专题3 微粒间作用力与物质性质（知识清单）化学苏教版选择性必修2

该高中化学资料系统梳理了微粒间作用力与物质性质的知识体系。从金属键、离子键、共价键到分子间作用力，对应金属晶体、离子晶体、共价晶体、分子晶体，依次讲解键的本质、成键粒子、晶体结构及性质，形成从微观作用到宏观性质的递进式学习支架。 知识链路按“作用力本质-晶体结构-性质应用”逻辑展开，通过对比分析不同晶体类型，结合晶胞结构示意图和典型例题，渗透“结构决定性质”的化学观念。易错点警示与解题方法指导强化科学思维，帮助学生构建完整认知框架，提升知识迁移与应用能力。

专题3 微粒间作用力与物质性质 知识1 金属键 金属晶体 一、金属键与金属特性 1．金属键 1 概念 和 之间存在的强的相互作用。 2 本质 金属原子脱落下来的 形成遍布整块晶体的“电子气”，被 原子所共用，从而把所有金属原子维系在一起。 3 成键粒子 和 4 存在 或合金 5 特征 方向性和 饱和性。 6 金属键的强弱比较 1 原子半径越 ，价电子数越 ，金属键越 ； 2 原子半径越 ，价电子数越 ，金属键越 。 2．金属特性 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。 二、金属键的强弱与金属的物理性质的关系 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 因素 金属的 和单位体积内 的多少及金属阳离子所带 的多少。 2 特点 金属键的强弱差别较大。如钠、钾的熔、沸点低，存在的金属键 ；铬的硬度大，熔、沸点高，存在的金属键 。 3 规律 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 ，单位体积内自由电子数逐渐 ，金属键逐渐 ，金属的熔、沸点逐渐 ，硬度逐渐 。 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 ，单位体积内自由电子数逐渐 ，金属键逐渐 ，金属的熔、沸点逐渐 ，硬度逐渐 。 3．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 。 同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点 。 同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔沸点 。 一般来说，合金的熔沸点比其各成分金属的熔沸点 。 (2)金属导电性与电解质导电性的区别 金属导电的微粒是 ，电解质溶液导电的微粒是 的阳离子和阴离子；前者导电过程中不生成新物质，为 变化，后者导电过程中有新物质生成，为 变化。因而，二者导电的本质不同。 4．金属晶体的熔点变化规律 金属晶体熔点变化差别较大。例如：汞在常温下是 ，熔点很低(－38．9 ℃)，而钨的熔点高达3 000 ℃以上。这与金属键的 密切相关。 一般情况下(同类型的金属晶体)，金属晶体的熔点由金属阳离子 、所带的 、自由电子的 决定。阳离子半径越 ，所带的电荷越 ，自由电子越 ，相互作用就越 ，熔点就会越 。例如：熔点K＜Na＜Mg＜Al，Li＞Na＞K＞Rb＞Cs。 三、金属晶体 1．晶体 (1)晶体的概念：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。根据 ，能推知晶体内部的微观结构。 2．金属晶体二维空间模型 金属原子在二维空间中的排列可以有两种方式：(a)非密置层，其结构特点是行列对齐、四球一空、非最紧密排列，如图(a)所示，原子配位数为 4 ；(b)密置层，其结构特点是行列相错、三球一空、最紧密排列，如图(b)所示，原子配位数为 6 。非密置层原子排列不紧密，原子间的空隙大，空间利用率比密置层 低 。 3．金属晶体三维空间模型 (1)简单立方堆积：将非密置层在三维空间一层一层地堆积，有两种堆积方式，其中一种的堆积方式如下图所示，相邻非密置层的原子核在同一直线上，不难理解，这种堆积方式形成的晶胞为一个立方体，被称 为 堆积，配位数为 ，分别位于上、下，前、后，左、右。这种堆积的空间利用率太低，只有金属钋(Po)采取这种堆积方式。 (2)体心立方堆积：非密置层在三维空间一层一层地堆积的另一种方式是将上层的金属原子填入下层四个金属原子形成的凹穴中，下一层的原子核与上一层中四个球围成的空在同一直线上，晶胞类型为 ，配位数为 ，即体心周围的八个顶点。这种堆积方式的空间利用率比简单立方要高，许多金属都采取这种堆积方式，如碱金属、铁、铬、钼、钨等。 (3)面心立方堆积：密置层的原子的空间堆积方式也有两种，其中一种如下图甲所示，若将密置层的第一层标记为A层，第二层标记为B层，则B层中三球围成的空隙正对A层的球心，第三层标记为C层，C层的球心正对B层中三球围成的空隙，但C层的球心不与A、B层中任一层的球心正对，这样以ABCABC……三层周期性重复方式堆积，这种堆积的晶胞如下图中乙所示，称为面心立方晶胞，配位数为 ，同层6个，上层3个，下层3个，该晶胞的对角线垂直于密置层。这种堆积方式的空间利用率更高，金、银、铜、铝等都采取这种堆积方式。 (4)六方堆积：密置层空间堆积的另一种方式如下图中甲所示，在A、B双层上堆积第三层时，第三层的球心正对第一层的球心，而第四层的球心正对第二层的球心，如此以ABAB……二层周期性重复方式堆积，这种堆积的晶胞如下图丙所示，称为六方晶胞，配位数为 ，同层6个，上层3个，下层3个。这种堆积方式的空间利用率也很高，镁、锌、钛等属于这种堆积方式。 4．四种堆积方式的比较 堆积方式 晶胞类型 空间利用率 配位数 实例 简单立方堆积 52% Po 体心立方堆积 68% Na、K、Fe 面心立方堆积 74% Cu、Ag、Au 六方堆积 74% Mg、Zn、Ti 5．四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 6 体心立方 8 面心立方 12 六方堆积 12 6．晶胞 （1）概念：描述晶体结构的 。 （2）结构：晶胞一般都是 体，晶体是由无数晶胞 而成。 7．确定晶胞中粒子数目——均摊法 均摊是指每个结构单元（晶胞）平均拥有的粒子数目。在晶体中，一个粒子同时为n个结构单元（晶胞）所共有，那么对一个结构单元来讲，则该粒子只有 属于这个晶胞。 (1)平行六面体晶胞中，不同位置的粒子数目的计算方法如下： (2)非长方体(非正方体)晶胞中微粒对晶胞的贡献视具体情况而定。如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为 。 8．晶胞密度的有关计算 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： 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： 。 9．空间利用率的计算方法 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)的数目计算原子(离子)的体积，再确定晶胞的体积，即可计算晶体(胞)的空间利用率。 (1)在简单立方堆积中，各个原子是相互靠拢的，对于 1个晶胞来说，含有1个金属原子，设立方体的边长为a，则其体积为a3，金属原子的半径为，则空间利用率为×100%＝×100%≈52%。 (2)在体心立方堆积中，在立方体的体对角线上球是相互接触的。如图所示，设立方体的边长为a，原子半径为r，则a＝4r，而1个晶胞中含有2个金属原子，所以空间利用率为×100%＝×100%＝×100%≈68%。 (3)在六方堆积中，如下图，设原子半径为r，则底面边长为2r，底面高h＝r，所以底面积S＝2r×r＝2r2。 晶胞的高H＝2×r， 所以晶胞体积V晶胞＝S×H＝2r2×r＝8r3， 2个原子的体积V球＝2×πr3。 空间利用率为×100%＝×100%≈74%。 (4)在面心立方堆积中，如图，设原子半径为r，晶胞边长为a， 则a＝2r，V球＝4×πr3， V晶胞＝a3＝(2r)3＝16r3。 空间利用率为×100%＝×100%≈74%。 10．合金 (1)概念：由 或 混合形成具有 性质的物质称为合金。 (2)合金的性质 ①合金的熔、沸点一般比组成它的各成分金属的熔、沸点 。 ②形成合金后硬度、强度 (一般情况下)。 知识2 离子键 离子晶体 一、离子键和离子化合物 离子键 概念 间通过 形成的化学键。 形成 在离子化合物中，阴、阳离子之间的 使阴、阳离子相互吸引，阴离子的核外电子与阳离子的核外电子之间、阴离子的原子核与阳离子的原子核之间的 使阴、阳离子相互排斥。当阴、阳离子之间的静电引力和静电斥力达到 时，阴、阳离子保持一定的平衡核间距，形成稳定的 ，整个体系达到 状态。 成键微粒 A 和 阴离子可以是单核离子或多核离子，如Cl-、O2-、H-、O22-、OH-、SO42-等。 阳离子可以是金属离子(如K+、Ag+、Fe3+)或铵根离子（NH4+）。 特点 离子键没有 性和 性。 存在形式 有的离子化合物只含有离子键，有的离子化合物中既含有离子键又含有共价键。 离子键强弱 阴、阳离子半径越 ，所带电荷数越 ，离子键越强。 成键元素 根据元素的金属性和非金属性差异，金属性较强的金属原子与非金属性较强的非金属原子间易形成离子键。例如：ⅠA、ⅡA族元素与ⅥA、ⅦA族元素易形成离子键。 常见离子化合物 (1)活泼 元素(ⅠA、ⅡA族)和活泼 元素(ⅥA、ⅦA族)形成的化合物。 (2)活泼金属离子和酸根(或氢氧根)形成的化合物。 (3)铵根和酸根(或活泼非金属元素离子)形成的盐。 二、离子晶体 1．概念及结构特点 离子晶体 概念 由 按一定方式有规则地排列形成的晶体。 结构特点 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 。 微粒间的作用力 。 配位数 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．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： 。 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 ，晶格能越大。 (3)晶格能与离子晶体物理性质的关系： 晶格能越大，离子晶体的熔点越 ，硬度越 。 3．离子晶体的物理性质 物理性质 熔、沸点 离子晶体一般具有 的熔、沸点，难挥发。 硬度 离子晶体硬度 。 导电性 离子晶体 导电，熔融态或溶于水后 导电。 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）。 三、两种常见离子晶体结构 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 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（写出计算过程）， 含Cl- 个（写出计算过程）。NaCl晶体的化学式为NaCl，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 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（上、下、左、右、前、后）。 (3)在CsCl晶体的一个晶胞中（上图右图），含Cs+： 个（写出计算过程），含Cl-1个。CsCl晶体中Cs+与Cl-的个数比为 。 四、常见AB、AB2型离子晶体的类型 晶体类型 NaCl型 CsCl型 ZnS型 CaF2型 晶胞 Cl－—大球 Na＋—小球 Cl－—大球 Cs＋—小球 S2－—大球 Zn2＋—小球 F－—白球 Ca2＋—黑球 结构特点 1/8晶胞为简单立方结构 体心立 方结构 间隔排列的4个小立方体的体心各有1个Zn2+ 8个小立方体的 体心各有1个F－ 符合类型 Li、Na、K和Rb的卤化物，AgF、MgO等 CsBr、CsI、NH4Cl等 BeO、BeS等 CeO2、BaF2、PbF2、SrF2等 配位数 Ca2＋： F－： 易错提示： 1.离子晶体不导电，导电需在水溶液中或熔融状态下。 2.离子晶体结构类型相同时，离子所带电荷越多，离子半径越小，晶体熔、沸点越高，硬度越大。 3.离子晶体熔化时只有离子键的断裂，是物理变化。 知识3 共价键 共价晶体 一、共价键的形成 共价键 概念 通常情况下，吸引电子能力相近的原子之间通过 形成共价键。 成键本质 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 ，两原子核间的电子密度 ，体系的能量 。 特点 性 成键过程中，每种元素的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。故在共价分子中，每个原子形成共价键的数目是 的。 性 成键时，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，且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的机会 ，体系的能量 就越多，形成的共价键就越 。(但s轨道与s轨道重叠形成的共价键 ) 二、共价键的类型 1．σ键和π键 (1)σ键：原子轨道沿核间连线方向以“ ”的方式重叠而形成的共价键叫σ键。按形成σ键的原子轨道类型的不同，σ键可分为 、 、 。图示如下： (2)π键：原子轨道在核间连线两侧以“ ”的方式重叠形成的共价键叫π键，其形成过程表示如下： 2．非极性键、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 ①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 。 ②通常可以根据元素的 判断极性键的强弱。 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。 4．σ键和π键的比较 共价键类型 σ键 π键 电子云重叠方式 沿 方向相对重叠 沿键轴方向 重叠 电子云重叠部位 两原子核之间，在键轴处 键轴 和 ，键轴处为零 电子云重叠程度 示意图 键的强度 较大 较小 化学活泼性 不活泼 活泼 成键规律 共价单键是 键；共价双键中一个是 键，一个是 键；共价三键中一个是 键，两个是 键 5．共价键分类 (1)按原子轨道的重叠方式可划分为两种键型，即σ键和π键。 (2)按共用电子对是否发生偏移可划分为非极性键和极性键。 (3)按两原子之间共用电子对的数目，可划分为共价单键、共价双键和共价三键。 (4)按提供共用电子对的方式可划分为普通共价键和配位键。 6．配位键与共价键的关系 (1)形成过程不同：配位键实质上是一种特殊的共价键，在配位键中一方提供孤电子对，另一方具有能够接受孤电子对的空轨道。普通共价键的共用电子对是由成键原子双方共同提供的。 (2)配位键与普通共价键的实质相同。它们都被成键原子双方共用，如在NH中有三个普通共价键、一个配位键，但四者是完全相同的。 (3)同普通共价键一样，配位键可以存在于分子中[如Ni(CO)4]，也可以存在于离子中(如NH)。 三、共价键键能与化学反应的反应热 1．键能 在101 kPa、298 K条件下，1 mol气态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。 2．键长 两个原子形成共价键时， 间的平均间距。 3．键能与反应热的关系 E1、E2分别表示反应物和生成物的键能 ΔH＝E1－E2 4．键能及其应用 (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 ，共价键越 。 ①N2分子的化学性质很稳定，是因为N≡N的键能 （946kJ·mol-1）。 ②H-F、H-Cl、H-Br、H-I键的键能依次为567 kJ·mol-1、431 kJ·mol-1、366 kJ·mol-1、298 kJ·mol-1，键能逐渐减小，HF、HCl、HBr、HI分子的稳定性逐渐 。 ③CH2=CH2中C=C键的键能（615 kJ·mol-1） C2H6中C-C键的键能（348 kJ·mol-1）的两倍，CH≡CH中C≡C键的键能（812 kJ·mol-1） C-C键的键能的3倍，也小于C-C键、C=C键的键能之和，表明乙烯、乙炔分子中的π键不如σ键 ，比较容易 。 (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 ，化学键越 。 (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 。 (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 反应；ΔH>0时，为 反应。 5．键长及其应用 (1)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 ，表明共价键越 。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 。 (2)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 。 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。 四、共价晶体 1．共价晶体的概念和结构特点 共价晶体 概念 相邻原子间以 结合而形成 结构的晶体。 构成微粒 。 微粒间作用 。 结构特征 以金刚石为例，在晶体中，每个碳原子都以共价单键与 相邻的 个碳原子结合，C—C—C夹角均为 ，形 成 结构。 2．共价晶体的物理性质 (1)一般具有 的熔点和沸点：共价晶体中原子半径越小，键长 ，键能 ，晶体熔、沸点就 。 (2) 溶于水。 (3)硬度 ：共价键作用强。 3．常见共价晶体 (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 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。 (3)某些 ；如：晶体硼、晶体Si、晶体Ge、金刚石和灰锡(Sn)等。 (4)某些 ；如：金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。 4．解共价晶体类题的注意事项 (1)共价晶体中不存在分子，晶体中所有原子全部参与形成共价键，故共价晶体中一定存在共价键。但含有共价键的晶体却不一定是共价晶体，只有原子间的共价键形成空间立体网状结构时才形成共价晶体。 (2)共价晶体的晶胞中，原子间为空间的立体网状结构，晶体中不存在单个分子，共价晶体的化学式仅表示物质中的原子个数关系，不是分子式。 (3)共价晶体中的共价键具有饱和性和方向性，原子间不是紧密堆积原则，而是较松散排列的结构。 易错提醒： 1．σ键的特征是轴对称，键的强度较大；π键的特征为镜面对称，不如σ键牢固，比较容易断裂。 2．键长越短，键能越大，共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定；键角是描述分子立体结构的重要参数，共价键具有方向性。 3．金刚石、晶体硅、碳化硅、二氧化硅等原子晶体中的成键数目 (1)金刚石(或晶体硅)中，1 mol C(或Si)形成2 mol C—C(或Si—Si)键。 (2)SiC晶体中，1 mol C或1 mol Si均形成4 mol C—Si 键。 (3)1 mol SiO2晶体中，共有4 mol Si—O键。 4．金刚石、晶体硅、碳化硅、二氧化硅中最小环上的原子数 (1)金刚石、晶体硅、SiC晶体中最小环上的原子数分别为6个C、6个Si、3个Si和3个C。 (2)SiO2晶体中最小环上有12个原子(6个Si和6个O)。 5．金刚石、晶体硅的一个晶胞中，分别含有碳原子数为8、硅原子数为8。 知识4 分子间作用力 分子晶体 一、范德华力 1．分子间作用力 分子间作用力 概念 将分子聚集在一起的作用力称为分子间作用力。 存在 共价分子之间都存在着分子间作用力。 特点 分子间作用力本质上是一种 作用，比化学键 得多。 分类 和 是两种最常见的分子间作用力。 2．范德华力 范德华力 存在 范德华力是一种普遍存在于固体、液体和气体中分子之间的作用力。 特点 与共价键不同，范德华力比较小，且一般没有 和 。 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等。 ②对于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 。 性质影响 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。 二、氢键 氢键 形成与表示 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 表示。上述X、Y通常指 等。 特点 (1)氢键可以存在于分子 ，也可以存在于分子 。 (2)氢键比化学键 ，比范德华力 。 (3)氢键有 和 两种。 性质 影响 (1)含有分子间氢键的物质具有较 的熔、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 。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 。如氨极易溶于水，乙醇和水能以任意比例互溶等。 (4)含有分子内氢键的物质具有较 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 ，而硝酸分子形成了分子 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。 三、分子间作用力对物质性质的影响 1．对物质熔、沸点的影响 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。 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。 氢键对物质熔、沸点的影响 1 某些氢化物分子存在氢键，如H2O、NH3、HF等（如图所示），会比同族氢化物沸点 ，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．对物质溶解性的影响 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，就是因为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。 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 ，溶质分子不能与水分子形成氢键，在水中溶解度就 。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 3．对物质密度、黏度的影响 密度 由于水分子间存在氢键，液态水变为冰，密度会 。 黏度 分子间氢键的存在，使物质的黏度 ，如硫酸、甘油等。 三、分子晶体 1．分子晶体 分子晶体 概念 分子通过 构成的固态物质，称为分子晶体。 构成微粒 微粒间作用力 常见的分子晶体 （1）所有非金属氢化物，如H2O、NH3、CH4等。 （2）多数非金属单质，如卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等。 （3）部分非金属氧化物，如CO2、SO2、P2O5等。 （4）几乎所有的酸，如H2SO4、HNO3、H2SiO3等。 （5）绝大多数有机物，如苯、乙醇、乙酸等（不包括有机盐）。 （6）稀有气体。 2．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。 3．分子晶体的物理性质 (1)由于构成分子晶体的作用力是分子间作用力，作用力比化学键小，因此分子晶体的熔、沸点 都 。 由分子构成的物质，常温下大多呈 态或 态，固态分子一般熔点也比较低，加热易 或 。 (2)分子晶体在固态和熔化态 导电。 (3)由分子构成的物质有的能溶于水，溶于水后能否导电，要分析溶于水后能够产生可以自由移动的离子。性可能有以下情况： ①单质和非电解质，溶于水不发生电离， 导电，如O2、乙醇、蔗糖等。 ②电解质溶于水时发生部分电离或完全电离， 导电，如CH3COOH、HCl等。 ③溶于水时与水发生反应，生成了电解质， 导电，如Cl2、CO2等。 4．混合型晶体——石墨晶体 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。 四、四种类型的晶体比较 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 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 ；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 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。 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。 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 。 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。 易错点01：误认为含有金属元素的晶体一定是金属晶体。 判断晶体类型的关键是微粒种类和微粒间作用力，而非单纯看是否含金属元素。金属晶体的微粒是金属阳离子和自由电子，作用力是金属键。而离子晶体的微粒是阴、阳离子，作用力是离子键。 易错点02：误认为共价键只存在于共价化合物分子中。 共价键是原子间通过共用电子对形成的相互作用。它广泛存在于：共价化合物分子中。多原子离子中。共价晶体中。某些离子晶体的原子团内（如Na₂CO₃）。因此，共价键的存在范围远大于共价化合物。 易错点03：混淆分子间作用力与化学键（离子键、共价键、金属键）。 化学键是分子内原子之间的强烈相互作用，键能较强。分子间作用力是分子与分子之间的微弱相互作用，作用能比化学键弱1—2个数量级。 易错点04：误认为所有分子晶体熔沸点都很低。 分子晶体的熔沸点取决于分子间作用力的大小。虽然通常较低，但分子量很大的分子晶体或有强氢键存在的分子晶体，熔沸点可能很高。 易错点05：误认为共价晶体的熔沸点一定高于离子晶体。 共价晶体和离子晶体的熔沸点都较高，但高低取决于键的强度。原子晶体由共价键连接，离子晶体由离子键连接。一般规律是：原子晶体 > 离子晶体 > 分子晶体。但也有例外，例如MgO的熔点高于SiO₂，因为MgO的离子键极强。需具体比较。 易错点06：误认为氢键是化学键。 氢键是一种特殊的、较强的分子间作用力，不是化学键。其本质是静电相互作用。氢键的键能远小于共价键的键能。氢键的存在显著影响物质的熔沸点、溶解度、密度等物理性质，但不改变分子的化学性质。 易错点07：误认为金属的导电性源于自由电子的定向移动，与原子无关。 金属导电的微观机制是：“自由电子”在金属阳离子构成的晶格骨架中做定向移动。其中，金属阳离子并非静止不动，它们在晶格结点附近振动，振动的剧烈程度随温度升高而加剧，阻碍自由电子的定向移动，因此金属电阻随温度升高而增大。这与离子晶体熔化后导电的机制有本质区别。 易错点08：误认为离子晶体熔化时破坏的是离子键，所以其水溶液导电是离子键被破坏。 离子晶体在熔化时，破坏的是离子键，产生自由移动的离子，故能导电。但离子晶体溶解于水时，离子键已经被破坏，同时水合过程主要破坏的是水分子间的氢键，并形成离子与水分子间的离子—偶极作用。溶液导电的原因是存在自由移动的离子，但这些离子已被水分子包围。 易错点09：误认为含有氢键的物质沸点一定反常高。 形成分子间氢键确实会使物质沸点反常升高。但若氢键主要发生在分子内部，则分子间氢键被削弱，其沸点反而可能低于分子间氢键更强的同分异构体。须区分氢键是“分子间”还是“分子内”。 易错点10：误以物质的硬度、熔沸点等物理性质直接推断其晶体类型。 晶体类型的最终判断应基于晶格结点上的微粒和微粒间作用力。虽然物理性质是重要线索，但存在例外。最可靠的判断需借助X射线衍射等实验手段确定晶体结构。例如，石墨质软，但熔点极高，因其是混合型晶体。 方法01 判断晶体类型 【解题通法】判断晶体类型的根本依据是晶格结点上的微粒种类及微粒间作用力。解此类题需严格区分：① 离子晶体：微粒为阴、阳离子，作用力为离子键。② 原子晶体（共价晶体）：微粒为原子，作用力为共价键。③ 分子晶体：微粒为分子，作用力为分子间作用力（范德华力、氢键）。④ 金属晶体：微粒为金属阳离子和自由电子，作用力为金属键。切勿仅凭物质名称或是否含金属元素判断。 【典型例题】金属钼(Mo)与硫可以形成一种类石墨烯的二维过渡金属硫化物，其晶体结构如图甲所示(A、B两层不断重复)，图乙为单层俯视图的一部分。下列说法不正确的是 A．该晶体属于混合型晶体 B．S原子距离最近的Mo原子有6个 C．A层和B层之间为范德华力 D．该化合物的化学式为 方法02 比较晶体熔、沸点高低 【解题通法】比较晶体熔沸点的核心是比较微粒间作用力的强弱。解题顺序：① 先判断晶体类型。② 作用力强度一般规律：共价键 > 离子键≈ 金属键 > 分子间作用力。③ 同类晶体再细分：离子晶体看离子键强弱；原子晶体看共价键强弱；分子晶体看分子间作用力；金属晶体看金属键强弱。切勿跨类别直接比较。 【典型例题】下列说法中正确的是 ①晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 ②共价晶体中共价键越强，熔点越高 ③6g二氧化硅晶体中含有的键数为 ④在和晶体中，阴、阳离子数之比相等 ⑤正四面体构型的分子，键角都是，其晶体类型可能是共价晶体或分子晶体 ⑥分子晶体中都含有化学键 ⑦含碳元素的金刚石晶体中的共价键的物质的量为 A．①②③④⑤ B．②③④⑦ C．②④⑥⑦ D．③④⑤⑥⑦ 方法03 辨析化学键与分子间作用力 【解题通法】解题关键在于明确：① 作用对象与本质：化学键是分子内原子（或离子）间的强相互作用；分子间作用力是分子之间的弱相互作用。② 能量与影响：破坏化学键需要较高能量，主要影响化学性质；破坏分子间作用力所需能量较低，主要影响物理性质。 【典型例题】下列对物质性质解释合理的是 选项 性质 解释 A 热稳定性： 中存在氢键 B 熔点：晶体硅<碳化硅 碳化硅中分子间作用力较大 C 酸性： 电负性： D 熔点： 键较强 A．A B．B C．C D．D 方法04 判断物质的导电性 【解题通法】判断导电性需分析是否存在可自由移动的带电微粒。① 金属晶体：靠自由电子导电，温度升高，电阻增大。② 离子晶体：固态不导电，熔融或溶于水后因产生自由移动的离子而导电。③ 分子晶体与原子晶体（除石墨外）：一般不导电，因无自由移动的带电微粒。 【典型例题】下列关于晶体性质的说法正确的是 A．共价晶体的熔点一定比金属晶体的高 B．分子晶体的熔点一定比金属晶体的低 C．某晶体不导电，但其水溶液可导电，该晶体不一定为离子晶体 D．离子晶体由离子构成，其在固态、熔融态和水溶液中均可导电 方法05 理解与应用“相似相溶”规则 【解题通法】“相似相溶”是判断分子晶体溶解性的经验规则。① 极性溶质易溶于极性溶剂；非极性溶质易溶于非极性溶剂。② 若溶质与溶剂分子间能形成氢键，则溶解度显著增大。③ 此规则主要用于分子晶体，离子晶体在水中的溶解性主要取决于离子与水分子的水合作用与晶格能的竞争。 【典型例题】结构决定性质，性质反映结构。下列对物质性质的解释正确的是 选项 性质 解释 A 某些金属灼烧时有特征焰色 核外电子受热吸收能量跃迁至较高能级 B 在中的溶解度大于在中的溶解度 “相似相溶原理”： 是非极性共价键形成的非极性分子，易溶于非极性的 C 人体细胞和细胞器的膜是双分子膜 双分子膜具有“分子识别”的特征，可由大量两性分子识别而成 D 石墨能导电 p轨道中电子可在整个碳原子平面中运动，但不能在相邻碳原子平面之间跳跃 A．A B．B C．C D．D 方法06 比较离子晶体的稳定性 【解题通法】离子晶体的稳定性由离子键的强弱决定，可用晶格能衡量。解题关键：① 离子电荷数：离子所带电荷数越高，静电作用越强，晶格能越大。② 离子半径：离子半径越小，离子间距越短，作用力越强。 【典型例题】结构决定性质，性质决定用途。下列事实解释错误的是 事实 解释 A 、、键角依次减小 孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力 B 熔点： 和所带的电荷数更多，和的离子半径更小，使得晶体的晶格能比的大 C 甘油是黏稠液体 甘油分子间的氢键较强 D 冠醚18-冠-6可识别，能增大在有机溶剂中的溶解度 冠醚18-冠-6空腔直径(260-320pm)与直径(276pm)接近 A．A B．B C．C D．D 方法07 比较共价晶体的硬度与熔沸点 【解题通法】共价晶体的物理性质取决于共价键的强度。键能越大，硬度、熔沸点越高。解题时比较：① 键长：成键原子半径越小，键长越短，键能越大。② 键的强度：例如，金刚石（C—C键） > 碳化硅（Si—C键） > 晶体硅（Si—Si键），因为原子半径C < Si，故键长C—C < Si—C < Si—Si，键能依次减小。 【典型例题】下列“事实”对应的“解释”不合理的是 选项 事实 解释 A 键角：NH3(107°)＞H2O(105°) 中心原子均为sp3杂化，孤电子对数：H2O＞NH3 B 热稳定性：H2O＞NH3 氢键键长：NH3＞H2O C 酸性：三氟乙酸＞三氯乙酸 电负性：F＞Cl，极性：F-C＞Cl-C D 硬度：金刚石＞碳化硅 均为共价晶体，键长：C-C＜C-Si，键能：C-C＞C-Si A．A B．B C．C D．D 方法08 理解氢键的本质与影响 【解题通法】氢键是需重点掌握的特殊分子间作用力。① 本质：是H与N、O、F这些电负性大、半径小的原子间产生的较强静电吸引，属于分子间作用力，非化学键。② 形成条件：分子中必须含有H—N、H—O或H—F键。③ 影响：显著提高物质的熔、沸点、影响溶解度和密度。 【典型例题】物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是 选项 性质差异 结构因素 A 稳定性：[Cu(NH3)4]2+＞[ Cu(H2O)4]2+ 配位原子的电负性影响配体的配位能力 B 沸点：CO2＜HCHO HCHO分子间存在氢键 C 键角：SO2＞SCl2 中心原子的杂化类型和孤电子对数不同影响分子的几何结构 D 碱性：甲胺(CH3NH2)＞氨气 烃基为推电子基 A．A B．B C．C D．D 方法09 分析金属的物理特性 【解题通法】金属的共性均由金属键的特性决定。① 导电导热性：源于自由电子的运动。② 延展性：源于金属离子在受力时发生相对滑动，而自由电子的存在维持了金属键不被破坏。③ 硬度与熔沸点：差异较大，取决于金属键的强弱。 【典型例题】基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述正确的是 A．电子气理论可描述金属键的本质，可用于解释金属晶体的延展性、导电性和导热性 B．VSEPR理论认为分子的空间结构是中心原子的σ电子对与π电子对互斥的结果 C．化合物具有相同的相对分子质量，但是具有不同结构的现象称为同分异构现象 D．等离子体是由阳离子、阴离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体 方法10 判断共价键的极性与分子极性 【解题通法】① 共价键极性：由成键原子电负性差决定，差值越大，键的极性越强。② 分子极性：取决于分子的空间构型是否对称。键有极性且空间构型不对称的分子为极性分子；键无极性或键有极性但空间构型高度对称的分子为非极性分子。分子极性影响分子间作用力，进而影响物理性质。 【典型例题】一种新型的电解质锂盐，具有较高的电化学稳定性和电导率，被广泛用于目前的锂电池中。结构如图所示，其中元素M、X、Y、Z均为第二周期元素且原子序数依次增大，X原子核外的s轨道与p轨道上的电子总数之比为，下列叙述错误的是 A．第一电离能： B．X、Y、Z简单气态氢化物的沸点： C．与Y同周期且电负性比Y小的元素有4种 D．分子为含有极性键的极性分子，在四氯化碳中溶解度大于水中溶解度 4 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 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 知识1 金属键 金属晶体 一、金属键与金属特性 1．金属键 1 概念 金属阳离子 和 自由电子 之间存在的强的相互作用。 2 本质 金属原子脱落下来的 价电子 形成遍布整块晶体的“电子气”，被 所有 原子所共用，从而把所有金属原子维系在一起。 3 成键粒子 金属阳离子 和 自由电子 4 存在 金属单质 或合金 5 特征 无 方向性和 无 饱和性。 6 金属键的强弱比较 1 原子半径越 大 ，价电子数越 少 ，金属键越 弱 ； 2 原子半径越 小 ，价电子数越 多 ，金属键越 强 。 2．金属特性 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。 二、金属键的强弱与金属的物理性质的关系 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 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。 2 特点 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 。 3 规律 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 。 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 。 3．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。 4．金属晶体的熔点变化规律 金属晶体熔点变化差别较大。例如：汞在常温下是 液体 ，熔点很低(－38．9 ℃)，而钨的熔点高达3 000 ℃以上。这与金属键的 强弱 密切相关。 一般情况下(同类型的金属晶体)，金属晶体的熔点由金属阳离子 半径 、所带的 电荷数 、自由电子的 多少 决定。阳离子半径越 小 ，所带的电荷越 多 ，自由电子越 多 ，相互作用就越 大 ，熔点就会越 高 。例如：熔点K＜Na＜Mg＜Al，Li＞Na＞K＞Rb＞Cs。 三、金属晶体 1．晶体 (1)晶体的概念：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。根据 X射线衍射图 ，能推知晶体内部的微观结构。 2．金属晶体二维空间模型 金属原子在二维空间中的排列可以有两种方式：(a)非密置层，其结构特点是行列对齐、四球一空、非最紧密排列，如图(a)所示，原子配位数为 4 ；(b)密置层，其结构特点是行列相错、三球一空、最紧密排列，如图(b)所示，原子配位数为 6 。非密置层原子排列不紧密，原子间的空隙大，空间利用率比密置层 低 。 3．金属晶体三维空间模型 (1)简单立方堆积：将非密置层在三维空间一层一层地堆积，有两种堆积方式，其中一种的堆积方式如下图所示，相邻非密置层的原子核在同一直线上，不难理解，这种堆积方式形成的晶胞为一个立方体，被称为 简单立方 堆积，配位数为 6 ，分别位于上、下，前、后，左、右。这种堆积的空间利用率太低，只有金属钋(Po)采取这种堆积方式。 (2)体心立方堆积：非密置层在三维空间一层一层地堆积的另一种方式是将上层的金属原子填入下层四个金属原子形成的凹穴中，下一层的原子核与上一层中四个球围成的空在同一直线上，晶胞类型为 体心立方 ，配位数为 8 ，即体心周围的八个顶点。这种堆积方式的空间利用率比简单立方要高，许多金属都采取这种堆积方式，如碱金属、铁、铬、钼、钨等。 (3)面心立方堆积：密置层的原子的空间堆积方式也有两种，其中一种如下图甲所示，若将密置层的第一层标记为A层，第二层标记为B层，则B层中三球围成的空隙正对A层的球心，第三层标记为C层，C层的球心正对B层中三球围成的空隙，但C层的球心不与A、B层中任一层的球心正对，这样以ABCABC……三层周期性重复方式堆积，这种堆积的晶胞如下图中乙所示，称为面心立方晶胞，配位数为 12 ，同层6个，上层3个，下层3个，该晶胞的对角线垂直于密置层。这种堆积方式的空间利用率更高，金、银、铜、铝等都采取这种堆积方式。 (4)六方堆积：密置层空间堆积的另一种方式如下图中甲所示，在A、B双层上堆积第三层时，第三层的球心正对第一层的球心，而第四层的球心正对第二层的球心，如此以ABAB……二层周期性重复方式堆积，这种堆积的晶胞如下图丙所示，称为六方晶胞，配位数为 12 ，同层6个，上层3个，下层3个。这种堆积方式的空间利用率也很高，镁、锌、钛等属于这种堆积方式。 4．四种堆积方式的比较 堆积方式 晶胞类型 空间利用率 配位数 实例 简单立方堆积 52% 6 Po 体心立方堆积 68% 8 Na、K、Fe 面心立方堆积 74% 12 Cu、Ag、Au 六方堆积 74% 12 Mg、Zn、Ti 5．四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 6．晶胞 （1）概念：描述晶体结构的 基本单元 。 （2）结构：晶胞一般都是 平行六面 体，晶体是由无数晶胞 无隙并置 而成。 7．确定晶胞中粒子数目——均摊法 均摊是指每个结构单元（晶胞）平均拥有的粒子数目。在晶体中，一个粒子同时为n个结构单元（晶胞）所共有，那么对一个结构单元来讲，则该粒子只有 属于这个晶胞。 (1)平行六面体晶胞中，不同位置的粒子数目的计算方法如下： (2)非长方体(非正方体)晶胞中微粒对晶胞的贡献视具体情况而定。如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为 。 8．晶胞密度的有关计算 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： 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= 。 9．空间利用率的计算方法 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)的数目计算原子(离子)的体积，再确定晶胞的体积，即可计算晶体(胞)的空间利用率。 (1)在简单立方堆积中，各个原子是相互靠拢的，对于 1个晶胞来说，含有1个金属原子，设立方体的边长为a，则其体积为a3，金属原子的半径为，则空间利用率为×100%＝×100%≈52%。 (2)在体心立方堆积中，在立方体的体对角线上球是相互接触的。如图所示，设立方体的边长为a，原子半径为r，则a＝4r，而1个晶胞中含有2个金属原子，所以空间利用率为×100%＝×100%＝×100%≈68%。 (3)在六方堆积中，如下图，设原子半径为r，则底面边长为2r，底面高h＝r，所以底面积S＝2r×r＝2r2。 晶胞的高H＝2×r， 所以晶胞体积V晶胞＝S×H＝2r2×r＝8r3， 2个原子的体积V球＝2×πr3。 空间利用率为×100%＝×100%≈74%。 (4)在面心立方堆积中，如图，设原子半径为r，晶胞边长为a， 则a＝2r，V球＝4×πr3， V晶胞＝a3＝(2r)3＝16r3。 空间利用率为×100%＝×100%≈74%。 10．合金 (1)概念：由 金属与金属 或 金属与非金属 混合形成具有 金属 性质的物质称为合金。 (2)合金的性质 ①合金的熔、沸点一般比组成它的各成分金属的熔、沸点 低 。 ②形成合金后硬度、强度 增大 (一般情况下)。 知识2 离子键 离子晶体 一、离子键和离子化合物 离子键 概念 阴、阳离子 间通过 静电作用 形成的化学键。 形成 在离子化合物中，阴、阳离子之间的 静电引力 使阴、阳离子相互吸引，阴离子的核外电子与阳离子的核外电子之间、阴离子的原子核与阳离子的原子核之间的 静电斥力 使阴、阳离子相互排斥。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核间距，形成稳定的 离子键 ，整个体系达到 能量最低 状态。 成键微粒 A 阳离子 和 阴离子 阴离子可以是单核离子或多核离子，如Cl-、O2-、H-、O22-、OH-、SO42-等。 阳离子可以是金属离子(如K+、Ag+、Fe3+)或铵根离子（NH4+）。 特点 离子键没有 方向 性和 饱和 性。 存在形式 有的离子化合物只含有离子键，有的离子化合物中既含有离子键又含有共价键。 离子键强弱 阴、阳离子半径越 小 ，所带电荷数越 多 ，离子键越强。 成键元素 根据元素的金属性和非金属性差异，金属性较强的金属原子与非金属性较强的非金属原子间易形成离子键。例如：ⅠA、ⅡA族元素与ⅥA、ⅦA族元素易形成离子键。 常见离子化合物 (1)活泼 金属 元素(ⅠA、ⅡA族)和活泼 非金属 元素(ⅥA、ⅦA族)形成的化合物。 (2)活泼金属离子和酸根(或氢氧根)形成的化合物。 (3)铵根和酸根(或活泼非金属元素离子)形成的盐。 二、离子晶体 1．概念及结构特点 离子晶体 概念 由 阴、阳离子 按一定方式有规则地排列形成的晶体。 结构特点 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 。 微粒间的作用力 离子键 。 配位数 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： 晶格能越大，离子晶体的熔点越 高 ，硬度越 大 。 3．离子晶体的物理性质 物理性质 熔、沸点 离子晶体一般具有 较高 的熔、沸点，难挥发。 硬度 离子晶体硬度 较大 。 导电性 离子晶体 不 导电，熔融态或溶于水后 能 导电。 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）。 三、两种常见离子晶体结构 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 。 四、常见AB、AB2型离子晶体的类型 晶体类型 NaCl型 CsCl型 ZnS型 CaF2型 晶胞 Cl－—大球 Na＋—小球 Cl－—大球 Cs＋—小球 S2－—大球 Zn2＋—小球 F－—白球 Ca2＋—黑球 结构特点 1/8晶胞为简单立方结构 体心立 方结构 间隔排列的4个小立方体的体心各有1个Zn2+ 8个小立方体的 体心各有1个F－ 符合类型 Li、Na、K和Rb的卤化物，AgF、MgO等 CsBr、CsI、NH4Cl等 BeO、BeS等 CeO2、BaF2、PbF2、SrF2等 配位数 6、6 8、8 4、4 Ca2＋： 8 F－： 4 易错提示： 1.离子晶体不导电，导电需在水溶液中或熔融状态下。 2.离子晶体结构类型相同时，离子所带电荷越多，离子半径越小，晶体熔、沸点越高，硬度越大。 3.离子晶体熔化时只有离子键的断裂，是物理变化。 知识3 共价键 共价晶体 一、共价键的形成 共价键 概念 通常情况下，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。 成键本质 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 ，两原子核间的电子密度 增加 ，体系的能量 降低 。 特点 饱和性 成键过程中，每种元素的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。故在共价分子中，每个原子形成共价键的数目是 一定 的。 方向性 成键时，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，且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的机会 越多 ，体系的能量 下降 就越多，形成的共价键就越 牢固 。(但s轨道与s轨道重叠形成的共价键 无方向性 ) 二、共价键的类型 1．σ键和π键 (1)σ键：原子轨道沿核间连线方向以“ 头碰头 ”的方式重叠而形成的共价键叫σ键。按形成σ键的原子轨道类型的不同，σ键可分为 s­s σ键 、 s­p σ键 、 p­p σ键 。图示如下： (2)π键：原子轨道在核间连线两侧以“ 肩并肩 ”的方式重叠形成的共价键叫π键，其形成过程表示如下： 2．非极性键、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。 4．σ键和π键的比较 共价键类型 σ键 π键 电子云重叠方式 沿 键轴 方向相对重叠 沿键轴方向 平行 重叠 电子云重叠部位 两原子核之间，在键轴处 键轴 上方 和 下方 ，键轴处为零 电子云重叠程度 大 小 示意图 键的强度 较大 较小 化学活泼性 不活泼 活泼 成键规律 共价单键是 σ 键；共价双键中一个是 σ 键，一个是 π 键；共价三键中一个是 σ 键，两个是π键 5．共价键分类 (1)按原子轨道的重叠方式可划分为两种键型，即σ键和π键。 (2)按共用电子对是否发生偏移可划分为非极性键和极性键。 (3)按两原子之间共用电子对的数目，可划分为共价单键、共价双键和共价三键。 (4)按提供共用电子对的方式可划分为普通共价键和配位键。 6．配位键与共价键的关系 (1)形成过程不同：配位键实质上是一种特殊的共价键，在配位键中一方提供孤电子对，另一方具有能够接受孤电子对的空轨道。普通共价键的共用电子对是由成键原子双方共同提供的。 (2)配位键与普通共价键的实质相同。它们都被成键原子双方共用，如在NH中有三个普通共价键、一个配位键，但四者是完全相同的。 (3)同普通共价键一样，配位键可以存在于分子中[如Ni(CO)4]，也可以存在于离子中(如NH)。 三、共价键键能与化学反应的反应热 1．键能 在101 kPa、298 K条件下，1 mol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。 2．键长 两个原子形成共价键时， 两原子核 间的平均间距。 3．键能与反应热的关系 E1、E2分别表示反应物和生成物的键能 ΔH＝E1－E2 4．键能及其应用 (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 。 ①N2分子的化学性质很稳定，是因为N≡N的键能 很大 （946kJ·mol-1）。 ②H-F、H-Cl、H-Br、H-I键的键能依次为567 kJ·mol-1、431 kJ·mol-1、366 kJ·mol-1、298 kJ·mol-1，键能逐渐减小，HF、HCl、HBr、HI分子的稳定性逐渐 减弱 。 ③CH2=CH2中C=C键的键能（615 kJ·mol-1） 小于 C2H6中C-C键的键能（348 kJ·mol-1）的两倍，CH≡CH中C≡C键的键能（812 kJ·mol-1） 小于 C-C键的键能的3倍，也小于C-C键、C=C键的键能之和，表明乙烯、乙炔分子中的π键不如σ键 牢固 ，比较容易 断裂 。 (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。 5．键长及其应用 (1)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 。 (2)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。 四、共价晶体 1．共价晶体的概念和结构特点 共价晶体 概念 相邻原子间以 共价键 结合而形成 空间网状 结构的晶体。 构成微粒 原子 。 微粒间作用 共价键 。 结构特征 以金刚石为例，在晶体中，每个碳原子都以共价单键与 相邻的 4 个碳原子结合，C—C—C夹角均为 109°28′ ，形 成 空间网状 结构。 2．共价晶体的物理性质 (1)一般具有 很高 的熔点和沸点：共价晶体中原子半径越小，键长 越短 ，键能 越大 ，晶体熔、沸点就 越高 。 (2) 难 溶于水。 (3)硬度 大 ：共价键作用强。 3．常见共价晶体 (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 4 molSi—O键。 (3)某些 单质 ；如：晶体硼、晶体Si、晶体Ge、金刚石和灰锡(Sn)等。 (4)某些 非金属化合物 ；如：金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。 4．解共价晶体类题的注意事项 (1)共价晶体中不存在分子，晶体中所有原子全部参与形成共价键，故共价晶体中一定存在共价键。但含有共价键的晶体却不一定是共价晶体，只有原子间的共价键形成空间立体网状结构时才形成共价晶体。 (2)共价晶体的晶胞中，原子间为空间的立体网状结构，晶体中不存在单个分子，共价晶体的化学式仅表示物质中的原子个数关系，不是分子式。 (3)共价晶体中的共价键具有饱和性和方向性，原子间不是紧密堆积原则，而是较松散排列的结构。 易错提醒： 1．σ键的特征是轴对称，键的强度较大；π键的特征为镜面对称，不如σ键牢固，比较容易断裂。 2．键长越短，键能越大，共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定；键角是描述分子立体结构的重要参数，共价键具有方向性。 3．金刚石、晶体硅、碳化硅、二氧化硅等原子晶体中的成键数目 (1)金刚石(或晶体硅)中，1 mol C(或Si)形成2 mol C—C(或Si—Si)键。 (2)SiC晶体中，1 mol C或1 mol Si均形成4 mol C—Si 键。 (3)1 mol SiO2晶体中，共有4 mol Si—O键。 4．金刚石、晶体硅、碳化硅、二氧化硅中最小环上的原子数 (1)金刚石、晶体硅、SiC晶体中最小环上的原子数分别为6个C、6个Si、3个Si和3个C。 (2)SiO2晶体中最小环上有12个原子(6个Si和6个O)。 5．金刚石、晶体硅的一个晶胞中，分别含有碳原子数为8、硅原子数为8。 知识4 分子间作用力 分子晶体 一、范德华力 1．分子间作用力 分子间作用力 概念 将分子聚集在一起的作用力称为分子间作用力。 存在 共价分子之间都存在着分子间作用力。 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。 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 范德华力 存在 范德华力是一种普遍存在于固体、液体和气体中分子之间的作用力。 特点 与共价键不同，范德华力比较小，且一般没有 饱和性 和 方向性 。 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等。 ②对于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 。 性质影响 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。 二、氢键 氢键 形成与表示 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。 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。 性质 影响 (1)含有分子间氢键的物质具有较 高 的熔、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例互溶等。 (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。 三、分子间作用力对物质性质的影响 1．对物质熔、沸点的影响 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。 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。 氢键对物质熔、沸点的影响 1 某些氢化物分子存在氢键，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 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，就是因为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。 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 密度 由于水分子间存在氢键，液态水变为冰，密度会 变小 。 黏度 分子间氢键的存在，使物质的黏度 增大 ，如硫酸、甘油等。 三、分子晶体 1．分子晶体 分子晶体 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。 构成微粒 分子 微粒间作用力 分子间作用力 常见的分子晶体 （1）所有非金属氢化物，如H2O、NH3、CH4等。 （2）多数非金属单质，如卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等。 （3）部分非金属氧化物，如CO2、SO2、P2O5等。 （4）几乎所有的酸，如H2SO4、HNO3、H2SiO3等。 （5）绝大多数有机物，如苯、乙醇、乙酸等（不包括有机盐）。 （6）稀有气体。 2．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。 3．分子晶体的物理性质 (1)由于构成分子晶体的作用力是分子间作用力，作用力比化学键小，因此分子晶体的熔、沸点 都 较低 。 由分子构成的物质，常温下大多呈 气 态或 液 态，固态分子一般熔点也比较低，加热易 熔化 或 升华 。 (2)分子晶体在固态和熔化态 不 导电。 (3)由分子构成的物质有的能溶于水，溶于水后能否导电，要分析溶于水后能够产生可以自由移动的离子。性可能有以下情况： ①单质和非电解质，溶于水不发生电离， 不 导电，如O2、乙醇、蔗糖等。 ②电解质溶于水时发生部分电离或完全电离， 能 导电，如CH3COOH、HCl等。 ③溶于水时与水发生反应，生成了电解质， 能 导电，如Cl2、CO2等。 4．混合型晶体——石墨晶体 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。 四、四种类型的晶体比较 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 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。 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。 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 。 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。 易错点01：误认为含有金属元素的晶体一定是金属晶体。 判断晶体类型的关键是微粒种类和微粒间作用力，而非单纯看是否含金属元素。金属晶体的微粒是金属阳离子和自由电子，作用力是金属键。而离子晶体的微粒是阴、阳离子，作用力是离子键。 易错点02：误认为共价键只存在于共价化合物分子中。 共价键是原子间通过共用电子对形成的相互作用。它广泛存在于：共价化合物分子中。多原子离子中。共价晶体中。某些离子晶体的原子团内（如Na₂CO₃）。因此，共价键的存在范围远大于共价化合物。 易错点03：混淆分子间作用力与化学键（离子键、共价键、金属键）。 化学键是分子内原子之间的强烈相互作用，键能较强。分子间作用力是分子与分子之间的微弱相互作用，作用能比化学键弱1—2个数量级。 易错点04：误认为所有分子晶体熔沸点都很低。 分子晶体的熔沸点取决于分子间作用力的大小。虽然通常较低，但分子量很大的分子晶体或有强氢键存在的分子晶体，熔沸点可能很高。 易错点05：误认为共价晶体的熔沸点一定高于离子晶体。 共价晶体和离子晶体的熔沸点都较高，但高低取决于键的强度。原子晶体由共价键连接，离子晶体由离子键连接。一般规律是：原子晶体 > 离子晶体 > 分子晶体。但也有例外，例如MgO的熔点高于SiO₂，因为MgO的离子键极强。需具体比较。 易错点06：误认为氢键是化学键。 氢键是一种特殊的、较强的分子间作用力，不是化学键。其本质是静电相互作用。氢键的键能远小于共价键的键能。氢键的存在显著影响物质的熔沸点、溶解度、密度等物理性质，但不改变分子的化学性质。 易错点07：误认为金属的导电性源于自由电子的定向移动，与原子无关。 金属导电的微观机制是：“自由电子”在金属阳离子构成的晶格骨架中做定向移动。其中，金属阳离子并非静止不动，它们在晶格结点附近振动，振动的剧烈程度随温度升高而加剧，阻碍自由电子的定向移动，因此金属电阻随温度升高而增大。这与离子晶体熔化后导电的机制有本质区别。 易错点08：误认为离子晶体熔化时破坏的是离子键，所以其水溶液导电是离子键被破坏。 离子晶体在熔化时，破坏的是离子键，产生自由移动的离子，故能导电。但离子晶体溶解于水时，离子键已经被破坏，同时水合过程主要破坏的是水分子间的氢键，并形成离子与水分子间的离子—偶极作用。溶液导电的原因是存在自由移动的离子，但这些离子已被水分子包围。 易错点09：误认为含有氢键的物质沸点一定反常高。 形成分子间氢键确实会使物质沸点反常升高。但若氢键主要发生在分子内部，则分子间氢键被削弱，其沸点反而可能低于分子间氢键更强的同分异构体。须区分氢键是“分子间”还是“分子内”。 易错点10：误以物质的硬度、熔沸点等物理性质直接推断其晶体类型。 晶体类型的最终判断应基于晶格结点上的微粒和微粒间作用力。虽然物理性质是重要线索，但存在例外。最可靠的判断需借助X射线衍射等实验手段确定晶体结构。例如，石墨质软，但熔点极高，因其是混合型晶体。 方法01 判断晶体类型 【解题通法】判断晶体类型的根本依据是晶格结点上的微粒种类及微粒间作用力。解此类题需严格区分：① 离子晶体：微粒为阴、阳离子，作用力为离子键。② 原子晶体（共价晶体）：微粒为原子，作用力为共价键。③ 分子晶体：微粒为分子，作用力为分子间作用力（范德华力、氢键）。④ 金属晶体：微粒为金属阳离子和自由电子，作用力为金属键。切勿仅凭物质名称或是否含金属元素判断。 【典型例题】金属钼(Mo)与硫可以形成一种类石墨烯的二维过渡金属硫化物，其晶体结构如图甲所示(A、B两层不断重复)，图乙为单层俯视图的一部分。下列说法不正确的是 A．该晶体属于混合型晶体 B．S原子距离最近的Mo原子有6个 C．A层和B层之间为范德华力 D．该化合物的化学式为 【答案】B 【详解】A．该晶体层内存在共价键，层间通过范德华力结合，同时具有共价晶体和分子晶体的特征，属于混合型晶体，A正确； B．S原子的配位数指其周围距离最近且等距离的Mo原子数，由单层俯视图可知，每个S原子周围有3个Mo原子，故S原子的配位数为3，B错误； C．该晶体层间存在范德华力，层间易滑动，C正确； D．由单层俯视图可知，每个Mo原子周围有6个S原子，每个S原子周围有3个Mo原子，故Mo与S的原子个数比为，化学式为，D正确； 故选B。 方法02 比较晶体熔、沸点高低 【解题通法】比较晶体熔沸点的核心是比较微粒间作用力的强弱。解题顺序：① 先判断晶体类型。② 作用力强度一般规律：共价键 > 离子键≈ 金属键 > 分子间作用力。③ 同类晶体再细分：离子晶体看离子键强弱；原子晶体看共价键强弱；分子晶体看分子间作用力；金属晶体看金属键强弱。切勿跨类别直接比较。 【典型例题】下列说法中正确的是 ①晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 ②共价晶体中共价键越强，熔点越高 ③6g二氧化硅晶体中含有的键数为 ④在和晶体中，阴、阳离子数之比相等 ⑤正四面体构型的分子，键角都是，其晶体类型可能是共价晶体或分子晶体 ⑥分子晶体中都含有化学键 ⑦含碳元素的金刚石晶体中的共价键的物质的量为 A．①②③④⑤ B．②③④⑦ C．②④⑥⑦ D．③④⑤⑥⑦ 【答案】B 【详解】①分子稳定性由分子内共价键决定，与分子间作用力无关，错误； ②共价晶体中共价键越强，键能越大，熔点就越高，正确； ③6 g SiO2为=0.1 mol，每个Si形成4个Si-O键，总键数0.4 NA，正确； ④在 Na2O 和 Na2O2 晶体中，阴、阳离子数之比都是1：2，正确； ⑤正四面体构型的分子，键角可以是60°，如白磷分子，错误； ⑥稀有气体均为分子晶体，晶体中没有化学键，错误； ⑦含4.8 g碳元素的金刚石晶体中，碳原子的物质的量为0.4 mol，一个碳原子周围有4个共价键，每个共价键又被两个碳原子共有，故其中共价键的物质的量为0.8 mol，正确； 综上，②③④⑦正确； 故选B。 方法03 辨析化学键与分子间作用力 【解题通法】解题关键在于明确：① 作用对象与本质：化学键是分子内原子（或离子）间的强相互作用；分子间作用力是分子之间的弱相互作用。② 能量与影响：破坏化学键需要较高能量，主要影响化学性质；破坏分子间作用力所需能量较低，主要影响物理性质。 【典型例题】下列对物质性质解释合理的是 选项 性质 解释 A 热稳定性： 中存在氢键 B 熔点：晶体硅<碳化硅 碳化硅中分子间作用力较大 C 酸性： 电负性： D 熔点： 键较强 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．热稳定性与O的非金属性更强有关，氢键影响沸点而非热稳定性，A错误； B．晶体硅和碳化硅均为共价晶体，熔点由共价键强度决定，而非分子间作用力，B错误； C．Cl的电负性大于Br，使HClO中O-H更易解离，酸性更强，C正确； D．熔点低于是因分子间作用力更大，而非Br-Br键强，D错误。 故选C。 方法04 判断物质的导电性 【解题通法】判断导电性需分析是否存在可自由移动的带电微粒。① 金属晶体：靠自由电子导电，温度升高，电阻增大。② 离子晶体：固态不导电，熔融或溶于水后因产生自由移动的离子而导电。③ 分子晶体与原子晶体（除石墨外）：一般不导电，因无自由移动的带电微粒。 【典型例题】下列关于晶体性质的说法正确的是 A．共价晶体的熔点一定比金属晶体的高 B．分子晶体的熔点一定比金属晶体的低 C．某晶体不导电，但其水溶液可导电，该晶体不一定为离子晶体 D．离子晶体由离子构成，其在固态、熔融态和水溶液中均可导电 【答案】C 【详解】A．共价晶体的熔点不一定比金属晶体高，如钨(金属晶体)的熔点高于石英晶体(共价晶体)，A错误； B．分子晶体的熔点不一定比金属晶体低，如碘(分子晶体)的熔点高于汞(金属晶体)，B错误； C．某晶体不导电，但其水溶液可导电，该晶体不一定为离子晶体，可能为分子晶体，如干冰等，C正确； D．离子晶体在固态时不存在自由移动的离子，不能导电；在熔融态和水溶液中存在自由移动的离子，能导电，D错误； 故选C。 方法05 理解与应用“相似相溶”规则 【解题通法】“相似相溶”是判断分子晶体溶解性的经验规则。① 极性溶质易溶于极性溶剂；非极性溶质易溶于非极性溶剂。② 若溶质与溶剂分子间能形成氢键，则溶解度显著增大。③ 此规则主要用于分子晶体，离子晶体在水中的溶解性主要取决于离子与水分子的水合作用与晶格能的竞争。 【典型例题】结构决定性质，性质反映结构。下列对物质性质的解释正确的是 选项 性质 解释 A 某些金属灼烧时有特征焰色 核外电子受热吸收能量跃迁至较高能级 B 在中的溶解度大于在中的溶解度 “相似相溶原理”： 是非极性共价键形成的非极性分子，易溶于非极性的 C 人体细胞和细胞器的膜是双分子膜 双分子膜具有“分子识别”的特征，可由大量两性分子识别而成 D 石墨能导电 p轨道中电子可在整个碳原子平面中运动，但不能在相邻碳原子平面之间跳跃 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．焰色试验是电子从高能级到低能级释放能量所发出的光波，A错误； B．是极性共价键形成的极性分子（V形结构），但极性较弱，B错误； C．人体细胞和细胞器的膜是双分子膜，是由大量的磷脂分子组成，磷脂分子是两性分子，其头部是亲水基团，尾部是疏水基团，双分子膜具有“分子识别”的特征是因为膜上有糖蛋白等物质，而不是因为两性分子识别而成，C错误； D．石墨能导电，是因为石墨中碳原子采用杂化，形成平面六边形结构，每个碳原子有一个未参与杂化的p轨道，这些p轨道相互平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，从而能够导电，并且电子不能在相邻碳原子平面之间跳跃，D正确； 故选D。 方法06 比较离子晶体的稳定性 【解题通法】离子晶体的稳定性由离子键的强弱决定，可用晶格能衡量。解题关键：① 离子电荷数：离子所带电荷数越高，静电作用越强，晶格能越大。② 离子半径：离子半径越小，离子间距越短，作用力越强。 【典型例题】结构决定性质，性质决定用途。下列事实解释错误的是 事实 解释 A 、、键角依次减小 孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力 B 熔点： 和所带的电荷数更多，和的离子半径更小，使得晶体的晶格能比的大 C 甘油是黏稠液体 甘油分子间的氢键较强 D 冠醚18-冠-6可识别，能增大在有机溶剂中的溶解度 冠醚18-冠-6空腔直径(260-320pm)与直径(276pm)接近 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．CO2、HCHO、CCl4的中心C原子杂化方式分别为sp、sp2、sp3，三者均无孤电子对，键角减小是因杂化轨道类型不同，而非孤电子对斥力影响，A错误； B．MgO的Mg2+和O2-电荷数更高、离子半径更小，晶格能更大，熔点高于NaCl，解释正确，B正确； C．甘油含多个羟基，分子间形成强氢键，导致黏稠性，解释正确，C正确； D．冠醚18-冠-6空腔直径与K⁺匹配，钾离子进入冠醚空腔形成配合物，增大KMnO4溶解度，解释正确，D正确； 故答案为A。 方法07 比较共价晶体的硬度与熔沸点 【解题通法】共价晶体的物理性质取决于共价键的强度。键能越大，硬度、熔沸点越高。解题时比较：① 键长：成键原子半径越小，键长越短，键能越大。② 键的强度：例如，金刚石（C—C键） > 碳化硅（Si—C键） > 晶体硅（Si—Si键），因为原子半径C < Si，故键长C—C < Si—C < Si—Si，键能依次减小。 【典型例题】下列“事实”对应的“解释”不合理的是 选项 事实 解释 A 键角：NH3(107°)＞H2O(105°) 中心原子均为sp3杂化，孤电子对数：H2O＞NH3 B 热稳定性：H2O＞NH3 氢键键长：NH3＞H2O C 酸性：三氟乙酸＞三氯乙酸 电负性：F＞Cl，极性：F-C＞Cl-C D 硬度：金刚石＞碳化硅 均为共价晶体，键长：C-C＜C-Si，键能：C-C＞C-Si A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．NH3和H2O分子的中心原子的价层电子对数都是4，因此中心N原子或O原子均采用sp3杂化，但是中心原子中含有的孤电子对数越多，其对成键电子对的排斥作用就越强，导致物质分子中的键角就越小。NH3的氮原子上有1对孤电子对，H2O的中心O原子的价层电子对上有2对孤电子对，H2O孤电子对多，因此H2O的键角更小，解释合理，A合理； B．物质分子的热稳定性由分子的化学键O-H与N-H的键能决定，由于电负性：O＞N，导致物质内化学键的键能：O-H＞N-H；而与H2O及NH3分子之间的氢键无关，解释错误，B不合理； C．电负性：F＞Cl，使得CF3COOH吸电子效应比CCl3COOH更强，导致其羧酸的-COOH更易解离出H+，酸性增强，解释合理，C合理； D．金刚石和碳化硅都属于共价晶体。晶体中原子半径越小，键长越短，键能就越大，断裂该化学键消耗的能量更大，该物质硬度更大。由于原子半径：C＜Si，则键长：C-C＜C-Si，故金刚石中的C－C键的键长更短、键能更大，该共价晶体硬度更高，解释合理，D合理； 故选项是B。 方法08 理解氢键的本质与影响 【解题通法】氢键是需重点掌握的特殊分子间作用力。① 本质：是H与N、O、F这些电负性大、半径小的原子间产生的较强静电吸引，属于分子间作用力，非化学键。② 形成条件：分子中必须含有H—N、H—O或H—F键。③ 影响：显著提高物质的熔、沸点、影响溶解度和密度。 【典型例题】物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是 选项 性质差异 结构因素 A 稳定性：[Cu(NH3)4]2+＞[ Cu(H2O)4]2+ 配位原子的电负性影响配体的配位能力 B 沸点：CO2＜HCHO HCHO分子间存在氢键 C 键角：SO2＞SCl2 中心原子的杂化类型和孤电子对数不同影响分子的几何结构 D 碱性：甲胺(CH3NH2)＞氨气 烃基为推电子基 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．配位原子电负性低（N＜O）的NH3配位能力更强，使[Cu(NH3)4]2+更稳定，解释正确，A正确； B．CO2沸点低于HCHO的原因是：CO2是非极性分子，HCHO是极性分子，CO2分子间范德华力较弱，HCHO分子间无氢键（H未直接连O），B错误； C．SO2中心原子价层电子对数为2+=3，含有1个孤电子对，杂化方式为sp2，SCl2中心原子价层电子对数为2+=4，含有2个孤电子对，杂化方式为sp3，中心原子的杂化类型和孤电子对数不同影响分子的几何结构，导致键角：SO2＞SCl2，C正确； D．甲胺的-CH3为推电子基，增强N的电子云密度，碱性更强，D正确； 故选B。 方法09 分析金属的物理特性 【解题通法】金属的共性均由金属键的特性决定。① 导电导热性：源于自由电子的运动。② 延展性：源于金属离子在受力时发生相对滑动，而自由电子的存在维持了金属键不被破坏。③ 硬度与熔沸点：差异较大，取决于金属键的强弱。 【典型例题】基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述正确的是 A．电子气理论可描述金属键的本质，可用于解释金属晶体的延展性、导电性和导热性 B．VSEPR理论认为分子的空间结构是中心原子的σ电子对与π电子对互斥的结果 C．化合物具有相同的相对分子质量，但是具有不同结构的现象称为同分异构现象 D．等离子体是由阳离子、阴离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体 【答案】A 【详解】A．电子气理论描述金属键中自由电子与金属阳离子的相互作用，能解释金属的延展性（电子气缓冲离子层滑动）、导电性（自由电子定向移动）和导热性（电子传递能量），A正确； B．VSEPR理论的核心是价层σ键电子对和孤电子对的互斥作用，而非π电子对，π电子不参与分子构型决定，B错误； C．同分异构现象要求分子式相同而非仅相对分子质量相同，例如与分子量均为60但分子式不同，不属同分异构，C错误； D．等离子体由阳离子、自由电子和中性粒子组成，整体电中性，但阴离子并非主要成分（电离以释放自由电子为主），D错误； 故选A。 方法10 判断共价键的极性与分子极性 【解题通法】① 共价键极性：由成键原子电负性差决定，差值越大，键的极性越强。② 分子极性：取决于分子的空间构型是否对称。键有极性且空间构型不对称的分子为极性分子；键无极性或键有极性但空间构型高度对称的分子为非极性分子。分子极性影响分子间作用力，进而影响物理性质。 【典型例题】一种新型的电解质锂盐，具有较高的电化学稳定性和电导率，被广泛用于目前的锂电池中。结构如图所示，其中元素M、X、Y、Z均为第二周期元素且原子序数依次增大，X原子核外的s轨道与p轨道上的电子总数之比为，下列叙述错误的是 A．第一电离能： B．X、Y、Z简单气态氢化物的沸点： C．与Y同周期且电负性比Y小的元素有4种 D．分子为含有极性键的极性分子，在四氯化碳中溶解度大于水中溶解度 【答案】C 【详解】A．同周期从左到右，元素的第一电离能有逐渐增大的趋势，第ⅡA与第ⅤA族元素的第一电离能比同周期相邻元素的第一电离能大，第一电离能由大到小的顺序为Z>Y>X>M，A正确； B．H2O和HF均能形成分子间氢键，使其沸点升高，且H2O形成的氢键数目比HF多，因此最简单氢化物的沸点：H2O>HF>CH4，B正确； C．同周期主族元素电负性由左至右增大，与Y同周期且电负性比Y小的元素有Li、Be、B、C、N，共5种，C错误； D．分子V形分子，含有极性键的极性分子，但极性较弱，相比于极性溶剂水，其更易溶于四氯化碳中，D正确； 故选C。 4 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $