【志鸿优化设计】高考化学一轮复习 物质结构与性质第3讲微粒间作用力与物质性质练习 苏教版选修3.doc

第3讲微粒间作用力与物质性质考纲点击1理解离子键的形成，了解典型离子晶体的结构类型。了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱。能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2理解共价键的形成，了解共价键的类型和特征，了解共价键的极性。了解配位键的概念，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。理解键能与化学反应热之间的关系。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了解金属键的含义，能解释金属的一些物理性质。了解影响金属键强弱的主要因素，了解金属的原子化热的概念。5了解化学键和分子间作用力的区别。了解分子间作用力的常见类型(范德华力、氢键)及其对物质性质的影响。了解分子晶体的特征。一、金属键金属晶体1金属键：金属原子失去部分或全部外围电子形成的金属离子与_之间存在着强烈的相互作用，这种强烈的相互作用叫金属键。2金属晶体(1)构成粒子：_。(2)粒子间作用力：_。(3)熔点：差别很大，如钠的熔点较_、硬度较小，钨的熔点最_，硬度最大。(4)导电性：自由电子在电场中作定向运动，形成_。(5)导热性：电子气中的自由电子在热的作用下，与金属原子频繁碰撞而_。(6)延展性：良好的延展性。即时训练1关于金属性质和原因的描述不正确的是()。a金属一般具有银白色光泽，是物理性质，与金属键没有关系b金属具有良好的导电性，是因为在金属晶体中价电子从原子上脱落形成自由电子，在外电场的作用下自由电子定向移动便形成了电流c金属具有良好的导热性能，是因为自由电子在受热后，加快了运动速率，自由电子通过与金属离子发生碰撞，传递了能量d金属晶体具有良好的延展性，是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键二、离子键离子晶体1离子键：阴、阳离子间通过_形成的相互作用力叫离子键。2离子晶体(1)定义：_通过_结合而形成的晶体。(2)构成粒子：_。(3)粒子间的作用力：_。(4)物理性质：熔沸点较_，硬度较_，难于压缩。(5)决定离子晶体结构的因素几何因素：晶体中_是决定离子晶体结构的重要因素。电荷因素：晶体中_也是决定离子晶体结构的重要因素。键性因素：离子晶体的结构类型还取决于离子键的纯粹程度。(6)nacl晶体与每个na等距紧邻的cl有_个，与每个cl等距紧邻的na有_个。与每个na等距紧邻的na有_个。每个nacl晶胞中有_个nacl。(7)cscl晶体与每个cs等距紧邻的cl有_个，与每个cl等距紧邻的cs有_个。与每个cs等距紧邻的cs有_个。每个cscl晶胞中有_个cscl。3晶格能(1)定义：气态离子形成_释放的能量。单位：_。(2)影响晶格能大小的因素离子半径：离子半径越小，晶格能越_。离子所带电荷：离子所带电荷越大，则晶格能越_。(3)意义晶格能是最能反映离子晶体稳定性的数据。晶格能越大，阴、阳离子间的离子键越_。形成的离子晶体越稳定，则熔点越_，硬度越_。即时训练2下列关于离子键的强弱与晶格能的大小关系的叙述中正确的是()。a离子键的强弱在一定程度上可用晶格能大小来衡量b晶格能的大小完全由离子键的强弱决定c通常情况下，晶格能越大，离子键越弱d晶格能的大小与离子键的强弱没有任何关系三、共价键原子晶体1共价键(1)本质：原子之间形成_。(2)特点：具有_。(3)成键类型键：原子轨道以“_”方式重叠成键。h2：h2分子中的键是由两个h原子的1s原子轨道重叠而成，称为_键。hcl：hcl分子中的键是由h原子的1s原子轨道与cl原子的3p原子轨道重叠形成的，称为_键。cl2：cl2分子中的键是由2个cl原子的3p原子轨道以“头碰头”方式重叠形成的，称为_键。键：原子轨道以“_”方式重叠成键。(4)键参数(键能、键长、键角)键能是指在101.3 kpa，298 k条件下，断开1 mol ab(g)分子中的化学键，使其分别生成气态a原子和气态b原子所吸收的能量；键能越大，意味着化学键越_。键长是指成键两原子原子核间的距离，键长越短，表明共价键越_。键角是指两个化学键之间的夹角，它是描述分子空间结构的重要参数。2原子晶体(1)原子晶体：晶体中所有的原子通过_结合，像这样的晶体叫原子晶体。如：晶体硅(si)、金刚砂(sic)、二氧化硅(sio2)和氮化硼(bn)等。(2)原子晶体的特点：一般具有很高的熔、沸点和很大的硬度。即时训练3下列说法中不正确的是()。a碳原子与碳原子之间形成键的重叠程度比键大得多，键比键牢固b两个原子之间形成共价键时，最多有一个键c分子中可能只有键，也可能只有键，也可能既有键又有键，还有可能是既没有键也没有键dn2分子中有一个键，2个键，而hcn分子中键与键数目之比为11四、分子间作用力分子晶体1分子间作用力分子与分子之间存在着一种把分子聚集在一起的作用力叫分子间作用力，又叫_力。影响范德华力的因素主要包括：分子的大小，分子的空间构型以及分子中电荷分布是否均匀等。对组成和结构相似的分子，其范德华力一般随相对分子质量的增大而_。2氢键(1)氢键是一种既可以存在于分子之间又可以存在于分子内部的作用力。它比化学键_，比范德华力_。当氢原子与电负性大的原子x以共价键结合时，h原子能够跟另一个电负性大的原子y之间形成氢键。氢键基本上还是属于静电作用，它既有_性，又有_性。通过用xhy表示氢键，其中xh表示氢原子和x原子以共价键相结合。氢键的键能是指xhy分解为xh和y所需要的能量。(2)氢键的形成条件化合物中有氢原子，即氢原子处在xhy其间。氢只有跟电负性很大且其原子半径较小的元素化合后，才有较强的氢键，像这样的元素有n、o、f等。3分子晶体(1)概念：分子通过分子间作用力构成的固态物质，叫分子晶体。(2)特点：由于分子间作用力较弱，分子晶体一般硬度_，熔点_。(3)多数非金属单质、非金属元素组成的无机化合物以及绝大多数有机化合物形成的晶体都属于分子晶体。即时训练4下列说法正确的是()。a氢键是一种化学键b氢键使物质具有较高的熔、沸点c能与水分子形成氢键的物质易溶于水d水结成冰体积膨胀与氢键无关一、键和键的比较键键定义未成对电子的原子轨道采取“头碰头”重叠形成的共价键未成对电子的原子轨道采取“肩并肩”重叠形成的共价键类型ss()键、sp()键、pp()键pp()键成键原子轨道键在直线上相互交盖，沿成键轨道方向结合键相互平行而交盖，沿成键轨道平行方向结合电子云的重叠及分布情况键重叠程度大，有对称轴，呈圆柱形对称分布，电子云密集在两个原子之间，对称轴上电子云最密集键重叠程度较小，分布成块状，通过键轴有一个对称面，电子云较扩散，分布在分子平面上、下两部分，对称面上电子云密集最小键的性质键键能较大，可沿键轴自由旋转，键的极化性较小键键能较小，不能旋转，键的极化性较大存在的情况可以单独存在，并存在于任何含共价键的分子中不能单独存在，必须与键共存，可存在于双键和叁键中实例ch4中只有键ch2=ch2中既含有键，又含有键【例11】nn的键能为942 kjmol1，nn单键的键能为247 kjmol1，计算说明n2中的_键比_键稳定(填“”或“”)。【例12】乙炔是有机合成工业的一种原料。工业上曾用cac2与水反应生成乙炔。(1)cac2中c与o互为等电子体，o的电子式可表示为_；1 mol o中含有的键数目为_。(2)将乙炔通入cu(nh3)2cl溶液生成cu2c2红棕色沉淀。cu基态核外电子排布式为_。(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈(h2c=chcn)。分子中处于同一直线上的原子数目最多为_。(4)cac2晶体的晶胞结构与nacl晶体的相似(如图所示)，但cac2晶体中含有的哑铃形c的存在，使晶胞沿一个方向拉长。cac2晶体中1个ca2周围距离最近的c数目为_。二、常见晶体类型晶体类型离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体晶体微粒阴、阳离子分子原子金属阳离子、自由电子微粒间相互作用离子键分子间作用力共价键金属键熔、沸点较高很低很高无规律硬度较硬一般很软很硬无规律溶解性易溶于极性溶剂相似相溶难溶难溶(部分与水反应)导电情况晶体不导电，熔融导电晶体和熔融状态下都不导电一般不导电，个别导电，还有半导体晶体导电导热性不良不良不良良物质类别离子化合物多数非金属单质及化合物金刚石，sic，晶体硅，sio2等少数非金属单质和化合物金属单质【例2】c和si元素在化学中占有极其重要的地位。(1)写出si的基态原子核外电子排布式_。从电负性角度分析，c、si和o元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为_。(2)sic的晶体结构与晶体硅的相似，微粒间存在作用力是_。(3)氧化物mo的电子总数与sic的相等，则m为_(填元素符号)。mo是优良的耐高温材料，其晶体结构与nacl晶体相似。mo的熔点比cao的高，其原因是_。(4)c、si为同一主族的元素，co2和sio2化学式相似，但结构和性质有很大不同。co2中c与o原子间形成键和键，sio2中si与o原子间不形成上述键。从原子半径大小的角度分析，为何c、o原子间能形成，而si、o原子间不能形成上述键_。三、物质熔、沸点的判断规律(1)原子晶体中原子间键长越短，共价键越稳定，物质熔沸点越高，反之越低。(2)离子晶体中阴、阳离子半径越小，离子电荷越多，离子键越强，熔沸点越高，反之越低。(3)金属晶体中金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属阳离子与自由电子的静电作用越强，熔沸点越高，反之越低。(4)分子晶体中分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高，反之越低(具有氢键的分子晶体的熔沸点反常较高)。组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，物质的熔沸点越高。在高级脂肪酸甘油酯中，不饱和程度越大，熔沸点越低。烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物，一般随着分子中碳原子数的增多，熔沸点升高。链烃及其衍生物的同分异构体随着支链的增多，熔沸点降低。相同碳原子数的有机物，分子中官能团不同，一般随着相对分子质量的增大，熔沸点升高；官能团相同时，官能团数越多，熔沸点越高。晶体类型不同时的一般规律为原子晶体离子晶体分子晶体，金属晶体无规律。【例3】下列各晶体熔沸点高低的比较，正确的是()。a硅金刚石金刚砂bcsclkclnaclcsio2co2hgdh2onh3h2四、判断晶体类型的方法(1)依据组成晶体的微粒和微粒间的作用判断。离子晶体的微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键；原子晶体的微粒是原子，微粒间的作用是共价键；分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力；金属晶体的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。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sio2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、石墨、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(除液态汞外)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1 000 ；原子晶体熔点高，常在1 000 至几千摄氏度；分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度；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；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是强酸和非金属氢化物)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较硬、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。【例4】已知氯化铝的熔点为190 (2.02105 pa)，但它在180 时开始升华。(1)氯化铝是_(填“离子化合物”或“共价化合物”)。(2)在500 k和1.01105 pa时，它的蒸气密度(换算为标准状况时)为11.92 gl1，试确定氯化铝在蒸气状态时的化学式为_，是_晶体。(3)无水氯化铝在空气中剧烈“发烟”，其原因是_。(4)设计一个可靠的实验，判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物。你设计的实验是_。五、晶胞中粒子数目的计算计算晶胞中粒子数目的常用方法是均摊法。均摊法是指每个晶胞平均拥有的粒子数目。例如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有属于这个晶胞。(1)长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子数目的计算处于顶点的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞；处于棱上的粒子，同时为4个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞；处于面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞；处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。(2)非长方体(或正方体)晶胞中粒子数目的计算视具体情况而定，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1/3。【例5】已知x、y、z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是()。azxy3 bzx2y6czx4y8 dzx8y12六、范德华力、氢键、共价键之间的比较范德华力氢键共价键概念物质分子之间普遍存在的一种相互作用的力，又称分子间作用力由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力原子间通过共用电子对所形成的相互作用分类分子内氢键分子间氢键极性共价键、非极性共价键作用粒子分子或原子 (稀有气体)氢原子、原子原子特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性强度比较共价键氢键范德华力影响其强度的因素随着分子极性和相对分子质量的增大而增大组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大对于ahb，a，b的电负性越大，b原子的半径越小，键能越大成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定对物质性质的影响影响物质的熔沸点、溶解度等物理性质组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔沸点升高，如f2cl2br2i2，cf4ccl4cbr4分子间氢键的存在，使物质的熔沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔沸点：h2oh2s，hfhcl，nh3ph3影响分子的稳定性共价键键能越大，分子稳定性越强【例6】共价键、离子键、范德华力和氢键是形成晶体的粒子之间的四种作用力。下列晶体：na2o2固体氨naclsio2冰干冰，其中含有三种作用力的是()。a bc d1下列说法正确的是()。a共价键的键能越大，表示含有该键的分子的能量(焓)越高，共价键越难断裂b共价键的键长越长，表示成键原子轨道重叠越大，键越牢固chf分子比hcl分子稳定，是由于hf键的键能比hcl键大、键长比hcl键小的缘故dh2o的沸点比h2s高，是由于ho键的键能比hs键大、键长比hs键小的缘故2下列关于金属的叙述中不正确的是()。a金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用b金属键可以看做是许多原子共用许多电子所形成的强烈相互作用，所以与共价键类似，也有方向性和饱和性c金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性d构成金属的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动3下列关于化学键的叙述中，正确的是()。a离子化合物可能含共价键b共价化合物可能含离子键c离子化合物中只含离子键d共价化合物中不含离子键4比较下列各组离子化合物晶格能的大小，在横线上填写“”“”。(1)na2o_k2o；(2)kcl_mgo；(3)naf_csbr。5x、y、z、m、n、w分别代表六种金属。有以下化学反应及信息：水溶液中：xy2=x2y；z2h2o(冷)=z(oh)2h2；m、n为电极，与n盐溶液组成原电池，发生的电极反应为：m2e=m2；y可以溶于稀硫酸中，m不被稀硫酸氧化；w与z为同周期的主族金属，w的原子化热比z的原子化热小。试推断这六种金属的活动性由弱到强的顺序是_。参考答案基础梳理整合一、1自由电子2(1)金属阳离子和自由电子(2)金属键(3)低高(4)电流(5)导热即时训练1a解析：金属具有金属光泽是由于金属中的自由电子吸收可见光，又把各种波长的光大部分再发射出来，因而金属一般显银白色光泽；导电性是由于在外加电场下自由电子在金属内部会发生定向移动形成电流；导热性是由于自由电子受热后，与金属离子发生碰撞，传递了能量；良好的延展性是由于金属晶体中的原子层滑动，但金属键未被破坏。二、1静电作用2(1)阴、阳离子间离子键(2)阴、阳离子(3)离子键(4)高大(5)阴、阳离子的半径比阴、阳离子的电荷比(6)66124(7)88613(1)1 mol离子晶体kjmol1(2)大大(3)强高大即时训练2a解析：晶格能的大小与离子键强度和晶体的结构型式(如晶胞构型包括阴、阳离子的半径比，配位数)有关。同类型的晶体可用晶格能大小衡量离子键强度。离子键强度决定离子晶体熔、沸点。三、1(1)共用电子对(2)饱和性和方向性(3)头碰头ss()sp()pp()肩并肩(4)牢固强2(1)共价键即时训练3c解析：从原子轨道重叠程度看，碳碳原子间键轨道重叠程度比键重叠程度小，故键稳定性低于键；两个原子间成键时，首先形成键且只形成1个键，如果双方都还有未成对电子，则再形成键(存在于双键、叁键之中)，因此b项正确而c项错(分子中不可能只有键)；在单质分子中存在键(如cl2、h2)、键(n2中存在1个键和2个键)，稀有气体为单原子分子，不存在化学键；而hcn分子(hcn)中存在2个键、2个键。四、1范德华增大2(1)弱强饱和方向3(2)较小较低即时训练4bc解析：氢键是由已经与电负性很强的原子x(n、o、f)形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另一个分子中电负性很强的原子y(n、o、f)之间形成的作用力，它不是化学键，属于分子间作用力的范畴，比化学键弱很多，但比范德华力稍强。氢键的存在既使物质有较高的熔、沸点(如hf、h2o、nh3等)，也使某些物质易溶于水(如nh3、c2h5oh、ch3cooh等)。水结成冰时，水分子大范围地以氢键互相联结，形成疏松的晶体，导致体积膨胀，密度减小。核心归纳突破【例11】答案：解析：根据题给数据可知，nn单键即键，其键能为247 kjmol1，nn的键能为942 kjmol1，其中包含一个键和两个键，则键的键能是(942247)kjmol1/2347.5 kjmol1247 kjmol1(键)，键能越大，化学键越稳定，故n2中键比键稳定。【例12】答案：(1)oo22na(2)1s22s22p63s23p63d10(3)3(4)4解析：(1)由c的电子式cc2可知o的电子式为oo2，1个o含有一个叁键，所以有2个键，1个键。(2)cu原子的基态核外电子排布式为ar3d104s1，所以cu的基态核外电子排布式为ar3d10或1s22s22p63s23p63d10。(4)因为晶胞为长方体，所以处于6个面心的c，有两个离的比另外四个远，所以最近的c数目为4。【例2】答案：(1)1s22s22p63s23p2ocsi(2)共价键(3)mgmg2半径比ca2小，mgo晶格能大(4)c的原子半径较小，c、o原子能充分接近，pp轨道肩并肩重叠程度较大，形成较稳定的键；si的原子半径较大，si、o原子间距离较大，pp轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的键解析：本题考查原子核外电子的轨道排布式、核外电子的杂化方式、熔点比较等。(1)根据核外电子排布规律，si的原子序数为14，则其核外电子排布式为1s22s22p63s23p2；c与si同主族，同主族元素电负性从上到下依次减弱，即电负性csi，c与o同周期，同周期元素从左到右电负性依次增强，即电负性co，可得电负性：ocsi。(2)sic中si与c原子以共价键相结合，每个c原子与4个si原子形成4个完全等同的csi键。(3)对于离子晶体，离子半径越小，离子键越强，熔、沸点越高。mgo中的离子键键能大于cao中的离子键键能，所以mgo的熔点高。(4)从键、键的形成条件去分析，键是“肩并肩”的电子云重叠方式，由于c、o之间的距离短，可形成稳定的键。【例3】d解析：a中都是原子晶体，由于共价键键能：cccsisisi，所以沸点：金刚石金刚砂硅；b中都是离子晶体，由于离子半径：cskna，则沸点：csclkclnacl；c中sio2是原子晶体，co2常温下为气体，hg常温下为液体，则沸点：sio2hgco2；d中nh3、h2o均能形成氢键，则h2沸点最低，且h2o常温下为液体，nh3为气体，d正确。【例4】答案：(1)共价化合物(2)al2cl6分子(3)氯化铝与空气中的水发生水解反应产生hcl气体，hcl在空气中形成酸雾而“发烟”(4)在其熔融状态下，试验其是否导电，若不导电是共价化合物，否则为离子化合物解析：(1)因氯化铝晶体的熔点低，并在180 时开始升华，表明构成微粒间作用较弱，可推断氯化铝为共价化合物。若为离子化合物，阴阳离子间的离子键较强，破坏离子键耗能量较多，熔沸点高。(2)氯化铝蒸气的相对分子质量为：mr(alcl3)11.9 gl122.4 lmol1267 gmol1，即相对分子质量为267。氯化铝的组成设为(alcl3)n，则n2，即分子式为al2cl6。(