江苏省高考化学专题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

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性质特征自范性有无熔点固定不固定异同表现各向异性各向同性二者区别方法间接方法看是否有固定的熔点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。2.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。(2)方法长方体(包括立方体)晶胞中不同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。3.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，CC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。SiO2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。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、Au12体心立方堆积Na、K、Fe8六方最密堆积Mg、Zn、Ti12(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()(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)612(2)共价键、范德华力(3)2NA(4)126正八面体型(5)841.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)X2Y(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_。答案3解析R：812G：88428Q：824R、G、Q的个数之比为142，则其化学式为RQ2G4。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)MgB2(2)BO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，所以BO1(12/2)12，化学式为BO。4.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_。答案CuH解析根据晶胞结构可以判断：Cu()：21236；H()：6136，所以化学式为CuH。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：kJmol1。(2)影响因素离子所带电荷数：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)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、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、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、Na2S(2)NaOH、(NH4)2S(3)(NH4)2S(4)Na2S2(5)CO2、CCl4、C2H2(6)C2H2(7)H2O2(8)SiO2、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)(2)(3)(4)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：4NH33F2NF33NH4F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“”填空：第一电离能离子半径熔点酸性Si_SO2_NaNaCl_SiH2SO4_HClO4(2)MgCl2在工业上应用广泛，可由MgO制备。MgO的熔点比BaO的熔点_(填“高”或“低”)。SiO2的晶体类型为_。(3)对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)，下列叙述正确的是_。A.SiX4难水解B.SiX4是共价化合物C.NaX易水解D.NaX的熔点一般高于SiX4答案(1)KClRbClCsCl，其原因为_。答案(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)(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，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、SiH4、GeH4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。SiX4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，PbX2中的化学键的离子性_、共价性_。(填“增强”“不变”或“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“”)，其原因是_。(7)碳的另一种单质C60可以与钾形成低温超导化合物，晶体结构如图(c)所示，K位于立方体的棱上和立方体的内部，此化合物的化学式为_；其晶胞参数为1.4nm，阿伏加德罗常数用NA表示，则晶体的密度为_gcm3。(只需列出式子)答案(1)混合型晶体键、键sp2(2)C(3)增大三种物质均为分子晶体，结构与组成相似，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高(4)SiO2为原子晶体而CO2为分子晶体(5)均为分子晶体，范德华力随相对分子质量增大而增大减弱增强(6)CH3OHCO2H2H2O与CH3OH均为极性分子，水中氢键比甲醇中多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力较大(3)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体(4)O3O3相对分子质量较大且是极性分子，范德华力较大一、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大，这是因为前者离子所带的电荷数多，离子半径小晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列干冰晶体中，一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻；CsCl和NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为6晶体尽可能采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定A.B.C.D.答案A2.(2018宿迁质检)下图为碘晶体晶胞结构。下列有关说法中正确的是()A.碘分子的排列有2种不同的取向，2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构B.用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子C.碘晶体为无限延伸的空间结构，是原子晶体D.碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力答案A解析在立方体的顶面上，有5个I2，4个方向相同，结合其他面考虑可知A选项正确；每个晶胞中有4个碘分子，B选项错误；C项，此晶体是分子晶体，错误；D项，碘原子间只存在非极性共价键，范德华力存在于分子与分子之间，错误。3.下列数据是对应物质的熔点()：BCl3Al2O3Na2ONaClAlF3AlCl3干冰SiO210720739208011291190571723据此做出的下列判断中错误的是()A.铝的化合物的晶体中有的是离子晶体B.表中只有BCl3和干冰是分子晶体C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体答案B解析A项，氧化铝的熔点高，属于离子晶体，则铝的化合物的晶体中有的是离子晶体，正确；B项，BCl3、AlCl3和干冰均是分子晶体，错误；C项，同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体，例如CO2是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，正确。4.下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是()A.金刚石晶体硅二氧化硅碳化硅B.C.MgOH2OO2Br2D.金刚石生铁纯铁钠答案B解析A项，同属于原子晶体，熔、沸点高低主要看共价键的强弱，显然对键能而言，晶体硅碳化硅二氧化硅，错误；B项，形成分子间氢键的物质的熔、沸点要大于形成分子内氢键的物质的熔、沸点，正确；C项，对于不同类型晶体，其熔、沸点高低一般为原子晶体离子晶体分子晶体，MgOH2OBr2O2，错误；D项，生铁为铁合金，熔点要低于纯铁，错误。5.(2018宿迁高三上学期期初)有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是()A.为简单立方堆积，为六方最密堆积，为体心立方堆积，为面心立方最密堆积B.每个晶胞含有的原子数分别为1个，2个，2个，4个C.晶胞中原子的配位数分别为6，8，8，12D.空间利用率的大小关系为答案B6.(2018泰州模拟)铁有如下、三种晶体结构，三种晶体在不同温度下能发生转化。下列说法不正确的是()A.、三种晶体互为同分异构体B.-Fe晶体中与每个铁原子等距离且最近的铁原子有6个C.将铁加热到1500分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型不同，化学性质相同D.-Fe晶体为面心立方最密堆积答案A解析Fe的、三种晶体结构不同，属于同素异形体，不是同分异构体，故A不正确；-Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子是相邻顶点上的铁原子，与每个铁原子等距离且最近的铁原子同层有4个，上、下层各1个，故共有6个，故B正确；急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型不同，结构不同，物理性质不同，但化学性质相同，故C正确；-Fe晶体中Fe原子处于顶点与面心，属于面心立方最密堆积，故D正确。7.钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体的晶胞结构示意图如图所示，它的化学式是()A.BaTi8O12B.BaTi4O5C.BaTi2O4D.BaTiO3答案D解析本题结合识图考查晶体的晶胞结构知识及空间想象能力。解题关键：由一个晶胞想象出在整个晶体中，每个原子为几个晶胞共用。仔细观察钛酸钡晶体的晶胞结构示意图可知：Ba2在立方体的中心，完全属于该晶胞；Ti4处于立方体的8个顶点，每个Ti4为与之相连的8个立方体所共用，即每个Ti4只有属于该晶胞；O2处于立方体的12条棱的中点，每条棱为4个立方体共用，即每个O2只有属于该晶胞。则晶体中Ba2、Ti4、O2的个数比为1113。二、不定项选择题8.下列说法正确的是()A.干冰和石英晶体中的化学键类型相同，熔化时需克服微粒间的作用力类型也相同B.化学变化发生时，需要断开反应物中的化学键，并形成生成物中的化学键C.CH4和CCl4中，每个原子的最外层都具有8电子稳定结构D.NaHSO4晶体溶于水时，离子键被破坏，共价键也被破坏答案BD解析A项，干冰是分子晶体，而石英晶体是原子晶体，熔化时需克服微粒间的作用力分别是分子间作用力和共价键，错误；B项，化学反应的实质是断开旧化学键，形成新的化学键，所以化学变化发生时，需要断开反应物中的化学键，并形成生成物中的化学键，正确；C项，CH4分子中氢原子最外层达2电子的稳定结构，不是8电子稳定结构，错误；D项，NaHSO4晶体溶于水时，电离产生钠离子、氢离子和硫酸根离子，离子键被破坏，共价键也被破坏，正确。9.下列有关说法不正确的是()A.四水合铜离子的模型如图1所示，1个水合铜离子中有4个配位键B.CaF2晶体的晶胞如图2所示，每个CaF2晶胞平均占有8个Ca2C.H原子的电子云图如图3所示，H原子核外大多数电子在原子核附近运动D.金属Cu中Cu原子堆积模型如图4，为最密堆积，每个Cu原子的配位数均为12答案BC解析A项，四水合铜离子中铜离子的配位数为4，配体是水，水中的氧原子提供孤电子对与铜离子形成配位键，正确；B项，根据均摊法可知，在CaF2晶体的晶胞中，每个CaF2晶胞平均占有Ca2个数为864，错误；C项，电子云密度表示电子在某一区域出现的机会的多少，H原子最外层只有一个电子，所以不存在大多数电子，只能说H原子的一个电子在原子核附近出现的机会较多，错误；D项，在金属晶体的最密堆积中，对于每个原子来说，其周围的原子有同一层上的六个原子和上一层的三个及下一层的三个，故每个原子周围都有12个原子与之相连，正确。10.下图分别代表NaCl、金刚石、干冰、石墨结构的一部分。下列说法正确的是()A.NaCl晶体只有在熔融状态下离子键被完全破坏，才能形成自由移动的离子B.金刚石中存在的化学键只有共价键，不能导电C.干冰中的化学键只需吸收很少的热量就可以被破坏，所以干冰容易升华D.石墨中碳原子的最外层电子都参与了共价键的形成，故熔点很高、硬度很大答案B解析A项，NaCl是离子化合物，在溶于水或熔融状态下离子键均能被完全破坏，错误；B项，金刚石为原子晶体，化学键只有共价键，不能导电，正确；C项，干冰属于分子晶体，干冰升华是物理变化，破坏的是分子间作用力，化学键不变，错误；D项，石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以键结合，形成正六边形的平面层状结构，而每个碳原子还有一个2p轨道，其中有一个2p电子，这些p轨道又都互相平行，并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面，形成了大键，因而这些电子可以在整个碳原子平面上活动，类似金属键的性质，石墨为层状结构，层与层之间通过范德华力连接，所以石墨的熔点很高，但硬度较小，错误。11.KO2的晶体结构与NaCl相似，KO2可以看成是Na的位置由K代替，Cl的位置由O代替，则下列对于KO2晶体结构的描述正确的是()A.与K距离相等且最近的O共有8个B.与K距离相等且最近的O构成的多面体是正八面体C.与K距离相等且最近的K有8个D.一个KO2晶胞中的K和O粒子数均为8个答案B解析A项，K位于晶胞棱心，与K距离相等且最近的O位于顶点和面心，共有6个，错误；B项，与K距离相等且最近的O共有6个，构成正八面体，K位于正八面体中心，正确；C项，K位于晶胞棱心，则被横平面、竖平面和正平面共有，且每一个平面有4个K距离最近，共4312个，错误；D项，K位于晶胞棱心和体心，数目为1214，O位于顶点和面心，数目为864，即一个KO2晶胞中摊得的K和O粒子数均为4个，错误。三、非选择题12.(2019常州一中高三考试)已知：硫酸铜溶液中滴入氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)即可得到配合物A。其结构如图所示：(1)Cu元素基态原子的外围电子排布式为_。(2)元素C、N、O的第一电离能由大到小排列顺序为_。(3)配合物A中碳原子的轨道杂化类型为_。(4)1mol氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)含有键的数目为_。(5)氨基乙酸钠分解产物之一为二氧化碳。写出二氧化碳的一种等电子体：_(写化学式)。(6)已知：硫酸铜灼烧可以生成一种红色晶体，其结构如图所示，则该化合物的化学式是_。答案(1)3d104s1(2)NOC(3)sp2、sp3(4)8NA(5)N2O(或SCN、N等)(6)Cu2O解析(3)配合物A分子中一种碳有C=O，碳的杂化方式为sp2杂化，另一种碳周围都是单键，碳的杂化方式为sp3杂化。(4)共价单键为键，共价双键中一个是键一个是键，1个H2NCH2COONa分子中含有9个键，所以1mol氨基乙酸钠中含有键的数目为9NA。(5)一个二氧化碳分子中原子个数为3个，价电子数为16，原子个数相等、价电子数相等的微粒为等电子体，则CO2的等电子体为：N2O或SCN、N等。(6)利用均摊法知，该化合物中O原子个数182，Cu原子个数4，铜原子和氧原子个数之比4221，所以其化学式为：Cu2O。13.(2019溧水高级中学高三学情调研)氢氧化镍在乙醇的悬浊液中可发生如下反应生成单质镍的配合物：Ni(OH)25CH3NC=(CH3NC)4NiCH3NCOH2O(1)Ni2基态核外电子排布式为_。(2)CH3NC(其结构简式为CH3NC)分子中碳原子轨道的杂化类型是_；1molCH3NC中键的数目为_。(3)用光气(COCl2)与甲胺(CH3NH2)可以制取CH3NCO。与COCl2互为等电子体的一种阴离子为_。甲胺极易溶于水，除因为它们都是极性