2014年高考化学专题复习——化学键和晶体结构

2014高考化学必备专题化学键和晶体结构【考纲解读】1掌握化学键的类型，理解离子键与共价键的概念2掌握极性键和非极性键判断方法3了解键参数，共价键的主要类型键和键4掌握原子、离子、分子、离子化合物的电子式，用电子式表示物质的形成过程【高考预测】纵观近几年的高考试题，化学键理论的再现率为100%。主要考察化学键的分类、重要物质的电子式、氢键、化合物的分类等等。一、 化学键1、概念： ，叫做化学键，根据成键原子间的电负性差值可将化学键分为 和 。旧的化学键的断裂和新的化学键的生成是化学反应的本质，也是化学反应中能量变化的根本。2化学键的类型比较离子键共价键金属键极性键非极性键定义阴、阳离子之间的静电作用不同原子间通过共用电子对所形成的相互作用相同原子间通过共用电子对所形成的相互作用金属阳离子和自由电子之间的静电作用成键元素活泼的金属元素与活泼的非金属元素不同的非金属元素相同的非金属元素金属元素之间成键微粒阴、阳离子原子原子金属阳离子与自由电子粒子间相互作用静电作用共用电子对共用电子对静电作用电子式举例Na+重要应用是使原子互相结合成分子的主要因素2化学键与物质类别的关系（1）只含非极性共价键键的物质：同种非金属元素构成的单质。如H2、N2、P4、金刚石、晶体硅；（2）只含有极性共价键的物质：一般是不同非金属元素构成的化合物。如：HCl、NH3、CS2等；（3）既有极性键又有非极性键的物质：如：H2O2、C2H2、C2H6、C6H6(苯)；（4）只含离子键的物质：活泼金属和活泼非金属元素形成的化合物。如：NaCl、K2S、MgBr2等。（5）既有离子键又有非极性键的物质，如Na2O2、CaC2等。（6）由离子键、共价键、配位键构成的物质，如：NH4Cl （7）只含共价键而无范德瓦耳斯力的化合物，如原子晶体SiO2、SiC等。（8）无化学键的物质：稀有气体，如He、Ar等。（9）由极性键形成的非极性分子有：CO2、CS2等。 (10)都是由非金属元素形成的离子化合物为：NH4Cl 、NH4HCO3等；3.共价键的类型共价键 非极性共价键： 元素的原子间形成的共价键，共用电子对 偏向任何一个原子，各原子都 ，简称 极性共价键： 元素的原子间形成的共价键，共用电子对偏向电负性 较 的一方，简称 共价键 键：键的特征：以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为 。常见的键有“s-s键”、 、 。 键：键呈 对称，常见的有“ 键”思考：如何判断键和键？键和键的稳定性如何？4.共价键键参数 键参数包括 、 、 ；其中 、 是衡量共价稳定性的参数，通常键长越 ，键能越大，表明共价键越稳定；共价键具有 性， 是描述分子立体结构的重要参数，分子的立体结构还与 有一定的关系。例1. （2013上海化学4）下列变化需克服相同类型作用力的是A.碘和干冰的升华 B.硅和C60的熔化C.氯化氢和氯化钾的溶解 D.溴和汞的气化【答案】A二、分子间作用力、氢键1.分子间作用力：分子间作用力又称 ，是广泛存在于分子与分子之间的较弱的电性引力，只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用存在。2影响分子间作用力大小的因素：(1)组成与结构相似的物质，相对分子质量 ，分子间作用力越大(2)分子的极性越大，分子间作用力 (3)分子的空间构型：一般来说，分子的空间型越对称，分子间作用力越小3分子间作用力对物质性质的影响分子间作用力主要影响物质的物理性质，如 、 等4.氢键 氢键是除范德华力外的另一种 ，它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与 中电负性很强的原子之间的作用力；氢键不仅存在于分子与分子之间，也可存在于分子内。与化学键相比，氢键是一种较弱的作用力，但比范德华力大。氢键存在广泛，如蛋白质分子、H2O、NH3、HF等分子之间。分子间氢键会使物质的熔点和沸点_。特别提醒(1)氢键不是化学键，是介于分子间作用力和化学键之间的一种作用力。(2)氢键、分子间作用力的大小主要影响物质的物理性质，如熔点、沸点等。5.化学键、分子间作用力、氢键的比较化学键分子间作用力氢键定义相邻的两个或多个原子间的强烈的相互作用把分子聚集在一起的作用某些氢化物分子间存在的一种相互作用范围分子内或某些晶体内分子间HF、H2O、NH3等分子间强度比较强烈比化学键弱的多比分子间作用力稍强性质影响主要影响分子的化学性质影响物质的熔沸点等物理性质影响物质的熔沸点等物理性质例2. （2013安徽理综25）（15分）X、Y、Z、W是元素周期表中原子序数依次增大的四种短周期元素，其相关信息如下表：（1）W位于元素周期表第 周期第 族；W的原子半径比X的 （填“大”或“小”）。（2）Z的第一电离能比W的 （填“大”或“小”）； 油固态变为气态所需克服的微粒间作用力是 ；氢元素、的原子可共同形成多种分子，写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称 。（3）震荡下，向Z单质与盐酸反应后的无色溶液中滴加溶液直至过量，能观察到的现象是；的单质与氢氟酸反应生成两种无色气体，该反应的化学方程式是 。（4）在25、101下，已知13.5g的固体单质在气体中完全燃烧后恢复至原状态，放热419,该反应的热化学方程式是 。25【答案】（1）三 NA 小（2）小 分子间作用力（范德华力） 甲醛（甲酸）（3）先产生白色沉淀，后沉淀溶解 Si + 4HF = SiF4 + 2H2（4）2Al + 3 O2 =Al2O3 H= -1675KJmol三、化合物类型化合物类型离子化合物共价化合物定义由阴、阳离子相互作用构成的化合物由共用电子对形成分子的化合物构成微粒类型阴离子和阳离子原子微粒间的主要作用离子键共价键实例强碱、盐和金属氧化物酸、非金属氧化物例3. （2013海南化学19I）（6分）下列化合物中，含有非极性共价键的离子化合物是ACaC2 BN2H4CNa2S2DNH4NO3答案AC四、电子式 1电子式的书写：在元素符号周围用“”、“”来表示原子或离子的价电子层电子的式子，叫做电子式。例如：原子：、，阳离子：Mg2+、H+、，阴离子：、。（1）原子的电子式中性原子最外层电子数没有发生变化，书写时把最外层电子写出来，注意对称美。如硫原子例4. （2013江苏化学2）下列有关化学用语表示正确的是A.丙烯的结构简式：C3H6B.氢氧根离子的电子式：C.氯原子的结构示意图：D.中子数为146、质子数为92的铀(U)原子14692U【答案】B五、极性分子和非极性分子1常见分子的键的极性、分子构型、分子的极性分子类型实例键的极性分子构型分子的极性单原子分子AHe、Ne、Ar非极性双原子分子A2H2、O2、N2非极性键直线（对称）型非极性双原子分子ABHX、CO、NO极性键直线（不对称）型极性AB2或A2BAB2CO2、CS2极性键直线（对称）型非极性AB2或A2BH2O、SO2、H2S 极性键折线（不对称）型极性AB3AB3BF3、SO3极性键正三角（对称）型非极性AB3NH3、PCl3极性键三角锥型极性AB4CH4、CCl4极性键正四面体非极性2判断ABn型分子是否有极性的经验规律：看A的化合价的绝对值是否等于主族序数。3. 杂化轨道理论杂化轨道理论要点：只有 原子轨道才能杂化原子轨道杂化时，轨道 不变，轨道的形状发生变化原子轨道杂化后总能量比原有轨道能量之和降低杂化轨道只于形成键sp杂化轨道夹角 ，sp2杂化轨道夹角 ，sp3杂化轨道夹角 。例5. （2013上海化学5）374、22.1Mpa以上的超临界水具有很强的溶解有机物的能力，并含有较多的H+和OH-，由此可知超临界水A.显中性，pH等于7 B.表现出非极性溶剂的特性C.显酸性，pH小于7 D.表现出极性溶剂的特性【答案】B六、晶体1.晶体基本类型与性质（1）物质可分为晶体与非晶体，晶体具有一定的几何形状和固定的熔、沸点。晶体根据构成的微粒及作用力不同分为四大类。晶体类型离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体构成晶体粒子阴、阳离子原子分子金属阳离子、自由电子形成晶体的作用力离子键共价键范得瓦耳斯力金属键物质性质熔沸点较高很高低一般较高，少部分低硬度硬而脆大小一般较大，少部分小导电性不良（熔融状态可导电）绝缘体或半导体不良晶体、熔融状态坤导电导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相似相溶原理难溶（活泼金属与水反应）典型实例KCl、Na2SO4金刚石、硅、SiO2H2、Cl2、干冰金属2. .常见晶体的结构在金刚石的晶体结构中每个碳原子与周围的4个碳原子形成四个碳碳单键，这5个碳原子形成的是 结构，两个碳碳单键的键角为 ，其中的碳原子采取 杂化，金刚石晶体中C原子数与C-C键数之比为 ，晶体中最小的环上上的碳原子数为 ；石墨晶体中C原子数与C-C键数之比为 ；NaCl晶体中Na+的配位数为 ，Cl-的配位数为 ，每个Na+的周围距离最近且相等的Na+的个数为 ，CsCl晶体中Cs+的配位数为 ，Cl-的配位数为 ，每个Cs+的周围距离最近且相等的Cs+的个数为 ；二氧化硅晶体中每个硅原子与 个氧原子相连，在二氧化硅晶体中最小的环中有 个原子，1mol二氧化硅晶体中，Si-O的数目为 。3. 晶体熔、沸点高低比较(1)不同类型的晶体：一般而言，熔、沸点高低顺序为原子晶体离子晶体和金属晶体分子晶体(2)同类晶体：原子晶体的熔、沸点取决于共价键的键长和键能，键长越短、键越大，熔、沸点越高，如金刚石金刚砂晶体硅离子晶体的熔、沸点取决于离子键的强弱，通常离子半径越小、离子所带电荷数大，离子键越强，熔、沸点高，如KFKClKBr、NaClKCl；晶格能是指 形成1摩离子晶体释放的能量，通常取正值，晶格能越大，形成的离子晶体越 ，且熔沸点 分子晶体的熔、沸点取决于分子间作用力的大小，通常分子极性越强、相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔、沸越高，有氢键的分子晶体，还要考虑氢键的强弱同类金属晶体中，金属离子半径越小，阳离子带电荷数越高，金属键越强，熔、沸点越高，如LiNaK， NaMg7;Y单质是一种黄色晶体；R基态原子3d轨道的电子数是4s轨道电子数的3倍。Y、Z分别与钠元素可以形成化合物Q和J，J的水溶液与AgNO3溶液反应可生成不溶于稀硝酸的白色沉淀L;Z与氢元素形成的化合物与G反应生成M。 请回答下列问题： M固体的晶体类型是 。 Y基态原子的核外电子排布式是 ；G分子中X原子的杂化轨道的类型是 。 L的悬浊液加入Q的溶液，白色沉淀转化为黑色沉淀，其原因是 。R的一种含氧酸根RO42具有强氧化性，在其钠盐中加入稀硫酸，溶液变为黄色，并有无色气体产生，该反应的离子方程式是 。14(8分)已知五种元素的原子序数大小顺序为CABDE，A、C同周期，B、C同主族。A与B形成的离子化合物A2B中所有离子的电子数相同，其电子总数为30；D和E可形成4核10个电子的分子。试回答下列问题：(1)写出下列元素的名称：A_，C_。(2)用电子式表示离子化合物A2B的形成过程：_。(3)写出下列物质的电子式：D元素形成的单质_；E与B形成的化合物_；A、B、E形成的化合物_；D与E形成的共价化合物_。15(10分)(2012安庆质检T25有删减)元素X、Y、Z、W位于元素周期表中前四周期，原子序数依次增大。其相关信息如下：元素相关信息X基态原子核外有三个能级，每个能级的电子数都相等YY与Z不在同一周期，其原子核外未成对电子数比电子层数多1Z可与W形成两种化合物，且水溶液均呈酸性W是地壳中质量百分含量第二的金属元素请回答：(1)W的基态原子核外电子排布式是_。Y单质分子中含_个键，试比较Y与同周期相邻的两种元素的第一电离能大小关系：_(填元素符号)。(2)X与Z形成的最简单的化合物是一种优良的溶剂，它是由_(填“极性”“非极性”)键构成的_(填“极性”或“非极性”)分子。(3)X所形成的一种晶体具有高硬度、高熔点特性，属于_(填“分子”“原子”或“离子”)晶体，该晶体结构中ZZZ键角为_。16(14)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，SiC晶体中微粒间存在的作用力是_，SiC和晶体硅的熔沸点关系为_。(3)Na、Mg、Ca三种晶体共同的物理性质是_(填序号)。有金属光泽导电性导热性延展性(4)C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2的化学式相似，但结构和性质有很大的不同。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原子间能形成上述键，而Si、O原子间不能形成上述键：_，SiO2属于_晶体，CO2属于_晶体，所以熔点CO2_SiO2(填“”)。(5)金刚石、晶体硅、二氧化硅、MO、CO2、M六种晶体的组成微粒分别是_，熔化时克服的微粒间的作用力是_。17(9分)(2011安徽高考)W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素，其原子半径随原子序数变化如下图所示。已知W的一种核素的质量数为18，中子数为10；X和Ne原子的核外电子数相差1；Y的单质是一种常见的半导体材料；Z的电负性在同周期主族元素中最大。(1)X位于元素周期表中第_周期第_族；W的基态原子核外有_个未成对电子。(2)X的单质和Y的单质相比，熔点较高的是_(写化学式)；Z的气态氢化物和溴化氢相比，较稳定的是_(写化学式)。(3)Y与Z形成的化合物和足量水反应，生成一种弱酸和一种强酸，该反应的化学方程式是_。(4)在25 、101 kPa下，已知Y的气态氢化物在氧气中完全燃烧后恢复至原状态，平均每转移1 mol电子放热190.0 kJ，该反应的热化学方程式是_。答案1D中相邻原子间的强相互作用叫做化学键。中例如H2SO4是属于共价化合物的强电解质，中稀有气体的单质中无化学键。2C考察盖斯定律以及键能与反应热的关系。根据P4是正四面体，P4有6个PP键，6E(PP)+6（ClCl）121.2c=a, 6E(PP)+10（ClCl）20c=b, Cl2(g)PCl3(g)PCl5(g) H=( bkJmol1akJmol1)/4。A项，E(PP)E(PCl)；B项，PCl5是固态，无法计算；C项，4E(ClCl)+121.2c20c=ba，有E(ClCl)= ，正确；D项，经过计算，E(PP)= ，错误。选择C。3D只含有共价键的物质也可能是单质，A错误；由两种原子组成的纯净物也可能是单质，如HD，B错误；大部分共价化合物熔化时不一定破坏共价键，如冰熔化，C错误。4C气体单质分子中，可能有键，如Cl2；也可能既有键又有键，如N2；但也可能没有化学键，如稀有气体。5AA项中CaCl2和Na2S中都只有离子键；B项中Na2O只有离子键，而Na2O2除有离子键外，还有非极性共价键(过氧根离子中)；C项中Ne分子中无化学键；D项中HCl只有共价键，而NaOH中除有共价键(氢氧根离子中)外，还有离子键。6AN2中存在共价键；MgCl2中只含有离子键；NH4Cl中虽然含有共价键，又全部由非金属元素组成，但也含有离子键，属于离子化合物。7A选项ABCD断键离子键和极性键极性键离子键极性键离子键极性键和非极性键成键极性键离子键和极性键离子键极性键离子键极性键和非极性键8.CI、Br最外层均有7个电子，通过共用一对电子即可达到8电子稳定结构，A正确；B中H、Cl、O三原子之间通过共用电子对形成次氯酸，其电子式为H ，结构式为HOCl，B正确；HIO的结构与HClO类似，其中I、O两原子的最外层达到8电子稳定结构，H原子最外层只有2个电子，C不正确；D中NaBr是离子化合物，正确。9C分子晶体中每个分子内不一定含有极性共价键，例如O2中只含非极性共价键，A错；原子晶体中的相邻原子间可能存在极性共价键，例如SiO2中Si和O之间为极性键，B错；金属晶体的熔点范围较广，例如汞常温下为液体，熔沸点较低，D错。10B干冰和液氮分子间没有化学键，只存在分子间作用力。11A本题考查的是晶体结构。晶体类型相同的物质在发生状态变化时所克服的粒子间作用属于同种类型，否则就不属于同种类型，A中溴和苯都是分子晶体，所克服的都是分子间作用力；B中干冰属于分子晶体，需克服分子间作用力，而NH4Cl属于离子晶体，需克服离子键和共价键；C中SiO2是原子晶体，需克服共价键，铁属于金属晶体，需克服金属键；D中食盐属于离子晶体，需克服离子键，葡萄糖属于分子晶体，需克服分子间作用力。12B从表中各物质的熔点可以看出，Na2O、NaCl、AlF3、Al2O3是离子晶体，SiO2是原子晶体，AlCl3、BCl3、CO2形成的晶体是分子晶体。13答案：（1）M的晶体类型，M为NH4Cl，属离子晶体；（2）Y基态原子的电子排布：1s2 2s2 2p6 3s2 3p4，G分子中X原子的杂化轨道类型为sp3杂化；（3）AgCl悬浊液中加入Ag2S，Ksp（AgCl）E，故D为N，E为H。C与A(Na)同周期，与B(O)同主族，则C为硫。答案：(1)钠硫15解析：由X元素有三个能级，每个能级电子数相同可知，X的核外电子排布式是1s22s22p2，是C元素，由W是地壳中含量第二多的金属元素可知，W是Fe，由Z与W可形成两种化合物，且呈酸性可知，Z是Cl元素，由Y与Z不在同一周期可知，Y应该是第二周期元素，且由Y的未成对电子数比电子层数多1可知，该元素的电子排布式是1s22s22p3，是N元素。(1)同周期元素从左往右第一电离能依次增大，但由于氮元素的2p轨道是半充满状态(相对稳定状态)，导致其电离能较大，所以NOC；(3)该单质是金刚石，呈正四面体结构，是原子晶体，键与键之间的夹角是10928。答案：(1)1s22s22p63s23p63d64s2(或Ar3d64s2)2NOC(2)极性非极性(3)原子1092816解析：(1)C、Si和O的电负性大小顺序为：OCSi。(2)因为SiC的键长小于SiSi，所以熔点碳化硅晶体硅。(3)Na