短， 键能 越大。 2．键能与反应热的关系 （1）反应物和生成物中化学键的强弱直接决定着化学反应过程中的能量变化。 （2）若化学反应中 旧化学键断裂所吸收的总能量 大于 新化学键形成所放出的总能量 ，该反应通常为 吸热反应 。反之，该反应为 放热反应 。 （3）由键能计算化学反应的反应热 ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。 【特别提醒】定性判断键长的方法 （1）根据 原子半径进行判断 。在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。 （2）根据 共用电子对数判断 。就相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子形成双键或者三键时，由于原子轨道的重叠程度增大，原子之间的核间距减小，键长变短，故单键键长＞双键键长＞三键键长。 十、共价晶体 1．共价晶体 （1）概念：晶体中所有原子通过共价键结合，形成空间网状结构，这样的晶体叫做 共价晶体 。 （2）共价晶体中只存在共价键，原子间全部通过共价键相结合。 （3）共价晶体中不存在单个分子。如SiO2代表硅原子也氧原子的原子个数比为1：2，并不代表分子。 2．常见的共价晶体 （1）某些单质，如：金刚石、晶体硅、晶体硼、晶体Ge等。 （2）某些化合物，如：金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化硅（Si3N4）等。 3．共价晶体的物理性质 （1）共价晶体一般有 很高 的熔点、沸点和 很大 的硬度。 （2）结构相似的共价晶体，共价键的键长越长，键能越小，晶体的熔、沸点越低，硬度越小。 十一、常见共价晶体的结构 1．金刚石晶体的结构 （1）成键特征：每个碳原子与相邻的 4个 碳原子形成 4个 共价键，键长相等，键角为109°28’，每个碳原子的配位数为 4 。 （2）结构单元：每个碳原子均与相邻的4个碳原子构成 正四面体 ，向空间无限延伸得到立体网状结构的晶体，在 1个正四面体 中含有 1+4×1/4=2个 碳原子。 （3）晶胞：①8个顶点，6个面心上各有1个碳原子；②把晶胞分割分8个小立方体，则每个小立方体的互为对角位置的4个顶点各有1个碳原子，4个互不相邻的小立方体的体心各有1个碳原子。则每个金刚石晶胞中有8个碳原子。 （4）金刚石晶体中每个C原子形成4个C—C键，而每个键为2个C原子所共有，故碳原子的个数与C—C键数比为1∶(4×1/2)=1∶2。因此12g（1mol）金刚石中含有2molC—C键。 2．晶体硅、碳化硅晶体的结构 （1）晶体硅：将金刚石晶胞中的碳原子换成硅原子，就是晶体硅的晶胞。 每个晶体硅晶胞中有 8个硅原子 。 （2）碳化硅：将晶体硅晶胞的顶点、面心上的硅原子换成碳原子，体内 4个硅原子 不变，就是碳化硅的晶胞。 每个碳化硅晶胞中有 4个碳原子 、 4个硅原子 。 （3）1mol晶体硅中含有 2mol Si—Si键，1molSiC中含有 4mol Si—C键。 3．二氧化硅（石英）晶体的结构 （1）二氧化硅晶体可以看作是在晶体硅中2个硅原子之间插入了1个氧原子。每个硅原子与4个氧原子结合，硅原子位于正四面体的中心，氧原子位于正四面体的顶点。 （2）每个氧原子为2个正四面体共有，每个正四面体中占有1个完整的硅原子。因此硅氧原子的个数比为1：（4×1/2）=1：2。因此二氧化硅晶体中并不存在单个的SiO2分子，它是由硅原子和氧原子按1：2的比例组成的空间立体网状结构的晶体。 （3）晶体中最小的环为 6个硅原子 、 6个氧原子 组成的 12元环 。 （4）每个二氧化硅晶胞中含有8个硅原子和16个氧原子。 （5）1molSiO2含有 4mol Si—O键。 十二、范德华力 1．分子间作用力 （1）概念：将分子聚集在一起的作用力称为 分子间作用力 。 （2）存在：共价分子间都存在分子间作用力。 （3）特点：分子间作用力本质上是一种静电作用，比 化学键 弱得多。 （4）分类： 范德华力 和 氢键 是两种最常见的分子间作用力。 2．范德华力 （1）存在：范德华力是一种普遍存在于固体、液体和气体分子之间的一种作用力。 （2）特点：与共价键相比，范德华力较小，一般没有 饱和性 和 方向性 。 （3）影响因素： ①分子的大小、空间构型以及分子中电荷分布是否均匀。 ②组成和结构相似的分子，其范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大。 （4）对物质性质的影响： 主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质。 ①分子间范德华力 越大 ，物质的熔、沸点 越高 。 ②溶质与溶剂分子间的范德华力 越大 ，物质的溶解度 越大 。 十三、氢键 1．氢键的形成和表示 H原子与电负性大、半径较小的原子X以共价键结合时，H原子能够跟另一个电负性大、半径较小的原子Y之间形成氢键，通常用X—H…Y表示。上述X、Y通常指N、O、F等。 2．氢键的特点 （1）氢键可以存在于分子之间，也可以存在于分子内部。 （2）氢键比化学键弱，比范德华力强。 （3）氢键有 分子内氢键 和 分子间氢键 两种。 3．氢键对物质物理性质的影响 （1）含有分子间氢键的物质具有较高的熔点、沸点。如氟化氢的熔、沸点比氯化氢高。 （2）含有分子间氢键的液体一般 黏度 比较大。如甘油、硫酸等。 （3）分子间氢键的存在使溶质在水中的 溶解度 比较大。如氨极易溶于水，乙醇和水能以任意比互溶等。 （4）含有分子内氢键的物质具有较低的熔、沸点。如： 对羟基苯甲醛的熔点高于邻羟基苯甲醛()。 醋酸和硝酸相对分子质量接近，但两种物质的熔点和沸点相差很大，因为醋酸分子形成了分子间氢键，而硝酸分子形成了分子内氢键。 （5）对物质 密度 的影响：氢键的存在会使某些物质的密度反常，如水的密度比冰的密度大。 4．生命分子中的氢键 氢键对于生命非常重要，生物体内的蛋白质和DNA的分子内或分子间都存在着大量的氢键。如DNA的双螺旋结构，它是由两条DNA大分子的碱基通过氢键配对形成的。 5．弱作用力的“强作用”——超分子化学中的万能相互作用 “超分子”被称为共价键分子化学的一次升华，超分子化学被称为“超越分子概念的化学”。在形成超分子的各种分子间相互作用中，氢键尤为特殊，被称为“超分子化学中的万能相互作用”。 氢键 的强度在化学键和范德华力之间， 具有方向性和饱和性 ，使得它在超分子自组装过程中起着关键的作用。 十四、范德华力、氢键对物质性质的影响 1．对物质熔、沸点的影响 （1）范德华力对物质熔沸点的影响 ①组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点就越高。如熔、沸点：CF4<CCl4<CBr4<CI4；CH4<C2H6<C3H8<C4H10。 ②组成相似且相对分子质量相近的物质，分子的电荷分布越不均匀，范德华力越大，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CO>N2。 ③在同分异构体中，一般来说，支链越多，熔、沸点就越低，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。 （2）氢键对物质熔、沸点的影响 ①某些氢化物分子间存在氢键，如H2O、NH3、HF等（如图所示），会比同族氢化物沸点反常高，如：H2O>H2Te>H2Se>H2S。 ②分子内氢键和分子间氢键对物质性质产生的影响是不同的。如： 邻羟基苯甲醛分子内的氢键 对羟基苯甲醛分子间的氢键 对羟基苯甲醛的熔点、沸点分别比邻羟基苯甲醛的熔点、沸点高。 2．对物质溶解性的影响 （1）范德华力对物质溶解性的影响： 溶质分子与溶剂分子之间的范德华力越大，溶解度就越大。如在273K、101kPa时，氧气在水中的溶解量（49cm3·L-1）比氮气在水中的溶解量（24cm3·L-1）大，这是因为O2分子与水分子之间的作用力比N2分子与水分子之间的作用力大所造成的。 （2）氢键对物质溶解性的影响： 溶剂和溶质之间存在氢键，溶解性好，溶质分子不能与水分子形成氢键，在水中溶解度就比较小。如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶，就是因为它们与水形成了分子间氢键。 3．对物质密度、黏度的影响 （1）由于水分子间存在氢键，液态水变为冰，密度会变小。 （2）分子间氢键的存在，使物质的黏度增大，如硫酸、甘油等。 十五、分子晶体 1．分子晶体 （1）概念：分子通过分子间作用力构成的固态物质，称为 分子晶体。 （2）构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是 分子间作用力 。 2．物理性质 （1）分子晶体由于以比较弱的分子间作用力相结合，因此一般熔点较低，硬度较小。 （2）对组成和结构相似，晶体中又不含氢键的物质来说，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增强，熔、沸点升高。但分子间存在氢键的晶体熔、沸点较高。 （3）熔融状态不能导电，如果共价化合物分子是电解质，溶于水时能导电，如HCl、H2SO4等；如果能与水反应生成电解质，其水溶液能导电，如NH3、CO2等。 3．干冰分子晶体的结构特征 （1）分子间作用力只有范德华力。 （2）干冰晶体是一种面心立方结构，每个CO2分子周围等距离且最近的CO2分子有 12个 ，即配位数为 12 。 （3）每个晶胞中含有CO2分子为 4个 。 十六、混合型晶体——石墨晶体 1．结构模型 2．石墨晶体的结构与性质 （1）石墨晶体是一种 混合型晶体 ，为二维网状结构。 （2）层内每一个碳原子以共价键与另外3个碳原子结合，层间为分子间作用力。 （3）层内六边形结构中，每一个六边形中含有 6×=2个 碳原子， 6×=3个 碳碳键，碳原子与碳碳键键数之比为 2:3 。 （4）每个碳原子有4个价电子，每个碳原子用3个价电子形成σ键。还有1个电子处于碳原子的2p轨道上，层内碳原子这些的2p轨道相互平行，相邻碳原子的p轨道相互重叠，形成大π键。这些p轨道中的电子可在整个层内运动，当施加外加电场时，可以沿电场方向运动，因而石墨具有导电性。 （5）由于石墨晶体层间是以范德华力相结合，在外力作用下，石墨晶体的层与层之间发生相对滑动，具有润滑性。 十七、晶体的共性与个性 1．晶体概述 金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体是最常见的晶体类型。但不论上述晶体颗粒的大小如何，晶体内部结构均是由原子、离子或分子按周期性规律重复排列组成的。因此，在研究这些晶体类型时，我们均可通过研究能够反映晶体结构特征的基本重复单位——晶胞来进行。 2．晶体的共性 （1）晶体物质各个部分的宏观性质总是相同的，例如具有相同的密度、相同的化学组成等。 （2）晶体总能自发地形成多面体外形。 （3）晶体都具有确定的熔点。 3．晶体的个性 （1）绝大多数金属晶体是电和热的良导体，延展性好。 （2）食盐为离子晶体，质脆，熔融状态下能导电。 （3）金刚石为共价晶体，无色透明、坚硬、质脆，常温下不导电。 （4）干冰属于分子晶体，只能在低温下存在。 4．四种类型的晶体的结构与性质 晶体类型 金属晶体 离子晶体 共价晶体 分子晶体 结构 构成微粒 金属离子和电子 阴离子、阳离子 原子 分子 微粒间作用力 金属键 离子键 共价键 分子间作用力 性质 熔、沸点 有的很高、有的低 较高 很高 较低 硬度 大小不一 较大 较高 较低 导电性 导电 固态不导电、熔化或在水溶液中导电 不导电 熔化态（液态）不导电，溶于水有的导电 举例 Cu、Hg、Na NaCl、NH4Cl 金刚石、SiO2 干冰、碘 强化点一 晶胞中微粒的计算方法——均摊法 均摊是指每个晶胞中平均拥有的微粒数目。若每个微粒为n个晶胞所共享，则该微粒就有属于该晶胞。 1. 长方体(或正方体)晶胞中微粒数的计算。 2. 六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算 如图所示，六方晶胞中所含微粒数目为12×＋3＋2×＝6。 强化点二 晶胞密度计算，空间利用率计算 假设某晶体的晶胞如图： 以M表示该晶体的摩尔质量，NA表示阿伏加德罗常数的值，N表示一个晶胞中所含有的微粒数，a表示晶胞的棱长，ρ表示晶体的密度，计算如下： 1. 该晶胞的质量用密度表示：m＝ρ·a3； 用摩尔质量表示：m＝M； 则有：ρ·a3＝M，ρ＝M。 2. 立方晶胞的边长为a，则面对角线长等于a，体对角线长等于a。 3. 空间利用率＝×100%。 强化点三 常见物质分类 1．常见的离子化合物 （1）活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化合物，如NaCl、CaF2、K2O、MgO等。 （2）活泼金属元素与酸根形成的盐类化合物，如Na2SO4、Fe2(SO4)3等。 （3）铵根与酸根形成的盐类化合物，如NH4Cl、(NH4)2SO4等。 2．离子化合物中存在的化学键 （1）离子键只存在于离子化合物中，即离子化合物中一定存在离子键。 （2）离子化合物中可能只有离子键（由单核阴离子和阳离子构成，如NaCl、K2O等），可能既含有离子键又含有共价键（阴离子或阳离子是多核离子，如NH4Cl、Na2SO4等）。 3. 特殊物质考察 （1）金属元素与非金属元素形成的化学键有可能是共价键，如AlCl3。 （2）完全由非金属元素形成的化合物中有可能含离子键，如NH4Cl、NH4H。 （3）离子键不具有饱和性是相对的，每种离子化合物的组成和结构是一定的，而不是任意的。 强化点四 原子分数坐标 （1）概念：原子分数坐标表示晶胞中各原子的相对位置。 （2）原子分数坐标的确定方法 ①依据已知原子的分数坐标确定坐标系取向。 ②一般以坐标轴所在正方体的棱长为1个单位。 ③从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。 晶胞中的任一一个原子的位置均可用3个分别小于1的数在空间直角坐标系中表示出来，如位于晶胞原点(顶点)的原子分数坐标为(0,0,0)；位于晶胞体心的原子分数坐标为(，，)；位于xOz面心的原子的分数坐标为(，0，)等(如图所示)。 强化点五 晶体类型的判断方法 1. 依据组成晶体的微观粒子和粒子间的相互作用判断 分子间通过分子间作用力形成的晶体属于分子晶体；由原子通过共价键形成的晶体属于共价晶体；由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体；由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体。 2. 依据物质的分类判断 ①活泼金属的氧化物(如Na2O、MgO等)、强碱[如KOH、Ba(OH)2等]和绝大多数的盐类是离子晶体。 ②多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硼、晶体硅等外)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。 ③常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硼、晶体硅等；常见的共价晶体化合物有碳化硅、SiO2等。 ④常温下金属单质(除汞外)与合金均属于金属晶体。 3. 依据晶体的熔点判断 离子晶体的熔点较高，常在数百至几千摄氏度；共价晶体的熔点很高，常在一千至几千摄氏度；分子晶体的熔点较低，常在数百摄氏度以下或很低温度；金属晶体多数熔点高，但也有熔点相当低的。 4. 依据导电性判断 离子晶体在水溶液中和熔融状态下都导电；共价晶体一般为非导体，但晶体硅能导电；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子，也能导电；金属晶体是电的良导体。 5. 依据硬度和机械性能判断 离子晶体硬度较大或略硬而脆；共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体多数硬度大，但也有硬度较小的，且具有延展性。 真题感知 1．（2024·天津·高考真题）我国学者在碳化硅表面制备出超高迁移率半导体外延石墨烯。下列说法正确的是 A．是离子化合物 B．晶体的熔点高、硬度大 C．核素的质子数为8 D．石墨烯属于烯烃 【答案】B 【解析】A．SiC晶体结构与金刚石相似，属于共价晶体，A错误； B．SiC晶体结构与金刚石相似，属于共价晶体，熔点高、硬度大，B正确； C．C元素为6号元素，故核素的质子数为6，C错误； D．石墨烯是碳元素构成的单质，不属于烯烃，D错误； 故选B。 2．（2024·重庆·高考真题）下列各分子既含有杂化的原子又能与形成氢键的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．CH3CH3中两个碳原子价层电子对数为4都采用sp3杂化，且和H2O不能形成分子间氢键，故A错误； B．CH2=CHBr中两个碳原子价层电子对数为3采用sp2杂化，但不能和H2O形成分子间氢键，故B错误； C．CH3COOH的—COOH中碳原子价层电子对数为3采用sp2杂化，且能和H2O形成分子间氢键，故C正确； D．CH3CH2NH2中C、N原子价层电子对数为4都采用sp3杂化，故D错误； 故选：C。 3．（2024·广西·高考真题）一定条件下，存在缺陷位的LiH晶体能吸附使其分解为N，随后N占据缺陷位(如图)。下列说法错误的是 A． B．半径： C． D．LiH晶体为离子晶体 【答案】C 【解析】 A．根据LiH立方晶胞的该部分结构以及晶胞参数为a可得，因此，故A正确； B．H原子和的电子层数均为1，但比氢原子多一个电子，电子的运动轨道不重合，内核对电子的束缚相对较弱，电子活动的范围更广，因此的半径较大，故B正确； C．根据LiH立方晶胞可知，b的长度如图，但当N占据了空缺位后，由于比的半径大，因此，故C错误； D．LiH晶体中含有Li+和，相互间作用是离子键，因此LiH晶体为离子晶体，故D正确； 故答案选C。 4．（2024·福建·高考真题）某电解质阴离子的结构如图。X、Y、Z、Q为原子序数依序增大的同周期元素，Z的单质为空气的主要成分之一。下列说法错误的是 A．第一电离能： B．最简单氢化物沸点： C．键长： D．Y的最高价氧化物对应水化物在水中电离： 【答案】A 【分析】由该阴离子结构可知Z形成2条共价键，Z的单质为空气的主要成分之一，可知Z为O；Y形成4条共价键，Y为C，Q形成1条共价键，Q为F，X得1个电子后形成4条共价键，则X最外层电子数为3，X为B，据此分析解答。 【解析】A．B、C、O为同周期元素，从左到右，第一电离能呈增大趋势，则第一电离能：B<C<O，故A错误； B．CH4不能形成分子间氢键，H2O可以形成分子间氢键，沸点CH4<H2O，故B正确； C．原子半径：C>O>F，原子半径越小键长越短，则键长：C-C>C-O>C-F，故C正确； D．Y为C，其最高价氧化物的水化物为H2CO3，碳酸为二元弱酸，分步电离，电离方程式为：，故D正确； 故选A。 5．（2024·重庆·高考真题）储氢材料的晶胞结构如图所示，的摩尔质量为，阿伏加德罗常数的值为。下列说法正确的是 A．的配位数为2 B．晶胞中含有2个 C．晶体密度的计算式为 D．(i)和(ii)之间的距离为 【答案】B 【解析】A．由图可知，与距离最近且等距离的的个数是3，则的配位数为3，A项错误； B．位于晶胞的顶点和体心上，该晶胞中的个数为，B项正确； C．该晶胞体积为，该晶胞中的个数为，的个数为，相当于晶胞中含有2个，晶体密度为，C项错误； D．(i)和(ii)之间的距离等于晶胞体对角线长度的一半，为，D项错误； 答案选B。 6．（2024·江西·高考真题）NbO的立方晶胞如图，晶胞参数为anm，P的分数坐标为(0，0，0)，阿伏加德罗常数的值M为NA，下列说法正确的是 A．Nb的配位数是6 B．Nb和O最短距离为anm C．晶体密度 D．M的分数坐标为 【答案】D 【解析】A．由图可知，NbO的立方晶胞中距离Nb原子最近且距离相等的O原子有4个，Nb的配位数是4，故A错误； B．由图可知，Nb和O最短距离为边长的，晶胞参数为anm，Nb和O最短距离为anm，故B错误； C．根据均摊法计算可知，Nb的个数为6×=3，O的个数为12×=3，即晶胞中含有3个NbO，晶胞密度为ρ=，故C错误； D．P的分数坐标为（0，0，0），M位于正方体的面心，M的分数坐标为（，，），故D正确； 故选：D。 7．（2024·贵州·高考真题）我国科学家首次合成了化合物[K(2，2，2-crypt)]5[K@Au12Sb20]。其阴离子[K@Au12Sb20]5-为全金属富勒烯(结构如图)，具有与富勒烯C60相似的高对称性。下列说法错误的是 A．富勒烯C60是分子晶体 B．图示中的K+位于Au形成的二十面体笼内 C．全金属富勒烯和富勒烯C60互为同素异形体 D．锑(Sb)位于第五周期第ⅤA族，则其基态原子价层电子排布式是5s25p3 【答案】C 【解析】A．富勒烯C60是由C60分子通过范德华力结合形成的分子晶体，A正确； B．由题图可知，中心K+周围有12个Au形成二十面体笼(每个面为三角形，上、中、下层分别有5、10、5个面)，B正确； C．全金属富勒烯不是碳元素的单质，因此其与富勒烯C60不能互为同素异形体，C错误； D．锑(Sb)位于第五周期第ⅤA族，则根据元素位置与原子结构关系可知：其基态原子价层电子排布式是5s25p3，D正确； 故合理选项是C。 8．（2024·海南·高考真题）某温控质子驱动反应如图所示，下列说法错误的是 A．I转化为Ⅱ后，键长变短 B．基态离子的核外电子排式为 C．I具备在热敏指示剂方面的应用前景 D．加热时，Ⅰ的与结合，键断开 【答案】BD 【解析】A．由图可知，化合物I中碳氮单键转化为Ⅱ中碳氮双键，所以I转化为Ⅱ后，键长变短，故A正确； B．氮元素的原子序数为7，基态离子的核外电子排式为，故B错误； C．由图可知，I与氢离子共热反应生成Ⅱ，说明I具备热敏性，在热敏指示剂方面的应用前景，故C正确； D．由图可知，加热时，Ⅰ的与结合，键断开，故D错误； 故选BD。 提升专练 1．（24-25高二下·云南普洱·阶段练习）下列关于Cu2O的晶胞结构如图所示，晶胞参数为apm，NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．Cu+的价电子表达式为3d84s1 B．Cu2O的熔点低于Cu2S C．在晶胞中的配位数为4 D．晶体密度为 【答案】C 【分析】根据晶胞结构及化学式可知，晶胞中位于晶胞内部，共有4个，位于顶角及晶胞体心，共有：个。 【解析】A．Cu原子序数29，Cu+的价电子表达式为3d10，A错误； B．Cu2O和Cu2S均为离子晶体，电荷量相同，半径小于，Cu2O中离子键强度更大，熔点更高，B错误； C．根据分析可知，与每个直接相连的有4个，即其配位数为4，C正确； D．根据晶胞密度计算公式：，D错误； 答案选C。 2．（24-25高二上·上海嘉定·期中）下列物质的变化只与分子间作用力改变有关的是 A．挥发 B．NaCl溶于水 C．HI热分解 D．熔化 【答案】A 【解析】A．挥发，为分子间距离改变，只需克服分子间作用力，A正确； B．NaCl溶于水电离出钠离子和氯离子，需克服离子键，B错误； C．加热HI使其分解为氢气和碘单质，需克服H-I键，C错误； D．熔融电离出钾离子和硝酸根离子，需克服离子键，D错误； 故选A。 3．（24-25高二上·内蒙古赤峰·阶段练习）叠氮化锂常作锂电池的固体电解质添加剂，其结构式如图甲、其晶胞如图乙所示。已知：晶胞参数长、宽均为，高为。设为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是 A．中基态阳离子的最外层电子云轮廓图为球形 B．含离子键、σ键、π键和极性共价键 C．在元素周期表中，和N都位于s区 D．晶体密度 【答案】A 【解析】A．的阳离子是，基态的核外电子排布式为，最外层电子云轮廓图为球形，A正确； B．根据叠氮化锂的结构式可知不含极性键，B错误； C．在元素周期表中，锂位于s区、氮位于p区，C错误； D．根据叠氮化锂晶胞图可知，位于顶点和面心，1个晶胞含2个；4个位于面心，1个晶胞含2个，晶体密度，D错误； 故选A。 4．（24-25高二上·山东青岛·阶段练习）是金星大气的成分之一，化学性质与类似。分子中不含环状结构且每个原子均满足8电子稳定结构。下列叙述错误的是 A．元素的第一电离能： B．分子中键和键的个数比为 C．分子中既含有极性共价键，也含有非极性共价键 D．基态、原子中电子占据最高能级的电子云轮廓形状相同 【答案】B 【解析】A．同周期元素的第一电离能从左向右呈增大的趋势：，A项正确； B．分子中每个原子均满足8电子稳定结构，则其结构式为，中键和键的个数比为，B项错误； C．根据结构式可知，分子中既含有极性共价键，也含有非极性共价键，C项正确； D．基态、原子中电子占据最高能级都为2p，电子云轮廓形状相同，D项正确； 答案选B。 5．（24-25高二上·上海·期中）下列物质性质的比较，与氢键无关的是 A．密度：水>冰 B．稳定性： C．水溶性：乙醇>乙烷 D．沸点：对羟基苯甲醛>邻羟基苯甲醛 【答案】B 【解析】A．氢键具有方向性和饱和性，氢键的存在使在四面体中心的水分子与四面体顶角方向的4个水分子相互作用，这一排列使冰晶体中水分子的空间利用率不高，留有较大的空隙，所以水结成冰，体积增大，密度减小，与氢键有关，A错误； B．水分子的稳定性强于H2S是因为O的非金属性强于S，与氢键无关，B正确； C．乙醇能与水分子形成分子间氢键，从而在水中溶解度较大，乙烷不能与水分子形成分子间氢键，从而在水中溶解度较小，与氢键有关，C错误； D．对羟基苯甲醛能形成分子间氢键，沸点较高，邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，沸点较低，与氢键有关，D错误； 故答案选B。 6．（24-25高二上·浙江·期中）实验室利用固体和固体反应制氨气，反应的化学方程式为，下列关于该反应的说法错误的是 A．中存在离子键和极性键 B．此反应过程中既有离子键、极性键断裂，也有离子键和极性键形成 C．标准状况下，11.2L含有1.5mol D．的热稳定性比NH3强，是由于H2O的分子间作用力较大 【答案】D 【解析】A．NH4Cl是离子化合物，与Cl-通过离子键结合，在阳离子中N、H原子之间以极性共价键结合，故NH4Cl中存在离子键和极性键，A正确； B．在该反应发生时，转化为NH3，同时生成了H2O和离子化合物CaCl2，既有反应物中离子键、N-H极性共价键的断裂，也有生成物中离子键、H-O极性共价键的形成，B正确； C．中含有3个N-H，标准状况下，11.2L的物质的量为0.5mol，含有1.5mol，C正确； D．的热稳定性比强，是因为O元素的非金属强于N元素，与分子间作用力无关，D错误； 故选D。 7．（24-25高二上·重庆·阶段练习）、、、为原子序数依次增大的前四周期元素。原子最外层电子数是内层电子数的两倍；的单质为双原子分子，其性质稳定，常用作保护气；的焰色试验为紫色(透过蓝色钴玻璃)；和的合金是用量最大的金属材料。下列说法正确的是 A．可用于检验，且得到蓝色溶液 B．晶体中阴、阳离子个数比为 C．简单氢化物的沸点： D．四种元素的原子中，原子半径最大的是 【答案】D 【分析】R原子最外层电子数是内层电子数的两倍确定R是C元素；的单质为双原子分子，性质稳定，常用作保护气，X是N元素；Y的焰色试验为紫色(透过蓝色钴玻璃)，Y是K元素；碳和Z的合金是用量最大的合金材料，Z是Fe元素，据此分析。 【解析】A．K3Fe(CN)6可用于检验Fe2+离子并生成蓝色沉淀，故A错误； B．K2O2中阳离子是K+，阴离子是O，阴、阳离子个数比为，故B错误； C．NH3能形成分子间氢键，故沸点NH3>CH4，故C错误； D．K和Fe都有4个电子层，原子半径比其他原子大，同周期从左到右原子半径逐渐减小，K的半径比Fe大，故原子半径最大的是K，故D正确； 答案选D。 8．（24-25高二上·上海·期中）硫酸盐(含、)气溶胶是PM2.5的成分之一，PM2.5指的是空气中直径≤2.5微米的颗粒物。科研人员通过研究提出了雾霾微颗粒中硫酸盐生成的转化机理，其主要过程如下图所示： 下列说法正确的是 A．PM2.5的颗粒为胶体粒子 B．该过程中有硫氧键生成 C．硫酸盐气溶胶呈碱性 D．该过程中有参与 【答案】BD 【解析】A．PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5pm的颗粒物，而1pm=1000纳米，胶体是指分散质粒子直径在1-100纳米的分散系，所以含2.5pm颗粒物的空气不属于胶体，A错误； B．由图可知，由转化为的过程中有硫氧键生成，B正确； C．由题意可知，硫酸盐气溶胶中含有能电离出氢离子的硫酸氢根离子，所以气溶胶呈酸性，C错误； D．由图可知，该过程有H2O参与，D正确； 故选BD。 9．（24-25高二上·江苏无锡·期中）铁及其化合物在生活中有广泛应用。 （1）Fe元素在周期表中的位置是 ，位于元素周期表 区。 （2）铁镁合金是目前储氢密度最高的材料之一，其晶胞结构如图所示。储氢时，H2分子位于晶胞体心和棱的中心位置。该合金储满氢后所得晶体的化学式是 。 （3）实验室用KSCN溶液、苯酚检验Fe3+。 ①苯酚分子中碳原子的杂化方式为 。 ②类卤素离子SCN-可用于Fe3+的检验，其对应的酸有两种，分别为硫氰酸(H—S—C≡N )和异硫氰酸(H—N=C=S )，异硫氰酸分子σ键与π键的个数之比为 。 （4）FeBr2为只含有离子键的离子化合物，其晶胞结构如图，距一个Fe2+最近的所有Br-为顶点构成的几何形状为 。 【答案】（1）第四周期VIII族 d （2）Mg2FeH2 （3）sp2 3∶2 （4）立方体(或正方体) 【解析】（1）Fe是26号元素，位于周期表的第四周期第VIII族，在周期表中位于d区； （2）晶胞中Mg原子个数为8个都在晶胞内部，Fe原子个数为8×+6×=4个，H2个数为1+12×=4个，Mg：Fe：H=8:4:8=2:1:2晶体的化学式为Mg2FeH2； （3）苯酚中C原子都在苯环上，苯环为平面六边形结构，C原子杂化方式为sp2；单键都是σ键，双键有一个σ键和一个π键，H—N=C=S中σ键有3个，π键有2个；σ键与π键个数比为：3:2； （4）FeBr2中Fe与Br的比值为1:2，在晶胞中大球个数为8个在晶胞内部，小球个数为8×+6×=4，因此小球为Fe2+原子，大球为Br-原子，由晶胞图可知：距一个Fe2+最近的所有Br-有8个，构成的几何形状为正方体。 10．（24-25高二上·江苏无锡·期中）我国在新材料领域研究的重大突破，为“天宫”空间站的建设提供了坚实的物质基础。“天宫”空间站使用的材料中含有B、C、N、P、Al、Ni、Fe 等元素。回答下列问题： （1）下列不同状态的硼中，失去一个电子需要吸收能量最多的是 (填标号)。 A．        B．      C． （2）镍能形成多种配合物，其中Ni(CO)4是无色挥发性液体，K2[Ni(CN)4]是红黄色单斜晶体。K2[Ni(CN)4]的熔点高于Ni(CO)4的原因是 。 （3）Al2O3的熔点（2054℃）很高，工业冶炼铝时要加入冰晶石（化学式为Na3AlF6）来降低生产成本，如下图所示为冰晶石的晶胞。用“ ”和“ ”代表Na＋”或“AlF ”。图中“ ”位于大立方体顶点和面心，“ ”位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心。则大立方体的体心处△代表的微粒是 （填“Na＋”或“AlF”）；与Na＋距离相等且最近的Na＋有 个。 【答案】（1）A （2）K2[Ni(CN)4]为离子晶体，熔化破坏离子键，离子键键能大，故熔沸点高，Ni(CO)4为分子晶体，熔化破坏分子间作用力，分子间作用力小，故熔沸点小 （3）Na＋ 8 【解析】（1）A选项为s轨道全满的较稳定结构，故其失去一个电子需要吸收能量最多；B选项中为基态硼原子电子排布式，电子排布式为，C选项电子处于激发态，比A选项具有更高的能量，失去1个电子时，需要吸收能量较少，故选A； （2）为离子晶体，为分子晶体，离子晶体熔化时破坏离子键，分子晶体熔化时破坏分子间作用力，离子键键能大，故熔沸点更高； （3）由冰晶石化学式可知，和的个数比为3：1，由冰晶石的晶胞结构可知，一个晶胞中含有●的个数为，的个数为，△代表时，●与的个数比为1：3，则●为，为；以体心的钠离子为中心，其距离最近的8个钠离子分别位于8个小立方体的体心，因此与距离相等且最近的有8个。 11. （24-25高二上·上海·期中）是工业上常用的皮革脱毛剂，水溶液有较强的碱性，俗称“臭碱”。工业上将与C在高温下煅烧制取，同时生成气体。 完成下列填空： 硫在元素周期表的位置是第 周期第 族，上述反应中，涉及的各元素中原子半径由大到小依次是 (填元素符号)。 的电子式为 。 固态(干冰)所属晶体类型是___________。 A．分子晶体 B．离子晶体 C．共价晶体 D．金属晶体 干冰升华时，下列说法正确的是___________。 A．分子间距离变大 B．熵增 C．共价键断裂 D．焓变为负值 写出一个能比较S和O非金属性强弱的化学方程式 。 【答案】3 ⅥA Na>S>C>O A AB 【解析】11．硫为16号元素，在元素周期表的位置是第3周期第ⅥA族；电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小；上述反应中，涉及的各元素中原子半径由大到小依次是Na>S>C>O； 为离子化合物，电子式为； 固态(干冰)是由二氧化碳分子形成的晶体，为分子晶体，故选A； 干冰升华时，固体变为气体，为物理变化，分子间距离变大、熵值增大，为一个吸热过程，故选AB； 氧气氧化硫化氢生成硫单质和水，说明氧的非金属更强，反应为：。 12. （24-25高二上·上海嘉定·期中）高温下，正硅酸锂()能与发生反应，对控制的排放有重要的理论意义和实用价值。发生反应的方程式：，完成下列填空： C、 Si属于同一族元素，请解释为什么和的熔点差异却非常大 。 钠元素的金属性比锂强、用原子结构的知识说明理由 。 【答案】12. CO2是分子晶体、SiO2是共价晶体 钠元素和锂元素均为第ⅠA族元素，Na原子有3个电子层，Li原子有2个电子层，原子半径Na>Li，则原子核对外层电子的吸引能力：Na<Li，失电子能力：Na>Li，因此金属性Na强于Li 【解析】CO2是分子晶体、SiO2是共价晶体，熔沸点：共价晶体＞分子晶体，故和的熔点差异非常大。 钠元素的金属性比锂强，从原子结构解释：钠元素和锂元素均为第ⅠA族元素，Na原子有3个电子层，Li原子有2个电子层，原子半径Na>Li，则原子核对外层电子的吸引能力：Na<Li，失电子能力：Na>Li，因此金属性Na强于Li。 13．（24-25高二上·山东青岛·阶段练习）ⅤA族元素及其化合物在生产、生活中用途广泛。 （1）下列状态的氮中，电离最外层一个电子所需能量最大的是___________(填字母)。 A． B． C． D． （2）(结构如图)常用于制造火柴，和第一电离能较大的是 。分子中含有 非极性共价键。 （3）俗称雄黄，其中基态原子的核外电子排布式为 ，核外电子的空间运动状态有 种。 （4）原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，分别用和表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态的磷原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为 。 （5）磷酸通过分子间脱水缩合形成多磷酸，如： 如果有个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸，则相应的酸根可写为 。 （6）的结构式有两种合理的表达方式，每种结构中三个原子均满足8电子稳定结构，则其结构式分别为 、 。 （7）下图是一种“糖葫芦”分子，其中A、B、C、D为四种不同的ⅤA族元素，其中只有A为金属元素，A、D原子序数之和为C的两倍，则A、B分别为 (填元素符号)，该分子中杂化碳原子与杂化碳原子的数目比为 。 【答案】（1）A （2）P 3 （3）1s22s22p63s23p63d104s24p3 18 （4）或 （5） （6） （7）Sb、N 1:2 【解析】（1）A．为基态N原子，2p处于半充满的稳定状态，很难再失一个电子，若要失去一个电子所需能量大； B．为N原子，2p未处于半充满的稳定状态，能量较基态N原子的高； C．为基态，基态N第一电离能大，失去一个电子后反而成为不稳定结构，故基态失去一个电子的能量不如基态N原子高；     D． 为激发态，能量较基态高； 能量越高越容易失去一个电子，则电离最外层一个电子所需能量最大的是基态N原子，故A符合题意； （2）P是15号元素，故基态P原子的价层电子排布式为3s23p3，同一周期从左往右元素的第一电离能呈增大趋势，但P的3p处于半充满的稳定状态，故VA与VIA反常，故P和S的第一电离能的大小顺序是P＞S。同种原子间的共价键是非极性共价键，一个P4S3分子中含有三个非极性共价键，分子中含有3非极性共价键。 （3）As的原子序数为33，其基态原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p3。运动轨道数有1s、2s、3s、4s、3个2p轨道、3个3p轨道、3个4p轨道、5个3d轨道，共18个轨道，则核外电子的空间运动状态有18种。 （4）对于基态的磷原子，其价电子排布式为3s23p3，其中3s轨道的2个电子自旋状态相反，自旋磁量子数的代数和为0；根据洪特规则可知，其3p轨道的3个电子的自旋状态相同，因此，基态磷原子的价电子的自旋磁量子数的代数和为或。 （5）由题中信息可知，n个磷酸分子间脱去(n-1)个水分子形成链状的多磷酸，因此，如果有n个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸，则可脱去n个水分子得到(HPO3)n，其失去氢离子后得到相应的酸根，故该酸根可写。 （6）的结构式有两种合理的表达方式，每种结构中三个原子均满足8电子稳定结构，则C共用4对电子对，若S共用2对电子对，则N共用2对电子对、并从别处得到1个电子，结构式为：；或者：C共用4对电子对，若N共用3对电子对，则S共用1对电子对、并从别处得到1个电子，结构式为：。 （7）A、B、C、D为四种不同的ⅤA族元素，其中只有A为金属元素，ⅤA族元素分别为氮、磷、砷、锑、铋，原子序数依次为7、15、33、51、83，其中金属元素有锑、铋，A、D原子序数之和为C的两倍，即15+51=33×2，得A、D和C原子序数依次为51、15、33，则A、B、C、D依次为锑、氮、砷、磷，故A、B的元素符号分别为Sb、N，该分子中杂化碳原子为苯环上的碳原子，共12个，杂化碳原子为饱和碳原子，共24个，则该分子中杂化碳原子与杂化碳原子的数目比为1:2。 14. （24-25高二上·上海·期中）氢键对生命活动具有重要意义。中四种碱基间的配对方式如下图。(图中“~”代表糖苷键)。 基态N的价电子排布式为 ，比较C、N和O的第一电离能大小 。 下列轨道表示式能表示氮原子的最低能量状态的是_______。 A． B． C． D． 基态原子O核外未成对电子位于 能层(用符号表示)，具有最高能量的电子其电子云形状为 。 鸟嘌呤是一种常见的碱基。图中是指H和O的距离，则鸟嘌呤中键的平均键长_______。 A．大于 B．小于 C．等于 D．不确定 下列说法正确的是_______。 A．氢键的强度较小，在解旋和复制时容易断裂和形成 B．鸟嘌呤与胞嘧啶之间的相互作用比腺嘌呤与胸腺嘧啶之间的弱 C．碱基配对时，一个H可以同时与多个原子形成氢键 D．壁虎在天花板上爬行自如是因为壁虎的脚与墙体之间存在氢键 【答案】14. 1s22s22p3 N＞O＞C A L 哑铃形 B A 【解析】氮元素的原子序数为7，所以基态N的核外电子排布式为1s22s22p3；根据第一电离能同一周期从左往右呈增大趋势，IIA、VA大于相邻元素，所以第一电离能的大小顺序为N＞O＞C，故答案为：1s22s22p3；N＞O＞C； 、不符合洪特规则，能量较高，不是氮原子的轨道表示式，为氮原子处于基态时的电子轨道表示式，符合泡利原理、洪特规则以及能量最低原理，即处于最低能量状态，故A符合题意，故答案为：A； 氧元素的原子序数为8，基态O原子的价电子排布式为2s22p4，在2p轨道上有2个未成对电子，所以成对电子位于第2能层，即L层；具有最高能量的电子在2p轨道上，其电子云形状为哑铃形，故答案为：L；哑铃形； N－H…O中的H和O间的距离为0.29nm，H与O之间是氢键，而N与H之间是共价键，氢键的作用力比共价键小的多，所以N－H键的平均键长小于0.29nm，故选B； A．氢键的强度小，在DNA解旋和复制时断裂和形成，A正确； B．鸟嘌呤与胞嘧啶之间有三个氢键，腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有两个个氢键，鸟嘌呤与胞嘧啶之间的相互作用更强，B错误； C．由结构可知，碱基配对时，一个H不可以同时与多个原子形成氢键，C错误； D．壁虎的脚与墙体之间存在分子间作用和，此作用力属于范德华力，D错误； 故选A。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$