专题3 微粒间作用力与物质性质（复习讲义）化学苏教版选择性必修2

专题3 微粒间作用力与物质性质 复习讲义 复习目标 1．了解金属键的概念，理解金属键的本质和特征，能结合原子半径、原子化热解释和比较金属单质性质的差异。 2．了解晶体中微粒的空间排布存在周期性，认识简单的晶胞。 3．能从微观角度分析金属晶体中的构成微粒及粒子之间的相互作用。 4．理解金属晶体的堆积模型，并能对金属晶胞进行相关计算。 5．能结合实例描述离子键的成键特征及其本质，能解释和预测同类型离子化合物的某些性质。 6．会描述常见类型的离子化合物的晶体结构，能运用模型和有关理论解释不同类型离子晶体的晶胞构成。 7．知道共价键键能、键长的概念，掌握共价键的键能与化学反应过程中能量变化之间的关系。 8．能辨识常见的共价晶体，理解晶体中微粒间相互作用对共价晶体性质的影响。 9．了解常见共价晶体的晶体结构。 10．了解范德华力和氢键的实质、特点及对物质性质的影响。 11．能辨识常见的分子晶体及其结构特征，理解分子晶体中构成微粒之间的作用。 12．了解石墨晶体的结构，会比较不同类型晶体的熔、沸点。 13．掌握晶体结构的相关计算。 14．能辨识晶体所属类型，熟知每种晶体典型代表的结构。 重点和难点 重点：用“电子气”理论解释金属的性质；金属晶体的堆积方式和堆积模型；常见离子化合物的晶体结构和性质；共价键的键能及其应用；常见共价晶体的结构和性质；范德华力和氢键的实质、特点及对物质性质的影响；常见分子晶体的结构和性质；不同晶体的熔沸、点的比较；晶体类型的判断；晶体结构的有关计算。 难点： 金属晶体的堆积方式和模型及均摊法计算晶胞的组成；离子晶体的结构分析及性质；共价键的键能和键长的应用；常见共价晶体的结构；范德华力和氢键的特点及对物质性质的影响；晶体结构的相关计算。 █知识点一 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。 【特别提醒】金属熔、沸点高低的比较方法 金属的熔、沸点与金属键的强弱有关，金属中的金属键越强，金属的熔、沸点越高。 (1)同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点逐渐升高。 (2)同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点逐渐降低。 (3)一般来说，合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。 (4)金属的熔点差别很大，如汞常温为液体，熔点很低，而铁等金属熔点很高。 效果检测 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)金属键中的自由电子属于整块金属(　√　) (2)金属的导电靠自由电子的定向移动(　√　) (3)金属键是金属离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用(　×　) (4)金属键有方向性和饱和性(　×　) (5)钠钾合金中有自由电子，钠钾合金具有导热性(　√　) (6)金属阳离子和自由电子作用力是金属钠强于金属镁(　×　) 2．下列关于金属键的叙述不正确的是(　　) A．金属键是金属离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，其实质是一种电性作用 B．金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，有方向性和饱和性 C．金属键是带异性电荷的金属离子和自由电子间的强烈的相互作用，故金属键无饱和性和方向性 D．构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动 答案　B 解析　自由电子是由金属原子提供的，并且在整个金属内部的三维空间内运动，为整个金属的所有阳离子所共有，从这个角度看，金属键无方向性和饱和性。 3．要使金属熔化必须破坏其中的金属键，而原子化热是比较金属键强弱的依据之一。下列说法正确的是(　　) A．金属镁的硬度大于金属铝 B．金属铍的熔点低于金属镁 C．金属镁的原子化热大于金属钠的原子化热 D．碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的 答案　C 解析　镁原子比铝原子的半径大且所带的外围电子数少，所以金属镁比金属铝的金属键弱，硬度小，A错误；因铍原子的半径小且所带外围电子数与镁相同，使金属铍比金属镁的金属键强，所以金属铍比金属镁的熔点高，B错误；因镁原子的半径小且所带外围电子多，使金属镁比金属钠的金属键强，原子化热比钠大，C正确；从Li到Cs，原子的半径逐渐增大，所带外围电子数相同，金属键逐渐减弱，熔、沸点逐渐减小，D错误。 █知识点二 晶体常识 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。如金刚石、食盐、干冰、大多数金属单质及其合金等。 (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。 (3)晶胞的特点 ①习惯采用的晶胞是平行六面体，其三条边的长度不一定相等，也不一定互相垂直。晶胞的形状和大小由具体晶体的结构所决定。 ②整个晶体就是晶胞按其周期性在三维空间重复排列而成。每个晶胞上下左右前后无隙并置地排列着与其一样的无数晶胞，决定了晶胞的8个顶角、平行的面以及平行的棱完全相同。 3．晶体的基本特性 (1)有规则的几何外形。 (2)有固定的熔点。 4．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。 效果检测 1．下列有关晶胞的叙述正确的是(　　) A．晶胞的结构是晶体的结构 B．不同的晶体中，晶胞的大小和形状都相同 C．晶胞中的任何一个微粒都完全属于该晶胞 D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成 答案　D 解析　由晶胞的定义可知，A错误；相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同，不同晶体中，晶胞的大小和形状不一定相同，B错误；晶体中的大部分微粒被若干个晶胞所共有，不完全属于某个晶胞，C错误。 2．金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，a、b、c分别代表这三种晶体内晶胞的结构，其晶胞a、b、c内金属原子个数比为_________。 答案　3:2:1 解析　a晶胞中，顶点的微粒为6个晶胞共享，所以a中原子个数为12×＋2×＋3＝6；b中原子个数为8×＋6×＝4；c中原子个数为8×＋1＝2。 3．现有甲、乙、丙(如图)三种晶体的晶胞(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心)，可推知：甲晶胞中x与y的个数比是________，乙晶胞中a与b的个数比是________，丙晶胞中有________个c离子，有________个d离子。 答案　4∶3　1∶1　4　4 解析　处于晶胞中心的x或a为该晶胞单独占有，位于立方体顶点的微粒为8个晶胞共享，位于立方体棱上的微粒为4个晶胞共享，位于立方体面上的微粒为2个晶胞共享，所以x∶y＝1∶(6×)＝4∶3；a∶b＝1∶(8×)＝1∶1；丙晶胞中c离子为12×＋1＝4个，d离子为8×＋6×＝4个。 █知识点二 金属晶体 合金 1．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。 2．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。 3．金属晶体的堆积方式 图① 图② 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。 【特别提醒】 4种晶胞中所含原子数目的计算方法和配位数的确定方法： 晶体类型 晶体模型 原子数 配位数 简单立方 8×=1 6 体心立方 8×+1=2 8 面心立方 8×+6×=4 12 六方堆积 12×+2×+3=6 12 4．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。 效果检测 1．金属晶体的堆积密度大，原子配位数高，能充分利用空间的原因是(　　) A．金属原子的外围电子数少 B．金属晶体中有自由电子 C．金属原子的原子半径大 D．金属键没有饱和性和方向性 答案　D 解析　因金属键没有饱和性和方向性，故在金属晶体中，原子可以尽可能多地吸引其他原子分布于周围，并以紧密堆积的方式排列以降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。 2．“神九”载人飞船上使用了锂镁合金和锂铝合金等合金材料，下列有关叙述不正确的是(　　) A．飞船使用的合金材料，一般具有质量轻、强度高的特点 B．锂铝合金中铝、锂的金属性不如钠强 C．锂镁合金和锂铝合金性质相当稳定，不会与酸发生化学反应 D．锂镁合金是一种具有金属特性的物质，易导热、导电 答案　C 解析　A项，航天材料要符合质地轻、强度高等基本要求；B项，根据碱金属元素性质递变规律可知Na的金属性比Li强，根据金属活动性顺序可知Na的金属性比Al强；C项，锂、镁按一定比例熔合而得到锂镁合金，具有活泼金属的性质，能与酸反应；D项，合金改变了金属内部结构，但仍具有金属的导热、导电等性质。 3．有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是( ) A．①为简单立方堆积；②、③为体心立方堆积；④为面心立方最密堆积 B．每个晶胞含有的原子数分别为：①1个，②2个，③2个，④4个 C．晶胞中原子的配位数分别为：①6，②8，③8，④12 D．空间利用率的大小关系为：①＜②＜③＜④ 答案 B 解析 A．由金属晶体的晶胞结构图可知：①为简单立方堆积；②为体心立方堆积；③为六方最密堆积；④为面心立方最密堆积，A错误；B．顶点为8个晶胞共用；面为2个晶胞共用；晶胞体内原子为1个晶胞单独占有。晶胞①中原子个数=8×=1；晶胞②中原子个数=1+8×=2；晶胞③中原子个数=1+8×=2，晶胞④中原子个数=8×+6×=4，B正确；C．①为简单立方堆积，配位数为6；②为体心立方堆积，配位数为8；③为六方最密堆积，配位数为12；④为面心立方最密堆积，配位数为12，C错误；D．六方最密堆积与面心立方最密堆积的空间利用率相等，简单立方堆积、体心立方堆积不是最密堆积，空间利用率比六方最密堆积和面心立方最密堆积的小；体心立方堆积空间利用率比简单立方堆积的高，故空间利用率的大小关系为：①＜②＜③=④，D错误；故选B。 █知识点四 离子键和离子化合物 1．离子键 (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。 2．离子键的形成及特征 (1)离子键的形成： 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)离子键的特征：没有方向性和饱和性。 3．离子化合物中的化学键 (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)有的离子化合物中只含离子键，由单核阴离子和阳离子构成，如NaCl、K2O等；有的离子化合物既含离子键又含共价键，阴离子或阳离子是多核离子，如NH4Cl、Na2SO4等。 4．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。 5．电子式的书写 (1)阳离子的电子式： ①单核阳离子的电子式就是离子符号，如Mg2+。 ②多核阳离子：元素符号紧邻铺开，周围标清电子分布，用“[　]”并标明电荷，如 。 (2)阴离子的电子式： ①单核阴离子：元素符号周围合理分布价电子及所获电子，用“[　]” 并在右上方标明电荷，如。 ②多核阴离子：元素符号紧邻铺开,合理分布价电子及所获电子，相同原子不得合并，用“[　]”并在右上方标明电荷，如。 (3)离子化合物的电子式： ①离子化合物的电子式由阳离子的电子式和阴离子的电子式组成，同性不相邻，离子合理分布，相同离子不能合并，如，。 ②离子化合物的形成过程：原子的电子式离子化合物的电子式，电子转移方向及位置，用弧形箭头，变化过程用“→”，同性不相邻，合理分布，如。 【易错提醒】 (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。 效果检测 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)离子键是指阴、阳离子之间强烈的静电引力(　×　) (2)活泼金属元素与活泼非金属元素之间一定形成离子键(　×　) (3)全部由非金属元素构成的化合物一定不含有离子键(　×　) (4)离子键是指阴阳离子之间强烈的静电引力(　×　) (5)离子键没有方向性和饱和性(　√　) (6)因为离子键无饱和性，故一种离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子(　×　) 2．(1)列化合物中，属于离子化合物的有_______，其中，既含有离子键又含有共价键的有_______。 ①HCl ②NaCl ③Na2O ④NaOH (2)写出下列离子化合物的电子式。 ①MgCl2____________　②NaOH____________　③Na2O2____________　④NaH____________ 答案：(1)②③④ ④ (2)① ② ③ ④ █知识点五 离子晶体 1．离子晶体 (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．离子晶体的物理性质 (1)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。 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。 (2)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） 【特别提醒】离子晶体的判断方法 (1)利用物质的分类 大多数盐(包括铵盐)、强碱、活泼金属的氧化物(如Na2O和Na2O2)、氢化物(如NaH)、硫化物等都是离子晶体。 (2)利用元素的性质和种类 ①利用电负性：如成键元素的电负性差值大于1.7的物质。 ②利用元素在周期表中的位置：金属元素(如ⅠA、ⅡA族元素等)与非金属元素(如ⅥA、ⅦA族元素等)组成的化合物。 (3)利用物质的性质 离子晶体一般具有较高的熔、沸点，难挥发，硬而脆；固体不导电，但熔融或溶于水时能导电。 3．常见离子晶体的结构 (1)NaCl的晶体结构 ①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+4个，含Cl-4个。NaCl晶体的化学式为NaCl，晶胞的组成为Na4Cl4。 (2)CsCl晶体结构模型 ①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。 ③在CsCl晶体的一个晶胞中（上图右图），含Cs+1个，含Cl-1个。CsCl晶体中Cs+与Cl-的个数比为1:1。 效果检测 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体(　×　) (2)有些离子晶体中除含离子键外还存在共价键(　√　) (3)离子晶体受热熔化，破坏化学键，吸收能量，属于化学变化(　×　) (4)某些离子晶体受热失去结晶水，属于物理变化(　×　) 2．NaCl的熔点为801 ℃，CsCl的熔点为645 ℃，试解释其原因。 提示　Na＋、Cs＋所带电荷数一样，但Na＋的半径小于Cs＋的半径，NaCl中的离子键强于CsCl中的离子键，所以NaCl的熔点高于CsCl的熔点。 3．如图为NaCl和CsCl的晶体结构，下列说法错误的是(　　) A．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体 B．NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比相同 C．NaCl和CsCl晶体中阳离子的配位数分别为6和8 D．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体，所以阳离子与阴离子的半径比相同 答案　D 解析　NaCl和CsCl都是由阴、阳离子通过离子键构成的晶体，阴、阳离子个数之比都为1∶1，则都属于AB型的离子晶体，故A、B正确；结合题图可知，NaCl为面心立方结构，钠离子的配位数为6，CsCl为体心立方结构，铯离子的配位数为8，故C正确；NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体，但钠离子半径小于铯离子半径，则NaCl的阳离子与阴离子的半径比小于CsCl的，故D错误。 █知识点六 共价键的形成和类型 1．共价键 (1)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。 (3)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。 【特别提醒】 (1)一般情况下，电负性之差小于1.7的元素原子之间易形成共价键。 (2)共价键的饱和性决定了分子的组成，共价键的方向性决定了分子的空间结构。 (3)共价键不仅存在于共价化合物中，也可以存在于离子化合物中，如NaOH、NH4Cl中都含有共价键，还可以存在于非金属单质中，如H2、O3等。 (4)所有的共价键都有饱和性，但并不是所有的共价键都有方向性，如H2分子由两个s轨道重叠形成的共价键就没有方向性。 2．共价键的表示方式 (1)用电子式表示：用小黑点(或×)表示原子最外层电子。如： HCl： H2O： N2： (2)用结构式表示：用一条短线表示一对共用电子(见下表)。 化学式 结构式 化学式 结构式 N2 N≡N CH4 NH3 CO2 O==C==O HCl H—Cl HClO H—O—Cl 2．共价键的类型 (1)σ键和π键 ①σ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 ②几种分子的成键方式 a．N2中含有1个σ键和2个π键，结构式为：N≡N。 b．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。 c．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。 d．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 a．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。 b．通常可以根据元素的电负性差值判断极性键的强弱。 【特别提醒】共价键的极性判断的方法 (1)由同种元素组成（A—A型）为非极性键，由不同种元素组成（A—B型）为极性键。 (2)有电子对偏移的为极性键，无电子对偏移的为非极性键。 (3)电负性相同，即由同种元素组成，电负性不同，即由不同种元素组成。 (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。 效果检测 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)形成共价键后体系的能量降低，趋于稳定(　√　) (2)共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的(　√　) (3)共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系(　√　) (4)共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的(　√　) (5)原子轨道在空间都具有方向性(　×　) (6)只有非金属原子之间才能形成共价键(　×　) 2．现有以下物质：①HF　②Cl2　③H2O　④N2　⑤C2H4　⑥C2H6　⑦H2　⑧H2O2 按要求回答下列问题(填序号)： (1)只含有极性键的是__________；只含有非极性键的是________；既含有极性键，又含有非极性键的是____________。 (2)只含有σ键的是__________；既含有σ键又含有π键的是________。 (3)含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是____________。 (4)含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是________________。 答案　(1)①③　②④⑦　⑤⑥⑧　(2)①②③⑥⑦⑧　④⑤　(3)⑦　(4)②④⑤⑥⑧ 解析　(1)①中H—F键、③中H—O键属于极性键；②中Cl—Cl键、④中N≡N键、⑦中H—H键属于非极性键；⑤中C—H键属于极性键，C==C键属于非极性键，⑥中C—H键属于极性键，C—C键属于非极性键，⑧中H—O键属于极性键，O—O键属于非极性键。 (4)②中Cl—Cl键、④中N≡N键、⑤中C==C键、⑥中C—C键、⑧中O—O键都是由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键。 █知识点七 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。 效果检测 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂(　×　) (2)成键的两原子核间距越近，键长越短，化学键越牢固，性质越稳定(　√　) (3)键能越大，表示含有该共价键的分子受热越容易分解(　×　) (4)已知H—H、Cl—Cl、H—Cl键的键能分别为436 kJ·mol－1、243 kJ·mol－1、431 kJ·mol－1。可计算H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热ΔH＝－183 kJ·mol－1(　√　) 2．碳和硅的有关化学键键能如表所示，简要分析和解释下列有关事实： 化学键 C—C C—H C—O 键能/(kJ·mol－1) 348 413 358 化学键 Si—Si Si—H Si—O 键能/(kJ·mol－1) 226 323 368 (1)通常条件下，稳定性：CH4_____(填“<”“>”或“＝”)SiH4，原因是______________________________。 (2)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 ____________________________________________________________________________。 (3)SiH4的稳定性较弱，Si更易生成氧化物，原因是_____________________________________ ________________________________________________。 答案　(1)>　C—H键的键能大于Si—H键的键能，所以CH4比SiH4稳定 (2)C—C键和C—H键的键能比Si—H键和Si—Si键的键能都大，因此烷烃比较稳定，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 (3)Si—H的键能小于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．某些化学键的键能(单位：kJ·mol－1)如表所示： 化学键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I H—Cl H—Br H—I 键能 436 243 193 151 431 366 298 (1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，放出热量______ kJ。 (2)在一定条件下，1 mol H2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的顺序是________(填字母)。 a．Cl2＞Br2＞I2 b．I2＞Br2＞Cl2 c．Br2＞I2＞Cl2 预测1 mol H2在足量F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热________(填“多”或“少”)。 答案　(1)183　(2)a　多 解析　(1)根据键能数据可得，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－431 kJ·mol－1×2＝－183 kJ·mol－1，1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，参加反应的H2和Cl2都是1 mol，生成2 mol HCl，故放出的热量为183 kJ。(2)由表中数据计算知1 mol H2在Cl2中燃烧放热最多，在I2中燃烧放热最少；由以上结果分析，生成物越稳定，放出热量越多。因稳定性：HF＞HCl，故1 mol H2在足量F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热多。 █知识点八 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)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。 2．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。 【易错提醒】 (1)共价晶体中不存在单个的分子，构成晶体的微粒是原子，这些原子以共价键结合形成三维骨架结构，因此共价晶体的化学式代表的是各种原子的个数比。 (2)共价晶体汽化或熔化时破坏的作用力是共价键。 (3)共价晶体中只有共价键，但含有共价键的晶体不一定是共价晶体。 3．常见的共价晶体的结构 (1)金刚石晶体 ①在晶体中每个碳原子以共价键与相邻的4个碳原子相结合，形成正四面体结构。 ②晶体中C—C—C夹角为109.5°。 ③最小环上有6个碳原子。 ④金刚石晶胞中共有8个碳原子，配位数为4。 ⑤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2mol（2NA个）C—C键。 (2)二氧化硅晶体 ①在晶体中每个硅原子与4个氧原子形成4个共价键；每个氧原子与2个硅原子相结合，形成正四面体结构。 ②硅原子位于正四面体的中心，氧原子位于正四面体的顶点。 ③SiO2晶体中硅原子与氧原子的个数比为1:2。 ④1molSiO2含有4molSi—O键。 效果检测 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)由原子直接构成的晶体一定是共价晶体(　×　) (2)含有共价键的晶体一定是共价晶体(　×　) (3)共价晶体中原子间是以共价键相结合(　√　) (4)共价晶体由于硬度及熔、沸点都较高，故常温时不与其他物质反应(　×　) 2．下表是某些共价晶体的熔点和硬度，分析表中的数据，判断下列叙述正确的是(　　) 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗 熔点/℃ 3 900 3 000 2 600 1 710 1 415 1 211 摩氏硬度 10 9 9 7 7 6.0 ①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高 ②构成共价晶体的原子间的共价键键能越大，晶体的熔点越高 ③构成共价晶体的原子半径越大，晶体的硬度越大 ④构成共价晶体的原子半径越小，晶体的硬度越大 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 答案　D 解析　共价晶体的熔、沸点和硬度等物理性质取决于晶体内的共价键，构成共价晶体的原子半径越小，键长越短，键能越大，对应共价晶体的熔、沸点越高，硬度越大。 3．下列有关共价晶体的叙述不正确的是(　　) A．金刚石和二氧化硅晶体的最小结构单元都是正四面体结构 B．含1 mol C的金刚石中C—C键数目是4NA，1 mol SiO2晶体中Si—O键数目是2NA C．金刚石和二氧化硅在熔化时，晶体中的共价键会断裂 D．SiO2晶体是共价晶体，所以晶体中不存在分子，SiO2不是它的分子式 答案　B 解析　A正确，金刚石是1个中心碳原子连接4个碳原子，二氧化硅是1个中心硅原子连接4个氧原子，均为正四面体结构。B错误，金刚石中，1个C原子与另外4个C原子形成4个C—C键，这个C原子对每个单键的贡献只有，所以1 mol C原子形成的C—C键为4 mol×＝2 mol，而二氧化硅晶体中1个Si原子分别与4个O原子形成4个Si—O键，则1 mol SiO2晶体中Si—O键为4 mol。C正确。金刚石和二氧化硅熔化时，共价键会断裂。D正确，共价晶体中不存在分子。 █知识点九 范德华力和氢键 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)范德华力的类型 ①电荷分布不均匀的分子（如HCl、H2O等），产生的静电作用使分子按一定的取向排列。 ②电荷分布均匀的分子（如O2、N2、CO2等），由于核外电子的不断运动，分子中电子产生的负电荷与原子核产生的正电荷重心瞬间不重合，使分子的电荷分布不均匀，产生静电作用力。 ③电荷分布均匀的分子在电荷分布不均匀的分子的作用下，导致电荷分布不均匀的分子的负电荷和正电荷重心不重合，产生静电作用力。 3．范德华力对物质性质的影响 主要影响由分子构成的物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质。 (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)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。 4．氢键 (1)氢键的形成 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。氢键比化学键弱，比范德华力强。 (2)氢键的表示方法 氢键不是化学键，是一种特殊的分子间作用力。通常用X—H…Y表示。其中X和Y代表电负性大而原子半径小的非金属原子，如F、O、N等。 如水分子间的氢键表示为：O—H…O 如果是混合物，可能存在多种氢键，如氨水中，存在的氢键可能有以下4种情况： 氢键分别表示为O—H…O、N—H…N、O—H…N、N-H…O。 (3)氢键的分类 氢键既可存在于分子间又可存在于分子内，前者为分子间氢键，后者为分子内氢键。如： H2O分子间的氢键 邻羟基苯甲醛分子内的氢键 (4)氢键的存在 ①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。 ②“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。 5．氢键对物质物理性质的影响 (1)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)氢键对物质溶解性的影响： 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，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水以任意比互溶等。 (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。 【特别提醒】氢键的存在 (1)H原子必须与N、O或F原子以共价键结合。如： ①含羟基（-OH）的化合物：水分子、含氧酸（如H2SO4、CH3COOH）、醇类（如C2H5OH）等。 ②含氨基（-NH2）的化合物：NH3、R-NH2等。 ③HF。 (2)含有N、O、F（有孤电子对存在、与电负性较小的原子相连）的化合物。 ①(1)中所列举的几类物质。 ②含碳氧双键的化合物：如醛（-CHO）、羧酸（-COOH）等。 ③含硝基（-NO2）的化合物。 【易错提醒】 (1)氢键和范德华力都属于分子间作用力，分子间作用力的作用远小于化学键的键能，氢键不是化学键。 (2)分子间作用力主要影响由分子构成的物质的物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。 (3)只有分子间距离接近到一定程度时才有分子间作用力。 (4)某些分子的分子间作用力包含范德华力和氢键，所以分子间作用力不等价于范德华力。 (5)形成氢键X—H…Y的三个原子不一定在一条直线上。 效果检测 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)分子间只存在范德华力(　×　) (2)范德华力的实质也是一种电性作用，所以范德华力是一种特殊的化学键(　×　) (3)范德华力与化学键的区别是作用力的强弱不同(　√　) (4)任何分子间在任意情况下都会产生范德华力(　×　) (5)范德华力与氢键可同时存在于分子之间(　√　) (6)乙醇比乙醛的沸点高的原因是乙醇的相对分子质量较大(　×　) (7)氢键通常是物质在液态时形成的，但有时也存在于某些晶体或气态物质中( √ ) (8)存在氢键，则必然存在范德华力，但存在范德华力不一定存在氢键( √ ) (9)在A—H…B中，A、B的电负性越大，氢键越强；B的原子半径越小，氢键越强( √ ) (10)H2O的稳定性大于H2S，是因为H2O分子间存在氢键( × ) (11)冰融化成水，仅破坏氢键( × ) (12)氢键均能使物质的熔、沸点升高( × ) 2．回答以下问题： (1)HF分子间氢键比H2O分子间氢键更强，但液体氟化氢的蒸发热比水的蒸发热低，为什么？ 提示　因为H2O分子间形成的氢键比HF分子间形成的氢键多，所以水的蒸发热高。 (2)醋酸与硝酸的相对分子质量相近，但沸点差异较大，试从形成氢键类型上分析其原因。 提示　醋酸和硝酸均能形成氢键，但醋酸形成分子间氢键，而硝酸形成分子内氢键，所以硝酸的沸点要低得多。 (3)甲酸(HCOOH)可通过氢键形成二聚物，试画出其结构式。 提示　 3．回答下列问题。 (1)氨(NH3)的熔、沸点比联氨(N2H4)低的主要原因是______________________________________________。 (2)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，原因是_____________________________________________________________________________。 (3)常温下丙酸(CH3CH2COOH)为液体，而氨基乙酸(HOOCCH2NH2)为固体，主要原因是 _________________________________________________________________________。 (4)比较As的简单氢化物与同族第2、3周期元素所形成的简单氢化物稳定性、沸点高低并说明理由： _____________________________________________________________________________。 (5)H2SO4为黏稠状、难挥发性的强酸，而HNO3是易挥发性的强酸，其原因是 _______________________________________________________________________________。 答案　(1)联氨分子间形成的氢键数目多于氨分子间形成的氢键 (2)乙二胺分子间可以形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键 (3)羧基的存在使丙酸形成分子间氢键，而氨基乙酸中羧基和氨基均能形成分子间氢键 (4)稳定性：NH3>PH3>AsH3，因为键长越短，键能越大，化合物越稳定；沸点：NH3>AsH3>PH3，因为NH3可以形成分子间氢键，沸点最高，AsH3的相对分子质量比PH3大，分子间作用力大，因而AsH3的沸点比PH3高 (5)H2SO4分子之间容易形成氢键，而HNO3易形成分子内氢键，造成分子间作用力减弱，易挥发 █知识点十 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。 【特别提醒】典型的分子晶体 (1)所有非金属氢化物，如水、硫化氢、氨、甲烷等。 (2)多数非金属单质，如卤素单质(X2)、O2、S8、N2、白磷(P4)、C60等。 (3)部分非金属氧化物，如CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等。 (4)几乎所有的酸，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等。 (5)大多数有机化合物，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等（不包括有机盐）。 (6)稀有气体。 3．典型分子晶体的结构 (1)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。 (2)冰晶体的结构 ①分子间作用力是范德华力和氢键。 ②每个水分子与4个水分子通过氢键形成四面体结构。 【特别提醒】 (1)冰融化与干冰升华克服的作用力不完全相同，干冰升华只破坏范德华力，即冰融化除克服范德华力外还克服氢键。 (2)冰晶体中，每个水分子与其他4个水分子形成氢键，每个水分子平均形成2个氢键(每个氢键由2个水分子均摊，故4×＝2)。即1 mol冰晶体中含有2 mol氢键。 效果检测 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)组成分子晶体的微粒是分子，在分子晶体中一定存在共价键和分子间的作用力(　×　) (2)分子晶体熔化时一定破坏范德华力，有些分子晶体还会破坏氢键(　√　) (3)分子晶体熔化或溶于水均不导电(　×　) (4)分子晶体的熔、沸点越高，分子晶体中共价键的键能越大(　×　) (5)分子晶体分子间一定存在范德华力(　√　) (6)分子晶体中只存在分子间作用力(　×　) (7)共价化合物一定属于分子晶体(　×　) 2．如图所示，甲、乙、丙分别表示C60、二氧化碳、碘晶体的晶胞结构模型。 请回答下列问题： (1)C60的熔点为280 ℃，从晶体类型来看，C60属于________晶体。 (2)二氧化碳晶胞中显示出的二氧化碳分子数为14，实际上一个二氧化碳晶胞中含有________个二氧化碳分子，二氧化碳分子中σ键与π键的个数比为________。 (3)①碘晶体属于________晶体。 ②碘晶体熔化过程中克服的作用力为________。 答案　(1)分子　(2)4　1∶1　(3)①分子　②分子间作用力 解析　(1)C60不属于空间网状结构，熔沸点低，应为分子晶体。(2)二氧化碳晶胞中，二氧化碳分子分布于晶胞的顶点和面心位置，则晶胞中含有二氧化碳的分子数为8×＋6×＝4，二氧化碳的分子结构为O===C===O，每个分子中含有2个σ键和2个π键，所以σ键与π键的个数比为1∶1。 3．下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是(　　) ①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2 A．①②③④⑤⑥ B．③②①⑤④⑥ C．③②①④⑤⑥ D．⑥⑤④③②① 答案　C 解析　相对分子质量越大，分子间的范德华力越大，分子晶体的熔、沸点越高，相对分子质量接近的分子，键的极性越强，熔、沸点越高。 █知识点十一 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。 效果检测 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)石墨熔点、沸点都比金刚石低(　×　) (2)石墨和金刚石的硬度相同　(　×　) (3)石墨层内导电性和层间导电性不同(　√　) (4)石墨中的C形成3个共价键(　√　) (5)石墨中碳原子数和C—C键数之比为1∶2(　×　) (6)每个六元环完全占有的碳原子数是2(　×　) 2．石墨晶体中，层内C—C键的键长为142 pm，而金刚石中C—C键的键长为154 pm，回答下列问题。 (1)熔点：石墨________(填“＞”“＜”或“＝”)金刚石。 (2)石墨中C—C键的键长小于金刚石中C—C键的键长的原因：________________________________ ______________________________________________________________________________。 答案　(1)＞ (2)金刚石中只存在C—C键间的σ键，而石墨中层内的C—C键间不仅存在σ键，还存在大π键，电子层重叠程度大，所以石墨中C—C键的键长短 3．石墨晶体的二维平面结构如图所示，每个C原子参与______个C—C键和______个六元环的形成，而每个键被______个C原子共用，故每一个六元环平均占有______个C原子，C原子数与C—C键个数之比为________。 答案　3　3　2　2　2∶3 █知识点十二 典型晶体的结构和性质 1．四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 2．四种类型晶体的熔、沸点比较 (1)不同类型晶体的熔、沸点比较 4种类型的晶体的熔、沸点高低，取决于组成晶体的微粒间的作用力大小，粒子间的作用力越大，晶体的熔、沸点越高；粒子间的作用力越小，晶体的熔、沸点越低。 一般共价晶体的熔、沸点最高，分子晶体的熔、沸点最低。离子晶体和金属晶体要根据物质构成粒子间的作用力大小判断，但一般介于上述两者之间。如SiO2>NaCl>干冰。 有的离子晶体熔点很高，如MgO。 有的金属晶体的熔点很高，如W、Cr等，有的金属晶体的熔点很低，如汞、Na、K等。 (2)同类晶体的熔沸点比较方法 ①离子晶体： 一般地，化学组成、结构相似的晶体，离子所带电荷越多、半径越小，离子键越强，熔、沸点越高。如KF>KCl>KI；CaCl2>KCl。 ②共价晶体： 共价晶体结构相似时，原子半径越小，键长越短，键能越大，熔、沸点越高。如金刚石>碳化硅>晶体硅。 ③金属晶体： 金属晶体的核电荷数越多，原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强，熔、沸点越高。如Al>Mg>Na>K。 一般合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。 ④分子晶体： 分子晶体的熔沸点高、低由分子间作用力（氢键、范德华力）的强弱决定。比较分子晶体的熔、沸点，要先看是否有氢键形成，若形成分子间氢键，熔、沸点升高，若形成分子内氢键，则熔、沸点降低。 对于分子晶体，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越大，晶体的熔、沸点越高。如CI4>CBr4>CCl4>CF4。 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。 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。 效果检测 1．下列关于晶体的叙述正确的是(　　) A．共价晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高 B．分子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高 C．存在自由电子的晶体一定是金属晶体，存在阳离子的晶体一定是离子晶体 D．离子晶体中可能存在共价键，分子晶体中可能存在离子键 答案　A 解析　共价晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高，A正确；分子晶体中，分子间作用力越大，熔、沸点越高，分子间作用力影响物质的熔、沸点，共价键影响物质的热稳定性，B错误；存在自由电子的晶体不一定是金属晶体，如石墨中也含有自由电子，它是一种混合型晶体，存在阳离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体中存在阳离子和自由电子，C错误；离子晶体中可能存在共价键，如NaOH属于离子晶体，其中含有H—O共价键，分子晶体中一定不存在离子键，D错误。 2．下表给出几种物质的熔点，对此有下列一些说法：①CaCl2属于离子晶体　②SiCl4是分子晶体　③一个SiO2分子由1个Si原子和2个O原子构成　④MgCl2在熔化状态不能导电。上述说法中正确的有(　　) 物质 SiO2 MgCl2 CaCl2 SiCl4 熔点/℃ 1 723 712 782 －68 A．①② B．①③ C．②④ D．①②③ 答案　A 解析　氯化钙的熔点较高，属于离子晶体，①正确；四氯化硅熔点很低，属于分子晶体，②正确；SiO2不是分子晶体，③错误；氯化镁是离子晶体，熔化时能导电，④错误。 3．有A、B、C三种晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组成，对这三种晶体进行实验，结果如表： 序号 熔点/℃ 硬度 水溶性 导电性 水溶液与Ag＋反应 A 811 较大 易溶 水溶液或熔融导电 白色沉淀 B 3 500 很大 不溶 不导电 不反应 C －114.2 很小 易溶 液态 不导电 白色沉淀 (1)晶体的化学式分别为A________、B________、C________。 (2)晶体的类型分别是A________、B________、C________。 (3)晶体中微粒间作用力分别是A________、B________、C________。 答案　(1)NaCl　C　HCl (2)离子晶体　共价晶体　分子晶体 (3)离子键　共价键　范德华力 解析　根据A、B、C所述晶体的性质可知，A为离子晶体，只能为NaCl，微粒间的作用力为离子键；B应为共价晶体，只能为金刚石，微粒间的作用力为共价键；C应为分子晶体，且易溶于水，只能为HCl，微粒间的作用力为范德华力。 █知识点十三 常见晶体结构分析与计算 1．晶胞参数 晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示，包括晶胞的3组棱长a、b、c和3组棱相互间的夹角α、β、γ，即晶格特征参数，简称晶胞参数。 2．原子分数坐标 (1)定义：以单位长度建立的坐标系来表示晶胞中各原子的位置。 (2)原子分数坐标的确定方法 ①依据已知原子的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。 说明：这里的“原子”是泛指，即形成晶体的微粒、还包括阴、阳离子等。例如，图中原子1的坐标为，则原子2和3的坐标分别为、。 3．空间利用率 空间利用率=×100%。 将原子（离子）设想为一个球，依据1个晶胞内所含原子（离子）数目计算原子（离子）的体积，再确定晶胞的体积，即可计算晶胞的空间利用率。 4．宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系 假设某晶体的晶胞如右图所示： 以M表示该晶体的摩尔质量，NA表示阿伏加德罗常数，N表示一个晶胞中所含的微粒数，a表示晶胞的棱长，ρ表示晶体的密度，计算如下： 【特别提醒】定性判断键长的方法几种典型晶胞的配位数、粒子个数及棱长与半径的关系 晶胞模型 配位数 晶胞中 粒子个数 晶胞棱长(a)与 粒子半径(r)关系 6 1 a＝2r 8 2 a＝4r 12 4 a＝4r 12 2 a＝2r 4 8 a＝8r 5．常见晶体的结构分析 (1)常见共价晶体结构的分析 晶体 晶体结构 结构分析 金刚石 (1)每个C与相邻4个C以共价键结合，形成正四面体结构 (2)键角均为109°28′ (3)最小碳环由6个C组成且6个C不在同一平面内 (4)每个C参与4个C—C键的形成，C原子数与C—C键个数之比为1∶2 (5)ρ＝ g·cm－3(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值) SiO2 (1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构 (2)每个正四面体占有1个Si，4个“O”，因此二氧化硅晶体中Si与O的个数比为1∶2 (3)最小环上有12个原子，即6个O、6个Si (4)ρ＝ g·cm－3(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值) SiC、BP、AlN (1)每个原子与另外4个不同种类的原子形成正四面体结构 (2)密度：ρ(SiC)＝ g· cm－3； ρ(BP)＝ g·cm－3； ρ(AlN)＝ g·cm－3(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值) (2)常见分子晶体结构的分析 晶体 晶体结构 结构分析 干冰 (1)8个CO2分子占据立方体顶点且在6个面的面心又各有1个CO2分子 (2)每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个 (3)ρ＝ g·cm－3(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值) 白磷 ρ＝ g·cm－3(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值) (3)常见离子晶体结构的分析 NaCl型 CsCl型 CaF2型 晶胞 配位数 6 8 F－：4；Ca2＋：8 密度的计算(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值) g·cm－3 g·cm－3 g·cm－3 效果检测 1．磷锡青铜合金广泛用于仪器仪表中的耐磨零件和抗磁元件等。其晶胞结构如图所示。已知晶胞参数为a pm，下列说法不正确的是(　　) A．磷锡青铜的化学式为Cu3SnP B．晶体中与Cu等距离且最近的Cu有4个 C．三种元素Cu、Sn、P在元素周期表中分别处于ds区、p区、p区 D．Sn和P原子间的最短距离为a pm 答案　B 解析　根据晶胞的结构分析得到晶胞中原子个数分别为P：1，Sn：8×＝1，Cu：6×＝3，则磷锡青铜的化学式为Cu3SnP，A正确；以面心的铜分析，该晶胞中与Cu等距离且最近的Cu有8个，B错误；三种元素Cu、Sn、P的外围电子排布分别为3d104s1、5s25p2、3s23p3，则三种元素在元素周期表中分别处于ds区、p区、p区，C正确；Sn和P原子间的最短距离为体对角线的一半即a pm，D正确。 2．回答下列问题： (1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示，该氯化物的化学式是________。 (2)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。 (3)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为________，该功能陶瓷的化学式为________。 (4)某晶体结构模型如图所示。该晶体的化学式是________，在晶体中1个Ti原子或1个Co原子周围距离最近的O原子数目分别为______、______。 答案　(1)CuCl　(2)16　(3)2　BN　(4)CoTiO3　6　12 解析　(1)由晶胞结构可知白球有8个位于顶点，6个位于面心，个数为8×＋6×＝4，灰球4个在体内，则Cu和Cl的原子个数比为1∶1，化学式为CuCl。(2)晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则氧原子个数为4＋6×＋8×＝8，结合化学式Cu2O可知铜原子个数为16。(3)灰球有1个在体内、4个在棱上，个数为1＋4×＝2，白球1个在体内、8个在顶点，个数为1＋8×＝2，则该晶胞中B、N个数均为2，化学式为BN。(4)该晶胞中6个O原子位于面心，个数为6×＝3，Co原子有8个位于顶点，个数为8×＝1，Ti原子在体内，个数为1，则该晶胞的化学式为CoTiO3，由晶胞结构可知1个Ti原子周围有6个O原子，1个Co原子周围有12个O原子。 3．铜镍合金的立方晶胞结构如图所示： (1)原子B的分数坐标为________。 (2)若该晶体密度为d g·cm－3，以NA表示阿伏加德罗常数的值，则铜镍原子间最短距离为________cm。 答案　(1) (，0，)　(2)× 解析　(1)由位于顶点的A原子的分数坐标为(1,1,1)可知，位于面心的B原子的分数坐标为(，0，)。(2)由晶胞结构可知，晶胞中镍原子个数为8×＝1，铜原子个数为6×＝3，则晶胞的化学式为Cu3Ni，设晶胞的边长为a cm，由晶胞的质量公式可得：＝a3d，解得a＝，晶胞中铜镍原子间最短距离为面对角线的，则最短距离为× cm。 █考点一 金属键与金属的物理特性 【例1】下列关于金属性质和原因的描述不正确的是(　　) A．金属一般具有银白色光泽，是物理性质，与金属键没有关系 B．金属具有良好的导电性，是因为在金属晶体中共享了金属原子的外围电子，形成了“自由电子”，在外电场的作用下自由电子定向运动便形成了电流，所以金属易导电 C．金属具有良好的导热性，是因为自由电子在受热后，加快了运动速率，自由电子通过与金属离子(或金属原子)发生碰撞，传递了能量 D．金属晶体具有良好的延展性，是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键 答案　A 解析　金属具有金属光泽是金属中的自由电子吸收了各种波长的可见光，吸收后又把它们几乎全部反射出去，因而金属一般显银白色光泽 解题要点 1．影响金属键强弱的因素 金属的原子半径和单位体积内自由电子数目的多少及金属阳离子所带电荷的多少。 （1）金属键的强弱差别较大。如钠、钾的熔、沸点低，存在的金属键较弱；铬的硬度大，熔、沸点高，存在的金属键较强。 （2）同一周期，从左到右，金属元素的原子半径逐渐减小，价电子数逐渐增多，单位体积内自由电子数逐渐增多，金属键逐渐增强，金属的熔、沸点逐渐升高，硬度逐渐增大。 （3）同一主族，从上到下，金属元素原子的价电子数不变，原子半径逐渐增大，单位体积内自由电子数逐渐减少，金属键逐渐减弱，金属的熔、沸点逐渐降低，硬度逐渐减小。 2．金属键的强弱与金属的物理性质的关系 （1）金属的延展性、导电性、导热性、熔沸点等均与金属键有关。金属键越强，金属的熔、沸点越高。 同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。 同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔沸点降低。 一般来说，合金的熔沸点比其各成分金属的熔沸点低。 （2）金属导电性与电解质导电性的区别 金属导电的微粒是自由电子，电解质溶液导电的微粒是自由移动的阳离子和阴离子；前者导电过程中不生成新物质，为物理变化，后者导电过程中有新物质生成，为化学变化。因而，二者导电的本质不同。 【变式1-1】金属钾、铜的部分结构和性质的数据如下表所示，则下列说法错误的是(　　) 金属 K Cu 原子外围电子排布 4s1 3d104s1 原子半径/pm 255 128 原子化热/kJ·mol－1 90.0 339.3 熔点/℃ 63.4 1 083 A．单位体积内自由电子数目：K<Cu B．金属键强弱顺序为K<Cu C．金属的硬度大小顺序为K<Cu D．两者最外层电子数目相等，因此其金属键的强弱取决于原子半径大小 答案　D 解析　决定金属键强弱的因素是单位体积内自由电子数目和原子半径的大小，金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大；金属单位体积内自由电子的数目则取决于金属的外围电子数目，而不是金属的最外层电子数目。 【变式1-2】物质的性质决定了物质的用途，下面列出了金属的几种性质：①导热性、②导电性、③还原性、④延展性、⑤具有金属光泽。请在下面金属用途后的横线上填上金属主要性质对应的序号。(每空限选一个) (1)用铝锭制成包装用的铝箔________。 (2)用铝制成的高压铝锅________。 (3)用铁粉回收照相业废液中的银________。 (4)电信业中大量使用的铜丝、金属电缆________。 答案　(1)④　(2)①　(3)③　(4)② 解析　(1)用铝锭制成包装用的铝箔利用了铝的延展性，故答案为④。(2)用铝制成的高压铝锅利用了铝的导热性，故答案为①。(3)用铁粉回收照相业废液中的银利用了铁的还原性，故答案为③。(4)用铜丝、金属做电缆利用了金属的导电性，故答案为②。 █考点二 晶体常识及晶胞中微粒的计算 【例2】(1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图1所示，该氯化物的化学式是________。 　 (2)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。 (3)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图2为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为________，该功能陶瓷的化学式为________。 (4)某晶体结构模型如图3所示。该晶体的化学式是________，在晶体中1个Ti原子、1个Co原子周围距离最近的O原子数目分别为________个、________个。 答案　(1)CuCl　(2)16　(3)2　BN (4)CoTiO3　6　12 解析　(1)晶胞中灰球代表的微粒4个，白球代表的微粒6×＋8×＝4个，所以化学式为CuCl。(2)晶胞中含氧原子个数为×8＋×6＋4＝8，则该晶胞中铜原子数目是氧原子的2倍，即16个。(3)每个氮化硼晶胞中含有白球表示的原子个数为8×＋1＝2，灰球表示的原子个数为1＋4×＝2，所以每个晶胞中含有N原子和B原子各2个；N的电负性大于B，所以该陶瓷的化学式为BN。(4)晶胞中含有O：6×＝3个，含Co：8×＝1个，含Ti：1个，故化学式为CoTiO3。Ti原子位于晶胞的体心，其周围距离最近的O原子位于6个面的中心，所以周围距离最近的O原子数目为6个；Co原子位于晶胞的顶点，O原子位于晶胞的面心，所以Co原子周围距离最近的O原子数目为12个。 解题要点 (1)晶体是由无数个晶胞堆积得到的。知道晶胞的大小和形状以及晶胞中粒子的种类、数目和粒子所处的空间位置，就可以认识整个晶体的结构。 (2)由于金属键没有饱和性和方向性，金属原子能从各个方向相互靠近，彼此相切，尽量紧密堆积成晶体，紧密堆积能充分利用空间，使晶体能量降低，所以金属晶体绝大多数采用紧密堆积方式。 (3)密置层在三维空间堆积可得到六方堆积和面心立方堆积两种堆积方式，非密置层在三维空间堆积可得到简单立方堆积和体心立方堆积两种堆积方式。 (4)晶胞中微粒个数的计算，其关键是正确分析晶胞中任意位置上的一个微粒被几个晶胞所共用。不同形状的晶胞，情况不同。 【变式2-1】(1)在下列物质中，____________(填序号，下同)是晶体，______是非晶体。 ①塑料　②明矾　③松香　④玻璃　⑤CuSO4·5H2O　⑥冰糖　⑦石蜡　⑧单晶硅　⑨铝块 ⑩橡胶 (2)晶体和非晶体在外形上有差别，晶体一般都具有______________，而非晶体_________________。 (3)判断物质是晶体还是非晶体，比较正确的方法是________(填序号)。 ①从外形上来判断　②从导电性能来判断　③从有无固定熔点来判断 答案　(1)②⑤⑥⑧⑨　①③④⑦⑩ (2)规则的几何外形　没有规则的几何外形 (3)③ 解析　(1)明矾是KAl(SO4)2·12H2O，它和CuSO4·5H2O、冰糖、单晶硅、铝块都是晶体；塑料、松香、玻璃、石蜡、橡胶都是非晶体。 【变式2-2】如图为甲、乙、丙三种晶体部分结构： 试写出： (1)甲晶体化学式(X为阳离子)为________。 (2)乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是______。 (3)丙晶体中每个D周围结合E的个数是______。 答案　(1)X2Y　(2)1∶3∶1　(3)8 解析　(1)甲中X位于立方体体心，算作1，Y位于立方体顶点，实际占有×4＝，X∶Y(个数比)＝1∶＝2∶1，所以甲的化学式为X2Y。(2)乙中A占有×8＝1，B占有×6＝3，C占有1，由此推出A∶B∶C(个数比)＝1∶3∶1。(3)丙中每个D周围的E的个数与每个E周围D的个数相同，每个E周围有8个D，所以每个D周围有8个E。 █考点三 离子晶体的结构和性质 【例3】有关晶胞的结构如图所示，下列说法错误的是(　　) A．在NaCl晶胞中，距Na＋最近的Cl－形成正八面体 B．在CaF2晶体中，每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2＋ C．在CsCl晶胞中，Cl－的配位数为8 D．在Na3OCl晶胞中，若Cl－位于各顶点位置，则Na＋位于体心位置 答案　D 解析　在NaCl晶胞中，距Na＋最近的Cl－有6个，形成正八面体，A项正确；在CaF2晶体中，Ca2＋处于晶胞的8个顶点和6个面心，则每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2＋，B项正确；CsCl晶胞中，Cs＋、Cl－的个数之比为1∶1，其配位数均为8，C项正确；在Na3OCl晶胞中，Na＋、O2－、Cl－个数之比为3∶1∶1，若Cl－位于各顶点位置，则1个晶胞含有1个Cl－，根据离子个数比推知，O2－位于体心位置，Na＋应位于面心位置，D项错误。 解题要点 (1)几种典型离子晶体的结构模型 ①NaCl型晶体：每个Na+周围同时吸引着6个Cl-，每个Cl-周围也同时吸引着6个Na+。因此Na+和Cl-的配位数均为6。 ②CsCl型晶体：每个Cs+周围同时吸引着8个Cl-，每个Cl-周围也同时吸引着8个Cs+。因此Cs+和Cl-的配位数均为8。 ③CaF2晶体：a．每个Ca2+周围同时吸引着8个F-，每个F-周围同时吸引着4个Ca2+。Ca2+的配位数为8，F-的配位数为4。b．晶胞中含Ca2+：6×+8×=4个，含F-：8×1=8个。Ca2+在大立方体的顶点和面心，8个F-在大立方体内构成一个小立方体。晶胞的组成为Ca4F8。 ④ZnS晶体：a．每个Zn2+周围同时吸引着4个S2-，每个S2-周围同时吸引着4个Zn2+。因此Zn2+和S2-的配位数均为4。b．晶胞中含Zn2+：1×4=4个，含S2-：6×+8×=4个。晶胞的组成为Zn4S4。 (2)离子晶体的物理性质 ①通常情况下，同种类型的离子晶体，离子半径越小，离子键越强，熔、沸点越高。 ②离子晶体表现出较高的硬度。当晶体受到冲击时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。 ③导电性：离子晶体不导电，但熔融或溶于水后能导电。 ④溶解性：大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中，难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)中。 【变式3-1】一种离子晶体的晶胞结构如图所示。其中阳离子A用表示，阴离子B用表示。 (1)每个晶胞中含A的数目为________个，含B的数目为________个。 (2)若A的核外电子排布与Ar的相同，B的核外电子排布与Ne的相同，则该离子化合物的化学式为________。 (3)该离子晶体中阳离子的配位数为________，阴离子的配位数为________。 答案　(1)4　8　(2)CaF2　(3)8　4 解析　(1)A在顶点与面心，属于该晶胞的数目为8×＋6×＝4，B在内部，共有8个。(2)A、B个数比为1∶2，，根据题意可知A为Ca2＋、B为F－。(3)每个顶点上的A与8个晶胞中的8个B配位，1个B与1个顶点、3个面心的A配位。 【变式3-2】根据表格数据回答下列有关问题。 (1)已知NaBr、NaCl、MgO离子晶体的核间距和晶格能如下表所示： 离子化合物 NaBr NaCl MgO 离子的核间距/pm 298 282 210 晶格能/(kJ·mol－1) 786 3 791 ①NaBr晶体比NaCl晶体晶格能________(填“大”或“小”)，主要原因是______________________ _______________________________。 ②MgO晶体比NaCl晶体晶格能大，主要原因是____________________________________。 ③NaBr、NaCl和MgO晶体中，熔点最高的是____________________。 (2)NaF的熔点________(填“>”“<”或“＝”)BF的熔点，其原因是 ________________________________________________________________________。 答案　(1)①小　NaBr比NaCl离子的核间距大　②氧化镁晶体中的阴、阳离子所带电荷数多，并且离子的核间距小　③MgO (2)＞　两者均为离子化合物，且电荷数均为1，但后者离子半径大，离子键较弱，因此熔点较低。 █考点四 共价键的形成和类型 【例4】氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C—C≡N，其性质与卤素气体单质相似，氰气可用于有机合成，制作农药，也可用作消毒、杀虫的熏蒸剂等。下列叙述正确的是(　　) A．氰气分子中只含极性键 B．氰气分子中共形成了2对共用电子对 C．氰气分子中含有3个σ键和4个π键 D．(CN)2不能与氢氧化钠溶液发生反应 答案 C 解析 氰气分子C-C键为非极性键，A错误；一条短线表示一对共用电子对，因此氰气分子中共形成了7对共用电子对，B错误；(CN)2分子中含有3个σ键和4个π键，C正确；由于(CN)2与卤素单质性质相似，故可以和氢氧化钠溶液反应，D错误。故选C。 解题要点 (1)在共价分子中，每个原子形成的共价键的数目是一定的，所以共价键具有饱和性。 (2)在形成共价键时，原子轨道重叠越多，电子在核间出现的概率越大，体系能量越低，所形成的共价键就越牢固，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键具有方向性。 (3)两原子之间可以只形成σ键，但不能只形成π键，即多原子分子中一定有σ键，可能有π键。 (4)以形成σ键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子可以绕轴旋转，并不会破坏σ键。以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子不能单独旋转。 (5)通常情况下，σ键比π键牢固，π键容易断裂，如乙烯、乙炔的化学性质比乙烷活泼，但N2中的π键由于电子云重叠程度大，π键牢固，故N2中的π键不易断裂，不易发生反应。 (6)通常可通过元素电负性的差值来判断键的极性强弱，一般情况下，两种成键元素间的电负性差值越大，它们形成的共价键极性就越强。 【变式4-1】下列说法对σ键和π键的认识不正确的是(　　) A．分子中只要含有共价键，则至少含有一个σ键 B．s-s σ键、p-p σ键与s-p σ键都是轴对称的 C．p-p σ键和p-p π键的重叠方式是相同的 D．含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者 答案　C 解析　单键为σ键，双键和三键中均含1个σ键，所以分子中只要含有共价键，则至少含有一个σ键，故A正确；因s-s σ键、p-p σ键与s-p σ键的电子云均为“头碰头”重叠，则为轴对称，故B正确；p-p σ键是“头碰头”重叠，而p-p π键是“肩并肩”重叠，故C错误；π键不稳定，易断裂，则含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者，故D正确。 【变式4-2】回答下列问题： (1)1 mol CO2中含有的σ键数目为________。 (2)已知CO和CN－与N2结构相似，CO分子内σ键与π键个数之比为________。HCN分子中σ键与π键数目之比为________。 (3)C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子，该分子中σ键与π键的个数之比为________。 (4)1 mol乙醛分子中含有 σ键的数目为________，1个CO(NH2)2分子中含有σ键的个数为________。 答案　(1)2NA　(2)1∶2　1∶1　(3)5∶1　(4)6NA(或3.612×1024)　7 █考点五 共价键键能和键长及应用 【例5】已知下列化学键的键能： 化学键 C—C N—N O—O O===O O—H 键能/(kJ·mol－1) 347.7 193 142 497.3 462.8 化学键 S—H Se—H N—H As—H 键能/(kJ·mol－1) 363.5 276 390.8 247 回答下列问题： (1)过氧化氢不稳定，易发生分解反应2H2O2(g)===2H2O(g)＋O2(g)，利用键能数据计算该反应的反应热为_____________。 (2)O—H键、S—H键、Se—H键的键能逐渐减小，原因是_____________________________________，据此可推测P—H键的键能范围为________＜P—H键的键能＜________。 (3)有机物是以碳骨架为基础的化合物，即碳原子间易形成C—C长链，而氮原子与氮原子间，氧原子与氧原子间难形成N—N长链和O—O长链，原因是___________________________________。 答案　(1)－213.3 kJ·mol－1 (2)O、S、Se位于同一主族，原子半径逐渐增大，O—H键、S—H键、Se—H键的键长逐渐变长，因而键能依次减小　247 kJ·mol－1　363.5 kJ·mol－1 (3)C—C键的键能较大，较稳定，因而易形成C—C长链，而N—N键、O—O键的键能小，不稳定易断裂，因此难以形成N—N、O—O长链 解析　(1)反应2H2O2(g)===2H2O(g)＋O2(g)的反应热ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和＝(462.8×4＋142×2) kJ·mol－1－(462.8×4＋497.3) kJ·mol－1＝－213.3 kJ·mol－1。(2)O、S、Se位于同一主族，原子半径逐渐增大，导致O—H键、S—H键、Se—H键的键长逐渐变长，键长越长，键能越小，所以O—H键、S—H键、Se—H键的键能逐渐减小；N、P、As位于同一主族，原子半径逐渐增大，导致N—H键、P—H键、As—H键的键长逐渐变长，N—H键、P—H键、As—H键的键能依次减小，所以As—H键的键能＜P—H键的键能＜N—H键的键能，同时P—H键的键长＞S—H键的键长，故P—H键的键能＜S—H键的键能，即247 kJ·mol－1＜P—H键的键能＜363.5 kJ·mol－1。(3)键能越大，化学键越稳定，越不容易断裂，分子越稳定，由表中数据可知，C—C键的键能较大(347.7 kJ·mol－1)，易形成C—C长链，而N—N键、O—O键的键能较小(键能分别为193 kJ·mol－1、142 kJ·mol－1)，化学键不稳定，容易断裂，所以氮原子与氮原子间，氧原子与氧原子间难形成N—N长链和O—O长链。 解题要点 (1)键能的意义：键能是衡量共价键稳定性的一个重要参数。键能越大，即形成共价键时放出的热量越多，共价键越稳定。 (2)键能的应用： ①表示共价键的强弱：键能越大，断开化学键时需要的能量越多，化学键越稳定。 ②判断分子的稳定性：结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。 ③判断化学反应的能量变化：在化学反应中，旧化学键断裂吸收能量，新化学键的形成释放能量，因此反应焓变与键能的关系为ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和，ΔH<0时，为放热反应；ΔH>0时，为吸热反应。 (3)键长的意义：键长是衡量共价键稳定性的另一个参数。键能越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。键能和键长共同决定键的稳定性和分子的性质。例如：F-F、Cl-Cl、Br-Br、I-I的键长逐渐增大，分子的稳定性逐渐减弱。 (4)键长的比较方法： ①根据原子半径比较，同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越短。 ②根据共用电子对数比较，相同的两个原子间形成共价键时，单键键长>双键键长>三键键长。如：当两个原子间形成双键、叁键时，由于原子轨道的重叠程度增大，原子之间的核间距减小，即键长变短。如C-C、C=C、C≡C的键长分别为154pm、133pm、120pm。 【变式5-1】已知1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量143 kJ，18 g水蒸气变成液态水放出44 kJ的热量。其他相关数据如下表： 化学键 O==O(g) H—H(g) H—O(g) 键能/ (kJ·mol－1) 496 436 x 则表中x为(　　) A．920 B．557 C．463 D．188 答案　C 解析　根据题意，可得热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－572 kJ·mol－1；而18 g水蒸气变成液态水时放出44 kJ热量，则2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－484 kJ·mol－1，即－484 kJ·mol－1＝2×436 kJ·mol－1＋496 kJ·mol－1－4x kJ·mol－1，解得x＝463。 【变式5-2】二氯化二硫(S2Cl2)，非平面结构，常温下是一种黄红色液体，有刺激性恶臭，熔点：－80 ℃，沸点：137.1 ℃。下列对于二氯化二硫叙述正确的是(　　) A．二氯化二硫的电子式为 B．分子中既有极性键又有非极性键 C．分子中S—Cl键的键长大于S—S键的键长 D．分子中S—Cl键的键能小于S—S键的键能 答案　B 解析　S2Cl2分子中S原子之间形成1对共用电子对，Cl原子与S原子之间形成1对共用电子对，结合非平面结构可知S2Cl2的结构式为Cl—S—S—Cl，电子式为，故A错误；S2Cl2中Cl—S键属于极性键，S—S键属于非极性键，故B正确；同周期主族元素从左往右原子半径逐渐减小，所以氯原子半径小于硫原子半径，键长越短键能越大，所以分子中S—Cl键的键长小于S—S键的键长，S—Cl键的键能大于S—S键的键能，故C、D错误。 █考点六 共价晶体的结构和性质 【例6】科学家成功地制成了一种新型的碳氧化合物，该化合物晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合为空间网状的无限伸展结构。下列对该晶体叙述错误的是(　　) A．晶体的熔、沸点高，硬度大 B．该物质的化学式为CO2 C．晶体中C原子数与C—O化学键数之比为1∶6 D．晶体的空间最小环由12个原子构成 答案 C 解析 A项，该化合物晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合为空间网状的无限伸展结构，所以是共价晶体，熔沸点高、硬度大，故A正确；B项，晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合，每个氧原子和2个碳原子以共价单键相结合，所以碳氧原子个数比为1∶2，则其化学式为CO2，故B正确；C项，该晶体中，每个碳原子含有4个C—O共价键，所以C原子与C—O化学键数目之比为1∶4，故C错误；D项，该晶体的空间最小环是由6个碳原子和6个氧原子构成的12元环，故D正确。 解题要点 (1)共价晶体的物理性质 共价晶体熔点高，硬度大，大部分熔融及固体不导电，个别为半导体(如晶体硅)。 (2)金刚石和二氧化硅结构比较 金刚石 (1)每个碳原子与相邻4个碳原子以共价键结合，形成正四面体结构 (2)键角均约为109°28′ (3)最小碳环由6个C组成且六个碳原子不在同一平面内 (4)每个C参与4个C—C键的形成，每个C—C键被2个碳原子共用，故C原子数与C—C键个数之比为1∶2 SiO2 (1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构 (2)每个正四面体占有1个Si，4个“O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2 (3)最小环上有12个原子，即6个O，6个Si (4)1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键 【变式6-1】单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据回答问题： 金刚石 晶体硅 晶体硼 熔点/℃ ＞3 550 1 410 2 573 沸点/℃ 5 100 2 355 2 823 硬度 10 7.0 9.5 (1)晶体硼属于________晶体，理由是___________________________________________。 (2)金刚石具有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结构如图所示，下列判断正确的是________(填字母)。 A．金刚石的熔点高与C—C键的键能无关 B．金刚石中碳原子个数与C—C键键数之比为1∶2 C．金刚石的熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却 答案　(1)共价　晶体硼的熔、沸点高，硬度大　(2)B 解析　(1)从题表可知，晶体硼的熔、沸点以及硬度都介于晶体硅和金刚石之间。而金刚石和晶体硅均为共价晶体，在元素周期表中B与C相邻，与Si处于对角线位置，则晶体硼也属于共价晶体。(2)选项A，金刚石熔化过程中C—C键断裂，因C—C键的键能大，断裂时需要的能量多，故金刚石的熔点很高；选项B，金刚石中每个C都参与了4个C—C键的形成，而每个C对每条键的贡献只有一半，故碳原子个数与C—C键键数之比为(4×)∶4＝1∶2；选项C，金刚石的熔点高，但在打孔过程中会产生很高的温度，如不浇水冷却钻头，会导致钻头熔化。 【变式6-2】共价晶体因具有熔、沸点高，硬度大，耐磨等优良特性而具有广泛的用途。设NA为阿伏加德罗常数的值。 (1)晶体硅是良好的半导体材料，被广泛用于信息技术和能源科学等领域。晶体硅是与金刚石结构类似的晶体(其晶胞如图甲所示)，晶体硅的1个晶胞中含________个Si原子，在晶体硅的空间网状结构中最小环为__________元环，每个最小环独立含有__________个Si原子，含1 mol Si原子的晶体硅中Si—Si键的数目为________。 (2)金刚砂(SiC)也与金刚石具有相似的晶体结构(如图乙所示)，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答下列问题： ①金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是_________________________(均用化学式表示)。 ②在金刚砂的结构中，一个硅原子结合了________个碳原子，其中的键角是________。 ③金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环，其中一个最小的环上独立含有________个C—Si键。 ④金刚砂的晶胞结构如图丙所示，在SiC中，每个C原子周围最近且等距的C原子数目为________。 答案　(1)8　6　　2NA　(2)①Si<SiC<C　②4　109°28′　③1　④12 解析　(1)晶体硅是与金刚石结构类似的晶体，晶体硅的1个晶胞中含Si原子的数目为4＋8×＋6×＝8，在晶体硅的空间网状结构中最小环为6元环，每个硅原子被12个环共用，因此每个最小环独立含有Si原子的数目为6×＝，每个Si原子与周围4个Si原子形成4个共价键，每2个Si原子共用1个Si—Si键，即含1 mol Si原子的晶体硅中Si—Si键的数目为2NA。(2)①共价晶体中，共价键键长越短，键能越大，熔、沸点越高，因此金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是Si<SiC<C。②根据金刚砂的结构可知一个硅原子结合了4个碳原子，形成正四面体结构，其键角是109°28′。③金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环，一个最小环里共有6个C—Si键，1个C—Si键被6个环共用，因此一个最小的环上独立含有C—Si键的个数为6×＝1。④以SiC晶胞顶点的碳原子为研究对象，每个C原子周围最近且等距的C原子数目为12。 █考点七 范德华力和氢键及对物质性质的影响 【例7】下列说法不正确的是（ ） A．CaO中的离子键比MgO的弱 B．甲醇(CH3OH)的沸点比甲醛(HCHO)的沸点高 C．HF、H2O的沸点比HCl、H2S的沸点高很多 D．的沸点比的沸点高 答案 D 解析 A选项，CaO和MgO都是离子晶体，由于r(Mg2+)<r(Ca2+)，因此晶格能MgO>CaO，MgO的离子键更强，正确；B选项，甲醇中含有羟基（-OH），能形成分子间氢键，甲醛分子间不能形成氢键，因此甲醇的沸点高，正确；C选项，HF、H2O都能形成分子间氢键，正确；D选项，能形成分子内氢键，只能形成分子间氢键，因此的沸点低，错误。故选D。 解题要点 分子间作用力对物质性质的影响 【变式7-1】下列叙述正确的是(　　) A．F2、Cl2、Br2、I2单质的熔点依次升高，与分子间作用力大小有关 B．H2S的相对分子质量比H2O的大，其沸点比水的高 C．稀有气体的化学性质比较稳定，是因为其键能很大 D．干冰汽化时破坏了共价键 答案：A 解析：A项，从F2→I2，相对分子质量增大，分子间作用力增大，熔、沸点升高；B项，H2O分子之间有氢键，其沸点高于H2S；C项，稀有气体分子为单原子分子，分子内无化学键，其化学性质稳定是因为原子的最外层为8电子稳定结构(He为2个)；D项，干冰汽化破坏的是范德华力，并未破坏共价键 【变式7-2】根据下列要求回答相关问题： (1)下列物质沸点递变顺序正确的是________(填字母，下同)。 A．SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4 B．SbH3＞AsH3＞PH3＞NH3 C．HI＞HBr＞HCl＞HF D．H2Te＞H2Se＞H2S＞H2O (2)下列过程中：①冰融化成水，②HNO3溶于水，③NH4Cl受热分解，依次克服作用力的类型分别是_______。 A．氢键、范德华力、离子键 B．氢键、极性键、离子键和极性键 C．范德华力、氢键、非极性键 D．范德华力、非极性键、极性键 (3)下列说法正确的是__________。 A．氨、氯化氢与水分子都能形成氢键，故极易溶于水 B．由于氢键存在，卤化氢中HF最稳定 C．冰的密度小于水，是由于水分子间存在氢键 D．NH3、H2O、HF相对分子质量增大，沸点升高 答案　(1)A　(2)B　(3)C 解析　(1)氢化物的相对分子质量越大，沸点越高，则沸点：SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4，A正确；含有氢键的氢化物的沸点较高，氨分子间存在氢键，所以沸点：NH3＞SbH3＞AsH3＞PH3，B错误；HF分子间存在氢键，所以沸点：HF＞HI＞HBr＞HCl，C错误；水分子间存在氢键，所以沸点：H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S，D错误。 (2)①冰中水分子间存在氢键，所以冰融化成水克服氢键；②HNO3溶于水发生电离，破坏了共价键，所以克服极性键；③NH4Cl属于离子晶体，含有离子键，NH变为NH3破坏了极性键，所以NH4Cl受热分解克服离子键和极性键。 (3)氯化氢与水分子之间不能形成氢键，氨与水分子间能形成氢键，A错误；氢化物的稳定性与共价键有关，共价键越强，氢化物越稳定，与氢键无关，B错误；在冰中，由于氢键的作用，水分子间形成正四面体结构，使得水分子间的空隙变大，所以水变成冰后体积增大，密度变小，C正确；NH3、H2O、HF分子间都存在氢键，沸点高低与氢键有关，所以不能根据相对分子质量大小来判断沸点，D错误。 █考点八 分子晶体的结构和性质 【例8】甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是(　　) A．甲烷晶胞中的球只代表1个C原子 B．晶体中1个CH4分子中有12个紧邻的CH4分子 C．甲烷晶体熔化时需克服共价键 D．1个CH4晶胞中含有8个CH4分子 答案 B 解析 题图所示的甲烷晶胞中的球代表的是1个甲烷分子，并不是1个C原子，A错误；甲烷晶体是分子晶体，熔化时克服范德华力，C错误；甲烷晶胞属于面心立方晶胞，该晶胞中甲烷分子的个数为8×＋6×＝4，D错误。 解题要点 (1)分子晶体的判断方法 ①依据物质的类别判断：多数非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、大多数有机物都是分子晶体。 ②依据组成晶体的微粒及微粒间作用力判断：组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。 ③依据物质的性质判断：分子晶体的硬度小，熔、沸点低，在熔融状态或固态时均不导电。 (2)分子晶体熔、沸点高低的判断 ①组成和结构相似，不含氢键的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越强，熔、沸点越高，如I2＞Br2＞Cl2＞F2，HI＞HBr＞HCl。 ②组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近)，分子的极性越大，熔、沸点越高，如CH3OH＞CH3CH3。 ③含有分子间氢键的分子晶体的熔、沸点反常升高，如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。 ④对于有机物中的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3＞＞。 ⑤烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子中碳原子数的增加，熔、沸点升高，如C2H6＞CH4，C2H5Cl＞CH3Cl，CH3COOH＞HCOOH。 【变式8-1】下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是(　　) A．NH3、HD、C10H18 B．PCl3、CO2、H2SO4 C．SO2、C60、P2O5 D．CCl4、Na2S、H2O2 答案　B 解析　分子晶体的构成微粒为分子，分子内部以共价键结合。HD属于分子晶体，但为单质，故A错误；PCl3、CO2、H2SO4均属于分子晶体，且均为化合物，故B正确；C60属于分子晶体，但为单质，故C错误；Na2S中含有离子键，不属于分子晶体，故D错误。 【变式8-2】冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，其晶胞结构如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A．冰晶胞内水分子间以共价键结合 B．每个冰晶胞平均含有4个水分子 C．水分子间的氢键具有方向性和饱和性，也是σ键的一种 D．冰变成水，氢键部分被破坏 答案　D 解析　冰晶胞内水分子间以氢键结合，氢键不是化学键，故A、C错误；由冰晶胞的结构可知，每个冰晶胞平均含有4＋8×＋6×＝8个水分子，故B错误；冰变成液态水时只是破坏了一部分氢键，液态水中仍存在氢键，故D正确。 █考点九 晶体类型的判断和性质比较 【例9】下列晶体的分类正确的一组是(　　) 选项 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体 A CaC2 石墨 Ar Hg B 玻璃 金刚石 CH3CH2OH Ag C CH3COONa SiC Mg D Ba(OH)2 Si C60 NaH 答案　C 解析　石墨的层与层之间是分子间作用力，而碳原子间是共价键，石墨之中也会有自由电子在层内移动，石墨属于混合型晶体，故A不符合题意；玻璃是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅的混合物，不是纯净物，不属于离子晶体，故B不符合题意；CH3COONa是由醋酸根离子和钠离子组成的离子晶体，碳化硅是由碳原子和硅原子组成的共价晶体，属于有机物，属于分子晶体，镁是由金属阳离子和自由电子组成的金属晶体，故C符合题意；NaH是钠离子和氢负离子形成的离子晶体，不属于金属晶体，故D不符合题意。 解题要点 (1)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 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。 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。 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。 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，但晶体硅是半导体；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。 (2)比较不同晶体熔、沸点的基本思路 首先看物质的状态，一般情况下是固体>液体>气体；再看物质所属类型，一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体(注意：不是绝对的，如氧化铝的熔点大于晶体硅)，结构类型相同时再根据相应规律进行判断。 同类晶体熔、沸点比较思路：共价晶体→共价键键能→键长→原子半径；分子晶体→分子间作用力→相对分子质量；离子晶体→离子键强弱→离子所带电荷数、离子半径；金属晶体→金属键强弱→金属阳离子所带电荷数、金属阳离子半径。 【变式9-1】下列比较不正确的是(　　) A．熔点由低到高：生铁<纯铁 B．硬度由大到小：金刚石＞碳化硅＞晶体硅 C．熔点由高到低：Na＞Mg＞Al D．晶格能由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI 答案　C 解析　生铁为合金，熔点比纯铁低，故A正确；共价晶体中，共价键越短，共价键越强，硬度越大，碳原子半径小于硅原子，则硬度由大到小：金刚石＞碳化硅＞晶体硅，故B正确；金属晶体中单位体积内自由电子数目越多、半径越小，其熔点越高，则熔点由高到低为Al＞Mg＞Na，故C错误；离子晶体中离子半径越小，晶格能越大，则晶格能由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI，故D正确。 【变式9-2】现有几组物质的熔点(℃)数据： A组 B组 C组 D组 金刚石:3 550 Li:181 HF:-83 NaCl 硅晶体:1 410 Na:98 HCl:-115 KCl 硼晶体:2 300 K:64 HBr:-89 RbCl 二氧化硅:1 732 Rb:39 HI:-51 MgO:2 800 据此回答下列问题: (1)由表格可知，A组熔点普遍偏高，据此回答： ①A组属于________晶体，其熔化时克服的粒子间的作用力是________。  ②硅的熔点低于二氧化硅，是由于___________________________。  ③硼晶体的硬度与硅晶体相对比：________________________。  (2)B组晶体中存在的作用力是________，其共同的物理性质是________(填序号)，可以用____________理论解释。  ①有金属光泽　 ②导电性　 ③导热性　 ④延展性 (3)C组中HF熔点反常是因为__________________________。  (4)D组晶体可能具有的性质是________(填序号)。  ①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④熔融状态能导电 (5)D组晶体中NaCl、KCl、RbCl的熔点由高到低的顺序为________________________，MgO晶体的熔点高于三者，其原因解释为______________________________________________。  答案 (1)①共价　共价键　②Si—Si键键能小于Si—O键键能　③硼晶体的硬度大于硅晶体 (2)金属键　①②③④　金属键 (3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可) (4)②④　(5)NaCl>KCl>RbCl　MgO晶体为离子晶体，离子所带电荷数越多，半径越小，晶格能越大，熔点越高 解析 (1)A组由非金属元素组成，熔点最高，属于共价晶体，熔化时需破坏共价键。由共价键形成的共价晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高，硬度大。 (2)B组都是金属，存在金属键，具有金属晶体的性质，可以用“金属键理论”解释相关物理性质。 (3)C组卤化氢晶体属于分子晶体，HF熔点高是由于分子之间形成氢键。 (4)D组是离子化合物，熔点高，具有离子晶体的性质。 (5)晶格能与离子电荷数和离子半径有关，所带电荷越多，半径越小，晶格能越大，晶体熔点越高。 █考点十 常见晶体的结构分析 【例10】下列各图为几种晶体或晶胞的构型示意图。 请回答下列问题：(本题前两空用示意图下的序号填空) (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Cu晶胞中实际占有______个Cu原子，CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为______。 (5)冰的熔点远高于干冰的重要原因是______________________________。 答案 (1) ② (2) ②>④>⑤>①>⑥ (3) 小于 在MgO、NaCl晶体中，离子半径：r(Mg2＋)<r(Na＋)、r(O2－)<r(Cl－)，且MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数 (4)4 8 (5) H2O分子之间存在氢键 解析　(1)冰、干冰晶体属于分子晶体，构成微粒属于分子，分子之间以分子间作用力结合，不符合题意；金刚石属于共价晶体，原子之间以共价键结合，符合题意；Cu属于金属晶体，金属阳离子与自由电子之间以金属键结合，不符合题意；MgO、CaCl2属于离子晶体，离子之间以离子键结合，不符合题意；故这些晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是②金刚石晶体。 (2)一般情况下，微粒之间的作用力：共价晶体>离子晶体>分子晶体。在上述物质中，金刚石属于共价晶体，熔沸点最高；MgO、CaCl2属于离子晶体，熔沸点比金刚石的低，由于离子半径Mg2＋比Ca2＋的小，O2－比Cl－的小，离子半径越小，离子键越强，断键消耗的能量就越大，物质的熔点就越高，所以熔点：MgO>CaCl2；冰、干冰都属于分子晶体，分子之间以分子间作用力结合，由于H2O分子之间存在氢键，CO2分子之间只存在分子间作用力，所以熔点冰>干冰，故上述五种物质中熔点由高到低的顺序为金刚石>MgO>CaCl2>冰>干冰，即②>④>⑤>①>⑥。 (3)在MgO、NaCl晶体中，离子半径：r(Mg2＋)<r(Na＋)、r(O2－)<r(Cl－)，且MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数，所以晶格能MgO比NaCl的大。 (4)Cu晶胞属于面心立方结构，每个晶胞中含有的Cu原子个数为8×＋6×＝4；Ca2＋位于晶胞的面心与顶点，每个CaCl2晶胞中实际占有Ca2＋离子数目为8×＋6×＝4，CaCl2晶体中Cl－周围有4个距离相等且最近的Ca2＋，所以Cl－的配位数为4，由化学式可知CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为Cl－的配位数的2倍，则Ca2＋的配位数为8。 (5)冰、干冰都是分子晶体，分子之间以分子间作用力结合，由于冰中水分子间形成了氢键，使冰的熔点远高于干冰的熔点。 【变式10-1】下列关于晶体的说法中，不正确的是(　　) ①CsCl和NaCl晶体中阴、阳离子的配位数相同； ②共价键可决定分子晶体的熔、沸点； ③MgO和NaCl两种晶体中，MgO的离子键键能较小，所以其熔点比较低； ④晶胞是晶体结构的基本单位，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列； ⑤晶体中的晶胞尽可能采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定； ⑥干冰晶体中，一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻 A．①②③ B．②③⑥ C．④⑤⑥ D．②③④ 答案　A 解析　②共价键可决定共价晶体的熔、沸点，分子晶体熔、沸点的高低是由分子间作用力的大小决定的，错误；③MgO和NaCl两种晶体中，MgO的离子键键能较大，所以其熔点比较高，错误。 【变式10-2】如图为CaF2、H3BO3(层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键结合)、金属铜三种晶体(或晶胞)的结构示意图，请回答下列问题： (1)图Ⅰ所示的CaF2晶体中与Ca2＋最近且等距离的F－数为________，图Ⅲ中一个铜原子周围紧邻的铜原子数为________。 (2)图Ⅱ所示的物质结构中最外电子层已达8电子结构的原子是________，H3BO3晶体中B原子个数与极性键个数之比为________。 (3)三种晶体中熔点最低的是________，其晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为________________。 答案　(1)8　12　(2)O　1∶6　(3)H3BO3　分子间作用力 解析　(1)从图Ⅰ可看出面心上的1个Ca2＋连接4个F－，若将旁边的晶胞画出，也应连接4个F－，则1个Ca2＋连有8个F－。(2)从图Ⅱ看，B原子只形成3个共价键，最外电子层应为6个电子，只有O原子为8电子结构。H3BO3属于分子晶体，1个B连有3个O原子，3个O原子又连有3个H原子，所以1个B原子对应6个极性键。(3)熔点大小一般规律：共价晶体＞离子晶体＞分子晶体，金属晶体看具体情况，此题H3BO3为分子晶体，熔点最低，熔化时破坏分子间作用力。 █考点十一 有关晶体的计算 【例11】(1)Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如图所示。Zn2＋的配位数是_______，S2－填充在Zn2＋形成的正四面体空隙中。若该晶体的密度为d g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞参数a＝______ nm。 (2)如图是Fe单质的晶胞模型。已知晶体密度为d g·cm－3，铁原子的半径为________ nm(用含有d、NA的代数式表示)。 (3)立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，但热稳定性远高于金刚石，其晶胞结构如图所示。立方氮化硼属于________晶体，其中硼原子的配位数为________。 答案　(1)4　×107 (2)××107 (3)共价　4 解析　(1)根据晶胞结构可知晶胞中含有Zn2＋个数为8×＋6×＝4，S2－全部在晶胞内，共4个，其化学式是ZnS。根据晶胞结构可知S2－位于4个Zn2＋形成的正四面体空隙中，S2－的配位数是4，根据化学式可判断Zn2＋的配位数也是4。若该晶体的密度为d g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则d＝，因此该晶胞参数a＝ cm＝×107 nm。 (2)由Fe单质的晶胞图可知，晶胞中含铁原子个数为2，晶胞的质量为 g，晶胞体积为 cm3，则晶胞边长为 cm，设Fe原子的半径为r，则4r＝× cm，r＝××107 nm。 (3)立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，晶体类型类似于金刚石，是共价晶体；晶胞中每个N原子连接4个B原子，氮化硼的化学式为BN，所以晶胞中每个B原子也连接4个N原子，即硼原子的配位数为4。 解题要点 (1)计算晶体的密度 (2)计算晶体中微粒间距离的方法 (3)晶胞计算公式(立方晶胞)。 a3ρNA＝nM(a为棱长；ρ为密度；NA为阿伏加德罗常数的数值；n为1 mol晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的量；M为该粒子或特定组合的摩尔质量)。 (4)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a)。 ①面对角线长＝a。 ②体对角线长＝a。 ③体心立方堆积4r＝a(r为原子半径)。 ④面心立方堆积4r＝a(r为原子半径)。 (5)空间利用率＝×100%。 【变式11-1】氮化硼是一种性能优异的新型材料，主要结构有六方氮化硼(图1)和立方氮化硼(图2)。前者与石墨结构类似。 (1)50.0 g六方氮化硼晶体中含有六元环的数目为______。 (2)立方氮化硼中N的配位数为________。已知立方氮化硼密度为d g·cm－3，NA代表阿伏加德罗常数的值，立方氮化硼晶胞中面心上6个N原子相连构成正八面体，该正八面体的边长为________ pm(列式即可)。 答案　(1)2NA　(2)4　××1010 解析　(1)根据均摊法，一个六方氮化硼晶体的六元环含有一个N、一个B,50.0 g六方氮化硼晶体中含有六元环的数目为×NA＝2NA。 (2)由图2可知，立方氮化硼中N的配位数为4；面心上6个N原子构成正八面体，该正八面体的边长等于面对角线的一半，设BN晶胞边长为a cm,1个晶胞中含有4个B原子，含有N原子数为8×＋6×＝4，则1个晶胞中含有4个BN，所以d＝，解得a＝，故正八面体的边长为××1010 pm。 【变式11-2】一种由Cu、In、Te组成的晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示。 (1)晶胞棱边夹角均为90°，晶体中Te原子填充在Cu、In围成的四面体空隙中，则四面体空隙的占有率为________；该晶体的化学式为________。 (2)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标，如A点、B点原子的分数坐标分别为(0,0,0)、，则C点原子的分数坐标为_________；晶胞中C、D间距离d＝_______pm。 答案 (1) 50% CuInTe2 (2) 解析　(1)由晶胞结构可知，Cu、In原子形成的四面体空隙有16个，Te原子填充的四面体空隙有8个，则四面体空隙的占有率为×100%＝50%；晶胞中位于顶点、面上和体内的铜原子个数为8×＋4×＋1＝4，位于棱上、面心和面上的铟原子个数为6×＋4×＝4，位于体内的碲原子个数为8，则铜、铟、碲的原子个数比为4∶4∶8＝1∶1∶2，故晶体的化学式为CuInTe2。 (2)由位于顶点A点和体心B点原子的分数坐标可知，晶胞边长为1 pm，则位于体对角线的处、面对角线的处的C点原子的分数坐标分别为；由晶胞中C、D形成的直角三角形的边长为 pm、 pm可知，C、D间距离d＝＝ pm。 基础应用 1．下列关于化学键的说法不正确的是(　　) A．乙烯中C==C键的键能小于乙烷中C—C键的键能的2倍 B．σ键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转 C．在气体单质中，一定有σ键，可能有π键 D．s-p σ键和p-p σ键电子云都是轴对称 答案　C 解析　气体单质中可能不存在化学键，如稀有气体单质，C错误。 2．下列说法正确的是(　　) A．干冰气化和碘升华克服的作用力相同 B．甲酸甲酯和乙酸相对分子质量相同，熔点相近 C．氯化钠和氯化氢熔化时，破坏的都是离子键 D．碘化氢的范德华力比溴化氢的大，碘化氢稳定性强 答案　A 解析　干冰和碘都是分子晶体，状态改变时，均克服分子间作用力，故A正确；乙酸分子间有氢键，熔点较高，甲酸甲酯分子间没有氢键，熔点较低，故B错误；分子的稳定性由化学键强弱决定，碘化氢的氢碘键比溴化氢的氢溴键弱，碘化氢稳定性差，故D错误。 3．下列有关离子晶体的叙述中，不正确的是(　　) A．1 mol氯化钠中有NA个NaCl分子 B．氯化钠晶体中，每个Na＋周围紧邻6个Cl－ C．氯化铯晶体中，每个Cs＋周围紧邻8个Cl－ D．平均每个NaCl晶胞中有4个Na＋、4个Cl－ 答案　A 解析　氯化钠为离子晶体，不存在单个的分子，故A错误；在氯化钠的晶胞中，钠离子在棱心和体心时，顶点和面心为氯离子，则每个Na＋周围距离相等的Cl－共有6个，故B正确；氯化铯晶体的晶胞中，铯离子在体心，氯离子在顶点，每个Cs＋周围紧邻8个Cl－，故C正确；在NaCl晶胞中，钠离子在棱心和体心时，顶点和面心为氯离子，钠离子数为12×＋1＝4，氯离子数为8×＋6×＝4，故D正确。 4．已知CaF2是离子晶体，如果用“”表示F－；用“”表示Ca2＋，在如图所示中，符合CaF2晶体结构的是(　　) 答案　B 解析　A项，结构中Ca2＋占据体心位置，个数为1，F－占据顶点位置，个数为4×＝，Ca2＋和F－个数比为2∶1，错误；B项，结构中F－占据体心位置，个数为1，Ca2＋占据顶点位置，个数为4×＝，Ca2＋和F－个数比为1∶2，正确；C项，结构中Ca2＋占据体心位置，个数为1，F－占据顶点位置，个数为8×＝1，Ca2＋和F－个数比为1∶1，错误；D项，结构中Ca2＋位于体心和棱上，个数为12×＋1＝4，F－占据顶点和面心位置，个数为8×＋6×＝4，Ca2＋和F－个数比为1∶1，错误。 5．碳元素和硅元素为同一主族元素但他们的氧化物性质差异很大，冰晶胞中水分子的排列方式和金刚石的晶胞类似，下列关于这四种晶胞的说法正确的是(　　) A．一个干冰晶胞中有4个CO2分子，一个SiO2晶胞中有8个SiO2分子 B．干冰中一个CO2分子周围有6个CO2分子紧邻 C．冰和金刚石熔、沸点都很高，熔化时均破坏共价键 D．冰中水分子之间由于氢键的存在，使其结构与金刚石相似 答案　D 解析　CO2分子位于晶胞的面心和顶点，所以一个干冰晶胞中有8×＋6×＝4个CO2分子，SiO2是共价晶体，不存在分子，A错误；干冰中一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻，B错误；冰是分子晶体，熔化时破坏分子间作用力，金刚石是共价晶体，熔化时破坏共价键，C错误。 6．锌与硫所形成化合物晶体的晶胞如图所示。下列判断正确的是(　　) A．该晶体属于分子晶体 B．该晶胞中Zn2＋和S2－数目不相等 C．阳离子的配位数为6 D．氧化锌的熔点大于硫化锌 答案　D 解析　B项，从晶胞图分析，含有Zn2＋的数目为8×＋6×＝4，S2－位于立方体内，数目为4，所以该晶胞中Zn2＋与S2－的数目相等，错误；C项，在ZnS晶胞中，1个Zn2＋周围距离最近的S2－有4个，则Zn2＋的配位数为4，错误；D项，ZnO和ZnS中，O2－的半径小于S2－的半径，离子所带的电荷数相等，所以ZnO的离子键键能大于ZnS，ZnO的熔点大于ZnS，正确。 7．下列说法正确的是(　　) A．乙醇分子和水分子间只存在范德华力 B．X—H…Y三原子不在一条直线上时，也能形成氢键 C．H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键 D．可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键 答案　B 解析　乙醇分子和水分子间存在范德华力和氢键，A错误；H2O比H2S稳定是因为水分子内氧氢键比硫氢键键能大，C错误；可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子间不能形成氢键，D错误。 8．下列比较正确的是(　　) A．化学键的键能由大到小：金刚石＞碳化硅＞硅 B．熔、沸点由高到低：氯化钠＞氧化镁＞金刚石＞二氧化碳 C．硬度由大到小：C60＞碳化硅＞铁＞氯化钠 D．共价键的极性由强到弱：H—I键＞H—Br键＞H—Cl键 答案　A 解析　原子半径：C＜Si，则化学键的键能由大到小：金刚石＞碳化硅＞硅，A正确；碳化硅是共价晶体，铁是金属晶体，氯化钠是离子晶体，C60是分子晶体，则硬度由大到小：碳化硅＞铁＞氯化钠＞C60，C错误；非金属性：I＜Br＜Cl，则共价键的极性由弱到强：H—I键＜H—Br键＜H—Cl键，D错误。 9．(1)在①CO2、②NaCl、③Na、④Si、⑤CS2、⑥金刚石、⑦(NH4)2SO4、⑧乙醇中，含有金属离子的物质是______(填序号，下同)，分子间可形成氢键的物质是________，属于离子晶体的是________，属于共价晶体的是________，①～⑤五种物质的熔点由高到低的顺序是_______________________。 (2)A、B、C、D为四种晶体，性质如下： A．固态时能导电，能溶于盐酸 B．能溶于CS2，不溶于水 C．固态时不导电，液态时能导电，可溶于水 D．固态、液态时均不导电，熔点为3 500 ℃ 试推断它们的晶体类型：A.________；B.________；C.________；D.________。 (3)下图中A～D是中学化学教科书上常见的几种晶体结构模型，请填写相应物质的名称： A._________；B．________；C.__________；D.__________。 答案　(1)②③　⑧　②⑦　④⑥　④＞②＞③＞⑤＞① (2)金属晶体　分子晶体　离子晶体　共价晶体 (3)氯化铯　氯化钠　二氧化硅　金刚石(或晶体硅) 解析　(1)②NaCl由钠离子和氯离子构成，③Na由钠离子和自由电子构成，都含有金属离子；⑧乙醇中羟基氢与其他羟基上的氧原子能形成氢键；⑦(NH4)2SO4由铵根离子和硫酸根离子构成，属于离子化合物，离子化合物在固态时均为离子晶体；④Si、⑥金刚石都是由原子构成的共价晶体；晶体的熔点一般为共价晶体>离子晶体>金属晶体>分子晶体，Si是共价晶体，熔点最高，CO2和CS2都是分子晶体，相对分子质量越大熔点越高，Na的熔点低于100 ℃，所以熔点由高到低的顺序为④＞②＞③＞⑤＞①。 (2)A固态时能导电，能溶于盐酸，应为活泼金属，属于金属晶体；B能溶于CS2，不溶于水，属于分子晶体；C固态时不导电，液态时能导电，可溶于水，属于离子晶体；D固态、液态时均不导电，熔点为3 500 ℃，属于共价晶体。 (3)由晶胞结构模型可知：在氯化铯晶体中，每个Cs＋同时吸引8个Cl－，每个Cl－同时吸引8个Cs＋，氯离子与铯离子数目之比为1∶1，故A为氯化铯；在氯化钠晶体中，每个Na＋同时吸引着6个Cl－，每个Cl－同时吸引着6个Na＋，氯离子与钠离子的数目之比为1∶1，故B为氯化钠晶体；在二氧化硅晶体中，每个Si原子与4个O原子结合，每个O原子与2个Si原子结合，硅原子与氧原子的个数之比为1∶2，故C为SiO2；在金刚石晶体中，每个碳原子周围紧邻4个碳原子，最小碳环由6个碳原子组成，故D为金刚石(晶体硅的结构和金刚石相似)。 10．硒化锌是一种透明黄色半导体，也可作红外光学材料，熔点1 520 ℃。硒化锌晶体材料对热冲击具有很高的承受能力，使它成为高功率CO2激光器系统中的最佳光学材料。硒化锌的晶胞结构如图所示。 (1)图中x和y点所堆积的原子均为____________(填元素符号)。 (2)若该晶体密度为ρ g·cm－3，硒化锌的摩尔质量为M g·mol－1。用NA代表阿伏加德罗常数的值，则晶胞参数a＝________nm。 答案　(1)Zn　(2)×107 解析　(1)该硒化锌晶胞中Se已有4个，Zn已有7×＋5×，显然x和y点所堆积的原子均为Zn。(2)该晶胞中含有4个Zn、4个Se，则 g＝ρ g·cm－3×(a×10－7cm)3，解得a＝×107 nm。 能力提升 1．通过反应4BI3(g)＋As4(g)4BAs(s，晶体)＋6I2(g)可制备具有超高热导率半导体材料——BAs晶体。下列说法错误的是(　　) A．图(a)表示As4结构，As4分子中成键电子对数与孤电子对数之比为3∶2 B．图(b)表示单质硼晶体B12的基本结构单位，该基本单位为正二十面体 C．图(b)所示单质硼晶体的熔点为2 180 ℃，它属于共价晶体 D．图(c)表示BAs的晶胞结构，距离As原子最近且相等的B原子有4个 答案　A 解析　图(a)表示As4结构，每个As原子最外层有5个电子，形成3个σ键，还有1对孤电子对，As4分子中成键电子对数与孤电子对数之比为3∶1，故A项错误；图(b)表示单质硼晶体B12的基本结构单位，每个面都是由3个B原子形成的正三角形，一共有20个正三角形，所以该基本单位为正二十面体，故B项正确；单质硼晶体的熔点为2 180 ℃，熔点较高，且原子间通过共价键结合，属于共价晶体，故C项正确；BAs晶胞中，较大的原子为As原子，距离As原子最近且相等的B原子有4个，故D项正确。 2．科学家艾哈迈德·泽维尔使“运用激光技术观测化学反应时原子的运动”成为可能。泽维尔研究发现，当激光脉冲照射NaI时，Na＋和I－两核间距在10～15 (埃，1 ＝1×10－10 m)，呈现离子键；当两核靠近约2.8 时，呈现共价键。根据泽维尔的研究成果能得出的结论是(　　) A．NaI晶体是离子晶体和分子晶体的混合物 B．共价键和离子键没有明显的界限 C．NaI晶体中既有离子键，又有共价键 D．离子晶体可能含有共价键 答案　B 解析　NaI是离子化合物，如改变离子的核间距，可能为共价化合物，但为纯净物，不是混合物，故A错误；当激光脉冲照射NaI时，Na＋和I－两核间距在10～15 ，呈现离子键，当两核靠近约2.8 时，呈现共价键，由此可知共价键和离子键没有严格的界限，但NaI晶体中不存在既有离子键，又有共价键的情形，故B正确、C错误；NaOH晶体中就有离子键和共价键，但不是泽维尔的研究成果，故D错误。 3．观察下表结构模型示意图并结合有关信息，判断下列说法不正确的是(　　) 晶体硼(晶体中含12个B原子) SF6 S8 HCN 结构模型示意图 备注 熔点2 180 ℃ 易溶于CS2 A．晶体硼属于共价晶体，结构单位中含有30个B—B键 B．SF6的结构为正八面体 C．S8属于共价晶体 D．HCN的结构式为H—C≡N 答案　C 解析　A项，晶体硼为空间网状结构，且熔点高，应为共价晶体，设晶体硼的结构单位中有x个正三角形，则所含B原子数N(B)＝3x·＝12，解得x＝20，故B—B键的个数N(B—B)＝3×20×＝30；B项，SF6为空间对称结构，是正八面体；C项，S8为小分子物质，且易溶于CS2，应为非极性分子组成的分子晶体；D项，根据价键理论可知，C、N之间应形成三键。 4．ⅢA族元素及其化合物在材料化学中具有广泛的应用。回答下列问题： (1)基态硼原子核外外围电子的轨道表示式为________________。 (2)氨硼烷(NH3BH3)是目前具潜力的储氢材料之一，氨硼烷分子中与N相连的H呈正电性，与B相连的H呈负电性，它们之间存在静电相互吸引作用，称为双氢键。NH3BH3所含元素电负性由大到小的顺序为________；还原性：NH3BH3________(填“>”或“<”，下同)NH3，NH3BH3中H—N—H键角________NH3。以下物质之间可能形成双氢键的是________(填字母)。 a．N2H4和AlH3 b．C3H6和C2H6 c．B2H6和HCN (3)硼酸盐常用于制作光学玻璃。一种无限网状结构的多聚硼酸根离子，其结构单元如图，若该硼酸根离子表示为(B5Ox)y－，则x＝______，y＝______。 (4)砷化镓是新型半导体材料，其晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被As原子代替，顶点和面心的碳原子被Ga原子代替。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。图为沿y轴投影的砷化镓晶胞中所有原子的分布图。 晶胞中离Ga原子距离最近且相等的Ga原子有________个。若原子1的原子分数坐标为(，，)，投影图中原子1、4之间的距离为m pm，则原子4的原子分数坐标为________，晶胞参数为________pm。 答案　(1)　(2)N>H>B　>　>　ac　(3)8　1　(4)12　(，，)　m 解析　(2)氨硼烷分子中与N相连的H呈正电性，说明电负性：N>H，与B相连的H呈负电性，说明电负性：H>B，则NH3BH3所含元素电负性由大到小的顺序为N>H>B；B的非金属性小于N，所以还原性：NH3BH3>NH3；NH3BH3中N原子不含孤电子对，NH3中N原子含有1对孤电子对，所以NH3BH3中H—N—H键角>NH3。N2H4中H呈正电性，AlH3中H呈负电性，所以N2H4、AlH3可能形成双氢键，a正确；C3H6和C2H6中H都呈正电性，不可能形成双氢键，b错误；B2H6中H呈负电性，HCN中H呈正电性，B2H6、HCN可能形成双氢键，c正确。 (3)该图表示一个基本结构单元，与另一个基本单元连接的氧原子为两个基本单元所共有，根据均摊法，该单元实际拥有一个氧原子的，则x＝4×＋6＝8，由化合价可确定y＝|3×5－2×8|＝1。 (4)根据图示，晶胞中离Ga原子距离最近且相等的Ga原子有12个。若原子1的原子分数坐标为(，，)，则原子4的原子分数坐标为(，，)；投影图中原子1、4之间的距离为m pm，晶胞参数为m pm。 5．按要求回答下列问题。 (1)黑磷是磷的一种同素异形体，与石墨烯类似，其晶体结构片段如图所示，其中最小的环为________元环，每个环平均含有________个P原子。 (2)磷烯是新型二维半导体材料，具有类似石墨的片层结构(如图)，层与层之间以________________结合。从结构上看，单层磷烯导电性优于石墨烯的原因是_________________________________。 (3)阳离子[(CH3)3NH]＋和阴离子A按个数比4∶1组成化合物，阴离子A的结构如图所示，阴离子A为_______。 (4)如图为钛酸钡晶体的晶胞结构，该晶体经X射线分析得出，重复单位为立方体，顶点位置被Ti4＋所占据，体心位置被Ba2＋所占据，棱心位置被O2－所占据。 ①写出该晶体的化学式：________。 ②若将Ti4＋置于晶胞的体心，Ba2＋置于晶胞顶点，则O2－处于立方体的________位置。 ③Ti4＋的氧配位数和Ba2＋的氧配位数分别为________。 (5)Li2S是目前正在开发的锂离子电池的新型固体电解质，其晶胞结构如图所示，已知晶胞参数a＝588 pm。 ①S2－的配位数为________。 ②设NA为阿伏加德罗常数的值，Li2S的晶体密度为_________________g·cm－3(列出计算式)。 (6)A、B、C为原子序数依次递增的前4周期的元素，A的第一电离能介于镁和硫两元素之间，A单质晶体的晶胞结构如图1所示。B的外围电子排布为(n＋1)sn(n＋1)pn＋2，C位于元素周期表的ds区，其基态原子不存在不成对电子。B与C所形成化合物晶体的晶胞如图2所示。 ①A单质晶体属于________(填晶体类型)晶体。 ②B与C所形成化合物晶体的化学式为________。 答案　(1)六　2　(2)分子间作用力　石墨烯同层碳原子中，1个碳原子和周围3个碳原子结合后，还剩1个外围电子，单层磷烯同层磷原子中，1个磷原子和周围3个磷原子结合后，还剩2个外围电子 (3)[Ge4S10]4－　(4)①BaTiO3　②面心　③6、12 (5)①8　②×1030 (6)①共价　②ZnS 解析　(1)观察黑磷晶体结构片段可知，最小的环为六元环，每个环有6个P原子，但每个P原子被3个环共用，则每个环平均含有P原子的个数为6×＝2。 (3)阴离子A中含有4个Ge和10个S，其中4个S只形成一个共价键，则还要得到一个电子才能形成8电子稳定结构，则A离子带有4个负电荷，即阴离子A为[Ge4S10]4－。 (4)①由晶胞结构可知，Ba2＋位于体心，有1个，Ti4＋位于顶点，数目为8×＝1，O2－位于棱心，数目为12×＝3，故其化学式为BaTiO3。 ②根据晶胞结构可知，每个Ti4＋周围有6个O2－，若Ti4＋位于晶胞的体心，Ba2＋位于晶胞的顶点，则O2－处于立方体面心上。 ③根据晶胞结构可知，每个Ti4＋周围有6个O2－，所以Ti4＋的氧配位数为6；立方晶胞12条棱上的12个O2－均与体心Ba2＋等距，所以Ba2＋的氧配位数为12。 (5)①以最右面面心S2－分析，左边连接有4个锂离子，右边的晶胞中也应该有4个锂离子，因此配位数为8。 ②根据晶胞结构计算出锂离子有8个，硫离子有4个，则Li2S的晶体密度ρ＝＝ g·cm－3＝×1030 g·cm－3。 (6)①A、B、C为原子序数依次递增的前4周期的元素，A的第一电离能介于镁和硫两元素之间，A单质晶体的晶胞结构如图1所示，可知A为硅形成的晶体，属于共价晶体。 ②B的外围电子排布为(n＋1)sn(n＋1)pn＋2，有3个电子层，最外层有6个电子，B为S元素，C位于元素周期表的ds区，其基态原子不存在不成对电子，则C为Zn元素，由晶胞图知B与C所形成化合物晶体的化学式为ZnS。 6．现有某第4周期过渡金属元素A，其基态原子有四个未成对电子，由此元素可构成固体X。 (1)区分固体X为晶体或非晶体最可靠的科学方法为__________________。若此固体结构如图甲、乙所示，则按甲虚线方向切乙得到的A～D图中正确的是________。 (2)写出A的基态原子的电子排布式：____________________________，A2＋的外围电子轨道表示式是_______________________。 (3)A可与CO反应生成A(CO)5，常压下熔点为－20.3 ℃，沸点为103.6 ℃，试推测，该晶体类型是______________。 (4)A可与另两种元素B、C构成某种化合物，B、C的外围电子排布式分别为3d104s1、3s23p4，其晶胞如图所示，则其化学式为______________。该晶胞上下底面为正方形，侧面与底面垂直，根据如图中所示的数据，则该晶体的密度是____________ g·cm－3(设NA为阿伏加德罗常数的值，列出计算式)。 答案　(1)X射线衍射实验　A (2)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) (3)分子晶体 (4)CuFeS2　 解析　第4周期过渡金属元素A，其基态原子有四个未成对电子，故A为Fe。(2)A的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，Fe2＋的外围电子排布式为3d6，外围电子轨道表示式为。(3)A可与CO反应生成A(CO)5，常压下熔点为－20.3 ℃，沸点为103.6 ℃，熔、沸点很低，属于分子晶体。(4)B、C的外围电子排布式分别为3d104s1、3s23p4，则B为Cu、C为S，晶胞中Fe原子处于面上、棱心，Fe原子数目为4×＋6×＝4，Cu原子处于体心、顶点、面上，Cu原子数目为1＋8×＋4×＝4，S原子处于晶胞内部，共有8个，故Cu、Fe、S原子数目之比为4∶4∶8＝1∶1∶2，故化学式为CuFeS2。晶胞质量为 g，晶体密度为 g·cm－3。 1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题3 微粒间作用力与物质性质 复习讲义 复习目标 1．了解金属键的概念，理解金属键的本质和特征，能结合原子半径、原子化热解释和比较金属单质性质的差异。 2．了解晶体中微粒的空间排布存在周期性，认识简单的晶胞。 3．能从微观角度分析金属晶体中的构成微粒及粒子之间的相互作用。 4．理解金属晶体的堆积模型，并能对金属晶胞进行相关计算。 5．能结合实例描述离子键的成键特征及其本质，能解释和预测同类型离子化合物的某些性质。 6．会描述常见类型的离子化合物的晶体结构，能运用模型和有关理论解释不同类型离子晶体的晶胞构成。 7．知道共价键键能、键长的概念，掌握共价键的键能与化学反应过程中能量变化之间的关系。 8．能辨识常见的共价晶体，理解晶体中微粒间相互作用对共价晶体性质的影响。 9．了解常见共价晶体的晶体结构。 10．了解范德华力和氢键的实质、特点及对物质性质的影响。 11．能辨识常见的分子晶体及其结构特征，理解分子晶体中构成微粒之间的作用。 12．了解石墨晶体的结构，会比较不同类型晶体的熔、沸点。 13．掌握晶体结构的相关计算。 14．能辨识晶体所属类型，熟知每种晶体典型代表的结构。 重点和难点 重点：用“电子气”理论解释金属的性质；金属晶体的堆积方式和堆积模型；常见离子化合物的晶体结构和性质；共价键的键能及其应用；常见共价晶体的结构和性质；范德华力和氢键的实质、特点及对物质性质的影响；常见分子晶体的结构和性质；不同晶体的熔沸、点的比较；晶体类型的判断；晶体结构的有关计算。 难点： 金属晶体的堆积方式和模型及均摊法计算晶胞的组成；离子晶体的结构分析及性质；共价键的键能和键长的应用；常见共价晶体的结构；范德华力和氢键的特点及对物质性质的影响；晶体结构的相关计算。 █知识点一 金属键与金属特性 1．金属键 (1)概念：金属______与__________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__________与“脱落”下的__________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金属键没有______性和______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__________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______。 (2)导热性：金属受热时，__________与_________碰撞频率增加，_________把能量传给_________，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______性，在外力作用下，金属原子间发生相对______时，各层金属原子间仍然保持______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______金属固体完全气化成相互远离的______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______。 ②单位体积内_________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______，熔、沸点______。 【特别提醒】金属熔、沸点高低的比较方法 金属的熔、沸点与金属键的强弱有关，金属中的金属键越强，金属的熔、沸点越高。 (1)同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点逐渐升高。 (2)同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点逐渐降低。 (3)一般来说，合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。 (4)金属的熔点差别很大，如汞常温为液体，熔点很低，而铁等金属熔点很高。 效果检测 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)金属键中的自由电子属于整块金属(　 　) (2)金属的导电靠自由电子的定向移动(　 　) (3)金属键是金属离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用(　 　) (4)金属键有方向性和饱和性(　 　) (5)钠钾合金中有自由电子，钠钾合金具有导热性(　 　) (6)金属阳离子和自由电子作用力是金属钠强于金属镁(　 　) 2．下列关于金属键的叙述不正确的是(　　) A．金属键是金属离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，其实质是一种电性作用 B．金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，有方向性和饱和性 C．金属键是带异性电荷的金属离子和自由电子间的强烈的相互作用，故金属键无饱和性和方向性 D．构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动 3．要使金属熔化必须破坏其中的金属键，而原子化热是比较金属键强弱的依据之一。下列说法正确的是(　　) A．金属镁的硬度大于金属铝 B．金属铍的熔点低于金属镁 C．金属镁的原子化热大于金属钠的原子化热 D．碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐增大的 █知识点二 晶体常识 1．晶体 (1)概念：内部粒子(原子、离子或分子)在空间呈现______重复排列，外观具有____________的固体物质。如金刚石、食盐、干冰、大多数金属单质及其合金等。 (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____________。金属晶体是金属晶胞在空间____________而形成的。 (2)研究晶体的结构只需重点研究其______的结构。 (3)晶胞的特点 ①习惯采用的晶胞是____________，其三条边的长度不一定相等，也不一定互相垂直。晶胞的形状和大小由具体晶体的______所决定。 ②整个晶体就是晶胞按其_______在三维空间重复排列而成。每个晶胞上下左右前后无隙并置地排列着与其一样的无数晶胞，决定了晶胞的8个顶角、平行的面以及平行的棱_________。 3．晶体的基本特性 (1)有______的几何外形。 (2)有______的熔点。 4．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。 效果检测 1．下列有关晶胞的叙述正确的是(　　) A．晶胞的结构是晶体的结构 B．不同的晶体中，晶胞的大小和形状都相同 C．晶胞中的任何一个微粒都完全属于该晶胞 D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成 2．金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式，a、b、c分别代表这三种晶体内晶胞的结构，其晶胞a、b、c内金属原子个数比为_________。 3．现有甲、乙、丙(如图)三种晶体的晶胞(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心)，可推知：甲晶胞中x与y的个数比是________，乙晶胞中a与b的个数比是________，丙晶胞中有________个c离子，有________个d离子。 █知识点二 金属晶体 合金 1．金属晶体 (1)概念：通过____________与_______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_________和_______。成键粒子之间的相互作用是_______。 2．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_________，原子的配位数为____；图②的排列方式为_______，原子的配位数为______。 (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。 3．金属晶体的堆积方式 图① 图② 图⑤ 图⑥ (1)图③所示的堆积方式为_______堆积，配位数为______。实例：钋。 (2)图④所示的堆积方式为_______堆积，配位数为______。实例：钠、钾、铬、钼、钨等。 (3)图⑤所示的堆积方式为_______堆积，配位数为______。实例：金、银、铜、铅等。 (4)图⑥所示的堆积方式为_______堆积，配位数为______。实例：镁、锌、钛等。 【特别提醒】 4种晶胞中所含原子数目的计算方法和配位数的确定方法： 晶体类型 晶体模型 原子数 配位数 简单立方 8×=1 6 体心立方 8×+1=2 8 面心立方 8×+6×=4 12 六方堆积 12×+2×+3=6 12 4．金属材料——合金 (1)概念：一种金属与另一种或几种_______（或_______）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。 效果检测 1．金属晶体的堆积密度大，原子配位数高，能充分利用空间的原因是(　　) A．金属原子的外围电子数少 B．金属晶体中有自由电子 C．金属原子的原子半径大 D．金属键没有饱和性和方向性 2．“神九”载人飞船上使用了锂镁合金和锂铝合金等合金材料，下列有关叙述不正确的是(　　) A．飞船使用的合金材料，一般具有质量轻、强度高的特点 B．锂铝合金中铝、锂的金属性不如钠强 C．锂镁合金和锂铝合金性质相当稳定，不会与酸发生化学反应 D．锂镁合金是一种具有金属特性的物质，易导热、导电 3．有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是( ) A．①为简单立方堆积；②、③为体心立方堆积；④为面心立方最密堆积 B．每个晶胞含有的原子数分别为：①1个，②2个，③2个，④4个 C．晶胞中原子的配位数分别为：①6，②8，③8，④12 D．空间利用率的大小关系为：①＜②＜③＜④ █知识点四 离子键和离子化合物 1．离子键 (1)概念：阴、阳离子之间通过_________形成的化学键叫离子键，由_______形成的化合物叫离子化合物。 (2)成键微粒：_______和_______。 2．离子键的形成及特征 (1)离子键的形成： 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_________，形成稳定的离子键，整个体系达到__________状态。 (2)离子键的特征：没有_______性和_______性。 3．离子化合物中的化学键 (1)离子键只存在于离子化合物中，即离子化合物中________离子键。 (2)有的离子化合物中只含离子键，由单核阴离子和阳离子构成，如NaCl、K2O等；有的离子化合物既含离子键又含共价键，阴离子或阳离子是多核离子，如NH4Cl、Na2SO4等。 4．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。 5．电子式的书写 (1)阳离子的电子式： ①单核阳离子的电子式就是离子符号，如Mg2+。 ②多核阳离子：元素符号紧邻铺开，周围标清电子分布，用“[　]”并标明电荷，如 。 (2)阴离子的电子式： ①单核阴离子：元素符号周围合理分布价电子及所获电子，用“[　]” 并在右上方标明电荷，如。 ②多核阴离子：元素符号紧邻铺开,合理分布价电子及所获电子，相同原子不得合并，用“[　]”并在右上方标明电荷，如。 (3)离子化合物的电子式： ①离子化合物的电子式由阳离子的电子式和阴离子的电子式组成，同性不相邻，离子合理分布，相同离子不能合并，如，。 ②离子化合物的形成过程：原子的电子式离子化合物的电子式，电子转移方向及位置，用弧形箭头，变化过程用“→”，同性不相邻，合理分布，如。 【易错提醒】 (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。 效果检测 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)离子键是指阴、阳离子之间强烈的静电引力(　 　) (2)活泼金属元素与活泼非金属元素之间一定形成离子键(　 　) (3)全部由非金属元素构成的化合物一定不含有离子键(　 　) (4)离子键是指阴阳离子之间强烈的静电引力(　 　) (5)离子键没有方向性和饱和性(　 　) (6)因为离子键无饱和性，故一种离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子(　 　) 2．(1)列化合物中，属于离子化合物的有_______，其中，既含有离子键又含有共价键的有_______。 ①HCl ②NaCl ③Na2O ④NaOH (2)写出下列离子化合物的电子式。 ①MgCl2____________　②NaOH____________　③Na2O2____________　④NaH____________ █知识点五 离子晶体 1．离子晶体 (1)概念：由__________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：_______和_______，离子晶体中不存在单个分子，其化学式表示的是______________。 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_________。 2．离子晶体的物理性质 (1)晶格能 ①概念：拆开_______离子晶体使之形成_______阴离子和_______阳离子所_______的能量。符号：_______；单位：__________。 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_______，离子晶体的熔点越_____、硬度越_____。 (2)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____导电，熔融态或溶于水后____导电。 ④溶解性：大多数离子晶体_____溶于水，_____溶于非极性溶剂（如苯、汽油、CCl4等） 【特别提醒】离子晶体的判断方法 (1)利用物质的分类 大多数盐(包括铵盐)、强碱、活泼金属的氧化物(如Na2O和Na2O2)、氢化物(如NaH)、硫化物等都是离子晶体。 (2)利用元素的性质和种类 ①利用电负性：如成键元素的电负性差值大于1.7的物质。 ②利用元素在周期表中的位置：金属元素(如ⅠA、ⅡA族元素等)与非金属元素(如ⅥA、ⅦA族元素等)组成的化合物。 (3)利用物质的性质 离子晶体一般具有较高的熔、沸点，难挥发，硬而脆；固体不导电，但熔融或溶于水时能导电。 3．常见离子晶体的结构 (1)NaCl的晶体结构 ①每个Na+周围与它等距的Cl-有____个，每个Cl-周围与它等距的Na+有____个，即Na+和Cl-配位数都是____。____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_____个，每个Cl-周围与它最近且等距的Cl-有_____个（同层____个，上层_____个，下层____个）。 ③在NaCl晶体的一个晶胞中，含Na+____个，含Cl-____个。NaCl晶体的化学式为NaCl，晶胞的组成为_______。 (2)CsCl晶体结构模型 ①每个Cs+周围与它等距的Cl-有____个，每个Cl-周围与它等距的Cs+有____个。Cs+和Cl-配位数都是____。 ②每个Cs+周围与它最近且等距的Cs+有____个，每个Cl-周围与它最近且等距的Cl-有____个。 ③在CsCl晶体的一个晶胞中（上图右图），含Cs+_____个，含Cl-_____个。CsCl晶体中Cs+与Cl-的个数比为______。 效果检测 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体(　 　) (2)有些离子晶体中除含离子键外还存在共价键(　 　) (3)离子晶体受热熔化，破坏化学键，吸收能量，属于化学变化(　 　) (4)某些离子晶体受热失去结晶水，属于物理变化(　 　) 2．NaCl的熔点为801 ℃，CsCl的熔点为645 ℃，试解释其原因。 3．如图为NaCl和CsCl的晶体结构，下列说法错误的是(　　) A．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体 B．NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比相同 C．NaCl和CsCl晶体中阳离子的配位数分别为6和8 D．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体，所以阳离子与阴离子的半径比相同 █知识点六 共价键的形成和类型 1．共价键 (1)概念：原子间通过______________形成的强烈的相互作用称为共价键。吸引电子能力_______的原子之间通过______________形成共价键。 (2)共价键的本质 当成键原子相互接近时，原子轨道发生_______，自旋方向_______的未成对电子形成共用电子对，两原子核间的______________增加，体系的能量_______。 (3)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_______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_______的方向重叠成键，原子轨道重叠越多，共价键越_______。 【特别提醒】 (1)一般情况下，电负性之差小于1.7的元素原子之间易形成共价键。 (2)共价键的饱和性决定了分子的组成，共价键的方向性决定了分子的空间结构。 (3)共价键不仅存在于共价化合物中，也可以存在于离子化合物中，如NaOH、NH4Cl中都含有共价键，还可以存在于非金属单质中，如H2、O3等。 (4)所有的共价键都有饱和性，但并不是所有的共价键都有方向性，如H2分子由两个s轨道重叠形成的共价键就没有方向性。 2．共价键的表示方式 (1)用电子式表示：用小黑点(或×)表示原子最外层电子。如： HCl：______________ H2O：______________ N2：______________ (2)用结构式表示：用一条短线表示一对共用电子(见下表)。 化学式 结构式 化学式 结构式 N2 NH3 HCl 2．共价键的类型 (1)σ键和π键 ①σ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 键的强度 成键规律判断 共价单键一定是____键，双键中一个是____键，一个是____键，三键中一个是____键，另两个是_____键 ②几种分子的成键方式 a．N2中含有_____个σ键和_____个π键，结构式为：_______。 b．乙烷分子中碳原子与碳原子之间形成____个σ键，乙烯分子中碳原子与碳原子之间形成___个σ键和____个π键，乙炔分子中碳原子与碳原子之间形成____个σ键和____个π键。 c．有机化合物中，碳原子与碳原子之间形成σ键比π键_______，在化学反应中，π键_________。 d．苯分子中，每个碳原子分别与____个氢原子、____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____轨道，形成了一个以____个碳原子为中心的_______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 _______元素 两原子电负性相同，共用电子对_______ 两原子都不显电性 极性键 _______元素 共用电子对偏向电负性_______的原子 电负性较大的原子显____电性，电负性较小的原子显____电性 ②极性键的强弱 a．极性共价键中，成键原子的吸引电子能力差别_______，共用电子对的偏移程度_______，共价键的极性_______。 b．通常可以根据元素的______________判断极性键的强弱。 【特别提醒】共价键的极性判断的方法 (1)由同种元素组成（A—A型）为非极性键，由不同种元素组成（A—B型）为极性键。 (2)有电子对偏移的为极性键，无电子对偏移的为非极性键。 (3)电负性相同，即由同种元素组成，电负性不同，即由不同种元素组成。 (3)配位键 ①定义：由一个原子提供______________与另一个_____________________的原子形成的共价键。 ②表示 常用“→”表示配位键，箭头指向______________的原子。 如NH的结构式为_____________，其实NH中4个N—H键是______________的。 效果检测 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)形成共价键后体系的能量降低，趋于稳定(　 　) (2)共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的(　 　) (3)共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系(　 　) (4)共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的(　 　) (5)原子轨道在空间都具有方向性(　 　) (6)只有非金属原子之间才能形成共价键(　 　) 2．现有以下物质：①HF　②Cl2　③H2O　④N2　⑤C2H4　⑥C2H6　⑦H2　⑧H2O2 按要求回答下列问题(填序号)： (1)只含有极性键的是__________；只含有非极性键的是________；既含有极性键，又含有非极性键的是____________。 (2)只含有σ键的是__________；既含有σ键又含有π键的是________。 (3)含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是____________。 (4)含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是________________。 █知识点七 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_______AB分子生成_______A原子和B原子的过程中所_______的能量，称为AB间共价键的键能。其单位为_______。 如：断开1 mol H—H键吸收的能量为436 kJ，即H—H键的键能为_________。 (2)键长的定义： 两原子间形成共价键时，______________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_______，键能_______。 2．键能与反应热的关系 (1)反应物和生成物中化学键的_______直接决定着化学反应过程中的_______变化。 (2)若化学反应中旧化学键断裂所吸收的总能量_______新化学键形成所放出的总能量，该反应通常为_______反应。反之，该反应为_______反应。 (3)由键能计算化学反应的反应热 ΔH＝_____________________－_____________________。 【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。 效果检测 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂(　 　) (2)成键的两原子核间距越近，键长越短，化学键越牢固，性质越稳定(　 　) (3)键能越大，表示含有该共价键的分子受热越容易分解(　 　) (4)已知H—H、Cl—Cl、H—Cl键的键能分别为436 kJ·mol－1、243 kJ·mol－1、431 kJ·mol－1。可计算H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热ΔH＝－183 kJ·mol－1(　 　) 2．碳和硅的有关化学键键能如表所示，简要分析和解释下列有关事实： 化学键 C—C C—H C—O 键能/(kJ·mol－1) 348 413 358 化学键 Si—Si Si—H Si—O 键能/(kJ·mol－1) 226 323 368 (1)通常条件下，稳定性：CH4_____(填“<”“>”或“＝”)SiH4，原因是______________________________。 (2)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 ____________________________________________________________________________。 (3)SiH4的稳定性较弱，Si更易生成氧化物，原因是_____________________________________ ________________________________________________。 3．某些化学键的键能(单位：kJ·mol－1)如表所示： 化学键 H—H Cl—Cl Br—Br I—I H—Cl H—Br H—I 键能 436 243 193 151 431 366 298 (1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，放出热量______ kJ。 (2)在一定条件下，1 mol H2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的顺序是________(填字母)。 a．Cl2＞Br2＞I2 b．I2＞Br2＞Cl2 c．Br2＞I2＞Cl2 预测1 mol H2在足量F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热________(填“多”或“少”)。 █知识点八 共价晶体 1．共价晶体 (1)概念：晶体中所有原子通过_______结合，形成_________结构，这样的晶体叫做共价晶体。 (2)共价晶体中只存在_______键，原子间全部通过_______相结合。 (3)常见的共价晶体 ①某些单质，如：_______、_______、晶体硼、晶体Ge等。 ②某些化合物，如：_________、_________、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化硅（Si3N4）等。 2．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，共价键的键长越长，键能越小，晶体的熔、沸点_______，硬度_______。 【易错提醒】 (1)共价晶体中不存在单个的分子，构成晶体的微粒是原子，这些原子以共价键结合形成三维骨架结构，因此共价晶体的化学式代表的是各种原子的个数比。 (2)共价晶体汽化或熔化时破坏的作用力是共价键。 (3)共价晶体中只有共价键，但含有共价键的晶体不一定是共价晶体。 3．常见的共价晶体的结构 (1)金刚石晶体 ①在晶体中每个碳原子以共价键与相邻的____个碳原子相结合，形成_________结构。 ②晶体中C—C—C夹角为_______。 ③最小环上有____个碳原子。 ④金刚石晶胞中共有____个碳原子，配位数为____。 ⑤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_______（_______个）C—C键。 (2)二氧化硅晶体 ①在晶体中每个硅原子与____个氧原子形成____个共价键；每个氧原子与____个硅原子相结合，形成__________结构。 ②硅原子位于__________的中心，氧原子位于_________的顶点。 ③SiO2晶体中硅原子与氧原子的个数比为_______。 ④1molSiO2含有_______molSi—O键。 效果检测 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)由原子直接构成的晶体一定是共价晶体(　 　) (2)含有共价键的晶体一定是共价晶体(　 　) (3)共价晶体中原子间是以共价键相结合(　 　) (4)共价晶体由于硬度及熔、沸点都较高，故常温时不与其他物质反应(　 　) 2．下表是某些共价晶体的熔点和硬度，分析表中的数据，判断下列叙述正确的是(　　) 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗 熔点/℃ 3 900 3 000 2 600 1 710 1 415 1 211 摩氏硬度 10 9 9 7 7 6.0 ①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高 ②构成共价晶体的原子间的共价键键能越大，晶体的熔点越高 ③构成共价晶体的原子半径越大，晶体的硬度越大 ④构成共价晶体的原子半径越小，晶体的硬度越大 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 3．下列有关共价晶体的叙述不正确的是(　　) A．金刚石和二氧化硅晶体的最小结构单元都是正四面体结构 B．含1 mol C的金刚石中C—C键数目是4NA，1 mol SiO2晶体中Si—O键数目是2NA C．金刚石和二氧化硅在熔化时，晶体中的共价键会断裂 D．SiO2晶体是共价晶体，所以晶体中不存在分子，SiO2不是它的分子式 █知识点九 范德华力和氢键 1．分子间作用力 (1)概念：将分子______________的作用力称为分子间作用力。 (2)存在：_________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_________，比化学键_______。 (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______________分子之间的一种作用力。 (2)特点：与共价键相比，范德华力_______，一般_______饱和性和方向性。 (3)影响因素： ①分子的_______、_________以及分子中__________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_______。 (4)范德华力的类型 ①电荷分布不均匀的分子（如HCl、H2O等），产生的_______作用使分子按一定的取向排列。 ②电荷分布均匀的分子（如O2、N2、CO2等），由于核外电子的不断运动，分子中电子产生的负电荷与原子核产生的正电荷重心瞬间不重合，使分子的电荷分布不均匀，产生______________。 ③电荷分布均匀的分子在电荷分布不均匀的分子的作用下，导致电荷分布不均匀的分子的负电荷和正电荷重心不重合，产生______________。 3．范德华力对物质性质的影响 主要影响由分子构成的物质的熔点、沸点、溶解度等_______性质。 (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_______，物质的熔、沸点就_______。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_______，其熔、沸点就_______，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_______，如沸点：正戊烷_____异戊烷_____新戊烷。 (2)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_______。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。 4．氢键 (1)氢键的形成 H原子与_________________的原子X以共价键结合时，H原子能够跟另一个________________的原子Y之间形成氢键。氢键比化学键______，比范德华力______。 (2)氢键的表示方法 氢键不是化学键，是一种特殊的分子间作用力。通常用_________表示。其中X和Y代表电负性大而原子半径小的非金属原子，如_______等。 如水分子间的氢键表示为_________ 如果是混合物，可能存在多种氢键，如氨水中，存在的氢键可能有以下4种情况： 氢键分别表示为_______、_______、_______、_______。 (3)氢键的分类 氢键既可存在于分子间又可存在于分子内，前者为_______氢键，后者为_______氢键。如： H2O分子间的氢键 邻羟基苯甲醛分子内的氢键 (4)氢键的存在 ①氢键对于生命非常重要，生物体内的蛋白质和DNA的_______或_______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_________形成的。 ②“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。 5．氢键对物质物理性质的影响 (1)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____。 (2)氢键对物质溶解性的影响： _______氢键的存在使溶质在水中的溶解度比较大。如氨_______溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水以任意比_______等。 (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_______。 ②分子间氢键的存在，使物质的黏度_______，如硫酸、甘油等。 【特别提醒】氢键的存在 (1)H原子必须与N、O或F原子以共价键结合。如： ①含羟基（-OH）的化合物：水分子、含氧酸（如H2SO4、CH3COOH）、醇类（如C2H5OH）等。 ②含氨基（-NH2）的化合物：NH3、R-NH2等。 ③HF。 (2)含有N、O、F（有孤电子对存在、与电负性较小的原子相连）的化合物。 ①(1)中所列举的几类物质。 ②含碳氧双键的化合物：如醛（-CHO）、羧酸（-COOH）等。 ③含硝基（-NO2）的化合物。 【易错提醒】 (1)氢键和范德华力都属于分子间作用力，分子间作用力的作用远小于化学键的键能，氢键不是化学键。 (2)分子间作用力主要影响由分子构成的物质的物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。 (3)只有分子间距离接近到一定程度时才有分子间作用力。 (4)某些分子的分子间作用力包含范德华力和氢键，所以分子间作用力不等价于范德华力。 (5)形成氢键X—H…Y的三个原子不一定在一条直线上。 效果检测 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)分子间只存在范德华力(　 　) (2)范德华力的实质也是一种电性作用，所以范德华力是一种特殊的化学键(　 　) (3)范德华力与化学键的区别是作用力的强弱不同(　 　) (4)任何分子间在任意情况下都会产生范德华力(　 　) (5)范德华力与氢键可同时存在于分子之间(　 　) (6)乙醇比乙醛的沸点高的原因是乙醇的相对分子质量较大(　 　) (7)氢键通常是物质在液态时形成的，但有时也存在于某些晶体或气态物质中( ) (8)存在氢键，则必然存在范德华力，但存在范德华力不一定存在氢键( ) (9)在A—H…B中，A、B的电负性越大，氢键越强；B的原子半径越小，氢键越强( ) (19)H2O的稳定性大于H2S，是因为H2O分子间存在氢键( ) (11)冰融化成水，仅破坏氢键( ) (12)氢键均能使物质的熔、沸点升高( ) 2．回答以下问题： (1)HF分子间氢键比H2O分子间氢键更强，但液体氟化氢的蒸发热比水的蒸发热低，为什么？ (2)醋酸与硝酸的相对分子质量相近，但沸点差异较大，试从形成氢键类型上分析其原因。 (3)甲酸(HCOOH)可通过氢键形成二聚物，试画出其结构式。 3．回答下列问题。 (1)氨(NH3)的熔、沸点比联氨(N2H4)低的主要原因是______________________________________________。 (2)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，原因是_____________________________________________________________________________。 (3)常温下丙酸(CH3CH2COOH)为液体，而氨基乙酸(HOOCCH2NH2)为固体，主要原因是 _________________________________________________________________________。 (4)比较As的简单氢化物与同族第2、3周期元素所形成的简单氢化物稳定性、沸点高低并说明理由： _____________________________________________________________________________。 (5)H2SO4为黏稠状、难挥发性的强酸，而HNO3是易挥发性的强酸，其原因是 _______________________________________________________________________________。 █知识点十 分子晶体 1．分子晶体 (1)概念：分子通过______________构成的固态物质，称为分子晶体。 (2)构成分子晶体的微粒是_______，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______________相结合，因此一般熔点_______，硬度_______。 (2)对组成和结构_______，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_______，熔、沸点_______。但分子间存在氢键的晶体熔、沸点_______。 (3)熔融状态_______导电，如果共价化合物分子是电解质，溶于水时______导电，如HCl、H2SO4等；如果能与水反应生成电解质，其水溶液______导电，如NH3、CO2等。 【特别提醒】典型的分子晶体 (1)所有非金属氢化物，如水、硫化氢、氨、甲烷等。 (2)多数非金属单质，如卤素单质(X2)、O2、S8、N2、白磷(P4)、C60等。 (3)部分非金属氧化物，如CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等。 (4)几乎所有的酸，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等。 (5)大多数有机化合物，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等（不包括有机盐）。 (6)稀有气体。 3．典型分子晶体的结构 (1)干冰分子晶体的结构特征 ①分子间作用力只有_______。 ②干冰晶体是一种_______结构，每个CO2分子周围等距离且最近的CO2分子有______个，即配位数为_______。 ③每个晶胞中含有CO2分子为_______个。 (2)冰晶体的结构 ①分子间作用力是_______和_______。 ②每个水分子与_______个水分子通过_______形成_______结构。 【特别提醒】 (1)冰融化与干冰升华克服的作用力不完全相同，干冰升华只破坏范德华力，即冰融化除克服范德华力外还克服氢键。 (2)冰晶体中，每个水分子与其他4个水分子形成氢键，每个水分子平均形成2个氢键(每个氢键由2个水分子均摊，故4×＝2)。即1 mol冰晶体中含有2 mol氢键。 效果检测 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)组成分子晶体的微粒是分子，在分子晶体中一定存在共价键和分子间的作用力(　 　) (2)分子晶体熔化时一定破坏范德华力，有些分子晶体还会破坏氢键(　 　) (3)分子晶体熔化或溶于水均不导电(　 　) (4)分子晶体的熔、沸点越高，分子晶体中共价键的键能越大(　 　) (5)分子晶体分子间一定存在范德华力(　 　) (6)分子晶体中只存在分子间作用力(　 　) (7)共价化合物一定属于分子晶体(　 　) 2．如图所示，甲、乙、丙分别表示C60、二氧化碳、碘晶体的晶胞结构模型。 请回答下列问题： (1)C60的熔点为280 ℃，从晶体类型来看，C60属于________晶体。 (2)二氧化碳晶胞中显示出的二氧化碳分子数为14，实际上一个二氧化碳晶胞中含有________个二氧化碳分子，二氧化碳分子中σ键与π键的个数比为________。 (3)①碘晶体属于________晶体。 ②碘晶体熔化过程中克服的作用力为________。 3．下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是(　　) ①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2 A．①②③④⑤⑥ B．③②①⑤④⑥ C．③②①④⑤⑥ D．⑥⑤④③②① █知识点十一 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_______晶体，为_______结构。 (2)层内每一个碳原子以共价键与另外_______个碳原子结合，层间为______________。 (3)层内六边形结构中，每一个六边形中含有_______个碳原子，_______个碳碳键，碳原子与碳碳键键数之比为_______。 (4)每个碳原子有_____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_______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______性。 (5)由于石墨晶体层间是以_______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_______性。 效果检测 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)石墨熔点、沸点都比金刚石低(　 　) (2)石墨和金刚石的硬度相同　(　 　) (3)石墨层内导电性和层间导电性不同(　 　) (4)石墨中的C形成3个共价键(　 　) (5)石墨中碳原子数和C—C键数之比为1∶2(　 　) (6)每个六元环完全占有的碳原子数是2(　 　) 2．石墨晶体中，层内C—C键的键长为142 pm，而金刚石中C—C键的键长为154 pm，回答下列问题。 (1)熔点：石墨________(填“＞”“＜”或“＝”)金刚石。 (2)石墨中C—C键的键长小于金刚石中C—C键的键长的原因：________________________________ ______________________________________________________________________________。 3．石墨晶体的二维平面结构如图所示，每个C原子参与______个C—C键和______个六元环的形成，而每个键被______个C原子共用，故每一个六元环平均占有______个C原子，C原子数与C—C键个数之比为________。 █知识点十二 典型晶体的结构和性质 1．四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 微粒间作用力 性质 熔、沸点 硬度 导电性 举例 2．四种类型晶体的熔、沸点比较 (1)不同类型晶体的熔、沸点比较 4种类型的晶体的熔、沸点高低，取决于组成晶体的微粒间的作用力大小，粒子间的作用力越大，晶体的熔、沸点_______；粒子间的作用力越小，晶体的熔、沸点_______。 一般共价晶体的熔、沸点_______，分子晶体的熔、沸点_______。离子晶体和金属晶体要根据物质构成粒子间的作用力大小判断，但一般介于上述两者之间。如SiO2_____NaCl_____干冰。 有的离子晶体熔点很高，如MgO。 有的金属晶体的熔点很高，如W、Cr等，有的金属晶体的熔点很低，如汞、Na、K等。 (2)同类晶体的熔沸点比较方法 ①离子晶体： 一般地，化学组成、结构相似的晶体，离子所带电荷越多、半径越小，离子键_______，熔、沸点_______。如KF_____KCl_____KI；CaCl2_____KCl。 ②共价晶体： 共价晶体结构相似时，原子半径越小，键长越短，键能越大，熔、沸点_______。如金刚石_____碳化硅_____晶体硅。 ③金属晶体： 金属晶体的核电荷数越多，原子半径越小，价电子数越多，则金属键_______，熔、沸点_______。如Al_____Mg_____Na_____K。 一般合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点_____。 ④分子晶体： 分子晶体的熔沸点高、低由分子间作用力（氢键、范德华力）的强弱决定。比较分子晶体的熔、沸点，要先看是否有_______形成，若形成分子间氢键，熔、沸点_______，若形成分子内氢键，则熔、沸点_______。 对于分子晶体，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力_______，晶体的熔、沸点_______。如CI4_____CBr4_____CCl4_____CF4。 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_______，其熔、沸点就_______，如熔、沸点：CO_____N2。 在同分异构体中，一般来说，支链越多，熔、沸点就______，如沸点：正戊烷_____异戊烷_____新戊烷。 效果检测 1．下列关于晶体的叙述正确的是(　　) A．共价晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高 B．分子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高 C．存在自由电子的晶体一定是金属晶体，存在阳离子的晶体一定是离子晶体 D．离子晶体中可能存在共价键，分子晶体中可能存在离子键 2．下表给出几种物质的熔点，对此有下列一些说法：①CaCl2属于离子晶体　②SiCl4是分子晶体　③一个SiO2分子由1个Si原子和2个O原子构成　④MgCl2在熔化状态不能导电。上述说法中正确的有(　　) 物质 SiO2 MgCl2 CaCl2 SiCl4 熔点/℃ 1 723 712 782 －68 A．①② B．①③ C．②④ D．①②③ 3．有A、B、C三种晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组成，对这三种晶体进行实验，结果如表： 序号 熔点/℃ 硬度 水溶性 导电性 水溶液与Ag＋反应 A 811 较大 易溶 水溶液或熔融导电 白色沉淀 B 3 500 很大 不溶 不导电 不反应 C －114.2 很小 易溶 液态 不导电 白色沉淀 (1)晶体的化学式分别为A________、B________、C________。 (2)晶体的类型分别是A________、B________、C________。 (3)晶体中微粒间作用力分别是A________、B________、C________。 █知识点十三 常见晶体结构分析与计算 1．晶胞参数 晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示，包括晶胞的3组棱长a、b、c和3组棱相互间的夹角α、β、γ，即晶格特征参数，简称晶胞参数。 2．原子分数坐标 (1)定义：以单位长度建立的坐标系来表示晶胞中各原子的位置。 (2)原子分数坐标的确定方法 ①依据已知原子的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。 说明：这里的“原子”是泛指，即形成晶体的微粒、还包括阴、阳离子等。例如，图中原子1的坐标为，则原子2和3的坐标分别为______________、______________。 3．空间利用率 空间利用率=×100%。 将原子（离子）设想为一个球，依据1个晶胞内所含原子（离子）数目计算原子（离子）的体积，再确定晶胞的体积，即可计算晶胞的空间利用率。 4．宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系 假设某晶体的晶胞如右图所示： 以M表示该晶体的摩尔质量，NA表示阿伏加德罗常数，N表示一个晶胞中所含的微粒数，a表示晶胞的棱长，ρ表示晶体的密度，计算如下： 【特别提醒】定性判断键长的方法几种典型晶胞的配位数、粒子个数及棱长与半径的关系 晶胞模型 配位数 晶胞中 粒子个数 晶胞棱长(a)与 粒子半径(r)关系 6 1 a＝2r 8 2 a＝4r 12 4 a＝4r 12 2 a＝2r 4 8 a＝8r 5．常见晶体的结构分析 (1)常见共价晶体结构的分析 晶体 晶体结构 结构分析 金刚石 (1)每个C与相邻____个C以共价键结合，形成_______结构 (2)键角均为_______ (3)最小碳环由____个C组成且____个C不在同一平面内 (4)每个C参与____个C—C键的形成，C原子数与C—C键个数之比为_______ (5)ρ＝_______g·cm－3(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值) SiO2 (1)每个Si与____个O以共价键结合，形成_______结构 (2)每个正四面体占有1个Si，4个“O”，因此二氧化硅晶体中Si与O的个数比为_______ (3)最小环上有12个原子，即6个O、6个Si (4)ρ＝__________g·cm－3(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值) SiC、BP、AlN (1)每个原子与另外_____个不同种类的原子形成_______结构 (2)密度：ρ(SiC)＝__________ g· cm－3； ρ(BP)＝___________g·cm－3； ρ(AlN)＝__________g·cm－3(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值) (2)常见分子晶体结构的分析 晶体 晶体结构 结构分析 干冰 (1)8个CO2分子占据立方体顶点且在6个面的面心又各有1个CO2分子 (2)每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有_______个 (3)ρ＝________ g·cm－3(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值) 白磷 ρ＝__________g·cm－3(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值) (3)常见离子晶体结构的分析 NaCl型 CsCl型 CaF2型 晶胞 配位数 F－：____；Ca2＋：____ 密度的计算(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值) _________ g·cm－3 _________ g·cm－3 __________g·cm－3 效果检测 1．磷锡青铜合金广泛用于仪器仪表中的耐磨零件和抗磁元件等。其晶胞结构如图所示。已知晶胞参数为a pm，下列说法不正确的是(　　) A．磷锡青铜的化学式为Cu3SnP B．晶体中与Cu等距离且最近的Cu有4个 C．三种元素Cu、Sn、P在元素周期表中分别处于ds区、p区、p区 D．Sn和P原子间的最短距离为a pm 2．回答下列问题： (1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示，该氯化物的化学式是________。 (2)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。 (3)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为________，该功能陶瓷的化学式为________。 (4)某晶体结构模型如图所示。该晶体的化学式是________，在晶体中1个Ti原子或1个Co原子周围距离最近的O原子数目分别为______、______。 3．铜镍合金的立方晶胞结构如图所示： (1)原子B的分数坐标为________。 (2)若该晶体密度为d g·cm－3，以NA表示阿伏加德罗常数的值，则铜镍原子间最短距离为________cm。 █考点一 金属键与金属的物理特性 【例1】下列关于金属性质和原因的描述不正确的是(　　) A．金属一般具有银白色光泽，是物理性质，与金属键没有关系 B．金属具有良好的导电性，是因为在金属晶体中共享了金属原子的外围电子，形成了“自由电子”，在外电场的作用下自由电子定向运动便形成了电流，所以金属易导电 C．金属具有良好的导热性，是因为自由电子在受热后，加快了运动速率，自由电子通过与金属离子(或金属原子)发生碰撞，传递了能量 D．金属晶体具有良好的延展性，是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键 解题要点 1．影响金属键强弱的因素 金属的原子半径和单位体积内自由电子数目的多少及金属阳离子所带电荷的多少。 （1）金属键的强弱差别较大。如钠、钾的熔、沸点低，存在的金属键较弱；铬的硬度大，熔、沸点高，存在的金属键较强。 （2）同一周期，从左到右，金属元素的原子半径逐渐减小，价电子数逐渐增多，单位体积内自由电子数逐渐增多，金属键逐渐增强，金属的熔、沸点逐渐升高，硬度逐渐增大。 （3）同一主族，从上到下，金属元素原子的价电子数不变，原子半径逐渐增大，单位体积内自由电子数逐渐减少，金属键逐渐减弱，金属的熔、沸点逐渐降低，硬度逐渐减小。 2．金属键的强弱与金属的物理性质的关系 （1）金属的延展性、导电性、导热性、熔沸点等均与金属键有关。金属键越强，金属的熔、沸点越高。 同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。 同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔沸点降低。 一般来说，合金的熔沸点比其各成分金属的熔沸点低。 （2）金属导电性与电解质导电性的区别 金属导电的微粒是自由电子，电解质溶液导电的微粒是自由移动的阳离子和阴离子；前者导电过程中不生成新物质，为物理变化，后者导电过程中有新物质生成，为化学变化。因而，二者导电的本质不同。 【变式1-1】金属钾、铜的部分结构和性质的数据如下表所示，则下列说法错误的是(　　) 金属 K Cu 原子外围电子排布 4s1 3d104s1 原子半径/pm 255 128 原子化热/kJ·mol－1 90.0 339.3 熔点/℃ 63.4 1 083 A．单位体积内自由电子数目：K<Cu B．金属键强弱顺序为K<Cu C．金属的硬度大小顺序为K<Cu D．两者最外层电子数目相等，因此其金属键的强弱取决于原子半径大小 【变式1-2】物质的性质决定了物质的用途，下面列出了金属的几种性质：①导热性、②导电性、③还原性、④延展性、⑤具有金属光泽。请在下面金属用途后的横线上填上金属主要性质对应的序号。(每空限选一个) (1)用铝锭制成包装用的铝箔________。 (2)用铝制成的高压铝锅________。 (3)用铁粉回收照相业废液中的银________。 (4)电信业中大量使用的铜丝、金属电缆________。 █考点二 晶体常识及晶胞中微粒的计算 【例2】(1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图1所示，该氯化物的化学式是________。 　 (2)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。 (3)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图2为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为________，该功能陶瓷的化学式为________。 (4)某晶体结构模型如图3所示。该晶体的化学式是________，在晶体中1个Ti原子、1个Co原子周围距离最近的O原子数目分别为________个、________个。 解题要点 (1)晶体是由无数个晶胞堆积得到的。知道晶胞的大小和形状以及晶胞中粒子的种类、数目和粒子所处的空间位置，就可以认识整个晶体的结构。 (2)由于金属键没有饱和性和方向性，金属原子能从各个方向相互靠近，彼此相切，尽量紧密堆积成晶体，紧密堆积能充分利用空间，使晶体能量降低，所以金属晶体绝大多数采用紧密堆积方式。 (3)密置层在三维空间堆积可得到六方堆积和面心立方堆积两种堆积方式，非密置层在三维空间堆积可得到简单立方堆积和体心立方堆积两种堆积方式。 (4)晶胞中微粒个数的计算，其关键是正确分析晶胞中任意位置上的一个微粒被几个晶胞所共用。不同形状的晶胞，情况不同。 【变式2-1】(1)在下列物质中，____________(填序号，下同)是晶体，______是非晶体。 ①塑料　②明矾　③松香　④玻璃　⑤CuSO4·5H2O　⑥冰糖　⑦石蜡　⑧单晶硅　⑨铝块 ⑩橡胶 (2)晶体和非晶体在外形上有差别，晶体一般都具有______________，而非晶体_________________。 (3)判断物质是晶体还是非晶体，比较正确的方法是________(填序号)。 ①从外形上来判断　②从导电性能来判断　③从有无固定熔点来判断 【变式2-2】如图为甲、乙、丙三种晶体部分结构： 试写出： (1)甲晶体化学式(X为阳离子)为________。 (2)乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是______。 (3)丙晶体中每个D周围结合E的个数是______。 █考点三 离子晶体的结构和性质 【例3】有关晶胞的结构如图所示，下列说法错误的是(　　) A．在NaCl晶胞中，距Na＋最近的Cl－形成正八面体 B．在CaF2晶体中，每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2＋ C．在CsCl晶胞中，Cl－的配位数为8 D．在Na3OCl晶胞中，若Cl－位于各顶点位置，则Na＋位于体心位置 【变式3-1】一种离子晶体的晶胞结构如图所示。其中阳离子A用表示，阴离子B用表示。解题要点 (1)几种典型离子晶体的结构模型 ①NaCl型晶体：每个Na+周围同时吸引着6个Cl-，每个Cl-周围也同时吸引着6个Na+。因此Na+和Cl-的配位数均为6。 ②CsCl型晶体：每个Cs+周围同时吸引着8个Cl-，每个Cl-周围也同时吸引着8个Cs+。因此Cs+和Cl-的配位数均为8。 ③CaF2晶体：a．每个Ca2+周围同时吸引着8个F-，每个F-周围同时吸引着4个Ca2+。Ca2+的配位数为8，F-的配位数为4。b．晶胞中含Ca2+：6×+8×=4个，含F-：8×1=8个。Ca2+在大立方体的顶点和面心，8个F-在大立方体内构成一个小立方体。晶胞的组成为Ca4F8。 ④ZnS晶体：a．每个Zn2+周围同时吸引着4个S2-，每个S2-周围同时吸引着4个Zn2+。因此Zn2+和S2-的配位数均为4。b．晶胞中含Zn2+：1×4=4个，含S2-：6×+8×=4个。晶胞的组成为Zn4S4。 (2)离子晶体的物理性质 ①通常情况下，同种类型的离子晶体，离子半径越小，离子键越强，熔、沸点越高。 ②离子晶体表现出较高的硬度。当晶体受到冲击时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。 ③导电性：离子晶体不导电，但熔融或溶于水后能导电。 ④溶解性：大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中，难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)中。 (1)每个晶胞中含A的数目为________个，含B的数目为________个。 (2)若A的核外电子排布与Ar的相同，B的核外电子排布与Ne的相同，则该离子化合物的化学式为________。 (3)该离子晶体中阳离子的配位数为________，阴离子的配位数为________。 【变式3-2】根据表格数据回答下列有关问题。 (1)已知NaBr、NaCl、MgO离子晶体的核间距和晶格能如下表所示： 离子化合物 NaBr NaCl MgO 离子的核间距/pm 298 282 210 晶格能/(kJ·mol－1) 786 3 791 ①NaBr晶体比NaCl晶体晶格能________(填“大”或“小”)，主要原因是______________________ _______________________________。 ②MgO晶体比NaCl晶体晶格能大，主要原因是____________________________________。 ③NaBr、NaCl和MgO晶体中，熔点最高的是____________________。 (2)NaF的熔点________(填“>”“<”或“＝”)BF的熔点，其原因是 ________________________________________________________________________。 █考点四 共价键的形成和类型 【例4】氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C—C≡N，其性质与卤素气体单质相似，氰气可用于有机合成，制作农药，也可用作消毒、杀虫的熏蒸剂等。下列叙述正确的是(　　) A．氰气分子中只含极性键 B．氰气分子中共形成了2对共用电子对 C．氰气分子中含有3个σ键和4个π键 D．(CN)2不能与氢氧化钠溶液发生反应 解题要点 (1)在共价分子中，每个原子形成的共价键的数目是一定的，所以共价键具有饱和性。 (2)在形成共价键时，原子轨道重叠越多，电子在核间出现的概率越大，体系能量越低，所形成的共价键就越牢固，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键具有方向性。 (3)两原子之间可以只形成σ键，但不能只形成π键，即多原子分子中一定有σ键，可能有π键。 (4)以形成σ键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子可以绕轴旋转，并不会破坏σ键。以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子不能单独旋转。 (5)通常情况下，σ键比π键牢固，π键容易断裂，如乙烯、乙炔的化学性质比乙烷活泼，但N2中的π键由于电子云重叠程度大，π键牢固，故N2中的π键不易断裂，不易发生反应。 (6)通常可通过元素电负性的差值来判断键的极性强弱，一般情况下，两种成键元素间的电负性差值越大，它们形成的共价键极性就越强。 【变式4-1】下列说法对σ键和π键的认识不正确的是(　　) A．分子中只要含有共价键，则至少含有一个σ键 B．s-s σ键、p-p σ键与s-p σ键都是轴对称的 C．p-p σ键和p-p π键的重叠方式是相同的 D．含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者 【变式4-2】回答下列问题： (1)1 mol CO2中含有的σ键数目为________。 (2)已知CO和CN－与N2结构相似，CO分子内σ键与π键个数之比为________。HCN分子中σ键与π键数目之比为________。 (3)C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子，该分子中σ键与π键的个数之比为________。 (4)1 mol乙醛分子中含有 σ键的数目为________，1个CO(NH2)2分子中含有σ键的个数为________。 █考点五 共价键键能和键长及应用 【例5】已知下列化学键的键能： 化学键 C—C N—N O—O O===O O—H 键能/(kJ·mol－1) 347.7 193 142 497.3 462.8 化学键 S—H Se—H N—H As—H 键能/(kJ·mol－1) 363.5 276 390.8 247 回答下列问题： (1)过氧化氢不稳定，易发生分解反应2H2O2(g)===2H2O(g)＋O2(g)，利用键能数据计算该反应的反应热为_____________。 (2)O—H键、S—H键、Se—H键的键能逐渐减小，原因是_____________________________________，据此可推测P—H键的键能范围为________＜P—H键的键能＜________。 (3)有机物是以碳骨架为基础的化合物，即碳原子间易形成C—C长链，而氮原子与氮原子间，氧原子与氧原子间难形成N—N长链和O—O长链，原因是___________________________________。 【变式5-1】已知1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量143 kJ，18 g水蒸气变成液态水放出44 kJ的热量。其他相关数据如下表：解题要点 (1)键能的意义：键能是衡量共价键稳定性的一个重要参数。键能越大，即形成共价键时放出的热量越多，共价键越稳定。 (2)键能的应用： ①表示共价键的强弱：键能越大，断开化学键时需要的能量越多，化学键越稳定。 ②判断分子的稳定性：结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。 ③判断化学反应的能量变化：在化学反应中，旧化学键断裂吸收能量，新化学键的形成释放能量，因此反应焓变与键能的关系为ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和，ΔH<0时，为放热反应；ΔH>0时，为吸热反应。 (3)键长的意义：键长是衡量共价键稳定性的另一个参数。键能越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。键能和键长共同决定键的稳定性和分子的性质。例如：F-F、Cl-Cl、Br-Br、I-I的键长逐渐增大，分子的稳定性逐渐减弱。 (4)键长的比较方法： ①根据原子半径比较，同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越短。 ②根据共用电子对数比较，相同的两个原子间形成共价键时，单键键长>双键键长>三键键长。如：当两个原子间形成双键、叁键时，由于原子轨道的重叠程度增大，原子之间的核间距减小，即键长变短。如C-C、C=C、C≡C的键长分别为154pm、133pm、120pm。 化学键 O==O(g) H—H(g) H—O(g) 键能/ (kJ·mol－1) 496 436 x 则表中x为(　　) A．920 B．557 C．463 D．188 【变式5-2】二氯化二硫(S2Cl2)，非平面结构，常温下是一种黄红色液体，有刺激性恶臭，熔点：－80 ℃，沸点：137.1 ℃。下列对于二氯化二硫叙述正确的是(　　) A．二氯化二硫的电子式为 B．分子中既有极性键又有非极性键 C．分子中S—Cl键的键长大于S—S键的键长 D．分子中S—Cl键的键能小于S—S键的键能 █考点六 共价晶体的结构和性质 【例6】科学家成功地制成了一种新型的碳氧化合物，该化合物晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合为空间网状的无限伸展结构。下列对该晶体叙述错误的是(　　) A．晶体的熔、沸点高，硬度大 B．该物质的化学式为CO2 C．晶体中C原子数与C—O化学键数之比为1∶6 D．晶体的空间最小环由12个原子构成 解题要点 (1)共价晶体的物理性质 共价晶体熔点高，硬度大，大部分熔融及固体不导电，个别为半导体(如晶体硅)。 (2)金刚石和二氧化硅结构比较 金刚石 (1)每个碳原子与相邻4个碳原子以共价键结合，形成正四面体结构 (2)键角均约为109°28′ (3)最小碳环由6个C组成且六个碳原子不在同一平面内 (4)每个C参与4个C—C键的形成，每个C—C键被2个碳原子共用，故C原子数与C—C键个数之比为1∶2 SiO2 (1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构 (2)每个正四面体占有1个Si，4个“O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2 (3)最小环上有12个原子，即6个O，6个Si (4)1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键 【变式6-1】单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据回答问题： 金刚石 晶体硅 晶体硼 熔点/℃ ＞3 550 1 410 2 573 沸点/℃ 5 100 2 355 2 823 硬度 10 7.0 9.5 (1)晶体硼属于________晶体，理由是___________________________________________。 (2)金刚石具有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结构如图所示，下列判断正确的是________(填字母)。 A．金刚石的熔点高与C—C键的键能无关 B．金刚石中碳原子个数与C—C键键数之比为1∶2 C．金刚石的熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却 【变式6-2】共价晶体因具有熔、沸点高，硬度大，耐磨等优良特性而具有广泛的用途。设NA为阿伏加德罗常数的值。 (1)晶体硅是良好的半导体材料，被广泛用于信息技术和能源科学等领域。晶体硅是与金刚石结构类似的晶体(其晶胞如图甲所示)，晶体硅的1个晶胞中含________个Si原子，在晶体硅的空间网状结构中最小环为__________元环，每个最小环独立含有__________个Si原子，含1 mol Si原子的晶体硅中Si—Si键的数目为________。 (2)金刚砂(SiC)也与金刚石具有相似的晶体结构(如图乙所示)，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答下列问题： ①金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是_________________________(均用化学式表示)。 ②在金刚砂的结构中，一个硅原子结合了________个碳原子，其中的键角是________。 ③金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环，其中一个最小的环上独立含有________个C—Si键。 ④金刚砂的晶胞结构如图丙所示，在SiC中，每个C原子周围最近且等距的C原子数目为________。 █考点七 范德华力和氢键及对物质性质的影响 【例7】下列说法不正确的是（ ） A．CaO中的离子键比MgO的弱 B．甲醇(CH3OH)的沸点比甲醛(HCHO)的沸点高 C．HF、H2O的沸点比HCl、H2S的沸点高很多 D．的沸点比的沸点高 解题要点 分子间作用力对物质性质的影响 【变式7-1】下列叙述正确的是(　　) A．F2、Cl2、Br2、I2单质的熔点依次升高，与分子间作用力大小有关 B．H2S的相对分子质量比H2O的大，其沸点比水的高 C．稀有气体的化学性质比较稳定，是因为其键能很大 D．干冰汽化时破坏了共价键 【变式7-2】根据下列要求回答相关问题： (1)下列物质沸点递变顺序正确的是________(填字母，下同)。 A．SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4 B．SbH3＞AsH3＞PH3＞NH3 C．HI＞HBr＞HCl＞HF D．H2Te＞H2Se＞H2S＞H2O (2)下列过程中：①冰融化成水，②HNO3溶于水，③NH4Cl受热分解，依次克服作用力的类型分别是_______。 A．氢键、范德华力、离子键 B．氢键、极性键、离子键和极性键 C．范德华力、氢键、非极性键 D．范德华力、非极性键、极性键 (3)下列说法正确的是__________。 A．氨、氯化氢与水分子都能形成氢键，故极易溶于水 B．由于氢键存在，卤化氢中HF最稳定 C．冰的密度小于水，是由于水分子间存在氢键 D．NH3、H2O、HF相对分子质量增大，沸点升高 █考点八 分子晶体的结构和性质 【例8】甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是(　　) A．甲烷晶胞中的球只代表1个C原子 B．晶体中1个CH4分子中有12个紧邻的CH4分子 C．甲烷晶体熔化时需克服共价键 D．1个CH4晶胞中含有8个CH4分子 解题要点 (1)分子晶体的判断方法 ①依据物质的类别判断：多数非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、大多数有机物都是分子晶体。 ②依据组成晶体的微粒及微粒间作用力判断：组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。 ③依据物质的性质判断：分子晶体的硬度小，熔、沸点低，在熔融状态或固态时均不导电。 (2)分子晶体熔、沸点高低的判断 ①组成和结构相似，不含氢键的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越强，熔、沸点越高，如I2＞Br2＞Cl2＞F2，HI＞HBr＞HCl。 ②组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近)，分子的极性越大，熔、沸点越高，如CH3OH＞CH3CH3。 ③含有分子间氢键的分子晶体的熔、沸点反常升高，如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。 ④对于有机物中的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3＞＞。 ⑤烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子中碳原子数的增加，熔、沸点升高，如C2H6＞CH4，C2H5Cl＞CH3Cl，CH3COOH＞HCOOH。 【变式8-1】下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是(　　) A．NH3、HD、C10H18 B．PCl3、CO2、H2SO4 C．SO2、C60、P2O5 D．CCl4、Na2S、H2O2 【变式8-2】冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，其晶胞结构如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A．冰晶胞内水分子间以共价键结合 B．每个冰晶胞平均含有4个水分子 C．水分子间的氢键具有方向性和饱和性，也是σ键的一种 D．冰变成水，氢键部分被破坏 █考点九 晶体类型的判断和性质比较 【例9】下列晶体的分类正确的一组是(　　) 选项 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体 A CaC2 石墨 Ar Hg B 玻璃 金刚石 CH3CH2OH Ag C CH3COONa SiC Mg D Ba(OH)2 Si C60 NaH 解题要点 (1)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 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。 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。 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。 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，但晶体硅是半导体；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。 (2)比较不同晶体熔、沸点的基本思路 首先看物质的状态，一般情况下是固体>液体>气体；再看物质所属类型，一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体(注意：不是绝对的，如氧化铝的熔点大于晶体硅)，结构类型相同时再根据相应规律进行判断。 同类晶体熔、沸点比较思路：共价晶体→共价键键能→键长→原子半径；分子晶体→分子间作用力→相对分子质量；离子晶体→离子键强弱→离子所带电荷数、离子半径；金属晶体→金属键强弱→金属阳离子所带电荷数、金属阳离子半径。 【变式9-1】下列比较不正确的是(　　) A．熔点由低到高：生铁<纯铁 B．硬度由大到小：金刚石＞碳化硅＞晶体硅 C．熔点由高到低：Na＞Mg＞Al D．晶格能由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI 【变式9-2】现有几组物质的熔点(℃)数据： A组 B组 C组 D组 金刚石:3 550 Li:181 HF:-83 NaCl 硅晶体:1 410 Na:98 HCl:-115 KCl 硼晶体:2 300 K:64 HBr:-89 RbCl 二氧化硅:1 732 Rb:39 HI:-51 MgO:2 800 据此回答下列问题: (1)由表格可知，A组熔点普遍偏高，据此回答： ①A组属于________晶体，其熔化时克服的粒子间的作用力是________。  ②硅的熔点低于二氧化硅，是由于___________________________。  ③硼晶体的硬度与硅晶体相对比：________________________。  (2)B组晶体中存在的作用力是________，其共同的物理性质是________(填序号)，可以用____________理论解释。  ①有金属光泽　 ②导电性　 ③导热性　 ④延展性 (3)C组中HF熔点反常是因为__________________________。  (4)D组晶体可能具有的性质是________(填序号)。  ①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④熔融状态能导电 (5)D组晶体中NaCl、KCl、RbCl的熔点由高到低的顺序为________________________，MgO晶体的熔点高于三者，其原因解释为______________________________________________。  █考点十 常见晶体的结构分析 【例10】下列各图为几种晶体或晶胞的构型示意图。 请回答下列问题：(本题前两空用示意图下的序号填空) (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Cu晶胞中实际占有______个Cu原子，CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为______。 (5)冰的熔点远高于干冰的重要原因是______________________________。 【变式10-1】下列关于晶体的说法中，不正确的是(　　) ①CsCl和NaCl晶体中阴、阳离子的配位数相同； ②共价键可决定分子晶体的熔、沸点； ③MgO和NaCl两种晶体中，MgO的离子键键能较小，所以其熔点比较低； ④晶胞是晶体结构的基本单位，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列； ⑤晶体中的晶胞尽可能采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定； ⑥干冰晶体中，一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻 A．①②③ B．②③⑥ C．④⑤⑥ D．②③④ 【变式10-2】如图为CaF2、H3BO3(层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键结合)、金属铜三种晶体(或晶胞)的结构示意图，请回答下列问题： (1)图Ⅰ所示的CaF2晶体中与Ca2＋最近且等距离的F－数为________，图Ⅲ中一个铜原子周围紧邻的铜原子数为________。 (2)图Ⅱ所示的物质结构中最外电子层已达8电子结构的原子是________，H3BO3晶体中B原子个数与极性键个数之比为________。 (3)三种晶体中熔点最低的是________，其晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为________________。 █考点十一 有关晶体的计算 【例11】(1)Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如图所示。Zn2＋的配位数是_______，S2－填充在Zn2＋形成的正四面体空隙中。若该晶体的密度为d g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞参数a＝______ nm。 (2)如图是Fe单质的晶胞模型。已知晶体密度为d g·cm－3，铁原子的半径为________ nm(用含有d、NA的代数式表示)。 (3)立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，但热稳定性远高于金刚石，其晶胞结构如图所示。立方氮化硼属于________晶体，其中硼原子的配位数为________。 解题要点 (1)计算晶体的密度 (2)计算晶体中微粒间距离的方法 (3)晶胞计算公式(立方晶胞)。 a3ρNA＝nM(a为棱长；ρ为密度；NA为阿伏加德罗常数的数值；n为1 mol晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的量；M为该粒子或特定组合的摩尔质量)。 (4)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a)。 ①面对角线长＝a。 ②体对角线长＝a。 ③体心立方堆积4r＝a(r为原子半径)。 ④面心立方堆积4r＝a(r为原子半径)。 (5)空间利用率＝×100%。 【变式11-1】氮化硼是一种性能优异的新型材料，主要结构有六方氮化硼(图1)和立方氮化硼(图2)。前者与石墨结构类似。 (1)50.0 g六方氮化硼晶体中含有六元环的数目为______。 (2)立方氮化硼中N的配位数为________。已知立方氮化硼密度为d g·cm－3，NA代表阿伏加德罗常数的值，立方氮化硼晶胞中面心上6个N原子相连构成正八面体，该正八面体的边长为________ pm(列式即可)。 【变式11-2】一种由Cu、In、Te组成的晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示。 (1)晶胞棱边夹角均为90°，晶体中Te原子填充在Cu、In围成的四面体空隙中，则四面体空隙的占有率为________；该晶体的化学式为________。 (2)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标，如A点、B点原子的分数坐标分别为(0,0,0)、，则C点原子的分数坐标为_________；晶胞中C、D间距离d＝_______pm。 基础应用 1．下列关于化学键的说法不正确的是(　　) A．乙烯中C==C键的键能小于乙烷中C—C键的键能的2倍 B．σ键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转 C．在气体单质中，一定有σ键，可能有π键 D．s-p σ键和p-p σ键电子云都是轴对称 2．下列说法正确的是(　　) A．干冰气化和碘升华克服的作用力相同 B．甲酸甲酯和乙酸相对分子质量相同，熔点相近 C．氯化钠和氯化氢熔化时，破坏的都是离子键 D．碘化氢的范德华力比溴化氢的大，碘化氢稳定性强 3．下列有关离子晶体的叙述中，不正确的是(　　) A．1 mol氯化钠中有NA个NaCl分子 B．氯化钠晶体中，每个Na＋周围紧邻6个Cl－ C．氯化铯晶体中，每个Cs＋周围紧邻8个Cl－ D．平均每个NaCl晶胞中有4个Na＋、4个Cl－ 4．已知CaF2是离子晶体，如果用“”表示F－；用“”表示Ca2＋，在如图所示中，符合CaF2晶体结构的是(　　) 5．碳元素和硅元素为同一主族元素但他们的氧化物性质差异很大，冰晶胞中水分子的排列方式和金刚石的晶胞类似，下列关于这四种晶胞的说法正确的是(　　) A．一个干冰晶胞中有4个CO2分子，一个SiO2晶胞中有8个SiO2分子 B．干冰中一个CO2分子周围有6个CO2分子紧邻 C．冰和金刚石熔、沸点都很高，熔化时均破坏共价键 D．冰中水分子之间由于氢键的存在，使其结构与金刚石相似 6．锌与硫所形成化合物晶体的晶胞如图所示。下列判断正确的是(　　) A．该晶体属于分子晶体 B．该晶胞中Zn2＋和S2－数目不相等 C．阳离子的配位数为6 D．氧化锌的熔点大于硫化锌 7．下列说法正确的是(　　) A．乙醇分子和水分子间只存在范德华力 B．X—H…Y三原子不在一条直线上时，也能形成氢键 C．H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键 D．可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键 8．下列比较正确的是(　　) A．化学键的键能由大到小：金刚石＞碳化硅＞硅 B．熔、沸点由高到低：氯化钠＞氧化镁＞金刚石＞二氧化碳 C．硬度由大到小：C60＞碳化硅＞铁＞氯化钠 D．共价键的极性由强到弱：H—I键＞H—Br键＞H—Cl键 9．(1)在①CO2、②NaCl、③Na、④Si、⑤CS2、⑥金刚石、⑦(NH4)2SO4、⑧乙醇中，含有金属离子的物质是______(填序号，下同)，分子间可形成氢键的物质是________，属于离子晶体的是________，属于共价晶体的是________，①～⑤五种物质的熔点由高到低的顺序是_______________________。 (2)A、B、C、D为四种晶体，性质如下： A．固态时能导电，能溶于盐酸 B．能溶于CS2，不溶于水 C．固态时不导电，液态时能导电，可溶于水 D．固态、液态时均不导电，熔点为3 500 ℃ 试推断它们的晶体类型：A.________；B.________；C.________；D.________。 (3)下图中A～D是中学化学教科书上常见的几种晶体结构模型，请填写相应物质的名称： A._________；B．________；C.__________；D.__________。 10．硒化锌是一种透明黄色半导体，也可作红外光学材料，熔点1 520 ℃。硒化锌晶体材料对热冲击具有很高的承受能力，使它成为高功率CO2激光器系统中的最佳光学材料。硒化锌的晶胞结构如图所示。 (1)图中x和y点所堆积的原子均为____________(填元素符号)。 (2)若该晶体密度为ρ g·cm－3，硒化锌的摩尔质量为M g·mol－1。用NA代表阿伏加德罗常数的值，则晶胞参数a＝________nm。 能力提升 1．通过反应4BI3(g)＋As4(g)4BAs(s，晶体)＋6I2(g)可制备具有超高热导率半导体材料——BAs晶体。下列说法错误的是(　　) A．图(a)表示As4结构，As4分子中成键电子对数与孤电子对数之比为3∶2 B．图(b)表示单质硼晶体B12的基本结构单位，该基本单位为正二十面体 C．图(b)所示单质硼晶体的熔点为2 180 ℃，它属于共价晶体 D．图(c)表示BAs的晶胞结构，距离As原子最近且相等的B原子有4个 2．科学家艾哈迈德·泽维尔使“运用激光技术观测化学反应时原子的运动”成为可能。泽维尔研究发现，当激光脉冲照射NaI时，Na＋和I－两核间距在10～15 (埃，1 ＝1×10－10 m)，呈现离子键；当两核靠近约2.8 时，呈现共价键。根据泽维尔的研究成果能得出的结论是(　　) A．NaI晶体是离子晶体和分子晶体的混合物 B．共价键和离子键没有明显的界限 C．NaI晶体中既有离子键，又有共价键 D．离子晶体可能含有共价键 3．观察下表结构模型示意图并结合有关信息，判断下列说法不正确的是(　　) 晶体硼(晶体中含12个B原子) SF6 S8 HCN 结构模型示意图 备注 熔点2 180 ℃ 易溶于CS2 A．晶体硼属于共价晶体，结构单位中含有30个B—B键 B．SF6的结构为正八面体 C．S8属于共价晶体 D．HCN的结构式为H—C≡N 4．ⅢA族元素及其化合物在材料化学中具有广泛的应用。回答下列问题： (1)基态硼原子核外外围电子的轨道表示式为________________。 (2)氨硼烷(NH3BH3)是目前具潜力的储氢材料之一，氨硼烷分子中与N相连的H呈正电性，与B相连的H呈负电性，它们之间存在静电相互吸引作用，称为双氢键。NH3BH3所含元素电负性由大到小的顺序为________；还原性：NH3BH3________(填“>”或“<”，下同)NH3，NH3BH3中H—N—H键角________NH3。以下物质之间可能形成双氢键的是________(填字母)。 a．N2H4和AlH3 b．C3H6和C2H6 c．B2H6和HCN (3)硼酸盐常用于制作光学玻璃。一种无限网状结构的多聚硼酸根离子，其结构单元如图，若该硼酸根离子表示为(B5Ox)y－，则x＝______，y＝______。 (4)砷化镓是新型半导体材料，其晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被As原子代替，顶点和面心的碳原子被Ga原子代替。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。图为沿y轴投影的砷化镓晶胞中所有原子的分布图。 晶胞中离Ga原子距离最近且相等的Ga原子有________个。若原子1的原子分数坐标为(，，)，投影图中原子1、4之间的距离为m pm，则原子4的原子分数坐标为________，晶胞参数为________pm。 5．按要求回答下列问题。 (1)黑磷是磷的一种同素异形体，与石墨烯类似，其晶体结构片段如图所示，其中最小的环为________元环，每个环平均含有________个P原子。 (2)磷烯是新型二维半导体材料，具有类似石墨的片层结构(如图)，层与层之间以________________结合。从结构上看，单层磷烯导电性优于石墨烯的原因是_________________________________。 (3)阳离子[(CH3)3NH]＋和阴离子A按个数比4∶1组成化合物，阴离子A的结构如图所示，阴离子A为_______。 (4)如图为钛酸钡晶体的晶胞结构，该晶体经X射线分析得出，重复单位为立方体，顶点位置被Ti4＋所占据，体心位置被Ba2＋所占据，棱心位置被O2－所占据。 ①写出该晶体的化学式：________。 ②若将Ti4＋置于晶胞的体心，Ba2＋置于晶胞顶点，则O2－处于立方体的________位置。 ③Ti4＋的氧配位数和Ba2＋的氧配位数分别为________。 (5)Li2S是目前正在开发的锂离子电池的新型固体电解质，其晶胞结构如图所示，已知晶胞参数a＝588 pm。 ①S2－的配位数为________。 ②设NA为阿伏加德罗常数的值，Li2S的晶体密度为_________________g·cm－3(列出计算式)。 (6)A、B、C为原子序数依次递增的前4周期的元素，A的第一电离能介于镁和硫两元素之间，A单质晶体的晶胞结构如图1所示。B的外围电子排布为(n＋1)sn(n＋1)pn＋2，C位于元素周期表的ds区，其基态原子不存在不成对电子。B与C所形成化合物晶体的晶胞如图2所示。 ①A单质晶体属于________(填晶体类型)晶体。 ②B与C所形成化合物晶体的化学式为________。 6．现有某第4周期过渡金属元素A，其基态原子有四个未成对电子，由此元素可构成固体X。 (1)区分固体X为晶体或非晶体最可靠的科学方法为__________________。若此固体结构如图甲、乙所示，则按甲虚线方向切乙得到的A～D图中正确的是________。 (2)写出A的基态原子的电子排布式：____________________________，A2＋的外围电子轨道表示式是_______________________。 (3)A可与CO反应生成A(CO)5，常压下熔点为－20.3 ℃，沸点为103.6 ℃，试推测，该晶体类型是______________。 (4)A可与另两种元素B、C构成某种化合物，B、C的外围电子排布式分别为3d104s1、3s23p4，其晶胞如图所示，则其化学式为______________。该晶胞上下底面为正方形，侧面与底面垂直，根据如图中所示的数据，则该晶体的密度是____________ g·cm－3(设NA为阿伏加德罗常数的值，列出计算式)。 1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $