同步蘇教化學(xué)選修三新突破講義：專(zhuān)題3 專(zhuān)題復(fù)習(xí)課 Word版含答案

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1、 化學(xué)鍵類(lèi)型及其與物質(zhì)類(lèi)別的關(guān)系 1.化學(xué)鍵類(lèi)型及其比較 離子鍵 共價(jià)鍵 金屬鍵 概念 陰、陽(yáng)離子間通過(guò)靜電作用所形成的化學(xué)鍵 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 金屬陽(yáng)離子和自由電子之間的靜電作用 成鍵微粒 陰、陽(yáng)離子 原子 金屬陽(yáng)離子、自由電子 作用 本質(zhì) 陰、陽(yáng)離子間的靜電作用 共用電子對(duì)(電子云重疊)兩原子核產(chǎn)生的電性作用 金屬陽(yáng)離子和自由電子之間的靜電作用 形成條件 活潑金屬和活潑非金屬化合時(shí)形成離子鍵 非金屬元素形成單質(zhì)或化合物時(shí)形成共價(jià)鍵 能形成自由電子 鍵的強(qiáng)弱判斷 離

2、子電荷數(shù)越大，離子半徑越小，鍵能越大 原子半徑越小，共用電子對(duì)數(shù)越多，鍵能越大 金屬陽(yáng)離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，金屬鍵越強(qiáng) 影響性質(zhì) 離子化合物的熔沸點(diǎn)、硬度等 分子的穩(wěn)定性，原子晶體的熔沸點(diǎn)、硬度等 金屬單質(zhì)的熔沸點(diǎn)等 存在(舉例) 離子化合物，如NaCl 非金屬單質(zhì)，如H2；共價(jià)化合物，如HCl；離子化合物，如NaOH 金屬單質(zhì)，如Na 【典例1】　對(duì)于ⅣA族元素，下列敘述中不正確的是(　　) A．SiO2和CO2中，Si和O、C和O之間都是共價(jià)鍵 B．C、Si和Ge的最外層電子數(shù)都是4，次外層電子數(shù)都是8 C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定條件

3、下都能和氧化鈣反應(yīng) D．該族元素的主要化合價(jià)是＋4和＋2 B 2．化學(xué)鍵與物質(zhì)類(lèi)別的關(guān)系 (1)只含非極性共價(jià)鍵的物質(zhì)：同種非金屬元素構(gòu)成的單質(zhì)，如金剛石、晶體硅、氮?dú)獾取? (2)只含極性共價(jià)鍵的物質(zhì)：一般是不同非金屬元素構(gòu)成的化合物，如HCl、NH3等。 (3)既有極性鍵又有非極性鍵的物質(zhì)，如H2O2、C2H2、C2H6等。 (4)離子化合物中一定有離子鍵，可能還有共價(jià)鍵。如MgO、NaCl中只含有離子鍵，NaOH、Na2O2、NH4Cl中既含有離子鍵，又含有共價(jià)鍵。 (5)共價(jià)化合物中只有共價(jià)鍵，一定沒(méi)有離子鍵。 (6)構(gòu)成稀有氣體的單質(zhì)分子，由于原子已達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，在這

4、些原子的分子中不存在化學(xué)鍵。 (7)非金屬元素的原子之間也可以形成離子鍵，如NH4Cl等 。 (8)金屬鍵只存在于金屬單質(zhì)或合金中。 3．離子鍵、共價(jià)鍵與離子化合物、共價(jià)化合物的關(guān)系 化學(xué)鍵的種類(lèi) 實(shí)例 非金屬單質(zhì) 無(wú)化學(xué)鍵 稀有氣體分子(單原子分子)He、Ne 非極性共價(jià)鍵 O===O、Cl—Cl、H—H(均為非極性分子) 共價(jià)化合物 只有共價(jià)鍵 極性分子：、 非極性分子：、O===C===O 特例：AlCl3 離子化合物 只有離子鍵 離子鍵、極性共價(jià)鍵 離子鍵、非極性共價(jià)鍵 離子鍵、極性共價(jià)鍵、配位鍵 【典例2】　下列敘述正確

5、的是(　　) A．兩種非金屬原子間不可能形成離子鍵 B．非金屬原子間不可能形成離子化合物 C．離子化合物中不可能有共價(jià)鍵 D．共價(jià)化合物中可能有離子鍵 A 晶體類(lèi)型及其結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 晶體的類(lèi)型直接決定著晶體的物理性質(zhì)，如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、硬度、導(dǎo)電性、延展性、水溶性等。而晶體的類(lèi)型本質(zhì)上又是由構(gòu)成晶體的微粒及微粒間作用力決定的，通?？梢杂删w的特征性質(zhì)來(lái)判定晶體所屬類(lèi)型。 1．四類(lèi)晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)比較 　　類(lèi)型 比較　　 離子晶體 原子晶體 分子晶體 金屬晶體 構(gòu)成晶體的粒子 陰、陽(yáng)離子 原子 分子 金屬陽(yáng)離子、 自由電子 粒子間的作用力 離子鍵(強(qiáng))

6、 共價(jià)鍵 分子間 作用力 金屬鍵 物質(zhì)的性質(zhì) 熔、沸點(diǎn) 較高 很高 低 一般較高，少部分低 硬度 硬而脆 大 小 一般較大，少部分小 導(dǎo)電性 熔融或水溶液導(dǎo)電 絕緣體(少部分半導(dǎo)體，石墨為導(dǎo)體) 不良 晶體、熔融 均導(dǎo)電 傳熱性 不良 不良 不良 良 延展性 不良 不良 不良 良 溶解性 易溶于極 性溶劑， 難溶于有 機(jī)溶劑 不溶于 任何溶 劑 “相似 相溶” 難溶(Na等 與水反應(yīng)) 典型實(shí)例 NaCl、KBr 單質(zhì)：金 剛石等； 化合物： SiO2等 單質(zhì)：O2； 化合物： 干冰 Na、

7、Mg 【典例3】　(2019·全國(guó)Ⅰ卷)一些氧化物的熔點(diǎn)如下表所示： 氧化物 Li2O MgO P4O6 SO2 熔點(diǎn)/℃ 1 570 2 800 23.8 －75.5 解釋表中氧化物之間熔點(diǎn)差異的原因________________________________ _______________________________________________________________。 [答案]　離子晶體的熔點(diǎn)大于分子晶體，Li2O、MgO為離子晶體，P4O6、SO2為分子晶體；晶格能MgO>Li2O，分子間作用力(分子量)P4O6>SO2 2．晶體類(lèi)型與

8、化學(xué)鍵的關(guān)系 (1)離子晶體與化學(xué)鍵的關(guān)系 ①離子晶體中一定含有離子鍵，可能含有共價(jià)鍵。注意，可以再細(xì)化：離子晶體中一定含有離子鍵，可能含有極性共價(jià)鍵、非極性共價(jià)鍵、配位鍵。 ②含有離子鍵的化合物一定是離子化合物。 ③離子晶體一定是由陰、陽(yáng)離子構(gòu)成的，但晶體中可以含有分子。如結(jié)晶水合物。 ④離子晶體中一定含有陽(yáng)離子，但含有陽(yáng)離子的晶體不一定是離子晶體。 ⑤非金屬元素也可以形成離子化合物。如NH4Cl、NH4NO3等都是離子化合物。 (2)分子晶體與化學(xué)鍵的關(guān)系 ①分子晶體中一定含有分子間作用力。 ②稀有氣體形成的晶體是分子晶體，而稀有氣體是單原子分子，其晶體中只含有分子間作用

9、力。 ③除稀有氣體外的其他分子晶體均含有分子間作用力和分子內(nèi)共價(jià)鍵。 ④分子晶體中的分子間作用力決定物質(zhì)的物理性質(zhì)(如熔沸點(diǎn)、硬度、溶解性等)，而共價(jià)鍵決定分子的化學(xué)性質(zhì)。 (3)原子晶體與化學(xué)鍵的關(guān)系 ①原子晶體中一定有共價(jià)鍵，且只有共價(jià)鍵，無(wú)分子間作用力。 ②原子晶體一定是由原子構(gòu)成的，可以是同種元素的原子，也可以是不同種元素的原子。 ③共價(jià)化合物形成的晶體可能是原子晶體，也可能是分子晶體。 ④含有共價(jià)鍵的化合物不一定是共價(jià)化合物。 ⑤原子晶體可以由極性鍵構(gòu)成，也可以由非極性鍵構(gòu)成。 (4)金屬晶體與化學(xué)鍵的關(guān)系 ①金屬晶體中一定有金屬鍵，但有時(shí)也有不同程度的其他化學(xué)鍵

10、。如合金中可含有共價(jià)鍵。 ②金屬鍵不一定就比分子間作用力強(qiáng)。如汞常溫下為液態(tài)，就說(shuō)明汞中的金屬鍵很弱。 ③具有金屬光澤且能導(dǎo)電的單質(zhì)不一定就是金屬，如石墨能導(dǎo)電，有金屬光澤，卻屬于非金屬。 【典例4】　已知C3N4晶體很可能具有比金剛石更大的硬度，且原子間均以單鍵結(jié)合。下列關(guān)于C3N4晶體的說(shuō)法正確的是(　　) A．C3N4晶體是分子晶體 B．C3N4晶體中C—N鍵的鍵長(zhǎng)比金剛石中C—C鍵的鍵長(zhǎng)要長(zhǎng) C．C3N4晶體中每個(gè)C原子連接4個(gè)N原子，而每個(gè)N原子連接3個(gè)C原子 D．C3N4晶體中微粒間通過(guò)離子鍵結(jié)合 C 常見(jiàn)晶體的結(jié)構(gòu)類(lèi)型及相關(guān)分析 晶體 晶體結(jié)構(gòu)示

11、意圖 晶體中微粒分布詳解 氯化銫晶體　 每8個(gè)Cs＋、8個(gè)Cl－各自構(gòu)成立方體，每個(gè)離子被8個(gè)帶相反電荷的離子包圍。在每個(gè)Cs＋周?chē)罱那业染嚯x(a)的Cl－有8個(gè)，在每個(gè)Cs＋周?chē)罱那业染嚯x(a)的Cs＋有6個(gè)(上、下、左、右、前、后)，在每個(gè)Cl－周?chē)罱那业染嚯x(a)的Cl－也有6個(gè) 硫化 鋅晶 體　 Zn2＋、S2－的配位數(shù)均為4；每個(gè)晶胞中含4個(gè)Zn2＋、4個(gè)S2－；與Zn2＋緊鄰的4個(gè)S2－構(gòu)成一個(gè)正四面體；Zn2＋與S2－之間的距離為晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)的 二氧 化碳 晶體 晶體中，頂點(diǎn)有8個(gè)CO2，面心有6個(gè)CO2。在每個(gè)CO2周?chē)染嚯x(a

12、，a為立方體棱長(zhǎng))且最近的CO2有12個(gè)(同層4個(gè)、上層4個(gè)、下層4個(gè)) 金剛 石晶 體　 每個(gè)C采用sp3雜化軌道，與另外4個(gè)C以共價(jià)鍵結(jié)合，前者位于正四面體中心，后4個(gè)C位于正四面體頂點(diǎn)。晶體中均為C—C鍵，鍵長(zhǎng)相等、鍵角相等(109.5°)；晶體中最小碳環(huán)由6個(gè)C組成且6個(gè)C不在同一平面內(nèi)；晶體中每個(gè)C參與了4個(gè)C—C鍵的形成，每2個(gè)C形成1個(gè)C—C鍵，故碳原子數(shù)與C—C鍵個(gè)數(shù)之比為1∶2 石墨晶體 層內(nèi)存在共價(jià)鍵、大π鍵，層間以范德華力結(jié)合，兼具有原子晶體、金屬晶體、分子晶體的特征。在層內(nèi)，每個(gè)C采用sp2雜化軌道與鄰近的3個(gè)C形成C—C鍵，構(gòu)成正六邊形，鍵長(zhǎng)相等，

13、鍵角相等(均為120°)；在晶體中，每個(gè)C參與了3個(gè)C—C鍵的形成，每2個(gè)C形成1個(gè)C—C鍵，故每個(gè)正六邊形平均只占有6×＝2個(gè)C，碳原子個(gè)數(shù)與C—C鍵個(gè)數(shù)之比為2∶3 SiO2晶體 每個(gè)Si與4個(gè)O結(jié)合，Si在正四面體的中心，4個(gè)O位于正四面體的頂點(diǎn)；同時(shí)每個(gè)O被2個(gè)正四面體所共用。正四面體內(nèi)鍵角為109.5°，每個(gè)正四面體占有1個(gè)完整的Si,4個(gè)“半氧原子”，故晶體中硅原子與氧原子個(gè)數(shù)比為1∶＝1∶2 有關(guān)晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)題的解題思路 有關(guān)晶體結(jié)構(gòu)(晶胞)的計(jì)算是結(jié)構(gòu)化學(xué)題的難點(diǎn)，此類(lèi)題能很好地考查同學(xué)們的觀察、分析、推理和空間想象能力，而且常與數(shù)學(xué)學(xué)科知識(shí)結(jié)合，考查學(xué)生運(yùn)用

14、數(shù)學(xué)知識(shí)、方法解決化學(xué)問(wèn)題的能力，因而有關(guān)晶體結(jié)構(gòu)的計(jì)算是高考的熱點(diǎn)。其中?？純?nèi)容為晶胞密度計(jì)算、晶胞參數(shù)計(jì)算、微粒之間的距離計(jì)算、配位數(shù)、物質(zhì)化學(xué)式的計(jì)算等。 解答這類(lèi)題的關(guān)鍵是準(zhǔn)確判斷晶胞種類(lèi)、計(jì)算晶胞內(nèi)微粒的數(shù)目、運(yùn)用微粒之間的空間關(guān)系等。 1．準(zhǔn)確分析晶胞類(lèi)型 高考中體心立方晶胞和面心立方晶胞出現(xiàn)的頻率最高，偶爾有六方晶胞和簡(jiǎn)單立方晶胞出現(xiàn)。通過(guò)審題、觀察晶胞圖形及晶胞中微粒的空間位置，準(zhǔn)確地判斷該晶胞所屬類(lèi)型是解此類(lèi)題的基礎(chǔ)。 2．準(zhǔn)確計(jì)算晶胞內(nèi)微粒的數(shù)目 運(yùn)用“切割法”準(zhǔn)確計(jì)算晶胞內(nèi)的各種微粒的數(shù)目，是計(jì)算物質(zhì)化學(xué)式、晶胞密度、晶胞參數(shù)等問(wèn)題的關(guān)鍵。 3．靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)方

15、法計(jì)算晶胞參數(shù) 靈活運(yùn)用面對(duì)角線法、體對(duì)角線法、三角函數(shù)法、比例法等，求取微粒間的距離、晶胞參數(shù)(邊長(zhǎng)或點(diǎn)坐標(biāo))，借助密度計(jì)算公式求取晶胞密度、阿伏加德羅常數(shù)等具體問(wèn)題。 4．運(yùn)用晶胞平移復(fù)制方法解決配位數(shù)問(wèn)題 一般利用晶胞空間平移的方法，選擇頂點(diǎn)、面心、棱上、體心的微粒，求其周?chē)罱业染嚯x的原子或離子數(shù)，即為配位數(shù)；常見(jiàn)的配位數(shù)為4、6、8、12等。對(duì)于離子晶體，陰、陽(yáng)離子的配位數(shù)之比等于其所帶電荷絕對(duì)值之比，因此，在求配位數(shù)時(shí)，可先求出容易觀察的離子的配位數(shù)，再根據(jù)電荷絕對(duì)值的比值求另一離子的配位數(shù)。 5．原子參與成環(huán)數(shù) 近幾年，晶胞中某原子參與成環(huán)數(shù)的分析，已經(jīng)進(jìn)入了高考的試

16、題中。此類(lèi)題要求學(xué)生有較強(qiáng)的空間想象能力及數(shù)學(xué)計(jì)算能力。 【典例5】　(2019·全國(guó)Ⅰ卷，節(jié)選)圖(a)是MgCu2的拉維斯結(jié)構(gòu)，Mg以金剛石方式堆積，八面體空隙和半數(shù)的四面體空隙中，填入以四面體方式排列的Cu。圖(b)是沿立方格子對(duì)角面取得的截圖。可見(jiàn)，Cu原子之間最短距離x＝________pm，Mg原子之間最短距離y＝________pm。設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則MgCu2的密度是________g·cm－3(列出計(jì)算表達(dá)式)。 　　　　　　　　　(a)　　　　　　　　(b) [解析]　根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知Cu原子之間最短距離為面對(duì)角線的1/4，由于邊長(zhǎng)是a pm，則面對(duì)角線是a pm，則x＝a pm；Mg原子之間最短距離為體對(duì)角線的1/4，由于邊長(zhǎng)是a pm，則體對(duì)角線是a pm，則y＝a；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知晶胞中含有鎂原子的個(gè)數(shù)是8×1/8＋6×1/2＋4＝8，則Cu原子個(gè)數(shù)16，晶胞的質(zhì)量是g。由于邊長(zhǎng)是a pm，則MgCu2的密度是g·cm－3。 [答案]　a　a