第28讲化学键与物质的性质.docx

1、第28讲化学键与物质的性质第28讲 化学键与物质的性质【知能整合】一、共价键1共价键的本质：共价键是原子间通过共用电子对形成的强烈的相互作用，故共价键的本质是原子间形成共用电子对，即电子云的重叠，使得电子出现在核间的概率增大。共价键具有饱和性和方向性。2共价键的分类(1)按键的极性分：若成键原子属于同种元素，则共用电子对不发生偏移，成键原子双方不显电性，这样的共价键叫非极性共价键(非极性键)。若成键原子不同，则共用电子对偏向吸引电子能力强的一方，该元素显示负化合价，偏离吸引电子能力弱的一方，该元素显正化合价，这样的共价键叫极性共价键(极性键)。(2)按电子云的重叠方式分：键：成键原子的电子云以

2、“头碰头”方式重叠形成的共价键，其特征是轴对称，即：以形成化学键的两原子的连线为轴作旋转操作，共价键电子云图形不变。键：成键原子的电子云以“肩并肩”方式形成的共价键，其特征是镜像对称，即：电子云由两块组成，若以包含原子核的平面为镜面，两块电子云互为镜像。3共价键的键参数(1)键能：原子失去电子要吸收能量，吸引电子要放出能量；断裂化学键要消耗能量，形成化学键要放出能量。键能是指：气态、基态原子形成1mol共价键释放的最低能量。键能越大，说明破坏(或形成)化学键时吸收(或放出)的能量越多，化学键越牢固。(2)键长：指成键原子的核间距离，它与共价键稳定性的关系是键长越小，共价键越稳定，我们通常通过比

3、较两原子的共价半径来比较共价单键键长大小，但共价键的键长并不等于两原子的共价半径之和。(3)键角：键角是分子内两键间的夹角，它是描述分子立体结构的重要参数，多原子分子内的键角是一定的，这表明共价键具有方向性。二、离子键1离子键的本质：阴、阳离子间的静电作用，离子键无方向性和饱和性。2晶格能：气态离子形成1mol离子晶体时放出的能量叫晶格能，阴阳离子的半径越小、电荷数越高，离子键越强，晶格能越大，晶体越容易形成，且晶体越稳定，硬度越大，熔点越高。三、金属键1金属键的本质：金属阳离子和自由电子之间强烈的相互作用。2金属晶体的性质(1)电子能在电场中作定向移动，故金属都具有导电性，温度升高，导电性减

4、弱。(2)金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，各层间发生相对滑动，但金属键仍然存在，原子不改变原有的排列方式，故金属具有延展性。(3)金属局部受热时，电子运动加快，与金属原子频繁碰撞并发生能量交换，使距受热部位较远的部分温度升高，故金属具有导热性。(4)不同金属晶体中金属键强度相差很大，金属的熔点、硬度相差也很大。一般情况下，金属原子的价电子数越多，原子或离子半径越小，金属键越强，熔沸点越高。(5)在金属中掺入其他金属或非金属形成合金，能改变金属的熔点、延展性、硬度等性质，使金属具有更为广泛的用途。一般合金的熔点比成分金属的熔点低，硬度比成分金属大。三、晶体中的几个不一定：1由非金属元素构

5、成的晶体不一定为分子晶体。如NH4Cl。2具有导电性的晶体不一定是离子晶体。如Si、石墨。3离子晶体不一定只含离子键。如NaOH、FeS2。4由氢化物构成的晶体不一定是分子晶体。如NaH。5金属与非金属元素构成的晶体不一定是离子晶体。如AlCl3为分子晶体。6原子晶体不一定为绝缘体：如Si。7溶于水能导电的晶体不一定是离子晶体：如HCl。8离子晶体的熔点不一定低于原子晶体。如MgO的熔点为3073，而SiO2只有1723。9金属晶体的熔点不一定低于原子晶体，如W的熔点达3410。10金属晶体的熔点不一定高于分子晶体，如Hg常温下呈液态，而硫、白磷常温下呈固态。11金属晶体的硬度不一定小于原子晶

6、体，如Cr的硬度为9，仅次于金刚石。12金属晶体的硬度不一定大于分子晶体，如Na的硬度只有0.4，可用小刀切割。13晶体中有阳离子不一定有阴离子，如构成金属晶体的微粒是由阳离子和自由电子构成。【典型例析】例1：(1)某研究性学习小组为了探究SbCl3、SbCl5、SnCl4三种化合物的成键特点，做了如下实验，其中正确的是_。A观察常温下的状态。SbCl5是苍黄色液体，SnCl4为无色液体。结论：SbCl5和SnCl4都是离子化合物B测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔点依次为73.5、2.8 、33。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是离子化合物C将SbCl3、SbCl5、Sn

7、Cl4溶解于水中，滴入HNO3酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物D测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的水溶液，发现它们都可以导电。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物(2)针对上述正确的实验结论，可判断SbCl3和SnCl4中Sb和Sn的杂化类型分别是_、_。(3)实验测得在极性溶剂中SbCl5的溶解度比SbCl3小很多，其主要原因是_。(4)实验测得同周期的Sb原子比Sn原子的第一电离能大很多，其主要原因_。变式训练：随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的开发利用受到越来越多的关注。以天然气(主要成分CH4)为原料经

8、合成气(主要成分CO、H2)制化学品，是目前天然气转化利用的主要技术路线。而采用渣油、煤、焦炭为原料制合成气，常因含羰基铁Fe(CO)5等而导致以合成气为原料合成甲醇和合成氨等生产过程中的催化剂产生中毒。请问答下列问题：(1)Fe(CO)5中铁的化合价为0，写出铁原子的基态电子排布式(2)原子数目和电子总数(或价电子总数)相同的微粒互为等电子体，等电子体具有相似的结构特征。与CO分子互为等电子体的分子和离子分别为和(填化学式)，CO分子的结构式可表示成。(3)Fe(CO)5常温下呈液态，熔点为20.5，沸点为103，易溶于非极性溶剂。据此可判断Fe(CO)5晶体为。(4)在CH4、CO、CH3

9、OH中，碳原子采取sp3杂化的分子有，CH3OH的熔、沸点比CH4的熔、沸点比高，其主要原因是。例2：有A、B、C、D、E、F、G七种元素，除E为第四周期元素外其余均为短周期元素。A、E、G位于元素周期表的s区，其余元素位于p区，A、E的原子外围电子层排布相同，A的原子中没有成对电子；B元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道且每种轨道中的电子总数相同；C元素原子的外围电子层排布式为nsnnpn+1；D元素的第一电离能列同周期主族元素第三高；F的基态原子核外成对电子数是成单电子数的3倍；G的基态原子占据两种形状的原子轨道，且两种形状轨道中的电子总数均相同。回答下列问题：(1)写出下列元素的

10、符号：D ，G ；(2)D的前一元素第一电离能高于D的原因： _ ；(3)由A、B、C形成的ABC分子中，含有 个键，_ 个键；(4)由D、E、F、G形成的盐E2DF4、GDF4的共熔体在冷却时首先析出的物质是 (写化学式)，原因是 _ ；变式训练：C、Si、Ge、Sn是同族元素，该族元素单质及其化合物在材料、医药等方面有重要应用。请回答下列问题：(1)Ge的原子核外电子排布式为_。(2)C、Si、Sn三种元素的单质中，能够形成金属晶体的是_。(3)按要求指出下列氧化物的空间构型、成键方式或性质CO2分子的空间构型及碳氧之间的成键方式_；SiO2晶体的空间构型及硅氧之间的成键方式_；已知SnO

11、2是离子晶体，写出其主要物理性质_(写出2条即可)。(4)CO可以和很多金属形成配合物，如Ni(CO)4，Ni与CO之间的键型为_。(5)碳氧键的红外伸缩振动频率与键的强度成正比，已知Ni(CO)4中碳氧键的伸缩振动频率为2060 cm1，CO分子中碳氧键的伸缩振动频率为2143 cm1，则Ni(CO)4中碳氧键的强度比CO分子中碳氧键的强度_(填字母)A强 B弱 C相等 D无法判断【当堂反馈】1如果两个电子自旋方向相反的氢原子互相靠近时，两个原子轨道则发生重叠，当核间距为74pm时，两个原子轨道发生最大程度的重叠，此时体系的能量最低。右图表示两个气态基态氢原子相互接近形成氢气分子时，体系能量

12、随两个原子的核间距离变化的曲线图，下列关于氢原子形成氢分子说法不正确的有 A氢分子比氢原子稳定B氢原子的半径约为37pmC形成一个HH键吸收436kJ能量D当核间距接近74pm时，形成了氢分子中ss 键2下列能够用“键能”解释的有：AN2参加反应时，多数需要“高温、高压、催化剂”等苛刻的条件B稀有气体一般与其它物质很难发生化学反应C常温常压下，氯气呈气态，溴呈液态D硝酸见光容易分解，必须保存在棕色细口玻璃瓶中3判断下列有关化学基本概念的依据正确的是A氧化还原反应：元素化合价是否变化 B共价化合物：是否含有共价键C强弱电解质：溶液的导电能力大小 D金属晶体：晶体是否能够导电【课后巩固】1下列各组

13、物质气化或熔化时，所克服的微粒间的作用(力)，属同种类型的是 A碘的升华和NH4Cl的“升华” B二氧化硅和生石灰的熔化C氯化钠和铁的熔化 D苯和己烷的蒸发 2下列物质的分子中，既有“s-p 键”又有“p-p 键”的是AH2O2 BBr2 CHClO DPCl33下列化合物分子中不含键的是A乙醇 B二氧化碳 C甲酸 D葡萄糖4下面的排序不正确的是A晶体熔点由低到高：CF4CCl4CBr4碳化硅晶体硅C熔点由高到低：NaMgAl D晶格能由大到小：NaF NaCl NaBrNaI5X、Y都是A(Be除外)的元素，已知它们的碳酸盐的热分解温度：T(XCO3)T(YCO3)，则下列判断不正确的是A晶

14、格能：XCO3YCO3 B阳离子半径：X2+Y2+C金属性： XY D氧化物的熔点： XOYO6同一物质在不同温度压强下，会呈现不同的状态。碘的三种状态与温度、压强的关系如右图所示。根据图中信息得出的结论不正确的是A对碘固体加热，碘将从固态直接变成气态B在P0 kPa、T0 K时，碘的三种状态可以同时存在C在P1 kPa、T1 K时，碘以气态形式存在D在P1 kPa时，将碘蒸气降温，可以看到碘蒸气变成液态7下列说法正确的是 （ ）A第二周期元素的第一电离能随原子序数递增依次增大B卤族元素中氟的电负性最大CCO2、SO2都是直线型的非极性分子DCH2=CH2分子中共有四个键和一个键8下列叙述正确

15、的是 （ ）A原子晶体中可能存在极性共价键B干冰升华时分子内共价键发生断裂C原子晶体的熔点比分子晶体的熔点高 D离子晶体中只含离子键，不含共价键9近年来科学家发现一种由100个碳原子构成的具有完美对称性的C100原子团，其最内层是由20个碳原子构成的正十二面体（每个碳原子与其它3个碳原子相连），外层由60个碳原子形成12个独立的正五边形，处于中间层的20个碳原子将内、外两层碳原子连接在一起，有关C100的说法正确的是AC100跟石墨性质相似，都是原子晶体 B外层60个碳原子形成的正五边形中含有键，可发生加成反应C当与足量氢气完全反应时，生成物分子式为C100H60D当与足量氟气完全反应时，生成

16、物分子式为C100F2010分析化学中常用X射线研究晶体结构，有一种蓝色晶体可表示为：MxFey(CN)z，研究表明它的结构特性是：Fe2+和Fe3+分别占据立方体的顶点，自身互不相邻，而CN位于立方体的棱上。晶体的晶胞结构如图所示，下列说法不正确的是A该晶体中含有共价键，是共价晶体 BM离子位于晶胞面心，呈+2价CM离子位于晶胞体心，呈+1价，且M+空缺率为50%（体心中没有M+占总体心的百分比）D晶体的化学式可表示为MFe2(CN)6，且M为+1价11右图表示一个晶胞，该晶胞为正方体型，原子(或分子、离子)位于正方体的顶点和面心。试回答下列问题(只需回答一种代表物即可)：(1)若这是一个分

17、子晶体的晶胞，其代表物质是 ；(2)若这是一个金属晶体的晶胞，其代表物质是 ；(3)若这是一个不完整的金刚石晶胞，则晶胞中其他碳原子的数目和位置是 ；(4)若这是一个不完整的NaCl晶胞，且顶点和面心的实心球表示Na，则晶胞中Cl位置是 ；(5)若这是一个不完整的CaF2晶胞，且已知CaF2中Ca2+的F配位数为8，则图中实心球表示Ca2还是F？答： 。12有A、B、C、D、E、F六种元素，已知：它们位于三个不同短周期，核电荷数依次增大。E元素的电离能数据见下表（kJmol-1）：I1I2I3I4496456269129540B与F同主族。A、E分别都能与D按原子个数比11或2l形成化合物。B

18、、C分别都能与D按原子个数比11或12形成化合物。(1)写出只含有A、B、D、E四种元素的两种无水盐的化学式 、 。(2)B2A2分子中存在_个键，_个键。(3)下表列出了上述部分元素形成的化学键的键能：化学键FDFFBBFBCDDD键能/kJmol1460176347.7347745497.3下列四种物质形成的晶体，熔点由高到低的顺序(用a、b、c、d表示)： 。aF与B形成的化合物 bB与D形成的稳定化合物 cF的单质 dE与D形成的化合试计算1molF单质晶体燃烧时的反应热：_。13(1)在元素周期表中，同一主族元素化学性质相似，目前也发现有些元素的化学性质和它在元素周期表中左上方或右下

19、方的另一主族元素性质相似，这称为对角线规则。(2)有些物质如B(OH)3(硼酸)、Al(OH)3中心原子是缺电子的，即他们的中心原子最外层电子数都不满8个电子。为了使其中心原子达到8电子稳定结构，中心原子可以接受来自具有孤对电子对原子的一对电子形成特殊的共价键即配位键，配位键可以用“”表示，如(供出电子对)AB（接受电子对）。正因为如此B(OH)3（硼酸）在水中也有一定的酸性，但不是本身电离出H+，而是靠夺取水中的OH使水电离出H+从而使溶液呈现酸性。即：B(OH)3+H2OB(OH)4+H+，根据上述信息，请回答问题：(1)锂在空气中燃烧除生成 _外，也生成微量的 _(用化学式填写)。(2)

20、铍的最高价氧化物对应的水化物的化学式是 ；属于_(填酸性、碱性或两性)化合物，并能证明其性质的离子方程式是 _。(3)若已知反应Be2C+4H2O=2Be(OH)2+CH4，则将Al4C3投入过量强碱溶液反应的离子方程式： 。(4)科学家证实，氯化铝属于共价化合物，分子式为Al2Cl6，其结构式为下列四种中的一种，你认为正确的结构是_。由原子间的成键特点，可以预测中心原子Al的杂化类型可能为_；若这种杂化类型成立，则处在同一平面内的原子最多有_个。14A、B、C、D、E、F、G七种元素，它们的原子序数依次增大，除G外均为前20号元素。A原子基态时p能级原子轨道上电子数等于次外能层电子数，C元素

21、的原子基态时s能级与p能级上的电子数相等，C、D处于相同的能级，且D是同期中电负性最大的元素，E原子的第一至第四电离能（kJmol1）分别为：578、1817、2745、11575，F元素原子中4s能级有2个电子。G元素的原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。(1)B形成的单质中有_个键，_个键，上述元素形成的化合物中和B是等电子的是_(填化学式)(2) E单质投入到B的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液中的现象是_。(3)D、F组成的晶体FD2结构如图所示，G形成晶体的结构如所示，为H3BO3晶体结构图(层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键结合)。 图 图 图图

22、I所示的FD2晶体中与F离子最近且等距离的F离子数为 ，图III中未标号的G原子形成晶体后周围最紧邻的G原子数为 ；图II所示的物质结构中最外能层已达8电子结构的原子是 ，H3BO3晶体中B原子个数与极性键个数比为 ；三种晶体中熔点高低的顺序为 (填空化学式)，H3BO3晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为 。15右图所示为PTC元件（热敏电阻）的主要成分钡钛矿晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单位。该晶体经X射线分析鉴定，重复单位为正方体，边长a=403.1pm，顶点位置为Ti4+所占，体心位置为Ba2+所占，所有棱心位置为O2所占。(1)写出晶体的化学式 ，(2)若将Ti4+置于

23、晶胞的体心，Ba2+置于晶胞的顶点，则O2处于立方体的什么位置？ ，(3)在该物质的晶体中，每个Ti4+周围与它最邻近的且距离相等的Ti4+有几个？它们在空间呈什么形状分布？ (4)已知O2半径为140pm，计算Ti4+半径和Ba2+半径 。第28讲 化学键与物质性质例1：思路点拨：根据原子结构特点和化学键的类型判断物质的性质。疑难辨析：对离子键和共价键的本质不理解而无法判断化合物的类型。解题过程：(1)若题给三种化合物均为离子晶体，则它们的熔沸点较高，常温下不应该是液体，选项A错。判断共价化合物和离子化合物应用的方法是判断该物质在熔融状态下能否电离，而不是在水溶液中能否电离，选项C和D均错。

24、(2) Sb是第A主族元素，SbCl3中Sb原子最外层上1对孤对电子和3对成键电子对，易得Sb原子的杂化类型为sp3，Sn是A主族元素，SnCl4中Sn原子最外层上无孤对电子，故知Sn原子的杂化类型也是sp3。(3)由于SbCl5是非极性分子，而SbCl3是极性分子，根据相似相溶原理可得答案。(5) Sn原子的价电子构型为5s25p2，Sb原子的价电子构型为5s25p3，5p能级上电子处于半充满状态，较稳定，因此第一电离能显得比较大。答案：(1)B (2) sp3 sp3 (3) SbCl5是非极性分子，而SbCl3是极性分子，根据相似相溶原理可知前者在极性溶剂中的溶解度较小 (4) Sb原子

25、的价电子构型为5s25p3，5p能级上电子处于半充满状态，较稳定，因此第一电离能显得比较大。变式训练：(1)1s2 2s2 2p6 3s 23p6 3d6 4s2 (2) N2、CN，CO (3) 分子晶体 (4) CH4和CH3OH ，CH3OH形成分子间氢键例2：思路点拨：先根据核外电子排布规律确定元素的名称，再确定元素和物质的性质。疑难辨析：共价单键中全是键，双键中一个是键，另一个是键，三键中，一个是键，另两个是键。解题过程：由A、B、C形成的ABC分子为HCN，结构式为HCN，因此有2个键和2个键。答案：(1)S、Mg (2)D的前一元素是P，P的3p能级为半充满状态的3p3，是稳定结

26、构；故P的第一电离能高于S(3)2 2 (4)MgSO4 MgSO4的晶格能大于K2SO4的晶格能。变式训练：答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p2 (2)Sn (3)直线型 共价键(或 键与 键)SiO通过共价键形成四面体结构，四面体之间通过共价键形成空间网状结构 共价键(或 键) 熔融时能导电、较高的熔点 (4)配位键 (5)B。解析：(1)Ge是第四周期第A元素，因此易得核外电子排布式。(2)只有是金属才能形成金属晶体，因此只有金属锡能形成金属晶体。(3)CO2是非极性分子，空间构型呈直线型，碳氧之间与极性共价键相连接。SiO2是原子晶体，硅氧原子形成正四面体构。

27、(4)羰基镍中Ni和CO是以配位键相连，配位键是一类特殊的共价键。(5)根据题中信息“碳氧键的红外伸缩振动频率与键的强度成正比”即可得出答案。【当堂反馈】1C 2AD 3A【课后巩固】1D2C3A4C5AD6AD7B8AC9BC10B11(1)干冰、碘等 (2)铜 (3)其他4个碳原子位于4个互不相邻小立方体的中心 (4)体心和12条棱边的中心(5)Ca2+12(1)NaHCO3 CH3COONa (或其它有机酸的盐) (2)3 2 (3)acdb -990.7kJ/mol 13(1)Li2O Li3N (2)Be(OH)2、两性、Be(OH)2 + 2H+ =Be2+ + 2H2O Be(O

28、H)2 + 2OH-=BeO22- + 2H2O(3)Al4C3 + 4OH- + 4H2O =3CH4+4AlO2- (4)sp3 、614(1)1 2 CO (2)无明显现象 (3) 8 12 O 16 CaF2 Cu H3BO3 分子间作用力15(1)BaTiO3(2)面心(3)正八面体(4)145pm第29讲 分子间作用力与物质的性质例1：思路点拨：根据晶格能和分子间作用力的大小判断物质熔沸点的高低。疑难辨析：不同类型的氢键对分子晶体的沸点影响不同。解题过程：因为HF、H2O分子之间可以形成氢键，所以比HCl和H2S的沸点高很多；正戊烷是直链烃，分子间靠的比较近，色散力较大，所以比新戊

29、烷沸点高；分子内存在氢键，而分子间存在氢键，所以前者沸点低；MgO与Na2O比较，Mg2离子半径小于Na离子半径，Mg2所带电荷也多于Na，所以Mg2离子与O2离子之间的作用比Na与O2离子之间的多用大，即MgO的晶格能比Na2O的大，所以MgO的熔点高。应选D。变式训练：答案：(1) sp2 是 (2)增大 升高 因此苏丹红I形成分子内氢键，而修饰后的分子形成分子间氢键，分子间氢键有利于增加分子间作用力，从而有利于增大化合物的溶解度和提高熔点。解析：由于氮原子上还存在一对孤对电子，因此N原子的杂化类型为sp2杂化，类似于碳碳双键中的碳原子，因此苏丹红1分子中所有的碳氢原子共平面是可能的，同样类似于烯烃可写出两种顺反异构体。例2：思路点拨：利用价层电子对互斥理论和杂化轨道理论解释分子的构型。疑难辨析：没有理解VSEPR理想模型与分子空间构型之间的联系和区别而导致错误。解题过程：(1)1s22s22p63s26p33d3(2)相同 中心原子C