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-1-
化学键种类及其与物质类其他关系
化学键种类及其比较
离子键
共价键
金属键
原子间经过共用电子对
阴、阳离子间经过静电
金属阳离子和自由电子
看法
(电子云重叠)所形成的
作用所形成的化学键
化学键
之间的静电作用
成键微
阴、阳离子
原子
金属阳离子、自由电子
粒
共用电子对(电子云重
作用
阴、阳离子间的静电作
金属阳离子和自由电子
叠)两原子核产生的电
实质
用
性作用
之间的静电作用
形成条
爽朗金属和爽朗非金属
非金属元素形成单质或
件
化合时形成离子键
化合物时形成共价键
能形成自由电子
金属阳离子半径越小,
键的强
离子电荷数越大,离子
原子半径越小,共用电
离子所带电荷数越多,
弱判断
半径越小,键能越大
子对数越多,键能越大
金属键越强
影响性
离子化合物的熔沸点、
分子的牢固性,原子晶
质
硬度等
体的熔沸点、硬度等
金属单质的熔沸点等
存在
2
;共
非金属单质,如H
(举例)
离子化合物,如NaCl
金属单质,如Na
价化合物,如HCl;离子
-2-
化合物,如NaOH
【典例1】关于ⅣA族元素,以下表达中不正确的选项是( )
,Si和O、C和O之间都是共价键
、Si和Ge的最外层电子数都是4,次外层电子数都是8
,在必然条件下都能和氧化钙反应
+4和+2
B
只含非极性共价键的物质:同种非金属元素组成的单质,如金刚石、晶体硅、氮气等。
(2)只含极性共价键的物质:一般是不同样非金属元素组成的化合物,如HCl、NH3等。
既有极性键又有非极性键的物质,如H2O2、C2H2、C2H6等。
(4)离子化合物中必然有离子键,可能还有共价键。如MgO、NaCl中只含有离子键,NaOH、
Na2O2、NH4Cl中既含有离子键,又含有共价键。
共价化合物中只有共价键,必然没有离子键。
组成稀有气体的单质分子,由于原子已达到牢固结构,在这些原子的分子中不存在化
学键。
(7)非金属元素的原子之间也可以形成离子键,如NH4Cl等。
金属键只存在于金属单质或合金中。
、共价键与离子化合物、共价化合物的关系
化学键的种类
实例
非金属单
无化学键
稀有气体分子(单原子分子)He、Ne
质
非极性共价键
O===O、Cl—Cl、H—H(均为非极性分子)
只有共价键
极性分子:
、
共价化合
物
特例:AlCl3
非极性分子:
、O===C===O
只有离子键
离子化合
离子键、极性共价键
物
离子键、非极性共价键
-3-
离子键、极性共价键、配位键
【典例2】以下表达正确的选项是( )
A
晶体种类及其结构与性质
晶体的种类直接决定着晶体的物理性质,如熔点、沸点、硬度、导电性、延展性、水溶
性等。而晶体的种类实质上又是由组成晶体的微粒及微粒间作用力决定的,平时可以由晶体
的特***质来判断晶体所属种类。
种类
离子晶体
原子晶体
分子晶体
金属晶体
比较
组成晶体的粒子
阴、阳离子
原子
分子
金属阳离子、
自由电子
粒子间的作用力
离子键(强)
共价键
分子间
金属键
作用力
熔、沸
较高
很高
低
一般较高,少部分低
点
硬度
硬而脆
大
小
一般较大,少部分小
导电
熔融或水溶液
绝缘体(少部分
晶体、熔融
半导体,石墨为
不良
物质的
性
导电
均导电
导体)
性质
传热
不良
不良
不良
良
性
延展
不良
不良
不良
良
性
溶解
易溶于极
不溶于
“相似
难溶(Na等
-4-
性
性溶剂,
任何溶
相溶”
与水反应)
难溶于有
剂
机溶剂
单质:金
单质:O2;
刚石等;
典型实例
NaCl、KBr
化合物:
Na、Mg
化合物:
干冰
SiO2等
【典例3】
(2019·全国Ⅰ卷)一些氧化物的熔点以下表所示:
氧化物
LiO
MgO
PO
SO
2
4
6
2
熔点/℃
1570
2800
-
讲解表中氧化物之间熔点差其他原因
________________________________
_______________________________________________________________。
[答案]离子晶体的熔点大于分子晶体,
LiO、MgO为离子晶体,PO、SO为分子晶体;
2
4
6
2
晶格能MgO>LiO,分子间作用力(分子量)PO>SO
2
4
6
2
离子晶体与化学键的关系
①离子晶体中必然含有离子键,可能含有共价键。注意,可以再细化:离子晶体中必然
含有离子键,可能含有极性共价键、非极性共价键、配位键。
②含有离子键的化合物必然是离子化合物。
③离子晶体必然是由阴、阳离子组成的,但晶体中可以含有分子。如结晶水合物。
④离子晶体中必然含有阳离子,但含有阳离子的晶体不用然是离子晶体。
⑤非金属元素也可以形成离子化合物。如NH4Cl、NH4NO3等都是离子化合物。
分子晶体与化学键的关系①分子晶体中必然含有分子间作用力。②稀有气体形成的晶体是分子晶体,而稀有气体是单原子分子,其晶体中只含有分子间
作用力。
③除稀有气体外的其他分子晶体均含有分子间作用力和分子内共价键。
④分子晶体中的分子间作用力决定物质的物理性质(如熔沸点、硬度、溶解性等),而共
价键决定分子的化学性质。
原子晶体与化学键的关系①原子晶体中必然有共价键,且只有共价键,无分子间作用力。②原子晶体必然是由原子组成的,可以是同种元素的原子,也可以是不同样种元素的原子。③共价化合物形成的晶体可能是原子晶体,也可能是分子晶体。④含有共价键的化合物不用然是共价化合物。
-5-
⑤原子晶体可以由极性键组成,也可以由非极性键组成。
金属晶体与化学键的关系①金属晶体中必然有金属键,但有时也有不同样程度的其他化学键。如合金中可含有共价
键。
②金属键不用然就比分子间作用力强。如***常温下为液态,就说明***中的金属键很弱。③拥有金属光彩且能导电的单质不用然就是金属,如石墨能导电,有金属光彩,却属于
非金属。
【典例4】已知C3N4晶体很可能拥有比金刚石更大的硬度,且原子间均以单键结合。下
列关于C3N4晶体的说法正确的选项是( )
—N键的键长比金刚石中C—C键的键长要长
,
C
常有晶体的结构种类及相关解析
晶体
晶体结构表示图
晶体中微粒分布详解
每8个Cs+、8个Cl-各自组成立方体,每个离子被
8个
带相反电荷的离子包围。在每个
Cs+周围近来的且等距
***化铯
3
-
+
晶体
离(2a)的Cl
有8个,在每个
Cs周围近来的且等距离
(a)的Cs+有6个(上、下、左、右、前、后
),在每个Cl
-周围近来的且等距离
(a)的Cl-也有6
个
硫化
Zn2+、S2-的配位数均为
4;每个晶胞中含
4个Zn2+、4
个S2-;与Zn2+紧邻的4个S2-组成一个正周围体;
Zn2+
锌晶
体
与S2-之间的距离为晶胞体对角线长的
1
4
晶体中,极点有
8个CO,面心有6个CO。在每个CO
二氧
2
2
2
化碳
周围等距离(
2
2
a,a为立方体棱长)且近来的CO有12
2
晶体
个(同层4
个、上层4
个、基层
4个)
-6-
每个C采用sp
3杂化轨道,与其他
4个C以共价键结合,
金刚
前者位于正周围体中心,后
4个C位于正周围体极点。
晶体中均为C—C键,键长相等、键角相等
(°);
石晶
晶体中最小碳环由6个C组成且
6个C不在同一平面内;
体
晶体中每个C参加了4个C—C键的形成,每2个C形成
1个C—C键,故碳原子数与
C—C键个数之比为1∶2
层内存在共价键、大π键,层间以范德华力结合,兼具
有原子晶体、金属晶体、分子晶体的特色。在层内,每
个C采用sp2杂化轨道与周边的
3个C形成C—C键,构
石墨晶
成正六边形,键长相等,键角相等
(均为120°);在晶
体
体中,每个C参加了3个C—C键的形成,每2个C形成
1
1个C—C键,故每个正六边形平均只占有
6×3=2个C,
SiO2晶
体
碳原子个数与
C—C键个数之比为2∶3
每个Si与4个O结合,Si在正周围体的中心,
4个O位
于正周围体的极点;同时每个O被2个正周围体所共用。
°,每个正周围体占有
1个完
整的Si,4个“半氧原子”,故晶体中硅原子与氧原子个
1
数比为1∶
4×
2=1∶2
相关晶体结构类题的解题思路
相关晶体结构(晶胞)的计算是结构化学题的难点,此类题能很好地观察同学们的观察、解析、推理和空间想象能力,而且常与数学学科知识结合,观察学生运用数学知识、方法解决化学问题的能力,所以相关晶体结构的计算是高考的热点。其中常考内容为晶胞密度计算、晶胞参数计算、微粒之间的距离计算、配位数、物质化学式的计算等。
解答这类题的要点是正确判断晶胞种类、计算晶胞内微粒的数目、运用微粒之间的空间关系等。
高考中体心立方晶胞和面心立方晶胞出现的频率最高,有时有六方晶胞和简单立方晶胞
出现。经过审题、观察晶胞图形及晶胞中微粒的空间地址,正确地判断该晶胞所属种类是解
此类题的基础。
-7-
运用“切割法”正确计算晶胞内的各种微粒的数目,是计算物质化学式、晶胞密度、晶
胞参数等问题的要点。
灵便运用面对角线法、体对角线法、三角函数法、比率法等,求取微粒间的距离、晶胞
参数(边长或点坐标),借助密度计算公式求取晶胞密度、阿伏加德罗常数等详尽问题。
一般利用晶胞空间平移的方法,选择极点、面心、棱上、体心的微粒,求其周围近来且
等距离的原子或离子数,即为配位数;常有的配位数为4、6、8、12等。关于离子晶体,阴、
阳离子的配位数之比等于其所带电荷绝对值之比,所以,在求配位数时,可先求出简单观察
的离子的配位数,再依照电荷绝对值的比值求另一离子的配位数。
近几年,晶胞中某原子参加成环数的解析,已经进入了高考的试题中。此类题要修业生
有较强的空间想象能力及数学计算能力。
【典例5】(2019·全国Ⅰ卷,节选)图(a)是MgCu2的拉维斯结构,Mg以金刚石方式堆
积,八面体空隙和多数的周围体空隙中,填入以周围体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对
角面获取的截图。可见,Cu原子之间最短距离x=________pm,Mg原子之间最短距离y=
________pm。设阿伏加德罗常数的值为NA,则MgCu2的密度是________g·cm-3(列出计算表达
式)。
(a)
(b)
[解析]
依照晶胞结构可知
Cu原子之间最短距离为面对角线的
1/4,由于边长是apm,
2
则面对角线是
2apm,则x=4apm;Mg原子之间最短距离为体对角线的
1/4,由于边长是
3
apm,则体对角线是
3apm,则y=4
a;依照晶胞结构可知晶胞中含有镁原子的个数是
8×1/8
+6×1/2+4=8,则Cu原子个数
8×24+16×64
g。由于边长是
apm,则
16,晶胞的质量是
N
A
8×24+16×64
-3
MgCu2的密度是
A
3×10-30g·cm
。
Na
[答案]
2
3
8×24+16×64
a
a
3
-30
4
4
A
Na×10
-8-