化學鍵與晶體型別

2023-01-18 17:45:05 字數 3583 閱讀 3944

考試大綱要求

1.理解離子鍵、共價鍵的涵義,了解鍵的極性。

2.了解幾種晶體型別(離子晶體、原子晶體、分子晶體)及其性質。

知識規律總結

一、化學鍵與分子間作用力

表4-1化學鍵與分子間作用力的比較

二、化學鍵的分類

表4-2離子鍵、共價鍵和金屬鍵的比較

三、共價鍵的型別

表4-3非極性鍵和極性鍵的比較

四、分子的極性

1.非極性分子和極性分子

表4-4 非極性分子和極性分子的比較

2.常見分子的型別與形狀

表4-5常見分子的型別與形狀比較

3.分子極性的判斷

(1)只含有非極性鍵的單質分子是非極性分子。

(2)含有極性鍵的雙原子化合物分子都是極性分子。

(3)含有極性鍵的多原子分子,空間結構對稱的是非極性分子;空間結構不對稱的為極性分子。

注意:判斷abn型分子可參考使用以下經驗規律:①若中心原子a的化合價的絕對值等於該元素所在的主族序數,則為非極性分子,若不等則為極性分子;②若中心原子有孤對電子(未參與成鍵的電子對)則為極性分子,若無孤對電子則為非極性分子。

五、晶體型別

1.分類

表4-6各種晶體型別的比較

2.物質溶沸點的比較

(1)不同類晶體:一般情況下,原子晶體》離子晶體》分子晶體

(2)同種型別晶體:構成晶體質點間的作用大,則熔沸點高,反之則小。

①離子晶體:離子所帶的電荷數越高,離子半徑越小,則其熔沸點就越高。

②分子晶體:對於同類分子晶體,式量越大,則熔沸點越高。

③原子晶體:鍵長越小、鍵能越大,則熔沸點越高。

(3)常溫常壓下狀態

①熔點:固態物質》液態物質

②沸點:液態物質》氣態物質

3.「相似相溶」規律

極性分子組成的溶質易溶於由極性分子組成的溶劑;非極性分子組成的溶質易溶於由非極性分子組成的溶劑。

思維技巧點撥

一、化學鍵及分子極性的判斷

【例1】 下列敘述正確的是

和no2都是共價化合物

和nh3都是以極性鍵結合的極性分子

c.在cao和sio2 晶體中,都不存在單個小分子

d.甲烷的結構式:是對稱的平面結構,所以是非極性分子

【解析】 p4和no2分子中都含有共價鍵,但p4是單質,故選項a錯誤。ccl4是含有極性鍵的非極性分子,故選項b錯誤。原子晶體、離子晶體和金屬晶體中不存在小分子,只有分子晶體中才存在小分子,故選項c正確。

甲烷分子為正四面體形的非極性分子,故選項d錯誤。本題正確答案為c。

【例2】 關於化學鍵的下列敘述中,正確的是

a.離子化合物可能含共價鍵b.共價化合物可能含離子鍵

c.離子化合物中含離子鍵d.共價化合物中不含離子鍵

【解析】 凡含有離子鍵的化合物不管是否含有共價鍵,一定屬於離子化合物,所以共價化合物中不可能含有離子鍵。本題正確答案為acd。

二、熔沸點判斷

【例3】 碳化矽(sic)的一種晶體具有類似金剛石的結構,其中碳原子和矽原子的位置是交替的。在下列三種晶體①金剛石、②晶體矽、③碳化矽中,它們的熔點從高到低的順序是

abcd.②①③

【解析】 由於題給的三種物質都屬於原子晶體,而且結構相似都是正四面體形的空間網狀結構,所以晶體的熔點由微粒間的共價鍵強弱決定,這裡共價鍵強弱主要由鍵長決定,可近似地看作是成鍵原子的半徑之和,由於矽的原子半徑大於碳原子,所以鍵的強弱順序為c—c>c—si>si—si,熔點由高到低的順序為金剛石》碳化矽》晶體矽。本題正確答案為a。

三、晶體結構知識的應用

【例4】 圖4-1是石英晶體平面示意圖,它實際上是立體的網狀結構,其中矽、氧原子數之比為_______。原矽酸根離子sio44-的結構如圖4-2所示,二聚矽酸根離子si2o76-中,只有矽氧鍵,它的結構可表示為_______。

【解析】 由圖4-1可以看出:每個矽原子周圍結合4個氧原子,同時每個氧原子跟2個矽原子結合,因此二氧化矽晶體(石英)是由氧、矽原子按原子個數1∶2組成的立體空間網狀結構的原子晶體。si2o76-只有矽氧鍵,根據sio44-的結構圖可得si2o76-的結構圖見圖4-3。

【例5】 (1)中學化學教材中圖示了nacl晶體結構,它向三維空間延伸得到完美晶體。nio(氧化鎳)晶體的結構與nacl相同,ni2+與最鄰近o2-的核間距離為a×10-8cm,計算nio晶體的密度(已知nio的摩爾質量為74.7g/mol)。

(2)天然和絕大部分人工製備的晶體都存在各種缺陷,例如在某氧化鎳晶體中就存在如圖4-4所示的缺陷:乙個ni2+空缺,另有兩個ni2+被兩個ni3+所取代。其結果晶體仍呈電中性,但化合物中ni和o的比值卻發生了變化。

某氧化鎳樣品組成為ni0.97o,試計算該晶體中ni3+與ni2+的離子數之比。

【解析】 晶胞中陰、陽離子個數的確定通常採用「原子分割法」,具體如下:①處於頂點的離子,同時為8個晶胞共有,每個離子有1/8屬於晶胞;②處於稜上的離子,同時為4個晶胞共有,每個離子有1/4屬於晶胞;③處於面上的離子,同時為2個晶胞共有,每個離子有1/2屬於晶胞;④處於內部的1個離子,則完全屬於該晶胞,該離子數目為1。要確定nio的密度,就應確定單位體積中nio分子的個數,再結合nio的摩爾質量求算出該晶體中nio的質量,最後求出密度。

本題解答如下:

(1)如圖4-5所示,以立方體作為計算單元,此結構中含有ni2+—o2-離子數為:4×=(個),所以1 mol nio晶體中應含有此結構的數目為6.02×1023÷=12.

04×1023(個),又因乙個此結構的體積為(a×10-8cm)3,所以1 mol nio的體積應為12.04×1023×(a×10-8)cm3,nio的摩爾質量為74.7g/mol,所以nio晶體的密度為=(g/cm3)

(2)解法一(列方程):設1 mol ni0.97o中含ni3+為 x mol,ni2+為y mol,則得

解得x=0.06,y=0.91,故n(ni3+)∶n(ni2+)=6∶91

解法二(十字交叉):由化學式ni0.97o求出ni的平均化合價為2/0.97,則有

故n(ni3+)∶n(ni2+)=6∶91。

基礎知識

1.化學鍵

2.共價鍵的極性與分子的極性

3.思考:非極性鍵是否只存在於單質分子中?

4.晶體型別與性質

一、選擇題

1.下列物質的化學式中,具有非極性鍵的離子化合物是( )

2.實現下列變化時,需克服相同型別作用力的是( )

a.二氧化矽和乾冰的熔化b.液溴和液汞的氣化

c.食鹽和冰的熔化d.純鹼和燒鹼的熔化

3.溴化碘(ibr)的化學性質似鹵素單質,能跟大多數金屬反應生成金屬鹵化物,能跟某些非金屬單質反應生成相應鹵化物,能跟水反應,其化學方程為ibr+h2ohbr+hio,下列有關ibr的敘述中,正確的是( )

a.固體ibr是分子晶體

b.在很多反應中ibr是強氧化劑

跟水反應時,它既是氧化劑又是還原劑

d.跟naoh溶液反應生成nabr和naio

4.下列分子的結構中,原子的最外層不能都滿足8電子穩定結構的是( )

5.已知磷酸分子中的三個氫原子都可以跟重水分子(d2o)中的d原子發生氫交換。又知次磷酸(h3po2)也可跟d2o進行氫交換,但次磷酸鈉(nah2po2)卻不再能跟d2o發生氫交換。由此可推斷出h3po2的分子結構是( )

2 專題八化學鍵與晶體結構

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