化学键与晶体类型.pdf

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第八讲化学键与晶体类型
考试大纲要求
、共价键的涵义,了解键的极性。
(离子晶体、原子晶体、分子晶体)及其性质。
知识规律总结
一、化学键与分子间作用力
表4-1化学键与分子间作用力的比较
化学键分子间作用力
相邻的原子间强烈的相互作用叫把分子聚集在一起的作用力,叫做分子间
概念
化学键作用力,又称范德华力
作用范围分子或晶体内分子之间
作用力强弱较强与化学键相比弱得多
影响的性质主要影响化学性质主要影响物理性质(如熔沸点)
二、化学键的分类
表4-2离子键、共价键和金属键的比较
化学键类型离子键共价键金属键
金属阳离子与自由电子通
阴、阳离子间通过静电原子间通过共用电子
概念过相互作用而形成的化学
作用所形成的化学键对所形成的化学键
键
成键微粒阴阳离子原子金属阳离子和自由电子
成键性质静电作用共用电子对电性作用
活泼金属与活泼的非金非金属与非金属元素金属内部
形成条件
属元素
实例NaCl、MgOHCl、HSOFe、Mg
24
三、共价键的类型
表4-3非极性键和极性键的比较
非极性键极性键
不同种元素原子形成的共价键,共
概念同种元素原子形成的共价键
用电子对发生偏移
原子吸引电子能力相同不同
共用电子对不偏向任何一方偏向吸引电子能力强的原子
成键原子电性电中性显电性
形成条件由同种非金属元素组成由不同种非金属元素组成
四、分子的极性:.

表4-4非极性分子和极性分子的比较
非极性分子极性分子
形成原因整个分子的电荷分布均匀,对称整个分子的电荷分布不均匀、不对称
存在的共价键非极性键或极性键极性键
分子内原子排列对称不对称

表4-5常见分子的类型与形状比较
分子类型分子形状键角键的极性分子极性代表物
A球形非极性He、Ne
A直线形非极性非极性H、O
222
AB直线形极性极性HCl、NO
ABA直线形180°极性非极性CO、CS
22
ABA角形≠180°极性极性HO、SO
22
A正四面体形60°非极性非极性P
44
AB平面三角形120°极性非极性BF、SO
333
AB三角锥形≠120°极性极性NH、NCl
333
AB正四面体形109°28′极性非极性CH、CCl
444
ABC四面体形≠109°28′极性极性CHCl、CHCl
333
ABC四面体形≠109°28′极性极性CHCl
2222

(1)只含有非极性键的单质分子是非极性分子。
(2)含有极性键的双原子化合物分子都是极性分子。
(3)含有极性键的多原子分子,空间结构对称的是非极性分子;空间结构不对称的为
极性分子。
注意:判断AB型分子可参考使用以下经验规律:①若中心原子A的化合价的绝对值
n
等于该元素所在的主族序数,则为非极性分子,若不等则为极性分子;②若中心原子有孤对
电子(未参与成键的电子对)则为极性分子,若无孤对电子则为非极性分子。
五、晶体类型

表4-6各种晶体类型的比较
离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体
金属离子、自
存在微粒阴阳离子原子分子
由电子
微粒间作用离子键共价键范德华力金属键
主要性质硬而脆,易溶于质地硬,不溶于大硬度小,水溶金属光泽,是
2:.
极性溶剂,熔化多数溶剂,导电性液能够导电,电和热的良
时能够导电,溶差,熔沸点很高溶沸点低导体,熔沸点
沸点高高或低
实例食盐晶体金刚石氨、***化氢镁、铝

(1)不同类晶体:一般情况下,原子晶体>离子晶体>分子晶体
(2)同种类型晶体:构成晶体质点间的作用大,则熔沸点高,反之则小。
①离子晶体:离子所带的电荷数越高,离子半径越小,则其熔沸点就越高。
②分子晶体:对于同类分子晶体,式量越大,则熔沸点越高。
③原子晶体:键长越小、键能越大,则熔沸点越高。
(3)常温常压下状态
①熔点:固态物质>液态物质
②沸点:液态物质>气态物质
3.“相似相溶”规律
极性分子组成的溶质易溶于由极性分子组成的溶剂;非极性分子组成的溶质易溶于由非
极性分子组成的溶剂。
思维技巧点拨
一、化学键及分子极性的判断
【例1】下列叙述正确的是

42

43
,都不存在单个小分子
2
:是对称的平面结构,所以是非极性分子
【解析】P和NO分子中都含有共价键,但P是单质,故选项A错误。CCl是含有
4244
极性键的非极性分子,故选项B错误。原子晶体、离子晶体和金属晶体中不存在小分子,
只有分子晶体中才存在小分子,故选项C正确。甲烷分子为正四面体形的非极性分子,故
选项D错误。本题正确答案为C。
【例2】关于化学键的下列叙述中,正确的是


【解析】凡含有离子键的化合物不管是否含有共价键,一定属于离子化合物,所以共
价化合物中不可能含有离子键。本题正确答案为ACD。
二、熔沸点判断
【例3】碳化硅(SiC)的一种晶体具有类似金刚石的结构,其中碳原子和硅原子的
第3页:.
位置是交替的。在下列三种晶体①金刚石、②晶体硅、③碳化硅中,它们的熔点从高到低的
顺序是
A.①③②B.②③①C.③①②D.②①③
【解析】由于题给的三种物质都属于原子晶体,而且结构相似都是正四面体形的空间
网状结构,所以晶体的熔点由微粒间的共价键强弱决定,这里共价键强弱主要由键长决定,
可近似地看作是成键原子的半径之和,由于硅的原子半径大于碳原子,所以键的强弱顺序为
C—C>C—Si>Si—Si,熔点由高到低的顺序为金刚石>碳化硅>晶体硅。本题正确答案为A。
三、晶体结构知识的应用
【例4】图4-1是石英晶体平面示意图,它实际上是立体的网状结构,其中硅、氧原
子数之比为_______。原硅酸根离子SiO4-的结构如图4-2所示,二聚硅酸根离子SiO6-中,
427
只有硅氧键,它的结构可表示为_______。
【解析】由图4-1可以看出:每个硅原子周围结合4个氧原子,同时每个氧原子跟2
个硅原子结合,因此二氧化硅晶体(石英)是由氧、硅原子按原子个数1∶2组成的立体空
间网状结构的原子晶体。SiO6-只有硅氧键,根据SiO4-的结构图可得SiO6-的结构图见图
27427
4-3。
【例5】(1)中学化学教材中图示了NaCl晶体结构,它向三维空间延伸得到完美晶
体。NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl相同,Ni2+与最邻近O2-的核间距离为a×10-8cm,计
算NiO晶体的密度()。
(2)天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷,例如在某氧化镍晶体中就存在
如图4-4所示的缺陷:一个Ni2+空缺,另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果晶体仍呈电
中性,但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为NiO,试计算该晶

体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。
4:.
【解析】晶胞中阴、阳离子个数的确定通常采用“原子分割法”,具体如下:①处于顶
点的离子,同时为8个晶胞共有,每个离子有1/8属于晶胞;②处于棱上的离子,同时为4
个晶胞共有,每个离子有1/4属于晶胞;③处于面上的离子,同时为2个晶胞共有,每个离
子有1/2属于晶胞;④处于内部的1个离子,则完全属于该晶胞,该离子数目为1。要确定
NiO的密度,就应确定单位体积中NiO分子的个数,再结合NiO的摩尔质量求算出该晶体
中NiO的质量,最后求出密度。本题解答如下:
11
(1)如图4-5所示,以立方体作为计算单元,此结构中含有Ni2+—O2-离子数为:4×=
82
1
(个),×1023÷=×1023(个),又
2
因一个此结构的体积为(a×10-8cm)3,×1023×(a×10-8)cm3,

,所以NiO晶体的密度为=
1023(a108)3a3
(g/cm3)
(2)解法一(列方程):设1molNiO中含Ni3+为xmol,Ni2+为ymol,则得

解得x=,y=,故n(Ni3+)∶n(Ni2+)=6∶91
解法二(十字交叉):由化学式NiO求出Ni的平均化合价为2/,则有

故n(Ni3+)∶n(Ni2+)=6∶91。
基础知识

化定义相邻的原子之间强烈的相互作用
学
第5页:.
键类型离子键共价键
概念间通过形成间通过(电子云
的化学键重叠)所形成的化学键
成键微粒
作用方式
实例CaCl、NaO、NaOH、NaHCl、CCl、HO、HF、HNO
2222423
用电子式表MgCl:N:
22
示形成过程CO:
2

分子组成空间构型常见分子键的极性分子极性
双原子NOCl
222
HClCONO
三原子COCS
22
HOHS
22
四原子BF
3
NH
3
五原子CHCCl
44
CHClCHCl
322
:非极性键是否只存在于单质分子中?

类型离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体
构成晶体微粒
微粒间作用力
熔沸点
性硬度
导电性
导热性
质延展性
溶解性
金刚石、二氧HO、冰、
典型实例NaClKBr等22Fe、Cu、Hg、合金等
化硅等干冰等
一、选择题
,具有非极性键的离子化合物是()

2222
,需克服相同类型作用力的是()
***的气化
6:.

(IBr)的化学性质似卤素单质,能跟大多数金属反应生成金属卤化物,能跟
某些非金属单质反应生成相应卤化物,能跟水反应,其化学方程为IBr+HOHBr+HIO,
2
下列有关IBr的叙述中,正确的是()


,它既是氧化剂又是还原剂

,原子的最外层不能都满足8电子稳定结构的是()

2342
(DO)中的
2
D原子发生氢交换。又知次磷酸(HPO)也可跟DO进行氢交换,但次磷酸钠(NaHPO)
32222
却不再能跟DO发生氢交换。由此可推断出HPO的分子结构是()
232
,正确的是()
()


,其熔点就一定比共价化合物的熔点高
,则此物质中必定存在阴离子
—H键能的含义是()

3

3
×1023个N—H键所吸收的能量
第7页:.
—H键所放出的热量
,下列说法正确的是()
3
,则Y的必为m-4

3
,也可能分属不同周期

,细流会发生偏转的是()
***化碳
()

244
,化学键类型相同、晶体类型也相同的是()

22

422
、HS是极性分子,CO、BF、CCl等是极性键构成的非极性分子。根据上述
32234
实例可推出AB型分子是非极性分子的经验规律是()
n


n

n

二、非选择题
—氧之间的键长和键能的实测数据,其中a和b
尚未测出,但根据一个较为可靠的原则可估计a、b、c、d的大小顺序为_______,该原则可
简述为________________________________。
键长(pm)键能(kJ/mol)
O2-149a
2
O-128b
2
O121c=494
2
O+112d=628
2
,含有由共价键形成的碳原子环,其中最小的环上有______
(填数字)个碳原子,每个碳原子上的任意两个C—C键的夹角都是______(填角度)。
-6,直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na+离子或Cl-离子所处的位置。
8:.
这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。
(1)请将其中代表Na+离子的圆圈涂黑(不必考虑体积大小),以完成NaCl晶体的结
构示意图。
(2)晶体中,在每个Na+离子的周围与它最接近的且距离相等的Na+离子共有_____个。
(3)晶体中每一个重复的结构单元叫晶胞。在NaCl晶胞中正六面体的顶点上、面上、
棱上的Na+或Cl-离子为该晶胞与其相邻的晶胞所共有。一个晶胞中,Cl-离子的个数等于
______,即______(填计算式),Na+离子的个数等于_______,即__________(填计算式)。
(4)设NaCl的摩尔质量为Mg/mol,食盐晶体的密度为g/cm3,阿伏加德罗常数为
N。食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离为______cm。
A
17.(1)图4-7为CO分子晶体结构的一部分。观察图形,试说明每个CO分子周围
22
有______个与之紧邻等距的CO分子;
2
(2)试判断:①CO、②CS、③SiO晶体的沸点由高到低排列的顺序是
222
______>______>______(填写相应物质的编号)。
,晶体中最基本的重复单位称为晶胞。NaCl晶体结构如
图4-8所示。已知FeO晶体晶胞结构为NaCl型,由于晶体缺陷,x值小于1。测知FeO
xx
晶体密度为g/cm3,×10-10m。
第9页:.
(1)FeO中x值()为________。
x
(2)晶体中的Fe分别为Fe2+、Fe3+,在Fe2+和Fe3+的总数中,Fe2+所占分数(用小数
表示,)为________。
(3)此晶体化学式为________。
(4)与某个Fe2+(或Fe3+)距离最近且等距离的O2-围成的空间几何构型形状是______。
(5)在晶体中,铁元素的离子间最短距离为________m。
、B、C三种物质,A为气态氢化物,分子式为RH,%,B是
3
另一气态氢化物,A+B→C,C与碱液共热放出A。C的水溶液加入稀HNO酸化后,滴入
3
AgNO溶液,产生不溶性的白色沉淀,回答下列问题:
3
(1)写出A的名称和电子式,并指出它是否是极性分子?其稳定性比PH、HO如何?
32
(2)写出B的名称和电子式,并指出它是否是极性分子?其稳定性比HF、HS、HBr
2
如何?其水溶液的酸性比HF、HBr、HS如何?
2
(3)写出C的名称和电子式,具体指明C物质中各部分的化学键,指出C形成的晶体
类型。
(4)写出上述有关的化学方程式或离子方程式。
、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的主族元素。已知A、C、F三原子的最
外层共有11个电子,且这三种元素的最高价氧化物的水化物之间两两皆能反应,均能生成
盐和水,D元素原子的最外层电子数比次外层电子数少4,E元素原子次外层电子数比最外
层电子数多3。回答:(1)写出下列元素的符号:A________、D________、E________;
(2)用电子式写出B、F形成的化合物的电子式___________________;(3)A、C两
种元素最高价氧化物的水化物反应的离子方程式为__________________________;(4)D
的固态氧化物是_______晶体,含nmolD的氧化物的晶体中含D—O共价键为_______mol。
参考答案
化学键与晶体结构基础知识

化定义相邻的原子之间强烈的相互作用
学
键类型离子键共价键
概念离子间通过静电作用形成的化原子间通过共用电子对(电子云重
学键叠)所形成的化学键
成键微粒阴、阳离子原子
10:.
作用方式阴阳离子间的静电作用原子间通过共用电子对作用
实例CaCl、NaO、NaOH、NaHCl、CCl、HO、HF、HNO
2222423
用电子式表MgCl:N:
22
示形成过程CO:
2

分子组成空间构型常见分子键的极性分子极性
双原子直线型NOCl非极性键非极性分子
222
HClCONO极性键极性分子
三原子直线型COCS极性键非极性分子
22
折线型HOHS极性键极性分子
22
四原子平面正三角形BF极性键极性分子
3
三角锥NH极性键极性分子
3
五原子正四面体CHCCl极性键非极性分子
44
四面体CHClCHCl极性键非极性分子
322
:非极性键是否只存在于单质分子中?

类型离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体
构成晶体微粒阴、阳离子原子分子金属阳离子和自由电子
微粒间作用力离子键共价键分子见作用力金属键
熔沸点较高很高低一般较高、少部分低
硬度硬而脆大小一般较大、少部分小
性不良(熔融或水绝缘体不良晶体、熔融均导电
导电性
溶液导电)半导体
导热性不良不良不良良
延展性不良不良不良良
质
易溶于极性溶不溶相似相溶难溶(Na等与水反应)
溶解性剂难溶于有机
溶剂

>c>b>a键长越短,键能越大
°28′
第11页:.
111M
(2)12(3)4;Cl-个数=8×+6×=4;4;Na+个数=12×+1=4(4)d=()22
3
8242N
A
17.(1)12(2)③②①18.(1)(2)(3)Fe2Fe3O(4)正八面体

(5)×10-10
19.(1)氨电子式略极性分子稳定性:HO>NH>PH;(2)***化氢电子式略
233
极性分子稳定性:HF>HCl>HBr>HS酸性:HBr>HCl>HS>HF;(3)***化铵电子
22
式略N—H极性键NH+、Cl-离子键离子化合物(4)NH+HClNHCl
434
NHCl+NaOHNaCl+NH↑+HONH++OH-NH↑+HO
432432
NaCl+AgNOAgCl↓+NaNOCl-+Ag+AgCl↓
33
20.(1)Na、Si、P;(2)***化镁电子式略;(3)Al(OH)+OH-AlO-+2HO;(4)原子,4n
322
12