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化學鍵 晶體結構

考點聚焦

1、理解離子鍵、共價鍵的含義。理解極性鍵和非極性鍵。了解極性分子和非極性分子。了解分子間作用力。初步了解氫鍵。

2、了解幾種晶體類型(離子晶體、原子晶體、分子晶體、金屬晶體)及其性質。

知識梳理

物質結構的理論是高考的熱點之一。要求理解高考資源網原子的組成和結構，同位素，化學鍵，鍵的極性，晶體的類型和性質等。考查主要集中在8電子結構判斷，電子式的書寫，微粒半徑的比較，晶體熔沸點高低判斷，化學式的推導及有關晶體模型的計算等，在體現基礎知識再現的同時，側重觀察、分析、推理能力的考查。近年來，往往從學科前沿或社會熱點立意命題，引導學生關注科技發展，關注社會熱點。

1.化學鍵、離子鍵的概念

化

學

鍵

定義

晶體或分子內直接相鄰的兩個或多個原子之間的強烈相互作用，通常叫做化學鍵。

強烈的體現形式

使原子間形成一個整體，彼此不能發生相對移動，只能在一定平衡位置 振動。破壞這種作用需消耗較大能量。

離

子

鍵

定義

陰、陽離子間通過靜電作用所形成的化學鍵叫做離子鍵。

本質

陰陽離子間的靜電作用

形成條件和原因

穩定的陽離子

活潑金屬    MMⁿ⁺

活潑非金屬 X^m-       離子鍵

穩定的陰離子

形成過程表示方法

mM+nX→

影響強度的因素及對物質性質的影響

1.離子半徑：離子半徑越小，作用越強。含有該鍵的離子化合物的熔沸點就越高。

2.離子電荷：離子電荷越多，作用越強。含有該鍵的離子化合物的熔沸點就越高。

2.共價鍵

定義

原子間通過共用電子對所形成的化學鍵,叫共價鍵

形成條件

一般是非金屬元素之間形成共價鍵,成鍵原子具有未成對電子

本質

成鍵的兩原子核與共用電子對的靜電作用.

表示方法

1.電子式:H     HH

2.結構式  H―Cl          H

                      H―N―H 

形成過程

H×+.H

分

類

分類依據：共用電子對是否發生偏移

非極性鍵

定義：共用電子對不偏于任何一方

特定：存在于同種原子之間   A―A單質、共價化合物、離子化合物、離子化合物中都可能含有此鍵。

例：Cl₂、H₂O₂、Na₂O₂

極性鍵

定義：共用電子對偏向成鍵原子的一方

特點：存在于不同種原子之間   B―A

共價化合物、離子化合物中都可能含有此鍵

鍵

參

數

鍵能

折開1mol共價鍵所吸收的能量或形成1mol共價鍵所放出的能量，這個鍵能就 叫鍵能。

鍵能越大，鍵越牢固，分子越穩定。

鍵長

兩成鍵原子核之間的平均距離叫鍵長。

鍵越短、鍵能較大，鍵越牢固，分子越穩定。

鍵角

分子中相鄰的鍵和鍵之間的夾高考資源網角叫鍵角。它決定分子的空間構型和分子的極性

3.極性分子和非極性分子

類別

結構特點

電荷分布特點

分子中的鍵

判斷要點

實例

非極性分子

空間結構特點

正負電荷重心重疊，電子分布均勻

非極性鍵極性鍵

空間結構特點

H₂、CO₂、BF₃、CCl₄、C₂H₂、C₂H₄

極性分子

空間結構不對稱

正負電荷重心不重疊，由于分布不均勻。

極性鍵（可能還含有非極性鍵）

空間結構不對稱。

HCl、H₂O、NH₃、CH₃Cl

4.晶體的結構與性質

類型

離子晶體

原子晶體

分子晶體

結構

構成微粒

陰離子、陽離子

原子

分子

作用力

離子鍵

共價鍵

分子間作用力

性

質

硬度

較大

很大

很小

熔沸點

較高

很高

很低

傳導

固體不導電，溶化或熔于水后導電

一般不導電，有些是半導體。

固體不導電，有些溶于水后導電

溶解性

易溶于極性溶劑

難溶

相似相溶

實例

鹽、強堿等

Si、SiO₂、SiC

干冰、純凈磷酸

5.化學鍵與分子間力的比較

概念

存在范圍

強弱比較

性質影響

化學鍵

相鄰的兩個或多個原子間強烈的相互作用

分子內或晶體內

鍵能一般120-800KL/mol

主要影響分子的化學性質。

分子間力

物質的分子間存在的微弱的相互作用

分子間

約幾個或數十KJ/mol

主要影響物質的物理性質

六、如何比較物質的熔、沸點

1.由晶體結構來確定.首先分析物質所屬的晶體類型,其次抓住決定同一類晶體熔、沸點高

  低的決定因素.

① 一般規律:原子晶體＞離子晶體＞分子晶體

   如:SiO₂＞NaCl＞CO₂(干冰)

② 同屬原子晶體，一般鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越牢固，晶體的熔、沸點越高.

   如:金剛石＞金剛砂＞晶體硅

③ 同類型的離子晶體,離子電荷數越大,陰、陽離子核間距越小,則離子鍵越牢固,晶體的

   熔、沸點一般越高.

   如:MgO＞NaCl

④ 分子組成和結構相似的分子晶體,一般分子量越大,分子間作用力越強,晶體熔、沸點越

   高.

   如:F₂＜Cl₂＜Br₂＜I₂ www .ks5 u.c om

⑤ 金屬晶體:金屬原子的價電子數越多,原子半徑越小,金屬鍵越強,熔、沸點越高.

   如:Na＜Mg＜Al

2.根據物質在同條件下的狀態不同.

     一般熔、沸點:固＞液＞氣.

如果常溫下即為氣態或液態的物質,其晶體應屬分子晶體(Hg除外).如惰性氣體,雖然構成物質的微粒為原子,但應看作為單原子分子.因為相互間的作用為范德華力,而并非共價鍵.

試題枚舉

1．（2008全國Ⅰ卷）下列化合物，按其品體的熔點由高到低排列正確的是（    ）

A．SiO₂  CaCl   CBr₄    CF₂           B．SiO₂   CsCl   CF₄   CBr₄

C．CsCl   SiO₂   CBr₄   CF₄                  D．CF₄    CBr₄   CsCl  SiO₂

解析：物質的熔點的高低與晶體的類型有關，一般來說：原子晶體＞離子晶體＞分子晶體；即：SiO₂＞CsCl＞CBr₄、CF₄。當晶體的類型相同時，原子晶體與原子半徑有關；離子晶體與離子的半徑和離子所帶的電荷有關；分子晶體當組成高考資源網和結構相似時，與相對分子質量的大小有關，一般來說，相對分子質量大的，熔點高，即CBr₄＞CF₄。

答案：A。

點評：① 一般規律:原子晶體＞離子晶體＞分子晶體

② 同屬原子晶體，一般鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越牢固，晶體的熔、沸點越高.

③ 同類型的離子晶體,離子電荷數越大,陰、陽離子核間距越小,則離子鍵越牢固,晶體的

   熔、沸點一般越高.

④ 分子組成和結構相似的分子晶體,一般分子量越大,分子間作用力越強,晶體熔、沸點越

   高.

例2．（2008全國Ⅰ卷）下列敘述中正確的是（    ）

A．NH₃、CO、CO₂都是極性分子

B．CH₄、CCl₄都是含有極性鍵的非極性分子

C．HF、HCl、HBr、Hl的穩定性依次增強

D．CS₂、H₂O、C₂H₂都是直線型分子

解析：分子的極性一般與物質的空間結構有關，空間結構對稱，這屬于非極性分子，反之屬于極性分子，對于AB_n分子，其經驗規則是中心原子A的化合價的絕對值若等于最外層電子數，則屬于非極性分子，反之屬于極性分子。當然根據分子的極性也可以判斷它的空間結構。鍵的極性只與是否屬于同種非金屬有關，而物質的穩定性當結構相似的條件下，與原子半徑有關。所以選項A中CO₂屬于非極性分子；選項C中HF、HCl、HBr、HI的穩定性減弱；選項D中的H₂O屬于V型結構。

答案：B。

點評：極性分子和非極性分子的判斷和分子的穩定性始終是高考的熱點和焦點。解答此類問題一定要根據規律逐步判斷，各個擊破。

例3(2008 海南)在硼酸[B(OH)₃]分子中，B原子與3個羥基相連，其晶體具有與石墨相似的層狀結構。則分子中B原子雜化軌道的類型及同層分子間的主要作用力分別是:

A．SP，范德華力  B．sp²，范德華力  C．sp²，氫鍵    D．sp³，氫鍵

解析：本題主要考查了物質結構作用力的本質及其應用，中等難度。在硼酸的晶體中，每個硼原子用3個sp²雜化軌道與3個氫氧根中的氧原子以共價鍵相結合，每個氧原子除以共價被與一個硼原于和一個氫原子相結合外，還通過每個氧原子除以共價被與一個硼原于和一個氫原子相結合外，還通過氫鍵同另一個硼酸分子中的氫原于結合成片層結構。綜上所述，本題正確答案為C。

答案：C

例4(2008 海南)在基態多電子原子中，關于核外電子能量的敘述錯誤的是:

 A．最易失去的電子能量最高

 B．電離能最小的電子能量最高

 C．p軌道電子能量一定高于s軌道電子能量

 D．在離核最近區域內運動的電子能量最低

解析：本題主要考查了物質結構中原子核外電子能量大小比較及其應用，較易。最易失去的電子能量最高，電離能最小的電子能量最高，在離核最近區域內運動的電子能量最低，選項ABD均正確。p軌道電子能量不一定高于s軌道電子能量，所以C錯誤。綜上所述，本題正確答案為C。

答案：C

例5(2008 海南)已知X、Y、Z三種元素組成的化合物是離子晶體，其晶胞如圖所示，則下面表示該化合物的化學式正確的:

A、ZXY₃     B、ZX₂Y₆     C、ZX₄Y₈     D、ZX₈Y₁₂

解析：本題主要考查了晶體結構的計算及其應用，較易。根據晶體結構的計算方法可知，一個Z原子，X原子為8*1/8（被8個晶胞共有）=1，Y原子為12*1/4（被4個晶胞共有）=3。所以化學式為ZXY₃  ，綜上所述，本題正確答案為A。

答案：A

例6、（2008山東）

氮是地球上極為豐富的元素。

( 1 ) Li₃N 晶體中氮以 N^-3存在，基態N^-3的電子排布式為＿。

( 2 ) 的鍵能為 942 kJ?mol^-1 , N－N 單鍵的鍵能為 247kJ?mol^-1，計算說明N₂ 中

的   鍵比＿鍵穩定（填“σ ”或“π ”）。

( 3 ) ( CH₃ )₃ NH⁺ 和AlCl₄^-可形成離子液體。離子液體由陰、陽離子組成，熔點低于 100 ℃ ，其揮發性一般比有機溶劑＿（填“大”或“小” ) ，可用作＿（填代號）。

a ．助燃劑

b . “綠色”溶劑  

c ．復合材料

d ．絕熱材料

( 4 ) x⁺中所有電子正好充滿 K 、 L 、 M 三個電子層，它

與 N^3-形成的晶體結構如圖所示。 X的元素符號是＿，與同一個N^3-相連的 x⁺今有＿個。

解析：本題主要考查物質結構的原理及其應用，較難。

⑴基態N^3―核外電子數目是10，根據核外電子排布規律推斷，電子排布式為：1s²2s²2p⁶。

⑵根據題給數據可知，N―N單鍵即σ鍵的鍵能為247kJ/mol，N≡N的鍵能為942kJ/mol，其中包含一個σ鍵和兩個π鍵，則π鍵的鍵能是（942-247）/2=347.5kJ/mol，鍵能越大，化學鍵越穩定，由數據可以判斷π鍵比σ鍵穩定。

⑶有機溶劑多是共價化合物，二離子液體由陰、陽離子組成，則其性質應與離子晶體相似，揮發性小于共價化合物，有導熱性。題給離子液體中不含氧，則其不助燃，其屬于無機物，一般不用做復合材料，選b。

⑷已知X⁺所有電子正好充滿K（2個）、L（8個）、M層（18個），則其電子總數為：28，則X原子的核外電子數目是29，故核電荷數是29，是銅元素的原子；根據題給圖示晶體結構可知，N^3―位于小立方體的頂點上，Cu⁺位于正方體每條棱的中點上，則與同一個N^3―相連的Cu⁺有6個。

答案：32  ( l ) 1s²2s²2p⁶     ( 2 )π  σ  ( 3 ）小    b ( 4 ) Cu     6