高考化学复习课件：第11单元第46讲微粒间的作用力与物质性质

欢迎进入化学课堂 第46讲微粒间的作用力与物质性质 一 共价键的概念与键参数1 共价键是常见化学键之一 它的本质是在原子之间形成共用电子对 基本特征 饱和性和方向性 2 共价键又分为 键和p键 1 键 人们将原子轨道以 头碰头 方式相互重叠 导致电子在核间出现的概率增大 具有轴对称特征的共价键称为 键 s s 键由两个s轨道重叠形成 如H H s p 键由一个s轨道与一个p轨道重叠形成 如H Cl p p 键由2个p轨道重叠形成的 如Cl Cl 2 p键 由两个原子p电子 肩并肩 重叠形成的 为镜面对称 3 键参数通常包括键长 键能和键角 键能指气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量 键长是指形成共价键的两个原子之间的核间距离 键角是用于描述分子的空间构型的参数 指两个共价键之间的夹角 其中可用于衡量共价键稳定性的是键长和键能 键长越短 往往键能越大 共价键越稳定 二 分子的性质1 键的极性与分子的极性 1 键的极性 共价键分为极性共价键和非极性共价键 判断的依据是否由同种原子构成 2 分子的极性 分子分为极性分子和非极性分子 判断的依据是正负电荷中心是否重合 2 范德华力及其对物质性质的影响 1 范德华力 分子之间存在的相互作用力 称为分子间作用力 又称范德华力 2 影响范德华力的因素及其对物质性质的影响 影响范德华力的因素主要有分子的质量与分子的极性等 即相对分子质量越大 范德华力越大 分子的极性越大 范德华力越大 组成结构相似的分子 其分子间作用力随相对分子质量的增大而增大 物质的熔 沸点越来越高 3 氢键及其对物质性质的影响 1 氢键的定义 是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力 2 氢键的存在及表示方法 研究表明 氢键普遍存在于已经与N O F等电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另外的N O F等电负性很大的原子之间 实验还证明 氢键不仅存在于分子之间 有时也存在于分子内 氢键的表示方法 氢键的表示A H B 三 分子晶体 1 分子间以分子间作用力相结合的晶体叫做分子晶体 2 较典型的分子晶体有非金属氢化物 部分非金属单质 部分非金属氧化物 几乎所有的酸 绝大多数有机物的晶体 分子晶体有熔点低 硬度小的特性 固态和熔融状态下都不导电 3 大多数分子晶体为分子密堆积 若分子间作用力只是范德华力 若以一个分子为中心 其周围通常有12个紧邻的分子 如干冰晶体中 一个CO2分子中有12个紧邻分子 硬度和冰相似 熔点比冰低得多 密度比冰高 四 原子晶体1 定义 相邻原子间以共价键相结合形成空间网状结构的晶体 又称共晶体 在原子晶体中不存在单个分子 2 常见的原子晶体 1 某些非金属单 如硼 硅 锗等 2 某些非金属化合物 如二氧化硅 碳化硅 氮化硼 氮化铝 氮化硅等 金刚石晶体中的碳原子以sp3杂化轨道形成共价键 每个碳原子以4个共价单键与相连的4个碳原子结合 形成空间网状结构 3 原子晶体的物理性质熔 沸点较高 硬度较大 不溶于一般的溶剂 不导电 对于原子晶体 一般来说 原子间键长越短 键能越大 共价键越稳定 物质的熔沸点越高 硬度越大 五 离子晶体1 离子晶体离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体 2 离子晶体的物理性质在离子晶体中 离子间存在着较强的离子键 使离子晶体的硬度较大 难于压缩具有较高的熔 沸点 3 常见离子晶体分析在NaCl晶体中 和Na 最近的且距离相等的Na 共有12个 同理和Cl 最近的且距离相等的Cl 共有12个 在一个NaCl晶胞中包括的Na 数为4 Cl 数为4 在CsCl晶体中 和Cs 最近的且距离相等的Cs 共6个 同理和Cl 最近的且距离相等的Cl 共有6个 在CsCl晶胞中含有Cs 数目为1个 4 晶格能离子晶体的晶格能指气态离子形成1mol离子晶体释放的能量 它反映了离子晶体的稳定性 晶格能越大 形成的离子晶体越稳定 而且熔点越高 硬度越大 影响晶格能大小的因素离子的电荷 离子的半径 考点一共价键的判断 例1下列关于 键和p键的理解不正确的是 A 键能单独形成 而p键一定不能单独形成B 键可以绕键轴旋转 p键一定不能绕键轴旋转C 双键中一定有一个 键 一个p键 三键中一定有一个 键 二个p键D 气体单质中一定存在 键 可能存在p键 D 解析 p电子云重叠时 首先头碰头最大重叠形成 键 py pz电子云垂直于px所在平面 只能 肩并肩 地重叠形成p键 双键中有一个 键 一个p键 三键中有一个 键 二个p键 p键不能单独形成 A B正确 键特征是轴对称 p键呈镜面对称 不能键轴旋转 C正确 稀有气体为单原子分子 不存在化学键 D不正确 方法技巧点拨 从 键 p键形成时电子云的重叠方式出发 去判断其重叠程度的大小及键的强弱 判断原子之间或分子中的成键情况时 应从单原子 双原子或多原子分子等不同的例子中进行验证判断 注意稀有气体的特殊性 考点二分子间作用力对物质性质的影响 例2 下列叙述与分子间作用力无关的是 A 气体物质加压或降温时能凝结或凝固B 干冰易于升华C 氟 氯 溴 碘单质的熔沸点依次升高D 氯化钠的熔点较高 D 解析 一般由分子构成的物质 其物理性质通常与分子间作用力的大小密切相关 A B C三个选项中涉及的物质都是分子 故其表现的物理性质分子间作用力的大小有关系 只有D选项中的NaCl不是分子 而是离子化合物 不存在小分子 其物理性质与分子间作用力无关 方法技巧点拨 分子间作用力对许多物质的物理性质有影响 是一种重要的粒子间作用力 它在晶体分类 晶体结构 晶体性质的体系中占有重要的地位 搞清本题所及几个方面的问题是学习的难点 一定得认真对待 考点三晶体结构分析 例3 钛酸钡的热稳定性好 介电常数高 在小型变压器 话筒和扩音器中都有应用 钛酸钡晶体的结构示意图为下图 它的化学式是 A BaTi8O12B BaTi4O6C BaTi2O4D BaTiO3 D 解析 仔细观察钛酸钡晶体结构示意图可知 Ba在立方体的中心 完全属于该晶胞 Ti处于立方体的8个顶点 每个Ti为与之相连的8个立方体所共用 即只有1 8属于该晶胞 O处于立方体的12条棱的中点 每条棱为四个立方体共用 故每个O只有1 4属于该晶胞 即晶体中Ba Ti O 1 8 1 8 12 1 4 1 1 3 方法技巧点拨 晶胞是描述晶体微观结构的基本单元 一般都呈平行六面体形 巨大数目的晶胞通过无隙并置的方式 堆积 构成晶体 晶胞中粒子数的计算方法如下 1 处于顶点的粒子 同时为8个晶胞共有 每个粒子有1 8属于晶胞 2 处于棱上的粒子 同时为4个晶胞共有 每个粒子有1 4属于晶胞 3 处于面上的粒子 同时为2个晶胞共有 每个粒子有1 2属于晶胞 4 处于内部的粒子 完全属于该晶胞 根据晶胞中粒子数的计算求得各种粒子的个数比 从而可以确定某些晶体的化学式 考点四晶体性质的分析 例4 下面的排序不正确的是 A 晶体熔点由低到高 CF4碳化硅 晶体硅C 熔点由高到低 Na Mg AlD 晶格能由大到小 NaF NaCl NaBr NaI C 解析 选项A中晶体熔点与分子间作用力有关 相对分子质量大 分子间作用力大 选项A正确 选项B中硬度与共价键的键能有关 由于Si Si键键长 大于C Si键键长大于C C键键长 键长长 键能小 选项B正确 选项C中熔点与金属键的强弱有关 金属性强 金属键弱 因此正确的顺序为Al Mg Na 选项D中晶格能的大小与离子半径和离子所带电荷有关 选项D正确 方法技巧点拨 对于物质熔点的判断 首先看物质的状态 一般情况下固体 液体 气体 二是看物质所属于的类型 一般是原子晶体 离子晶体 分子晶体 注意不是绝对的 如氧化铝熔点大于晶体硅 结构类型相同再根据相应规律进行判断 考点五晶体结构的综合应用 例5 C Si Ge Sn是同族元素 该族元素单质及其化合物在材料 医药等方面有重要应用 请回答下列问题 1 Ge的原子核外电子排布式为 2 C Si Sn三种元素的单质中 能够形成金属晶体的是 3 按要求指出下列氧化物的空间构型 成键方式或性质 CO2分子的空间构型及碳氧之间的成键方式 1s22s22p63s23p63d104s24p2 Sn 直线形共价键 或 键与p键 SiO2晶体的空间构型及硅氧之间的成键方式 已知SnO2是离子晶体 写出其主要物理性质 写出2条即可 4 CO可以和很多金属形成配合物 如Ni CO 4 Ni与CO之间的键型为 Si O通过共价键形成四面体结构 四面体之间通过共价键形成空间网状结构共价键 或 键 熔融时能导电 较高的熔点 配位键 5 碳氧键的红外伸缩振动频率与键的强度成正比 已知Ni CO 4中碳氧键的伸缩振动频率为2060cm 1 CO分子中碳氧键的伸缩振动频率为2143cm 1 则Ni CO 4中碳氧键的强度比CO分子中碳氧键的强度 填字母 A 强B 弱C 相等D 无法判断 B 解析 1 Ge是第四周期第 A元素 因此易得核外电子排布式 2 只有是金属才能形成金属晶体 因此只有金属锡能形成金属晶体 3 CO2是非极性分子 空间构型呈直线型 碳氧之间与极性共价键相连接 SiO2是原子晶体 硅氧原子形成正四面体构 4 羰基镍中Ni和CO是以配位键相连 配位键是一类特殊的共价键 5 根据题中信息 碳氧键的红外伸缩振动频率与键的强度成正比 即可得出答案 方法技巧点拨 对于物质空间结构的考查主要考查典型的晶体结构 如分子晶体中的干冰 水 离子晶体中的氯化钠 氯化铯 原子晶体中的金刚石 晶体硅 二氧化硅 金属晶体中的铜 混合晶体中的石墨等 1 下列分子的比例模型中 中心原子上存在孤对电子的是 解析 由比例模型可以知道 四者分别为NH3 CH2O CO2 CH4 存在孤对电子的是NH3 另外可以根据结构直接判断 A 2 下列叙述正确的是 A 分子晶体中的每个分子内一定含有共价键B 原子晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键C 离子晶体中可能含有共价键D 金属晶体的熔点和沸点都很高 C 解析 对于选项A 稀有气体属于分子晶体 但分子内无共价键 选项B中如SiO2晶体中相邻原子间以极性共价键结合 选项D中有的金属晶体如钠和汞的熔沸点都较低 3 下列关于晶格能的叙述中正确的是 A 晶格能仅与形成晶体的离子带电量有关B 晶格能仅与形成晶体的离子半径有关C 晶格能指相邻的离子间的静电作用D 晶格能越大的离子晶体 其熔点越高 D 解析 晶格能与离子电荷的乘积成正比 与阴 阳离子的核间距成反比 晶格能越大 晶体的熔沸点越高 硬度越大 所以A B错误 D正确 晶格能是指气态离子形成1mol离子晶体所释放的能量 既有量的限定1mol 又有粒子的限定 指阴 阳离子 所以C叙述错误 4 下列各项因果关系中正确的是 A 金刚石的熔点高于晶体硅 因为两种晶体中原子间平均距离前者小于后者B 水的热稳定性比较高 因为水分子之间存在氢键C 金属晶体能导电 因为金属晶体中存在金属阳离子D 离子晶体硬度较大 难于压缩 因为离子晶体中的阴 阳离子排列很有规则 A 解析 金刚石和晶体硅均属于原子晶体 由于金刚石中C C键长小于晶体硅中Si Si键长 所以C C键能大 金刚石熔点高 B项中 氢键主要影响了H2O的熔沸点 热稳定性高是因为分子内H O键能大的原因 C项中金属能导电是存在自由电子 离子晶体难以压缩的原因是离子键是种较强的作用力 5 A B是短周期元素 最外层电子排布式分别为msx nsxnpx 1 A与B形成的离子化合物加蒸馏水溶解后可使酚酞试液变红 同时有气体逸出 该气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝 则该化合物的相对分子质量是 A 38B 55C 100D 135 C 解析 据题意可知 产生的气体为NH3 AB两元素中有一个是氮元素 其最外层电子排布式为2s22p3 知n x 2 另外从s轨道充满时为2个电子也可知x 2 则A元素为第 A族 又是短周期 因此最外层电子排布式为1s2或3s2 若为1s2 该元素为氦元素 不合题意 为3s2时为镁元素 形成的离子化合物为Mg3N2 相对分子质量为100 6 下列说法中正确的是 A 氢键只存在于同一种分子间B 氢键可以存在于同种分子或不同分子间 但不能存在于同一个分子内C 金属阳离子只能与阴离子构成晶体D 粒子间以分子间作用力结合成的晶体 其熔点不会很高 D 解析 氢键可以存在于同种分子间也可存在于不同分子间 既有分子间氢键也有分子内氢键 金属阳离子可与阴离子构成离子晶体 也可以通过自由电子构成金属晶体 D项正确 因为分子间作用力是较弱的作用力 所以容易克服而使晶体熔化 7 1 二氧化硅晶体中 与每个硅原子以共价键结合的氧原子有 个 与每个氧原子以共价键结合的硅原子有 个 晶体中硅氧原子个数比为 若去掉二氧化硅晶体中的氧原子 就变成单质硅的晶体 其结构与金刚石空间网状结构相同 试推测每个硅原子与它周围的4个氧原子所形成的空间结构为 并推算二氧化硅晶体最小的硅氧原子环上共有 个原子 4 2 1 2 正四面体 12 2 把 H2O NaCl H2S MgO H2Se 五种物质的熔沸点从高到低排列 3 在核电荷数为1 18的元素中 其单质属于金属晶体的有 金属中密度最小的是 地壳中含量最多的是 熔点最低的是 既能与酸反应又能与碱反应的金属单质是 单质的还原性最强的是 Li Be Na Mg Al Li Al Na Be Al Na 解析 2 离子晶体NaCl和MgO高于其他的分子晶体 两种离子晶体中MgO的离子电荷高 半径小 所以熔点高于NaCl 分子晶体中H2O中有氢键 熔沸点高于另两种 H2Se相对分子质量高于H2S 所以H2Se熔点较高 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全