第八講 化學鍵與晶體類型

1、第八講 化學鍵與晶體類型 考試大綱要求1理解離子鍵、共價鍵的涵義，了解鍵的極性。2了解幾種晶體類型（離子晶體、原子晶體、分子晶體）及其性質。知識規(guī)律總結 一、化學鍵與分子間作用力表4-1化學鍵與分子間作用力的比較化學鍵分子間作用力概念相鄰的原子間強烈的相互作用叫化學鍵把分子聚集在一起的作用力，叫做分子間作用力，又稱范德華力作用范圍分子或晶體內分子之間作用力強弱較強與化學鍵相比弱得多影響的性質主要影響化學性質主要影響物理性質（如熔沸點）二、化學鍵的分類表4-2離子鍵、共價鍵和金屬鍵的比較化學鍵類型離子鍵共價鍵金屬鍵概念陰、陽離子間通過靜電作用所形成的化學鍵原子間通過共用電子對所形成的化學鍵金屬陽

2、離子與自由電子通過相互作用而形成的化學鍵成鍵微粒陰陽離子原子金屬陽離子和自由電子成鍵性質靜電作用共用電子對電性作用形成條件活潑金屬與活潑的非金屬元素非金屬與非金屬元素金屬內部實例NaCl、MgOHCl、H2SO4Fe、Mg三、共價鍵的類型表4-3非極性鍵和極性鍵的比較非極性鍵極性鍵概念同種元素原子形成的共價鍵不同種元素原子形成的共價鍵，共用電子對發(fā)生偏移原子吸引電子能力相同不同共用電子對不偏向任何一方偏向吸引電子能力強的原子成鍵原子電性電中性顯電性形成條件由同種非金屬元素組成由不同種非金屬元素組成四、分子的極性1非極性分子和極性分子表4-4 非極性分子和極性分子的比較非極性分子極性分子形成原因

3、整個分子的電荷分布均勻，對稱整個分子的電荷分布不均勻、不對稱存在的共價鍵非極性鍵或極性鍵極性鍵分子內原子排列對稱不對稱2常見分子的類型與形狀表4-5常見分子的類型與形狀比較分子類型分子形狀鍵角鍵的極性分子極性代表物A球形非極性He、NeA2直線形非極性非極性H2、O2AB直線形極性極性HCl、NOABA直線形180極性非極性CO2、CS2ABA角形180極性極性H2O、SO2A4正四面體形60非極性非極性P4AB3平面三角形120極性非極性BF3、SO3AB3三角錐形120極性極性NH3、NCl3AB4正四面體形10928極性非極性CH4、CCl4AB3C四面體形10928極性極性CH3Cl、

4、CHCl3AB2C2四面體形10928極性極性CH2Cl23分子極性的判斷（1）只含有非極性鍵的單質分子是非極性分子。（2）含有極性鍵的雙原子化合物分子都是極性分子。（3）含有極性鍵的多原子分子，空間結構對稱的是非極性分子；空間結構不對稱的為極性分子。注意：判斷ABn型分子可參考使用以下經驗規(guī)律：若中心原子A的化合價的絕對值等于該元素所在的主族序數，則為非極性分子，若不等則為極性分子；若中心原子有孤對電子（未參與成鍵的電子對）則為極性分子，若無孤對電子則為非極性分子。五、晶體類型1分類表4-6各種晶體類型的比較離子晶體原子晶體分子晶體金屬晶體存在微粒陰陽離子原子分子金屬離子、自由電子微粒間作用

5、離子鍵共價鍵范德華力金屬鍵主要性質硬而脆，易溶于極性溶劑，熔化時能夠導電，溶沸點高質地硬，不溶于大多數溶劑，導電性差，熔沸點很高硬度小，水溶液能夠導電，溶沸點低金屬光澤，是電和熱的良導體，熔沸點高或低實例食鹽晶體金剛石氨、氯化氫鎂、鋁2物質溶沸點的比較（1）不同類晶體：一般情況下，原子晶體離子晶體分子晶體（2）同種類型晶體：構成晶體質點間的作用大，則熔沸點高，反之則小。離子晶體：離子所帶的電荷數越高，離子半徑越小，則其熔沸點就越高。分子晶體：對于同類分子晶體，式量越大，則熔沸點越高。原子晶體：鍵長越小、鍵能越大，則熔沸點越高。（3）常溫常壓下狀態(tài)熔點：固態(tài)物質液態(tài)物質沸點：液態(tài)物質氣態(tài)物質3“

6、相似相溶”規(guī)律 極性分子組成的溶質易溶于由極性分子組成的溶劑；非極性分子組成的溶質易溶于由非極性分子組成的溶劑。思維技巧點撥 一、化學鍵及分子極性的判斷 【例1】 下列敘述正確的是 A.P4和NO2都是共價化合物 B.CCl4和NH3都是以極性鍵結合的極性分子 C.在CaO和SiO2 晶體中，都不存在單個小分子 D.甲烷的結構式：是對稱的平面結構，所以是非極性分子【解析】 P4和NO2分子中都含有共價鍵，但P4是單質，故選項A錯誤。CCl4是含有極性鍵的非極性分子，故選項B錯誤。原子晶體、離子晶體和金屬晶體中不存在小分子，只有分子晶體中才存在小分子，故選項C正確。甲烷分子為正四面體形的非極性分

7、子，故選項D錯誤。本題正確答案為C。 【例2】 關于化學鍵的下列敘述中，正確的是 A.離子化合物可能含共價鍵 B.共價化合物可能含離子鍵 C.離子化合物中含離子鍵 D.共價化合物中不含離子鍵【解析】 凡含有離子鍵的化合物不管是否含有共價鍵，一定屬于離子化合物，所以共價化合物中不可能含有離子鍵。本題正確答案為ACD。 二、熔沸點判斷 【例3】 碳化硅（SiC）的一種晶體具有類似金剛石的結構，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三種晶體金剛石、晶體硅、碳化硅中，它們的熔點從高到低的順序是 A. B. C. D.【解析】 由于題給的三種物質都屬于原子晶體，而且結構相似都是正四面體形的空間網狀結構

8、，所以晶體的熔點由微粒間的共價鍵強弱決定，這里共價鍵強弱主要由鍵長決定，可近似地看作是成鍵原子的半徑之和，由于硅的原子半徑大于碳原子，所以鍵的強弱順序為CCCSiSiSi，熔點由高到低的順序為金剛石碳化硅晶體硅。本題正確答案為A。 三、晶體結構知識的應用【例4】 圖4-1是石英晶體平面示意圖，它實際上是立體的網狀結構，其中硅、氧原子數之比為_。原硅酸根離子SiO44-的結構如圖4-2所示，二聚硅酸根離子Si2O76-中，只有硅氧鍵，它的結構可表示為_。 【解析】 由圖4-1可以看出：每個硅原子周圍結合4個氧原子，同時每個氧原子跟2個硅原子結合，因此二氧化硅晶體（石英）是由氧、硅原子按原子個數1

9、2組成的立體空間網狀結構的原子晶體。Si2O76-只有硅氧鍵，根據SiO44-的結構圖可得Si2O76-的結構圖見圖4-3。 【例5】 （1）中學化學教材中圖示了NaCl晶體結構，它向三維空間延伸得到完美晶體。NiO（氧化鎳）晶體的結構與NaCl相同，Ni2+與最鄰近O2-的核間距離為a10-8cm，計算NiO晶體的密度（已知NiO的摩爾質量為74.7g/mol）。 （2）天然和絕大部分人工制備的晶體都存在各種缺陷，例如在某氧化鎳晶體中就存在如圖4-4所示的缺陷：一個Ni2+空缺，另有兩個Ni2+被兩個Ni3+所取代。其結果晶體仍呈電中性，但化合物中Ni和O的比值卻發(fā)生了變化。某氧化鎳樣品組成

10、為Ni0.97O，試計算該晶體中Ni3+與Ni2+的離子數之比。 【解析】 晶胞中陰、陽離子個數的確定通常采用“原子分割法”，具體如下：處于頂點的離子，同時為8個晶胞共有，每個離子有1/8屬于晶胞；處于棱上的離子，同時為4個晶胞共有，每個離子有1/4屬于晶胞；處于面上的離子，同時為2個晶胞共有，每個離子有1/2屬于晶胞；處于內部的1個離子，則完全屬于該晶胞，該離子數目為1。要確定NiO的密度，就應確定單位體積中NiO分子的個數，再結合NiO的摩爾質量求算出該晶體中NiO的質量，最后求出密度。本題解答如下：（1）如圖4-5所示，以立方體作為計算單元，此結構中含有Ni2+O2-離子數為：4=（個）

11、，所以1 mol NiO晶體中應含有此結構的數目為6.021023=12.041023（個），又因一個此結構的體積為（a10-8cm）3，所以1 mol NiO的體積應為12.041023（a10-8）cm3，NiO的摩爾質量為74.7g/mol，所以NiO晶體的密度為=（g/cm3）（2）解法一（列方程）：設1 mol Ni0.97O中含Ni3+為 x mol，Ni2+為y mol，則得解得x=0.06,y=0.91，故n(Ni3+)n(Ni2+)=691 解法二（十字交叉）：由化學式Ni0.97O求出Ni的平均化合價為2/0.97，則有故n(Ni3+)n(Ni2+)=691?；A知識1化學

12、鍵化定義學鍵 類型 相鄰的原子之間強烈的相互作用離子鍵 共價鍵概念 間通過 形成的化學鍵 間通過 （電子云重疊）所形成的化學鍵成鍵微粒作用方式 實例CaCl2、Na2O2、NaOH、NaH Cl2、CCl4、H2O、HF、HNO3用電子式表示形成過程MgCl2:N2:CO2:2.共價鍵的極性與分子的極性分子組成空 間 構 型常 見 分 子鍵的極性分子極性雙 原 子N2 O2 Cl2HCl CO NO三 原 子CO2 CS2H2O H2S四 原 子BF3NH3五 原 子CH4 CCl4CH3Cl CH2Cl23思考：非極性鍵是否只存在于單質分子中？4晶體類型與性質類 型離子晶體原子晶體分子晶體金

13、屬晶體構成晶體微粒微粒間作用力性質熔沸點硬 度導電性導熱性延展性溶解性典 型 實 例NaCl KBr等金剛石、二氧化硅等H2 O2、冰、干冰等Fe、Cu、Hg、合金等一、選擇題 1下列物質的化學式中，具有非極性鍵的離子化合物是（ ）A.Na2O B.MgF2 C.NaOH D.Na2O2 2實現下列變化時，需克服相同類型作用力的是（ ） A.二氧化硅和干冰的熔化 B.液溴和液汞的氣化C.食鹽和冰的熔化 D.純堿和燒堿的熔化 3溴化碘（IBr）的化學性質似鹵素單質，能跟大多數金屬反應生成金屬鹵化物，能跟某些非金屬單質反應生成相應鹵化物，能跟水反應，其化學方程為IBr+H2OHBr+HIO，下列有

14、關IBr的敘述中，正確的是（ ） A.固體IBr是分子晶體 B.在很多反應中IBr是強氧化劑 C.IBr跟水反應時，它既是氧化劑又是還原劑D.跟NaOH溶液反應生成NaBr和NaIO 4下列分子的結構中，原子的最外層不能都滿足8電子穩(wěn)定結構的是（ ）A.CO2 B.PCl3 C.CCl4 D.NO2 5已知磷酸分子中的三個氫原子都可以跟重水分子（D2O）中的D原子發(fā)生氫交換。又知次磷酸（H3PO2）也可跟D2O進行氫交換，但次磷酸鈉（NaH2PO2）卻不再能跟D2O發(fā)生氫交換。由此可推斷出H3PO2的分子結構是（ ） 6下列電子式中，正確的是（ ） 7下列敘述正確的是（ ） A.兩種元素構成的

15、共價化合物分子中的化學鍵都是極性鍵 B.含有非極性鍵的化合物不一定是共價化合物 C.只要是離子化合物，其熔點就一定比共價化合物的熔點高D.只要含有金屬陽離子，則此物質中必定存在陰離子 8NH鍵能的含義是（ ） A.由N和H形成1 mol NH3所放出的熱量 B.把1 mol NH3的鍵全部拆開所吸收的熱量 C.拆開6.021023個NH鍵所吸收的能量D.形成1個NH鍵所放出的熱量 9在短周期中的X和Y兩元素可組成化合物XY3，下列說法正確的是（ ） A.若X的原子序數為m，則Y的必為m-4 B.XY3的晶體一定是離子晶體 C.X與Y可能屬同一周期，也可能分屬不同周期D.X原子半徑大于Y原子的半

16、徑 10帶靜電的有機玻璃棒靠近下列液體的細流，細流會發(fā)生偏轉的是（ ）A.苯 B.二硫化碳 C.溴水 D.四氯化碳 11下列化學式可表示一個分子的是（ ） A.SiO2 B.NH4Cl C.CCl4 D.C 12下列各組物質的晶體中，化學鍵類型相同、晶體類型也相同的是（ ） A.SO2和SiO2 B.NaCl和HClC.CCl4和KCl D.CO2和H2O 13NH3、H2S是極性分子，CO2、BF3、CCl4等是極性鍵構成的非極性分子。根據上述實例可推出ABn型分子是非極性分子的經驗規(guī)律是（ ） A.分子中不能含有氫原子 B.在ABn分子中A原子沒有孤對電子 C.在ABn分子中A的相對原子質

17、量小于B的相對原子質量D.分子中每個共價鍵的鍵長應相等二、非選擇題14下表所列數據是在不同物質中氧氧之間的鍵長和鍵能的實測數據，其中a和b尚未測出，但根據一個較為可靠的原則可估計a、b、c、d的大小順序為_，該原則可簡述為_。鍵長（pm）鍵能（kJ/mol）O22-149aO2-128bO2121c=494O2+112d=628 15在金剛石的網狀結構中，含有由共價鍵形成的碳原子環(huán)，其中最小的環(huán)上有_（填數字）個碳原子，每個碳原子上的任意兩個CC鍵的夾角都是_（填角度）。 16如圖4-6，直線交點處的圓圈為NaCl晶體中Na+離子或Cl-離子所處的位置。這兩種離子在空間三個互相垂直的方向上都是

18、等距離排列的。 （1）請將其中代表Na+離子的圓圈涂黑（不必考慮體積大?。?，以完成NaCl晶體的結構示意圖。（2）晶體中，在每個Na+離子的周圍與它最接近的且距離相等的Na+離子共有_個。（3）晶體中每一個重復的結構單元叫晶胞。在NaCl晶胞中正六面體的頂點上、面上、棱上的Na+或Cl-離子為該晶胞與其相鄰的晶胞所共有。一個晶胞中，Cl-離子的個數等于_，即_（填計算式），Na+離子的個數等于_，即_（填計算式）。（4）設NaCl的摩爾質量為M g/mol，食鹽晶體的密度為g/cm3，阿伏加德羅常數為NA。食鹽晶體中兩個距離最近的鈉離子中心間的距離為_cm。 17（1）圖4-7為CO2分子晶體

19、結構的一部分。觀察圖形，試說明每個CO2分子周圍有_個與之緊鄰等距的CO2分子；（2）試判斷：CO2、CS2、SiO2晶體的沸點由高到低排列的順序是_（填寫相應物質的編號）。 18晶體具有規(guī)則的幾何外形，晶體中最基本的重復單位稱為晶胞。NaCl晶體結構如圖4-8所示。已知FexO晶體晶胞結構為NaCl型，由于晶體缺陷，x值小于1。測知FexO晶體密度為g/cm3，晶胞邊長為4.2810-10m。 （1）FexO中x值（精確至0.01）為_。（2）晶體中的Fe分別為Fe2+、Fe3+，在Fe2+和Fe3+的總數中，Fe2+所占分數（用小數表示，精確至0.001）為_。（3）此晶體化學式為_。（4

20、）與某個Fe2+（或Fe3+）距離最近且等距離的O2-圍成的空間幾何構型形狀是_。（5）在晶體中，鐵元素的離子間最短距離為_m。19現有A、B、C三種物質，A為氣態(tài)氫化物，分子式為RH3，含R為82.4%，B是另一氣態(tài)氫化物，A+BC，C與堿液共熱放出A。C的水溶液加入稀HNO3酸化后，滴入AgNO3溶液，產生不溶性的白色沉淀，回答下列問題： （1）寫出A的名稱和電子式，并指出它是否是極性分子？其穩(wěn)定性比PH3、H2O如何？（2）寫出B的名稱和電子式，并指出它是否是極性分子？其穩(wěn)定性比HF、H2S、HBr如何？其水溶液的酸性比HF、HBr、H2S如何？（3）寫出C的名稱和電子式，具體指明C物質

21、中各部分的化學鍵，指出C形成的晶體類型。（4）寫出上述有關的化學方程式或離子方程式。 20A、B、C、D、E、F為原子序數依次增大的主族元素。已知A、C、F三原子的最外層共有11個電子，且這三種元素的最高價氧化物的水化物之間兩兩皆能反應，均能生成鹽和水，D元素原子的最外層電子數比次外層電子數少4，E元素原子次外層電子數比最外層電子數多3。回答：（1）寫出下列元素的符號：A_、D_、E_；（2）用電子式寫出B、F形成的化合物的電子式_；（3）A、C兩種元素最高價氧化物的水化物反應的離子方程式為_；（4）D的固態(tài)氧化物是_晶體，含n molD的氧化物的晶體中含DO共價鍵為_mol。參考答案化學鍵與

22、晶體結構基礎知識1化學鍵化定義學鍵 類型 相鄰的原子之間強烈的相互作用離子鍵 共價鍵概念離子間通過 靜電作用形成的化學鍵 原子間通過 共用電子對 （電子云重疊）所形成的化學鍵成鍵微粒陰、陽離子原子作用方式 陰陽離子間的靜電作用原子間通過共用電子對作用實例CaCl2、Na2O2、NaOH、NaH Cl2、CCl4、H2O、HF、HNO3用電子式表示形成過程MgCl2:N2:CO2:2.共價鍵的極性與分子的極性分子組成空 間 構 型常 見 分 子鍵的極性分子極性雙 原 子直線型N2 O2 Cl2非極性鍵非極性分子HCl CO NO極性鍵極性分子三 原 子直線型CO2 CS2極性鍵非極性分子折線型H2O H2S極性鍵極性分子四 原 子平