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第二單元　離子鍵　離子晶體
課程目標(biāo)
1．加深對離子鍵的認(rèn)識，了解幾種典型的離子晶體。
2．能判斷離子鍵的強(qiáng)弱，能用晶格能大小來解釋一些現(xiàn)象。
3．能用電子式表示離子化合物的形成過程。
圖說考點(diǎn)
基 礎(chǔ) 知 識
技 能 素 養(yǎng)
形成性自評
基 礎(chǔ) 知 識
[新知預(yù)習(xí)]
一、離子鍵的形成
靜電引力
靜電斥力　
能量
2．離子鍵的兩個特征
球形對稱　
靜電作用相同
二、離子晶體
1．概念、特點(diǎn)、物理性質(zhì)及實(shí)例
概念 陰、陽離子間通過離子鍵相結(jié)合形成的晶體
構(gòu)成微粒 ________離子
微粒間作用力 ________
物理性質(zhì) 具有一定的________和較高的________
實(shí)例 活潑金屬氧化物，如Na2O、MgO等；大多數(shù)鹽，如NaCl、Na2SO4、NaHCO3等；強(qiáng)堿，如NaOH、Ba(OH) 2等。
陰、陽
離子鍵
硬度
熔點(diǎn)
2.晶格能
定義 拆開1 mol離子晶體使之形成________陰離子和________陽離子時所________的能量
作用 衡量離子鍵的強(qiáng)弱
影響因素 離子所帶電荷數(shù)________，離子半徑________，
晶格能越大
與物質(zhì)物理 性質(zhì)的關(guān)系 晶格能________，離子鍵越牢固，
晶體的熔點(diǎn)________，硬度________
氣態(tài)　
氣態(tài)　
吸收　
越多　
越小　
越大　
越高　
越大
3.離子的配位數(shù)
一種離子周圍所環(huán)繞的帶________的離子數(shù)目為該離子的配位數(shù)。
離子晶體中陰、陽離子半徑比與配位數(shù)的關(guān)系：
r＋/r－ 配位數(shù) 實(shí)例
0.225～0.414 4 ZnS
0.414～0.732 6 NaCl
0.732～1.0 8 CsCl
>1.0 12 CsF
相反電荷
4.兩種常見的離子晶體
氯化鈉 氯化銫
晶體結(jié)構(gòu)模型
配位數(shù) ________ ________
每個晶胞的組成 ________Na＋和________Cl－ ________Cs＋和________Cl－
相應(yīng)類型的離子化合物 KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、NiO、CaS等 CsBr、CsI、NH4Cl等
6
8
　4個
4個
1個
1個
[即時性自測]
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)離子晶體中只含有離子鍵，沒有共價鍵。(　　)
(2)離子晶體熔沸點(diǎn)一般比較高。(　　)
(3)晶格能越大，離子鍵越弱，離子晶體的熔沸點(diǎn)就越低。(　　)
(4)離子晶體中每個離子周圍均吸引著6個帶相反電荷的離子。(　　)
(5)只有非金屬元素不可能形成離子鍵。(　　)
(6)離子晶體在任何情況下都可以導(dǎo)電。(　　)
(7)離子晶體均易溶于水。(　　)
(8)離子晶體熔化時破壞了離子鍵。(　　)
×
√
×
×
×
×
×
√
2．下列性質(zhì)中，可以較充分說明某晶體是離子晶體的是(　　)
A．具有較高的熔點(diǎn)
B．固態(tài)不導(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電
C．可溶于水
D．固態(tài)不導(dǎo)電，熔融狀態(tài)能導(dǎo)電
解析：A項，共價晶體的熔點(diǎn)也較高，錯誤；B項，有些分子晶體(如HCl)的水溶液也能導(dǎo)電，錯誤；C項，有些分子晶體也能溶于水，錯誤；D項，固態(tài)時不導(dǎo)電說明不是金屬晶體，熔融狀態(tài)可導(dǎo)電，則可說明含有離子鍵，即為離子晶體，正確。
答案：D
3．下列關(guān)于離子鍵的特征的敘述中，正確的是(　　)
A．一種離子對帶異性電荷離子的吸引作用與其所處的方向無關(guān)，故離子鍵無方向性
B．因為離子鍵無方向性，所以陰、陽離子的排列是沒有規(guī)律的
C．因為氯化鈉的化學(xué)式是NaCl，所以每個Na＋周圍吸引一個Cl－
D．因為離子鍵無飽和性，所以一種離子周圍可以吸引任意多個帶異性電荷的離子
解析：因為離子鍵無方向性，所以與帶異性電荷的離子間的相互作用與所處的相對位置無關(guān)，但為了使物質(zhì)能量最低，體系最穩(wěn)定，陰、陽離子的排列也是有規(guī)律的。離子鍵的無飽和性，體現(xiàn)在一種離子的周圍盡可能多地吸引帶異性電荷的離子，但也不是任意的，它還要受兩種離子的半徑比和個數(shù)比的影響。“NaCl”是表示陰、陽離子個數(shù)比的一個比例式，而不是表示物質(zhì)確定組成的“分子式”。
答案：A
4．下列電子式中，正確的是(　　)
答案：C
解析：
NH4Cl的電子式為 ；
NH4Br的電子式為 ；
CaCl2的電子式為 。
5．MgO、Rb2O、CaO、BaO四種離子晶體的熔點(diǎn)由高到低的順序是(　　)
A．MgO>Rb2O>BaO>CaO
B．MgO>CaO>BaO>Rb2O
C．CaO>BaO>MgO>Rb2O
D．CaO>BaO>Rb2O>MgO
解析：四種離子晶體所含陰離子相同，所含陽離子不同。對Mg2＋、Rb＋、Ca2＋、Ba2＋進(jìn)行比較，Rb＋所帶電荷數(shù)最少，半徑最大，其與O2－形成的離子鍵最弱，故Rb2O的熔點(diǎn)最低。對Mg2＋、Ca2＋、Ba2＋進(jìn)行比較，它們所帶電荷數(shù)一樣多，半徑Mg2＋CaO>BaO，相應(yīng)離子晶體的熔點(diǎn)由高到低的順序為MgO>CaO>BaO。綜上所述，四種離子晶體的熔點(diǎn)由高到低的順序是MgO>CaO>BaO>Rb2O。
答案：B
6．同類晶體的熔、沸點(diǎn)變化是有規(guī)律的，試分析下列兩組物質(zhì)熔點(diǎn)規(guī)律性變化的原因：
晶體熔、沸點(diǎn)的高低取決于組成晶體微粒間的作用力的大小。A組是________晶體，晶體微粒之間通過________相連。B組晶體屬于________晶體，價電子數(shù)由少到多的順序是________________，原子半徑由大到小的順序是________________，可知，金屬鍵的強(qiáng)度由小到大的順序為________________。
A 物質(zhì) NaCl KCl CsCl
熔點(diǎn)/K 1 074 1 049 918
B 物質(zhì) Na Mg Al
熔點(diǎn)/K 317 923 933
離子　
離子鍵　
金屬　
NaNa>Mg>Al
Na解析：A組物質(zhì)為離子晶體，離子之間通過離子鍵相結(jié)合。一般來說，陰、陽離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，離子晶體的熔、沸點(diǎn)越高。因為NaCl、KCl、CsCl中的陰、陽離子所帶電荷數(shù)相等，而r(Na＋)KCl>CsCl。B組物質(zhì)為金屬晶體，由金屬鍵結(jié)合而成。一般而言，金屬元素的原子半徑越小，單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目越多，金屬鍵越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高。因為q(Na＋)r(Mg)>r(Al)，所以，金屬鍵強(qiáng)弱關(guān)系為Na技 能 素 養(yǎng)
提升點(diǎn)一　離子晶體的物理性質(zhì)及原因
[例1]　下列性質(zhì)適合于離子晶體的是(　　)
①熔點(diǎn)1 070 ℃，易溶于水，水溶液能導(dǎo)電　
②熔點(diǎn)10.31 ℃，液態(tài)不導(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電　
③能溶于CS2，熔點(diǎn)112.8 ℃，沸點(diǎn)444.6 ℃　
④熔點(diǎn)97.81 ℃，質(zhì)軟，導(dǎo)電，密度0.97 g·cm－3　
⑤熔點(diǎn)－218 ℃，難溶于水　
⑥固體能導(dǎo)電，有延展性　
⑦難溶于水，固體時導(dǎo)電，升溫時導(dǎo)電能力減弱　
⑧難溶于水，熔點(diǎn)高，固體不導(dǎo)電，熔融時導(dǎo)電
A．①⑧　　　　　　　　B．②③⑥
C．①④⑦ D．②⑤
答案：A
解析：離子晶體熔融時能導(dǎo)電，難溶于非極性溶劑，熔點(diǎn)較高、質(zhì)硬而脆，固體不導(dǎo)電，故②③④⑤⑦均不符合離子晶體的特點(diǎn)；固體導(dǎo)電且有延展性，⑥為金屬晶體；故只有①⑧符合題意。
狀元隨筆　離子晶體本質(zhì)特征為：固態(tài)不導(dǎo)電，熔融能導(dǎo)電。
[提升1]　根據(jù)要求回答下列問題：①CaBr2；②H2O；③NH4Cl；④H2O2；⑤Na2O2；⑥Ca(OH)2；⑦HClO；⑧Al。
(1)只含有離子鍵的是________(用序號回答，下同)。
(2)含有共價鍵的離子晶體是____________。
(3)屬于共價化合物的是____________。
(4)熔融狀態(tài)能導(dǎo)電的晶體是____________。
(5)熔融狀態(tài)和固態(tài)時，都能導(dǎo)電的晶體是_______。
①
③⑤⑥
②④⑦
①⑤⑥⑧
⑧
解析：①CaBr2只含有離子鍵，是離子化合物，離子晶體，熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電；②H2O只含共價鍵，是共價化合物；③NH4Cl含離子鍵和共價鍵，是離子化合物，離子晶體，熔融狀態(tài)下完全分解成NH3和HCl，不能導(dǎo)電；④H2O2只含共價鍵，是共價化合物；⑤Na2O2既有離子鍵又有共價鍵，是離子化合物，離子晶體，熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電；⑥Ca(OH)2既有離子鍵又有共價鍵，是離子化合物，離子晶體，熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電；⑦HClO只含共價鍵，是共價化合物；⑧Al是金屬單質(zhì)，屬于金屬晶體，在熔融狀態(tài)和固態(tài)時都能導(dǎo)電。
[關(guān)鍵能力]
離子晶體的物理性質(zhì)及其原因
性質(zhì) 原因
熔沸點(diǎn) 離子晶體中有較強(qiáng)的離子鍵，熔化或汽化時需消耗較多的能量。所以離子晶體有較高的熔、沸點(diǎn)和難揮發(fā)性
硬度 硬而脆。當(dāng)晶體受到?jīng)_擊力作用時，部分離子鍵發(fā)生斷裂，導(dǎo)致晶體破碎
導(dǎo)電性 不導(dǎo)電，但熔融或溶于水后能導(dǎo)電。離子晶體中，離子鍵較強(qiáng)，陰、陽離子不能自由移動，即晶體中無自由移動的離子，因此離子晶體不導(dǎo)電。當(dāng)升高溫度時，陰、陽離子獲得足夠的能量克服了離子間的相互作用力，成為自由移動的離子，在外加電場的作用下，離子定向移動而導(dǎo)電
溶解性 大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑(如水)中，難溶于非極性溶劑(如汽油、苯、CCl4)中。當(dāng)把離子晶體放入水中時，水分子對離子晶體中的離子產(chǎn)生吸引，使離子晶體中的離子克服離子間的相互作用力而離開晶體，變成在水中自由移動的離子
延展性 離子晶體中陰、陽離子交替出現(xiàn)，層與層之間如果滑動，同性離子相鄰而使斥力增大導(dǎo)致不穩(wěn)定，所以離子晶體無延展性
狀元隨筆　離子晶體中的“不一定”
(1)離子晶體中不一定都含有金屬元素，如NH4NO3晶體。
(2)離子晶體中除含離子鍵外不一定不含其他化學(xué)鍵，如CH3COONH4中除含離子鍵外，還含有共價鍵、配位鍵。
(3)由金屬元素和非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體，如AlCl3是分子晶體。
(4)含有陽離子的晶體不一定是離子晶體，也可能是金屬晶體。
(5)離子晶體中不一定不含分子，如CuSO4·5H2O晶體。

提升點(diǎn)二　晶格能的應(yīng)用
[例2]　溴化鈉、氯化鈉和氧化鎂等離子晶體的核間距和晶格能(部分)如下表所示：
(1)溴化鈉晶體的晶格能比氯化鈉晶體的________(填“大”或“小”)，主要原因是_________________________。
(2)氧化鎂晶體的晶格能比氯化鈉晶體的大，
主要原因是___________________________________________。
(3)溴化鈉、氯化鈉和氧化鎂晶體中，硬度最大的是________(填名稱)。工業(yè)制取單質(zhì)鎂時，往往電解的是氯化鎂而不是氧化鎂，主要原因是______________________________________________________。
NaBr NaCl MgO
離子的核間距/pm 290 276 205
晶格能/(kJ·mol－1) 786 3 791
小
NaBr比NaCl離子的核間距大
氧化鎂晶體中陰、陽離子所帶的電荷數(shù)多，并且離子的核間距小
氧化鎂
氧化鎂晶體比氯化鎂晶體晶格能大，熔點(diǎn)高，電解時消耗電能多
解析：利用離子晶體中離子的核間距、離子所帶電荷數(shù)與晶格能的關(guān)系，對離子晶體的性質(zhì)進(jìn)行分析。晶格能越大，離子晶體越穩(wěn)定，熔、沸點(diǎn)越高。
[提升2]　AB、CD、EF均為1∶1型離子化合物，根據(jù)下列數(shù)據(jù)判斷它們?nèi)邸⒎悬c(diǎn)由高到低的順序是(　　)
A.CD>AB>EF B．AB>EF>CD
C．AB>CD>EF D．EF>AB>CD
物質(zhì) AB CD EF
離子電荷數(shù) 1 1 2
鍵長/10－10m 2.31 3.18 2.10
答案：D
[關(guān)鍵能力]
1．晶格能的概念
晶格能(符號為U)是指拆開1 mol離子晶體使之形成氣態(tài)陰離子和氣態(tài)陽離子時所吸收的能量。晶格能通常取正值，單位為kJ·mol－1。
2．晶格能的意義
晶格能是最能反映離子晶體穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)。晶格能越大，表示離子鍵越強(qiáng)，晶體越穩(wěn)定。
3．影響晶格能大小的因素
晶格能與陰、陽離子所帶電荷數(shù)成正比，與陰、陽離子的距離(核間距)成反比，即離子所帶電荷數(shù)越多，晶格能越大；離子的半徑越小，晶格能越大。
4．晶格能的作用
由上表可以看出：晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，而且熔點(diǎn)越高，硬度越大。同時晶格能還影響巖漿晶出的次序，巖漿中晶格能越大的礦物越易結(jié)晶析出。
AB型離子晶體 離子電荷數(shù)Z 晶格能/(kJ·mol－1) 熔點(diǎn)/℃ 摩氏硬度
NaF 1 923 993 3.2
NaCl 1 786 801 2.5
NaBr 1 747 747 <2.5
NaI 1 704 661 <2.5
MgO 2 3 791 2 852 6.5
CaO 2 3 401 2 614 4.5
SrO 2 3 223 2 430 3.5
BaO 2 3 054 1 918 3.3
狀元隨筆　解晶格能應(yīng)用類題的注意事項
1．解答有關(guān)離子晶體性質(zhì)(特別是物理性質(zhì))的問題時。應(yīng)抓住成鍵離子所帶電荷數(shù)的多少、核間距的大小→晶格能的大小→晶格能與性質(zhì)之間的關(guān)系這一主線進(jìn)行分析、判斷、推理。
2．離子晶體的熔點(diǎn)與離子鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，而離子鍵的強(qiáng)弱可用晶格能來衡量。離子所帶電荷數(shù)越多，離子間距離越小，晶格能越大，離子鍵越強(qiáng)，離子晶體熔點(diǎn)越高。
提升點(diǎn)三　晶胞結(jié)構(gòu)的分析與計算
[例3]　如圖所示為高溫超導(dǎo)領(lǐng)域里的一種化合物——鈣鈦礦的晶胞結(jié)構(gòu)。
(1)在該物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)中，每個鈦離子周圍與它距離最近且相等的鈦離子有________個，鈣離子有________個。
(2)該化合物的化學(xué)式為________。
(3)若鈣、鈦、氧三種元素的相對原子質(zhì)量分別為a、b、c，晶胞的邊長(鈦離子之間的距離)為d nm(1 nm＝1×10－9m)，則該晶體的密度為______________ g·cm－3(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。
6
8
CaTiO3　
解析：(1)每個鈦離子周圍與它距離最近且相等的鈦離子有6個(上、下、前、后、左、右各1個)，每個鈦離子周圍與它距離最近且相等的鈣離子有8個。
(2)該正六面體結(jié)構(gòu)單元中，鈣離子位于晶胞的中心，故鈣離子數(shù)為1。鈦離子位于頂角，鈦離子數(shù)為8×＝1，氧離子位于棱上，氧離子數(shù)為12×＝3。因此，該化合物的化學(xué)式為CaTiO3。
(3)由(2)可知，1個晶胞的質(zhì)量m＝g，體積V＝(d×10－7cm)3＝d3×10－21 cm3，則晶體的密度ρ＝＝g·cm－3。
狀元隨筆確定晶胞中微粒的個數(shù)物質(zhì)的化學(xué)式晶胞的質(zhì)量密度確定晶胞的體積
[提升3]　(1)下圖所示為NaCl晶胞的結(jié)構(gòu)示意圖。它向三維空間延伸得到完美晶體。試回答：
①一個NaCl晶胞中有________個Na＋，有________個Cl－。
②一定溫度下，用X射線衍射法測得晶胞的邊長為a cm，該溫度下
NaCl晶體的密度是____________。
③若NaCl晶體的密度為d g·cm－3，則NaCl晶體中Na＋與Na＋之間的最短距離是________。
4
4
g·cm－3
· cm
解析：(1)①根據(jù)圖中NaCl一個晶胞：Na＋個數(shù)＝8×＋6×＝4，Cl－個數(shù)＝12×＋1＝4。
②1個晶胞中含有NaCl為 mol，晶胞體積為，晶體密度ρ＝＝g·cm－3。
③Na＋與Na＋之間最短距離為晶胞邊長的。把②中結(jié)果變換為da3＝，所以a＝(cm)。Na＋與Na＋間最短距離＝a cm＝· cm。
(2)如圖是CaF2晶體的晶胞示意圖，回答下列問題：
①Ca2＋的配位數(shù)是______，F(xiàn)－的配位數(shù)是______。
②該晶胞中含有的Ca2＋數(shù)目是________個，F(xiàn)－數(shù)目是________個。
③CaF2晶體的密度為a g·cm－3，則晶胞的體積是________________________(只要求列出算式)。
8
4
4
8
解析：(2)①每個Ca2＋周期吸引8個F－，每個F－周圍吸收4個Ca2＋，所以Ca2＋的配位數(shù)為8，F(xiàn)－的配位數(shù)為4。②F－位于晶胞內(nèi)部，所以每個晶胞中含有F－8個。含有Ca2＋為×8＋×6＝4個。
③ρ＝＝＝a g·cm－3，
V＝。
[關(guān)鍵能力]
晶胞的結(jié)構(gòu)與計算
1．計算類型
(1)根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)，計算其組成微粒間的距離。
(2)根據(jù)晶胞的質(zhì)量和晶體有關(guān)的摩爾質(zhì)量間的關(guān)系計算微粒個數(shù)、微粒間距、ρ等。
(3)計算晶體(晶胞)的空間利用率。
2．計算原理
(1)根據(jù)晶胞的組成列出其質(zhì)量與晶體有關(guān)摩爾質(zhì)量間的關(guān)系式。
①晶胞組成的確定：均攤法。用均攤法計算一個晶胞所含組成微粒的個數(shù)。
②計算表達(dá)式：
m＝ρV＝·M式中，m為一個晶胞的質(zhì)量，ρ為晶胞(晶體)的密度，V為一個晶胞的體積，M為晶體的摩爾質(zhì)量。
如圖為NaCl晶體的晶胞，圖中2個鈉離子間距離為a，ρ＝＝。
(2)晶胞的空間利用率＝×100%。
狀元隨筆　解晶體計算類題的方法
(1)解答晶體計算類題時，一要掌握“均攤法”的原理；二要有扎實(shí)的立體幾何知識；三要熟悉常見晶體的結(jié)構(gòu)特征，并能融會貫通，舉一反三。
(2)晶體結(jié)構(gòu)的計算常常涉及晶體密度、NA、M、晶胞體積、微粒間距離、微粒半徑、夾角等，其中確定晶體的化學(xué)式是解題的關(guān)鍵，密度的表達(dá)式往往是列等式的依據(jù)。
(3)理解晶胞邊長與微粒間距離的關(guān)系，注意邊長與面對角線、體對角線的關(guān)系。
形成性自評
1．能證明Al2O3屬于離子晶體的是(　　)
A．固態(tài)不導(dǎo)電，熔融時能導(dǎo)電
B．可作耐火材料
C．受熱難分解
D．能溶于NaOH溶液
答案：A
2．下列關(guān)于離子晶體的晶格能的說法中正確的是(　　)
A．離子晶體的晶格能指形成1 mol離子鍵所放出的能量
B．離子晶體的晶格能指破壞1 mol離子鍵所吸收的能量
C．離子晶體的晶格能指1 mol離子化合物中的陰、陽離子由相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)離子結(jié)合成離子晶體時所放出的能量
D．離子晶體的晶格能的大小與晶體的熔點(diǎn)、硬度都無關(guān)
解析：離子晶體的晶格能是氣態(tài)離子形成1 mol離子晶體釋放的能量，常取正值。
答案：C
3．下列各組元素的原子間反應(yīng)容易形成離子鍵的是（　　）
A.a和c 　B．d和f 　 C．d和g 　 D．b和g
解析：由原子a～g的M層電子數(shù)可知，M層即為原子的最外層，元素a～g均為第3周期元素。a、b均為活潑的金屬元素，f、g均為活潑的非金屬元素，所以b與g形成的化學(xué)鍵為離子鍵。
答案：D
原子 a b c d e f g
M層電子數(shù) 1 2 3 4 5 6 7
4．下列所示是從NaCl或CsCl晶體結(jié)構(gòu)中分割出來的部分結(jié)構(gòu)圖，其中屬于從NaCl晶體中分割出來的結(jié)構(gòu)圖是(　　)
A．(1)和(3) B．(2)和(3)
C．(1)和(4) D．只有(4)
解析：根據(jù)NaCl和CsCl兩種典型離子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析圖示。圖(1)中黑球的配位數(shù)為6，圖(4)應(yīng)為簡單立方結(jié)構(gòu)，故(1)和(4)應(yīng)表示NaCl的晶體結(jié)構(gòu)。圖(2)中黑球的配位數(shù)為8，圖(3)為體心立方結(jié)構(gòu)，故(2)和(3)應(yīng)表示CsCl的晶體結(jié)構(gòu)。
答案：C
5．根據(jù)下表的數(shù)據(jù)，判斷下列說法正確的是(　　)
A.晶格能的大小與正負(fù)離子電荷數(shù)和距離成正比
B．晶格能越大，即正、負(fù)離子間的靜電引力越強(qiáng)，晶體的熔點(diǎn)就越高，硬度就越大
C．NaF晶體比NaCl晶體穩(wěn)定
D．表中物質(zhì)CaO晶體最穩(wěn)定
離子化合物 離子電荷數(shù) 鍵長/pm 晶格能/ kJ·mol－1 熔點(diǎn)/℃ 摩氏硬度
NaF 1 231 923 993 3.2
NaCl 1 282 786 801 2.5
MgO 2 210 3 791 2 852 6.5
CaO 2 240 3 401 2 614 4.5
答案：C
解析：根據(jù)表中相同離子電荷數(shù)的離子化合物的晶格能與鍵長的關(guān)系可知，晶格能的大小與正、負(fù)離子之間的距離成反比，A錯誤；離子鍵的本質(zhì)是陰、陽離子間的靜電作用，不只是引力，還有斥力，B錯誤；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，晶格能：NaF>NaCl，故NaF晶體比NaCl晶體穩(wěn)定，C正確；晶格能越大，離子晶體越穩(wěn)定，表中所列物質(zhì)中MgO晶體最穩(wěn)定，D錯誤。
6．高溫下，超氧化鉀(KO2)晶體呈立方體結(jié)構(gòu)。如圖為超氧化鉀晶體的一個晶胞(晶體中最小的重復(fù)單元)，則下列有關(guān)說法正確的是(　　)
A．KO2中只存在離子鍵
B．超氧化鉀的化學(xué)式為KO2，每個晶胞含有1個K＋和1個
C．晶體中與每個K＋距離最近的有6個
D．晶體中，所有原子之間都以離子鍵相結(jié)合
解析：超氧化鉀(KO2)晶體是離子晶體，所含陰、陽離子分別為K＋、，晶體中K＋與間形成離子鍵中O原子間形成共價鍵，A、D錯誤。由題圖可知，每個晶胞中含有8×＋6×＝4個K＋，含有1＋12×＝4個，晶胞中與每個K＋距離最近的有6個，B錯誤，C正確。
答案：C
7．氮化鈉(Na3N)是一種離子化合物，它與水作用可生成NH3。回答以下問題：
(1)寫出Na3N的電子式：________________。
(2)Na3N與鹽酸反應(yīng)生成兩種鹽，它們的電子式分別是____________
和____________。
(3)Na3N中兩種離子半徑大小關(guān)系為____________。
(4)Na3N與Mg3N2兩種離子晶體相比，________的離子鍵強(qiáng)度較大，理由是__________________________________。
Na＋Mg3N2
Mg2＋比Na＋帶的電荷多，且半徑小
解析：(1)Na3N中陽離子有3個，電子式要體現(xiàn)陰、陽離子交替排列的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，陽離子要包圍在陰離子四周。
(2)根據(jù)Na3N與水作用時Na＋與OH－結(jié)合生成NaOH，N3－與H＋結(jié)合生成NH3。可寫出化學(xué)方程式：Na3N＋3H2O===NH3＋3NaOH；Na3N跟鹽酸反應(yīng)時，可按照首先與水反應(yīng)，生成以上兩種堿性物質(zhì)，然后這兩種物質(zhì)分別跟鹽酸反應(yīng)，生成兩種鹽：NH4Cl和NaCl。(3)Na＋與N3－具有相同的電子層結(jié)構(gòu)(Ne原子型)，Na＋核電荷數(shù)多，所以半徑比較小。(4)因為Mg2＋比Na＋帶的電荷多，且半徑小，所以Mg3N2的離子鍵強(qiáng)度較大。
8．下圖為離子晶體空間構(gòu)型示意圖(“●”代表陽離子，“○”代表陰離子)：
(注：B圖晶胞中內(nèi)部有2個“○”，1個“●”)
(1)以M代表陽離子，N代表陰離子，寫出各離子晶體組成的表達(dá)式：
A________；B________；
C________；D________。
(2)已知FeS2晶體(黃鐵礦的主要成分)具有A的空間結(jié)構(gòu)。
①FeS2晶體中存在的化學(xué)鍵類型是________。
②若晶體結(jié)構(gòu)A中相鄰的陰、陽離子間的距離為a cm且用NA代表阿伏加德羅常數(shù)，則FeS2晶體的密度是________。
MN
MN2
MN2　
MN
離子鍵、非極性共價鍵
解析：(1)A中M的個數(shù)為4×＝個，陰離子N的個數(shù)為4×＝個；B中陰離子N的個數(shù)為4×＋2＝4個，陽離子M個數(shù)為8×＋1＝2個；C中陽離子M有4×＝個，陰離子N有1個；D中陽離子M為8×＝1個，陰離子N有1個。(2)FeS2晶體中的化學(xué)鍵為離子鍵和硫硫之間的非極性共價鍵，1個立方體中有個MN，故ρ＝＝ g·cm－3
9．A、B為兩種短周期元素，A的原子序數(shù)大于B，且B原子的最外層電子數(shù)為A原子最外層電子數(shù)的3倍。A、B形成的化學(xué)式是中學(xué)化學(xué)常見的化合物，該化合物熔融時能導(dǎo)電。試回答下列問題：
(1)A、B的元素符號分別是________、________。
(2)用電子式表示A、B元素形成化合物的過程：___________。
(3)A、B所形成的化合物的晶體結(jié)構(gòu)與氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)相似，則每個陽離子周圍吸引了________個陰離子。晶體中陰、陽離子數(shù)之比為________。
(4)A、B所形成化合物的晶體的熔點(diǎn)比NaF晶體的熔點(diǎn)________，其判斷的理由是______________________________________。
Mg　
O　
6
1∶1
高
Mg2＋和O2－兩種離子比Na＋和F－所帶的電荷多，半徑小，離子鍵強(qiáng)，所以熔點(diǎn)高
解析：短周期中，A的原子序數(shù)大于B，但最外層電子數(shù)卻少，所以A必在第3周期而B在第2周期。B的最外層電子數(shù)是A的3倍，A最外層電子數(shù)若為1，則B為3，兩者不能形成離子型化合物(熔融時能導(dǎo)電)，所以A必為第ⅡA族的鎂，B必為第ⅥA族的氧。(共40張PPT)
第1課時　共價鍵的形成和共價鍵的類型
課程目標(biāo)
1．了解共價鍵的成因和共價鍵的特征(方向性和飽和性)。
2．理解共價鍵的主要成鍵方式(σ鍵和π鍵)。
3．理解σ鍵和π鍵的性質(zhì)和特征。
圖說考點(diǎn)
基 礎(chǔ) 知 識
技 能 素 養(yǎng)
形成性自評
基 礎(chǔ) 知 識
[新知預(yù)習(xí)]
共價鍵及其特征
1．共價鍵的形成
（1）概念：吸引電子能力相近的原子之間通過　　　　形成共價鍵。
（2）成鍵的粒子：一般為非金屬　　或金屬原子與非金屬原子。
（3）成鍵的本質(zhì)：原子間通過　　　　　產(chǎn)生的強(qiáng)烈相互作用。
（4）鍵的形成條件：非金屬元素的　　之間形成共價鍵，大多數(shù)電負(fù)性之差小于1.7的金屬與非金屬原子之間形成共價鍵。
2．共價鍵的特征
(1)飽和性：決定分子的________。
(2)方向性：決定分子的____________。
共用電子對　
原子　
共用電子對
原子
組成　
立體構(gòu)型
3．共價鍵的類型及特征
Ⅰ.共價鍵依據(jù)____________________分為極性鍵和非極性鍵。按________________分為σ鍵和π鍵。
(1)σ鍵
形成 成鍵原子的s軌道或p軌道“________”重疊而形成
類型 s s型
s p型
H—Cl的s p σ鍵的形成
p p型
Cl—Cl的p p σ鍵的形成
特征 ①以形成化學(xué)鍵的兩原子核的________為軸作旋轉(zhuǎn)操作，共價鍵電子云的圖形________，這種特征稱為________
②σ鍵的強(qiáng)度________
共用電子對是否偏移
原子軌道重疊方式
頭碰頭
連線　
不變　
軸對稱　
較大　
(2)π鍵
形成 由兩個原子的p軌道“________”重疊形成
p p型
p p π鍵的形成
特征 ①每個π鍵的電子云由兩塊組成，分別位于由____________構(gòu)成平面的兩側(cè)，如果以它們之間包含原子核的平面為鏡面，它們互為________，這種特征稱為________對稱
②π鍵________旋轉(zhuǎn)；不如σ鍵牢固，較易________
肩并肩
兩原子核
鏡像
鏡面　
不能　
斷裂　
(3)判斷σ鍵和π鍵的一般規(guī)律
①共價單鍵是________鍵；
②共價雙鍵和共價三鍵中有一個鍵是________鍵，其他的都是________鍵。
σ　
σ　
π
Ⅱ.非極性鍵和極性鍵
Ⅲ.配位鍵
(1)形成
由一個原子提供________與另一個有空軌道可接受電子的原子形成________。
(2)表示
常用“________”表示配位鍵，箭頭指向____________的原子，如N 的結(jié)構(gòu)式可表示為____________，但N中4個N—H鍵是完全相同的。
非極性鍵 兩個成鍵原子吸引電子的能力________，共用電子對____________
極性鍵 兩個成鍵原子吸引電子的能力________，共用電子對____________。
在極性鍵中，成鍵原子吸引電子的能力差別越大，
共用電子對偏移的程度________，共價鍵的極性________
相同　
不發(fā)生偏移　
不同　
發(fā)生偏移　
越大　
越強(qiáng)
孤電子對
共價鍵　
―→　
接受孤電子對　
[即時性自測]
1．下列不屬于共價鍵成鍵因素的是(　　)
A．形成共用電子對
B．成鍵原子的原子軌道在空間重疊
C．形成化學(xué)鍵，體系能量降低，趨于穩(wěn)定
D．兩原子體積大小要適中
解析：共價鍵的本質(zhì)是在原子之間形成共用電子對。兩原子形成共價鍵時原子軌道發(fā)生重疊，兩原子的原子軌道重疊越多，鍵越牢固，體系的能量也越低，但對成鍵原子體積的大小沒有要求。綜上所述，故選D項。
答案：D
2．下列元素的原子間易形成共價鍵的是(　　)

A．Na和Cl B．K和F
C．H和Cl D．Ca和O
解析：非金屬元素的原子間容易形成共價鍵，活潑的金屬和非金屬元素的原子間容易形成離子鍵。則Na和Cl形成的是離子鍵，A錯誤；K和F形成的是離子鍵，B錯誤；H和Cl均是非金屬元素，形成的是共價鍵，C正確；Ca和O形成的是離子鍵，D錯誤。
答案：C
3．下列關(guān)于σ鍵的說法錯誤的是(　　)
A．如果電子云圖像是由兩個s電子重疊形成的，即形成s s σ鍵
B．s電子與p電子形成s p σ鍵
C．p電子與p電子不能形成σ鍵
D．HCl分子里含一個s p σ鍵
解析：s電子與s電子、s電子與p電子只能形成σ鍵；p電子與p電子“頭碰頭”形成σ鍵，“肩并肩”形成π鍵。HCl分子中的σ鍵是由H的s電子和Cl的p電子形成的s p σ鍵。
答案：C
4．下列分子中，只有σ鍵沒有π鍵的是(　　)
A．CH4 B．N2
C．CH2===CH2 D．CH≡CH
解析：兩原子間形成共價鍵，先形成σ鍵，然后再形成π鍵，即共價單鍵全部為σ鍵，共價雙鍵、共價三鍵中一定含有一個σ鍵，其余為π鍵。
答案：A
5．有以下物質(zhì)：①HF　②Cl2　③H2O　④N2　⑤C2H4
⑥C2H6　⑦H2　⑧H2O2　⑨HCN(H—C≡N)。
(1)只含有極性鍵的是________。(填序號，下同)
(2)只含有非極性鍵的是________。
(3)既有極性鍵，又有非極性鍵的是________。
(4)只有σ鍵的是______________。
(5)既有σ鍵，又有π鍵的是________。
解析：根據(jù)共價鍵的存在范圍、極性鍵與非極性鍵的區(qū)別、σ鍵和π鍵的形成條件和特征，便可得出各題答案。
①③⑨
②④⑦
⑤⑥⑧
①②③⑥⑦⑧
④⑤⑨
技 能 素 養(yǎng)
提升點(diǎn)一　σ鍵和π鍵
[例1]　關(guān)于σ鍵和π鍵的比較，下列說法不正確的是(　　)
A．σ鍵是軸對稱的，π鍵是鏡面對稱的
B．σ鍵是“頭碰頭”式重疊，π鍵是“肩并肩”式重疊
C．σ鍵不能斷裂，π鍵容易斷裂
D．氫原子只能形成σ鍵，氧原子可以形成σ鍵和π鍵

解析：σ鍵較穩(wěn)定，不易斷裂，而不是不能斷裂。化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是舊鍵的斷裂和新鍵的形成。
答案：C

[提升1]　(1)已知碳的氧化物可以制備尿素、乙烯脲等，其中乙烯脲可用于制備樹脂、增塑劑、噴漆、膠黏劑等。
①乙烯脲中含 σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為________。
②尿素分子中 σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為________。
(2)下列物質(zhì)中，σ鍵和π鍵數(shù)目相等的是________；σ鍵數(shù)目小于π鍵數(shù)目的是________；σ鍵和π鍵數(shù)目之比為2∶1的是________。只含有極性鍵的是________。
A．CH2===CH—C≡N B．N≡C—C≡N
C．CH2===CH—COOH D．H—C≡N
12∶1
7∶1
D
B
A
D
解析：(1)單鍵為σ鍵，雙鍵中含一個σ鍵、一個π鍵。①一個乙烯脲分子中含 12個σ鍵、1個π鍵，故σ鍵與π鍵數(shù)目之比為12∶1。②一個尿素分子中含7個σ鍵、1個π鍵，故σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為7∶1。
狀元隨筆　
(1)兩原子間可以只形成σ鍵，但不能只形成π鍵，即多原子分子中一定有σ鍵，可能有π鍵。
(2)σ鍵和π鍵對分子性質(zhì)的影響：通常情況下，σ鍵比π鍵牢固，π鍵比較容易斷裂，因此含π鍵的化合物的化學(xué)性質(zhì)比只含有σ鍵的化合物活潑，如乙烯的化學(xué)性質(zhì)比乙烷活潑。
[關(guān)鍵能力]
σ鍵與π鍵的比較
共價鍵類型 σ鍵 π鍵
示意圖
原子軌道重疊方式 “頭碰頭”重疊 “肩并肩”重疊
原子軌道重疊部位 兩原子核之間，在鍵軸處 鍵軸上方和下方，鍵軸處為零
原子軌道重疊程度 大 小
鍵的強(qiáng)度 較大 較小
活潑性 不活潑 活潑
成鍵規(guī)律 共價單鍵是σ鍵；雙鍵中一個鍵是σ鍵，一個鍵是π鍵；三鍵中一個鍵是σ鍵，另外兩個鍵是π鍵 狀元隨筆　兩個自旋方向相反的s電子或s電子與p電子只能形成σ鍵不能形成π鍵，而兩個自旋方向相反的p電子既可形成σ鍵，又可形成π鍵，但是首先要形成σ鍵。因為形成σ鍵時原子軌道重疊的程度比形成π鍵時原子軌道重疊的程度大，電子在核間出現(xiàn)的概率大，共價鍵強(qiáng)，形成的分子更穩(wěn)定。
提升點(diǎn)二　共價鍵的特征與分類
[例2]　下列說法正確的是(　　)
A．所有的原子軌道都具有一定的伸展方向，因此所有的共價鍵都具有方向性
B．某原子跟其他原子形成共價鍵時，其共價鍵數(shù)一定等于該元素原子的價電子數(shù)
C．基態(tài)C原子有兩個未成對電子，所以最多只能形成2個共價鍵
D．1個N原子最多只能與3個H原子結(jié)合形成NH3分子，是由共價鍵的飽和性決定的
答案：D
解析：只有2個s原子軌道重疊形成的H—H鍵沒有方向性，其他原子軌道重疊形成的共價鍵都有方向性，A不正確；非金屬元素的原子形成的共價鍵數(shù)目一般等于該原子最外層的未成對電子數(shù)，不能說一定等于該元素原子的價電子數(shù)，B不正確；在形成CH4分子的過程中，碳原子2s軌道中的1個電子激發(fā)到2p空軌道，這樣形成了4個未成對電子，C不正確；N原子最外層2p軌道上共有3個未成對電子，1個N原子可以與3個H原子結(jié)合形成NH3，此時共價鍵飽和，D正確。
[提升2]　共價鍵具有飽和性和方向性，下列有關(guān)敘述不正確的是(　　)
A．共價鍵的飽和性是由成鍵原子的未成對電子數(shù)決定的
B．共價鍵的方向性是由成鍵原子軌道的方向性決定的
C．共價鍵的飽和性決定了分子內(nèi)部原子的數(shù)量關(guān)系
D．共價鍵的飽和性與原子軌道的重疊程度有關(guān)

解析：一般地，原子的未成對電子一旦配對成鍵，就不再與其他原子的未成對電子配對成鍵了，故原子的未成對電子數(shù)目決定了該原子形成的共價鍵具有飽和性，這一飽和性也就決定了該原子成鍵時最多連接的原子數(shù)，故A、C正確；形成共價鍵時，為了達(dá)到原子軌道的最大重疊程度，成鍵的方向與原子軌道的伸展方向就存在著必然的聯(lián)系，則共價鍵的方向性是由成鍵原子軌道的方向性決定的，故B正確；共價鍵的飽和性與原子軌道的重疊程度無關(guān)，與原子的未成對電子數(shù)有關(guān)，故D錯誤。
答案：D
狀元隨筆　
注意：(1)共價鍵的飽和性決定了各種原子形成分子時相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系。
(2)共價鍵的方向性決定了分子的立體結(jié)構(gòu)。
(3)并不是所有的共價鍵都具有方向性。如兩個s電子形成的共價鍵就沒有方向性。
[關(guān)鍵能力]
共價鍵的特征和分類方法
1．共價鍵特征
(1)當(dāng)成鍵原子相互接近時，原子軌道發(fā)生重疊，兩原子核間的電子密度增大，體系的能量降低。
(2)共價鍵的飽和性決定了各種原子形成分子時相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系。
(3)共價鍵的方向性決定了分子的立體構(gòu)型。但并不是所有共價鍵都具有方向性，如兩個s軌道形成共價鍵時就沒有方向性。
2．共價鍵的分類方法
分類標(biāo)準(zhǔn) 類型
共用電子對數(shù) 單鍵、雙鍵、三鍵
共用電子對的偏移程度 極性鍵、非極性鍵
原子軌道重疊方式 σ鍵、π鍵
共用電子對來源 配位鍵、非配位鍵
狀元隨筆　
(1)共價鍵的成鍵微粒為原子，形成共價鍵的兩種原子對應(yīng)元素的電負(fù)性相差較小。
(2)共價鍵可分為極性共價鍵和非極性共價鍵。兩個同種元素的原子之間形成的共價鍵是非極性共價鍵，如C—C、O—O鍵；兩個不同種元素的原子之間形成的共價鍵是極性共價鍵，如H—Cl、H—C、C—O鍵。

形成性自評
1．下列分子中的σ鍵是由一個原子的s軌道和另一個原子的p軌道以“頭碰頭”方式重疊構(gòu)建而成的是(　　)
A．H2 B．HF
C．Cl2 D．F2
解析：氫氣中存在s s σ鍵，A不正確；HF中存在s p σ鍵，B正確；氯氣中存在p p σ鍵，C不正確；氟氣中存在p p σ鍵，D不正確。
答案：B
2．下列說法中不正確的是(　　)
A．σ鍵比π鍵重疊程度大，形成的共價鍵強(qiáng)
B．兩個原子之間形成共價鍵時，最多有一個σ鍵
C．氣體單質(zhì)中，一定有σ鍵，可能有π鍵
D．N2分子中有一個σ鍵，兩個π鍵
解析：從原子軌道重疊程度看，π鍵軌道重疊程度比σ鍵重疊程度小，故π鍵穩(wěn)定性低于σ鍵，在氣體單質(zhì)分子中存在σ鍵(如Cl2、H2)、π鍵(N2中存在σ鍵和π鍵)，稀有氣體為單原子分子，不存在化學(xué)鍵。
答案：C
3．下列說法正確的是(　　)
A．π鍵是由兩個p電子以“頭碰頭”方式重疊而成的
B．σ鍵是鏡面對稱，而π鍵是軸對稱
C．乙烷分子中的鍵全為σ鍵而乙烯分子中含σ鍵和π鍵
D．H2分子中含σ鍵，Cl2分子中含π鍵
解析：π鍵是由兩個原子的p軌道“肩并肩”重疊形成的，A項錯誤；σ鍵為軸對稱，π鍵是鏡面對稱，B項錯誤；Cl2分子中只有σ鍵，D項錯誤。
答案：C
4．下列關(guān)于共價鍵的說法正確的是(　　)
A．共價鍵只存在于共價化合物中
B．金屬元素和非金屬元素間一定不能形成共價鍵
C．非極性鍵只存在于單質(zhì)分子中
D．離子化合物中既可能含有極性鍵也可能含有非極性鍵
解析：共價鍵存在于共價化合物中也可能存在于離子化合物中，可能是極性共價鍵也可能是非極性共價鍵；單質(zhì)中形成的共價鍵為非極性共價鍵；離子化合物中可能含有極性共價鍵也可能含有非極性共價鍵。
答案：D
5．下列關(guān)于乙醇分子的說法正確的是(　　)
A．分子中共含有8個極性共價鍵
B．分子中不含有非極性共價鍵
C．分子中只含有σ鍵
D．分子中含有1個π鍵
解析：乙醇的結(jié)構(gòu)式為 ，共含有8個共價鍵，其中C—H、C—O、O—H鍵為極性共價鍵，共7個，C—C鍵為非極性共價鍵。由于全為共價單鍵，故分子中不含π鍵。
答案：C
6．下列分子的結(jié)構(gòu)式與共價鍵的飽和性不相符的是(　　)
答案：A
解析：由共價鍵的飽和性可知：C、Si均形成4個共價鍵，H形成1個共價鍵，O、S均形成2個共價鍵。A項中O原子之間不可能形成雙鍵；B項是過氧乙酸，含有過氧鍵O—O；C項相當(dāng)于S取代了CH3OH中的氧原子；D項中Si原子形成4個共價鍵。
7．過二硫酸(H2S2O8)的結(jié)構(gòu)式為

按要求回答問題：
一分子H2S2O8含有________個σ鍵，________個極性鍵，________個非極性鍵，________個配位鍵。
11
10　
1
4
8．a(chǎn)、b、c、d為四種由短周期元素組成的物質(zhì)，它們都含有14個電子，且均含共價鍵。回答下列問題：
(1)c是雙核單質(zhì)，其電子式為____________。c分子中所含共價鍵的類型為____________(填“極性鍵”或“非極性鍵”)。c單質(zhì)常溫下性質(zhì)穩(wěn)定，不易與其他物質(zhì)反應(yīng)，
原因是__________________________________________________。
(2)d是四核化合物，其結(jié)構(gòu)式為____________，d分子內(nèi)含有________個σ鍵，________個π鍵，σ鍵和π鍵的強(qiáng)度大小關(guān)系為σ鍵________(填“＞”“＜”或“＝”)π鍵，
原因是_____________________________________________。
∶N N∶
非極性鍵　
N2分子中的共價三鍵很牢固
H—C≡C—H
3
2　
＞
形成σ鍵的原子軌道的重疊程度比π鍵的大，σ鍵更牢固
解析：(1)c是雙原子單質(zhì)，每個原子有7個電子，故c為N2，N2的電子式為∶N N∶，含有非極性鍵，N2分子中的共價三鍵很牢固，所以N2分子很穩(wěn)定。(2)d是四核化合物，即4個原子共有14個電子，只能是烴，故d為C2H2，C2H2的結(jié)構(gòu)式為H—C≡C—H，有2個C—Hσ鍵，C≡C鍵中有1個σ鍵和2個π鍵。(共47張PPT)
第2課時　共價鍵鍵參數(shù)　共價晶體
課程目標(biāo)
1．理解鍵長、鍵能等鍵參數(shù)的概念。
2．能運(yùn)用鍵參數(shù)說明簡單分子的某些性質(zhì)。
3．掌握共價晶體的概念及共價晶體的結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)特點(diǎn)。
圖說考點(diǎn)
基 礎(chǔ) 知 識
技 能 素 養(yǎng)
形成性自評
基 礎(chǔ) 知 識
[新知預(yù)習(xí)]
一、共價鍵鍵能與化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱
1．共價鍵的鍵能
共價鍵的鍵能是在101 kPa、298 K條件下，　　　　　　　　　　.
.　　　　　　　　　　　.的過程中所　　　的能量，稱為AB間共價鍵的鍵能。其單位為　　　　。如斷開1 mol H—H鍵吸收的能量為436 kJ，即H—H鍵的鍵能為　　　　　　。鍵能越大，形成化學(xué)鍵時放出的能量　　，意味著化學(xué)鍵越　　　，越不容易被　　　。
2．鍵長
_____________________叫做該共價鍵的鍵長。一般而言，化學(xué)鍵的鍵長越短，鍵能越_____，化學(xué)鍵越______，鍵越________。當(dāng)兩個原子形成共價鍵時，原子軌道發(fā)生重疊，重疊程度越大，鍵長越短，鍵能越________。
1 mol氣態(tài)AB分子生成1 mol氣態(tài)A原子和1 mol氣態(tài)B原子
吸收　　
436 kJ·mol－1
越多
穩(wěn)定　
破壞
kJ·mol－1
兩個原子核間的平均間距
大　
強(qiáng)　
牢固　
大
3．鍵能與化學(xué)反應(yīng)過程中的能量關(guān)系
(1)化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是____________斷裂和____________形成的過程。
(2)舊化學(xué)鍵斷裂________能量，新化學(xué)鍵形成________能量。
化學(xué)反應(yīng)過程中，舊化學(xué)鍵斷裂所吸收的總能量大于新化學(xué)鍵形成所放出的總能量，反應(yīng)為________反應(yīng)，否則，反應(yīng)為________反應(yīng)。反應(yīng)熱(ΔH)＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能。
(3)反應(yīng)物和生成物的化學(xué)鍵的強(qiáng)弱決定著化學(xué)反應(yīng)過程中的________變化。
舊化學(xué)鍵　
新化學(xué)鍵　
吸收　
放出　
吸熱　
放熱　
能量
二、共價晶體
1．共價晶體的概念
晶體中所有原子通過________結(jié)合，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，像這樣的晶體叫做共價晶體。
2．共價晶體中存在的微粒
共價晶體中存在的微粒為________；微粒間的相互作用為________。
3．典型的共價晶體——金剛石
在金剛石晶體中，每個碳原子被周圍__個碳原子包圍，以共價鍵跟___個碳原子結(jié)合形成________________，其C—C—C夾角為109.5°。
金剛石晶體中C原子個數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為1∶(4×)＝1∶2。金剛石結(jié)構(gòu)中最小的環(huán)中，有_____個C原子，金剛石晶胞中含________個C原子。
共價鍵
原子　
共價鍵
4
4
4個共價單鍵
6
8
4．共價晶體的物理性質(zhì)
熔點(diǎn)____，硬度____，_____導(dǎo)電，____溶于一般溶劑。
5．常見的共價晶體
(1)某些非金屬單質(zhì)，如晶體硼(B)、晶體____(________)和________等。
(2)某些非金屬化合物，如________(________)、________(________)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。
高　
大　
不　
難
硅
Si　
金剛石　
金剛砂　
SiC　
二氧化硅　
SiO2
[即時性自測]
1．參考下表中化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)，分析下列分子中受熱時最穩(wěn)定的是(　　)
A.H2　　　　B．HF
C．HI D．HCl
化學(xué)鍵 H—H H—F H—Cl H—Br H—I
鍵能/kJ·mol－1 436 565 431 368 297
解析：共價鍵的鍵能越大，則共價鍵越牢固，含有該鍵的分子越穩(wěn)定。
答案：B
2．下列說法中正確的是(　　)
A．分子中鍵能越大，鍵長越短，則分子越穩(wěn)定
B．只有非金屬原子之間才能形成共價鍵
C．水分子可表示為H—O—H，分子中鍵角為180°
D．H—O鍵鍵能為463 kJ·mol－1，即18 g水分子生成H2和O2時，放出能量為(2×463) kJ
解析：在分子中鍵能越大，結(jié)合力就越強(qiáng)，鍵長應(yīng)越短，分子越穩(wěn)定，所以A正確；B中有些不活潑金屬形成的化學(xué)鍵可能是共價鍵；C中水分子的兩個O—H鍵的鍵角小于180°，其分子結(jié)構(gòu)式雖為H—O—H，但不能表示分子結(jié)構(gòu)的真正空間構(gòu)型；D中給出H—O鍵的鍵能是破壞1 mol H—O鍵所吸收的能量，在H2O分子中有兩個H—O鍵，應(yīng)吸收能量2×463 kJ，而當(dāng)H、O形成H2和O2在成鍵時需放出能量，應(yīng)是其鍵能及其化學(xué)計量數(shù)的乘積，所以反應(yīng)放出的能量應(yīng)是它們的代數(shù)和，故D錯誤。
答案：A
3．氣態(tài)N4分子結(jié)構(gòu)如圖所示。已知斷裂1 mol N—N鍵吸收167 kJ熱量，生成1 mol N≡N鍵放出942 kJ熱量，根據(jù)以上信息和數(shù)據(jù)，判斷下列說法正確的是(　　)
A．N4屬于一種新型的化合物
B．N4分子中存在非極性鍵
C．N4分子中N—N鍵角為109°28′
D．1 mol N4轉(zhuǎn)變成N2將吸收882 kJ熱量
解析：N4是由氮元素形成的一種單質(zhì)，A錯誤；氮元素為活潑非金屬元素，氮元素與氮元素之間形成的是非極性鍵，B正確；N4是正四面體結(jié)構(gòu)，鍵角為60°，C錯誤；已知斷裂1 molN—N鍵吸收167 kJ熱量，生成1 mol N≡N鍵放出942 kJ熱量，則1 mol N4轉(zhuǎn)變成N2將放出882 kJ熱量，D錯誤。
答案：B
4．下表是某些共價晶體的熔點(diǎn)和硬度：
分析表中的數(shù)據(jù)，判斷下列敘述正確的是(　　)
①構(gòu)成共價晶體的原子種類越多，晶體的熔點(diǎn)越高
②構(gòu)成共價晶體的原子間的共價鍵鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)越高
③構(gòu)成共價晶體的原子的半徑越大，晶體的硬度越大
④構(gòu)成共價晶體的原子的半徑越小，晶體的硬度越大
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
共價晶體 金剛石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 鍺
熔點(diǎn)/℃ 3 900 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211
硬度 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0
解析：共價晶體的熔點(diǎn)和硬度與構(gòu)成共價晶體的原子間的共價鍵鍵能有關(guān)，而原子間的共價鍵鍵能與原子半徑的大小有關(guān)。
答案：D
5．根據(jù)下表中的H—X鍵的鍵能回答下列問題：
(1)若使2 mol H—Cl鍵斷裂為氣態(tài)原子，則發(fā)生的能量變化是____________________。
(2)表中共價鍵最難斷裂的是______，最易斷裂的是__________。
(3)由表中鍵能數(shù)據(jù)的大小說明鍵能與分子穩(wěn)定性的關(guān)系：________________________________________________________________________________________________________________________
共價鍵 H—F H—Cl H—Br H—I
鍵能/(kJ·mol－1) 567 431 366 298
吸收862 kJ的能量
H—F
H—I
HF、HCl、HBr、HI的鍵能依次減小，說明四種分子的穩(wěn)定性依次減弱，即HF分子最穩(wěn)定，最難分解，HI分子最不穩(wěn)定，易分解
技 能 素 養(yǎng)
提升點(diǎn)一　鍵參數(shù)及其應(yīng)用
[例1]　Ⅰ.已知?dú)浞肿拥男纬蛇^程示意圖如圖所示，請據(jù)圖回答問題。
(1)H—H鍵的鍵長為________，①～⑤中，體系能量由高到低的順序是__________。
核間距過小時，原子核間排斥力增強(qiáng)。
(2)下列說法正確的是________(填字母)。
A．氫分子中含有一個π鍵
B．由①到④，電子在核間出現(xiàn)的概率增大
C．由④到⑤，需要消耗外界的能量
D．氫分子中含有一個極性共價鍵
74 pm
①⑤②③④
BC
Ⅱ.幾種常見化學(xué)鍵的鍵能如表所示。
請回答下列問題：
(1)試比較Si—Si鍵與Si—C鍵的鍵能大小：X________(填“>”“<”或“＝”)226 kJ·mol－1。
(2)H2被認(rèn)為是21世紀(jì)人類最理想的燃料，而又有科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”“未來的石油”等觀點(diǎn)。試計算每千克H2燃燒(生成水蒸氣)放出的熱量約為________；每摩爾硅完全燃燒放出的熱量約為________(已知1 mol Si中含2 mol Si—Si鍵，1 mol SiO2中含4 mol Si—O鍵)。
化學(xué)鍵 Si—O H—O 氧氧鍵 Si—Si Si—C
鍵能/(kJ·mol－1) 452 462.8 497.3 226 X
>
120 475 kJ　
858.7 kJ
解析：Ⅰ.(1)可以直接從題圖中得到有關(guān)數(shù)據(jù)，H—H鍵的鍵長為74 pm；體系能量由高到低的順序是①⑤②③④。(2)氫分子中含有一個σ鍵，A項錯誤；兩個氫原子的核間距逐漸減小時，原子軌道會相互重疊，導(dǎo)致電子在核間出現(xiàn)的概率增大，B項正確；④已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)改變構(gòu)成氫分子的兩個氫原子的核間距時，需要消耗外界的能量，C項正確；氫分子中含有一個非極性共價鍵，D項錯誤。Ⅱ.(1)Si－Si鍵的鍵長比Si－C鍵的鍵長長，Si－Si鍵的鍵能比Si－C鍵的鍵能小。(2)由題圖可知，H－H鍵的鍵能為436 kJ·mol－1，每千克H2燃燒(生成水蒸氣)放出的熱量約為×(462.8 kJ·mol－1×2－436 kJ·mol－1－497.3 kJ·mol－1×)＝120 475 kJ；每摩爾硅完全燃燒放出的熱量約為452 kJ·mol－1×4 mol－497.3 kJ·mol－1×1 mol－226 kJ·mol－1×2 mol＝858.7 kJ。
狀元隨筆　斷鍵吸熱，成鍵放熱，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能。

[提升1]　下表是一些鍵能數(shù)據(jù)(單位：kJ·mol－1)：
由上表中數(shù)據(jù)能否得出這樣的結(jié)論：
(1)半徑越小的原子形成的共價鍵越牢固(即鍵能越大)。________(填“能”或“不能”)。
(2)非金屬性越強(qiáng)的原子形成的共價鍵越牢固。________(填“能”或“不能”)。
(3)能否從數(shù)據(jù)中找出一些規(guī)律，
請寫出一條：__________________________________________________
___________。
(4)試預(yù)測C－Br鍵的鍵能范圍：__________ 鍵能 鍵能 鍵能 鍵能
H—H 436 Cl—Cl 242.7 H—Cl 431.8 H—O 462.8
S===S 255 H—S 339 C—F 427 C—O 351
C—Cl 330 C—I 218 H—F 568
不能　
不能　
能，同主族元素與相同原子結(jié)合形成共價鍵時，原子半徑越小，共價鍵越強(qiáng)
218 kJ·mol－1
330 kJ·mol－1
解析：根據(jù)表中的有關(guān)數(shù)據(jù)及元素周期律知識分析可知氯原子的原子半徑小于硫原子的原子半徑，且硫元素的非金屬性較氯元素的非金屬性弱，但硫硫鍵的鍵能大于氯氯鍵的鍵能，因此不能說半徑越小的原子形成的共價鍵越牢固，也不能說非金屬性越強(qiáng)的原子形成的共價鍵越牢固。根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析可以得出如下規(guī)律：同主族元素與相同原子結(jié)合形成共價鍵時，原子半徑越小，共價鍵越強(qiáng)；根據(jù)此規(guī)律可知C－Br鍵的鍵能介于C－Cl鍵的鍵能和C－I鍵的鍵能之間，即218 kJ·mol－1～330 kJ·mol－1。
狀元隨筆　非金屬性強(qiáng)弱主要由原子結(jié)構(gòu)決定，而共價鍵強(qiáng)弱則與原子半徑、共用電子對多少有關(guān)。
[關(guān)鍵能力]
共價鍵參數(shù)與分子的性質(zhì)
1．一般來講，形成共價鍵的兩原子半徑之和越小，共用電子對數(shù)越多，則共價鍵越牢固，含有該共價鍵的分子越穩(wěn)定。如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用電子對數(shù)相同(1對)，因F、Cl、Br、I的原子半徑依次增大，故共價鍵牢固程度H—F＞H—Cl＞H—Br＞H—I，因此，穩(wěn)定性HF＞HCl＞HBr＞HI。
2．鍵長越短，往往鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定。
3．鍵能與鍵長是衡量共價鍵穩(wěn)定性的參數(shù)，鍵角是描述分子立體結(jié)構(gòu)的參數(shù)。一般來說，如果知道分子中的鍵角，這個分子的立體構(gòu)型就確定了。
4．鍵能與化學(xué)反應(yīng)的能量變化關(guān)系：
(1)化學(xué)反應(yīng)過程中，舊鍵斷裂吸收的總能量大于新鍵形成所放出的總能量，則反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，吸熱反應(yīng)使反應(yīng)體系的能量增加，故規(guī)定反應(yīng)的熱量變化ΔH為“＋”。
化學(xué)反應(yīng)過程中，舊鍵斷裂所吸收的總能量小于新鍵形成放出的總能量，則反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放熱反應(yīng)使反應(yīng)體系的能量降低，故規(guī)定反應(yīng)的熱量變化ΔH為“－”。
(2)利用鍵能計算反應(yīng)的熱量變化：ΔH＝反應(yīng)物的鍵能總和－生成物的鍵能總和。
狀元隨筆　認(rèn)識鍵參數(shù)的幾個誤區(qū)
(1)鍵長和鍵角共同決定分子的空間結(jié)構(gòu)。
(2)鍵長不是成鍵兩原子的原子半徑之和，而是小于其半徑之和。
(3)鍵能越大，一般鍵長越短，分子越穩(wěn)定。
提升點(diǎn)二　共價晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
[例2]　金剛砂(SiC)與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)(如下圖所示)，在金剛砂的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，碳原子、硅原子交替以共價單鍵相結(jié)合。試回答：
(1)金剛砂屬于______晶體，金剛砂的熔點(diǎn)比金剛石的熔點(diǎn)________。
(2)在金剛砂的結(jié)構(gòu)中，一個硅原子周圍結(jié)合了___個碳原子，其鍵角是________。
(3)金剛砂的結(jié)構(gòu)中含有共價鍵形成的原子環(huán)，其中最小的環(huán)上有________個硅原子。
共價　
低　
4　
109°28′　
3
解析：由于金剛砂是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子和硅原子交替以共價單鍵結(jié)合，所以金剛砂是共價晶體；硅原子的半徑比碳原子的半徑大，所以金剛砂的熔點(diǎn)比金剛石的低。硅和碳是同主族元素，所以硅原子周圍同樣有4個碳原子，鍵角為109°28′。構(gòu)成的六元環(huán)中，有3個碳原子、3個硅原子。
[提升2]　單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種，參考下列數(shù)據(jù)：
(1)晶體硼的晶體類型屬于_________，
理由是________________________________________________。
晶體 金剛石 晶體硅 晶體硼
熔點(diǎn)/K 大于3 820 1 683 2 573
沸點(diǎn)/K 5 100 2 628 2 823
摩氏硬度 10 7.0 9.5
共價晶體　
晶體硼的熔、沸點(diǎn)和硬度都介于共價晶體金剛石和晶體硅之間
(2)晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元是由硼原子構(gòu)成的正二十面體(如圖所示)，各正二十面體之間以B—B鍵相互結(jié)合，在每個正二十面體中有二十個等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂角，每個頂點(diǎn)各有一個硼原子。通過觀察圖形及推算，得出此基本結(jié)構(gòu)單元是由________個硼原子構(gòu)成，其中B—B鍵之間的鍵角是________。
(3)晶體硼的熔點(diǎn)小于金剛石的原因
12
60°
由于原子半徑B＞C，故鍵長B—B＞C—C，鍵能B—B＜C—C，故B熔點(diǎn)低于金剛石
解析：(1)非金屬單質(zhì)形成的晶體類型主要有兩種，一種是共價晶體，一種是分子晶體。兩種晶體的物理性質(zhì)(熔點(diǎn)和沸點(diǎn)、硬度等)有很大的差別，因此根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以看出晶體硼的熔、沸點(diǎn)和硬度都介于金剛石和晶體硅之間，金剛石和晶體硅是典型的共價晶體，所以晶體硼是共價晶體。(2)觀察硼的基本結(jié)構(gòu)單元發(fā)現(xiàn)，每個面是正三角形，每個頂點(diǎn)硼原子與另外5個硼原子分別形成B—B鍵，即每個頂點(diǎn)硼原子為5個面所共有，因此該基本單元內(nèi)硼原子數(shù)為＝12。每個面都是正三角形，所以B—B鍵鍵角為60°。(3)共價晶體的熔沸點(diǎn)高低，主要取決于共價鍵的強(qiáng)弱，而共價鍵的強(qiáng)弱，主要取決于原子半徑的大小。
狀元隨筆　共價晶體的穩(wěn)定性
共價晶體具有不同的結(jié)構(gòu)類型，對于結(jié)構(gòu)相似的共價晶體來說，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的穩(wěn)定性就越高。從物理性質(zhì)方面來說，共價晶體的穩(wěn)定性表現(xiàn)在熔點(diǎn)很高，硬度很大。以金剛石、碳化硅、硅、鍺為例，從碳到鍺，電子層數(shù)增多，原子半徑依次增大，C—C鍵、C—Si鍵、Si—Si鍵、Ge—Ge鍵的鍵長依次增長，鍵長越長，共價鍵越不穩(wěn)定，因此鍵的穩(wěn)定性：C—C鍵>C—Si鍵>Si—Si鍵>Ge—Ge鍵，故金剛石、碳化硅、硅、鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降。
[關(guān)鍵能力]
判斷分子晶體和共價晶體的方法
(1)依據(jù)組成晶體的微粒和微粒間的相互作用判斷
組成共價晶體的微粒是原子，微粒間的相互作用是共價鍵；組成分子晶體的微粒是分子，微粒間的相互作用是分子間作用力。
(2)依據(jù)物質(zhì)的分類判斷
常見的共價晶體單質(zhì)有金剛石、晶體硅、晶體硼等，常見的共價晶體化合物有SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4、SiO2等；
大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼外)、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、酸、絕大多數(shù)有機(jī)物(除有機(jī)鹽外)都是分子晶體。
(3)依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷
共價晶體的熔點(diǎn)更高，常在1 000 ℃至幾千攝氏度；分子晶體的熔點(diǎn)低，常在數(shù)百攝氏度以下甚至更低溫度。
(4)依據(jù)導(dǎo)電性判斷
共價晶體一般為非導(dǎo)體；分子晶體為非導(dǎo)體，分子晶體中的電解質(zhì)(主要是酸和非金屬氫化物)溶于水，使分子內(nèi)的化學(xué)鍵斷裂形成自由移動的離子也能導(dǎo)電。
(5)依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷
共價晶體硬度大；分子晶體硬度小且較脆。
狀元隨筆　比較共價晶體和分子晶體熔、沸點(diǎn)遵循如下規(guī)律：
形成性自評
1．下列說法中，不正確的是(　　)
A．金屬元素與非金屬元素也可能形成共價鍵
B．成鍵原子間原子軌道重疊的越多，共價鍵越牢固
C．對雙原子分子來說，鍵能越大，含有該鍵的分子越穩(wěn)定
D．鍵長越長，化學(xué)鍵越牢固
解析：金屬原子與非金屬原子之間的化學(xué)鍵可能是離子鍵，如氯化鈉，也可能是共價鍵，如氯化鋁，A項正確；原子軌道重疊越多，電子在核間出現(xiàn)的概率就越大，所形成的共價鍵就越牢固，B項正確；鍵能越大，斷裂時吸收的能量越多，則越難以斷裂，分子越穩(wěn)定，C項正確；共價鍵的鍵長越短，鍵能越大，鍵越牢固，鍵長越長，化學(xué)鍵越不牢固，D項錯誤。
答案：D
2．如圖是某共價晶體A空間結(jié)構(gòu)的一個單元。A與某物質(zhì)B反應(yīng)生成C，其實(shí)質(zhì)是在每個A—A鍵中間插入一個B原子。則C物質(zhì)的化學(xué)式為(　　)　
　
A．AB B．A5B4
C．AB2 D．A2B5
解析：A空間結(jié)構(gòu)的一個單元中含有5個A原子，由圖可知，每個A可與其周圍的4個A形成A—A鍵，平均每個A可形成2個A—A鍵。每個A—A鍵中插入一個B原子，5個A原子最多可形成10個A—A鍵，所以可插入10個B原子，所以該單元中含有5個A原子10個B原子，所以A、B原子個數(shù)比是1∶2，所以其化學(xué)式是AB2，故選C。
答案：C
3．下列說法中正確的是(　　)
A．在分子中，兩個原子間的距離叫鍵長
B．非極性鍵的鍵能大于極性鍵的鍵能
C．鍵能越大，表示該分子越容易受熱分解
D．H—Cl的鍵能為431.8 kJ·mol－1，H—I的鍵能為298.7 kJ·mol－1，這可說明HCl分子比HI分子穩(wěn)定
解析：形成共價鍵的兩個原子核間的距離為鍵長，A錯誤；鍵能的大小取決于成鍵原子的電負(fù)性，與鍵的極性無必然聯(lián)系，B錯誤；鍵能越大，越難斷裂化學(xué)鍵，分子越穩(wěn)定，C錯誤，D正確。
答案：D
4．從實(shí)驗測得不同物質(zhì)中氧—氧之間的鍵長和鍵能數(shù)據(jù)(如下表)：其中X、Y的鍵能數(shù)據(jù)尚未測定，但可根據(jù)規(guī)律性推導(dǎo)鍵能的大小順序為W＞Z＞Y＞X。該規(guī)律性是(　　)
A.成鍵時電子數(shù)越多，鍵能越大
B．鍵長越長，鍵能越小
C．成鍵所用的電子數(shù)越少，鍵能越大
D．成鍵的電子對越偏移，鍵能越大
解析：利用題中提供的信息，找到正確的規(guī)律是學(xué)習(xí)中應(yīng)著力訓(xùn)練的能力。電子數(shù)由多到少的順序為：，鍵能大小順序為W＞Z＞Y＞X，A項錯誤；這些微粒都是由相同的原子組成，電子對無偏移，D項錯誤；對于這些微粒在成鍵時所用電子情況，題中無信息，已有的知識中也沒有，說明這不是本題考查的知識，故不選C項。
答案：B
5．二氧化硅晶體是立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖所示。關(guān)于二氧化硅的下列說法中，不正確的是 (　　)
A.晶體中Si、O原子個數(shù)比為1∶2
B．晶體中最小原子環(huán)上的原子數(shù)為8
C．晶體中最小原子環(huán)上的原子數(shù)為12
D．晶體中Si、O原子最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
解析：硅原子占有與其成鍵的每一個氧原子的，完全占有的氧原子數(shù)為4×＝2，則晶體中Si、O原子個數(shù)比為1∶2，A項正確；觀察結(jié)構(gòu)示意圖，可知晶體中最小原子環(huán)上的原子數(shù)為12，B項錯誤，C項正確；晶體中，每個Si原子形成四個共價鍵后達(dá)到了8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，每個氧原子形成2個共價鍵后達(dá)到了8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，D項正確。
答案：B
6．已知白磷(P4)和六氧化四磷(P4O6)的分子結(jié)構(gòu)如圖所示。現(xiàn)提供以下化學(xué)鍵的鍵能：P—P鍵為198 kJ·mol－1、P—O鍵為360 kJ·mol－1、氧分子內(nèi)氧原子間的鍵能為498 kJ·mol－1，則P4＋3O2===P4O6的反應(yīng)熱ΔH為(　　)
A．＋1 638 kJ·mol－1 B．－1 638 kJ·mol－1
C．－126 kJ·mol－1 D．＋126 kJ·mol－1
解析：由圖可知：1個P4分子中含有6個P—P鍵，1個P4O6分子中含有12個P—O鍵。1 mol P4和3 mol O2完全反應(yīng)生成1 mol P4O6，所以反應(yīng)P4＋3O2===P4O6的反應(yīng)熱ΔH＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能＝6×198 kJ·mol－1＋3×498 kJ·mol－1－12×360 kJ·mol－1＝－1 638 kJ·mol－1，故選B。
答案：B
7．某些共價鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表(單位：kJ·mol－1)：
(1)把1 mol Cl2(g)分解為氣態(tài)原子時，需要________(填“吸收”或“放出”)________kJ能量。
(2)由表中所列化學(xué)鍵形成的單質(zhì)分子中，最穩(wěn)定的是________，最不穩(wěn)定的是________；形成的化合物分子中最穩(wěn)定的是________。
(3)試通過鍵能數(shù)據(jù)估算下列反應(yīng)的反應(yīng)熱：
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝______________。
共價鍵 H—H Cl—Cl Br—Br H—Cl H—I
鍵能 436 243 193 432 298
共價鍵 I—I N≡N H—O H—N
鍵能 151 946 463 393
吸收　
243　
N2　
I2　
H2O
－185 kJ·mol－1
解析：(1)鍵能是指氣態(tài)基態(tài)原子形成1 mol化學(xué)鍵釋放的最低能量。新鍵形成釋放能量，則舊鍵斷裂吸收能量，根據(jù)能量守恒定律，斷開1 mol Cl—Cl鍵吸收的能量等于形成1 mol Cl—Cl鍵釋放的能量。
(2)鍵能越大，化學(xué)鍵越牢固，越不容易斷裂，化學(xué)性質(zhì)越穩(wěn)定，因此最穩(wěn)定的單質(zhì)為N2；最不穩(wěn)定的單質(zhì)是I2，最穩(wěn)定的化合物是H2O，最不穩(wěn)定的化合物是HI。
(3)ΔH＝反應(yīng)物鍵能之和－生成物鍵能之和＝(436＋243－2×432)kJ·mol－1＝－185 kJ·mol－1。
8．碳化硅和立方氮化硼的結(jié)構(gòu)與金剛石類似，碳化硅硬度僅次于金剛石，立方氮化硼硬度與金剛石相當(dāng)，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。
請回答下列問題：
(1)每個硅原子周圍與其距離最近的碳原子有______個；設(shè)晶胞邊長為a cm，密度為b g·cm－3，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為________(用含a、b的式子表示)。
(2)立方氮化硼晶胞中有______個硼原子，______個氮原子，若晶胞的邊長為a cm，則立方氮化硼的密度表達(dá)式為________g·cm－3(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。
4
mol－1
4
4
解析：(1)SiC晶體中，每個Si原子與4個C原子形成4個σ鍵，每個Si原子距離最近的C原子有4個。SiC晶胞中，碳原子數(shù)為6×＋8×＝4個，硅原子位于晶胞內(nèi)，硅原子數(shù)為4個，1個晶胞的質(zhì)量為 g，體積為a3 cm3，因此晶體密度：＝，故NA＝ mol－1。
(2)立方氮化硼晶胞中，含有N原子數(shù)為6×＋8×＝4個，B原子位于晶胞內(nèi)，立方氮化硼晶胞中含硼原子4個。每個立方氮化硼晶胞的質(zhì)量為g，體積為a3 cm3，故密度為 g·cm－3。
9．碳和硅的有關(guān)化學(xué)鍵鍵能如下所示，簡要分析和解釋下列有關(guān)事實(shí)：
回答下列問題：
(1)通常條件下，比較CH4和SiH4的穩(wěn)定性強(qiáng)弱：________________。
(2)硅與碳同族，也有系列氫化物，但硅烷在種類和數(shù)量上都遠(yuǎn)不如烷烴多，原因是____________________________________。
(3)Si與C相比更易生成氧化物，原因是__________________。
CH4比SiH4穩(wěn)定
C—C鍵和C—H鍵較強(qiáng)，所形成的烷烴穩(wěn)定，而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較低，易斷裂，導(dǎo)致長鏈硅烷難以生成
C—H鍵的鍵能大于C—O鍵，C—H鍵比C—O鍵穩(wěn)定，而Si—H鍵的鍵能卻遠(yuǎn)小于Si—O鍵，所以Si—H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的Si—O鍵
解析：(2)C—C鍵和C—H鍵的鍵能比Si—Si鍵和Si—H鍵都大，因此烷烴比較穩(wěn)定，而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較低，易斷裂，導(dǎo)致長鏈硅烷難以生成。(3)C—H鍵的鍵能大于C—O鍵，C—H鍵比C—O鍵穩(wěn)定，而Si—H鍵的鍵能卻遠(yuǎn)小于Si—O鍵，所以Si—H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的Si—O鍵。(共67張PPT)
第四單元　分子間作用力　分子晶體
課程目標(biāo)
1．認(rèn)識分子間存在相互作用，知道范德華力和氫鍵是兩種常見的分子間作用力，了解分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵在自然界中的廣泛存在及重要作用。
2．熟知分子晶體的概念、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及常見的分子晶體。
3．能夠從范德華力、氫鍵的特征，分析理解分子晶體的物理特性。
圖說考點(diǎn)
基 礎(chǔ) 知 識
技 能 素 養(yǎng)
形成性自評
基 礎(chǔ) 知 識
[新知預(yù)習(xí)]
一、分子間作用力
1．分子間作用力
（1）概念：分子之間都存在的一種相互作用，叫分子間作用力。分子間作用力本質(zhì)上是一種　　　　作用，它比化學(xué)鍵　　　得多。
(2)分類：________和________是兩種最常見的分子間作用力。
靜電　
弱　
范德華力　
氫鍵
2．范德華力
(1)概念：范德華力是________普遍存在的相互作用力，它使得許多物質(zhì)能以一定的凝聚態(tài)(固態(tài)和液態(tài))存在。
(2)影響因素
影響范德華力的因素很多，如___________、_____________以及__________________等。對于組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，范德華力________。
(3)對物質(zhì)性質(zhì)的影響
范德華力主要影響物質(zhì)的________，如________、________、________等，范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。
分子之間　
分子的大小　
分子的空間構(gòu)型　
分子中電荷分布是否均勻　
越大　
物理性質(zhì)　
熔點(diǎn)　
沸點(diǎn)　
溶解度
(4)特點(diǎn)
范德華力約比化學(xué)鍵鍵能小1～2個數(shù)量級，且沒有方向性和飽和性。
(5)分類
范德華力包含三種不同的作用力
①電荷分布不均勻的分子(如H2O、HCl等)之間的靜電作用力。
②電荷分布均勻的分子(如O2、N2、CO2等)之間的靜電作用力。
③電荷分布均勻的分子與電荷分布不均勻的分子之間的靜電作用力。
3．氫鍵
(1)概念：氫鍵是除范德華力外的另一種________作用力，它是由一個水分子中相對顯正電性的氫原子與另一個水分子中相對顯負(fù)電性的氧原子的孤電子對接近并產(chǎn)生的相互作用。氫鍵的存在，________了水分子之間的作用力，使水的熔、沸點(diǎn)較高。
(2)形成條件：研究證明，氫鍵普遍存在于已經(jīng)與________________________原子形成共價鍵的氫原子與另外的________________原子之間。例如，不僅氟化氫分子之間以及氨分子之間存在氫鍵，而且它們跟水分子之間也存在氫鍵。
(3)強(qiáng)度：盡管人們把氫鍵也稱作“鍵”，但與化學(xué)鍵比較，氫鍵屬于________________，其大小介于____________________，約為化學(xué)鍵的十分之幾，________化學(xué)鍵。
分子間　
大大加強(qiáng)　
N、O、F等電負(fù)性很大的　
N、O、F等電負(fù)性很大的
一種較弱的作用力　
范德華力和化學(xué)鍵之間　
不屬于　
(4)表示方法：H原子與電負(fù)性大、半徑較小的原子X以共價鍵結(jié)合時，H原子能夠跟另一個電負(fù)性大、半徑較小的原子Y之間形成氫鍵，通常用__________表示。
(5)類型：氫鍵有________氫鍵和________氫鍵兩種。
(6)氫鍵對物質(zhì)物理性質(zhì)的影響
①對物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響：組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，當(dāng)______________時，熔、沸點(diǎn)________，如HF、H2O、NH3等；而________________時，使熔、沸點(diǎn)________。
②對物質(zhì)溶解度的影響：________________分子間存在氫鍵時，物質(zhì)的溶解度________，如NH3、C2H5OH、CH3COOH等分子均與水分子間存在氫鍵，有利于物質(zhì)溶解在水中。
X—H…Y
分子間　
分子內(nèi)　
分子間存在氫鍵　
升高　
分子內(nèi)存在氫鍵　
降低　
溶劑和溶質(zhì)　
增大
二、分子晶體
1．分子晶體的概念：分子通過________________構(gòu)成的固態(tài)物質(zhì)，稱為分子晶體。
2．分子晶體中存在的微粒：________。
3．微粒間的作用力：__________。
4．分子晶體的物理性質(zhì)
由于分子晶體中相鄰分子靠________________相互作用，因此分子晶體有熔、沸點(diǎn)________、硬度________、易升華的特性。
分子間作用力
分子
分子間作用力
分子間的作用力　
低　
小
5．典型的分子晶體
(1)所有________________，如水、硫化氫、氨、甲烷等。
(2)部分________________，如鹵素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、碳 60(C60)等。
(3)部分____________，如CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等。
(4)幾乎所有的____________，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等。
(5)絕大多數(shù)____________，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。
非金屬氫化物　
非金屬單質(zhì)　
非金屬氧化物　
酸　
有機(jī)物的晶體
6．常見典型分子晶體的結(jié)構(gòu)特征
分子間作用力只有范德華力——干冰
(1)每個CO2分子周圍等距離且最近的CO2分子有________個。
(2)每個晶胞中含有CO2分子為________個。
12　
4
三、混合型晶體——石墨
1．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：層內(nèi)每個碳原子以共價鍵與周圍的________個碳原子結(jié)合，層間作用力為：_________。
2．晶體類型：________晶體。

3　
分子間作用力
混合型
[即時性自測]
1．氯化鉻酰(CrO2Cl2)熔點(diǎn)：－96.5 ℃，沸點(diǎn)：117 ℃，能與CH3COCH3(丙酮)、CS2等互溶。則固態(tài)CrO2Cl2屬于(　　)
A．共價晶體 B．離子晶體
C．分子晶體 D．金屬晶體
解析：氯化鉻酰的熔、沸點(diǎn)比較低，易溶于CS2等溶劑，具備分子晶體的特征，屬于分子晶體。
答案：C
2．固體乙醇晶體中不存在的作用力是(　　)
A．極性鍵 B．非極性鍵
C．離子鍵 D．氫鍵
解析：固體乙醇晶體是乙醇分子通過分子間作用力結(jié)合的，在乙醇分子里有C—C之間的非極性鍵，C—H、C—O、O—H之間的極性鍵，在分子之間還有O和H產(chǎn)生的氫鍵，沒有離子鍵。
答案：C
3．下列說法中不正確的是(　　)
A．氫鍵是一種類似于共價鍵的化學(xué)鍵
B．離子鍵、氫鍵、范德華力本質(zhì)上都是靜電作用
C．只有電負(fù)性很強(qiáng)、半徑很小的原子才能形成氫鍵
D．氫鍵是一種分子間作用力
解析：氫鍵是一種分子間作用力，不是化學(xué)鍵，其本質(zhì)是靜電作用。
答案：A
4．下列各組物質(zhì)中，熔點(diǎn)由高到低的是（　　）
答案：D
5．從下圖可以看出，NH3、H2O和HF的沸點(diǎn)反常。例如，HF的沸點(diǎn)按沸點(diǎn)曲線的上升趨勢應(yīng)該在－90 ℃以下，而實(shí)際上是20 ℃；H2O的沸點(diǎn)按沸點(diǎn)曲線上升趨勢應(yīng)該在－70 ℃以下，而實(shí)際上是100 ℃。
試用分子間作用力解釋，為什么HF、H2O和NH3的沸點(diǎn)會反常。
答案：因為H2O、HF、NH3中的O、F、N三種元素的電負(fù)性較大，分子間形成了氫鍵，故H2O、HF、NH3的沸點(diǎn)會出現(xiàn)反常現(xiàn)象。
6．解釋下列問題。
(1)有機(jī)物多數(shù)難溶于水，為什么乙醇和乙酸可與水互溶？




(2)甲醇的沸點(diǎn)明顯高于甲醛，乙酸的沸點(diǎn)明顯高于乙醛，其主要原因是什么？

乙醇和乙酸都易和水分子間相互形成氫鍵且乙醇和乙酸水分子中都含有羥基，與水分子結(jié)構(gòu)有相似性。
甲醇、乙酸形成分子間氫鍵，甲醛、乙醛分子間不能形成氫鍵。
(3)有機(jī)物A 的結(jié)構(gòu)可以表示為 (虛線表示氫鍵)，而有機(jī)物B 只能形成分子間氫鍵，工業(yè)上用水蒸氣蒸餾法將A和B進(jìn)行分離，則首先被蒸出的成分是哪種？
A易形成分子內(nèi)氫鍵，B易形成分子間氫鍵，所以B的沸點(diǎn)比A的高。首先被蒸出的物質(zhì)為A。
技 能 素 養(yǎng)
提升點(diǎn)一　范德華力和氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響
[例1]　水分子間由于存在一種叫“氫鍵”的作用力(大小介于范德華力與化學(xué)鍵之間)而彼此結(jié)合形成(H2O)n，在冰中每個水分子被另外4個水分子包圍形成變形的正四面體，通過氫鍵相互聯(lián)結(jié)成龐大的分子晶體——冰，其結(jié)構(gòu)如圖所示。
(1)1 mol冰中有________mol氫鍵。
(2)水分子可電離生成兩種含有相同電子數(shù)的粒子，其電離方程式為________________________________。
(3)用x、y、z分別表示H2O、H2S、H2Se的沸點(diǎn)(℃)，則x、y、z的大小關(guān)系為________，判斷的依據(jù)？。
2　
2H2O H3O＋＋OH－
x>z>y　
水中存在氫鍵，其沸點(diǎn)最高，H2S、H2Se的相對分子質(zhì)量H2Se>H2S，故范德華力H2Se>H2S，沸點(diǎn)H2Se>H2S，則H2O、H2S、H2Se沸點(diǎn)的大小關(guān)系為H2O>H2Se>H2S
解析：已知水電離產(chǎn)生OH－(含有10個電子)，則與其電子數(shù)相同的粒子為H3O＋，電離方程式為2H2O H3O＋＋OH－。因為H2O中存在氫鍵，故其沸點(diǎn)比H2S、H2Se高。
狀元隨筆　因為每個水分子與周圍4個水分子形成氫鍵，而每個氫鍵為兩個水分子共有，所以1 mol冰中含有氫鍵數(shù)為4 mol×＝2 mol。
[提升1]　(1)P的氫化物PH3的沸點(diǎn)低于與其組成相似的N的氫化物NH3，其原因是_____________________________。
(2)比較下列鍺鹵化物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，分析其變化規(guī)律及原因
______________________________________________________。
GeCl4 GeBr4 GeI4
熔點(diǎn)/℃ －49.5 26 146
沸點(diǎn)/℃ 83.1 186 約400
NH3分子間存在氫鍵，PH3分子間無氫鍵
GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點(diǎn)依次增高。原因是分子結(jié)構(gòu)相似，分子量依次增大，分子間相互作用力逐漸增強(qiáng)。
(3)苯胺與甲苯( )的相對分子質(zhì)量相近，但苯胺的熔點(diǎn)(－5.9 ℃)、沸點(diǎn)(184.4 ℃)分別高于甲苯的熔點(diǎn)(－95.0 ℃)、沸點(diǎn)(110.6 ℃)，原因是____________________________________。
(4)研究發(fā)現(xiàn)，在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，Co氧化物負(fù)載的Mn氧化物納米粒子催化劑具有高活性，顯示出良好的應(yīng)用前景。在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)所涉及的4種物質(zhì)中，沸點(diǎn)從高到低的順序為__________________，原因？
苯胺分子之間存在氫鍵
H2O>CH3OH>CO2>H2　
H2O與CH3OH均為極性分子，H2O中氫鍵比甲醇多；CO2與H2均為非極性分子，CO2的相對分子質(zhì)量較大、范德華力較大
(5)硫及其化合物有許多用途，相關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)如下表所示：
如圖為S8的結(jié)構(gòu)，其熔點(diǎn)和沸點(diǎn)要比二氧化硫的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高很多，主要原因為_______________________________________。
H2S S8 FeS2 SO2 SO3 H2SO4
熔點(diǎn)/℃ －85.5 115.2 >600(分解) －75.5 16.8 10.3
沸點(diǎn)/℃ －60.3 444.6 －10.0 45.0 337.0
S8相對分子質(zhì)量大，分子間范德華力強(qiáng)
解析：(2)對于結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，熔沸點(diǎn)越高。
(3)苯胺的晶體類型為分子晶體，苯胺分子中有氨基，可以形成分子間氫鍵使得苯胺晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)分別高于甲苯。
(4)在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)所涉及的4種物質(zhì)中，沸點(diǎn)從高到低的順序為H2O>CH3OH>CO2>H2，原因是常溫下水和甲醇是液體，而二氧化碳和氫氣是氣體，液體的沸點(diǎn)高于氣體；H2O與CH3OH均為極性分子，H2O分子中有兩個氫原子可形成分子間氫鍵，水中氫鍵比甲醇多，所以水的沸點(diǎn)高于甲醇；CO2與H2均為非極性分子，CO2的相對分子質(zhì)量較大，范德華力較大，所以CO2的沸點(diǎn)較高。
(5)S8與SO2均為分子晶體，而S8相對分子質(zhì)量大，分子間范德華力較強(qiáng)，所以其熔、沸點(diǎn)比SO2高。
[關(guān)鍵能力]
范德華力和氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響
1．化學(xué)鍵與范德華力的比較
化學(xué)鍵 范德華力
概 念 分子內(nèi)相鄰的原子間強(qiáng)烈的相互作用叫化學(xué)鍵 分子之間的相互作用力叫范德華力
存 在 分子內(nèi)原子間 分子間(近距離)
強(qiáng) 弱 較強(qiáng) 比化學(xué)鍵弱得多
對性質(zhì)的影響 主要影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì) 主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)
2.范德華力、氫鍵、共價鍵的比較
范德華力 氫鍵 共價鍵
概念 物質(zhì)分子之間普遍存在的一種相互作用力 已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子形成共價鍵的氫原子與另一個電負(fù)性很大的原子之間的作用力 原子間通過共用電子對所形成的相互作用
作用微粒 分子或原子(稀有氣體) 氫原子、電負(fù)性很大的原子 原子
特征 無方向性，無飽和性 有方向性，有飽和性 有方向性，有飽和性
強(qiáng)度比較 共價鍵>氫鍵>范德華力 影響強(qiáng)度的因素 ①隨著分子極性的增大而增大 ②由分子構(gòu)成的，組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大 X—H…Y中，X、Y的電負(fù)性越大，Y原子的半徑越小，作用力越大 成鍵原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大
對物質(zhì)性質(zhì)的影響 影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)，溶解度等物理性質(zhì) 影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等物理性質(zhì) 共價鍵的鍵能越大，分子越穩(wěn)定
狀元隨筆　
(1)氫鍵和范德華力都屬于分子間作用力，分子間作用力的作用遠(yuǎn)小于化學(xué)鍵的鍵能，不能把氫鍵當(dāng)成是化學(xué)鍵。
(2)分子間作用力主要影響由分子構(gòu)成的物質(zhì)的物理性質(zhì)，而化學(xué)鍵主要影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。
提升點(diǎn)二　分子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
[例2]　(1)如圖為干冰的晶體結(jié)構(gòu)示意圖。
通過觀察分析，每個CO2分子周圍緊鄰等距離的CO2分子有________個，將CO2分子視作質(zhì)點(diǎn)，設(shè)晶胞邊長為a pm，則緊鄰的兩個CO2分子的距離為________pm。
(2)在冰晶體中，水分子之間的主要作用力是________，還有________，由于其主要作用力與共價鍵一樣具有________性，故1個水分子周圍只能有___個緊鄰的水分子，這些水分子位于________的頂角。這種排列方式使冰晶體中水分子的空間利用率________(填“較大”或“較小”)，故冰的密度比水的密度要________(填“大”或“小”)。
12　
a
氫鍵　
范德華力　
方向　
4
四面體　
較小　
小
解析：(1)觀察并分析干冰和冰的晶體結(jié)構(gòu)，可知在干冰晶體中，CO2分子排列為面心立方堆積，離頂角的CO2分子最近的是面心的分子，兩者的距離為面對角線的一半，即a pm。每個CO2分子周圍緊鄰等距離的CO2共有12個。(2)在冰晶體中，水分子間的主要作用力是氫鍵，氫鍵具有方向性，1個水分子周圍只有4個緊鄰的水分子，使冰晶體中水分子的空間利用率小，密度較小。
狀元隨筆　氫鍵有方向性，空間利用率低，配位數(shù)小于12。

[提升2]　(1)下列各組物質(zhì)各自形成晶體，均屬于分子晶體的化合物是(　　)
HD不是化合物
A．NH3、HD、C10H18　 B．PCl3、CO2、H2SO4
C．SO2、C60、P2O5 D．CCl4、Na2S、H2O2

解析：分子晶體的構(gòu)成微粒為分子，分子內(nèi)部以共價鍵結(jié)合。HD屬于分子晶體，但為單質(zhì)，故A錯誤；PCl3、CO2、H2SO4均屬于分子晶體，且均屬于化合物，故B正確；C60屬于分子晶體，但為單質(zhì)，故C錯誤；Na2S中含有離子鍵，不屬于分子晶體，故D錯誤。
答案：B
(2)SiCl4的分子結(jié)構(gòu)與CCl4類似，對其作出如下推測，其中不正確的是(　　)
A．SiCl4晶體是分子晶體
B．常溫常壓下SiCl4是氣體
C．SiCl4分子是由極性鍵形成的非極性分子
D．SiCl4的熔點(diǎn)高于CCl4
解析：SiCl4與CCl4結(jié)構(gòu)相似，則SiCl4是分子晶體，A正確；SiCl4與CCl4結(jié)構(gòu)相似，二者均為分子晶體，分子晶體的熔、沸點(diǎn)與相對分子質(zhì)量有關(guān)，對于組成相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高，故SiCl4的熔、沸點(diǎn)高于CCl4，而常溫常壓下CCl4為液體，故常溫常壓下SiCl4不可能為氣體，B錯誤，D正確；CCl4分子是由極性鍵形成的非極性分子，則SiCl4分子也是由極性鍵形成的非極性分子，C正確。
答案：B　
狀元隨筆　分子晶體熔、沸點(diǎn)主要取決于分子間作用力大小。

[關(guān)鍵能力]
分子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
1．常見的典型的分子晶體
(1)所有非金屬氫化物，如水、氨、甲烷等；
(2)部分非金屬單質(zhì)，如鹵素(X2)、O2、S8、P4、C60等；
(3)部分非金屬氧化物，如CO2、SO3、P4O10等；
(4)幾乎所有的酸；
(5)絕大多數(shù)有機(jī)物的晶體。
2．兩種典型的分子晶胞
(1)干冰型　堆積特征：分子密堆積。
(2)冰型　堆積特征：四面體型。
3．分子晶體物理性質(zhì)特征
分子晶體具有熔、沸點(diǎn)較低、硬度較小、固態(tài)和熔融狀態(tài)均不導(dǎo)電等物理特性。
狀元隨筆　分子晶體熔、沸點(diǎn)規(guī)律
(1)少數(shù)主要以氫鍵作用形成的分子晶體，比一般的分子晶體的熔、沸點(diǎn)高，如含有H—F、H—O、H—N等共價鍵的分子間可以形成氫鍵，所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸等物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)相對較高。
(2)組成與結(jié)構(gòu)相似，分子之間不含氫鍵而只利用范德華力形成的分子晶體，隨著相對分子質(zhì)量的增大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)逐漸升高。例如，常溫下Cl2呈氣態(tài)，Br2呈液態(tài)，而I2呈固態(tài)；CO2呈氣態(tài)，CS2呈液態(tài)。
(3)相對分子質(zhì)量相等或相近的極性分子構(gòu)成的分子晶體，其熔、沸點(diǎn)一般比非極性分子構(gòu)成的分子晶體的熔、沸點(diǎn)高，如CO的熔、沸點(diǎn)比N2的熔、沸點(diǎn)高。
(4)有機(jī)物中組成和結(jié)構(gòu)相似且不存在氫鍵的同分異構(gòu)體，相對分子質(zhì)量相同，一般支鏈越多，分子間的相互作用力越弱，熔、沸點(diǎn)越低，如熔、沸點(diǎn)：正戊烷>異戊烷>新戊烷。
提升點(diǎn)三　分子晶體與共價晶體的比較
[例3]　(1)如圖為CO2分子晶體結(jié)構(gòu)的一部分，觀察圖形。試說明每個CO2分子周圍有___個與之緊鄰且等距的CO2分子；該結(jié)構(gòu)單元平均占有____個CO2分子。
(2)在40 GPa高壓下，用激光器加熱到1 800 K時，人們成功制得共價晶體干冰，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與SiO2共價晶體相似，且比分子晶體干冰更穩(wěn)定，下列說法正確的是________。
A．共價晶體干冰易升華，可用作制冷劑
B．共價晶體干冰有很高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)
C．共價晶體干冰的硬度小，不能用作耐磨材料
D．共價晶體干冰在一定條件下可與氫氧化鈉反應(yīng)
E．每摩爾共價晶體干冰中含有4 molC—O鍵
(3)由分子晶體干冰轉(zhuǎn)化為共價晶體干冰是________(填“物理”或“化學(xué)”)變化，反應(yīng)的ΔH________(填“大于”或“小于”)0。
CO2分子晶體
12　
4　
BDE　
化學(xué)　
小于
解析：(1)題給CO2分子晶體的一部分，屬面心立方結(jié)構(gòu)。取任一頂點(diǎn)的CO2分子，則與之距離最近且等距的共用該頂點(diǎn)的三個面面心上的CO2分子，共3個；而該頂點(diǎn)被8個同樣晶胞共用，而面心上的分子被2個晶胞共用，這樣符合題意的CO2分子有：3×〖(8)/(2)〗＝12個；在此結(jié)構(gòu)中，8個CO2分子處于頂點(diǎn)，為8個同樣結(jié)構(gòu)共用，6個CO2分子處于面心，為2個同樣結(jié)構(gòu)共用。所以，該結(jié)構(gòu)單元平均占有的CO2分子為：8×＋6×＝4(個)。(2)該題應(yīng)從SiO2的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)來判斷。(3)二者屬于不同物質(zhì)，所以轉(zhuǎn)化屬于化學(xué)變化。由于共價晶體干冰更穩(wěn)定，故該轉(zhuǎn)化為放熱反應(yīng)，ΔH<0。
狀元隨筆　能量越低越穩(wěn)定；化學(xué)組成相同，結(jié)構(gòu)不同，屬于不同物質(zhì)。
[提升3]　C和Si元素在化學(xué)中占有極其重要的地位。
(1)SiC的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅相似，微粒間存在的作用力是________。SiC和晶體Si的熔、沸點(diǎn)高低順序是________________。
(2)C、Si為同一主族的元素，CO2和SiO2的化學(xué)式相似，但結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很大的不同。CO2中C與O原子間形成σ鍵和π鍵，SiO2中Si與O原子間不形成π鍵，試從原子半徑大小的角度分析，其原因是____________________________________________________________。SiO2屬于_____晶體，干冰屬于______晶體，所以熔點(diǎn)：干冰_____(填“＜”“＝”或“＞”)SiO2。
(3)金剛石、晶體硅、二氧化硅、干冰、冰五種晶體的構(gòu)成微粒分別是__________________________(填“原子”“分子”或“離子”)，熔化時克服的微粒間的作用力分別是
_____________________________________________________，
熔點(diǎn)由高到低的順序為：________________________。
共價鍵　
SiC>Si
Si的原子半徑較大，Si、O原子間距離較大，p p軌道肩并肩重疊程度較小，不能形成π鍵
共價　
分子　
＜
原子、原子、原子、分子、分子
共價鍵、共價鍵、共價鍵、分子間作用力、分子間作用力
金剛石、二氧化硅、硅、冰、干冰
解析：
(1)因為Si—C鍵的鍵長小于Si—Si鍵，所以熔、沸點(diǎn)：碳化硅＞晶體硅。
(2)SiO2為共價晶體，干冰為分子晶體，所以熔點(diǎn)：SiO2＞干冰。
(3)金剛石、晶體硅、二氧化硅均為共價晶體，構(gòu)成微粒為原子，熔化時破壞共價鍵；干冰和冰為分子晶體，由分子構(gòu)成，CO2分子以分子間作用力相結(jié)合。冰中水分子以范德華力和氫鍵相結(jié)合。
狀元隨筆　不同晶體熔點(diǎn)：共價晶體大于分子晶體；同類晶體熔點(diǎn)：共價晶體看半徑，分子晶體看分子間作用力。

[關(guān)鍵能力]
共價晶體與分子晶體的比較
晶體類型 共價晶體 分子晶體
概念 相鄰原子間以共價鍵相結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體 分子間以分子間作用力相結(jié)合的晶體
組成微粒 原子 分子
微粒間作用力 共價鍵 分子間作用力
熔、沸點(diǎn) 很高 較低
硬度 很大 較小
溶解性 不溶于大部分溶劑 部分溶于水
導(dǎo)電性 不導(dǎo)電，個別為半導(dǎo)體 不導(dǎo)電，部分溶于水后導(dǎo)電
熔化時破壞的作用力 共價鍵 分子間作用力
實(shí)例 金剛石 干冰
形成性自評
1．下列說法中正確的是(　　)
A．C60汽化和I2升華克服的作用力不相同
B．甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它們的熔點(diǎn)相近
C．NaCl和HCl溶于水時，破壞的化學(xué)鍵都是離子鍵
D．常溫下TiCl4是無色透明液體，熔點(diǎn)－23.2 ℃，沸點(diǎn)136.2 ℃，所以TiCl4屬于分子晶體
解析：C60、I2均為分子晶體，汽化或升華時均克服范德華力；B中乙酸分子可形成氫鍵，其熔、沸點(diǎn)比甲酸甲酯高；C中HCl為共價化合物，不存在離子鍵。
答案：D
2．下列晶體性質(zhì)的比較中，正確的是(　　)
A．熔點(diǎn)：單質(zhì)硫>磷>晶體硅
B．沸點(diǎn)：NH3>H2O>HF
C．硬度：白磷>冰>二氧化硅
D．熔點(diǎn)：SiI4>SiBr4>SiCl4
解析：硫與磷是分子晶體，晶體硅是共價晶體，其中晶體硅的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于硫與磷的熔點(diǎn)，A項錯誤；氟化氫、水、氨都是分子晶體，其沸點(diǎn)高低與分子間作用力大小有關(guān)，因為這三種物質(zhì)之中都存在氫鍵，且水分子間氫鍵最強(qiáng)，氨分子間氫鍵最弱，故水的沸點(diǎn)最高，氨的最低，B項錯誤；二氧化硅是共價晶體，硬度大，白磷和冰都是分子晶體，硬度較小，C項錯誤；鹵化硅為分子晶體，它們的組成和結(jié)構(gòu)相似，分子間不存在氫鍵，故相對分子質(zhì)量越大，熔點(diǎn)越高，D項正確。
答案：D
3．有五組由同族元素形成的物質(zhì)，在101.3 kPa時測得它們的沸點(diǎn)(℃)數(shù)據(jù)如表所示：
對于表中內(nèi)容，下列各項中的判斷正確的是(　　)
A．a(chǎn)、b、c的化學(xué)式分別為Ne2、Br2、HF
B．第②組物質(zhì)均有氧化性；第③組物質(zhì)對應(yīng)的水溶液均是強(qiáng)酸
C.第④組中各化合物的穩(wěn)定性順序為H2O>H2S>H2Se>H2Te
D．上表中物質(zhì)HF和H2O，由于氫鍵的影響使它們的分子特別穩(wěn)定
答案：C
解析：A中a為Ne，上表中③、④組的第一種物質(zhì)的沸點(diǎn)在同一組中均最高，因為在HF分子間、H2O分子間均存在氫鍵，增大了分子間作用力。第②組物質(zhì)為鹵素單質(zhì)，均具有氧化性，第③組物質(zhì)為鹵化氫，對應(yīng)的水溶液中除HF是弱酸外，其余均為強(qiáng)酸。第④組物質(zhì)為氧族元素的氫化物，其共價鍵逐漸減弱，所以穩(wěn)定性逐漸減弱。D選項中，氫鍵只能影響物質(zhì)的物理性質(zhì)，如熔沸點(diǎn)、溶解性等，不影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，如分子的穩(wěn)定性與氫鍵無關(guān)。
4．如圖是某無機(jī)化合物的二聚分子，該分子中A、B兩種元素都是第3周期的元素，分子中所有原子的最外層都達(dá)到8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。下列說法不正確的是(　　)
A．該化合物的化學(xué)式是Al2Cl6
B．該化合物是離子化合物，在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電
C．該化合物在固態(tài)時所形成的晶體是分子晶體
D．該化合物中不存在離子鍵，也不含有非極性共價鍵
解析：由A、B元素都在第3周期，并且所有原子最外層都達(dá)到8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，可知A為Cl元素，B為Al元素，A項正確；因是二聚分子，故其固態(tài)時形成分子晶體，B項錯誤，C項正確；該化合物中不含離子鍵，只含極性共價鍵，D項正確。
答案：B
5．常溫下硫單質(zhì)主要以S8形式存在，加熱時S8會轉(zhuǎn)化為S6、S4、S2等，當(dāng)蒸氣溫度達(dá)到750 ℃時主要以S2形式存在，下列說法正確的是(　　)
A．S8轉(zhuǎn)化為S6、S4、S2屬于物理變化
B．不論哪種硫分子，完全燃燒時都生成SO2
C．單質(zhì)硫為共價晶體
D．把硫單質(zhì)在空氣中加熱到750 ℃即得S2
解析：S8、S6、S4、S2屬于不同的分子，它們之間的轉(zhuǎn)化為化學(xué)變化；常溫條件下單質(zhì)硫為分子晶體；硫單質(zhì)在空氣中加熱到750 ℃時被氧化，生成硫的氧化物，得不到S2。
答案：B
6．下列說法正確的是(　　)
A．氫鍵有方向性和飽和性，屬于共價鍵
B．分子形成氫鍵一定使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高
C．甲醇(CH3OH)比甲硫醇(CH3SH)熔點(diǎn)高，原因是甲醇分子間易形成氫鍵
D．H2O是一種非常穩(wěn)定的化合物，這是由氫鍵所致
解析：氫鍵有方向性和飽和性，氫鍵的作用相對較弱，不屬于化學(xué)鍵，A錯誤；分子間氫鍵使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高，分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)降低，B錯誤；由于O的電負(fù)性較大，故甲醇中含有分子間氫鍵，導(dǎo)致甲醇的熔點(diǎn)比甲硫醇的高，C正確；H2O較穩(wěn)定，是由于H—O鍵鍵能較大，與氫鍵無關(guān)，D錯誤。
答案：C
7．若不斷地升高溫度，會實(shí)現(xiàn)“雪花→水→水蒸氣→氧氣和氫氣”的轉(zhuǎn)化。在轉(zhuǎn)化的各階段被破壞的主要作用依次是(　　)
A．氫鍵、分子間作用力、非極性鍵
B．氫鍵、氫鍵、極性鍵
C．氫鍵、極性鍵、分子間作用力
D．分子間作用力、氫鍵、非極性鍵
解析：固態(tài)水中和液態(tài)水中都含有氫鍵，“雪花→水→水蒸氣”主要是氫鍵被破壞，屬于物理變化，共價鍵沒有被破壞，“水蒸氣→氧氣和氫氣”為化學(xué)變化，破壞的是極性共價鍵，B項正確。
答案：B
8．干冰和二氧化硅晶體同屬第ⅣA族元素的最高價氧化物，它們的熔、沸點(diǎn)差別很大的原因是(　　)
A．二氧化硅的相對分子質(zhì)量大于二氧化碳的相對分子質(zhì)量
B．C—O鍵鍵能比Si—O鍵鍵能小
C．干冰為分子晶體，二氧化硅為共價晶體
D．干冰易升華，二氧化硅不能
解析：干冰和SiO2所屬晶體類型不同，干冰為分子晶體，熔化時破壞分子間作用力；SiO2為共價晶體，熔化時破壞化學(xué)鍵，所以熔點(diǎn)較高。
答案：C
9．(1)比較下列化合物熔、沸點(diǎn)的高低(填“>”或“<”)。
①CO2________CS2
②NH3________PH3
③O3________O2
④Ne________Ar
⑤CH3CH2OH________CH3OH
⑥金剛石________晶體硅
(2)已知AlCl3的熔點(diǎn)為190 ℃(2.02×105 Pa)，但它在180 ℃即開始升華。請回答：
①AlCl3固體是________晶體。
②設(shè)計一個可靠的實(shí)驗，判斷氯化鋁是離子化合物還是共價化合物。你設(shè)計的實(shí)驗是_____________________________________________。
<
>　
>　
<
>
>
分子
在熔融狀態(tài)下，試驗其是否導(dǎo)電，若不導(dǎo)電是共價化合物，若導(dǎo)電是離子化合物
解析：(1)各組物質(zhì)均為分子晶體，根據(jù)分子晶體熔、沸點(diǎn)的判斷規(guī)律，分子間作用力越大，相對分子質(zhì)量越大，分子極性越大，則晶體的熔、沸點(diǎn)越高，較容易比較六組物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的高低。
(2)由AlCl3的熔點(diǎn)低以及在180 ℃時開始升華判斷AlCl3晶體為分子晶體。若驗證一種化合物是共價化合物還是離子化合物，可測其熔融狀態(tài)下是否導(dǎo)電，若不導(dǎo)電是共價化合物，導(dǎo)電則是離子化合物。
10．硅及其化合物的用途非常廣泛，根據(jù)所學(xué)知識回答硅及其化合物的相關(guān)問題：
(1)基態(tài)硅原子的核外電子排布式為______________。
(2)單質(zhì)硅存在與金剛石結(jié)構(gòu)類似的晶體，其中原子與原子之間以________相結(jié)合，其晶胞中共有8個原子，其中在面心位置貢獻(xiàn)________個原子。
(3)下表列有三種物質(zhì)(晶體)的熔點(diǎn)：
簡要解釋熔點(diǎn)產(chǎn)生差異的原因：
①SiO2和SiCl4：_________________________________。
②SiCl4和SiF4：____________________________________。
物質(zhì) SiO2 SiCl4 SiF4
熔點(diǎn)/℃ 1 710 －70.4 －90.2
1s22s22p63s23p2
共價鍵　
3　
SiO2是共價晶體，微粒間作用力為共價鍵；SiCl4是分子晶體，微粒間作用力為范德華力，故SiO2熔點(diǎn)高于SiCl4　
SiCl4和SiF4均為分子晶體，微粒間作用力為范德華力，結(jié)構(gòu)相似時相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，故SiCl4熔點(diǎn)高于SiF4
(4)SiC晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似(如圖所示)，其硬度僅次于金剛石，具有較強(qiáng)的耐磨性能。其中C原子的雜化方式為__________，微粒間存在的作用力是__________，每個Si原子周圍距離最近的C原子為___個，每個Si原子周圍最近的Si原子為____個，設(shè)晶胞邊長為a cm，密度為b g·cm－3，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為________(用含a、b的式子表示)。
sp3　
共價鍵　
4　
12
mol－1
解析：(1)硅為第3周期第ⅣA族元素，基態(tài)硅原子價電子排布式為3s23p2，故其核外電子排布式為1s22s22p63s23p2。
(2)金剛石中碳原子采取sp3雜化，C—C—C之間的夾角為109°28′，金剛石晶胞內(nèi)部有4個碳原子，每個頂點(diǎn)和面心各有1個碳原子，故金剛石晶胞中含碳原子個數(shù)為4＋8×＋6×＝8個，晶體硅與金剛石結(jié)構(gòu)相似，故Si與Si原子之間以共價鍵相結(jié)合，且晶胞中有8個硅原子，其中在面心位置貢獻(xiàn)硅原子的有6×＝3個。
(3)①SiO2與SiCl4晶體類型不同，前者為共價晶體，原子之間以共價鍵結(jié)合，共價鍵作用力強(qiáng)，后者為分子晶體，分子之間以范德華力結(jié)合，范德華力較弱，所以SiO2熔點(diǎn)高于SiCl4。
②SiF4和SiCl4晶體均為分子晶體，組成和結(jié)構(gòu)均相似，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，故SiCl4熔點(diǎn)高于SiF4。
(4)碳化硅晶體中，每個碳原子和硅原子都采取sp3雜化，與四個硅原子形成四個共價鍵，每個硅原子周圍最近的碳原子有四個。碳化硅晶胞中，若硅原子位于面心和頂點(diǎn)，則碳原子位于內(nèi)部，故知每個硅原子周圍最近的硅原子有12個。
該晶胞中硅原子數(shù)為6×＋8×＝4；四個碳原子位于晶胞內(nèi)，故1個該晶胞中含有4個碳原子、4個硅原子，則1 mol該晶胞的質(zhì)量、體積分別為160 g、a3NA cm3，因此晶體密度：：b＝，故NA＝ mol－1設(shè)阿伏加德羅常數(shù)為NA。
11．(1)已知氟乙酸的酸性強(qiáng)于碘乙酸，則酸性：BrCH2COOH________ClCH2COOH(填“>”“<”或“＝”)。
(2)次磷酸(H3PO2)與足量NaOH溶液反應(yīng)生成NaH2PO2，據(jù)此寫出H3PO2的結(jié)構(gòu)式________。
注：磷酸的結(jié)構(gòu)式為
(3)化合物A、B、C的熔點(diǎn)如下表：
化合物B的熔點(diǎn)高于A的原因為：____________________________。
化合物C的熔點(diǎn)明顯高于A的原因是__________________________。
A B C
化學(xué)式 CH3CH2Cl CH3CH2CH2Cl CH3NH3Cl
熔點(diǎn)/℃ －139 －123 230
＜
PHOHOH
A和B均為分子晶體，但是B的相對分子質(zhì)量大，分子間作用力高，熔點(diǎn)高
A為分子晶體，C為離子晶體，
離子鍵強(qiáng)于分子間作用力
(4)科學(xué)家制得由20個碳原子組成的空心籠狀分子C20，該籠狀結(jié)構(gòu)是由許多正五邊形構(gòu)成(如圖)。
請回答：一個C20分子共有________條棱邊，推測C20晶體的硬度________(填“較大”或“較小”)
30　
較小　
(5)二茂鐵 [Fe(C5H5)2]是一種有機(jī)金屬化合物，熔點(diǎn)172 ℃，沸點(diǎn)249 ℃，易升華，難溶于水易溶于有機(jī)溶劑。二茂鐵屬于________晶體；測定表明二茂鐵中所有氫原子的化學(xué)環(huán)境都相同，則二茂鐵的結(jié)構(gòu)應(yīng)為圖中的________(選填“a”或“b”)
分子　
b
解析：(1)由氟乙酸的酸性強(qiáng)于碘乙酸，非金屬性越強(qiáng)，酸性增強(qiáng)，溴元素的非金屬性弱于氯元素，可知溴乙酸的酸性弱于氯乙酸；
(2)由次磷酸與足量NaOH溶液反應(yīng)生成NaH2PO2可知，分子中只含有1個羥基，結(jié)構(gòu)式為PHOHOH；
(3)A和B均為分子晶體，且分子間均只存在范德華力，所以從相對分子質(zhì)量大小的角度進(jìn)行分析；C為離子晶體，所以A和C的對比應(yīng)從晶體類型不同的角度進(jìn)行分析。
(4)從分子結(jié)構(gòu)示意圖可以看出，在C20分子內(nèi)每個碳原子與另外3個碳原子成鍵，因此，C20分子鍵總數(shù)＝20×3×(因為2個原子形成一個鍵)，也即C20分子中共有30條棱邊(因為化學(xué)鍵總數(shù)＝多面體棱邊總數(shù))。C20與C60都屬于碳的同素異形體，應(yīng)屬于分子晶體，所以推測C20晶體的硬度較小；(5)二茂鐵的熔沸點(diǎn)較低，屬于分子晶體。因為其所有H原子化學(xué)環(huán)境相同，則不含有碳碳雙鍵，而是一個類似苯環(huán)的大π鍵，故答案選b。(共58張PPT)
第一單元　金屬鍵　金屬晶體
課程目標(biāo)
1．知道金屬鍵的特點(diǎn)與金屬某些性質(zhì)的關(guān)系。
2．了解晶體、晶胞的概念，認(rèn)識金屬晶體中微粒間的堆積方式，能從晶胞的角度認(rèn)識晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
圖說考點(diǎn)
基 礎(chǔ) 知 識
技 能 素 養(yǎng)
形成性自評
基 礎(chǔ) 知 識
[新知預(yù)習(xí)]
一、金屬鍵與金屬特性
金屬離子　
自由電子
原子半徑　
自由電子
2．金屬特性
性質(zhì) 解釋
導(dǎo)電性 在外電場作用下，自由電子將會發(fā)生________，形成電流
導(dǎo)熱性 金屬受熱時，________與________的碰撞頻率增加，________把能量傳給________，從而把能量從溫度高的區(qū)域傳到溫度低的區(qū)域
延展性 金屬鍵沒有方向性，在外力作用下，金屬原子之間發(fā)生相對滑動時，各層金屬原子之間仍然保持________的作用，不會斷裂
定向運(yùn)動　
自由電子　
金屬離子
自由電子　
金屬離子
金屬鍵
二、金屬晶體
1．晶胞
反映晶體結(jié)構(gòu)特征的________________。
2．金屬晶體的常見堆積方式
(1)二維空間內(nèi)的兩種堆積方式
堆積方式 ________ ________
圖示
基本重復(fù)單位
非密置層　
密置層　
(2)三維空間內(nèi)的四種堆積方式
堆積方式 晶胞 實(shí)例
簡單立方堆積 如________
體心立方堆積 如__________等
面心立方堆積 如__________________等
六方堆積 如__________等
釙　
鈉、鉀、鉻
金、銀、銅、鉛
鎂、鋅、鈦
3.晶胞中所含有的原子數(shù)目的計算方法
8個
4個
2個
4．合金
定義 一種________與另一種或幾種________(或________)的融合體
性能 合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬__________
合金比各成分金屬具有更好的硬度、強(qiáng)度和機(jī)械加工性能
金屬　
金屬　
非金屬　
低
[即時性自測]
1．下列有關(guān)金屬鍵的敘述錯誤的是(　　)
A．金屬鍵沒有飽和性和方向性
B．金屬鍵是金屬陽離子和自由電子間的強(qiáng)烈的靜電吸引作用
C．自由電子屬于整塊金屬
D．金屬的物理性質(zhì)和金屬固體的形成都與金屬鍵有關(guān)
解析：金屬鍵沒有方向性和飽和性，A項正確；金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間的強(qiáng)烈相互作用，既包括金屬陽離子與自由電子之間的靜電吸引作用，也包括金屬陽離子之間及自由電子之間的靜電排斥作用，B項錯誤；自由電子屬于整塊金屬，C項正確；金屬的物理性質(zhì)和金屬固體的形成都與金屬鍵有關(guān)，D項正確。
答案：B
2．下列敘述中，不正確的是(　　)
A．金屬元素在化合物中一般顯正價
B．金屬元素的單質(zhì)在常溫下均為晶體
C．金屬晶體有良好延展性，因為金屬鍵無方向性
D．構(gòu)成金屬的自由電子在整個金屬內(nèi)部的三維空間中做自由運(yùn)動
解析：因金屬原子的最外層電子數(shù)很少，且原子核對外層電子的引力小，金屬原子一般只能失電子，不能得電子，所以在化合物中一般顯正價，A項正確；Hg在常溫下為液態(tài)，B項錯誤；金屬晶體有延展性是因為金屬鍵無方向性，C項正確；自由電子是由金屬原子提供的，并且在整個金屬內(nèi)部的三維空間內(nèi)運(yùn)動，屬于整塊固態(tài)金屬，D項正確。
答案：B
3．金屬的下列性質(zhì)中與金屬晶體無關(guān)的是(　　)
A．良好的導(dǎo)電性　　　　　　　B．反應(yīng)中易失電子
C．良好的延展性 D．良好的導(dǎo)熱性
解析：選項A、C、D都是金屬共有的物理性質(zhì)，這些性質(zhì)都是由金屬晶體所決定的；選項B，金屬易失電子是由原子的結(jié)構(gòu)決定的，所以和金屬晶體無關(guān)。
答案：B
4．金屬原子在二維空間里的放置有如圖所示的兩種方式，下列說法中正確的是(　　)
A．圖(a)為非密置層，配位數(shù)為6
B．圖(b)為密置層，配位數(shù)為4
C．圖(a)在三維空間里堆積可得六方最密堆積和面心立方最密堆積
D．圖(b)在三維空間里堆積僅得簡單立方堆積
答案：C
解析：圖(a)為密置層，配位數(shù)為6，A錯誤；圖(b)為非密置層，配位數(shù)為4，B錯誤；密置層在三維空間里堆積可得六方最密堆積和面心立方最密堆積，則圖(a)在三維空間里堆積可得六方最密堆積和面心立方最密堆積，C正確；圖(b)在三維空間里堆積可得簡單立方堆積和體心立方堆積，D錯誤。
5．如圖所示為甲、乙兩種晶體的晶胞：
甲晶體的化學(xué)式(X為陽離子)為__________，
乙晶體中A、B、C三種微粒的個數(shù)比__________。
解析：利用均攤法找出晶胞中每個位置的微粒的利用率。甲中X位于立方體體心，有1個，Y位于立方體頂點(diǎn)，實(shí)際有×4個＝個，X、Y的個數(shù)比為1∶＝2∶1，故甲的化學(xué)式為X2Y。乙中A有×4個＝個，B有×6個＝3個，C在體心有1個，故A、B、C三種微粒的個數(shù)比為1∶6∶2。
X2Y
1∶6∶2
6．元素X位于第4周期，其基態(tài)原子的內(nèi)層軌道全部排滿電子，且最外層電子數(shù)為2。元素Y基態(tài)原子的3p軌道上有4個電子。X與Y所形成化合物晶體的晶胞如圖所示。
(1)在1個晶胞中，X離子的數(shù)目為________。
(2)該化合物的化學(xué)式為________。
解析：X為Zn元素、Y為S元素，從晶胞圖分析，一個晶胞中含有X離子的數(shù)目為8×＋6×＝4，Y離子的數(shù)目也是4，所以化合物中X與Y之比為1∶1，則化學(xué)式為ZnS。
4　
ZnS
技 能 素 養(yǎng)
提升點(diǎn)一　金屬鍵強(qiáng)弱與金屬性的變化
[例1]　下列關(guān)于金屬晶體的敘述正確的是(　　)
A．常溫下，金屬單質(zhì)都以金屬晶體形式存在
B．金屬陽離子與自由電子之間的強(qiáng)烈作用，在一定外力作用下，不因形變而消失
C．鈣的熔沸點(diǎn)低于鉀
D．溫度越高，金屬的導(dǎo)電性越好

解析：常溫下汞為液體，A錯誤；金屬鍵沒有方向性，不會因為形變而消失，B正確；Ca的原子半徑小，價電子數(shù)多，金屬鍵比K強(qiáng)，熔沸點(diǎn)比K高，C錯誤；溫度越高，金屬導(dǎo)電能力越弱，D錯誤。
答案：B
狀元隨筆　
金屬鍵沒有方向性，其強(qiáng)弱取決于金屬原子半徑大小和價電子數(shù)目多少。
[提升1]　在金屬晶體中，如果金屬原子的價電子數(shù)越多，原子半徑越小，自由電子與金屬陽離子間的作用力越大，金屬的熔沸點(diǎn)越高。由此判斷下列各組金屬熔沸點(diǎn)高低順序，其中正確的是(　　)

A．Mg>Al>Ca B．Al>Na>Li
C．Al>Mg>Ca D．Mg>Ba>Al
解析：電荷數(shù)Al3＋>Mg2＋＝Ca2＋＝Ba2＋>Li＋＝Na＋，金屬陽離子半徑：r(Ba2＋)>r(Ca2＋)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)>r(Li＋)，則C正確；B中Li>Na，D中Al>Mg>Ba。
答案：C
[關(guān)鍵能力]
金屬鍵的強(qiáng)弱與金屬性質(zhì)的變化
1．金屬鍵的特征
金屬鍵無方向性和飽和性。
晶體中的電子不專屬于某一個或幾個特定的金屬陽離子，而幾乎是均勻地分布在整塊晶體中，因此晶體中存在所有金屬陽離子與所有自由電子之間“彌漫”的電性作用，這就是金屬鍵，因此金屬鍵沒有方向性和飽和性。
2．金屬鍵的強(qiáng)弱比較
一般來說，金屬鍵的強(qiáng)度主要取決于金屬元素原子的半徑和價電子數(shù)。原子半徑越大，價電子數(shù)越少，金屬鍵越弱；原子半徑越小，價電子數(shù)越多，金屬鍵越強(qiáng)。
3．金屬鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響
①金屬鍵越強(qiáng)，晶體的熔、沸點(diǎn)越高。
②金屬鍵越強(qiáng)，晶體的硬度越大。
例如，對Na、Mg、Al而言，由于價電子數(shù)：Al>Mg>Na，原子半徑：Na>Mg>Al，故金屬鍵由強(qiáng)到弱的順序是Al>Mg>Na，故熔點(diǎn)：Na

狀元隨筆　金屬晶體的性質(zhì)及變化規(guī)律：
(1)金屬晶體具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。
(2)熔、沸點(diǎn)：金屬鍵越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高。
①同周期金屬單質(zhì)，從左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸點(diǎn)升高。
②同主族金屬單質(zhì)，從上到下(如堿金屬)熔、沸點(diǎn)降低。
③合金的熔、沸點(diǎn)一般比其各成分金屬的熔、沸點(diǎn)低。
④金屬晶體熔點(diǎn)差別很大，如汞常溫下為液體，熔點(diǎn)很低；而鐵常溫下為固體，熔點(diǎn)很高。

提升點(diǎn)二　晶胞中粒子數(shù)目及晶體化學(xué)式的確定
[例2]　元素X的某價態(tài)離子Xn＋中所有電子正好充滿K、L、M三個電子層，它與N3－形成的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。
(1)該晶體的陽離子與陰離子個數(shù)比為______。
(2)該晶體中Xn＋離子中n＝___。
(3)X元素的原子序數(shù)是____。
(4)晶體中每個N3－被____個等距離的Xn＋離子包圍。

解析：(1)Xn＋位于晶胞的棱上，其數(shù)目為12×＝3個，N3－位于晶胞的頂角，其數(shù)目為8×＝1，故其個數(shù)比為3∶1。
(2)由晶體的化學(xué)式X3N知X所帶的電荷數(shù)為1。
(3)因為K、L、M三個電子層充滿，故為2、8、18，所以X的原子序數(shù)是29。
(4)N3－位于晶胞頂角，故其被6個X＋在上、下、左、右、前、后包圍。
3∶1
1　
29　
6
[提升2]　(1)某晶體的晶胞的結(jié)構(gòu)如圖所示，8個頂點(diǎn)被X原子( )占據(jù)，每個面中心被Y原子( )占據(jù)，立方體體心被Z原子(*)占據(jù)。則晶體中X、Y、Z原子個數(shù)比為________。
解析：題目所給的立方體表示一個晶胞的結(jié)構(gòu)，可用均攤法計算晶胞中各原子的個數(shù)。每個晶胞中有8個X原子，但每個X原子被8個晶胞共有，則每個晶胞中平均占有的X原子的個數(shù)為×8＝1；每個面上的Y原子被2個晶胞共有，則每個晶胞中平均占有的Y原子的個數(shù)為×6＝3；位于體心位置的Z原子完全被該晶胞所占有，故Z原子的個數(shù)為1。因此晶體中X、Y、Z原子個數(shù)比為1∶3∶1。
1∶3∶1
(2)如圖所示為甲、乙兩種晶體的晶胞結(jié)構(gòu)：
試推斷甲晶體的化學(xué)式(X為陽離子)為________，乙晶體中每個D周圍結(jié)合E的個數(shù)是________。
解析：根據(jù)均攤法，甲中X位于立方體體心，個數(shù)為1，Y位于立方體頂角，個數(shù)為×4＝，X與Y的個數(shù)比為1∶＝2∶1，故甲的化學(xué)式為X2Y；乙中1個D被8個同樣的晶胞所共用，故每個D周圍結(jié)合E的個數(shù)是8。
X2Y
8
[關(guān)鍵能力]
晶胞中粒子數(shù)目及晶體化學(xué)式的確定
1．晶體化學(xué)式含義
一般地，晶體的化學(xué)式表示的是晶體(也可以說是晶胞)中各類原子或離子的最簡整數(shù)比。
2．均攤法確定晶胞中粒子的個數(shù)
如晶胞中某個粒子為n個晶胞所共用，則該粒子有屬于這個晶胞。
(1)長方體形(正方體形)晶胞中不同位置的粒子對晶胞的貢獻(xiàn)。
(2)六方晶胞中不同位置粒子對晶胞的貢獻(xiàn)。
(3)晶胞中粒子數(shù)目的計算要先根據(jù)具體情況分析晶胞中的粒子在晶胞中的位置以及為幾個晶胞所共有，然后運(yùn)用均攤法具體計算。如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂點(diǎn)碳原子被三個六邊形共有，每個六邊形占有該原子的，則每個六元環(huán)占有的碳原子數(shù)為6×＝2，如下圖所示：
狀元隨筆　晶體的化學(xué)式表示的是晶體(或晶胞)中各類原子或離子的最簡整數(shù)比，由晶胞構(gòu)成的晶體，其化學(xué)式并不是表示一個分子中含有多少個原子。
提升點(diǎn)三　金屬晶體的原子堆積模型分析
[例3]　有四種不同堆積方式的金屬晶體的晶胞如下圖所示，有關(guān)說法正確的是(　　)
A．a(chǎn)為簡單立方堆積，b為六方最密堆積，c為體心立方堆積，d為面心立方最密堆積
B．每個晶胞含有的原子數(shù)分別為a：1個，b：2個，c：2個，d：4個
C．晶胞中原子的配位數(shù)分別為a：6，b：8，c：8，d：12
D．空間利用率的大小關(guān)系為a答案：B
解析：a為簡單立方堆積，b為體心立方堆積，c為六方最密堆積，d為面心立方最密堆積，A項錯誤；每個晶胞含有的原子數(shù)分別為a：8×＝1，b：8×＋1＝2，c：4×＋4×＋1＝2，d：8×＋6×＝4，B項正確；晶胞c中原子的配位數(shù)應(yīng)為12，C項錯誤；a、b、c、d四種晶體的空間利用率分別為52%、68%、74%、74%，所以D項錯誤，應(yīng)為d＝c>b>a。
[提升3]　金晶體的最小重復(fù)單元(也稱晶胞)如圖所示，金原子的直徑為d，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)，M表示金的摩爾質(zhì)量。
(1)金晶體的原子堆積模型為________________。
(2)金晶體的每個晶胞中含有________個金原子。
(3)欲計算1個金晶胞的體積，除假定金原子是剛性小球外，
還應(yīng)假定__________________________________。
(4)1個晶胞的體積是________。
(5)金晶體的密度是________。
面心立方最密堆積
4
每個面心的原子和4個頂點(diǎn)的原子相互接觸
2d3
解析：(1)由圖示可知該堆積方式為面心立方最密堆積。(2)由金晶體晶胞結(jié)構(gòu)，可求出每個晶胞中所擁有的金原子個數(shù)，即8×＋6×＝4。(3)金原子按緊密堆積方式排列，每個面心的原子和4個頂點(diǎn)的原子要相互接觸。
(4)如圖是金晶體中原子之間相互位置關(guān)系的平面圖，AC為金原子直徑的2倍，AB為立方體的邊長，可知AB為d，所以一個晶胞的體積為(d)3＝2d3。
(5)1個晶胞的質(zhì)量等于4個金原子的質(zhì)量，所以ρ＝＝。
狀元隨筆　原子堆積模型的幾個重要概念
(1)緊密堆積
微粒間的作用力使微粒盡可能地相互接近，使它們占有最小空間。
(2)空間利用率
空間被晶格質(zhì)點(diǎn)占據(jù)的百分?jǐn)?shù)。用來表示緊密堆積的程度。
(3)配位數(shù)
在緊密堆積中，一個原子或離子周圍距離最近且相等的原子或離子數(shù)目稱為配位數(shù)。
[關(guān)鍵能力]
金屬晶體的四種堆積模型分析
堆積模型 采納這種堆積的典型代表 空間利用率 配位數(shù) 晶胞 晶胞中原子數(shù)
簡單立方堆積 Po 52% 6 1
體心立方堆積 Na、K、Fe 68% 8 2
六方最密堆積 Mg、Zn、Ti 74% 12 2
面心立方最密堆積 Cu、Ag、Au 74% 12 4
狀元隨筆　六方最密堆積的晶胞是平行六面體但不是立方體，底面中的角度不是90 °，而是60 °和120 °，晶胞內(nèi)的原子不是在晶胞的中心。
形成性自評
1．合金是金屬與一些非金屬或其他金屬在熔化狀態(tài)下形成的一種熔合物，根據(jù)下表中提供的數(shù)據(jù)，判斷可以形成合金的是(　　)
A．鋁與硅 B．鋁與硫
C．鈉與硫 D．鈉與硅
金屬或非金屬 鈉 鋁 鐵 硅 硫
熔點(diǎn)/℃ 97.8 660.4 1 535 1 410 112.8
沸點(diǎn)/℃ 883 2 467 2 750 2 353 444.6
解析：能發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)不能形成合金，故B、C兩項錯誤；鈉的沸點(diǎn)遠(yuǎn)低于硅的熔點(diǎn)，當(dāng)硅熔化時，鈉已經(jīng)變?yōu)闅鈶B(tài)，故它們不能形成合金，D項錯誤。
答案：A
2．下列有關(guān)敘述正確的是（　　）
A．用鉑金做首飾不能用金屬鍵理論解釋
B．固態(tài)和熔融時易導(dǎo)電，熔點(diǎn)在1 000 ℃左右的晶體可能是金屬晶體
C．銅鎳合金的硬度和熔點(diǎn)都比銅和鎳高
D．晶體中有陽離子一定有陰離子
解析：用鉑金做首飾利用了金屬晶體的延展性，能用金屬鍵理論解釋，A錯誤；金屬晶體在固態(tài)和熔融時能導(dǎo)電，其熔點(diǎn)差異很大，故題設(shè)條件下的晶體可能是金屬晶體，B正確；一般而言合金的熔點(diǎn)降低，硬度增大，C錯誤；金屬晶體的組成粒子是金屬離子和自由電子，所以金屬晶體中有陽離子，但沒有陰離子，D錯誤。
答案：B
3．關(guān)于金屬的性質(zhì)和具有該性質(zhì)的原因描述不正確的是(　　)
A．金屬一般具有金屬光澤，是物理性質(zhì)，與金屬鍵沒有關(guān)系
B．金屬具有良好的導(dǎo)電性，是因為在外電場的作用下“自由電子”定向移動形成電流，所以金屬易導(dǎo)電
C．金屬具有良好的導(dǎo)熱性，是因為“自由電子”在受熱后，加快了運(yùn)動速率，“自由電子”通過與金屬陽離子發(fā)生碰撞，傳遞了能量
D．金屬晶體具有良好的延展性，是因為金屬晶體中的原子層可以滑動而不破壞金屬鍵
答案：A
解析：當(dāng)可見光照射到金屬表面時，金屬鍵中的“自由電子”能夠吸收所有頻率的光并很快放出，使得金屬不透明并具有金屬光澤，與金屬鍵有關(guān)系，故A錯誤；金屬內(nèi)部有“自由電子”，當(dāng)有外加電場時，電子定向移動形成電流，故B正確；金屬中的“自由電子”受熱后運(yùn)動速率增大，與金屬離子碰撞頻率增大，傳遞了能量，故金屬有良好的導(dǎo)熱性，故C正確；當(dāng)金屬晶體受到外力作用時，晶體中的各原子層就會發(fā)生相對滑動，但不會改變原來的排列方式，而在此過程中“自由電子”能夠維系整個金屬鍵的存在，金屬鍵不斷裂，所以表現(xiàn)出良好的延展性，故D正確。
4．要使金屬晶體熔化必須破壞其中的金屬鍵。金屬晶體的熔、沸點(diǎn)高低和硬度大小一般取決于金屬鍵的強(qiáng)弱，而金屬鍵與金屬元素的原子半徑和單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目有關(guān)。由此判斷下列說法中正確的是(　　)
A．金屬鎂的硬度大于金屬鋁
B．堿金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)從Li到Cs是逐漸升高的
C．金屬鎂的熔點(diǎn)大于金屬鈉
D．金屬鎂的硬度小于金屬鈣
解析：鎂的原子半徑大于鋁，而金屬鎂單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目比金屬鋁的少，所以金屬鎂的金屬鍵比金屬鋁的弱，熔、沸點(diǎn)比金屬鋁的低，硬度比金屬鋁的小；從Li到Cs，原子的半徑逐漸增大，單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目逐漸減少，金屬鍵逐漸減弱，熔、沸點(diǎn)逐漸降低，硬度逐漸減小；同理可得金屬鎂的熔點(diǎn)比金屬鈉的高，硬度比金屬鈣的大。
答案：C
5．如圖所示為幾種物質(zhì)的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，下列說法正確的是（　　）
A．X的化學(xué)式為MgB3
B．Y的化學(xué)式為Li2O
C．Z中A、B、C的個數(shù)比是3∶9∶4
D．W的化學(xué)式為Mn2Bi
答案：B
解析：X晶胞中Mg的個數(shù)＝12×＋2×＝3，B的個數(shù)為6，Mg、B個數(shù)之比為3∶6＝1∶2，其化學(xué)式為MgB2，A錯誤；Y晶胞中Li的個數(shù)為8，O的個數(shù)＝8×＋6×＝4，則Li、O個數(shù)之比為8∶4＝2∶1，其化學(xué)式為Li2O，B正確；Z晶胞中B的個數(shù)＝6×＋3×＝2，A的個數(shù)＝6×＝，C的個數(shù)為1，則A、B、C的個數(shù)之比為∶2∶1＝1∶4∶2，C項錯誤；W晶胞中，Mn的個數(shù)＝12×＋2×＋1＋6×＝6，Bi的個數(shù)為6，所以Mn、Bi個數(shù)之比為6∶6＝1∶1，其化學(xué)式為MnBi，D項錯誤。
6．金屬晶體中金屬原子有三種常見的堆積方式：六方堆積、面心立方堆積和體心立方堆積。a、b、c分別代表這三種晶胞的結(jié)構(gòu)，其晶胞a、b、c內(nèi)金屬原子個數(shù)比為(　　)
A．3∶2∶1 B．11∶8∶4
C．9∶8∶4 D．21∶14∶9
解析：a晶胞中原子個數(shù)：12×＋2×＋3＝6(個)；b晶胞中原子個數(shù)：8×＋6×＝4(個)；c晶胞中原子個數(shù)：8×＋1＝2(個)，所以a、b、c晶胞中原子個數(shù)比為6∶4∶2＝3∶2∶1。
答案：A
7．金屬鐵有δ、γ、α三種結(jié)構(gòu)，各晶胞如圖。下列說法不正確的是（　　）
A．三種晶胞中實(shí)際含有的鐵原子的個數(shù)之比為2∶4∶1
B．三種晶胞中鐵原子的配位數(shù)之比為1∶3∶2
C．三種晶體結(jié)構(gòu)中，空間利用率最大的是γ－Fe
D．若δ－Fe晶胞邊長為a cm，α－Fe晶胞邊長為b cm，則兩種晶體密度比為2b3∶a3
答案：B
解析：三種晶胞中實(shí)際含有的鐵原子的個數(shù)之比為(8×＋1)∶(8×＋6×)∶(8×)＝2∶4∶1，故A正確；δ－Fe為體心立方堆積，以體心Fe研究可知Fe原子配位數(shù)為8，γ－Fe為面心立方堆積，F(xiàn)e原子配位數(shù)為12，α－Fe為簡單立方堆積，可知Fe原子配位數(shù)為6，故δ－Fe、γ－Fe、α－Fe三種晶胞中鐵原子的配位數(shù)之比為8∶12∶6＝4∶6∶3，故B錯誤；γ－Fe晶體屬于最密堆積，而δ－Fe、α－Fe中二維平面內(nèi)Fe屬于非密置層，空間利用率比γ－Fe晶體低，三種晶體結(jié)構(gòu)中，空間利用率最大的是γ－Fe，故C正確；δ－Fe原子數(shù)目＝1＋8×＝2，α－Fe晶胞單獨(dú)占有Fe原子數(shù)目＝8×＝1，二者晶胞質(zhì)量之比為2∶1，故二者密度之比＝∶＝2b3∶ɑ3，故D正確。
8．石墨烯可轉(zhuǎn)化為富勒烯(C60)，某金屬M(fèi)與C60可制備一種低溫超導(dǎo)材料，晶胞如圖所示，M原子位于晶胞的棱上與內(nèi)部。該晶胞中M原子的個數(shù)為____，該材料的化學(xué)式為________。
12
M3C60
解析：根據(jù)均攤法，晶胞含M原子的個數(shù)為12×＋9＝12，C60位于頂點(diǎn)和面心，故晶胞含C60的個數(shù)為8×＋6×＝4，故化學(xué)式為M3C60。
9．(1)如圖Ⅰ、Ⅱ所示為二維平面晶體示意圖，所表示的化學(xué)式為AX3的是__________。
(2)圖Ⅲ為一個金屬銅的晶胞，請完成以下各題。
①該晶胞“實(shí)際”擁有的銅原子數(shù)是________個。
②該晶胞稱為________(填序號)。
A．六方晶胞 B．體心立方晶胞 C．面心立方晶胞
③此晶胞立方體的邊長為a cm，Cu的相對原子質(zhì)量為64，金屬銅的密度為ρ g·cm－3，則阿伏加德羅常數(shù)為________(用a，ρ表示)。
Ⅱ
4
C
解析：先確定平面圖示中原子個數(shù)比例及所屬堆積模型；利用幾何知識進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。
(1)由圖中直接相鄰的原子數(shù)可以求得Ⅰ、Ⅱ中兩類原子數(shù)之比分別為1∶2、1∶3，求出化學(xué)式分別為AX2、AX3，故答案為Ⅱ。
(2)①用“均攤法”求解，8×＋6×＝4；②該晶胞為面心立方晶胞；③·64＝ρ·a3，NA＝。
10．鋁單質(zhì)晶體中原子的堆積方式如圖甲所示，其晶胞特征如圖乙所示，原子之間相互位置關(guān)系的平面圖如圖丙所示。
若已知鋁的原子半徑為d，NA表示阿伏加德羅常數(shù)，鋁的摩爾質(zhì)量為M，請回答：
(1)晶胞中鋁原子的配位數(shù)為________，一個晶胞中鋁原子的數(shù)目為________。
(2)該晶體的密度為________(用字母表示)。
12
4
解析：由圖乙可知，鋁原子采取面心立方最密堆積，每個晶胞中含有的鋁原子數(shù)為8×＋6×＝4。由圖丙可知晶胞的棱長為＝2d，若該晶胞的密度為ρ，則ρ×(2d)3＝×M，ρ＝。(共56張PPT)
專題3　 章末共享專題
微專題一　氫鍵和分子間作用力對物質(zhì)性質(zhì)的影響
一、范德華力對物質(zhì)性質(zhì)的影響
1．范德華力及特點(diǎn)
(1)范德華力的存在：
由氣體在降低溫度、增大壓強(qiáng)時能夠凝結(jié)成液態(tài)或固態(tài)(在這個過程中，氣體分子間的距離不斷縮小，并由不規(guī)則運(yùn)動的混亂狀態(tài)轉(zhuǎn)變成為有規(guī)則的排列狀態(tài))的事實(shí)可以證明分子間存在著相互作用，即分子間存在范德華力。
(2)范德華力的強(qiáng)弱：
范德華力是分子間的一種微弱的相互作用力，約比化學(xué)鍵鍵能小1～2個數(shù)量級。
(3)范德華力的特點(diǎn)：
沒有飽和性和方向性，只要分子周圍空間允許，分子總是盡可能多地吸引其他分子。
2．影響范德華力的因素：主要因素為分子的相對分子質(zhì)量和分子的極性等
(1)組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大。
(2)分子的極性越強(qiáng)，分子間作用力越大。
例如，分子間作用力的大小關(guān)系：F23．范德華力對物質(zhì)性質(zhì)的影響
(1)范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。
①組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。如熔、沸點(diǎn)I2>Br2>Cl2>F2，HCl②組成相似、相對分子質(zhì)量相近的物質(zhì)，分子的極性越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。如熔、沸點(diǎn)CO>N2(CO為極性分子)；又如有機(jī)物的同分異構(gòu)體中，通常支鏈越多，分子對稱性越好，分子極性越小，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越低(沸點(diǎn)：正戊烷>異戊烷>新戊烷)。
(2)溶質(zhì)分子與溶劑分子間的范德華力越大，則溶質(zhì)分子的溶解度越大。
二、氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響
1．氫鍵的表示方法
分子間的氫鍵通常用“X—H…Y”來表示，式中X、Y為N、O、F，“—”表示共價鍵，“…”表示氫鍵。例如，HF分子間的氫鍵可以表示為“F—H…F—H…”，即：
2．氫鍵的性質(zhì)
(1)氫鍵具有飽和性和方向性。
(2)粒子間作用強(qiáng)弱關(guān)系：化學(xué)鍵>氫鍵>范德華力。
(3)與H原子結(jié)合的X原子的電負(fù)性越強(qiáng)，形成氫鍵時氫鍵的作用力越大。
3．氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響
(1)對物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響
①某些氫化物分子間存在氫鍵，如H2O、NH3、HF等，氫鍵會使同族氫化物沸點(diǎn)反常，如沸點(diǎn)：H2O>H2Te>H2Se>H2S。
②氫鍵分為分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵，分子間氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響大于分子內(nèi)氫鍵。如熔、沸點(diǎn)：
(2)對物質(zhì)密度的影響：氫鍵的存在會使某物質(zhì)的密度出現(xiàn)反常，如液態(tài)水變?yōu)楸芏葧冃　?br/>(3)對物質(zhì)溶解度的影響：溶劑和溶質(zhì)之間存在氫鍵，溶解性好，溶質(zhì)分子不能與水分子形成氫鍵，在水中溶解度就相對小，如NH3極易溶于水，甲醇、乙醇、乙酸等能與水以任意比混溶，就是因為它們與水形成了分子間氫鍵。
(4)氫鍵對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響：氫鍵的存在使一些物質(zhì)具有一些特殊結(jié)構(gòu)，如冰晶體的孔穴結(jié)構(gòu)使體積膨脹。
[微訓(xùn)練一]
1．下列物質(zhì)性質(zhì)的變化規(guī)律與分子間作用力無關(guān)的是(　　)
A．在相同條件下，N2在水中的溶解度小于O2
B．HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱
C．F2、Cl2、Br2、I2的溶、沸點(diǎn)逐漸升高
D．CH3CH3、CH3CH2CH3、(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3的沸點(diǎn)逐漸升高
解析：A項，N2和O2都是非極性分子，在水中的溶解度都不大，但在相同條件下，O2分子與水分子之間的作用力比N2分子與水分子之間的作用力大，故O2在水中的溶解度大于N2。B項，HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性與其分子中的極性鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，而與分子間作用力無關(guān)。C項，F(xiàn)2、Cl2、Br2、I2的組成和結(jié)構(gòu)相似，分子間作用力隨相對分子質(zhì)量的增大而增大，故其熔、沸點(diǎn)逐漸升高。D項，烷烴分子之間的作用力隨相對分子質(zhì)量的增大而增大，故乙烷、丙烷、丁烷的沸點(diǎn)逐漸升高，在烷烴的同分異構(gòu)體中，支鏈越多，分子間作用力越小，熔、沸點(diǎn)越低，故異丁烷的沸點(diǎn)低于正丁烷。
答案：B
2．下列事實(shí)與氫鍵有關(guān)的是(　　)
A．水加熱到很高的溫度都難以分解
B．對羥基苯甲醛的熔、沸點(diǎn)比鄰羥基苯甲醛的高
C．CH4、SiH4、GeH4、SnH4的熔點(diǎn)隨相對分子質(zhì)量的增大而升高
D．HCl的穩(wěn)定性強(qiáng)于HBr
答案：B
3．下列物質(zhì)中不存在氫鍵的是(　　)
A．冰醋酸中醋酸分子之間
B．液態(tài)氟化氫中HF分子之間
C．NH3·H2O中NH3分子與H2O之間
D．可燃冰(CH4·8H2O)中CH4與H2O之間
答案：D
4．構(gòu)成物質(zhì)的微粒種類及相互間的作用力是決定物質(zhì)表現(xiàn)出何種性質(zhì)的主要因素。
(1)三氯化鐵常溫下為固體，熔點(diǎn)為282 ℃，沸點(diǎn)為315 ℃，在300 ℃以上易升華。易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑。據(jù)此判斷三氯化鐵晶體中存在的微粒間的作用力有___________________。
(2)氫鍵作用常表示為A—H…B，其中A、B為電負(fù)性很強(qiáng)的一類原子，如________(列舉三種)。X、Y兩種物質(zhì)和部分物質(zhì)性質(zhì)如下表，二者物質(zhì)性質(zhì)有差異的主要原因是___________________________。
共價鍵、范德華力
N、O、F　
X物質(zhì)形成分子內(nèi)氫鍵，Y物質(zhì)形成分子間氫鍵
解析：(1)由三氯化鐵的物理性質(zhì)可知，三氯化鐵為分子晶體，作用力有共價鍵和范德華力。(2)N、O、F是容易形成氫鍵的原子，從分子結(jié)構(gòu)看出，X物質(zhì)可形成分子內(nèi)氫鍵，Y物質(zhì)可形成分子間氫鍵，分子間氫鍵對物質(zhì)物理性質(zhì)影響較大。
5.(1)水在不同的溫度和壓強(qiáng)下可以形成多種不同結(jié)構(gòu)的晶體，故冰晶體結(jié)構(gòu)有多種。其中冰－Ⅶ的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。
①如圖冰晶體中每個水分子與周圍________個水分子以氫鍵結(jié)合，該晶體中1 mol水形成________ mol氫鍵。
②實(shí)驗測得冰中氫鍵的鍵能為18.5 kJ·mol－1，而冰的熔化熱為5.0 kJ·mol－1，這說明______________________________________。
4
2　
冰融化為液態(tài)水時只破壞了一部分氫鍵，液態(tài)水中水分子間仍存在氫鍵
(2)納米TiO2是一種應(yīng)用廣泛的催化劑，其催化的一個實(shí)例如圖所示，組成化合物乙的所有元素的第一電離能由大到小的順序為________________。化合物乙的沸點(diǎn)明顯高于化合物甲，主要原因是________________。
N>O>C>H　
化合物乙分子間存在氫鍵
(3)常溫常壓下硼酸(H3BO3)晶體結(jié)構(gòu)為層狀，其二維平面結(jié)構(gòu)如圖。1mol硼酸(H3BO3)晶體中含有________ mol氫鍵。從氫鍵的角度解釋硼酸在冷水中的溶解度小而加熱時溶解度增大：_________________。
3
H3BO3分子之間形成氫鍵，使硼酸締合成層狀大分子，在冷水中溶解度小，而熱水中H3BO3分子之間氫鍵被破壞，H3BO3分子與水分子之間形成大量的氫鍵，增大了溶解度
解析：(1)①觀察題圖中晶體結(jié)構(gòu)可知，每個水分子與周圍4個水分子以氫鍵結(jié)合，每2個水分子共用1個氫鍵，故1 mol水可形成4 mol×＝2 mol氫鍵。②冰中氫鍵的鍵能為18.5 kJ·mol－1，而冰的熔化熱為5.0 kJ·mol－1，說明冰融化為液態(tài)水時只是破壞了一部分氫鍵，液態(tài)水中水分子間仍存在氫鍵。(2)化合物乙由C、H、O、N四種元素組成，同周期隨原子序數(shù)增大，元素第一電離能呈增大趨勢，N元素原子2p能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能由大到小的順序為N>O>C>H。化合物甲分子間不能形成氫鍵，化合物乙分子中含有N—H鍵，可以形成分子間氫鍵，沸點(diǎn)更高。(3)1個H3BO3周圍形成6個氫鍵，每個氫鍵為1個H3BO3貢獻(xiàn)率為，即1個H3BO3單獨(dú)占有氫鍵數(shù)目為6×＝3，故1 mol H3BO3晶體中含有3 mol氫鍵；H3BO3分子之間形成氫鍵，使硼酸締合成層狀大分子，在冷水中溶解度小，而熱水中H3BO3分子之間氫鍵被破壞，H3BO3分子與水分子之間形成大量的氫鍵，故硼酸在冷水中的溶解度小而加熱時溶解度增大。
6．根據(jù)下列表1和表2數(shù)據(jù)，回答問題：
表1　第ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素簡單氫化物沸點(diǎn)
表2　常見物質(zhì)的沸點(diǎn)
(1)表1中a的范圍是____________。
(2)根據(jù)表1數(shù)據(jù)，同主族元素簡單氫化物沸點(diǎn)高低的規(guī)律
________________________________________________。
(3)根據(jù)表2沸點(diǎn)數(shù)據(jù)找規(guī)律，由②③⑥得出：____________________________________________；由③④得出：___________________________________________________________。
－87.4同主族元素簡單氫化物沸點(diǎn)隨相對分子質(zhì)量增大而升高(不存在氫鍵)，如果含氫鍵，該氫化物沸點(diǎn)反常地高
組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，沸點(diǎn)越高
分子間存在氫鍵，會使其沸點(diǎn)升高，氫鍵越強(qiáng)，沸點(diǎn)越高
解析：(1)從表1數(shù)據(jù)可以得出，AsH3的沸點(diǎn)高于PH3低于SbH3，故－87.4微專題二　四種類型晶體比較
1．幾種類型的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對比
晶體類型 離子晶體 共價晶體 分子晶體 金屬晶體
結(jié)構(gòu) 構(gòu)成 微粒 陰、陽離子 原子 分子 金屬陽離子、
自由電子　
微粒間 作用力 離子鍵 共價鍵 范德華 力、氫鍵 金屬鍵
性質(zhì) 熔、沸點(diǎn) 較高 很高 較低 有高、有低
硬度 較大 很大 較小 有高、有低
導(dǎo)電性 熔融狀態(tài)或水溶液能導(dǎo)電 不導(dǎo)電 熔融態(tài)不導(dǎo)電、溶于水有的導(dǎo)電有的不導(dǎo)電 良導(dǎo)體
典型實(shí)例 NaOH、 NH4Cl 金剛石、 二氧化硅 P4、干冰、 冰 鈉、鋁、鐵
等或合金
2.分類比較晶體的熔、沸點(diǎn)
(1)不同類型晶體的熔、沸點(diǎn)高低的一般規(guī)律
共價晶體>離子晶體>分子晶體。
金屬晶體的熔、沸點(diǎn)差別很大，如鎢、鉑等熔、沸點(diǎn)很高，如汞、鎵、銫等熔、沸點(diǎn)很低，金屬晶體一般不參與比較。
(2)共價晶體
由共價鍵形成的共價晶體中，原子半徑小的鍵長短，鍵能大，晶體的熔、沸點(diǎn)高。如熔點(diǎn)：金剛石>石英>碳化硅>硅。

(3)離子晶體
一般地說，陰、陽離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子間的作用力就越強(qiáng)，其離子晶體的熔、沸點(diǎn)就越高。如熔點(diǎn)：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。
(4)分子晶體
①分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高；具有氫健的分子晶體熔、沸點(diǎn)反常得高。如H2O>H2Te>H2Se＞H2S。
②組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高，如SnH4 >GeH4 >SiH4 >CH4，F(xiàn)2 ③組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點(diǎn)越高，如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。
[微訓(xùn)練二]
1．“類推”是常用的學(xué)習(xí)方法，但有時會產(chǎn)生錯誤結(jié)論。下列類推的結(jié)論正確的是(　　)
A．第ⅣA族元素氫化物沸點(diǎn)順序是GeH4>SiH4>CH4，則第ⅤA族元素氫化物沸點(diǎn)順序也是AsH3>PH3>NH3
B．常見的氫化物是分子晶體，則所有氫化物都是分子晶體
C．晶體中有陰離子，必有陽離子；則晶體中有陽離子，也必有陰離子
D．第2周期元素氫化物穩(wěn)定性順序是HF>H2O>NH3，則第3周期元素氫化物穩(wěn)定性順序也是HCl>H2S>PH3
解析：NH3分子間存在氫鍵，使其沸點(diǎn)反常的高，A錯誤；某些金屬元素的氫化物是離子晶體，如氫化鈉，B錯誤；金屬晶體中有金屬陽離子，但沒有陰離子，C錯誤；元素的非金屬性越強(qiáng)，其簡單氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng)，同周期元素從左到右，元素的非金屬性逐漸增強(qiáng)，則對應(yīng)的簡單氫化物的穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)，D正確。
答案：D
2．下列說法正確的是(　　)
A．離子晶體必含有金屬陽離子
B．共價晶體中的共價鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高
C．分子晶體中的共價鍵鍵能越大，熔、沸點(diǎn)越高
D．金屬晶體中的金屬越活潑，金屬鍵越強(qiáng)
解析：離子晶體可能含有等陽離子，不一定含有金屬陽離子，故A錯誤；共價晶體中共價鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高，故B正確；分子晶體的熔、沸點(diǎn)高低取決于分子間作用力大小，與共價鍵鍵能大小沒有直接關(guān)系，故C錯誤；金屬晶體中金屬越活潑，金屬鍵越弱，故D錯誤。
答案：B
3．下列各組物質(zhì)的熔點(diǎn)均與所含化學(xué)鍵的鍵能有關(guān)的是(　　)
A．CaO與CO2 B．NaCl與HCl
C．SiC與SiO2 D．Cl2與I2
解析：CaO為離子晶體，熔化斷裂離子鍵，而CO2在固體時是分子晶體，熔化時破壞的是分子間作用力，與化學(xué)鍵無關(guān)，故A錯誤；NaCl為離子晶體，熔化斷裂離子鍵，而HCl在固體時是分子晶體，熔化時破壞的是分子間作用力，與化學(xué)鍵無關(guān)，故B錯誤；SiC與SiO2都是共價晶體，熔化斷裂的是共價鍵，與化學(xué)鍵有關(guān)，故C正確；Cl2與I2在固體時是分子晶體，熔化時破壞的是分子間作用力，與化學(xué)鍵無關(guān)，故D錯誤。
答案：C
4．共價鍵、離子鍵和范德華力是粒子之間的三種作用力。下列晶體①Na2O2　②SiO2　③石墨　④金剛石　⑤NaCl　⑥白磷中含有以上其中兩種作用力的是(　　)
A．①②③ B．①③⑥
C．②④⑥ D．①②③⑥
解析：①Na2O2含有共價鍵、離子鍵；②SiO2含有共價鍵；③石墨含有共價鍵和范德華力；④金剛石含有共價鍵；⑤NaCl含有離子鍵；⑥白磷中含有共價鍵和范德華力；含有以上其中兩種作用力的是①③⑥，故選B。
答案：B
5．下列有關(guān)化學(xué)鍵、氫鍵和范德華力的敘述中，不正確的是(　　)
A．金屬鍵是金屬離子與“自由電子”之間強(qiáng)烈的相互作用，金屬鍵無方向性和飽和性
B．共價鍵是原子之間通過共用電子對形成的化學(xué)鍵，共價鍵有方向性和飽和性
C．范德華力是分子間存在的一種作用力，分子的極性越大，范德華力越大
D．氫鍵不是化學(xué)鍵而是一種較弱的作用力，所以氫鍵只存在于分子與分子之間
答案：D
解析：金屬鍵是化學(xué)鍵的一種，主要在金屬中存在，由自由電子及排列成晶格狀的金屬離子之間的靜電吸引力組合而成，由于電子的自由運(yùn)動，金屬鍵沒有固定的方向，故A正確；共價鍵是原子之間強(qiáng)烈的相互作用，共價鍵有方向性和飽和性，故B正確；范德華力是分子間作用力，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，極性越大，分子間作用力越強(qiáng)，故C正確；氫鍵是一種分子間作用力，比范德華力強(qiáng)，但是比化學(xué)鍵要弱，氫鍵既可以存在于分子間(如水、乙醇、甲醇、液氨等)，又可以存在于分子內(nèi)(如OHOCH)，故D錯誤。
6．(1)單質(zhì)銅和鎳是________鍵形成的晶體。
(2)NF3可由NH3和F2在Cu催化劑存在下反應(yīng)直接得到：4NH3＋3F2CuNF3＋3NH4F，則上述化學(xué)方程式中的前4種物質(zhì)所屬的晶體類型有________(填序號)。
a．混合晶體 b．分子晶體
c．共價晶體 d．金屬晶體
(3)Si、Mg、Cl2晶體的熔點(diǎn)由高到低的順序是__________。
金屬　
b、d　
Si、Mg、Cl2
(4)石墨晶體的結(jié)構(gòu)如下圖所示。
①石墨屬于________晶體。
②石墨晶體中，層內(nèi)C—C鍵的鍵長為142 pm，而金剛石中C—C鍵的鍵長為154 pm。因此熔點(diǎn)：石墨________(填“大于”“小于”或“等于”)金剛石。
(5)GaF3的熔點(diǎn)高于1 000 ℃，GaCl3的熔點(diǎn)為77.9 ℃，其原因是__________________________________。
(6)K和Cr屬于同一周期，且核外最外層電子構(gòu)型相同，但金屬K的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等都比金屬Cr低，原因是______________________________________。
混合　
大于　
)GaF3為離子晶體而GaCl3為分子晶體
K的原子半徑較大且價電子數(shù)較少，金屬鍵較弱
解析：(1)金屬晶體中只有金屬鍵。(2)NH3、F2、NF3所屬的晶體均為分子晶體，Cu單質(zhì)屬于金屬晶體。(3)Si為共價晶體，Mg為金屬晶體，Cl2為分子晶體。(4)①石墨屬于混合型晶體；②由于石墨晶體中C—C鍵鍵長短，因此熔點(diǎn)更高。(5)由于二者均為鹽，所以可能為離子晶體或者分子晶體，根據(jù)二者熔點(diǎn)可知GaF3熔點(diǎn)很高，應(yīng)該為離子晶體；而GaCl3的熔點(diǎn)很低，為分子晶體。(6)K的原子半徑比Cr的原子半徑大，K、Cr原子的價層電子排布式分別為4s1、3d54s1，K的價電子數(shù)比Cr的價電子數(shù)少，原子半徑越大，價電子數(shù)越少，金屬鍵越弱，熔、沸點(diǎn)越低。
7．有A、B、C三種晶體，分別由H、C、Na、Cl四種元素中的一種或幾種組成，對這三種晶體進(jìn)行實(shí)驗，結(jié)果如表：
(1)晶體的化學(xué)式分別為A________、B________、C_________。
(2)晶體的類型分別是A_________、B________、C_______。
(3)晶體中微粒間作用力分別是A________、B________、C_______。
序號 熔點(diǎn)/℃ 硬度 水溶性 導(dǎo)電性 水溶液與
Ag＋反應(yīng)
A 811 較大 易溶 水溶液或熔 融導(dǎo)電 白色沉淀
B 3 500 很大 不溶 不導(dǎo)電 不反應(yīng)
C －114.2 很小 易溶 液態(tài)不導(dǎo)電 白色沉淀
NaCl　
C　
HCl
離子晶體　
共價晶體　
分子晶體
離子鍵　
共價鍵　
范德華力
解析：根據(jù)A、B、C所述晶體的性質(zhì)可知，A為離子晶體，只能為NaCl，微粒間的作用力為離子鍵；B應(yīng)為共價晶體，只能為金剛石，微粒間的作用力為共價鍵；C應(yīng)為分子晶體，且易溶于水，只能為HCl，微粒間的作用力為范德華力。
8．現(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點(diǎn)(℃)數(shù)據(jù)：據(jù)此回答下列問題：
(1)由表格可知，A組熔點(diǎn)普遍偏高，據(jù)此回答：
①A組屬于______晶體，其熔化時克服的粒子間的作用力是_______。
②硅的熔點(diǎn)低于二氧化硅，是由于_______________________。
③硼晶體的硬度與硅晶體相對比：____________________________。
A組 B組 C組 D組
金剛石：3 550 Li：181 HF：－83 NaCl
硅晶體：1 410 Na：98 HCl：－115 KCl
硼晶體：2 300 K：64 HBr：－89 RbCl
二氧化硅：1 732 Rb：39 HI：－51 MgO：2 800
共價　
共價鍵　
Si—Si鍵鍵能小于Si—O鍵鍵能
硼晶體的硬度大于硅晶體
(2)B組晶體中存在的作用力是________，其共同的物理性質(zhì)是________(填序號)，可以用________理論解釋。
①有金屬光澤 ②導(dǎo)電性
③導(dǎo)熱性 ④延展性
(3)C組中HF熔點(diǎn)反常是由于________________________。
(4)D組晶體可能具有的性質(zhì)是________(填序號)。
①硬度小 ②水溶液能導(dǎo)電
③固體能導(dǎo)電 ④熔融狀態(tài)能導(dǎo)電
(5)D組晶體中NaCl、KCl、RbCl的熔點(diǎn)由高到低的順序為________________，MgO晶體的熔點(diǎn)高于三者，其原因解釋為___________________________________________________________。
金屬鍵　
①②③④　
金屬鍵　
HF分子間能形成氫鍵，其熔化時需要消耗的能量更多
②④　
NaCl>KCl>RbCl
MgO晶體為離子晶體，離子所帶電荷越多，半徑越小，晶格能越大，熔點(diǎn)越高
解析：(1)A組由非金屬元素組成，熔點(diǎn)最高，屬于共價晶體，熔化時需破壞共價鍵。由共價鍵形成的共價晶體中，原子半徑小的鍵長短，鍵能大，晶體的熔、沸點(diǎn)高，硬度大。
(2)B組都是金屬，存在金屬鍵，具有金屬晶體的性質(zhì)，可以用“金屬鍵理論”解釋相關(guān)物理性質(zhì)。
(3)C組鹵化氫晶體屬于分子晶體，HF熔點(diǎn)高是由于分子之間形成氫鍵。
(4)D組是離子化合物，熔點(diǎn)高，具有離子晶體的性質(zhì)。
(5)晶格能與離子電荷數(shù)和離子半徑有關(guān)，所帶電荷越多，半徑越小，晶格能越大，晶體熔點(diǎn)越高。
微專題三　常見的晶胞模型以及晶體計算
1．常見的晶體結(jié)構(gòu)模型
晶體 晶體結(jié)構(gòu)示意圖 晶體中微粒分布詳解
氯化鈉晶體 ①Na＋和Cl－交替占據(jù)立方體的頂點(diǎn)而向空間延伸；②在每個Na＋周圍最近的等距離的Cl－有6個(上、下、左、右、前、后)，在每個Cl－周圍最近的等距離的Na＋亦有6個，這6個離子構(gòu)成1個正八面體；③在每個Na＋周圍最近的等距離的Na＋有12個(同層4個、上層4個、下層4個)，在每個Cl－周圍最近的等距離的Cl－亦有12個
氯化銫晶體 ①每8個Cs＋、8個Cl－各自構(gòu)成立方體，在每個立方體的中心有1個異種離子(Cs＋或Cl－)；②在每個Cs＋(Cl－)周圍最近的等距離的Cl－(Cs＋)有8個；③在每個Cs＋周圍最近的等距離的Cs＋有6個(上、下、左、右、前、后)，在每個Cl－周圍最近的等距離的Cl－亦有6個
二氧化碳晶體
金剛石晶體 ①每個C與另4個C以共價鍵結(jié)合，前者位于正四面體中心，后四者位于正四面體頂點(diǎn)；②晶體中所有C—C鍵鍵長相等、鍵角相等(均為109.5°)；③晶體中最小碳環(huán)由6個C組成且六者不在同一平面內(nèi)；④晶體中每個C參與了4條C—C鍵的形成，而在每條鍵中的貢獻(xiàn)只有一半，故C原子數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為1∶2
石墨晶體
2.晶胞結(jié)構(gòu)的相關(guān)計算
晶胞結(jié)構(gòu)的分析與計算一般涉及晶體的化學(xué)式、晶胞中所包含的原子或離子的數(shù)目、晶胞的邊長、兩個粒子之間的距離、晶胞的體積、晶體的密度、阿伏加德羅常數(shù)、配位數(shù)等量之間的計算。晶胞結(jié)構(gòu)的分析與計算類題目的解題思路一般如下：
(1)截取一個晶胞或晶胞中的一部分(如NaCl晶胞中的一個小立方體)。
(2)用均攤法確定晶胞(或截取的部分)中所含的原子或離子數(shù)目(設(shè)為N)，進(jìn)而可確定晶體的化學(xué)式。
(3)計算晶胞中所含微粒或微粒組合(如CaF2)的物質(zhì)的量：n＝。
(4)計算晶胞的質(zhì)量：m＝nM＝M。
(5)計算晶胞的體積：對于立方體晶胞，若晶胞邊長為a cm，則V(晶胞)＝a3 cm3[對于長方體 ，若底面邊長分別為a cm、b cm，高為c cm，則V(晶胞)＝abc cm3]。
(6)計算晶胞的密度：ρ＝＝ g·cm－3，該式中涉及5個物理量，已知其中4個物理量則可計算第5個物理量。
(7)根據(jù)晶胞中微粒的空間位置關(guān)系、微粒的半徑以及晶胞的邊長，利用幾何知識則可計算兩個微粒之間的距離。
(8)根據(jù)晶胞中所含有的原子的總體積和晶胞的體積計算晶胞中原子的空間利用率(一般用于金屬晶體)，原子的總體積V(原子)＝N×πr3(其中N為晶胞中含有的原子數(shù)目，r為原子半徑)，則空間利用率＝×100%。
[微訓(xùn)練三]
1．(1)氨硼烷(NH3BH3)含氫量高、熱穩(wěn)定性好，是一種具有潛力的固體儲氫材料。NH3BH3分子中，N—B化學(xué)鍵稱為________鍵，其電子對由________提供。研究發(fā)現(xiàn)氨硼烷(NH3BH3)在低溫高壓條件下為正交晶系結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)分別為a pm、b pm、c pm，α＝β＝γ＝90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。
氨硼烷晶體的密度ρ＝____________g·cm－3(列出計算式，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。
配位　
N　
(2)LiFePO4的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如(a)所示。其中O圍繞Fe和P分別形成正八面體和正四面體，它們通過共頂點(diǎn)、共棱形成空間鏈結(jié)構(gòu)。每個晶胞中含有LiFePO4的單元數(shù)有________個。
電池充電時，LiFePO4脫出部分Li＋，形成，結(jié)構(gòu)示意圖如(b)所示，則x＝________，n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝________。
4
0.187 5
13∶3
解析：(1)NH3BH3分子是由NH3與BH3結(jié)合而成，其中NH3分子中N原子具有孤電子對，而BH3分子中B原子具有空軌道，所以二者通過N與B原子之間形成配位鍵而結(jié)合生成NH3BH3。由圖可知晶胞體積為2a×2b×2c＝8abc pm3＝8abc×10－30 cm－3；而每個晶胞中含有氨硼烷為8個，質(zhì)量為8×g，所以晶體的密度ρ＝ g·cm－3。
(2)每個晶胞中含有的LiFePO4可以根據(jù)圖(a)中Fe或者P的數(shù)目即可確定，其中Fe位于正八面體中心，而由圖(a)可知有4個正八面體，故每個晶胞有4個Fe，因此有4個LiFePO4。“電池充電時，LiFePO4脫出部分Li＋，形成Li1－xFePO4，結(jié)構(gòu)示意圖如(b)所示”，由(b)可知晶胞中有1個位于面心和1個位于棱邊的Li＋離子脫出了，即每個晶胞有個Li＋離子脫落，所以x＝＝＝0.187 5；在Li(1－0.1875)FePO4中，設(shè)n(Fe2＋)＝a，n(Fe3＋)＝1－a，根據(jù)化合價規(guī)則有：(1－0.1875)＋2a＋3(1－a)＝3，所以a＝0.8125，(1－a)＝0.1875，所以n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝13∶3。
2．鈣鈦礦(CaTiO3)型化合物是一類可用于生產(chǎn)太陽能電池、傳感器、固體電阻器等的功能材料。回答下列問題：
(1)基態(tài)Ti原子的核外電子排布式為__________________。
(2)Ti的四鹵化物熔點(diǎn)如下表所示，TiF4熔點(diǎn)高于其他三種鹵化物，自TiCl4至TiI4熔點(diǎn)依次升高，原因是_____________________________。
化合物 TiF4 TiCl4 TiBr4 TiI4
熔點(diǎn)/℃ 377 －24.12 38.3 155
1s22s22p63s23p63d24s2
TiF4為離子化合物，熔點(diǎn)高，其他三種均為共價化合物，隨相對分子質(zhì)量的增大分子間作用力增大，熔點(diǎn)逐漸升高
(3)CaTiO3的晶胞如圖(a)所示，其組成元素的電負(fù)性大小順序是__________；金屬離子與氧離子間的作用力為______________，Ca2＋的配位數(shù)是____。
(4)一種立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物光電材料的組成為Pb2＋、I－和有機(jī)堿離子C，其晶胞如圖(b)所示。其中Pb2＋與圖(a)中_____的空間位置相同，有機(jī)堿C N中，N原子的雜化軌道類型是____；若晶胞參數(shù)為a nm，則晶體密度為__________g·cm－3(列出計算式)。
O>Ti>Ca　
離子鍵
12
Ti4＋
sp3
×1021
(5)用上述金屬鹵化物光電材料制作的太陽能電池在使用過程中會產(chǎn)生單質(zhì)鉛和碘，降低了器件效率和使用壽命。我國科學(xué)家巧妙地在此材料中引入稀土銪(Eu)鹽，提升了太陽能電池的效率和使用壽命，其作用原理如圖(c)所示，
用離子方程式表示該原理
__________________________、__________________________。
2Eu3＋＋Pb===2Eu2＋＋Pb2＋
2Eu2＋＋I(xiàn)2===2Eu3＋＋2I－
解析：(1)Ti是22號元素，所以基態(tài)Ti原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2。
(2)氟元素非金屬性強(qiáng)，TiF4為離子化合物，熔點(diǎn)最高，TiCl4、TiBr4、TiI4為共價化合物，熔點(diǎn)較低，且TiCl4、TiBr4、TiI4結(jié)構(gòu)相似，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高。
(3)元素的非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大，所以Ca、Ti、O三種元素中，O電負(fù)性最大，Ca的金屬性強(qiáng)于Ti，則Ti的電負(fù)性強(qiáng)于Ca；陰、陽離子間的作用力為離子鍵；距離Ca2＋最近的為O2－，共有12個O2－與位于體心處的Ca2＋距離相等且最近，故Ca2＋的配位數(shù)為12。
(4)距離Pb2＋最近的是處于面心的I－，Pb2＋的配位數(shù)為6，圖(a)中Ti4＋的配位數(shù)也為6，其與圖(b)中Pb2＋的空間位置相同；中，氮原子形成4個單鍵，其中有1個是配位鍵，N原子采取sp3雜化；根據(jù)均攤法，1個晶胞中含有I－的個數(shù)為6×＝的個數(shù)為8×＝1，Pb2＋的個數(shù)為1，化學(xué)式為PbCH3NH3I3，摩爾質(zhì)量為620 g·mol－1，一個晶胞的質(zhì)量為g，體積為(a×10－7)3 cm3，則晶體密度為×1021 g·cm－3。
(5)根據(jù)圖(c)可知，箭頭是由反應(yīng)物指向生成物，則該過程中Pb和Eu3＋反應(yīng)生成Pb2＋和Eu2＋，Eu2＋與I2反應(yīng)生成Eu3＋和I－。
3．在離子晶體中，陰、陽離子按一定的規(guī)律進(jìn)行排列，如圖甲是NaCl的晶胞結(jié)構(gòu)。在離子晶體中，陰、陽離子具有或近似具有球形對稱結(jié)構(gòu)，它們可以看作是不等徑的剛性圓球，并彼此相切，如圖乙。已知a為常數(shù)。
(1)在NaCl晶體中，每個Na＋同時吸引________個Cl－；而Na＋與Cl－的數(shù)目之比為________。
(2)Na＋半徑與Cl－半徑之比為________(已知＝1.414)。
6　
1∶1
0.414∶1　
(3)NaCl晶體中不存在分子，但在1.01×105 Pa、1 413 ℃時，NaCl晶體形成氣體，并以分子形式存在。現(xiàn)有29.25 g NaCl晶體，在1.01×105 Pa時加強(qiáng)熱使溫度達(dá)到1 501.5 ℃，測得氣體體積為5.6 L(已換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況)，試應(yīng)用有關(guān)物理、化學(xué)知識計算此時氯化鈉氣體的分子式(化學(xué)式)為________(不寫計算過程)。
(4)若a＝5.6×10－8 cm，NaCl 晶體的密度為________(已知5.63＝175.6，NaCl的摩爾質(zhì)量為58.5 g·mol－1)。
Na2Cl2　
2.2 g·cm－3
解析：(1)觀察晶胞的結(jié)構(gòu)可知，每個Na＋同時吸引6個Cl－；在每個晶胞中含Na＋的個數(shù)為4，含Cl－的個數(shù)也為4，即Na＋與Cl－的數(shù)目之比為1∶1。(2)由圖乙可知，因為r(Cl－)>r(Na＋)，則r(Cl－)＝，2r(Na＋)＝a－2r(Cl－)＝a－2×，r(Na＋)＝＝∶＝(－1)∶1＝0.414∶1。(3)題給條件下的M(NaCl)為＝117 g·mol－1。設(shè)NaCl分子式為(NaCl)n，有58.5n＝117，n＝2。即NaCl氣體的分子式為Na2Cl2。(4)由NaCl晶體結(jié)構(gòu)分析，每個晶胞中含有4個“NaCl”，則ρV＝，ρ＝g·cm－3≈2.2 g·cm－3。
4．已知FexO晶體的晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型(如下圖所示)，由于晶體缺陷，x的值小于1，測知FexO晶體密度ρ為5.71 g·cm－3，晶胞邊長為4.28×10－10 m(鐵的相對原子質(zhì)量為55.9，氧的相對原子質(zhì)量為16)。求：
(1)FexO中x的值。

(2)晶體中的Fe具有兩種形式：Fe2＋和Fe3＋，其中Fe2＋所占的百分?jǐn)?shù)是多少？
(3)描述Fe在此晶體中占據(jù)空隙的幾何形狀(即與O2－距離最近且等距離的鐵離子圍成的空間形狀)。

(4)在晶體中，鐵離子間的最短距離為多少？
0.92
82.6%
正八面體
3.03×10－10 m
解析：(1)由NaCl晶胞可知，1 mol NaCl晶胞中含有4 mol NaCl，故在FexO晶體中也含有4 mol FexO。設(shè)FexO摩爾質(zhì)量為M g·mol－1，晶胞體積為V，有4M＝ρ·V·NA，代入數(shù)值解得M＝67.4 g·mol－1，則x＝0.92。(2)設(shè)Fe0.92O中Fe2＋為x個，則Fe3＋為(0.92－x)個，由正負(fù)化合價代數(shù)和為零可得：2x＋3(0.92－x)＝2，x＝0.76。Fe2＋所占的百分?jǐn)?shù)為×100%＝82.6%。(3)與O2－距離最近且等距離的鐵離子有6個，這6個鐵離子所圍成的幾何形狀為正八面體。(4)晶體中Fe－Fe最短距離＝×晶胞邊長＝3.03×10－10 m。
5．(1)Al單質(zhì)為面心立方晶體，其晶胞參數(shù)a＝0.405 nm，晶胞中鋁原子的配位數(shù)為________。列式表示Al單質(zhì)的密度：____________________ g·cm－3(不必計算出結(jié)果)。
(2)黃銅礦是主要的煉銅原料，CuFeS2是其中銅的主要存在形式。
四方晶系CuFeS2晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。
①Cu＋的配位數(shù)為____，S2－的配位數(shù)為____。
②已知：a＝b＝0.524 nm，c＝1.032 nm，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，CuFeS2晶體的密度是__________________ g·cm－3(列出計算式)。
12
4
4
解析：(1)面心立方晶體中，原子的配位數(shù)為12；面心立方晶胞內(nèi)有＝4個Al原子，其質(zhì)量為 g，體積為(0.405×10－7)3 cm3，所以其密度為 g·cm－3。(2)①以底面Cu＋為例，與Cu＋最近且等距離的S2－的數(shù)目為4(底面上方2個，底面下方2個)；與S2－最近且等距離的有2個Cu＋和2個Fe2＋，則S2－的配位數(shù)為4。②1個CuFeS2晶胞中含有Cu的個數(shù)為6×＋4×＝4，含有Fe的個數(shù)為8×＋4×＋1＝4，含有S的個數(shù)為8，則晶胞質(zhì)量為，晶胞體積為0.524×0.524×1.032×10－21 cm－3，根據(jù)ρ＝，CuFeS2晶體的密度是 g·cm－3。

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