江苏省2020版高考化学新增分大一轮复习专题11物质结构与性质第36讲微粒间作用力与物质的性质讲义(含解析)苏教版.docx
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1、1第 36 讲 微粒间作用力与物质的性质考纲要求 1.理解离子键的含义,能说明离子键的形成。2.了解 NaCl 型和 CsCl 型离子晶体的结构特征,能用晶格能解释典型离子化合物的某些物理性质。3.了解原子晶体的特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。4.能用金属键的自由电子理论解释金属的某些物理性质。5.知道金属晶体的基本堆积方式,了解简单晶体的晶胞结构特征(晶体内部空隙的识别、与晶胞的边长等晶体结构参数相关的计算不作要求)。6.了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。考点一 晶体概念及结构模型1.晶体与非晶体(1)晶体与非晶体的比较晶体
2、非晶体结构特征 结构微粒周期性有序排列 结构微粒无序排列自范性 有 无熔点 固定 不固定性质特征异同表现 各向异性 各向同性间接方法 看是否有固定的熔点二者区别方法 科学方法 对固体进行 X-射线衍射实验(2)得到晶体的途径熔融态物质凝固。气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。溶质从溶液中析出。(3)晶胞概念:描述晶体结构的基本单元。晶体中晶胞的排列无隙并置无隙:相邻晶胞之间没有任何间隙。并置:所有晶胞平行排列、取向相同。22.晶胞组成的计算均摊法(1)原则晶胞任意位置上的一个原子如果是被 n 个晶胞所共有,那么,每个晶胞对这个原子分得的份额就是 。1n(2)方法长方体(包括立方体)晶胞中不同
3、位置的粒子数的计算。非长方体晶胞中粒子视具体情况而定,如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形,其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有,每个六边形占 。133.常见晶体结构模型(1)原子晶体(金刚石和二氧化硅)金刚石晶体中,每个 C 与另外 4 个 C 形成共价键,C C 键之间的夹角是 109.5,最小的环是六元环。含有 1molC 的金刚石中,形成的共价键有 2mol。S iO2晶 体 中 , 每 个 Si 原 子 与 4 个 O 原 子 成 键 , 每 个 O 原 子 与 2 个 硅 原 子 成 键 , 最 小 的 环 是十 二 元 环 , 在 “硅 氧 ”四 面 体 中 , 处 于 中 心 的
4、 是 Si 原 子 , 1 mol SiO2中 含 有 4 mol SiO 键 。(2)分子晶体干冰晶体中,每个 CO2分子周围等距且紧邻的 CO2分子有 12 个。3冰的结构模型中,每个水分子与相邻的 4 个水分子以氢键相连接,含 1molH2O 的冰中,最多可形成 2mol“氢键” 。(3)离子晶体NaCl 型:在晶体中,每个 Na 同时吸引 6 个 Cl ,每个 Cl 同时吸引 6 个 Na ,配位数为6。每个晶胞含 4 个 Na 和 4 个 Cl 。CsCl 型:在晶体中,每个 Cl 吸引 8 个 Cs ,每个 Cs 吸引 8 个 Cl ,配位数为 8。(4)石墨晶体石墨层状晶体中,层
5、与层之间的作用是分子间作用力,平均每个正六边形拥有的碳原子个数是 2,C 原子采取的杂化方式是 sp2。(5)常见金属晶体的原子堆积模型结构型式 常见金属 配位数 晶胞面心立方最密堆积Cu、Ag、Au 12体心立方堆积Na、K、Fe 8六方最密堆积Mg、Zn、Ti 12(1)冰和碘晶体中相互作用力相同( )(2)晶体内部的微粒按一定规律周期性的排列( )4(3)凡有规则外形的固体一定是晶体( )(4)固体 SiO2一定是晶体( )(5)缺角的 NaCl 晶体在饱和 NaCl 溶液中会慢慢变为完美的立方体块( )(6)晶胞是晶体中最小的“平行六面体”( )(7)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固
6、体进行 X-射线衍射实验( )答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)(常见晶体结构模型)填空。(1)在金刚石晶体中最小碳环含有_个 C 原子;每个 C 原子被_个最小碳环共用。(2)在干冰中粒子间作用力有_。(3)含 1molH2O 的冰中形成氢键的数目为_。(4)在 NaCl 晶体中,每个 Na 周围有_个距离最近且相等的 Na ,每个 Na 周围有_个距离最近且相等的 Cl ,其空间构型为_。(5)在 CaF2晶体中,每个 Ca2 周围距离最近且等距离的 F 有_个;每个 F 周围距离最近且等距离的 Ca2 有_个。答案 (1)6 12 (2)共价键、范德华力 (3)
7、2 NA(4)12 6 正八面体型 (5)8 41.如图为甲、乙、丙三种晶体的晶胞:试写出:(1)甲晶体化学式(X 为阳离子)为_。(2)乙晶体中 A、B、C 三种微粒的个数比是_。(3)丙晶体中每个 D 周围结合 E 的个数是_。(4)乙晶体中每个 A 周围结合 B 的个数为_。答案 (1)X 2Y (2)131 (3)8 (4)122.下图是由 Q、R、G 三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构,其中 R 为2 价,G 为2 价,则 Q 的化合价为_。5答案 3解析 R:8 1218G:8 8 4 2814 14 12Q:8 2414R、G、Q 的个数之比为 142,则其化学式为 RQ2G
8、4。由于 R 为2 价,G 为2 价,所以 Q 为3 价。3.(1)硼化镁晶体在 39K 时呈超导性。在硼化镁晶体中,镁原子和硼原子是分层排布的,下图是该晶体微观结构的透视图,图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学式为_。(2)在硼酸盐中,阴离子有链状、环状等多种结构形式。下图是一种链状结构的多硼酸根,则多硼酸根离子符号为_。答案 (1)MgB 2 (2)BO 2解析 (1)每个 Mg 周围有 6 个 B,而每个 B 周围有 3 个 Mg,所以其化学式为 MgB2。(2)从图可看出,每个 单元中,都有一个 B 和一个 O 完全属于这个单元,剩余的 2个 O 分别被两个结构单元共用
9、,所以 BO1(12/2)12,化学式为 BO 。 24.Cu 元素与 H 元素可形成一种红色化合物,其晶体结构单元如图所示。则该化合物的化学式为_。6答案 CuH解析 根据晶胞结构可以判断:Cu( ):2 12 36;12 16H():6 136,所以化学式为 CuH。13考点二 四种晶体的性质与判断1.四种晶体类型比较类型比较 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体构成粒子 分子 原子金属阳离子和自由电子阴、阳离子粒子间的相互作用力分子间作用力 共价键 金属键 离子键硬度 较小 很大有的很大,有的很小较大熔、沸点 较低 很高有的很高,有的很低较高溶解性 相似相溶难溶于任何溶剂常见溶剂难溶大
10、多易溶于水等极性溶剂导电、传热性一般不导电,溶于水后有的导电一般不具有导电性电和热的良导体晶体不导电,水溶液或熔融态导电2.离子晶体的晶格能(1)定义气态离子形成 1mol 离子晶体释放的能量,通常取正值,单位:kJmol 1 。(2)影响因素7离子所带电荷数:离子所带电荷数越多,晶格能越大。离子的半径:离子的半径越小,晶格能越大。(3)与离子晶体性质的关系晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,且熔点越高,硬度越大。(1)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子( )(2)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子( )(3)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高( )(4)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低( )(5
11、)离子晶体一定都含有金属元素( )(6)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体( )(7)原子晶体的熔点一定比离子晶体的高( )答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)1.在下列物质中:NaCl、NaOH、Na 2S、H 2O2、Na 2S2、(NH 4)2S、CO 2、CCl 4、C 2H2、SiO 2、SiC、晶体硅、金刚石、晶体氩。(1)其中只含有离子键的离子晶体是_。(2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是_。(3)其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是_。(4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是_。(5)其中含有极性共价
12、键的非极性分子是_。(6)其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是_。(7)其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是_。(8)其中含有极性共价键的原子晶体是_。(9)不含共价键的分子晶体是_,只含非极性共价键的原子晶体是_。答案 (1)NaCl、Na 2S (2)NaOH、(NH 4)2S(3)(NH4)2S (4)Na 2S2 (5)CO 2、CCl 4、C 2H2(6)C2H2 (7)H 2O2 (8)SiO 2、SiC (9)晶体氩 晶体硅、金刚石2.比较下列晶格能大小:(1)NaCl_KCl;(2)CaF2_MgO;(3)Na2S_Na2O;(4)CaO_KCl。答案 (1)
13、 (2) (3) (4)8题组一 晶体类型判断1.(1)CO 能与金属 Fe 形成 Fe(CO)5,该化合物熔点为 253K,沸点为 376K,其固体属于_晶体。(2)2015全国卷,37(2)节选O 和 Na 的氢化物所属的晶体类型分别为_和_。(3)NF3可由 NH3和 F2在 Cu 催化剂存在下反应直接得到:4NH33F 2 NF33NH 4F= = = = =Cu 上述化学方程式中的 5 种物质所属的晶体类型有_(填序号)。a.离子晶体 b.分子晶体c.原子晶体 d.金属晶体答案 (1)分子(2)分子晶体 离子晶体(3)abd2.(1)用“”或“ KClRbClCsCl,其原因为_。答
14、案 (1)原子 共价键 (2)(3)HF 分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出 HF 分子间能形成氢键即可) (4)10(5)D 组晶体都为离子晶体, r(Na ) r(K ) r(Rb ) r(Cs ),在离子所带电荷数相同的情况下,半径越小,晶格能越大,熔点就越高解析 (1)A 组熔点很高,为原子晶体,是由原子通过共价键形成的。(2)B 组为金属晶体,具有四条共性。(3)HF 中含有分子间氢键,故其熔点反常。(4)D 组属于离子晶体,具有两条性质。(5)D 组属于离子晶体,其熔点与晶格能有关。题组二 晶体性质及应用4.下列性质适合于分子晶体的是( )A.熔点为 1070,
15、易溶于水,水溶液导电B.熔点为 3500,不导电,质硬,难溶于水和有机溶剂C.能溶于 CS2,熔点为 112.8,沸点为 444.6D.熔点为 97.82,质软,导电,密度为 0.97gcm3答案 C解析 A、B 选项中的熔点高,不是分子晶体的性质,D 选项是金属钠的性质,钠不是分子晶体。5.A 族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。回答下列问题:(1)碳的一种单质的结构如图(a)所示。该单质的晶体类型为_,依据电子云的重叠方式,原子间存在的共价键类型有_,碳原子的杂化轨道类型为_。(2)石墨烯是从石墨材料中剥离出来的、由单质碳原子组成的二维晶体。将氢气加入石墨烯中可制得一种新材料石墨烷。下
16、列判断错误的是_(填字母)。A.石墨烯是一种强度很高的材料B.石墨烯是电的良导体而石墨烷则为绝缘体C.石墨烯与石墨烷均为高分子化合物D.石墨烯与 H2制得石墨烷的反应属于加成反应(3)CH4、SiH 4、GeH 4的熔、沸点依次_(填“增大”或“减小”),其原因是_。(4)SiO2比 CO2熔点高的原因是_。(5)四卤化硅 SiX4的沸点和二卤化铅 PbX2的熔点如图(b)所示。11SiX 4的沸点依 F、Cl、Br、I 次序升高的原因是_。结合 SiX4的沸点和 PbX2的熔点的变化规律,可推断:依 F、Cl、Br、I 次序,PbX 2中的化学键的离子性_、共价性_。(填“增强” “不变”或
17、“减弱”)(6)水杨酸第一级电离形成离子 ,相同温度下,水杨酸的 Ka2_苯酚()的 Ka(填“” “”或“CH3OHCO2H2 H 2O 与 CH3OH 均为极性分子,水中氢键比甲醇中多;CO 2与 H2均为非极性分子,CO 2相对分子质量较大,范德华力较大 (3)GaF 3为离子晶体,GaCl 3为分子晶体(4)O3 O 3相对分子质量较大且是极性分子,范德华力较大14一、单项选择题1.下列关于晶体的说法中,不正确的是( )共价键可决定分子晶体的熔、沸点含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体晶体中原子呈周期性有序排列,有自范性;而非晶体中原子排列相对无序,无自范性MgO 的晶格能远比 NaCl
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