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1、三、化学键与晶体结构 稳固·夯实根底 ●网络构建 ●自学感悟 1.离子键与共价键 〔1〕以下物质受热熔化时，不需要破坏化学键的是〔CD〕 A.食盐 B.纯碱 C.干冰 D.冰 〔2〕以下五种物质中，只存在共价键的是②③，只存在离子键的是⑤，既存在离子键又存在共价键的是④；不存在化学键的是①〔填序号〕。 ①Ar ②CO2③SiO2④NaOH ⑤K2S 〔3〕用电子式表示以下物质的形成过程： ①N2。 ②PCl3。 ③MgF2 。 ④Na2O 。 ⑤H2O 。 ⑥NaH 。
2、 2.极性分子与非极性分子 〔1〕以下关于分子的极性的说法，不正确的选项是〔CD〕 A.极性分子中可能含有非极性键 B.非极性分子中可能含有极性键 C.极性分子中只含有极性键 D.非极性分子中只含有非极性键 (2)在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2分子中： ①以非极性键结合的非极性分子是N2。 ②以极性键相结合，具有直线形结构的非极性分子是CS2。 ③以极性键相结合，具有正四面体结构的非极性分子是CH4。 ④以极性键相结合，具有三角锥形结构的极性分子是NH3。 ⑤以极性键相结合，具有V形结构的极性分子是H2
3、O。 ⑥以极性键相结合，而且分子极性最大的是HF。 链接·拓展 物质的结构常用电子式来表示。书写物质的电子式时应注意的问题有： 〔1〕阴离子和复杂阳离子〔、〕要加括号，并注明所带电荷数。如： 等 〔2〕要注意化学键中原子直接相邻的事实。如MgBr2的电子式为 ，不能写作。 〔3〕要注意书写单质、化合物的电子式与单质、化合物形成过程电子式的差异。如CO2的电子式为∶，CO2形成过程的电子式为 〔4〕要熟练掌握一些重要物质的电子式的书写。如HClO为NaH为;Na2O2为；HCl为 NH4Cl为。 理解·要点诠释 考点1 化学键和分子间作用
4、力 (1)离子键与共价键的比较 键 型 概 念 特 点 形 成 条 件 存 在 离子键 阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键 阴、阳离子间的相互作用 活泼金属和活泼非金属通过得失电子形成离子键 离子化合物 共价键 非极性键 原子间通过共用电子对而形成的化学键 共用电子对不发生偏移 相同非金属元素原子的电子配对成键 非金属单质、某些化合物 极性键 共用电子对偏向一方原子 不同非金属元素原子的电子配对成键 共价化合物、某些离子化合物 (2)化学键与物质类别规律 ①只含非极性共价键的物质：同种非金属元素构成的单质，如I2、N2、P4、金刚石、晶
5、体硅等。 ②只含有极性共价键的物质：一般是不同非金属元素构成的共价化合物。如HCl、NH3、SiO2、CS2等。 ③既有极性键又有非极性键的物质：如H2O2、C2H2、CH3CH3、C6H6〔苯〕等。 ④只含有离子键的物质：活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如Na2S、CsCl、K2O、NaH等。 ⑤既有离子键又有非极性键的物质，如Na2O2、Na2Sx、CaC2等。 ⑥只有共价键，没有范德瓦耳斯力的物质——金刚石、单晶硅、SiO2、SiC。 ⑦无化学键的物质——稀有气体。 (3)分子间作用力与化学键比较 分子间作用力 化学键 定义 使分子聚集在一起的作用力
6、 分子里相邻的原子之间强烈的相互作用 存在范围 同种或异种分子〔狭义的〕之间 分子〔广义的〕内相邻的原子〔广义的〕之间 强弱程度 很微弱，克服它只需要较低的能量 很强烈，克服它需要较高的能量 应用 主要影响由分子组成的物质〔含稀有气体〕的物理性质。对这些物质的化学性质无影响 决定物质的化学性质。影响不是由分子组成的物质的物理性质 考点2 极性分子与非极性分子 〔1〕分子极性的判断 分子的极性由共价键的极性及分子的空间构型两方面共同决定： ①以极性键结合而形成的异核双原子分子都是极性分子，如HCl。 ②以非极性键结合而形成的同核双原子分子都是非极性分子，如C
7、l2。 ③以极性键结合而形成的多原子分子，既有极性分子，又有非极性分子，分子的空间构型均匀对称的是非极性分子，如AB2型的直线形分子CO2，AB3型的平面正三角锥形分子BF3，AB4型的正四面体结构分子CH4等。分子的空间构型不对称的多原子分子为极性分子。如V形的H2O，三角锥形的NH3，不规那么四面体分子CH3Cl等。 ④判断ABn型分子极性有一经验规律：假设中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，那么为非极性分子；假设不相等，那么为极性分子。如BF3、CO2等为非极性分子，NH3、H2O、SO2等为极性分子。 〔2〕相似相溶原理 极性分子易溶于极性分子溶剂中〔如
8、HCl易溶于水中〕，非极性分子易溶于非极性分子溶剂中〔如碘易溶于苯中，白磷易溶于CS2中〕。 考点3 晶体类型 (1)几类晶体的比较 晶体类型 性质比较 离子晶体 分子晶体 原子晶体 金属晶体 结构 组成粒子 阴、阳离子 分子 原子 金属阳离子和自由电子 粒子间作用 离子键 范德瓦耳斯力 共价键 金属键 物 理 性 质 熔沸点 较高 低 很高 有高有低 硬度 硬而脆 小 大 有大有小、有延展性 溶解性 易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂 极性分子易溶于极性溶剂 不溶于任何溶剂 难溶〔钠等与水反响〕 导电性 晶体不导
9、电；能溶于水的其水溶液导电；熔化导电 晶体不导电，溶于水后能电离的，其水溶液可导电；熔化不导电 不良〔半导体Si〕 良导体〔导电传热〕 典型实例 NaCl、NaOH、Na2O、CaCO3 干冰、白磷、冰、硫磺 金刚石、SiO2、晶体硅、SiC Na、Mg、Al、Fe、Cu、Zn (2)判断晶体类型的依据 ①据各类晶体的概念判断，即根据构成晶体的粒子和粒子间的作用力类别进行判断。如由分子通过分子间作用力形成的晶体属于分子晶体；由原子通过共价键形成的晶体属于原子晶体；由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体；由金属阳离子和自由电子通过它们之间的较强作用形成的晶体属于金属晶体
10、 ②据各类晶体的特征性质判断：如低熔沸点的化合物形成分子晶体；熔沸点较高，且在水溶液中或熔化状态下能导电的化合物形成离子晶体；熔沸点很高，不导电，不溶于一般溶剂的物质形成原子晶体；晶体能导电、传热、具有延展性的为金属晶体。 ③据物质的分类判断：金属氧化物〔如K2O、Na2O2等〕、强碱〔如NaOH、KOH等〕和绝大多数的盐类是离子晶体；大多数非金属单质〔除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外〕、气态氢化物、非金属氧化物〔除SiO2外〕、酸、绝大多数有机物〔除有机盐外〕是分子晶体。常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质〔注：汞在常温为液体
11、〕与合金是金属晶体。 (3)常见晶体结构分析 ①氯化钠晶体 NaCl晶体是一种简单立方结构，Na+和Cl-交替占据立方体的顶点而向空间延伸，每个离子都被6个带相反电荷的离子包围，而每个离子周围距离最近的同种离子那么有12个。 ②氯化铯晶体 CsCl晶体是一种立方体心结构，每8个Cs+、8个Cl-各自构成立方体，在每个立方体的中心有一个异种离子，所以每个离子都被8个带相反电荷的离子包围。而每个离子周围距离最近的同种离子那么有6个。 ③二氧化碳晶体 干冰晶体是一种立方面心结构，立方体的8个顶点和6个面的中心各占据1个CO2分子，每个CO2分子周围距离相等且最近的CO2有12个。 ④
12、金刚石晶体 它是一种正四面体的空间网状结构，每个C原子以共价键同另4个C原子结合。晶体中的最小碳环由6个C原子组成且不在同一平面，晶体中C原子数与C—C键数之比为1∶〔4×)=1∶2。 ⑤石墨晶体 它是一种混合型晶体，层内存在共价键，层间与范德瓦耳斯力结合，兼有原子晶体、分子晶体的某些特性和特征。在层内，每个C原子通过共价键与另3个C原子结合，构成正六边形，每个六边形平均占有C原子6×=2个，C原子个数与C—C键数之比为1∶〔3×〕=2∶3。 难点1 用均摊法确定晶体的化学式 均摊是指每个图形平均拥有的粒子数目。求晶体中粒子个数比的方法是： 〔1〕处于顶点的粒子，同时为8
13、个晶胞所共有，每个粒子有1/8属于该晶胞； 〔2〕处于棱上的粒子同时为4个晶胞共有，每个粒子有1/4属于该晶胞； 〔3〕处于面上的粒子，同时为2个晶胞共有，每个粒子有1/2属于该晶胞； 〔4〕处于晶胞内部的粒子，那么完全属于该晶胞。 难点2 8电子稳定结构 高考化学试题中曾频频出现判断分子中各原子的最外层电子是否满足8电子稳定结构的题目。其简捷准确的判断方法是： 〔1〕分子中假设含有氢元素，那么氢原子不能满足最外层8电子稳定结构，但它满足K层为最外层2个电子的稳定结构。〔Be原子最外层只有2个电子，在其化合物中最外层电子数不可能是8〕 〔2〕分子中假设不含有氢元素，那么
14、按下述方法逐一进行判断。假设某元素化合价绝对值与其原子最外层电子数之和等于8，那么该元素的原子最外层满足8电子稳定结构；否那么将不满足。如CO2分子中，碳元素的化合价为+4，碳原子最外层电子数为4，二者之和为8，那么碳原子满足最外层8电子稳定结构；氧元素化合价为-2〔其绝对值为2〕，氧原子最外层电子数6，二者之和为8，那么氧原子也满足最外层8电子稳定结构，故CO2分子中所有原子都满足最外层8电子结构。再如NO2分子中，氮元素化合价为+4，氮原子最外层电子数为5，二者之和为9，故氮原子不满足最外层8电子稳定结构。再如BF3分子中，硼元素化合价为+3，硼原子最外层电子数为3，二者之和为6，故硼原子
15、也不满足最外层8电子稳定结构。 〔3〕常见的X2〔卤素单质〕、O2、N2等双原子单质分子中原子最外层为8电子稳定结构。 诱思·实例点拨 【例1】以下各组物质中，化学键类型完全相同的是( ) A.HI和NaI B.H2S和CO2 C.Cl2和CCl4 D.F2和NaBr 解析：对于A：在HI中，由于H原子和I原子通过共用电子对形成共价键，且I原子吸引电子的能力比H原子强，共用电子对偏向I原子一方，因此H—I为极性共价键。 在NaI中，活泼金属Na与活泼非金属I2化合时，Na原子失去最外层电子变成Na+，I原子得到电子
16、变成I-，Na+和I-通过静电作用形成离子键，即HI和NaI的化学键类型不相同。 对于B：H2S和CO2的分子可用以下电子式表示： 即它们的化学键类型相同，都为极性共价键。 对于C：由于Cl—Cl是非极性共价键，Cl—C是极性共价键，所以它们的化学键类型不完全相同。 对于D：由于F—F是非极性共价键，Na与Br之间是离子键，所以它们的化学键类型也不相同。 答案：B 讲评：此题主要考查常见物质中化学键种类，考查对离子键、共价键及其极性的理解与判断能力。解题的关键是熟练掌握各类型化学键的形成条件，如活泼金属和活泼非金属通过电子得失形成离子键，相同非金属元
17、素原子的电子配对形成非极性共价键等。 【例2】〔2022全国高考理综Ⅰ，6〕以下分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是( ) A.BF3 B.H2O C.SiCl4 D.PCl5 解析：此题主要考查原子的组成及分子中各原子核外电子的数量关系，分子中原子最外层是否到达8个电子的稳定结构，取决于两个因素，一是该中性原子的最外层电子数；二是该原子在分子中形成的共价键数目。在分子中的原子如果满足二者之和为8，那么满足8电子结构。A选项中硼原子为6个电子错，B选项中H原子为2个电子错，D中P原子超过8个电子错，应选C。 答案：C
18、讲评：此题主要考查分子中8个电子稳定结构的判断，是高考的热点。解题的关键是看元素的化合价绝对值与其原子最外层电子数之和是否等于8。在分析解答过程中，引导学生归纳总结判断方法技巧的同时，要注意H、He、Be等形成的分子中，它们的原子不可能具有8个电子的稳定结构。 【例3】〔2022上海高考，12〕以下说法错误的选项是( ) A.原子晶体中只存在非极性共价键 B.分子晶体的状态变化，只需克服分子间作用力 C.金属晶体通常具有导电、导热和良好的延展性 D.离子晶体在熔化状态下能导电 解析：此题综合考查四种晶体的组成、结构及性质。原子晶体是原子间以共用电子对所形成的空间网状结构，原子
19、间的共价键可以是同种原子间的非极性键如金刚石、晶体硅等，也可以是不同原子间的极性键如SiO2、SiC等，故A不正确。其他三项对分子晶体、金属晶体和离子晶体的描述皆正确。 答案：A 讲评：此题主要考查学生对各类晶体结构的理解。通过此题的分析解答，一是让学生进一步理解影响各类晶体熔点上下的原因：构成晶体粒子间相互作用力的强弱；二是归纳总结各类晶体在熔化、升华时克服的作用力：离子晶体——离子键、分子晶体——分子间作用力、原子晶体——共价键、金属晶体——金属键。 【例4】以下各组物质中，按熔点由低到高顺序排列正确的选项是( ) A.O2，I2，Hg B.CO，KCl，SiO2
20、 C.Na，K，Rb D.SiC，NaCl，SO2 解析：此题考查的知识点是物质熔点上下的比较，这通常与晶体类型有关。A中的O2是气体、I2是固体、Hg是液体，所以正确顺序应为I2＞Hg＞O2；B中的CO固态时为分子晶体，KCl是离子晶体，SiO2是原子晶体，所以CO＜KCl＜SiO2，B对；C中的Na、K、Rb都是金属晶体，半径不断增大，金属键不断减弱，所以熔点不断降低，C错；D中的SiC是原子晶体，NaCl是离子晶体，SO2形成分子晶体，熔点应不断降低而非升高。 答案：B 讲评：此题主要考查晶体物理性质——熔点上下比较。比较的方法是一般先看晶体类型，再看粒子间作用力的强弱。在分析解答过程中，引导学生将有关知识系统化，并形成正确的分析比较的方法思路。 链接·提示 比较物质熔沸点的上下，应首先分清物质的晶体类型，对于不同的晶体，其熔沸点上下顺序一般为：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。对于相同类型的晶体，要分清影响熔沸点的作用力及影响作用力大小的因素，即可顺利作答。
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