化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)
一.理解離子鍵、共價(jià)鍵的涵義,了解化學(xué)鍵、金屬鍵和鍵的極性。
1.相鄰的原子之間強(qiáng)烈的相互作用叫做化學(xué)鍵。在稀有氣體的單原子分子中不存在化學(xué)鍵。
2.陰、陽(yáng)離子間通過(guò)靜電作用所形成的化學(xué)鍵叫做離子鍵。活潑金屬跟活潑非金屬化合時(shí),都形成離子鍵。通過(guò)離子鍵形成的化合物均是離子化合物,包括強(qiáng)堿、多數(shù)鹽和典型的金屬氧化物。離子化合物在熔融狀態(tài)時(shí)都易導(dǎo)電。
3.原子間通過(guò)共用電子對(duì)(電子云重疊)所形成的化學(xué)鍵叫做共價(jià)鍵。非金屬元素的原子間形成的化學(xué)鍵都是共價(jià)鍵。其中:同種非金屬元素的原子間形成的共價(jià)鍵是非極性共價(jià)鍵;不同非金屬元素的原子間形成的共價(jià)鍵是極性鍵。原子間通過(guò)共價(jià)鍵形成的化合物是共價(jià)化合物,包括酸(無(wú)水)、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物、多數(shù)有機(jī)物和少數(shù)鹽(如AlCl3)。共價(jià)化合物在熔融狀態(tài)時(shí)都不(或很難)導(dǎo)電。
4.在銨鹽、強(qiáng)堿、多數(shù)含氧酸鹽和金屬過(guò)氧化物中既存在離子鍵,又存在共價(jià)鍵。
5.金屬晶體中金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用叫做金屬鍵。
二.理解電子式與結(jié)構(gòu)式的表達(dá)方法。
1.可用電子式表示:① 原子,如:Na;② 離子,如:[:O:]2;③ 原子團(tuán),如:[:O:H];④ 分子或化合物的結(jié)構(gòu);⑤ 分子或化合物的形成過(guò)程。
2.結(jié)構(gòu)式是用一根短線表示一對(duì)共用電子對(duì)的化學(xué)式。
三.了解分子構(gòu)型,理解分子的極性和穩(wěn)定性。
1.常見(jiàn)分子構(gòu)型:雙原子分子、CO2、C2H2(鍵角180)都是直線形分子;H2O(鍵角104.5)是角形分子;NH3(鍵角10718')是三角錐形分子;CH4(鍵角10928')是正四面體分子;苯分子(鍵角120)是平面正六邊形分子。
2.非極性分子:電荷分布對(duì)稱的分子。包括:A型單原子分子(如He、Ne);A2型雙原子分子,(如H2、N2);AxBy型多原子分子中鍵的極性相互抵消的分子(如CO2、CS2、BF3、CH4、CCl4、C2H4、C2H2、C6H6)。對(duì)于ABn型多原子分子中A原子最外層電子都已成鍵的分子(如SO3、PCl5、SF6、IF7)。
3.極性分子:電荷分布不對(duì)稱的分子。包括:AB型雙原子分子(如HCl、CO);AxBy型多原子分子中鍵的極性不能互相抵消的分子(如H2O、NH3、SO2、CH3F)。
4.分子的穩(wěn)定性:與鍵長(zhǎng)、鍵能有關(guān),一般鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)、鍵能越大,鍵越牢固,含有該鍵的分子越穩(wěn)定。
四.了解分子間作用力,理解氫鍵。
1.分子間作用力隨分子極性、相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增大。
2.對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)也越高;但分子間形成氫鍵時(shí),分子間作用力增大,熔、沸點(diǎn)反常偏高。水分子間、乙醇分子間、乙醇與水分子間都存在氫鍵。
3.非極性分子的溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑;極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑(即“相似相溶”規(guī)律)。若溶質(zhì)分子與溶劑分子間能形成氫鍵,則會(huì)增大溶質(zhì)的溶解度。
五.理解四種晶體類型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及物理性質(zhì)特點(diǎn)。
1.離子晶體是陰、陽(yáng)離子間通過(guò)離子鍵結(jié)合而成的晶體(即所有的離子化合物)。硬度較大,熔、沸點(diǎn)較高,固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電,受熱熔化或溶于水時(shí)易導(dǎo)電。注意:在離子晶體中不存在單個(gè)的小分子。NaCl晶體是簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu);CsCl晶體是體心立方結(jié)構(gòu)。
2.分子晶體是分子間以分子間作用力結(jié)合而成的晶體〔即非金屬的單質(zhì)(除原子晶體外)、氧化物(除原子晶體外)、氫化物、含氧酸、多數(shù)有機(jī)物〕。硬度較小,熔、沸點(diǎn)較低,固態(tài)和熔融狀態(tài)時(shí)都不導(dǎo)電。注意:干冰是面心立方結(jié)構(gòu)。
3.原子晶體是原子間以共價(jià)鍵結(jié)合而成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)晶體〔即金剛石、晶體硅、石英或水晶(SiO2)、金剛砂(SiC)〕。硬度很大,熔、沸點(diǎn)高,一般不導(dǎo)電,難溶于常見(jiàn)的溶劑。注意:金剛石和SiO2晶體都是正四面體結(jié)構(gòu)。
4.金屬晶體是通過(guò)金屬離子與自由電子之間的較強(qiáng)作用(即金屬鍵)形成的晶體(即金屬單質(zhì)和合金)。硬度一般較大,熔、沸點(diǎn)一般較高,具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。注意:在金屬晶體中不存在陰離子。
5.晶體熔、沸點(diǎn)高低規(guī)律是:① 不同類型的晶體:多數(shù)是原子晶體 > 多數(shù)離子晶體(或多數(shù)金屬晶體)> 分子晶體。② 原子晶體:成鍵原子半徑之和小的鍵長(zhǎng)短,鍵能大,熔、沸點(diǎn)高。③ 離子晶體:一般說(shuō),離子電荷數(shù)越多、半徑越小,離子鍵越強(qiáng),熔、沸點(diǎn)越高。④ 金屬晶體:金屬離子電荷數(shù)越多、半徑越小,金屬鍵越強(qiáng),熔、沸點(diǎn)越高;但合金的熔、沸點(diǎn)低于其組成的金屬。⑤ 分子晶體:組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),式量越大,分子間作用力越大,熔、沸點(diǎn)越高;但分子間形成氫鍵時(shí),分子間作用力增大,熔、沸點(diǎn)反常偏高;在烷烴的同分異構(gòu)體中,一般說(shuō),支鏈數(shù)越少,熔、沸點(diǎn)越高;在含苯環(huán)的同分異構(gòu)體中,沸點(diǎn)“鄰位 > 間位 > 對(duì)位”。此外,還可由常溫下的狀態(tài)進(jìn)行比較。
六.注意培養(yǎng)對(duì)原子、分子、化學(xué)鍵、晶體結(jié)構(gòu)的三維空間想像及信息處理能力。
七.典型試題。
1.關(guān)于化學(xué)鍵的下列敘述中,正確的是
A.離子化合物可能含有共價(jià)鍵 B.共價(jià)化合物可能含有離子鍵
C.離子化合物中只含有離子鍵 D.共價(jià)化合物中不含離子鍵
2.下列電子式的書(shū)寫正確的是 H
A.:N:::N: B.H+[:O:]2H+ C.Na+[:Cl:] D.H:N:H
3.下列分子的結(jié)構(gòu)中,原子的最外層電子不能都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的是
A.CO2 B.PCl3 C.CCl4 D.NO2
4.已知SO3、BF3、CCl4、PCl5、SF6都是非極性分子,而H2S、NH3、NO2、SF4、BrF5都是極性分子,由此可推出ABn型分子屬于非極性分子的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律是
A.ABn型分子中A、B均不含氫原子
B.A的相對(duì)原子質(zhì)量必小于B的相對(duì)原子質(zhì)量
C.分子中所有原子都在同一平面上
D.分子中A原子最外層電子都已成鍵
5.下列各組物質(zhì)的晶體中,化學(xué)鍵類型相同、晶體類型也相同的是
A.SO2和SiO2 B.CO2和H2S C.NaCl和HCl D.CCl4和I
6.下列各組物質(zhì)中,按熔點(diǎn)由低到高排列正確的是
A.CO2、Cl、SiO2 B.O2、I2、Hg
C.Na、、Rb D.SiC、NaCl、SO2
八.拓展練習(xí)。
1.下列各組物質(zhì)中,都既含有離子鍵,又含有共價(jià)鍵的是
A.HClO、NaClO B.NH3H2O、NH4Cl C.OH、2O2 D.H2SO4、HSO4
2.下列各組指定原子序數(shù)的元素,不能形成AB2型共價(jià)化合物的是
A.6、8 B.16、8 C.12,9 D.7,8
3.下列說(shuō)法正確的是
A.共價(jià)化合物中可能含有離子鍵
B.只含有極性鍵的分子一定是極性分子
C.雙原子單質(zhì)分子中的共價(jià)鍵一定是非極性鍵
D.非金屬原子間不可能形成離子化合物
4.下列各組分子中,都屬于含極性鍵的非極性分子的是
A.CO2、H2S B.C2H2、CH4 C.CHCl3、C2H4 D.NH3、HCl
5.下列敘述正確的是
A.同主族金屬的原子半徑越大熔點(diǎn)越高 B.稀有氣體原子序數(shù)越大沸點(diǎn)越高
C.分子間作用力越弱的物質(zhì)熔點(diǎn)越低 D.同周期元素的原子半徑越小越易失電子
6.下列有關(guān)晶體的敘述中,不正確的是
A.在金剛石中,有共價(jià)鍵形成的最小的碳原子環(huán)上有6個(gè)碳原子
B.在氯化鈉晶體中,每個(gè)Na+周圍距離最近且相等的Na+共有6個(gè)
C.在干冰晶體中,每個(gè)CO2分子與12個(gè)CO2分子緊鄰
D.在石墨晶體中,每一層內(nèi)碳原子數(shù)與碳碳鍵數(shù)之比為2:3
7.下列電子式中錯(cuò)誤的是 H H
A.Na+ B.[:O:H] C.H:N:H D.H:C::O:
8.CaC2和gC2都是能跟水反應(yīng)的離子化合物,下列敘述中正確的是
A. 的電子式是 [:CC:]2
B.CaC2和gC2中各元素都達(dá)到稀有氣體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
C.CaC2在水中以Ca2+和 形式存在
D.gC2的熔點(diǎn)很低,可能在100℃以下
9.根據(jù)“相似相溶”的溶解規(guī)律,NH4Cl可溶解在下列哪一種溶劑中
A.苯 B.乙醚 C.液氨 D.四氯化碳
10.下列分子結(jié)構(gòu)中,原子的最外層電子數(shù)不能都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的是
A.CCl4 B.PCl5 C.PCl3 D.BeCl2
11.下列分子中所有原子都滿足最外層8電子結(jié)構(gòu)的是
A.COCl2 B.SF6 C.XeF2 D.BF3
12.能說(shuō)明BF3分子中4個(gè)原子在同一平面上的理由是
A.BF3是非極性分子 B.B-F鍵是非極性鍵
C.3個(gè)B-F鍵長(zhǎng)度相等 D.3個(gè)B-F鍵的夾角為120
13.下列每組物質(zhì)發(fā)生狀態(tài)變化所克服微粒間的相互作用屬同種類型的是
A.實(shí)驗(yàn)和蔗糖熔化 B.鈉和硫的熔化
C.碘和干冰的升華 D.二氧化硅和氯化鈉熔化
14.有關(guān)晶體的下列說(shuō)法中正確的是
A.晶體中分子間作用力越大,分子越穩(wěn)定 B.原子晶體中共價(jià)鍵越強(qiáng),熔點(diǎn)越高
C.冰熔化時(shí)水分子中共價(jià)鍵發(fā)生斷裂 D.氯化鈉熔化時(shí)離子鍵未被破壞
15.據(jù)報(bào)道,近發(fā)現(xiàn)了一種新的星際分子氰基辛炔,其結(jié)構(gòu)式為:
H-C≡C-C≡C-C≡C-C≡C-C≡N。對(duì)該物質(zhì)判斷正確的是
A.晶體的硬度與金剛石相當(dāng) B.能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
C.不能發(fā)生加成反應(yīng) D.可由乙炔和含氮化合物加聚得到
16.下列過(guò)程中,共價(jià)鍵被破壞的是
A.碘升華 B.溴蒸氣被木炭吸附
C.酒精溶于水 D.HCl氣體溶于水
17.下列物質(zhì)的沸點(diǎn)高低順序正確的是
A.金剛石 > 晶體硅 > 水晶 > 金剛砂 B.CI4 > CBr4 > CCl4 > CH4
C.正丙苯 > 鄰二甲苯 > 間二甲苯 > 對(duì)二甲苯 D.金剛石 > 生鐵 > 純鐵 > 鈉
18.關(guān)于晶體的下列說(shuō)法中正確的是
A.晶體中只要有陰離子就一定有陽(yáng)離子 B.晶體中只要有陽(yáng)離子就一定有陰離子
C.原子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的高 D.分子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的低
19.已知食鹽的密度為2.2 g/cm3。在食鹽晶體中,兩個(gè)距離最近的鈉離子中心間的距離最接近下面4個(gè)數(shù)值中的
A.3.0×108 cm B.3.5×108 cm C.4.0×108 cm D.4.5×108 cm
20.第28屆國(guó)際地質(zhì)大會(huì)提供的資料顯示,海底有大量的天然氣水合物,可滿足人類1000年的能需要。天然氣水合物是一種晶體,晶體中平均每46個(gè)水分子構(gòu)建成8個(gè)籠,每個(gè)籠可容納1個(gè)CH4分子或1個(gè)游離H2O分子。根據(jù)上述信息,回答:
(1)下列關(guān)于天然氣水合物中兩種分子極性的描述正確的是
A.兩種都是極性分子 B.CH4是極性分子,H2O是非極性分子
C.兩種都是非極性分子 D.H2O是極性分子,CH4是非極性分子
(2)若晶體中每8個(gè)籠只有6個(gè)容納了CH4分子,另外2個(gè)籠被游離的H2O分子填充,則天然氣水合物的平均組成可表示為
A.CH414H2O B.CH48H2O C.CH4(23/3)H2O D.CH46H2O
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