版高考化学一轮复习微观结构与物质的多样性 第三单元 微粒之间的相互作用力及晶体结构学案 苏教版.docx

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版高考化学一轮复习微观结构与物质的多样性第三单元微粒之间的相互作用力及晶体结构学案苏教版

第三单元微粒之间的相互作用力及晶体结构

[考试标准]

知识条目

必考要求

加试要求

1.化学键的含义

a

a

2.离子化合物、共价化合物的概念

a

a

3.常见离子化合物的形成过程

b

4.离子键、共价键的概念和成因

b

b

5.简单离子化合物、共价分子的电子式

b

b

6.简单共价分子的结构模型、结构式

a

a

7.分子间作用力的含义，分子间作用力对分子构成的物质的某些物理性质的影响

a

b

8.简单共价分子的空间结构和键能

a

9.氢键的概念、形成条件和原因，氢键对物质性质的影响

b

10.NaCl、金刚石、足球烯、干冰、石英中微粒的空间排列方式及相互间作用力

a

a

11.离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体的形成方式

a

a

12.离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体的主要特性

a

考点一　离子键与离子化合物　共价键与共价化合物

1．化学键

（1）概念：

相邻原子间强烈的相互作用。

（2）形成与分类

化学键—

2．离子键、共价键的比较

离子键

共价键

非极性键

极性键

概念

阴、阳离子通过静电作用所形成的化学键

原子间通过共用电子对（电子云重叠）而形成的化学键

成键粒子

阴、阳离子

原子

成键实质

阴、阳离子的静电作用

共用电子对不偏向任何一方

共用电子对偏向一方原子

形成条件

活泼金属元素与活泼非金属元素经电子得失，形成离子键

同种元素原子之间成键

不同种元素原子之间成键

形成的物质

离子化合物

非金属单质；某些共价化合物或离子化合物

共价化合物或离子化合物

3.简单共价分子的空间结构及键能（加试）

（1）指出下列分子的空间结构

Cl2直线形；H2OV形；NH3三角锥型；CH4正四面体型；CO2直线形；C2H4平面形；C2H2直线形；

平面正六边形；CS2直线形；CCl4正四面体型。

（2）键能

①概念：

气态基态原子形成1mol化学键放出的最低能量。

②因素：

成键原子半径越小，键能越大，分子越稳定。

试比较下列分子的稳定性（填“>”或“<”）：

NH3__>__PH3；H2S__<__H2O；HCl__>__HBr。

题组一　离子键、共价键的比较

1．下列说法正确的是（　　）

A．化学键是离子或原子间的一种作用力，既包括静电吸引力，又包括静电排斥力

B．所有物质中都存在化学键

C．由活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化学键都是离子键

D．原子最外层只有一个电子的元素原子跟卤素原子结合时，所形成的化学键一定是离子键

答案　A

2．下列说法不正确的是（　　）

A．非金属元素的两个原子之间一定形成共价键，但多个原子间也可能形成离子键

B．非金属元素原子间形成的共价键一定是极性键

C．不同种非金属双原子间形成的共价键一定是极性键

D．多种非金属原子间既可以形成离子键，也可以形成极性键和非极性键

答案　B

题组二　电子式和结构式的书写

3．写出下列物质的电子式。

MgCl2：

；

Na2O2：

；

NaOH：

；

NH4Cl：

；

Cl2：

；

N2：

；

H2O2：

；

CO2：

；

HClO：

；

CCl4：

。

4．写出下列物质的结构式。

N2：

N≡N；H2O：

H—O—H；CO2：

O===C===O；

H2O2：

H—O—O—H。

题组三　用电子式表示物质的形成过程（加试）

5．用电子式表示下列化合物的形成过程。

Na2S：

；

CaCl2：

；

CH4：

；

CO2：

。

题组四　结构模型及键能大小的判断（加试）

6．下列结构模型表示正确的是（　　）

A．CO2分子比例模型：

B．CH4分子的比例模型：

C．NH3的比例模型：

D．乙烯的球棍模型：

答案　B

7．下列共价键的键能按由大到小排列的是（　　）

A．N—Cl　N—Br　N—F

B．H—Cl　H—S　H—P

C．Se—H　S—H　O—H

D．C—H　N—H　O—H

答案　B

题组五　8电子结构的判断

8．含有极性键且分子中各原子都满足8电子稳定结构的化合物是（　　）

A．CH4B．CH2===CH2

C．CO2D．N2

答案　C

解析　CH4、CH2===CH2中氢不满足8电子稳定结构，A、B项错；N2中只含有非极性键且为单质，D项错。

9．下列物质中所有原子均满足最外层8电子稳定结构的化合物是（　　）

A．PCl5B．P4

C．CCl4D．NH3

答案　C

解析　判断原子满足最外层8电子结构的方法为最外层电子数＋所成价键数＝8，故A、D项错；P4为单质，而非化合物，故B项错；C项中的5个原子的最外层均为8电子稳定结构，故C项正确。

1．电子式书写的注意事项

（1）同一原子的电子式最好不要既用“·”又用“×”表示；在化合物中“·”或“×”最好也不要混用（若特殊需要可标记），可将电子全部标成“·”或“×”。

（2）单一原子形成的简单阳离子，其离子符号就是该阳离子的电子式，如Al3＋就可以表示铝离子的电子式。

“[]”在所有的阴离子、复杂的阳离子中出现。

（3）在化合物中，如果有多个阴、阳离子，阴、阳离子必须是相隔的，即不能将两个阴离子或两个阳离子写在一起。

如：

CaF2要写成

，不能写成

，也不能写成

。

（4）在用电子式表示物质形成的过程时，由于不是化学方程式，所以不能出现“===”。

“―→”前是原子的电子式，“―→”后是物质的电子式。

如：

Na2O的形成过程可表示为

，NH3的形成过程可表示为

。

2．判断分子中各原子是否达到8电子的稳定结构的主要方法

（1）经验规律法

凡符合最外层电子数＋|化合价|＝8的皆为8电子结构。

（2）试写结构法

判断某化合物中的某元素最外层是否达到8电子稳定结构，应从其结构式或电子式结合原子最外层电子数进行判断，如：

①H2O，O原子最外层有6个电子，H2O中每个O原子又与两个H原子形成两个共价键，所以H2O中的O原子最外层有6＋2＝8个电子，但H2O中的H原子最外层有2个电子；②N2，N原子最外层有5个电子，N与N之间形成三个共价键，所以N2中的N原子最外层达到8电子稳定结构。

考点二　化学键与物质变化

1．化学键的存在

2．离子化合物和共价化合物的判断

（1）根据化学键的类型判断

凡含有离子键的化合物，一定是离子化合物；只含有共价键的化合物，是共价化合物。

（2）根据化合物的类型来判断

大多数碱性氧化物、强碱和盐都属于离子化合物；非金属氢化物、非金属氧化物、含氧酸都属于共价化合物。

（3）根据化合物的性质来判断

一般熔点、沸点较低的化合物是共价化合物。

熔融状态下能导电的化合物是离子化合物，如NaCl；不能导电的化合物是共价化合物，如HCl。

3．化学键与化学反应

旧化学键的断裂和新化学键的形成是化学反应的本质，是反应中能量变化的根本。

4．化学键与物质的溶解或熔化

（1）离子化合物的溶解或熔化过程

离子化合物溶于水或熔化后均电离成自由移动的阴、阳离子，离子键被破坏。

（2）共价化合物的溶解过程

①有些共价化合物溶于水后，能与水反应，其分子内共价键被破坏，如CO2和SO2等。

②有些共价化合物溶于水后，与水分子作用形成水合离子，从而发生电离，形成阴、阳离子，其分子内的共价键被破坏，如HCl、H2SO4等。

③某些共价化合物溶于水后，其分子内的共价键不被破坏，如蔗糖（C12H22O11）、酒精（C2H5OH）等。

（3）单质的溶解过程

某些活泼的非金属单质溶于水后，能与水反应，其分子内的共价键被破坏，如Cl2、F2等。

5．化学键对物质性质的影响

（1）对物理性质的影响

金刚石、晶体硅、石英、金刚砂等物质硬度大、熔点高，就是因为其中的共价键很强，破坏时需消耗很多的能量。

NaCl等部分离子化合物，也有很强的离子键，故熔点也较高。

（2）对化学性质的影响

N2分子中有很强的共价键，故在通常状况下，N2很稳定；H2S、HI等分子中的共价键较弱，故它们受热时易分解。

题组一　正确理解概念

1．下列说法正确的是（　　）

A．有化学键断裂或形成的一定是化学变化

B．1molKHSO4加热熔化可电离出2NA阳离子

C．共价化合物溶于水，分子内共价键被破坏，单质溶于水，分子内共价键不被破坏

D．共价化合物熔点不一定低于离子化合物

答案　D

2．下列说法不正确的是（　　）

A．分子内共价键越强，分子越稳定，其熔、沸点也越高

B．含有阳离子的化合物一定含有阴离子

C．含有离子键的物质不可能是单质

D．离子化合物中一定含有离子键，不一定含有共价键

答案　A

题组二　化学键与物质类别

3．有以下9种物质：

①Ne　②HCl　③P4　④H2O2　⑤Na2S　⑥NaOH　⑦Na2O2　⑧NH4Cl　⑨AlCl3。

请用上述物质的序号填空：

（1）不存在化学键的是______________________________________________。

（2）只存在极性共价键的是__________________________________________。

（3）只存在非极性共价键的是________________________________________。

（4）既存在非极性共价键又存在极性共价键的是_________________________。

（5）只存在离子键的是_______________________________________________。

（6）既存在离子键又存在共价键的是________________________________________。

答案　

（1）①　

（2）②⑨　（3）③　（4）④　（5）⑤

（6）⑥⑦⑧

题组三　化学键的断裂与形成

4．从化学键的观点看，化学反应的实质是“旧键的断裂和新键的形成”，据此你认为下列变化属于化学变化的是（　　）

①对空气进行降温加压　②金刚石变成石墨　③NaCl熔化　④碘溶于CCl4中　⑤HCl溶于水电离出H＋和Cl－　⑥电解熔融的Al2O3制取Al

A．②③⑤B．②⑤⑥

C．②⑥D．②③⑤⑥

答案　C

5．在下列变化过程中，既有离子键被破坏又有共价键被破坏的是（　　）

A．将SO2通入水中B．烧碱溶于水

C．将HCl通入水中D．硫酸氢钠溶于水

答案　D

　化学键与物质的类别

除稀有气体内部无化学键外，其他物质内部都存在化学键。

化学键与物质的类别之间的关系可概括如下：

（1）只含有极性共价键的物质一般是不同种非金属元素形成的共价化合物，如SiO2、HCl、CH4等。

（2）只含有非极性共价键的物质是同种非金属元素形成的单质，如Cl2、P4、金刚石等。

（3）既有极性键又有非极性键的共价化合物一般由多个原子组成，如H2O2、C2H4等。

（4）只含离子键的物质主要是由活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如Na2S、CaCl2、NaCl等。

（5）既有离子键又有极性共价键的物质，如NaOH、K2SO4等；既有离子键又有非极性共价键的物质，如Na2O2等。

（6）仅由非金属元素形成的离子化合物，如NH4Cl、NH4NO3等。

（7）金属元素和非金属元素间可能存在共价键，如AlCl3等。

考点三　分子间作用力和氢键

1．分子间作用力

（1）定义：

将分子聚集在一起的作用力，又称范德华力。

（2）特点

①分子间作用力比化学键弱得多，它主要影响物质的熔点、沸点等物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。

②分子间作用力存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数气态、液态、固态非金属单质分子之间。

但像二氧化硅、金刚石等由共价键形成的物质，微粒之间不存在分子间作用力。

（3）变化规律

一般来说，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔、沸点也越高。

例如，熔、沸点：

I2>Br2>Cl2>F2。

2．氢键（加试）

（1）定义：

分子间存在的一种比分子间作用力稍强的相互作用。

（2）形成条件

除H外，形成氢键的原子通常是O、F、N。

（3）存在

氢键存在广泛，如蛋白质分子、醇、羧酸分子、H2O、NH3、HF等分子之间。

分子间氢键会使物质的熔点和沸点升高。

1．下列说法正确的是（　　）

A．共价化合物分子间均存在分子间作用力和氢键

B．F2、Cl2、Br2、I2的熔沸点逐渐升高，是因为分子间作用力越来越大

C．H2O的稳定性大于H2S，是因为水分子间存在氢键

D．HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱，其熔沸点逐渐升高

答案　B

2．下图中每条折线表示元素周期表中第ⅣA～ⅦA族中的某一族元素氢化物的沸点变化。

每个小黑点代表一种氢化物，其中a点代表的是（　　）

A．H2SB．HCl

C．PH3D．SiH4

答案　D

解析　在第ⅣA～ⅦA族元素的氢化物中，NH3、H2O、HF因存在氢键，故沸点反常的高，则含a的线为第ⅣA族元素的氢化物，则a点为SiH4。

3．下列现象与氢键有关的是（　　）

①NH3的熔、沸点比PH3的熔、沸点高

②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶

③冰的密度比液态水的密度小

④水分子高温下很稳定

A．①②③④B．①②③

C．①②D．①③

答案　B

解析　水分子高温下很稳定是因为分子中O—H键的键能大。

考点四　晶体结构

1．NaCl、金刚石、足球烯、干冰、石英的晶体结构

（1）金刚石和石英

①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。

②SiO2晶体中，每个Si原子与4个O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，处于中心的是Si原子，1molSiO2中含有4molSi—O键。

③在金刚石、SiO2中微粒间相互作用是共价键。

（2）干冰和足球烯

①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。

②在C60中有12个正五边形，20个正六边形，共有60个碳碳单键，30个碳碳双键。

③在干冰和足球烯微粒间相互作用是分子间作用力，在微粒内部存在共价键。

（3）NaCl

①NaCl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－。

②在NaCl中，Na＋、Cl－之间的相互作用是离子键。

2．晶体类型及性质比较（加试要求）

晶体类型

离子晶体

分子晶体

原子晶体

金属晶体

构成晶体

的粒子

阳离子、

阴离子

分子

原子

金属离子、

自由电子

组成晶体

粒子间相

互作用

离子键

范德华力

（有的存

在氢键）

共价键

金属键

典型实例

NaCl

冰（H2O）、

干冰（CO2）

金刚石、晶体硅、SiO2、SiC及Si3N4等大多数新型高温结构陶瓷

除汞外的金属及合金

晶体的物理性质

熔、

沸点

熔点较高，

沸点高

熔、沸点低

熔、沸点高

易导电、易导热，大多数具有较好的延展性，密度、硬度、熔、沸点等差别较大

导热性

不良

不良

不良

导电性

固态不导电，熔化或溶于水能导电

固体、熔融不导电，部分化合物溶于水能导电

不导电

机械加

工性能

不良

不良

不良

硬度

略硬而脆

硬度低

高硬度

题组一　强化记忆晶体结构

1．判断下列物质的晶体结构，将对应序号填在横线上。

（1）干冰晶体________。

（2）NaCl晶体________。

（3）金刚石晶体________。

（4）SiO2晶体________。

（5）足球烯________。

答案　

（1）②　

（2）①　（3）③　（4）④　（5）⑤

2．下图是金刚石晶体的结构示意图，则关于金刚石的描述不正确的是（　　）

A．C—C键键角都为109.5°

B．最小的环由6个C原子构成

C．可溶于非极性溶剂

D．1mol金刚石含有2molC—C键

答案　C

题组二　晶体类型的判断

3．有下列八种晶体：

A.水晶　B．冰醋酸　C．氧化镁　D．白磷　E．晶体氩　F．铝　G．氯化铵　H．金刚石。

用字母回答下列问题：

（1）直接由原子构成的晶体是________，属于原子晶体的化合物是__________。

（2）由极性分子构成的晶体是________，含有共价键的离子晶体是________，属于分子晶体的单质是________。

（3）在一定条件下能导电而不发生化学变化的是_____________________________________。

答案　

（1）AEH　A　

（2）B　G　DE　（3）F

4．有A、B、C三种晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组成，对这三种晶体进行实验，结果如下表：

序号

熔点/℃

硬度

水溶性

导电性

水溶液与

Ag＋反应

A

811

较大

易溶

水溶液或

熔融导电

白色沉淀

B

3500

很大

不溶

不导电

不反应

C

－114.2

很小

易溶

液态不

导电

白色沉淀

（1）晶体的化学式分别为A______________、B________________、C____________。

（2）晶体的类型分别是A______________、B______________、C____________。

（3）晶体中微粒间作用力分别是A_________、B_____________、C_______。

答案　

（1）NaCl　C　HCl

（2）离子晶体　原子晶体　分子晶体

（3）离子键　共价键　范德华力

解析　根据A、B、C所述晶体的性质可知，A为离子晶体，只能为NaCl，微粒间的作用力为离子键；B应为原子晶体，只能为金刚石，微粒间的作用力为共价键；C应为分子晶体，且易溶于水，只能为HCl，微粒间的作用力为范德华力。

　晶体类型的5种判断方法

1．依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断

（1）离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。

（2）原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。

（3）分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。

（4）金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。

2．依据物质的分类判断

（1）金属氧化物（如K2O、Na2O2等）、强碱（NaOH、KOH等）和绝大多数的盐类是离子晶体。

（2）大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体硅等）、非金属氢化物、非金属氧化物（除SiO2外）、几乎所有的酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是分子晶体。

（3）常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。

（4）金属单质是金属晶体。

3．依据晶体的熔点判断

（1）离子晶体的熔点较高。

（2）原子晶体熔点很高。

（3）分子晶体熔点低。

（4）金属晶体多数熔点高，但也有少数熔点相当低。

4．依据导电性判断

（1）离子晶体溶于水及熔融状态时能导电。

（2）原子晶体一般为非导体。

（3）分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质（主要是酸和强极性非金属氢化物）溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子，也能导电。

（4）金属晶体是电的良导体。

5．依据硬度和机械性能判断

（1）离子晶体硬度较大、硬而脆。

（2）原子晶体硬度大。

（3）分子晶体硬度小且较脆。

（4）金属晶体多数硬度较大，但也有较低的，且具有延展性。

注意　

（1）常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体（Hg除外）。

（2）AlCl3晶体中虽含有金属元素，但属于分子晶体，熔、沸点低（熔点190℃）。

（3）合金的硬度比其成分金属大，熔、沸点比其成分金属低。

1．电子式的书写与判断

（1）[2015·全国卷Ⅰ，27（5）]以硼酸为原料可制得硼氢化钠（NaBH4），它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为____________________。

答案　

（2）正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

①氯分子的电子式：

（　　）

（2015·江苏，2C）

②过氧化钠的电子式：

（　　）

（2014·江苏，2A）

③氢氧根离子的电子式：

（　　）

（2013·江苏，2B）

④NH4Br的电子式：

（　　）

（2012·海南，9A）

答案　①√　②×　③√　④×

2．（2015·浙江理综，9）下表为元素周期表的一部分，其中X、Y、Z、W为短周期元素，W元素原子的核电荷数为X元素的2倍。

下列说法正确的是（　　）

X

Y

Z

W

T

A.X、W、Z元素的原子半径及它们的气态氢化物的热稳定性均依次递增

B．Y、Z、W元素在自然界中均不能以游离态存在，它们的最高价氧化物的水化物的酸性依次递增

C．YX2晶体熔化、液态WX3气化均需克服分子间作用力

D．根据元素周期律，可以推测T元素的单质具有半导体特性，T2X3具有氧化性和还原性

答案　D

解析　由于W元素原子的核电荷数为X元素的2倍，故X为氧元素，W为硫元素，结合题中各元素的相对位置，可推断出Y为硅元素，Z为磷元素，T为砷元素。

A项，根据同周期和同主族元素原子半径和性质的变化规律可知，原子半径的大小顺序为P＞S＞O，气态氢化物的热稳定性顺序为H2O＞H2S＞PH3，错误；B项，硫元素在自然界中能以游离态存在，如存在于火山喷口附近或地壳的岩层中，错误；C项，SiO2为原子晶体，熔化时克服的是共价键，而液态SO3气化克服的是分子间作用力，错误；D项，根据“对角线”规则，砷的单质与硅的单质有相似性，可做半导体材料，As2O3中砷元素显＋3价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性。

3．[2015·全国卷Ⅰ，37（4）（5）]碳及其化合物广泛存在于自然界中，回答下列问题：

（4）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。

（5）碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：

①在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C原子。

②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接________个六元环，六元环中最多有________个C原子在同一平面。

答案　

（1）分子　

（2）①3　2　②12　4

4．[2014·浙江自选模块，15（3）]维生素B1的结构式如下，其晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有________。

A．离子键、共价键

B．离子键、氢键、共价键

C．氢键、范德华力

D．离子键、氢键、范德华力

答案　D

解析　因为维生素B1中含有离子键，故溶于水要克服离子键；因为分子中含有羟基（—OH），维生素B1分子之间能形成氢键，维生素B1分子间还有范德华力，故溶于水要克服氢键和范德华力。

综上所述，D正确。

5．[2014·新课标全国卷Ⅱ，37（3）改编]已知a