《2019高考化學(xué) 考點(diǎn)必練 專(zhuān)題28 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)知識(shí)點(diǎn)講解.doc》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《2019高考化學(xué) 考點(diǎn)必練 專(zhuān)題28 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)知識(shí)點(diǎn)講解.doc（19頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

考點(diǎn)二十八 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)知識(shí)點(diǎn)講解 一、原子結(jié)構(gòu) 1. 能層與能級(jí) 由必修的知識(shí)，我們已經(jīng)知道多電子原子的核外電子的能量是不同的，由內(nèi)而外可以分為： 第一、二、三、四、五、六、七……能層 符號(hào)表示 K、 L、 M、 N、 O、 P、 Q…… 能量由低到高 例如：鈉原子有11個(gè)電子，分布在三個(gè)不同的能層上，第一層2個(gè)電子，第二層8個(gè)電子，第三層1個(gè)電子。由于原子中的電子是處在原子核的引力場(chǎng)中，電子總是盡可能先從內(nèi)層排起，當(dāng)一層充滿(mǎn)后再填充下一層。理論研究證明，原子核外每一層所能容納的最多電子數(shù)如下： 能 層 一 二 三 四 五 六 七…… 符 號(hào) K L M N O P Q…… 最多電子數(shù) 2 8 18 32 50…… 即每層所容納的最多電子數(shù)是：2n2(n：能層的序數(shù)) 但是同一個(gè)能層的電子，能量也可能不同，還可以把它們分成能級(jí)(S、P、d、F)，就好比能層是樓層，能級(jí)是樓梯的階級(jí)。各能層上的能級(jí)是不一樣的。 能級(jí)的符號(hào)和所能容納的最多電子數(shù)如下： 能 層 K L M N O …… 能 級(jí) 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f …… 最多電子數(shù) 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 …… 各能層電子數(shù) 2 8 18 32 50 …… （1） 每個(gè)能層中，能級(jí)符號(hào)的順序是ns、np、nd、nf…… （2） 任一能層，能級(jí)數(shù)=能層序數(shù) （3） s、p、d、f……可容納的電子數(shù)依次是1、3、5、7……的兩倍 各能層所包含的能級(jí)類(lèi)型及各能層、能級(jí)最多容納的電子數(shù)見(jiàn)下表： 2. 構(gòu)造原理 根據(jù)構(gòu)造原理，只要我們知道原子序數(shù)，就可以寫(xiě)出幾乎所有元素原子的電子排布。 即電子所排的能級(jí)順序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s…… 電子填充的先后順序（構(gòu)造原理）為： 1s　2s2p　3s3p　4s3d4p　5s4d5p　6s4f5d6p　7s5f6d7p　... ns (n－2)f (n－1)d np 構(gòu)造原理揭示了原子核外電子的能級(jí)分布。不同能層的能級(jí)有交錯(cuò)現(xiàn)象， 如E(3d)＞E(4s)、E(4d)＞E(5s)、E(5d)＞E(6s)、E(6d)＞E(7s)、E(4f)＞E(5p)等。 構(gòu)造原理是書(shū)寫(xiě)基態(tài)原子電子排布式的依據(jù)，也是繪制基態(tài)原子電子排布圖（即軌道表示式）的主要依據(jù)之一。如：Na：1s22s22p63s1，能級(jí)符號(hào)上面數(shù)字是該能級(jí)上的電子數(shù)。 元素原子的電子排布：（1—36號(hào)） 氫 H 1s1 …… 鈉 Na 1s22s22p63s1 …… 鉀 K 1s22s22p63s23p64s1 【Ar】4s1 …… 有少數(shù)元素的基態(tài)原子的電子排布對(duì)于構(gòu)造原理有一個(gè)電子的偏差，如： 鉻 24Cr [Ar]3d54s1 銅 29Cu [Ar]3d104s1 例如：寫(xiě)出17Cl（氯）、21Sc(鈧)、35Br（溴）的電子排布 氯：1s22s22p63s23p5 鈧：1s22s22p63s23p63d14s2 溴：1s22s22p63s23p63d104s24p5 3.電子云和原子軌道： (1) 電子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：①質(zhì)量極小 ②運(yùn)動(dòng)空間極小 ③極高速運(yùn)動(dòng)。 因此，電子運(yùn)動(dòng)來(lái)能用牛頓運(yùn)動(dòng)定律來(lái)描述，只能用統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)來(lái)描述。我們不可能像描述宏觀運(yùn)動(dòng)物體那樣，確定一定狀態(tài)的核外電子在某個(gè)時(shí)刻處于原子核外空間如何，而只能確定它在原子核外各處出現(xiàn)的概率。 概率分布圖看起來(lái)像一片云霧，因而被形象地稱(chēng)作電子云。常把電子出現(xiàn)的概率約為90%的空間圈出來(lái)，人們把這種電子云輪廓圖成為原子軌道。 S的原子軌道是球形的，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。 P的原子軌道是紡錘形的，每個(gè)P能級(jí)有3個(gè)軌道，它們互相垂直，分別以Px、Py、Pz為符號(hào)。P原子軌道的平均半徑也隨能層序數(shù)增大而增大。 s電子的原子軌道都是球形的(原子核位于球心)，能層序數(shù)，2越大，原子軌道的半徑越大。這是由于1s，2s，3s……電子的能量依次增高，電子在離核更遠(yuǎn)的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸增大，電子云越來(lái)越向更大的空間擴(kuò)展。這是不難理解的，打個(gè)比喻，神州五號(hào)必須依靠推動(dòng)(提供能量)才能克服地球引力上天，2s電子比1s電子能量高，克服原子 核的吸引在離核更遠(yuǎn)的空間出現(xiàn)的概率就比1s大，因而2s電子云必然比1s電子云更擴(kuò)散。 (2) [重點(diǎn)難點(diǎn)]泡利原理和洪特規(guī)則 量子力學(xué)告訴我們：ns能級(jí)各有一個(gè)軌道，np能級(jí)各有3個(gè)軌道，nd能級(jí)各有5個(gè)軌道，nf能級(jí)各有7個(gè)軌道.而每個(gè)軌道里最多能容納2個(gè)電子，通常稱(chēng)為電子對(duì)，用方向相反的箭頭“↑↓”來(lái)表示。 一個(gè)原子軌道里最多只能容納2個(gè)電子，而且自旋方向相反，這個(gè)原理成為泡利原理。 推理各電子層的軌道數(shù)和容納的電子數(shù)。 當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相同，這個(gè)規(guī)則是洪特規(guī)則。 洪特規(guī)則的特例：對(duì)于同一個(gè)能級(jí)，當(dāng)電子排布為全充滿(mǎn)、半充滿(mǎn)或全空時(shí)，是比較穩(wěn)定的。 特例： 24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 ↓↑ ↓↑ ↓↑ ↓↑ ↓↑ 3d 3d ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 半充滿(mǎn) 全充滿(mǎn) 軌道表示式：用“□”表示軌道，用“↑”或“↓”表示容納的電子。 1s 1s ↓↑ ↑ 如：1H 2He 1s 2s 1s 2s 2p ↑ ↓↑ ↓↑ ↑ ↑ ↓↑ 3Li 6C 注意：ns能級(jí)各有1個(gè)軌道，np能級(jí)各有3個(gè)軌道，nd能級(jí)各有5個(gè)軌道，nf能級(jí)各有7個(gè)軌道。而每個(gè)軌道里最多能容納2個(gè)電子，通常稱(chēng)為電子對(duì)，用方向相反的箭頭“↑↓”來(lái)表示。“↑” “↓”表示自選方向相反。 4. 基態(tài)、激發(fā)態(tài)、光譜 1．基態(tài)：最低能量狀態(tài)。如處于最低能量狀態(tài)的原子稱(chēng)為基態(tài)原子。 2．激發(fā)態(tài)：較高能量狀態(tài)（相對(duì)基態(tài)而言）。如基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子躍遷至較高能級(jí)成為激發(fā)態(tài)原子。 3．光譜：不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收（基態(tài)→激發(fā)態(tài)）和放出（基態(tài)→激發(fā)態(tài)）能量，產(chǎn)生不同的光譜——原子光譜（吸收光譜和發(fā)射光譜）。利用光譜分析可以發(fā)現(xiàn)新元素或利用特征譜線(xiàn)鑒定元素。 小結(jié)：原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)能量最低原理。處于最低能量的原子叫做基態(tài)原子。 當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會(huì)躍遷到較高能級(jí)，變成激發(fā)態(tài)原子。電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時(shí)，將釋放能量。光（輻射）是電子釋放能量的重要形式之一。 不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱(chēng)原子光譜。許多元素是通過(guò)原子光譜發(fā)現(xiàn)的。在現(xiàn)代化學(xué)中，常利用原子光譜上的特征譜線(xiàn)來(lái)鑒定元素，稱(chēng)為光譜分析。 二、分子結(jié)構(gòu) 1. 共價(jià)鍵 ⑴.共價(jià)鍵的本質(zhì)及特征 共價(jià)鍵的本質(zhì)是在原子之間形成共用電子對(duì)，其特征是具有飽和性和方向性。 ⑵.共價(jià)鍵的類(lèi)型 ①按成鍵原子間共用電子對(duì)的數(shù)目分為單鍵、雙鍵、三鍵。 ②按共用電子對(duì)是否偏移分為極性鍵、非極性鍵。 ③按原子軌道的重疊方式分為σ鍵和π鍵，前者的電子云具有軸對(duì)稱(chēng)性，后者的電子云具有鏡像對(duì)稱(chēng)性。 說(shuō) 明：①兩原子間形成的共價(jià)鍵中，共價(jià)單鍵為σ鍵，共價(jià)雙鍵中有一個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵，共價(jià)三鍵中有一個(gè)σ鍵和二個(gè)π鍵。 ②并不是所有的分子中都含有共價(jià)鍵，如單原子的稀有氣體分子中無(wú)共價(jià)鍵。 ⑶.鍵參數(shù) ①鍵能：氣態(tài)基態(tài)原子形成1 mol化學(xué)鍵釋放的最低能量，鍵能越大，化學(xué)鍵越穩(wěn)定。 ②鍵長(zhǎng)：形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子之間的核間距，鍵長(zhǎng)越短，共價(jià)鍵越穩(wěn)定。 ③鍵角：在原子數(shù)超過(guò)2的分子中，兩個(gè)共價(jià)鍵之間的夾角。 ④鍵參數(shù)對(duì)分子性質(zhì)的影響 鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，分子越穩(wěn)定． ⑷.等電子原理 原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的分子具有相似的化學(xué)鍵特征，它們的許多性質(zhì)相近。 應(yīng)用：①判斷微粒成鍵方式、空間構(gòu)型；②推測(cè)性質(zhì)。如CO與N2 。 常見(jiàn)等電子體的空間構(gòu)型 等電子體類(lèi)型 常見(jiàn)等電子體 空間構(gòu)型 2原子10電子(價(jià)電子，下同) CO ，N2，CN-，，NO+， 直線(xiàn)形 2原子14電子 F2，，Cl2 直線(xiàn)形 3原子8電子 H2O，H2S，N V形 3原子16電子 CO2，N2O，CNO-，，N，SCN-，HgCl2，BeCl2(g) 直線(xiàn)形 3原子18電子 O3，SO2，N V形 4原子8電子 NH3，PH3，C，H3O+ 三角錐形 4原子24電子 SO3(g)，C，N，B， BF3 平面三角形 4原子26電子 S，Cl，Br，I，XeO3 三角錐形 5原子8電子 CH4，SiH4，N，P，B 正四面體形 5原子32電子 CCl4，SiF4，Si，S，Cl，P 正四面體形 12原子30電子 C6H6，N3B3H6(俗稱(chēng)無(wú)機(jī)苯) 平面六邊形 7原子48電子 Al，Si，P，SF6 八面體形 2. 分子的立體構(gòu)型 ⑴　價(jià)層電子對(duì)互斥理論 ①價(jià)電子：原子在參與化學(xué)反應(yīng)時(shí)能夠用于成鍵的電子，是原子核外跟元素化合價(jià)有關(guān)的電子。在主族元素中，價(jià)電子數(shù)就是最外層電子數(shù)。 ②價(jià)層：就是顯現(xiàn)化合價(jià)的電子層，通常指原子的最外層電子層。 ③價(jià)層電子對(duì)：指的是形成σ鍵的電子對(duì)和孤對(duì)電子。孤對(duì)電子的存在，增加了電子對(duì)間的排斥力，影響了分子中的鍵角，會(huì)改變分子構(gòu)型的基本類(lèi)型。 ④價(jià)層電子對(duì)互斥理論基本觀點(diǎn)：分子中的價(jià)層電子對(duì)---成鍵電子對(duì)(即σ鍵）和孤對(duì)電子由于相互排斥作用，盡可能趨向彼此遠(yuǎn)離以減小排斥力而采取對(duì)稱(chēng)的空間結(jié)構(gòu)。[一般電子對(duì)間的排斥大小：孤電子對(duì)間的排斥（孤-孤排斥）＞孤對(duì)電子和成鍵電子對(duì)間的排斥（孤-成排斥）＞成鍵電子對(duì)間的排斥（成-成排斥）] 說(shuō)明：價(jià)層電子對(duì)互斥理論：主要是用來(lái)分析主族元素形成的分子或離子的結(jié)構(gòu)的，不用來(lái)分析以過(guò)渡元素為中心的化合物。 （2）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型判斷分子的構(gòu)型 Ⅰ、價(jià)層電子對(duì)互斥模型說(shuō)明的是價(jià)層電子對(duì)（含孤電子對(duì)）的空間構(gòu)型，而分子的空間構(gòu)型指的是成鍵電子對(duì)空間構(gòu)型，不包括孤電子對(duì)。 ①當(dāng)中心原子無(wú)孤電子對(duì)時(shí)，兩者的構(gòu)型一致； ②當(dāng)中心原子有孤電子對(duì)時(shí)，兩者的構(gòu)型不一致。 Ⅱ、對(duì)ABm型分子或離子，其價(jià)層電子對(duì)數(shù)(亦即為雜化軌道數(shù))的判斷方法為： 規(guī)定： ①作為配位原子，鹵素F、Cl、Br、I和H：價(jià)電子1個(gè)，氧族：O、S：0個(gè)； 但作為中心原子，鹵素原子按7個(gè)價(jià)電子計(jì)算，氧族元素的原子按6個(gè)價(jià)電子計(jì)算； ②對(duì)于復(fù)雜離子，應(yīng)加或減離子的電荷數(shù)；例如PO43-應(yīng)加上3個(gè)價(jià)電子。 ③計(jì)算電子對(duì)數(shù)時(shí)，若剩余1個(gè)電子，亦當(dāng)作1對(duì)電子處理。 Ⅲ、分子空間構(gòu)型 價(jià)層電子 對(duì)數(shù) 雜 化 類(lèi) 型 價(jià)電子對(duì)排 布或VSEPR 模型及雜化 軌道夾角 成鍵電子對(duì)數(shù)(即σ鍵） 孤對(duì) 電子 對(duì)數(shù) 電子對(duì)空 間構(gòu)型 分子空間 構(gòu)型 實(shí)例 2 sp 直線(xiàn)形 2 0 直線(xiàn) 形 CO2/BeCl2 3 sp2 三角形 3 0 平面三角形 CO32-/SO3/BF3/ BCl3/CH2O 2 1 V形 O3/SO2/PbCl2/SnBr2 4 四面體 4 0 四面體形 CCl4/SO42-/NH4+/CH4 sp3 3 1 三角錐形 H3O+/NF3/NH3 2 2 V形 H2O/H2S/SCl2 5 sp3d 三角雙錐 （了解） 5 0 三角雙錐 PCl5 4 1 變形 四面 體 SF4 3 2 T形 ClF3 2 3 直線(xiàn)形 I3- ⑶ 分子構(gòu)型與雜化軌道理論 雜化軌道的要點(diǎn) 當(dāng)原子成鍵時(shí)，原子的價(jià)電子軌道相互混雜，形成與原軌道數(shù)相等且能量相同的雜化軌道。雜化軌道數(shù)不同，軌道間的夾角不同，形成分子的空間形狀不同。 ⑷ 分子構(gòu)型與價(jià)層電子對(duì)互斥模型 價(jià)層電子對(duì)互斥模型說(shuō)明的是價(jià)層電子對(duì)的空間構(gòu)型，而分子的空間構(gòu)型指的是成鍵電子對(duì)空間構(gòu)型，不包括孤對(duì)電子。 ①當(dāng)中心原子無(wú)孤對(duì)電子時(shí)，兩者的構(gòu)型一致； ②當(dāng)中心原子有孤對(duì)電子時(shí)，兩者的構(gòu)型不一致。 ⑶配位化合物 ①配位鍵與極性鍵、非極性鍵的比較 ②配位化合物 a定義：金屬離子(或原子)與某些分子或離子(稱(chēng)為配體)以配位鍵結(jié)合形成的化合物。 b組成：如[Ag(NH3)2]OH，中心離子為Ag＋，配體為NH3，配位數(shù)為2。 3. 分子的性質(zhì) ⑴分子間作用力的比較 ⑵　分子的極性 (1) 極性分子：正電中心和負(fù)電中心不重合的分子。 (2) 非極性分子：正電中心和負(fù)電中心重合的分子。 ⑶ 溶解性 ①　“相似相溶”規(guī)律：非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑， 極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑．若存在氫鍵，則溶劑和溶質(zhì)之間的氫鍵作用力越大，溶解性越好。 ②“相似相溶”還適用于分子結(jié)構(gòu)的相似性，如乙醇和水互 溶，而戊醇在水中的溶解度明顯減?。? ⑷ 手性 具有完全相同的組成和原子排列的一對(duì)分子，如左手和右手一樣互為鏡像，在三維空間里不能重疊的現(xiàn)象。 ⑸ 無(wú)機(jī)含氧酸分子的酸性 無(wú)機(jī)含氧酸可寫(xiě)成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，則n值越大，R的正電性越高，使R—O—H中O的電子向R偏移，在水分子的作用下越易電離出H＋，酸性越強(qiáng)，如HClO＜HClO2＜HClO3＜HClO4。 三、晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 1．晶體與非晶體 晶體 非晶體 結(jié)構(gòu)特征 結(jié)構(gòu)微粒周期性有序排列 結(jié)構(gòu)微粒無(wú)序排列 性質(zhì)特征 自范性 有 無(wú) 熔點(diǎn) 固定 不固定 異同表現(xiàn) 各向異性 各向同性 二者區(qū)別方法 間接方法 看是否有固定的熔點(diǎn) 科學(xué)方法 對(duì)固體進(jìn)行X射線(xiàn)衍射實(shí)驗(yàn) 2.得到晶體的途徑 (1)熔融態(tài)物質(zhì)凝固。 (2)氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)。 (3)溶質(zhì)從溶液中析出。 3．晶胞 (1)概念：描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。 (2)晶體中晶胞的排列——無(wú)隙并置 ①無(wú)隙：相鄰晶胞之間沒(méi)有任何間隙。 ②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。 4．晶格能 (1)定義：氣態(tài)離子形成1摩離子晶體釋放的能量，通常取正值，單位：kJmol－1。 (2)影響因素 ①離子所帶電荷數(shù)：離子所帶電荷數(shù)越多，晶格能越大。 ②離子的半徑：離子的半徑越小，晶格能越大。 (3)與離子晶體性質(zhì)的關(guān)系 晶格能越大，形成的離子晶體越穩(wěn)定，且熔點(diǎn)越高，硬度越大。 【深度思考】 晶胞計(jì)算的思維方法 (1)晶胞計(jì)算是晶體考查的重要知識(shí)點(diǎn)之一，也是考查學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的較好素材。晶體結(jié)構(gòu)的計(jì)算常常涉及如下數(shù)據(jù)：晶體密度、NA、M、晶體體積、微粒間距離、微粒半徑、夾角等，密度的表達(dá)式往往是列等式的依據(jù)。解決這類(lèi)題，一是要掌握晶體“均攤法”的原理，二是要有扎實(shí)的立體幾何知識(shí)，三是要熟悉常見(jiàn)晶體的結(jié)構(gòu)特征，并能融會(huì)貫通，舉一反三。 (2)“均攤法”原理 特別提醒　在使用均攤法計(jì)算晶胞中微粒個(gè)數(shù)時(shí)，要注意晶胞的形狀，不同形狀的晶胞，應(yīng)先分析任意位置上的一個(gè)粒子被幾個(gè)晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，頂點(diǎn)、側(cè)棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2個(gè)晶胞所共有。 (3)晶體微粒與M、ρ之間的關(guān)系 若1個(gè)晶胞中含有x個(gè)微粒，則1 mol晶胞中含有x mol微粒，其質(zhì)量為xM g(M為微粒的相對(duì)“分子”質(zhì)量)；又1個(gè)晶胞的質(zhì)量為ρa(bǔ)3 g(a3為晶胞的體積)，則1 mol晶胞的質(zhì)量為ρa(bǔ)3NA g，因此有xM＝ρa(bǔ)3NA。 四種晶體性質(zhì)比較 類(lèi)型 比較 分子晶體 原子晶體 金屬晶體 離子晶體 構(gòu)成粒子 分子 原子 金屬陽(yáng)離子、自由電子 陰、陽(yáng)離子 粒子間的相互作用力 分子間作用力 共價(jià)鍵 金屬鍵 離子鍵 硬度 較小 很大 有的很大，有的很小 較大 熔、沸點(diǎn) 較低 很高 有的很高，有的很低 較高 溶解性 相似相溶 難溶于任何溶劑 常見(jiàn)溶劑難溶 大多數(shù)易溶于水等極性溶劑 導(dǎo)電、傳熱性 一般不導(dǎo)電，溶于水后有的導(dǎo)電 一般不具有導(dǎo)電性，個(gè)別為半導(dǎo)體 電和熱的良導(dǎo)體 晶體不導(dǎo)電，水溶液或熔融態(tài)導(dǎo)電 物質(zhì)類(lèi)別及舉例 所有非金屬氫化物(如水、硫化氫)、部分非金屬單質(zhì)(如鹵素X2)、部分非金屬氧化物(如CO2、SO2)、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機(jī)物(有機(jī)鹽除外) 部分非金屬單質(zhì)(如金剛石、硅、晶體硼)，部分非金屬化合物(如SiC、SiO2) 金屬單質(zhì)與合金(如Na、Al、Fe、青銅) 金屬氧化物(如K2O、Na2O)、強(qiáng)堿(如KOH、NaOH)、絕大部分鹽(如NaCl) 晶體類(lèi)型的判斷方法 1．依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒和微粒間的作用判斷 (1)離子晶體的構(gòu)成微粒是陰、陽(yáng)離子，微粒間的作用是離子鍵。 (2)原子晶體的構(gòu)成微粒是原子，微粒間的作用是共價(jià)鍵。 (3)分子晶體的構(gòu)成微粒是分子，微粒間的作用為分子間作用力。 (4)金屬晶體的構(gòu)成微粒是金屬陽(yáng)離子和自由電子，微粒間的作用是金屬鍵。 2．依據(jù)物質(zhì)的分類(lèi)判斷 (1)金屬氧化物(如K2O)、強(qiáng)堿(如NaOH)和絕大多數(shù)的鹽類(lèi)是離子晶體。 (2)大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硅等)、非金屬氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機(jī)物(除有機(jī)鹽外)是分子晶體。 (3)常見(jiàn)的單質(zhì)類(lèi)原子晶體有金剛石、晶體硅、晶體硼等，常見(jiàn)的化合類(lèi)原子晶體有碳化硅、二氧化硅等。 (4)金屬單質(zhì)是金屬晶體。 3．依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷 (1)離子晶體的熔點(diǎn)較高。 (2)原子晶體熔點(diǎn)高。 (3)分子晶體熔點(diǎn)低。 (4)金屬晶體多數(shù)熔點(diǎn)高，但也有相當(dāng)?shù)偷摹? 4．依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷 離子晶體硬度較大或硬而脆。 原子晶體硬度大。 分子晶體硬度小且較脆。 金屬晶體多數(shù)硬度大，但也有較低的，且具有延展性。 注意　(1)常溫下為氣態(tài)或液態(tài)的物質(zhì)，其晶體應(yīng)屬于分子晶體(Hg除外)。 (2)石墨屬于混合型晶體，但因?qū)觾?nèi)原子之間碳碳共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)為1.4210－10 m，比金剛石中碳碳共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)(鍵長(zhǎng)為1.5410－10 m)短，所以熔、沸點(diǎn)高于金剛石。 (3)AlCl3晶體中雖含有金屬元素，但屬于分子晶體，熔、沸點(diǎn)低(熔點(diǎn)190 ℃)。 (4)合金的硬度比成分金屬大，熔、沸點(diǎn)比成分金屬低。 比較晶體的熔、沸點(diǎn) 1．不同類(lèi)型晶體的熔、沸點(diǎn)高低一般規(guī)律 原子晶體>離子晶體>分子晶體。 金屬晶體的熔、沸點(diǎn)差別很大，如鎢、鉑等沸點(diǎn)很高，如汞、鎵、銫等沸點(diǎn)很低，金屬晶體一般不參與比較。 2．原子晶體 由共價(jià)鍵形成的原子晶體中，原子半徑小的鍵長(zhǎng)短，鍵能大，晶體的熔、沸點(diǎn)高。如熔點(diǎn)：金剛石>石英>碳化硅>硅。 3．離子晶體 一般地說(shuō)，陰、陽(yáng)離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子間的作用就越強(qiáng)，其離子晶體的熔、沸點(diǎn)就越高，如熔點(diǎn)：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。 4．分子晶體 (1)分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高；具有氫鍵的分子晶體，熔、沸點(diǎn)反常的高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S。 (2)組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高，如SnH4>GeH4>SiH4>CH4，F(xiàn)2N2，CH3OH>CH3CH3。 (4)同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點(diǎn)越低。 例如：CH3—CH2—CH2—CH2—CH3> >。 (5)同分異構(gòu)體的芳香烴，其熔、沸點(diǎn)高低順序是鄰>間>對(duì)位化合物。 5．金屬晶體 金屬離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強(qiáng)，金屬熔、沸點(diǎn)就越高，如熔、沸點(diǎn)：NaNa>K>Rb>Cs。 特別提醒　(1)金屬晶體的熔、沸點(diǎn)差別很大，如鎢、鉑等熔點(diǎn)很高，如汞、鎵、銫等熔點(diǎn)很低。 (2)金屬晶體的熔點(diǎn)不一定比分子晶體的熔點(diǎn)高，如金屬晶體Na晶體的熔點(diǎn)(98 ℃)小于分子晶體AlCl3晶體的熔點(diǎn)(190 ℃)。 (3)并非存在氫鍵的分子晶體的熔、沸點(diǎn)就高，分子內(nèi)形成氫鍵，一般會(huì)使分子晶體的熔、沸點(diǎn)降低。例如鄰羥基苯甲醛()由于形成分子內(nèi)氫鍵，比對(duì)羥基苯甲醛()的熔、沸點(diǎn)低。 幾種常見(jiàn)的晶體模型 1．原子晶體(金剛石和二氧化硅) (1)金剛石晶體中，每個(gè)C與另外4個(gè)C形成共價(jià)鍵，C—C 鍵之間的夾角是10928′，最小的環(huán)是六元環(huán)。含有1 mol C的金剛石中，形成的共價(jià)鍵有2 mol。 (2)SiO2晶體中，每個(gè)Si原子與4個(gè)O成鍵，每個(gè)O原子與2個(gè)硅原子成鍵，最小的環(huán)是十二元環(huán)，在“硅氧”四面體中，處于中心的是Si原子。 2．分子晶體 (1)干冰晶體中，每個(gè)CO2分子周?chē)染嗲揖o鄰的CO2分子有12個(gè)。 (2)冰的結(jié)構(gòu)模型中，每個(gè)水分子與相鄰的4個(gè)水分子以氫鍵相連接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成2 mol“氫鍵”。 3．離子晶體 (1)NaCl型：在晶體中，每個(gè)Na＋同時(shí)吸引6個(gè)Cl－，每個(gè)Cl－同時(shí)吸引6個(gè)Na＋，配位數(shù)為6。每個(gè)晶胞含4個(gè)Na＋和4個(gè)Cl－。 (2)CsCl型：在晶體中，每個(gè)Cl－吸引8個(gè)Cs＋，每個(gè)Cs＋吸引8個(gè)Cl－，配位數(shù)為8。 4．石墨晶體 石墨層狀晶體中，層與層之間的作用是分子間作用力，平均每個(gè)正六邊形擁有的碳原子個(gè)數(shù)是2，C原子采取的雜化方式是sp2。 5．常見(jiàn)金屬晶體的原子堆積模型 結(jié)構(gòu)型式 常見(jiàn)金屬 配位數(shù) 晶胞 面心立方最密堆積A1 Cu、Ag、Au 12 體心立方堆積A2 Na、K、Fe 8 六方最密堆積A3 Mg、Zn、Ti 12 特別提醒　(1)判斷某種微粒周?chē)染嗲揖o鄰的微粒數(shù)目時(shí)，要注意運(yùn)用三維想象法。如NaCl晶體中，Na＋周?chē)腘a＋數(shù)目(Na＋用“○”表示)： 每個(gè)面上有4個(gè)，共計(jì)12個(gè)。 (2)常考的幾種晶體主要有干冰、冰、金剛石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等，要熟悉以上代表物的空間結(jié)構(gòu)。當(dāng)題中信息給出與某種晶體空間結(jié)構(gòu)相同時(shí)，可以直接套用某種結(jié)構(gòu)。 典例1（2018課標(biāo)Ⅰ）Li是最輕的固體金屬，采用Li作為負(fù)極材料的電池具有小而輕、能量密度大等優(yōu)良性能，得到廣泛應(yīng)用?；卮鹣铝袉?wèn)題： （1）下列Li原子電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量最低和最高的分別為_(kāi)____、_____（填標(biāo)號(hào)）。 A． B． C． D． （2）Li+與H?具有相同的電子構(gòu)型，r(Li+)小于r(H?)，原因是______。 （3）LiAlH4是有機(jī)合成中常用的還原劑，LiAlH4中的陰離子空間構(gòu)型是______、中心原子的雜化形式為_(kāi)_____。LiAlH4中，存在_____（填標(biāo)號(hào)）。 A．離子鍵 B．σ鍵 C．π鍵 D．氫鍵 （4）Li2O是離子晶體，其晶格能可通過(guò)圖(a)的Born?Haber循環(huán)計(jì)算得到。 可知，Li原子的第一電離能為_(kāi)_______kJmol?1，O=O鍵鍵能為_(kāi)_____kJmol?1，Li2O晶格能為_(kāi)_____kJmol?1。 （5）Li2O具有反螢石結(jié)構(gòu)，晶胞如圖(b)所示。已知晶胞參數(shù)為0.4665 nm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則Li2O的密度為_(kāi)_____gcm?3（列出計(jì)算式）。 【答案】D C Li+核電荷數(shù)較大 正四面體 sp3 AB 520 498 2908 87+416NA(0.466510-7)3 （4）根據(jù)示意圖可知Li原子的第一電離能是1040 kJ/mol2＝520 kJ/mol；0.5mol氧氣轉(zhuǎn)化為氧原子時(shí)吸熱是249 kJ，所以O(shè)＝O鍵能是249 kJ/mol2＝498 kJ/mol；根據(jù)晶格能的定義結(jié)合示意圖可知Li2O的晶格能是2908 kJ/mol； （5）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知鋰全部在晶胞中，共計(jì)是8個(gè)，根據(jù)化學(xué)式可知氧原子個(gè)數(shù)是4個(gè)，則Li2O的密度是ρ=mV=87+416NA(0.466510-7)3g/cm3。 典例2（2018課標(biāo)Ⅱ）硫及其化合物有許多用途，相關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)如下表所示： H2S S8 FeS2 SO2 SO3 H2SO4 熔點(diǎn)/℃ ?85.5 115.2 >600（分解） ?75.5 16.8 10.3 沸點(diǎn)/℃ ?60.3 444.6 ?10.0 45.0 337.0 回答下列問(wèn)題： （1）基態(tài)Fe原子價(jià)層電子的電子排布圖（軌道表達(dá)式）為_(kāi)_________，基態(tài)S原子電子占據(jù)最高能級(jí)的電子云輪廓圖為_(kāi)________形。 （2）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，H2S、SO2、SO3的氣態(tài)分子中，中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)不同于其他分子的是_________。 （3）圖（a）為S8的結(jié)構(gòu)，其熔點(diǎn)和沸點(diǎn)要比二氧化硫的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高很多，主要原因?yàn)開(kāi)_________。 （4）氣態(tài)三氧化硫以單分子形式存在，其分子的立體構(gòu)型為_(kāi)____形，其中共價(jià)鍵的類(lèi)型有______種；固體三氧化硫中存在如圖（b）所示的三聚分子，該分子中S原子的雜化軌道類(lèi)型為_(kāi)_______。 （5）FeS2晶體的晶胞如圖（c）所示。晶胞邊長(zhǎng)為a nm、FeS2相對(duì)式量為M，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，其晶體密度的計(jì)算表達(dá)式為_(kāi)__________gcm?3；晶胞中Fe2+位于S22-所形成的正八面體的體心，該正八面體的邊長(zhǎng)為_(kāi)_____nm。 【答案】 啞鈴（紡錘） H2S S8相對(duì)分子質(zhì)量大，分子間范德華力強(qiáng) 平面三角 2 sp3 4MNAa31021 22a 詳解：（1）基態(tài)Fe原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，則其價(jià)層電子的電子排布圖（軌道表達(dá)式）為；基態(tài)S原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p4，則電子占據(jù)最高能級(jí)是3p，其電子云輪廓圖為啞鈴（紡錘）形。 （2）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論可知H2S、SO2、SO3的氣態(tài)分子中，中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)分別是2+6-122=4、2+6-222=3、3+6-232=3，因此不同其他分子的是H2S。 （3）S8、二氧化硫形成的晶體均是分子晶體，由于S8相對(duì)分子質(zhì)量大，分子間范德華力強(qiáng)，所以其熔點(diǎn)和沸點(diǎn)要比二氧化硫的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高很多； （4）氣態(tài)三氧化硫以單分子形式存在，根據(jù)（2）中分析可知中心原子含有的價(jià)層電子對(duì)數(shù)是3，且不存在孤對(duì)電子，所以其分子的立體構(gòu)型為平面三角形。分子中存在氧硫雙鍵，因此其中共價(jià)鍵的類(lèi)型有2種，即σ鍵、π鍵；固體三氧化硫中存在如圖（b）所示的三聚分子，該分子中S原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，因此其雜化軌道類(lèi)型為sp3。 （5）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知含有鐵原子的個(gè)數(shù)是121/4+1＝4，硫原子個(gè)數(shù)是81/8+61/2＝4，晶胞邊長(zhǎng)為a nm、FeS2相對(duì)式量為M，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則其晶體密度的計(jì)算表達(dá)式為ρ=mV=4MNA(a10-7)3g/cm3=4MNAa31021g/cm3；晶胞中Fe2+位于S22-所形成的正八面體的體心，該正八面體的邊長(zhǎng)是面對(duì)角線(xiàn)的一半，則為22anm。 典例3（2018課標(biāo)Ⅲ）鋅在工業(yè)中有重要作用，也是人體必需的微量元素?；卮鹣铝袉?wèn)題： （1）Zn原子核外電子排布式為_(kāi)_______________。 （2）黃銅是人類(lèi)最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu組成。第一電離能Ⅰ1（Zn）_______Ⅰ1（Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是________________。 （3）ZnF2具有較高的熔點(diǎn)（872 ℃)，其化學(xué)鍵類(lèi)型是_________；ZnF2不溶于有機(jī)溶劑而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能夠溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑，原因是________________。 （4）《中華本草》等中醫(yī)典籍中，記載了爐甘石（ZnCO3）入藥，可用于治療皮膚炎癥或表面創(chuàng)傷。ZnCO3中，陰離子空間構(gòu)型為_(kāi)_______________，C原子的雜化形式為_(kāi)_______________。 （5）金屬Zn晶體中的原子堆積方式如圖所示，這種堆積方式稱(chēng)為_(kāi)______________。六棱柱底邊邊長(zhǎng)為a cm，高為c cm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，Zn的密度為_(kāi)_______________gcm－3（列出計(jì)算式）。 【答案】 [Ar]3d104s2 大于 Zn核外電子排布為全滿(mǎn)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，較難失電子 離子鍵 ZnF2為離子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化學(xué)鍵以共價(jià)鍵為主、極性較小 平面三角形 sp2 六方最密堆積（A3型） 656NA634a2c （3）根據(jù)氟化鋅的熔點(diǎn)可以判斷其為離子化合物，所以一定存在離子鍵。作為離子化合物，氟化鋅在有機(jī)溶劑中應(yīng)該不溶，而氯化鋅、溴化鋅和碘化鋅都是共價(jià)化合物，分子的極性較小，能夠溶于乙醇等弱極性有機(jī)溶劑。 （4）碳酸鋅中的陰離子為CO32-，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，其中心原子C的價(jià)電子對(duì)為3+(4－32＋2)/2=3對(duì)，所以空間構(gòu)型為正三角形，中心C為sp2雜化。 （5）由圖示，堆積方式為六方最緊密堆積。為了計(jì)算的方便，選取該六棱柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。六棱柱頂點(diǎn)的原子是6個(gè)六棱柱共用的，面心是兩個(gè)六棱柱共用，所以該六棱柱中的鋅原子為12+2+3=6個(gè)，所以該結(jié)構(gòu)的質(zhì)量為665/NA g。該六棱柱的底面為正六邊形，邊長(zhǎng)為a cm，底面的面積為6個(gè)邊長(zhǎng)為acm的正三角形面積之和，根據(jù)正三角形面積的計(jì)算公式，該底面的面積為6 cm2，高為c cm，所以體積為6 cm3。所以密度為：gcm-3。