化学键和晶体类型.doc

化学键与晶体类型教学目标1. 理解离子键、共价键的涵义，理解极性键和非极性键。2. 了解极性分子和非极性分子，了解分子间作用力，能用有关原理解释一些实际问题。3.了解几种晶体类型（离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体）及其性质，了解各类晶体内部微粒间的相互作用，能够根据晶体的性质判断晶体类型等。4.能对原子、分子、化学键等微观结构进行三维空间想像，重视理论联系实际、用物质结构理论解释一些具体问题。教学内容 化学键一、化学键1、概念：相邻的原子之间的强烈的相互作用叫做化学键 关键词：相邻、强烈、相互作用（与结合力的区别） 2、形成化学键后：（1）原子形成稳定结构 （2）原子间存在强烈的相互作用 （3）体系能量降低3、化学反应的本质： 4、化学键的分类： 化学键： 二、离子键1. 概念使阴、阳离子结合成化合物的静电作用叫做离子键。（1） 成键粒子： （2） 成键条件：活泼的金属元素（IA，IIA）与活泼的非金属元素（VIA，VIIA）活泼金属元素：Na、K、Ca、Mg活泼非金属元素：O、S、F、Cl活泼的金属元素和酸根阴离子(SO42，NO3)及OH 铵根阳离子和酸根阴离子（或活泼非金属元素） 很活泼的金属与氢气反应生成的氢化物如 Na、K、Ca与H。 （3）成键的本质阴阳离子间的静电作用(静电引力和斥力)2、 成键的主要原因活泼的原子通过得失电子，形成阴、阳离子，它们之间通过静电引力和斥力达到平衡，从而形成稳定的结构，使体系的能量降低。3. 离子化合物（1）概念：由阴、阳离子相互作用而构成的化合物(含离子键)。（2）常见的离子化合物强碱、大多数盐、活泼金属氧化物特例：全由非金属元素组成的离子化合物：如NH4NO3 (3)含离子键的化合物一定是离子化合物。4、离子键强弱的判断(了解)离子半径越小，阴阳离子间的作用力越强，离子键越强例：KCl NaCl MgCl2 NaCl离子间强弱与性质的关系离子键越强，化合物的熔沸点越高例：KCl NaCl MgO CaO【练练】1、下列说法正确的是： A. 离子键就是使阴、阳离子结合成化合物的静电引力B. 所有金属与所有非金属原子之间都能形成离子键 C. 在化合物CaCl2中，两个氯离子之间也存在离子键D. 钠原子与氯原子结合成氯化钠后体系能量降低 2、下列各数值表示有关元素的原子序数,其所表示的各原子组中能以离子键相互结合成稳定化合物的是： A. 10与12 B.8与17 C. 11与17 D.6与143. 离子化合物溶于水或熔化时离子键是否发生变化?转化成自由移动的离子，离子键即被破坏。 4、下列说法中正确的是： A. 在离子化合物中一定只有离子键B. 非金属元素之间不可能形成离子化合物 C. 两个非金属元素原子之间不可能形成离子键D. 离子键就是阴阳离子间的静电引力 5、已知NaH是一种白色离子晶体，其中钠是+1价，NaH跟水反应放出氢气，下列叙述中正确的是 （ ）A. NaH在水中显酸性B. NaH中氢离子的电子层排布与氦原子相同C. NaH中氢离子的半径比锂离子大D. NaH中氢离子可被还原成氢气6、已知氮化钠（Na3N）在熔融时能导电，与水作用能产生氨气。试回答下列问题：（1）氮化钠属于 化合物。 （2）Na3N与水反应的方程式： ，该反应属于 反应。三、共价键 1、概念 原子间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键（1）成键粒子： （2）成键条件： 原子有未成对电子 【思考】为什么稀有气体都是单原子分子？可以相结合的原子，当它们得电子能力相差不大时，一般形成共价键。同种非金属元素的原子结合时形成共价键不同种非金属元素的原子结合时形成共价键少数金属元素和非金属元素的原子相互结合时，形成共价键 例：氯化铝 氯化亚汞 （3）成键的本质原子间的静电作用(静电引力和斥力)2、极性键和非极性键 （1）非极性键 （由同种非金属原子间形成的共价键） （2）极性键（由不同种非金属原子间形成的共价键） 3、共价键的参数（了解） （1）键长：分子中两个成键原子核间的距离 一般半径之和越小，键长越短，键越牢固，对应的分子越稳定。 （2）键能：拆开1mol共价键所需要消耗的能量或生成1mol共价键所放出的能量。 键能越大，键越牢固，对应的分子越牢固。 （3）键角：分子中键与键的夹角。4、极性分子和非极性分子（1）非极性分子分子中正负电荷重心重合的分子（共用电子对不偏向任何一个原子，整体看，电荷分布对称）例：（2）极性分子分子中正负电荷重心不重合的分子例：（3）判定： 双原子分子 非极性键非极性分子 例： 极性键 极性分子 例： 多原子分子叁原子分子：折线“V”型 极性分子 例： 直线型 非极性分子 例：四原子分子： 三角锥型 极性分子 例： 正三角形 非极性分子 例：BF3 BCl3五原子分子： 正四面体 非极性分子 例：CCl4 CH4 变形四面体 极性分子 例：CHCl3 CF2Cl2 【小结】1、极性分子中可能含有极性键。 2、非极性分子中可能含有非极性键。 3、由极性键构成的分子可能是极性分子或非极性分子。 4、由非极性键构成的分子可能是极性分子或非极性分子。四、电子式在元素符号周围用小圆点或小叉表示原子最外层电子的式子。1、原子的电子式金属：非金属：2、离子的电子式 阳离子： 阴离子：3、化学物的电子式典型化合物：CO2 H2O2 HClO NaOH Na2O2 NH4Cl 5、用电子式表示离子化合物的形成过程（三种类型）例：用电子式表示溴化钙的形成过程 注意：箭号左方相同的微粒（原子）可以合并，箭号右方相同的微粒（离子）不可以合并。【练练】 用电子式表示氧化镁的形成过程 用电子式表示硫化钾的形成过程小结：用电子式表示化合物形成时应注意的问题（1）原子的电子式只能标出最外层上的电子（2）阳离子的电子式只写离子符号，阴离子的电子式要加方括号，并在右上角标上负电荷符号 （3）离子化合物的电子式，相同的离子不要合并（4）转化过程用箭号表示，不用“”【小结】离子键与共价键的比较键 型概 念特 点形成条件存 在离子键阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键阴、阳离子间的相互作用活泼金属和活泼非金属通过得失电子形成离子键离子化合物共价键非极性键原子间通过共用电子对而形成的化学键共用电子对不发生偏移相同非金属元素原子的电子配对成键非金属单质、某些化合物极性键共用电子对偏向一方原子不同非金属元素原子的电子配对成键共价化合物、某些离子化合物常见分子的类型与形状比较分子类型分子形状键角键的极性分子极性代表物A球形非极性He、NeA2直线形非极性非极性H2、O2AB直线形极性极性HCl、NOABA直线形180极性非极性CO2、CS2ABA角形180极性极性H2O、SO2A4正四面体形60非极性非极性P4AB3平面三角形120极性非极性BF3、SO3AB3三角锥形120极性极性NH3、NCl3AB4正四面体形10928极性非极性CH4、CCl4AB3C四面体形10928极性极性CH3Cl、CHCl3AB2C2四面体形10928极性极性CH2Cl2【补充知识】氢键的形成对化合物性质的影响(1)对沸点和熔点的影响：分子间氢键的形成使物质的沸点和熔点升高，因为要使液体气化，必须破坏大部分分子间的氢键，这需要较多的能量；要使晶体熔化，也要破坏一部分分子间的氢键。所以，形成分子间氢键的化合物的沸点和熔点都比没有氢键的同类化合物为高。(2)对溶解度的影响：在极性溶剂里，如果溶质分子与溶剂分子间可以生成氢键，则溶质的溶解度增大。【例1】下列各组物质中，化学键类型完全相同的是( )A.HI和NaI B.H2S和CO2 C.Cl2和CCl4 D.F2和NaBr解析：本题主要考查常见物质中化学键种类，考查对离子键、共价键及其极性的理解与判断能力。解题的关键是熟练掌握各类型化学键的形成条件，如活泼金属和活泼非金属通过电子得失形成离子键，相同非金属元素原子的电子配对形成非极性共价键等。【例2】关于化学键的下列叙述中，错误的是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.离子化合物中含离子键 D.共价化合物中不含离子键解析：凡含有离子键的化合物不管是否含有共价键，一定属于离子化合物，所以共价化合物中不可能含有离子键。本题正确答案为B。【例3】 以下叙述中错误的是A. 钠原子与氯气反应生成食盐后，其结构的稳定性增强B. 在氧化钠中，除氧离子和钠离子的静电吸引作用外，还存在电子与电子，原子核与原子核之间的排斥作用C. 任何离子键在形成过程中必定有电子的得与失D. 钠与氧气反应生成氧化钠后，体系的能量降低解析：钠原子最外层只有一个电子，当它失去1个电子后可以形成8个电子的稳定结构使体系的能量降低，所以A、D项均正确；在离子化合物中除阴阳离子电荷之间的静电引力外，还存在电子与电子，原子核与原子核之间的排斥作用，所以B项正确；一般说来形成离子键有电子的得失，但也有例外如铵盐的形成。答案：C。【练习】1、（2005全国高考理综，6）下列分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是( )A.BF3 B.H2O C.SiCl4 D.PCl52、有A、B、C、D四种元素。已知：A的最高正价与其最低负价的代数和为6，A、D次外层电子都是8个，A和D的化合物DA在水溶液中能电离出具有相同电子层结构的阴，阳离子，B有两个电子层，其最高正价与最低负价的代数和为零；C2-离子与氪原子具有相同的电子层结构。试写出： (1)上述各元素的符号：A_B_C_D_。 (2)DA的电子式为_。 解析：最高正价与负价代数和为6的元素位于第A族（+7，-1）。最高正价与负价代数和为4的元素位于第A族（6，-2）。第A族的最高正价与负价的代数和为2（+5，-3）。第A族元素的最高正价与负价的代数和为零（4，-4）。所以A位于A，B位于A，B有两个电子层，B为碳元素。C2-离子与氪原子具有相同的电子层结构，所以C为A族并位于第四周期，即为Se元素。A和D的化合物DA在水溶液中能电离出具有相同电子层结构的阴、阳离子，且A、D次外层都有8个电子，所以A为氯元素，D为钾元素。答案：（1）Cl、C、Se、K。晶体类型与性质一、晶体分类与性质区别 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、铁四种晶体熔、沸点对比规律:（结合微粒间的作用力）离子晶体：结构相似且化学式中各离子个数比相同的离子晶体中，离子半径 (或阴、阳离子半径之和越小的)，键能越强的熔、沸点就 。例：比较NaCl、NaBr、Nal;NaCl、KCl、RbCl的熔、沸点： 离子所带电荷 的熔点较 。例：比较MgO、 NaCl的熔点： 分子晶体：在组成结构均 的分子晶体中，式量 的分子间作用力就大熔点 。例：比较F2、Cl2、 Br2、I2和HCl、HBr、HI的熔沸点： 但结构相似的分子晶体，有氢键存在熔、沸点较高。例：H2O NH3 等原子晶体：在原子晶体中，只要成键原子半径 ，键能大的，熔点就高。如金刚石、金刚砂(碳化硅)、晶体硅的熔、沸点逐渐降低。金属晶体：在元素周期表中，主族数越大，金属原子半径 ，其熔、沸点也就 。比较：比较A的Al， A的Mg，IA的Na，的熔、沸点： 而在同一主族中，金属原子半径 的，其熔沸点 。【例4】下列各组物质的晶体中,化学键类型相同、晶体类型也相同的是 (A)SO2和SiO2(B)CO2和H2 (C)NaCl和HCl(D)CCl4和KCl解析：首先根据化学键、晶体结构等判断出各自晶体类型。A都是极性共价键，但晶体类型不同，选项B均是含极性键的分子晶体，符合题意。C. NaCl为离子晶体，HCl为分子晶体，D中CCl4极性共价键，KCl离子键，晶体类型也不同。规律总结 ：1、含离子键的化合物可形成离子晶体2、含共价键的单质、化合物多数形成分子晶体，少数形成原子晶体如金刚石、晶体硅、二氧化硅等。3、金属一般可形成金属晶体【例5】1999年美国科学杂志报道：在40GPa高压下，用激光器加热到1800K，人们成功制得了原子晶体干冰，下列推断中不正确的是（ ）。A.原子晶体干冰有很高的熔点、沸点，有很大的硬度B.原子晶体干冰易气化，可用作制冷材料C.原子晶体干冰的硬度大，可用作耐磨材料D.每摩尔原子晶体干冰中含4molCO键解析：解答前，应先弄清命题者是要考查干冰的性质、还是要考查原子晶体的性质。通过“原子晶体干冰”来考测解题者对“原子晶体性质”的理解程度。原子晶体硬度大、熔点和沸点高，所以A和C两种说法正确。联想到二氧化硅晶体结构，可得出D说法也是正确的。答案应选B。【例6】下列叙述正确的是A. P4和NO2都是共价化合物 B. CCl4和NH3都是以极性键结合的极性分子C. 在CaO和SiO2晶体中，都不存在单个小分子D. 甲烷的结构式： ，是对称的平面结构，所以是非极性分子答案：C【例7】下列各组物质中，按熔点由低到高排列正确的是（ ）A.O2 I2 Hg B.CO2 KCl SiO2 C.Na K Rb D.SiC NaCl SO2解析：物质的熔点一般与其晶体类型有关，原子晶体最高，离子晶体（金属晶体）次之，分子晶体最低，应注意汞常温液态选B【练习】1、已知C3N4晶体很可能具有比金刚石更大硬度，且原子间均以单键结合，下列关于C3N4晶体的说法正确的是：( )A、C3N4晶体是分子晶体B、C3N4晶体中，C-N键的键长比金刚石中的C-C键的键长要长C、C3N4晶体中，C-N键的键长比金刚石中的C-C键的键长要短D、C3N4晶体中微粒间通过离子键结合2、有下列8种晶体：A、（水晶）SiO2；B、冰醋酸；C、氧化镁；D、白磷；E、晶体氩；F、氯化铵；G、铝；H、金刚石 用序号回答下列问题：1）属于原子晶体的化合物是 ，直接由原子构成的晶体是 ，直接由原子构成的分子晶体是 。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 ，受热熔化后化学键不发生变化的是 ，需克服共价键的是 。3、碳化硅(SiC)的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体金刚石、晶体硅、碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是A. B. C. D. 解析:由于题给的三种物质都属于原子晶体，而且结构相似都是正四面体形的空间网状结构，所以晶体的熔点有微粒间的共价键强弱决定，这里共价键强弱主要由键长决定，可近似地看作是成键原子的半径之和，由于硅的原子半径大于碳原子，所以键的强弱顺序为C-CC-SiSi-Si，熔点由高到低的顺序为金刚石碳化硅晶体硅。本题正确答案为A。4、 下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是A、光气（COCl2）B、六氟化硫C、二氟化氙D、三氟化硼解析光气从结构式可看出各原子最外层都是8电子结构，硫最外层6个电子，氙最外层已有8个电子分别形成二氟化物、六氟化物最外层电子数必超过8，硼最外层3个电子，分别与氟形成3个共价单键后，最外层只有6个电子。5、下图所示是晶体结构中具有代表性的最小重复单元（晶胞）的排列方式，其对应的化学式正确的是（图中：O-X，-Y，-Z）（ ）。【课后练习】1、下列物质中属于含有极性共价键的离子化合物的是A、过氧化钠 B、碘化氢 C、苛性钠 D、氯化钾2、下列分子中所有原子最外层都满足8电子结构的是A、次氯酸（HClO） B、CF2Cl2 C、三氟化硼（BF3） D、白磷（P4）3、下列各项表达正确的是OHHAH2O的分子模型示意图： BF的结构示意图： C乙烯分子的结构简式：CH2CH2 DCaCl2的电子式：4、关于氢键，下列说法正确的是A、氢键比范德华力强，所以它属于化学键B、分子间形成的氢键使物质的熔点和沸点升高C、由于NH3和H2O之间可形成分子间氢键，使氨在水中溶解度增大D、H2O是一种稳定的化合物，这是由于H2O之间形成氢键所致5、在下列有关晶体的叙述中错误的是A离子晶体中，一定存在离子键 B原子晶体中，只存在共价键C金属晶体的熔、沸点的均很高 D稀有气体的原子能形成分子晶体6下列表示电子式的形成过程正确的是： 7下列事实中，能够证明HCl是共价化合物的是： AHCl易溶于水； B液态的HCl不导电；CHCl不易分解； DHCl溶于水能电离，呈酸性。8下列性质中，可以证明某化合物中一定存在离子键的是 A.可溶于水B.具有较高的熔点C.水溶液能导电D.熔融状态能导电9. 下列变化过程中，共价键被破坏的是A. 烧碱固体溶于水 B. 氯化氢气体溶于水C. 二氧化碳变成干冰 D. 碘溶于酒精10、下列化合物中所有化学键都是共价键的是：ANa2O2； BNaOH； CBaCl2； DH2SO4。11.下列分子中，属于含有极性键的非极性分子是A.H2O；B.Cl2； C.CCl4；D.CO211、下列叙述中正确的是A.在极性分子中不可能存在非极性键； B.在离子晶体中不可能存在极性键C.在原子晶体中不可能存在离子键； D.含有共价键的晶体有的属于分子晶体，有的属于原子晶体，还有的属于离子晶体12、下列各组顺序的排列不正确的是 A.离子半径：NaMg2Al3F ； B.热稳定性：HClH2SPH3AsH3C.酸性强弱：H3AlO3H2SiO4H2CO3H3PO4； D.溶点：NaClSiO2H2OCO213、根据水是极性分子组成的溶剂，试判断下列物质不易溶于水的是： （ ）A、HF B、CH4 C、NC D、KBr14离子化合的熔点与离子的半径、离子所带的电荷有关，离子的半径越小，离子所带的电荷越高，则离子化合物的熔点就高。NaF、NaI、MgO均为离子化合物，现有下列数据，试判断这三种化合物的熔点高低顺序： 物 质离子电荷数112键长(1010m)2.313.182.10A；B；C；D。15. X、Y都是短周期元素，X原子最外层只有一个电子，Y元素的最高正价与最低负价的代数和为6，X和Y两元素形成的化合物为R，则下列关于R的叙述正确的是A、R 一定是共价化合物 B、R一定是离子化合物C、R可能是共价化合物，也可能是离子化合物D、R可能是气态物质，也可能是固态物质二、填空题16、影响分子间作用力的因素很多，例如，组成和结构相似的物质，分子量越大，分子间的作用力也越大，试根据这一规律判断卤素沸点由高到低的排列顺序是 ；CF4、CCl4、CBr4、CI4中熔点最高的是 ，熔点最低的是 。17W、X、Y、Z为短周期内除稀有气体外的4种元素，它们的原子序数依次增大，其中只有Y为金属元素。Y和W的最外层电子数相等。Y、Z两元素原子的质子数之和为W、X两元素质子数之和的3倍。由此可知：写出元素符号：W为_，X为_，Y为_，Z为_。W2Z是由_键组成的