苏教版化学选修物质结构与性质专题知识点.docx

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苏教版化学选修物质结构与性质专题知识点

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苏教版化学选修物质结构与性质专题知识点

第一单元　金属键　金属晶体

金属键与金属特性

[基础·初探]

1.金属键

（1）概念：

金属离子与自由电子之间强烈的相互作用称为金属键。

（2）特征：

无饱和性也无方向性。

（3）金属键的强弱

①主要影响因素：

金属元素的原子半径、单位体积内自由电子的数目等。

②与金属键强弱有关的性质：

金属的硬度、熔点、沸点等（至少列举三种物理性质）。

2.金属特性

特性

解释

导电性

在外电场作用下，自由电子在金属内部发生定向移动，形成电流

导热性

通过自由电子的运动把能量从温度高的区域传到温度低的区域，从而使整块金属达到同样的温度

延展性

由于金属键无方向性，在外力作用下，金属原子之间发生相对滑动时，各层金属原子之间仍保持金属键的作用

[核心·突破]

1.金属键

2.金属晶体的性质

3.金属键的强弱对金属物理性质的影响

（1）金属键的强弱比较：

金属键的强度主要取决于金属元素的原子半径和外围电子数，原子半径越大，外围电子数越少，金属键越弱。

（2）金属键对金属性质的影响

①金属键越强，金属熔、沸点越高。

②金属键越强，金属硬度越大。

③金属键越强，金属越难失电子。

如Na的金属键强于K，则Na比K难失电子，金属性Na比K弱。

【温馨提醒】　

1.并非所有金属的熔点都较高，如汞在常温下为液体，熔点很低，为－38.9℃；碱金属元素的熔点都较低，K-Na合金在常温下为液态。

2.合金的熔点低于其成分金属。

3.金属晶体中有阳离子，无阴离子。

4.主族金属元素原子单位体积内自由电子数多少，可通过价电子数的多少进行比较。

金属晶体

[基础·初探]

1.晶胞：

反映晶体结构特征的基本重复单位。

2.金属晶体

（1）概念：

金属阳离子和自由电子之间通过金属键结合而形成的晶体叫金属晶体。

（2）构成微粒：

金属阳离子和自由电子。

（3）微粒间的作用：

金属键。

（4）常见堆积方式

①平面内

金属原子在平面上（二维空间）紧密放置，可有两种排列方式。

其中方式a称为非密置层，方式b称为密置层。

②三维空间内

金属原子在三维空间按一定的规律堆积，有4种基本堆积方式。

堆积方式

图式

实例

简单立方堆积

钋

体心立方堆积

钠、钾、铬、钼、钨等

面心立方堆积

金、银、铜、铅等

六方堆积

镁、锌、钛等

3.合金

（1）定义

一种金属与另一种或几种金属（或非金属）的融合体。

（2）性能

①合金的熔点比各成分金属都要低；

②合金比各成分金属具有更好的硬度、强度和机械加工性能。

晶胞中粒子数目的计算方法探究——均摊法

1.长方体（正方体）晶胞中不同位置的粒子数的计算

[核心·突破]

1.晶胞的特点

（1）习惯采用的晶胞是平行六面体，其三条边的长度不一定相等，也不一定互相垂直。

晶胞的形状和大小由具体晶体的结构所决定。

（2）整个晶体就是晶胞按其周期性在三维空间重复排列而成。

每个晶胞上下左右前后无隙并置地排列着与其一样的无数晶胞，决定了晶胞的8个顶角、平行的面以及平行的棱完全相同。

2.晶胞粒子数计算的原则

（1）对于平行六面体晶胞；每个晶胞的上、下、左、右、前、后共有六个与之共面的晶胞。

如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有属于这个晶胞。

（2）非长方体（正方体）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，则每个六边形占。

【规律方法】　　　　晶胞的一般计算公式

已知：

晶体密度（ρ）、晶胞体积（V）、晶胞含有的组成个数（n）和NA的有关计算公式：

NA＝M

如NaCl晶体：

NA＝58.5。

第二单元　离子键　离子晶体

离子键的形成

[基础·初探]

1.形成过程

离子化合物中，阴、阳离子之间的静电引力使阴、阳离子相互吸引，而阴、阳离子的核外电子之间，阴、阳离子的原子核之间的静电斥力使阴、阳离子相互排斥。

当阴、阳离子之间的静电引力和静电斥力达到平衡时，阴、阳离子保持一定的平衡核间距，形成稳定的离子键，整个体系达到能量最低状态。

2.定义

阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。

3.特征

[核心·突破]

1.离子键

（1）成键微粒：

带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子。

（2）离子键的存在：

离子晶体中。

（3）成键的本质：

阴、阳离子之间的静电作用。

2.离子化合物的形成条件

（1）活泼金属（指第ⅠA和ⅡA族的金属元素）与活泼的非金属元素（指第ⅥA和ⅦA族的元素）之间形成的化合物。

（2）金属元素与酸根离子之间形成的化合物（酸根离子如硫酸根离子、硝酸根离子、碳酸根离子等）。

（3）铵根离子（NH）和酸根离子之间，或铵根离子与非金属元素之间形成的盐。

【温馨提醒】　

1.离子晶体不一定都含有金属元素，如NH4Cl。

2.离子晶体中除含离子键外，还可能含有其他化学键，如NaOH、Na2O2中均含有共价键。

3.金属元素与非金属元素构成的键不一定是离子键，如AlCl3含有共价键。

4.熔化后能导电的化合物不一定是离子化合物，如金属等。

离子晶体

[基础·初探]

1.概念：

由阴、阳离子通过离子键结合成的晶体。

2.物理性质

（1）离子晶体具有较高的熔、沸点，难挥发。

（2）离子晶体硬而脆，离子晶体中，阴、阳离子间有较强的离子键，离子晶体表现了较强的硬度。

（3）离子晶体在固态时不导电，熔融状态或溶于水后能导电。

（4）大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水）中，难溶于非极性溶剂（如汽油、煤油）中。

3.晶格能

（1）定义：

拆开1_mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子时所吸收的能量。

用符号U表示，单位为kJ·mol－1。

4.常见的两种结构类型

氯化钠型

氯化铯型

晶体结构模型

配位数

6

8

每个晶胞的组成

4个Na＋和4个Cl－

1个Cs＋和1个Cl－

相应离子化合物

KCl、NaBr、LiF、CaO、

MgO、NiO等

CsBr、CsI、NH4Cl等

5.影响离子晶体配位数的因素

离子晶体中离子配位数的多少与阴、阳离子的半径比有关。

[合作·探究]

两种常见离子晶体的阴、阳离子的空间排列探究

1.NaCl型（如图）

（1）Na＋和Cl－的配位数（一种离子周围紧邻的带相反电荷的离子数目）分别为多少？

【提示】　6,6。

（2）NaCl晶胞包含的Na＋和Cl－分别为多少？

【提示】　4,4。

（3）NaCl晶体中每个Na＋周围等距离最近的Na＋有几个？

【提示】　12。

（4）Na＋周围的6个Cl－围成的几何构型是什么？

【提示】　正八面体。

2.CsCl型（如图）

（1）Cs＋和Cl－的配位数分别为多少？

为什么与NaCl的离子配位数不同。

【提示】　8,8；Cs＋的半径比Na＋的半径大，可吸引较多的Cl－。

（2）CsCl晶胞含有的Cs＋和Cl－分别有几个？

【提示】　1,1。

（3）Cs＋周围的8个Cl－构成的几何构型是什么？

【提示】　立方体。

（4）CsCl晶体中每个Cs＋周围最近等距离的Cs＋有几个？

【提示】　6。

[核心·突破]

1.离子晶体的性质

（1）熔、沸点

①离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作用（离子键），要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾，就需要较多的能量。

因此，离子晶体具有较高的熔、沸点和难挥发的性质。

②一般来说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，晶格能越大，离子晶体的熔、沸点越高，如Al2O3>MgO，NaCl>CsCl等。

（2）硬度

离子晶体中，阴、阳离子间有较强的离子键，离子晶体表现出较高的硬度。

当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。

（3）导电性

离子晶体中，离子键较强，离子不能自由移动，即晶体中无自由移动离子，因此，离子晶体不导电。

当升高温度时，阴、阳离子获得足够能量克服离子间的相互作用，成为自由移动的离子，在外界电场作用下，离子定向移动而导电。

离子化合物溶于水时，阴、阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子（或水合离子），在外界电场作用下，阴、阳离子定向移动而导电。

难溶于水的强电解质如BaSO4、CaCO3等溶于水，由于浓度极小，故导电性极差，通常情况下，我们说它们的水溶液不导电。

（4）溶解性

大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水）中，难溶于非极性溶剂（如苯、CCl4）中。

当把离子晶体放在水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使晶体中的离子克服离子间的相互作用而离开晶体，变成在水中自由移动的离子。

【注意】　具有导电性的晶体不一定是离子晶体，如石墨为混合晶体；溶于水能导电的晶体也不一定是离子晶体，如HCl、CO2。

2.离子晶体的判断方法

（1）依据晶体微粒判断：

由阴、阳离子构成的晶体，一定是离子晶体。

（2）依据物质类别判断：

金属氧化物、强碱和大部分盐类，是离子晶体。

（3）依据导电性判断：

离子晶体在固体状态下不导电，而熔融状态下可以导电。

（4）依据熔点判断：

离子晶体熔点较高，常在数百至一千摄氏度。

（5）依据硬度和机械性能判断：

离子晶体硬度较大，但较脆。

第三单元　共价键　原子晶体

第1课时　共价键

[基础·初探]

教材整理　共价键的形成与特征

1.共价键的定义

原子之间通过共用电子对形成的强烈的相互作用，叫做共价键。

共价键的成键微粒是原子。

2.共价键的形成过程

（1）形成共价键的条件

同种（电负性相同）或不同种非金属元素（电负性相差较小），且原子的最外层电子未达饱和状态，当它们的距离适当，引力和斥力达到平衡时，则原子间通过共用电子对形成共价键。

（2）用电子式表示共价键的形成过程（以HCl为例）

3.共价键的本质

当成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对，两原子核间的电子密度增加，体系的能量降低。

4.共价键的特征

（1）饱和性

成键过程中，每种元素的原子有几个未成对电子，通常就只能和几个自旋方向相反的电子形成共价键。

故在共价分子中，每个原子形成共价键的数目是一定的。

（2）方向性

成键时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会最大的方向重叠成键，且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的机会越多，体系的能量就下降越多，形成的共价键越牢固。

[核心·突破]

1.共价键的饱和性

因为每个原子所能提供的未成对电子的数目是一定的，因此在共价键的形成过程中，一个原子中的一个未成对电子与另一个原子中的一个未成对电子配对成键后，一般来说就不能再与其他原子的未成对电子配对成键了，即每个原子所能形成共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的，所以共价键具有饱和性。

2.共价键的方向性

除s轨道是球形对称的外，其他的原子轨道在空间上都具有一定的分布特点。

在形成共价键时，原子轨道重叠的愈多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键就越牢固，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键具有方向性。

共价键的分类

[基础·初探]

1.σ键和π键

（1）分类依据：

成键原子的原子轨道重叠方式。

（2）σ键：

原子轨道沿核间连线方向以“头碰头”的方式发生重叠形成的共价键。

（3）π键：

原子轨道沿核间连线方向以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键。

（4）σ键和π键的判断方法

一般规律是：

共价单键是σ键；而共价双键中有一个σ键，另一个是π键；共价叁键由一个σ键和两个π键组成。

2.极性键和非极性键

（1）非极性