高考冲刺-微粒间作用力与物质性质.ppt

1、专题2微粒间作用力与物质性质,一、化学键与分子间作用力 1.三种化学键的比较,阴、阳,离子,原子,金属离子,与自由电,子,孤电子对,空轨道,无,有,无,2.共价键与范德华力、氢键的比较,无,有,有,共价键氢键范德华力,增大,越大,越大,越大,3.微粒间的作用力对物质性质的影响 (1)分子间作用力: 范德华力影响物质的熔沸点、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_,如 F2H2S,HFHCl,NH3PH3。 (2)共价键: 共价键键能越大,分子稳定性_。,升高,增大,越强,升高,(3)金属键: 金属键影响金属的物理性质 导电性:外电场的作用下,自由电子的_

2、形成电流。 导热性:_把能量从温度高的区域传到温度 低的区域。 延展性:金属键没有方向性,当金属受外力作用时,金属原子 之间发生相对滑动,但各层金属原子之间仍保持_的作用。 (4)离子键: 离子晶体的晶格能越大,表明离子键越牢固,晶体越_且熔 点越_,硬度越_。,定向运动,自由电子的运动,金属键,稳定,高,大,4.共价键的分类及键参数 (1)分类:,头碰头,肩并肩,发生偏移,不发生偏移,一对,两对,三对,(2)键参数: 定义,气态AB分子,气态A原子和B原子,键参数对分子性质的影响,稳定性,空间构型,二、常见晶体类型 1.四种晶体类型比较,分子,原子,金属阳离子、,自由电子,阴、阳离子,范德华

3、力,共价键,金属键,离子键,2.典型的晶体的结构特点,6,12,4,正四面体,12,6,6,12,6,12,4,4,8,6,简单,立方,体心,立方,六方,面心,立方,3.晶胞组成的计算方法均摊法,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,均摊法,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1/3,粒子,方法,8,4,2,【思考辨析】 1.氢键是一种特殊的化学键。( ) 【分析】氢键不属于化学键,其强度比化学键

4、弱得多,但它比范德华力稍强。 2.卤素单质按F2I2,熔沸点逐渐升高。( ) 【分析】卤素单质的分子结构相似,随着相对分子质量的增大,分子间作用力逐渐增大,熔沸点逐渐升高。,3.H2O的沸点比H2S高得多,原因是OH键比SH键的键能大。 ( ) 【分析】由分子构成的物质的熔沸点与分子内的化学键无关,只与分子间作用力有关。虽然范德华力H2SH2O,但水分子间能够形成氢键,使H2O的沸点明显升高。 4.N2分子中两个氮原子之间的共价键为1个键和2个键。 ( ) 【分析】因N2分子中两个氮原子之间是共价叁键,其中为1个键和2个键。,5.晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”。( ) 【分析】晶胞是从晶体

5、中“截取”出来具有代表性的最小部分,而不一定是最小的“平行六面体”。 6.原子晶体的熔点一定比离子晶体的高。( ) 【分析】不一定,如MgO的熔点为2 852,石英的熔点为 1 710。,7.离子晶体是由阴、阳离子构成的,所以离子晶体能够导电。 ( ) 【分析】离子晶体内的阴、阳离子不能自由移动,不能导电,只 有在熔融状态时或水溶液中产生了自由移动的离子才能导电。 8.CO2和SiO2是同主族元素的氧化物,它们的晶体结构相似,性 质也非常相似。( ) 【分析】CO2的晶体是分子晶体,SiO2是原子晶体,晶体结构差 别很大,物理性质差别也很大。,考点 1 晶体类型的判断“五依据四类型” 1.依据

6、晶体的组成微粒和微粒间的作用判断 (1)离子晶体的组成微粒是阴、阳离子,微粒间的作用是离子键。 (2)原子晶体的组成微粒是原子,微粒间的作用是共价键。 (3)分子晶体的组成微粒是分子,微粒间的作用为分子间作用力,即范德华力。 (4)金属晶体的组成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 (1)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。 (2)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(SiO2除外)、酸、绝大多数有机物(有机盐除外)是分子晶体。 (3)常见的原子晶体单质有金

7、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、氮化硅等。 (4)金属单质与合金是金属晶体。,3.依据晶体的熔点判断 (1)离子晶体的熔点较高,常在数百摄氏度至1千余摄氏度。 (2)原子晶体熔点高,常在1千摄氏度至几千摄氏度。 (3)分子晶体熔点低,常在数百摄氏度以下至很低温度。 (4)金属晶体多数熔点高,但也有相当低的。,4.依据导电性判断 (1)离子晶体水溶液及熔融时能导电。 (2)原子晶体一般为非导体。 (3)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。 (4)金属晶体是电的良导体。,5.依据硬度和机

8、械性能判断 (1)离子晶体硬度较大或略硬而脆。 (2)原子晶体硬度大。 (3)分子晶体硬度小且较脆。 (4)金属晶体多数硬度大,但也有较低的,且具有延展性。 【误区警示】 (1)有阳离子的晶体可能是金属晶体,有阴离子的晶体一定是离子晶体。 (2)金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高,如HgS。 (3)能导电的晶体不一定是金属晶体,如石墨。,【典例1】(2011海南高考改编)铜是重要金属,Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途,如CuSO4溶液常用作电解液、电镀液等。请回答以下问题: (1)金属铜是晶体,晶体中存在的微粒是和,微粒间的相互作用力是。 (2)CuSO4中存在和(填微粒名称

9、),属于晶体,晶体中所含化学键类型是。 (3)CuSO4粉末常用来检验一些有机物中的微量水分,其原因是 。,(4)元素金(Au)处于周期表中的第6周期,与Cu同族,Au原子外围电子排布式为 ; 一种铜合金晶体具有立方最密堆积的结构,在晶胞中Cu原子处于面心,Au原子处于顶点位置,则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为 ;该晶体中,原子之间的作用力是 。 (5)上述晶体具有储氢功能,氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待,该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构相似,该晶体储氢后的化学式应为 。,【解题指南】解答本题注意以下3点: (1)金属单质属于金

10、属晶体,离子化合物属于离子晶体; (2)根据金属堆积模型推断微粒间的数量关系; (3)氟化钙的晶胞中每个F-恰好处于4个Ca2+围成四面体的中间。,【解析】(1)铜为金属晶体,晶体中存在金属阳离子和自由电子,微粒间的相互作用力是金属键。 (2)CuSO4固体为离子晶体,晶体是由Cu2+和 组成,两者以离子键结合,固体中存在离子键和共价键。 (3)白色的CuSO4粉末与水结合生成蓝色的CuSO45H2O晶体,该反应常用于检验微量水的存在。,(4)铜的价电子排布为3d104s1,最外层只有1个电子,最外层电 子排布式为4s1,所以与Cu同族的第6周期的Au原子最外层电 子排布式为6s1。立方最密堆

11、积的结构中,顶点有8个Au原子, 顶点上的原子为8个晶胞共用,完全属于该晶胞的有8 =1(个),6个面的中心共有6个Cu原子,面上的原子被2个晶胞 共用,完全属于该晶胞的有6 =3(个),所以Cu原子与Au原 子数量之比为31。金属和合金属于金属晶体,微粒间的作 用力为金属键。,(5)氟化钙的晶胞如图所示,在立方体里面有8 个F-,每个F-恰好处于4个Ca2+围成的四面体的 中间。若把该铜金合金中的Cu原子和Au原子 等同看待,则Cu原子和Au原子相当于CaF2中的 Ca2+,所储H原子相当于F-,故其化学式为Cu3AuH8。 答案:(1)金属金属阳离子自由电子金属键 (2)阴离子阳离子离子离

12、子键、共价键 (3)白色CuSO4粉末和水结合生成蓝色的CuSO45H2O晶体 (4)6s131金属键(5)Cu3AuH8,【互动探究】若已知在第(4)问中铜合金晶体的密度为gcm-3,M(Cu)=a gmol-1,M(Au)=b gmol-1,则 (1)其晶胞质量为多少? 提示:由于在晶胞中Cu原子处于面心,Au原子处于顶点位置, 所以Cu原子与Au原子数量之比为31,取1 mol晶胞,其质量 m=(3a+b)g,故一个晶胞的质量为 g。,(2)与Au原子距离最近并且相等的Cu原子的个数是多少? 提示:12个,从三个面上去考虑,每面上4个,共12个,即,【变式训练】(2013台州模拟)下面有

13、关晶体的叙述中,错误的是() A.金刚石网状结构中,碳原子和共价键的个数比为12 B.氯化钠晶体中,每个Na+周围距离相等的Cl-肯定为6个 C.氯化铯晶体中,每个Cs+周围紧邻6个Cs+ D.干冰晶体中,每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子 【解析】选B。在NaCl晶体中,每个Na+周围距离相等且最近的Cl-为6个,随着距离增加,Na+周围距离相等的Cl-会不断增加,B说法错误。,考点 2 晶体熔、沸点高低的比较方法 1.不同类型晶体熔、沸点的比较 不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律:原子晶体离子晶体分子晶体。 2.同种晶体类型熔、沸点的比较 (1)原子晶体: 如熔点:金刚石碳化硅硅。,(

14、2)离子晶体: 一般地说,阴阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力就越强,其离子晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgOMgCl2NaClCsCl。 衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,熔点越高,硬度越大。,(3)分子晶体: 分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有氢键的分子晶体熔、沸点反常的高。如H2OH2TeH2SeH2S。 组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高,如SnH4GeH4SiH4CH4。 组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近),分子的极性越大,其熔、沸点越高,如CON2,CH3OHCH3CH3。,(4)金属晶体:

15、 金属离子半径越小,离子电荷数越多,其金属键越强,金属熔、沸点就越高,如熔、沸点:NaMgAl。 金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,汞、铯等熔、沸点很低。,【误区警示】 (1)离子晶体中不一定都含有金属元素,如NH4Cl是离子晶体;金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体,如AlCl3是分子晶体;含有金属离子的晶体不一定是离子晶体,如金属晶体中含有金属离子。 (2)含阴离子的晶体中一定含有阳离子,但含阳离子的晶体中不一定含阴离子,如金属晶体。 (3)易误认为金属晶体的熔点比分子晶体的熔点高,其实不一定,如Na的熔点为97,尿素的熔点为132.7。,【典例2】(2013金

16、华模拟)现有几组物质的熔点()数据:,据此回答下列问题: (1)由表格可知,A组熔点普遍偏高,据此回答: A组属于晶体,其熔化时克服的粒子间的作用力是; 硅的熔点高于二氧化硅,是由于; 硼晶体的硬度与硅晶体相对比:。 (2)B组晶体中存在的作用力是,其共同的物理性质是。 有金属光泽导电性 导热性 延展性,(3)C组中HF熔点反常是由于。 (4)D组晶体可能具有的性质是(填序号)。 硬度小 水溶液能导电 固体能导电 熔融状态能导电 (5)D组晶体中NaCl、KCl、RbCl的熔点由高到低的顺序为： ,MgO晶体的熔点高于三者,其原因解释为: 。,【解题指南】解答本题注意以下3点: (1)根据表格

17、中数据可以判断出晶体类型,再推测晶体的性质; (2)HF熔点反常的原因与氢键有关; (3)利用晶格能的知识分析离子晶体熔点高低的原因。,【解析】(1)A组由非金属元素组成,熔点最高,属于原子晶体,熔化时需破坏共价键。由共价键形成的原子晶体中,原子半径小的键长短,键能大,晶体的熔、沸点高,硬度大。 (2)B组都是金属,存在金属键,具有金属晶体的性质。 (3)C组卤化氢晶体属于分子晶体,HF熔点高是由于分子之间形成氢键。 (4)D组是离子化合物,熔点高,具有离子晶体的性质。 (5)晶格能与离子电荷数和离子半径有关,电荷越多半径越小,晶格能越大,晶体熔点越高。,答案:(1)原子共价键 SiSi键能大

18、于SiO键能 硼晶体大于硅晶体 (2)金属键 (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)NaClKClRbClMgO晶体为离子晶体,离子所带电荷越多,半径越小,晶格能越大,熔点越高,【互动探究】 (1)C组中物质的熔点HClHBrHI的原因是什么? 提示:HX为分子晶体,HCl、HBr、HI三种分子的组成和结构相似,分子之间只存在范德华力,随着相对分子质量的增大,分子间作用力增大,熔点升高。 (2)B组元素,失电子能力与金属键有无关系? 提示:金属键可以用来解释金属的某些物理性质,而金属的失电子能力属于金属的化学性质,与金属键无关。

19、,【变式训练】参考下表中物质的熔点,回答有关问题:,(1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤素离子及碱金属 离子的有关,随着的增大,熔点依次降低。 (2)硅的卤化物的熔点及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点与 _有关,随着增大,增大,故熔点 依次升高。 (3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多,这与 _有关,因为 ,故前者的熔点远高 于后者。,【解析】分析表中的物质和数据:NaF、NaCl、NaBr、NaI均为离子晶体,它们的阳离子相同,随着阴离子离子半径的增大,离子键依次减弱,熔点依次降低。NaCl、KCl、RbCl、CsCl四种碱金属的氯化物均为离子晶体,它们的阴离子相同,随着阳离

20、子离子半径的增大,离子键逐渐减弱,熔点依次降低。 SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4四种硅的卤化物均为分子晶体,它们的结构相似,随着相对分子质量的增大,分子间作用力逐渐增强,熔点依次升高。SiCl4、GeCl4、SnCl4、PbCl4也为分子晶体。,答案:(1)半径半径 (2)相对分子质量相对分子质量分子间作用力 (3)晶体类型NaX是离子晶体,SiX4是分子晶体,1.(1)(2012新课标全国卷节选)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如图所示,其晶胞边长为540.0 pm,密度为gcm-3(列式并计算),a位置S2-与b位置Zn2+之间的距离为

21、pm(列式表示)。,(2)(2010海南高考节选)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料,其晶胞结构示意图如图所示。该合金的化学式为。,【解析】(1)晶胞密度= 4.1 gcm-3; 设x为晶胞边长,过b向上面作垂线,构成直角三角形,两边分别 为 /4x、1/4x,即可求出斜边为 /4x= /4 540.0 pm=135 pm。 (2)根据晶胞示意图,8个镧原子均位于顶点上,故本晶胞含有的镧原子数为81/8=1;镍原子有8个在面上,1个在晶胞内部,故本晶胞含有的镍原子数为81/2+1=5;故其化学式为LaNi5。,答案:(1) 4.1 或 或135 (2)LaNi5,2.氮元素可以形

22、成多种化合物。 (1)肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同,则N2H6SO4的晶体内不存在(填标号)。 a.离子键b.共价键 c.配位键d.范德华力,(2)图1表示某种含氮有机化合物的结构,其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2),分子内存在空腔,能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。 下列分子或离子中,能被该有机化合物识别的是(填标号)。 a.CF4b.CH4c. d.H2O,【解析】(1)N2H6SO4和(NH4)2SO4都是离子晶体, 和 之间存在离子键, 中N和H之间形成6个键(其中2个配位键), N和N之间形成共价键, 中S和O之间形成共价键,不含范德华 力。 (2)氢原子连接电负性大、半径小、有孤电子对的氮、氧、氟 原子时,能够形成氢键,所以CF4和CH4不能形成氢键,由图2可 知,4个氮原子处于正四面体的顶点形成4个氢键,需要4个氢原 子,所以 能够被该有机化合物识别。 答案:(1)d(2)c,3.(2012福建高考改编) (1)元素的第一电离能:AlSi(填“”或“”)。 (2)基态Mn2+的核外电子排布式为。 (3)硼砂是含结晶水的四硼酸钠,其阴离子Xm-(含B、O、H三种元素)的球棍模型如图所示:,硼砂晶体由Na+、Xm-和H2O构成,它们之间存在的作用力有 (填序号)。 A.离子键B.共价键C.金属键 D.范