专题一 物质结构及晶体解题方法.doc

版权所有转载必究专题一 物质结构及晶体解题方法【命题趋向】本专题是高考的重点和热点，每一年高考都有涉及。原子结构和同位素的考点，常以重大科技成果为题材，寓教于考；化学键类型与晶体类型的判断、成键原子最外层8电子结构的判断、离子化合物和共价化合物的电子式、各类晶体物理性质的比较、晶体的空间结构等是高考的重点内容。本部分考试大纲的要求：1了解原子的结构及同位素的概念。理解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核 外电子数，以及质量数与质子数、中子数之间的相互关系。 2以第1、2、3周期的元素为例，了解原子核外电子排布规律。 3理解离子键、共价键的含义。理解极性键和非极性键。了解极性分子和非极性分子。 了解分子间作用力。初步了解氢键。 4了解几种晶体类型(离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体)及其性质。 5掌握元素周期律的实质，了解元素周期表（长式）的结构（周期、族）及其应用。 6以第3周期为例，掌握同一周期内元素性质(如：原子半径、化合价、单质及化合物 性质)的递变规律与原子结构的关系；以IA和A族为例，掌握同一主族内元素性质 递变规律与原子结构的关系。 高考试题中常常是结合元素化合物内容进行综合考查。题型上看可以是选的择题、简答题、填空题等。今后的题型将可能向多角度、多层次、多方位的方向发展。将元素周期率与元素周期表知识与元素化合物知识相结合，进行定性推断、归纳总结、定量计算等。 【考点透视】 一、重点知识一览1原子结构和元素周期律知识的综合网络2三种化学键对比表化学键离子键共价键金属键成建微粒阳、阴离子原子金属阳离子与自由电子键的强度核间距越小、粒子电荷数越大键长越短，键能越大，共价键越强金属性越强，金属键越弱存在离子晶体原子晶体、共价分子内、原子团金属晶体实例NaCl（固）SiO2晶体CO2分子内一般金属3各类晶体主要特征 类型比较离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体构成晶体微粒阴、阳离子原子分子金属阳离子、自由电子形成晶体作用力离子键共价键范德华力微粒间的静电作用物理性质熔沸点较高很高低有高、有低硬度硬而脆大小有高、有低导电性不良（熔融或水溶液中导电）绝缘、半导体不良良导体传热性不良不良不良良延展性不良不良不良良溶解性易溶于极性溶剂，难溶于有机溶剂不溶于任何溶剂极性分子易溶于极性溶剂；非极性分子易溶于非极性溶剂中一般不溶于溶剂，钠等可与水、醇类、酸类反应典型实例NaOH、NaCl金刚石P4、干冰、硫钠、铝、铁二、规律和方法大总结（一）微粒半径大小比较规律微粒半径大小比较规律繁多,很容易记混., 微粒半径比较的三步法,思路清晰,容易识记,现把微粒半径比较的三步曲介绍如下:第一步：比较核外电子层数，一般情况下,微粒的电子层数越多,半径越大。如r(Li) r(Na) r(K)r(Rb) ,r(Li) r(Na) r(K)r(Rb)r(F) r(Cl) r(Br)r(I) ,r(F) r(Cl) r(Br)r(Na) r(Na) r(F) （但这条规律不适用Li原子与下一周期Mg元素以后的原子的比较。如：r(Li)r(Al)不过上述情况在考试大纲中不作要求。）第二步：比较核电荷数当微粒的核外电子层数相同时,就比较核电荷数（稀有气体除外）。由于核电荷数越大,核对各层电子的吸引力越大,故各电子层离核越近,所以微粒半径越小。如：r(Na)r(Mg)r(Al)r(Si)r(P)r(S)r(Cl)具有相同电子层结构的微粒，核电荷数越大，则半径越小（径小序大）（同阴同阳同周期，阴上阳下隔0族即阳离子和阳离子具有相同电子层结构则两元素在同一周期阴离子也如此；阴离子和阳离子具有相同电子层结构则两元素在邻周期且形成阳离子的元素在下一周期）如： （1）与He电子层结构相同的微粒: H-Li+Be2+ （2）与Ne电子层结构相同的微粒： O2-F-Na+Mg2+Al3+ （3）与Ar电子层结构相同的微粒: S2-Cl-K+Ca2+ 第三步：比较核外电子数目当微粒的核外电子层数和核电荷数都相同时,就比较核外电子数目。由于此时微粒的半径主要取决于各电子层中电子间的斥力。因此,核外电子数目越20090318多,各电子层间电子的斥力越大,故电子层间的距离将增大,所以微粒的半径增大。（二）分子中各元素均满足8电子稳定结构的判断方法：每种元素其化合价的绝对值与其原子最外层电子数之和均等于8的分子，各原子都满足8电子稳定结构。如：CO2分子中，C元素+4+4=8，O元素-2+6=8，故CO2分子中各原子都满足最外层8电子结构。再如：SO2分子中，S元素+4+6=10，O元素-2+6=8，故SO2分子中各原子不满足最外层8电子结构（三）分子极性的判断规律对共价化合物来说，我们应根据分子中正负电荷重心能否重合来判断分子的极性：如能20090318重合则为非极性分子；如不能重合则为极性分子。分子的极性由共价键的极性和分子的空间构型两方面共同决定根据以下的简易法则可以迅速对分子极性作出判断。1单原子分子型因为此类分子中不存在化学键，正负电荷重心能重合，如He、Ne、Ar、Kr等稀有气体的分子等都属于非极性分子。2双原子分子型 （1）两同种原子构成的双原子分子A-A型：由于成键的原子相同，共用电子对不偏向任 何一方形成非极性键，所以，此类分子都属于非极性分子。如H2、O2、N2、F2、Cl2、Br2 等。 （2）两不种原子构成的双原子分子A-B型：由于成键的原子不同，共用电子对偏向吸电子能力强的一方形成极性键。以极性键结合而形成的异核双原子分子都是极性分子 如HCl、HBr、HI、CO、NO等。3多原子分子型 （1）ABn型：、以极性键结合而形成的多原子分子，既有极性分子又有非极性分子，分 子的空间构型均匀对称的是非极性分子，如AB2型的直线型分子AB3型的平面正三角形 分子；AB4型的正四面体结构分子CH4等。分子的空间构型不对称或中心原子具有孤对 电子的多原子分子为非极性分子例如：CO2、SO3、SiF4、CCl4、CH4等分子都属于非极性 分子；H2S、NH3、SO2、NO2、PCl3、H2O等分子都属于极性分子。 判断ABn型分子极性有一经验规律：若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的 主族序数，则为非极性分子，若不等，则为极性分子 （2）ABmCn型：因此类分子中正负电荷中心不能否重合，都属于极性分子。如CH3Cl、 CH2Cl2 、CHCl3等分子都属于极性分子。 其它类型：O3属于极性分子，C2H2 、 C2H4等分子都属于极性分子 （四）元素周期表的几个规律1数目规律 （1）元素种类最多的是第IIIB族（32种）。 （2）同周期第IIA族与第IIIA族元素的原子序数之差有以下三种情况： 第2、3周期（短周期）相差1；第4、5周期相差11； 第6、7周期相差25 （3）一般说，族序数-2=本族非金属元素的种数(I A族除外)2奇偶数规律 （1）原子核外电子如果是奇数，则最外层电子数一定是奇数；原子核外电子如果是偶数， 则最外层电子数一定是偶数 （2）元素周期表中，原子序数是奇数的主族元素，位于奇数族，主要化合价是奇数价； 原子序数是偶数的主族元素，位于偶数族，主要化合价是偶数价。 （3）奇偶数规律可简约为： 奇序奇族奇价，偶序偶族偶价。3左上右下规律 元素周期表中，过渡元素之左上下相邻的两种元素的原子序数之差等于上面元素所在周 期内元素的种数；过渡元素之右上下相邻的两种元素的原子序数之差等于下面元素所在 周期内的元素种数。即： 第IA、IIA族，下一周期元素的原子序数=上一周期元素的原 子序数+上一周期元素的数目； 第IIIA-VIIA族，下一周期元素的原子序数=上一周期元 素的原子序数+下一周期元素的数目。（五）晶体知识中的规律1判断晶体类型的规律 （1）依据组成晶体的晶格质点和质点间的作用判断。 离子晶体的晶格质点是阴、阳离子，质点间的作用是离子键；原子晶体的晶格质点是原 子，质点间的作用是共价键；分子晶体的晶格质点是分子，质点间的作用为分子间作用 力即范德华力；金属晶体的晶格质点是金属离子和自由电子，质点间的作用是金属键。 （2）依据物质的分类判断 金属氧化物（如K2O、Na2O2等），强碱(如：NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子 晶体。大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外）、气态氢化物、非金属 氧化物（除iO2外）酸，绝大多数有机物（除有机盐外）是分子晶体。常见的原子晶体 单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。金 属单质（除汞外）与合金是金属晶体。 （3）依据晶体的熔点判断 离子晶体的熔点较高，常在数百至1000余度。原子晶体熔点高，常在1000度至几千度。 分子晶体熔点低，常在数百度以下至很低温度，金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。 （4）依据导电性判断 离子晶体水溶液及熔化时能导电。原子晶体一般为非导体，但石墨能导电。分子晶体为 非导体，而分子晶体中的电解质（主要是酸和强非金属氢化物）溶于水，使分子内的化 学键断裂形成自由离子也能导电，金属晶体是电的良导体。 （5）依据硬度和机械性能判断 离子晶体硬度较大或略硬而脆。原子晶体硬度大，分子晶体硬度小且较脆。金属晶体多 数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。2晶体熔、沸点高低的比较规律 （1）离子晶体：一般地讲，化学式与结构相似的离子晶体，阴阳离子半径越小，离子键 越强，熔、沸点越高，如：NaClKClCsCl （2）原子晶体：成键原子间键长越短，键能越大，共价键越强，熔、沸点越高如：金 刚石碳化硅晶体硅 （3）分子晶体：组成和结构相似的分子晶体，分子量越大，分子问作用力越大，熔、沸 点越高，如：12Br2C12F2；H2TeH2SeH2S但具有氢键的分子晶体，如：NH3、H20、 HF等熔、沸点反常地高绝大多数有机物属于分子晶体，其熔、沸点遵循以下规律： 组成和结构相似的有机物，随分子量增大，其熔、沸点升高，如：CH4C2H6C3H8C4H10； CH30HC2H50HCH2CH2CH(CH3)2 (CH3)4C；芳香烃的异构体有两个取代基时，熔、沸点按邻、间、对位降低，如：20090318 在高级脂肪酸和油脂中，不饱和程度越大，熔、沸点越低，如：C17H35C00H C17H33C00H (C17H35C00)3C3H5(C17H33C00)3C3H5 （4）金属晶体：在同类金属晶体中，金属离子半径越小，阳离子的所带电荷数越多，金 属键越强，熔、沸点越高，如：LiNaKRbCs，合金的熔点低于它的各成分金属的熔 点，如：AlMg镁铝合金熔点最低的是汞，最高的是钨 （5）不同类型的晶体，一般是原子晶体熔、沸点最高，分子晶体熔、沸点最低，离子晶 体熔、沸点较高，大多数金属晶体熔、沸点较高。如：金刚石氧化镁；铁水 应注意离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体熔化时，化学键不被破坏的只有分子 晶体，分子晶体熔化时，被破坏的是分子间的作用力【例题解析】例1具有相同电子层结构的三种微粒An+、Bn、C，下列分析正确的是（ ） A原子序数的关系是CBA B微粒半径的关系是B nA n+ CC一定是稀有元素的一种原子 D原子半径的关系是ACCB；又据“阴前阳下，径小序大”的规律可知，离子半径的关系应为An+BeCF BS2-SOFCS2-Cl-K+Ca2+DClLiNHe24下列判断不正确的是（ ）ASO2具有可燃性BH2SO4不是离子化合物C芒硝是硫酸盐DCS2的电子式 25下列电子式中，正确的是（ ）26下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的一组是（ ）ACH4和Br2BNH3和H2OCH2S和CCl4DCO2和HCl27下列各组物质中，按熔点由低到高排列正确的是（ ）AO2、I2、HgBCO2、KCl、SiO2CNa、K、RbDSiC、NaCl、SO228不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用一定数值x来表示，若x越大，其原子吸引电子的能力越强，在所形成的分子中成为负电荷一方。下面是某些短周期元素的x值：元素符号LiBeBCOFNaAlSiPSClx值0.981.572.042.553.443.980.931.611.902.192.583.16 （1）通过分析x值变化规律，确定N、Mg的x值范围： _x(Mg)_，_x(N)1.7时，一般为 离子键，当x1.7时，一般为共价键，试推断AlBr3中化学键类型是_。 （5）预测元素周期表中，x值最小的元素位置：_(放射性元素除外)。29下列结构图中，代表原子序数从1到10的元素的原子实（原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分），小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，短线代表价键，（2000年广东省高考题） （示例：F2： ）A.B.C.D.根据各图表示的结构特点，写出该分子的化学式：A：_ B：_ C：_ D：_30离子晶体中的阴、阳离子是有规律排布的，X射线测得氯化钠晶体中靠得最近的Na与Cl离子间的距离为d cm，借助这一数据，某化学实验小组设计了一个测定阿伏加德罗常数的实验方案，该方案的关键是测定NaCl的密度。 （1）实验室中现有天平，用它可称量NaCl样品的 。 （2）将称取的细粉状的NaCl样品加入 25 mL容量瓶中，然后用酸式滴定管向容量瓶中 加入一种液体，至凹液面与容量瓶刻度线相切，读得加入液体体积为V mL，则NaCl 样品的体积为 。 问题：所取NaCl样品必须是细粉状，为什么不能是块状？ _。 向容量瓶中加入的液体可以是 （选填“水”或“四氯化碳”），简述 选这种液体和不选另一种液体的理由是 。 （3）经测定NaCl晶体的密度为（gcm3），摩尔质量为M（gmol1），试写出计算 阿伏加德罗常数NA的公式（式中物理量都用字母表示）。【参考答案】1B提示：（判断法）A中，离子晶体可能不含金属离子，而含有NH4+。B中，不同原子可 能为同种元素的原子，也可能为不同元素的原子。同种元素的原子，不管是同种原子， 还是两种同位素原子，构成的都是单质。C中，含有金属离子的化合物，一定属于盐，所 以一定含有酸根阴离子。D中，含有金属的离子也可能为阴离子，如AlO2-、MnO4-等。2B提示：（分析法）本题考查的是对基本概念的理解。物质发生变化包括物理变化和化学 变化，其中化学变化是核外电子的转移或迁移，而原子核并不发生改变，故元素的种类 不变，原子的种类不变，物质的总质量不变。3C提示：（判断法）考查周期表的结构4B提示：（计算法）考查电子数与质量数、中子数和带电荷数之间的关系。5B提示：（判断法）本题是原子结构、元素周期表、晶体类型的综合应用。注意A、B皆 为短周期元素，则A的原子序数为2+a或2+8+a，故b=2或8，B共有三个电子层，L层 电子数为（a+b），M层电子数为（a-b），故a+b=8，则a=6或0，则A为氧，B为硅，A、 B形成的化合物是二氧化硅，为原子晶体。答案选B。6B提示：（分析法）本题考查对书本知识的理解及空间想象能力。在氯化钠晶体晶胞中， 钠离子与氯离子交替排列，每个钠离子上下左右前后距离最近且等距离的氯离子共有6 个，构成空间正八面体，钠离子位于正八面体的中心。故选B。7解析：A中，NaOH既含离子键，又含极性共价键；B中，NaCl只含离子键；C中，AlCl3 虽然含有金属元素，但Al与Cl之间存在的是共价键；D中，Na2O2既含离子键，又含非 极性共价键。答案：B。8答案：A解析：耐高温、耐磨是原子晶体的特点，故氮化硅(Si3N4)是原子晶体。9答案：C10答案：D解析：解答本题要联系实际，饮料中至少含有水，水就是一种化学物质。且无论如何纯净的水都存在水的电离，都有H、OH；氮、磷是农作物生长所必须的成分，而非口服液的成分；水在各种动植物中都占有相当大的比重，所以没有水就没有生命。11答案：C解析：食盐熔化克服的是离子键，蔗糖熔化克服的是分子间作用力，故A选项错误。钠发生状态变化克服的是金属键，而硫发生状态变化克服的是分子间作用力，因此B选项也不正确。碘和干冰都是分子晶体，状态改变克服的都是分子间作用力，故C选项符合题意。二氧化硅是原子晶体，熔化时克服的是共价键，而氧化钠是离子晶体，熔化时克服的离子键，故D选项也不合题意。12答案：A 解析: Be2+中含有4个质子、2个电子。H原子中含有1个中子和1个质子。NaHCO3晶体中的钠离子跟碳酸氢根离子的个数比为1:1。BaO2（过氧化钡）固体中含有Ba2+、O22-阴离子和阳离子的个数比为1:1。所以答案选A。13答案：A解析：金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的，不存在阴离子；金属钨的熔点高于原子晶体硅的熔点；分子晶体碘常温下为固态，而汞为液态。14答案：BD解析：分子中的原子是否满足8电子结构取决于两个因素：一是该中性原子的最外层电子数；二是该原子在分子中形成的共价键数目。如果二者之和为8，则满足8电子结构。15答案：C解析：本题考查了化学式的含义。在四大类晶体中，除了分子晶体中含有独立的分子以外，其余几种晶体都找不到独立的分子，此时化学式仅表示物质中原子的最简组成。16答案：A解析：光气的电子式为：因此分子中每个原子都能满足8电子结构。SF6中一个硫原子形成6对共用电子对，故S不能满足8电子结构；XeF2中，氙原子成键前已满足8电子结构，成键后又形成两对共用电子对，故不能满足8电子结构；BF3分子中，B原子与F原子只形成了三对共用电子对，达不到8电子结构。17答案：BC解析：同主族金属元素的原子半径越大，构成金属晶体的金属键越弱，则熔点越低；稀有气体为单原子分子构成的分子晶体，其相对分子质量随原子序数增大而增大，则熔沸点增高；分子间作用力越弱，分子晶体的熔点越低；同周期元素的原子半径是随原子序数增大从左到右逐渐减小，失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强。18答案：B解析：以共价键形成的分子或离子中，如果能用电子式表示其结构，则每个原子的最外层必满足8电子稳定结构(氢满足2电子稳定结构)。19答案：AD解析：如NaOH这样的离子化合物既含有离子键，又含有共价键。20答案：A解析：CO2的电子式应为21答案：B解析：此题考查共价键的极性和分子的极性。A中，CO2结构为O=C=O,H2S为所以都含极性键，但H2S是极性分子。都含极性键，且都属于非极性分子。故B为答案。C中，Cl2不含极性键；D中NH3为极性分子都不合题意。22答案：D解析：HCl气体溶于水，在水分子作用下，电离为H和Cl，原HCl分子中共价键破坏。23答案：D。解析：A中，Na原子半径大于Li，Li大于Be，Be、C、F在周期表中同周期，A正确。B中，S、O同主族，O、F同周期，半径大于S原子半径，B正确。C中，四者的电子层结构相同，核电荷数依次增大，半径依次减小，C正确。D中，虽然Cl的电子层数比Li多，但半径却比Li小，N的原子半径也小于He的原子半径，D不正确。24答案：A解析：SO2不可燃，如果继续氧化必须在加热时使用催化剂方可。25答案：C26答案：B解析：若从整个分子看，分子里电荷分布是对称的，则这样的分子为非极性分子。若整