2020同步苏教化学选修三新突破讲义：专题3 专题复习课 Word版含答案

化学键类型及其与物质类别的关系化学键类型及其与物质类别的关系 1.化学键类型及其比较化学键类型及其比较 离子键离子键 共价键共价键 金属键金属键 概念概念 阴、阳阴、阳离子间通过静离子间通过静电作用所形成的化学电作用所形成的化学键键 原子间通过共用电子原子间通过共用电子对对(电子云重叠电子云重叠)所形所形成的化学键成的化学键 金属阳离子和自由电金属阳离子和自由电子之间的静电作用子之间的静电作用 成键成键微粒微粒 阴、阳离子阴、阳离子 原子原子 金属阳离子、自由电金属阳离子、自由电子子 作用作用 本质本质 阴、阳离子间的静电阴、阳离子间的静电作用作用 共用电子对共用电子对(电子云电子云重叠重叠)两原子核产生两原子核产生的电性作用的电性作用 金属阳离子和自由电金属阳离子和自由电子之间的静电作用子之间的静电作用 形成形成条件条件 活泼金属和活泼非金活泼金属和活泼非金属化合时形成离子键属化合时形成离子键 非金属元素形成单质非金属元素形成单质或化合物时形成共价或化合物时形成共价键键 能形成自由电子能形成自由电子 键的键的强弱强弱判断判断 离子电荷数越大，离离子电荷数越大，离子半径越小，键能越子半径越小，键能越大大 原子半径越小，共用原子半径越小，共用电子对数越多，键能电子对数越多，键能越大越大 金属阳离子半径金属阳离子半径越越小，离子所带电荷数小，离子所带电荷数越多，金属键越强越多，金属键越强 影响影响性质性质 离子化合物的熔沸离子化合物的熔沸点、硬度等点、硬度等 分子的稳定性，原子分子的稳定性，原子晶体的熔沸点、硬度晶体的熔沸点、硬度等等 金属单质的熔沸点等金属单质的熔沸点等 存在存在(举例举例) 离子化合物， 如离子化合物， 如 NaCl 非金属单质，如非金属单质，如 H2；共价化合物， 如共价化合物， 如 HCl；离子化合物，如离子化合物，如NaOH 金属单质，如金属单质，如 Na 【典例【典例 1】 对于对于A 族元素，下列叙述中不正确的是族元素，下列叙述中不正确的是( ) ASiO2和和 CO2中，中，Si 和和 O、C 和和 O 之间都是共价键之间都是共价键 BC、Si 和和 Ge 的最外层电子数都是的最外层电子数都是 4，次外层电子数都是，次外层电子数都是 8 CCO2和和 SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应 D该族该族元素的主要化合价是元素的主要化合价是4 和和2 B 2化学键与物质类别的关系化学键与物质类别的关系 (1)只含非极性共价键的物质：同种非金属元素构成的单质，如金刚石、晶体只含非极性共价键的物质：同种非金属元素构成的单质，如金刚石、晶体硅、氮气等。硅、氮气等。 (2)只含极性共价键的物质：一般是不同非金属元素构成的化合物，如只含极性共价键的物质：一般是不同非金属元素构成的化合物，如 HCl、NH3等。等。 (3)既有极性键又有非极性键的物质，如既有极性键又有非极性键的物质，如 H2O2、C2H2、C2H6等。等。 (4)离子化合物中一定有离子键，可能还有共价键。如离子化合物中一定有离子键，可能还有共价键。如 MgO、NaCl 中只含有中只含有离子键，离子键，NaOH、Na2O2、NH4Cl 中既含有离子键，又含有共价键。中既含有离子键，又含有共价键。 (5)共价化合物中只有共价键，一定没有离子键。共价化合物中只有共价键，一定没有离子键。 (6)构成稀有气构成稀有气体的单质分子，由于原子已达到稳定结构，在这些原子的分子体的单质分子，由于原子已达到稳定结构，在这些原子的分子中不存在化学键。中不存在化学键。 (7)非金属元素的原子之间也可以形成离子键，如非金属元素的原子之间也可以形成离子键，如 NH4Cl 等等 。 (8)金属键只存在于金属单质或合金中。金属键只存在于金属单质或合金中。 3离子键、共价键与离子化合物、共价化合物的关系离子键、共价键与离子化合物、共价化合物的关系 化学键的种类化学键的种类 实例实例 非金属非金属单质单质 无化学键无化学键 稀有气体分子稀有气体分子(单原子分子单原子分子)He、Ne 非极性共价键非极性共价键 O=O、 ClCl、 HH(均为非极性分子均为非极性分子) 共价化共价化合物合物 只有共价键只有共价键 极性分子：极性分子：、 非极性分子：非极性分子：、O=C=O 特例：特例：AlCl3 离子化离子化合物合物 只有离子键只有离子键 离子键、极性共价键离子键、极性共价键 离子键、非极性共价键离子键、非极性共价键 离子键、极性共价键、配离子键、极性共价键、配位键位键 【典例【典例 2】 下列叙述正确的是下列叙述正确的是( ) A两种非金属原子间不可能形成离子键两种非金属原子间不可能形成离子键 B非金属原子间不可能形成离子化合物非金属原子间不可能形成离子化合物 C离子化合物中不可能有共价键离子化合物中不可能有共价键 D共价化合物中可能有离子键共价化合物中可能有离子键 A 晶体类型及其结构与性质晶体类型及其结构与性质 晶体的类型直接决定着晶体的物理性质，如熔点、沸点、硬度、导电性、延晶体的类型直接决定着晶体的物理性质，如熔点、沸点、硬度、导电性、延展性、水溶性等。而晶体的类型本质上又是由构成展性、水溶性等。而晶体的类型本质上又是由构成晶体的微粒及微粒间作用力决晶体的微粒及微粒间作用力决定的，通常可以由晶体的特征性质来判定晶体所属类型。定的，通常可以由晶体的特征性质来判定晶体所属类型。 1四类晶体的结构和性质比较四类晶体的结构和性质比较 类型类型 比较比较 离子晶体离子晶体 原子晶体原子晶体 分子晶体分子晶体 金属晶体金属晶体 构成晶体的粒构成晶体的粒子子 阴、阳离子阴、阳离子 原子原子 分子分子 金属阳离子、金属阳离子、 自由电子自由电子 粒子间的作用粒子间的作用力力 离子键离子键(强强) 共价键共价键 分子间分子间 作用力作用力 金属键金属键 物质物质的性的性质质 熔、 沸熔、 沸点点 较高较高 很高很高 低低 一般较高，少部分一般较高，少部分低低 硬度硬度 硬而脆硬而脆 大大 小小 一般较大，少部分一般较大，少部分小小 导电导电性性 熔融或水溶熔融或水溶液导电液导电 绝缘体绝缘体(少部少部分半导体， 石分半导体， 石墨为导体墨为导体) 不良不良 晶体、熔融晶体、熔融 均导电均导电 传热传热性性 不良不良 不良不良 不良不良 良良 延展延展性性 不良不良 不良不良 不良不良 良良 溶解溶解性性 易溶于极易溶于极 性溶剂，性溶剂， 难溶于有难溶于有 机溶剂机溶剂 不溶于不溶于 任何溶任何溶 剂剂 “相似相似 相溶相溶” 难溶难溶(Na 等等 与水反应与水反应) 典型实例典型实例 NaCl、KBr 单质：金单质：金 刚石等；刚石等； 化合物：化合物： SiO2等等 单质：单质：O2； 化合物：化合物： 干冰干冰 Na、Mg 【典例【典例 3】 (2019 全国全国卷卷)一些氧化物的熔点如下表所示：一些氧化物的熔点如下表所示： 氧化物氧化物 Li2O MgO P4O6 SO2 熔点熔点/ 1 570 2 800 23.8 75.5 解释表中氧化物之间熔点差异的原因解释表中氧化物之间熔点差异的原因_ _。 答案答案 离子晶体的熔点大于分子晶体，离子晶体的熔点大于分子晶体，Li2O、MgO 为离子晶体，为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体；晶格能为分子晶体；晶格能 MgOLi2O，分子间作用力，分子间作用力(分子量分子量)P4O6SO2 2晶体类型与化学键的关系晶体类型与化学键的关系 (1)离子晶体与化学键的关系离子晶体与化学键的关系 离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键。注意，可以再细化：离子离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键。注意，可以再细化：离子晶体中一定含有离子键，可能含有极性共价键、非极性共价键、配位键。晶体中一定含有离子键，可能含有极性共价键、非极性共价键、配位键。 含有离子键的化合物一定是离子化合物。含有离子键的化合物一定是离子化合物。 离子晶体一定是由阴、阳离子构成的，但晶体中可以含有分子。如结晶水离子晶体一定是由阴、阳离子构成的，但晶体中可以含有分子。如结晶水合物。合物。 离子晶体中一定含有阳离子，但含有阳离子的晶体不一定是离子晶体。离子晶体中一定含有阳离子，但含有阳离子的晶体不一定是离子晶体。 非金属元素也可以形成离子化合物。如非金属元素也可以形成离子化合物。如 NH4Cl、NH4NO3等都是离子化合等都是离子化合物。物。 (2)分子晶体与化学键的关系分子晶体与化学键的关系 分子晶体中一定含有分子间作用力。分子晶体中一定含有分子间作用力。 稀有气体形成的晶体是分子晶体，而稀有气体是单原子分子，其晶体中只稀有气体形成的晶体是分子晶体，而稀有气体是单原子分子，其晶体中只含有分子间作用力。含有分子间作用力。 除稀有气体外的其他分子晶体均含有分子间作用力和分子内共价键。除稀有气体外的其他分子晶体均含有分子间作用力和分子内共价键。 分子晶体中的分子间作用力决定物质的分子晶体中的分子间作用力决定物质的物理性质物理性质(如熔沸点、硬度、溶解性如熔沸点、硬度、溶解性等等)，而共价键决定分子的化学性质。，而共价键决定分子的化学性质。 (3)原子晶体与化学键的关系原子晶体与化学键的关系 原子晶体中一定有共价键，且只有共价键，无分子间作用力。原子晶体中一定有共价键，且只有共价键，无分子间作用力。 原子晶体一定是由原子构成的，可以是同种元素的原子，也可以是不同种原子晶体一定是由原子构成的，可以是同种元素的原子，也可以是不同种元素的原子。元素的原子。 共价化合物形成的晶体可能是原子晶体，也可能是分子晶体。共价化合物形成的晶体可能是原子晶体，也可能是分子晶体。 含有共价键的化合物不一定是共价化合物。含有共价键的化合物不一定是共价化合物。 原子晶体可以由极性键构成，也可以由非极性键构成。原子晶体可以由极性键构成，也可以由非极性键构成。 (4)金属晶体与化学键的关系金属晶体与化学键的关系 金属晶体中一定有金属键，但有时也有不同程度的其他化学键。如合金中金属晶体中一定有金属键，但有时也有不同程度的其他化学键。如合金中 可含有共价键。可含有共价键。 金属键不一金属键不一定就比分子间作用力强。如汞常温下为液态，就说明汞中的金定就比分子间作用力强。如汞常温下为液态，就说明汞中的金属键很弱。属键很弱。 具有金属光泽且能导电的单质不一定就是金属，如石墨能导电，有金属光具有金属光泽且能导电的单质不一定就是金属，如石墨能导电，有金属光泽，却属于非金属。泽，却属于非金属。 【典例【典例 4】 已知已知 C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，且原子间均以晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，且原子间均以单键结合。下列关于单键结合。下列关于 C3N4晶体的说法正确的是晶体的说法正确的是( ) AC3N4晶体是分子晶体晶体是分子晶体 BC3N4晶体中晶体中 CN 键的键长比金刚石中键的键长比金刚石中 CC 键的键长要长键的键长要长 CC3N4晶体中每个晶体中每个 C 原子连接原子连接 4 个个 N 原子，而每个原子，而每个 N 原子连接原子连接 3 个个 C 原原子子 DC3N4晶体中微粒间通过离子键结合晶体中微粒间通过离子键结合 C 常见晶体的结构类型及相关分析常见晶体的结构类型及相关分析 晶体晶体 晶体结构示意图晶体结构示意图 晶体中微粒分布详解晶体中微粒分布详解 氯化铯氯化铯晶体晶体 每每 8 个个 Cs、8 个个 Cl各自构成立方体，每个离子各自构成立方体，每个离子被被 8 个带相反电荷的离子包围。在每个个带相反电荷的离子包围。在每个 Cs周围周围最近的且等距离最近的且等距离(32a)的的 Cl有有 8 个，在每个个，在每个 Cs周围最近的且等距离周围最近的且等距离(a)的的 Cs有有 6 个个(上、 下、 左、上、 下、 左、右、前、后右、前、后)，在每个，在每个 Cl周围最近的且等距离周围最近的且等距离(a)的的 Cl也有也有 6 个个 硫化硫化 锌晶锌晶 体体 Zn2、S2的配位数均为的配位数均为 4；每个晶胞中含；每个晶胞中含 4 个个Zn2、4 个个 S2；与；与 Zn2紧邻的紧邻的 4 个个 S2构成一个构成一个正四面体；正四面体；Zn2与与 S2之间的距离为晶胞体对角之间的距离为晶胞体对角线长的线长的14 二氧二氧 化碳化碳 晶体晶体 晶体中，顶点有晶体中，顶点有 8 个个 CO2，面心有，面心有 6 个个 CO2。在。在每个每个 CO2周围等距离周围等距离(22a， a 为立方体棱长为立方体棱长)且最且最近的近的 CO2有有 12 个个(同层同层 4 个、上层个、上层 4 个、下层个、下层 4个个) 金刚金刚 石晶石晶 体体 每个每个 C 采用采用 sp3杂化轨道，与另外杂化轨道，与另外 4 个个 C 以共价以共价键结合，前者位于正四面体中心，后键结合，前者位于正四面体中心，后 4 个个 C 位于位于正四面体顶点。晶体中均为正四面体顶点。晶体中均为 CC 键，键长相等、键，键长相等、键角相等键角相等(109.5 )； 晶体中最小碳环由； 晶体中最小碳环由 6 个个 C 组成组成且且 6 个个 C 不在同一平面内； 晶体中每个不在同一平面内； 晶体中每个 C 参与了参与了4 个个 CC 键的形成，每键的形成，每 2 个个 C 形成形成 1 个个 CC键，故碳原子数与键，故碳原子数与 CC 键个数之比为键个数之比为 12 石墨晶石墨晶体体 层内存在共价键、 大层内存在共价键、 大 键， 层间以范德华力结合，键， 层间以范德华力结合，兼具有原子晶体、金属晶体、分子晶体的特征。兼具有原子晶体、金属晶体、分子晶体的特征。在层内，每个在层内，每个 C 采用采用 sp2杂化轨道与邻近的杂化轨道与邻近的 3 个个C 形成形成 CC 键，构成正六边形，键长相等，键键，构成正六边形，键长相等，键角相等角相等(均为均为 120 )；在晶体中，每个；在晶体中，每个 C 参与了参与了 3个个 CC 键的形成， 每键的形成， 每 2 个个 C 形成形成 1 个个 CC 键，键，故每个正六边形平均只占有故每个正六边形平均只占有 6132 个个 C，碳原，碳原子个数与子个数与 CC 键个数之比为键个数之比为 23 SiO2晶晶体体 每个每个 Si 与与 4 个个 O 结合，结合，Si 在正四面体的中心，在正四面体的中心，4个个 O 位于正四面体的顶点； 同时每个位于正四面体的顶点； 同时每个 O 被被 2 个正个正四面体所共用。正四面体内键角为四面体所共用。正四面体内键角为 109.5 ，每个，每个正四面体占有正四面体占有 1 个完整的个完整的 Si,4 个个“半氧原子半氧原子”，故晶体中硅原子与氧原子个数比为故晶体中硅原子与氧原子个数比为 1 41212 有关晶体结构类题的解题思路有关晶体结构类题的解题思路 有关晶体结构有关晶体结构(晶胞晶胞)的计算是结构化学题的难点， 此类题能很好地考查同学们的计算是结构化学题的难点， 此类题能很好地考查同学们的观察、分析、推理和空间想象能力，而且常与数学学科知识结合，考查学生运的观察、分析、推理和空间想象能力，而且常与数学学科知识结合，考查学生运用数学知识、方法解决化学问题的能力，因而有关晶体结构的计算是高考的热点。用数学知识、方法解决化学问题的能力，因而有关晶体结构的计算是高考的热点。其中常考内容为晶胞密度计算、晶胞参数计算、微粒之间的距离计算、配位数、其中常考内容为晶胞密度计算、晶胞参数计算、微粒之间的距离计算、配位数、物质化学式的计算等。物质化学式的计算等。 解答这类题的关键是准确判断晶胞种类、计算晶胞内微粒的数目、运用微粒解答这类题的关键是准确判断晶胞种类、计算晶胞内微粒的数目、运用微粒之间的空间关系等。之间的空间关系等。 1准确分析晶胞类型准确分析晶胞类型 高考中体心立方晶胞和面心立方晶胞出现的频率最高，偶尔有六方晶胞和简高考中体心立方晶胞和面心立方晶胞出现的频率最高，偶尔有六方晶胞和简单立方晶胞出现。通过审题、观察晶胞图形及晶胞中微粒的空间位置，准确地判单立方晶胞出现。通过审题、观察晶胞图形及晶胞中微粒的空间位置，准确地判断该晶胞所属类型是解此类题的基础。断该晶胞所属类型是解此类题的基础。 2准确计算晶胞内微粒的数目准确计算晶胞内微粒的数目 运用运用“切割法切割法”准确计算晶胞内的各种微粒的数目，是计算物质化学式、晶准确计算晶胞内的各种微粒的数目，是计算物质化学式、晶胞密度、晶胞参数等问题的关键。胞密度、晶胞参数等问题的关键。 3灵活运用数学方法计算晶胞参数灵活运用数学方法计算晶胞参数 灵活运用面对角线法、体对角线法、三角函数法、比例法等，求取微粒间的灵活运用面对角线法、体对角线法、三角函数法、比例法等，求取微粒间的距离、晶胞参数距离、晶胞参数(边长或点坐标边长或点坐标)，借助密度计算公式求取晶胞密度、阿伏加德罗常，借助密度计算公式求取晶胞密度、阿伏加德罗常数等具体问题。数等具体问题。 4运用晶胞平移复制运用晶胞平移复制方法解决配位数问题方法解决配位数问题 一般利用晶胞空间平移的方法，选择顶点、面心、棱上、体心的微粒，求其一般利用晶胞空间平移的方法，选择顶点、面心、棱上、体心的微粒，求其周围最近且等距离的原子或离子数，即为配位数；常见的配位数为周围最近且等距离的原子或离子数，即为配位数；常见的配位数为 4、6、8、12等。对于离子晶体，阴、阳离子的配位数之比等于其所带电荷绝对值之比，因此，等。对于离子晶体，阴、阳离子的配位数之比等于其所带电荷绝对值之比，因此，在求配位数时，可先求出容易观察的离子的配位数，再根据电荷绝对值的比值求在求配位数时，可先求出容易观察的离子的配位数，再根据电荷绝对值的比值求另一离子的配位数。另一离子的配位数。 5原子参与成环数原子参与成环数 近几年，晶胞中某原子参与成环数的分析，已经进入了高考的试题中。此类近几年，晶胞中某原子参与成环数的分析，已经进入了高考的试题中。此类题要求学生有较强的空间想象能力及数学计算能力。题要求学生有较强的空间想象能力及数学计算能力。 【典例【典例 5】 (2019 全国全国卷，节选卷，节选)图图(a)是是 MgCu2的拉维斯结构，的拉维斯结构，Mg 以金以金刚石方式堆积， 八面体空隙和半数的四面体空隙中， 填入以四面体方式排列的刚石方式堆积， 八面体空隙和半数的四面体空隙中， 填入以四面体方式排列的 Cu。 图图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu 原子之间最短距离原子之间最短距离 x_pm，Mg 原子之间最短距离原子之间最短距离 y_pm。设阿伏加德罗常数的值为。设阿伏加德罗常数的值为NA，则，则 MgCu2的密度是的密度是_g cm3(列出计算表达式列出计算表达式)。 (a) (b) 解析解析 根据晶胞结构可根据晶胞结构可知知 Cu 原子之间最短距离为面对角线的原子之间最短距离为面对角线的 1/4，由于边，由于边长是长是 a pm，则面对角线是，则面对角线是 2a pm，则，则 x24a pm；Mg 原子之间最短距离为体对原子之间最短距离为体对角线的角线的 1/4，由于边长是，由于边长是 a pm，则体对角线是，则体对角线是 3a pm，则，则 y34a；根据晶胞结构；根据晶胞结构可知晶胞中含有镁原子的个数是可知晶胞中含有镁原子的个数是 81/861/248，则，则 Cu 原子个数原子个数 16，晶，晶胞的质量是胞的质量是8241664NAg。 由于边长是。 由于边长是 a pm， 则， 则 MgCu2的密度是的密度是8241664NAa31030g cm3。 答案答案 24a 34a 8241664NAa31030