00 知识清单——《物质结构与性质》(必背知识、课前诵读)-备战高考化学大二轮专题突破系列(全国通用)
展开
这是一份00 知识清单——《物质结构与性质》(必背知识、课前诵读)-备战高考化学大二轮专题突破系列(全国通用),共52页。
目录
原子结构及原子核外电子排布............................................................................................................................................1
知识点1 原子的构成.......................................................................................................................................................1
知识点2 “三素”——元素、核素、同位素....................................................................................................................1
知识点3 等电子粒子的寻找规律...................................................................................................................................2
知识点4 能层与能级.......................................................................................................................................................3
知识点5 电子云与原子轨道...........................................................................................................................................3
知识点6 原子或离子结构示意图...................................................................................................................................4
知识点7 构造原理与基态原子的电子排布式...............................................................................................................4
知识点8 离子的电子排布式...........................................................................................................................................4
知识点9 外围电子排布式(价电子排布)........................................................................................................................5
知识点10 电子排布的轨道表示式(电子排布图)............................................................................................................5
知识点11 基态与激发态 原子光谱...............................................................................................................................5
知识点12 核外电子排布的表示方法的比较...................................................................................................................6
元素周期表和元素周期律....................................................................................................................................................7
知识点1 元素周期表的结构...........................................................................................................................................7
知识点2 原子结构与元素周期表...................................................................................................................................7
知识点3 元素周期表的分区...........................................................................................................................................8
知识点4 元素周期表的三大应用...................................................................................................................................9
知识点5 元素周期表结构中隐含的两条规律...............................................................................................................9
知识点6 常见族的别称...................................................................................................................................................9
知识点7 主族元素的周期性变化规律.........................................................................................................................10
知识点8 原子半径和离子半径的变化规律.................................................................................................................10
知识点0 元素金属性强弱的判断方法.........................................................................................................................11
知识点10 元素非金属性强弱的判断方法.....................................................................................................................11
知识点11 电离能及其变化规律......................................................................................................................................12
知识点12 电负性及其变化规律.....................................................................................................................................12
知识点13 元素周期表、元素周期律的应用.................................................................................................................13
化学键与电子式..................................................................................................................................................................14
知识点1 化学键.............................................................................................................................................................14
知识点2 离子键和共价键的比较.................................................................................................................................14
知识点3 共价键的分类及判断方法.............................................................................................................................14
知识点4 共价键的键参数............................................................................................................................................15
知识点5 离子化合物与共价化合物的比较................................................................................................................16
知识点6 化学键与物质类型的关系............................................................................................................................16
知识点7 电子式的书写方法........................................................................................................................................17
知识点8 等电子原理...................................................................................................................................................18
分子的空间结构与分子的性质.........................................................................................................................................19
知识点1 价层电子对互斥模型(VSEPR模型)理论要点............................................................................................19
知识点2 价层电子对互斥理论判断分子或离子的空间构型的具体步骤.................................................................19
知识点3 价层电子对互斥理论判断分子或离子的空间构型的具体思路.................................................................20
知识点4 孤电子对对键角影响的理论解释.................................................................................................................20
知识点5 杂化轨道的类型.............................................................................................................................................20
知识点6 判断中心原子杂化轨道类型的方法.............................................................................................................21
知识点7 分子间作用力.................................................................................................................................................23
知识点8 分子的极性.....................................................................................................................................................24
知识点0 分子的溶解性.................................................................................................................................................25
知识点10 分子的手性.....................................................................................................................................................25
知识点11 无机含氧酸分子的酸性..................................................................................................................................25
键角大小的判断方法..........................................................................................................................................................27
大π键的分析方法................................................................................................................................................................29
晶体结构与性质..................................................................................................................................................................33
知识点1 晶体和非晶体.................................................................................................................................................33
知识点2 晶胞.................................................................................................................................................................33
知识点3 晶胞中微粒数目的计算方法.........................................................................................................................33
知识点4 晶体的分类.....................................................................................................................................................34
知识点5 晶体类别的判断方法....................................................................................................................................34
知识点6 几种常见的晶体类型比较.............................................................................................................................35
知识点7 晶体熔、沸点的比较.....................................................................................................................................35
知识点8 常见分子晶体结构分析.................................................................................................................................36
知识点0 常见共价晶体结构分析.................................................................................................................................37
知识点10 金属晶体的四种堆积模型分析.....................................................................................................................38
知识点11 常见离子晶体结构分析..................................................................................................................................40
知识点12 混合晶体——石墨晶体.................................................................................................................................41
晶体计算的常见类型..........................................................................................................................................................42
知识点1 晶胞参数(边长)与半径的关系.......................................................................................................................42
知识点2 晶体密度及微粒间距离的计算.....................................................................................................................43
知识点3 金属晶体空间利用率的计算方法.................................................................................................................43
原子分数坐标分析方法......................................................................................................................................................45
配合物与超分子..................................................................................................................................................................46
知识点1 配位键.............................................................................................................................................................46
知识点2 配位化合物.....................................................................................................................................................46
知识点3 典型配合物.....................................................................................................................................................47
知识点4 超分子.............................................................................................................................................................47
元素周期表..........................................................................................................................................................................48
原子结构及原子核外电子排布
【知识网络】
【核心知识梳理】
一、原子结构与核素、同位素
1.原子的构成
(1)构成原子的微粒及作用
(2)核素(原子)符号表示——
表示方法:
的含义
代表一个质量数为A、质子数为Z的原子
(3)微粒中的“各数”间的关系
①原子中:质子数(Z)=核电荷数=核外电子数
②质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)
③阳离子的核外电子数=质子数-所带电荷数
④阴离子的核外电子数=质子数+所带电荷数
(4)微粒符号周围数字的含义
,如过氧根离子:O
2.“三素”——元素、核素、同位素
(1)元素、核素、同位素的概念及相互关系
(2)同位素的特征
①同一元素的各种核素的中子数不同,质子数相同,化学性质几乎完全相同,物理性质不同
②同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分数(丰度)不变
(3)氢元素的三种核素
H:名称为氕,不含中子
H:用字母D表示,名称为氘或重氢
H:用字母T表示,名称为氚或超重氢
(4)几种重要核素的用途
核素
U
C
H
H
O
用途
核燃料
用于考古断代
制氢弹
示踪原子
(5)核素和元素的相对原子质量
①原子(即核素)的相对原子质量:一个原子(即核素)的质量与一个12C质量的的比值即为该原子的相对原子质量,即:M(核素)=,取该值的正整数即为该核素的质量数。一种元素有几种同位素,就有几种不同核素的相对原子质量
②元素的相对原子质量:因天然元素往往不只一种原子,因而用上述方法定义元素的相对原子质量就不合适了。元素的相对原子质量是该元素的各种核素的原子数百分比与其相对原子质量的乘积所得的平均值
如:A、B、C…为某元素的不同核素,其原子数百分比分别为a%、b%、c%…则该元素的相对原子质量为
MA·a%+MB·b%+MC·c%+…其中MA、MB、MC…分别表示核素A、B、C…的相对原子质量
③元素的近似相对原子质量:若用同位素的质量数替代其相对原子量进行计算,其结果就是元素的近似相对原子质量(计算结果通常取整数)。我们通常采用元素的近似相对原子质量进行计算
【微点拨】
①并不是所有的原子都由质子和中子构成,如H中没有中子
②核素是具有固定质子数和中子数的原子,同位素是具有相同质子数的不同核素的互称
③只有核素才有质量数,质量数不适用于元素。质量数可以视为核素的近似相对原子质量
④质子数相同的微粒不一定属于同一种元素,如F与OH-
⑤核外电子数相同的微粒,其质子数不一定相同,如Al3+和Na+、F-,NH与OH-
⑥不同的核素可能具有相同的质子数,如H与H;也可能具有相同的中子数,如6C与O;也可能具有相同的质量数,如C与N;也可能质子数、中子数、质量数均不相同,如H与C
⑦同位素的物理性质不同但化学性质几乎相同
3.等电子粒子的寻找规律
10电子微粒
18电子微粒
“14电子”粒子
Si、N2、CO、C2H2、C
“16电子”粒子
S、O2、C2H4、HCHO
二、原子核外电子排布原理
1.能层与能级
(1)能层(n)(即电子层)
原子核外的电子是分层排布的,根据电子的能量差异,可将核外电子分成不同的能层(电子层)。由里向外,分别用字母:K、L、M、N、O、P、Q表示相应的第一、二、三、四、五、六、七能层。各能层最多容纳的电子数为2n2;在同一个原子中,离核越近,电子能量越低
(2)能级
同一能层的电子,能量也可能不同,不同能量的电子分成不同的能级,通常用s、p、d、f等表示,同一能层里,各能级的能量按s、p、d、f的顺序升高,即:E(s)Mg,则碱性:Mg(OH)2>Al(OH)3、Ca(OH)2>Mg(OH)2
②推测未知元素的某些性质
如:已知Ca(OH)2微溶,Mg(OH)2难溶,可推知Be(OH)2难溶
(3)启发人们在一定区域内寻找新物质
化学键与电子式
【知识网络】
【核心知识梳理】
1.化学键
(1)概念:相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用叫化学键 (使离子相结合或使原子相结合的作用力)
(2)分类
①离子键:存在于离子化合物中
②共价键:除稀有气体外的非金属单质、部分离子化合物、共价化合物中
③金属键:金属单质中
2.离子键和共价键的比较
离子键
共价键
概念
阴、阳离子通过静电作用形成的化学键
原子间通过共用电子对所形成的化学键
成键粒子
阴、阳离子
原子
成键实质
阴、阳离子的静电作用
原子之间形成共用电子对(电子云的重叠)
成键条件
活泼金属元素与活泼非金属元素经电子得失,形成离子键
非金属元素的原子最外层未达到饱和状态(即8电子稳定结构),相互间通过共用电子对形成共价键
成键元素
一般是活泼的金属和活泼的非金属元素
一般是非金属元素之间
存在范围
只存在离子化合物中
①大多数盐类,如:NaCl、Na2SO4
②强碱,如:NaOH
③金属氧化物,如:Na2O、Na2O2
①非金属单质分子(稀有气体除外)如:H2
②非金属形成的化合物中,如:CO2、H2O
③部分离子化合物中,如:NaOH、Na2SO4
④某些金属和非金属形成的化合物中,如:AlCl3、BeCl2
键的特征
无饱和性和方向性
具有饱和性和方向性
键的强度
判断方法
离子键的强弱决定于相互作用的阴、阳离子所带的电荷数的多少和其离子核间的距离大小。阴、阳离子电荷数越多,半径越小,形成的离子键就越强,形成的化合物的熔沸点就越高,晶体的硬度则越大
共价键的强弱取决于键能,键能看键长,键长看半径。原子半径越短,键长越短,键能也就越大
3.共价键的分类及判断方法
分类依据
类型
形成共价键的原子轨道重叠方式
σ键
电子云“头碰头”重叠
π键
电子云“肩并肩”重叠
形成共价键的电子对是否偏移
极性键
共用电子对发生偏移
非极性键
共用电子对不发生偏移
原子间共用电子对的数目
单键
原子间有一对共用电子对
(1)σ键与π键的判断
①由轨道重叠方式判断
a.“头碰头”重叠为σ键,σ键的特征:电子云为轴对称,即是以形成化学键的两个原子核的连线为轴作旋转
操作,σ键电子云的图形不变。利用电子云描述σ键的形成过程:
ss σ键:两个成键原子均提供s轨道形成的共价键
sp σ键:两个成键原子分别提供s轨道和p轨道形成的共价键
pp σ键:两个成键原子均提供p轨道形成的共价键
b.“肩并肩”重叠为π键,π键的特征:π键电子云为镜像对称,即每个π键的电子云由两块组成,分别位于由
两个原子核构成的平面的两侧;π键重叠程度较小,不稳定,容易断裂;若原子半径大,原子间形成的σ
键较长,p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成π键。p轨道和p轨道形成π键的过程如
图所示:
②由物质的结构式判断:共价单键都是σ键,共价双键中含有一个σ键、一个π键,共价三键中含有一个σ键、两个π键
③由成键轨道类型判断:s轨道形成的共价键全部是σ键;杂化轨道形成的共价键全部为σ键。
④依据强度判断:σ键的强度较大,较稳定;π键活泼,比较容易断裂
(2)极性键与非极性键的判断:不同种元素的原子之间形成的是极性共价键,同种元素的原子之间形成的是非极性共价键
4.共价键的键参数——表现化学键性质的物理量
(1)键能:气态分子中1_mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。键能通常是298.15 K、100 kPa条件下的标准值,单位是kJ·mol-1,共价键的键能越大,共价键就越不容易断裂,成键原子间的结合就越牢固。结构相似的分子,键能越大,分子越稳定
(2)键长:构成化学键的两个原子的核间距,因此原子半径决定共价键的键长,原子半径越小,共价键的键长就
越短;共价键的键长越短,往往键能越大,表明共价键越稳定,分子越稳定
【微点拨】键能比较方法:键能看键长,键长看半径。原子半径越短,键长越短,键能也就越大
(3)键角:在多原子分子中,两个相邻共价键之间的夹角。键角可以确定分子内的原子在空间的相对位置,从而判断分子的空间构型
(4)键参数对分子性质的影响:
(5)常见分子的键角与分子空间结构
化学式
结构式
键角
空间结构
CO2
O==C==O
180°
直线形
NH3
107°
三角锥形
H2O
105°
V形
BF3
120°
平面三角形
CH4
109°28′
正四面体形
5.离子化合物与共价化合物的比较
离子化合物
共价化合物
概念
由离子键构成的化合物
只含有共价键的化合物
构成微粒
阴、阳离子
原子
化学键类型
一定含有离子键,可能含有共价键
只含有共价键
构成元素
一般为活泼金属元素与活泼非金属元素
一般为不同种非金属元素
达到稳定结构的途径
通过电子得失达到稳定结构
通过形成共用电子对达到稳定结构
特点
较高的熔沸点,硬度,通常呈固态,熔融状态或水溶液中可导电
一般熔点、沸点较低,常温下为气体或液体,易挥发
物质类别
①大多数盐类,如:NaCl、Na2SO4
②强碱,如:NaOH
③金属氧化物,如:Na2O、Na2O2
①非金属氢化物,如:NH3、H2S
②非金属氧化物,如:CO、CO2
③酸,如:H2SO4、HNO3
④大多数有机化合物,如:CH4
⑤极少数盐,如:AlCl3、BeCl2
【微点拨】
①离子化合物中一定含有离子键;含有离子键的物质一定是离子化合物
②离子化合物中一定含有阴离子和阳离子,但不一定含有金属元素,如:NH4Cl、NH4NO3等
③含有金属元素的化合物不一定是离子化合物,如:AlCl3
④离子化合物的化学式,不表示分子式,只表示阴、阳离子的最简单整数比
⑤含有共价键的分子不一定是共价化合物,如:H2、O2等单质
⑥含有共价键的化合物不一定是共价化合物,如:NaOH、Na2O2
⑦离子化合物中可能含有共价键,共价化合物中一定不含离子键,只有共价键
6.化学键与物质类型的关系
(1)除稀有气体内部无化学键外,其他物质内部都存在化学键
(2)只含有极性共价键的物质一般是不同种非金属元素形成的共价化合物,如SiO2、HCl、CH4等
(3)只含有非极性共价键的物质是同种非金属元素形成的单质,如Cl2、P4、金刚石等
(4)既有极性键又有非极性键的共价化合物一般由多个原子组成,如H2O2、C2H4等
(5)只含离子键的物质主要是由活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物,如Na2S、CaCl2、NaCl等
(6)既有离子键又有极性共价键的物质,如NaOH、K2SO4等;既有离子键又有非极性共价键的物质,如Na2O2等
(7)仅由非金属元素形成的离子化合物,如NH4Cl、NH4NO3等
(8)金属元素和非金属元素间可能存在共价键,如AlCl3等
(9)化学反应的实质:一个化学反应的过程,是原子重新组合的过程;而原子的重新组合,就要克服原来的相互作用,即断裂原来的化学键,在重新组合时又要形成新的化学键,才能构成新的物质。因此,化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程
二、电子式的书写方法
1.电子式的概念:在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子(价电子)的式子
【微点拨】元素符号周围标明元素原子的最外层电子,每个方向不能超过2个电子。当最外层电子数小于或等于4时以单电子分布,多于4时多出部分以电子对分布
2.电子式的书写
(1)原子的电子式:书写主族元素原子的电子式,直接用“·”或“×”把最外层电子一一表示出来即可
氢原子
氯原子
氮原子
钠原子
氧原子
钙原子
(2)简单阳离子(单核)的电子式:简单阳离子的电子式就是离子符号本身,不需标示最外层电子
钠离子
锂离子
镁离子
铝离子
Na+
Li+
Mg2+
Al3+
(3)简单阴离子(单核)的电子式:在书写电子式时,不但要表达出最外层所有电子数(包括得到的电子),而且还应用“[ ]”括起来,并在“[ ]”右上角标出“n-”以表示其所带的电荷
Cl-
O2-
S2-
N3-
(4)原子团的电子式:作为离子的原子团,无论是阴离子,还是阳离子,不仅要画出各原子最外层的电子,而且都应用“[ ]”括起来,并在“[ ]”右上角标明电性和电量
NH4+
H3O+
OH-
O22-
S22-
C22-
(5)离子化合物的电子式:离子化合物的电子式由阳离子的电子式和阴离子的电子式组成的,对于化合物是由多种离子组成的物质,相同离子间要隔开排列,注意相同的离子不能合并
CaO
K2O
CaF2
NaOH
NaH
CaC2
Na2O2
FeS2
NH4Cl
NH5
Mg3N2
Na3N
Al2S3
(6)离子键的形成(离子化合物的形成过程):离子键的形成用电子式表示式时,前面写出成键原子的电子式,后面写出离子化合物的电子式,中间用一箭头“→”连起来即可,如:
(7)共价化合物的电子式(共价分子):共价化合物分子是由原子通过共用电子对结合而形成的,书写电子式时,应把共用电子对写在两成键原子之间,然后不要忘记写上未成键电子
结构式:用一根短线表示一对共用电子对的式子叫做结构式。(未成键的电子不用标明)
分子
Cl2
O2
N2
H2O
电子式
结构式
分子
CH4
CO2
H2O2
HClO
电子式
结构式
分子
CCl4
BF3
PCl3
PCl5
电子式
结构式
(8)共价键的形成 (共价分子的形成过程):共价键的形成用电子式表示时,同样是前面写出成键原子的电子式,后面写出共价分子的电子式,中间用一箭头“→”连起来即可,如:
3.等电子原理
性质
分子
原子数
价电子数
立体构型
沸点/℃
熔点/℃
液体密度/
g·cm-3
N2
2
10
直线形
-195.81
-210.00
0.796
CO
2
10
直线形
-191.49
-205.05
0.793
结论
CO分子和N2分子具有相同的原子总数、相同的价电子数,其性质相近
(1)等电子体的概念:原子总数相同,价电子总数也相同的微粒。 如:CO和N2,CH4和NH4+
(2)等电子原理:等电子体具有相似的化学键特征,它们结构相似,物理性质相近,但化学性质不相同,此原理称为等电子原理
(3)等电子体的寻找方法:原子总数相同、价电子总数相同的粒子互为等电子体,根据等电子体定义,寻找等电子体的常用方法就是换原子
①技巧一(竖换——同族替换)
换同族原子(同族原子价电子数相同)
以寻找NH3的等电子体为例
NH3PH3、AsH3
②方法二(横换——左右移位)
换相邻族的原子,这时价电子发生变化,再通过得失电子使价电子总数相等
以寻找CO的等电子体为例
COCN—,CN—C22—
CON2
分子的空间结构与分子的性质
【知识网络】
【核心知识梳理】
一、价层电子对互斥理论(VSEPR)
1.价层电子对互斥模型(VSEPR模型)理论要点
分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”相互排斥的结果。对ABn型的分子或离子,中心原子A的价层电子对(包括成键的σ键电子对和未成键的孤电子对)之间由于存在排斥力,将使分子的空间结构总是采取电子对相互排斥最弱的那种结构,以使彼此之间斥力最小,分子或离子的体系能量最低,最稳定
(1)中心原子:分子或离子中原子数目最少的原子 (或与之成键的原子)
(2)分子中的价层电子对由于斥力作用,而趋向尽可能彼此远离以减小排斥力,分子尽可能采取对称的空间构型
(3)价层电子对在空间上彼此相距最远时,电子对之间的夹角越大,相互之间的斥力越小,体系的能量最低
(4)中心原子价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数
2.价层电子对互斥理论判断分子或离子的空间构型的具体步骤
(1)第一步,确定中心原子价层电子对数
方法1:
①配位原子是指中心原子以外的其它原子,即:与中心原子结合的原子
②若是离子,则应加上或减去与离子所带的电荷数,即:阴加阳减
③氧、硫原子若为配位原子,则其化合价规定为"零”,若为中心原子,则价电子数为6
分子或离子
中心原子
价层电子对数
σ键电子对
中心原子上的孤电子对数
CO2
C
2
0
BF3
B
3
0
NH4+
N
4
0
CO
C
3
0
SF6
S
6
0
方法2:
其中:a是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数),b是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,x是与中心原子结合的原子数
(2)第二步,确定中心原子的σ键数目:由分子式确定,即中心原子形成几个σ键,就有几对σ键电子对,如:H2O分子中,O有2对σ键电子对,NH3分子中,N有3对σ键电子对,即:ABn型的分子或离子就有n个σ键
(3)第三步,确定中心原子上的孤电子对数
中心原子上的孤电子对数=中心原子价层电子对数—σ键电子对数 (见上表)
3.价层电子对互斥理论判断分子或离子的空间构型的具体思路
由电子的排列方式VSEPR模型分子或离子的空间结构
价层电子对数
电子对的
排列方式
VSEPR模型
及名称
孤电子对数
略去孤电子对的空间结构
分子(或离子)的空间结构名称
2
直线形
0
直线形
1
直线形
3
平面三角形
0
平面三角形
1
V形
2
直线形
4
四面体形
0
正四面体形
1
三角锥形
2
V形
3
直线形
4.孤电子对对键角影响的理论解释
(1)价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律
孤电子对-孤电子对>孤电子对-成键电子对>成键电子对-成键电子对。随着孤电子对数目的增多,成键电子对与成键电子对之间的斥力减小,键角也减小,如:CH4、NH3和H2O分子中的键角依次减小
(2)中心原子上有孤电子对(价电子中未参加形成共价键的电子对),会占据中心原子周围空间,与成键电子互相排斥,使分子的空间结构发生变化,键角也相应变化。如:H2O和H2S的VSEPR构型为四面体形,有两个成键电子对和孤电子对。氧的半径比硫要小,氧的孤电子对对成键电子排斥力力度更大,所以H2O的键角会比H2S要大
二、杂化轨道理论
1.杂化轨道理论要点:中心原子上若干不同类型(主要是s、p轨道)、能量相近的原子轨道混合起来,重新组合成同等数目、能量完全相同的新轨道
2.杂化轨道的类型
(1)sp3杂化:sp3杂化轨道是由1个ns轨道和3个np轨道杂化而成,每个sp3杂化轨道都含有s和p的成分,sp3杂化轨道间的夹角为109°28′,空间结构为正四面体形。如,CH4、CF4、CCl4
(2)sp2杂化:sp2杂化轨道是由1个ns轨道和2个np轨道杂化而成的,每个sp2杂化轨道含有s和p成分,sp2杂化轨道间的夹角都是120°,呈平面三角形。如,BF3
(3)sp杂化:sp杂化轨道是由1个ns轨道和1个np轨道杂化而成的,每个sp杂化轨道含有s和p的成分,sp杂化轨道间的夹角为180°,呈直线形。如,BeCl2
【微点拨】
①sp2杂化后,未参与杂化的一个np轨道可以用于形成π键,如:乙烯分子中的C==C键的形成
②sp杂化后,未参与杂化的两个np轨道可以用于形成π键,如:乙炔分子中的C≡C键的形成
3.判断中心原子杂化轨道类型的方法
杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对,而两个原子之间只能形成一个σ键,故有下列关系:杂化轨道数目=价层电子对数目=σ键电子对数目+中心原子的孤电子对数目,再由杂化轨道数目确定杂化类型
(1)根据中心原子价层电子对数(杂化轨道数目)判断:杂化轨道数==价层电子对数==σ键电子对数+孤电子对数
价层电子对数
杂化类型
杂化轨道数目
杂化轨道间夹角
空间结构
实例
4
sp3杂化
4
109°28′
正四面体形
CH4
3
sp2杂化
3
120°
平面三角形
BF3
2
sp杂化
2
180°
直线形
BeCl2
(2)有多个中心原子时,则根据:“杂化轨道数==价层电子对数==σ键电子对数+孤电子对数”来判断
如:三聚氰胺分子的结构简式如图所示,分析氮原子、碳原子的杂化类型
杂化
类型
价层电
子对数
σ键电
子对数
孤电
子对数
孤电子对数
确定方法
①号氮原子
sp3
4
3
1
氮原子最外层有5个电子,形成了3对共用电子对,则有一对孤对电子
②号氮原子
sp2
3
2
1
③号碳原子
sp2
3
3
0
碳原子最外层4个电子,形成了4对共用电子对,所以碳上无孤对电子
(3)有机物分子中碳原子杂化类型的判断方法
饱和碳原子均采取sp3杂化;连接双键的碳原子均采取sp2杂化;连接三键的碳原子均采取sp杂化
常见的分子或离子的空间构型的判断方法
分子或离子
中心
原子
价层电子
对数
σ键电子对数
孤电子
对数
电子对构型
分子或离子
的空间构型
中心原子
杂化方式
CO2
CS2
BeCl2
BF3
BCl3
SO3
SO2
CH4
CCl4
NH3
NF3
PCl3
H2O
H2S
NO3-
SO32-
SO42-
NH4+
PO43-
H3O+
CO32-
ClO3-
PCl5
SF6
XeF4
IF5
三、分子的性质
1.分子间作用力
(1)概念:物质分子之间普遍存在的相互作用力,称为分子间作用力
(2)分类:分子间作用力最常见的是范德华力和氢键
(3)强弱:范德华力<氢键<化学键
(4)范德华力
①含义:物质分子间普遍存在的一种相互作用力称为范德华力。范德华力约比化学键的键能小1~2个数量级
②特征
a.范德华力广泛存在于分子之间,由分子构成的液态和固态物质,范德华力存在于相邻的分子之间;由分子构成的气态物质,只有分子相互接近时才存在范德华力
b.范德华力无方向性和饱和性,只要分子周围空间允许,分子总是尽可能多地吸引其他分子
③范德华力对物质性质的影响
a.一般来说,组成和性质相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,物质的熔沸点也就越高
如沸点:F2<Cl2<Br2<I2
b.相对分子质量相同或相近时,分子的极性越大,范德华力也越大,物质的熔沸点也就越高
如沸点:N2<CO
c.分子组成相同但结构不同的物质,分子的对称性越强,范德华力越小,物质的熔沸点也就越低
如沸点:对二甲苯<间二甲苯<邻二甲苯
(5)氢键
①形成:已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力,称为氢键。氢键不属于化学键,仍属于分子间作用力的范畴,氢键的作用力要大于范德华力
②氢键的表示方法:X—H…Y—表示,式中X和Y表示F、O、N,“—”表示共价键,“…”表示氢键
③氢键的特征:具有一定的饱和性和方向性
④氢键的类型——可分为分子间氢键和分子内氢键
邻羟基苯甲醛存在分子内氢键
HF分子间存在分子间氢键
F—H…F—H
微点拨
分子间氢键由两分子形成,而分子内氢键是一个分子中就具有形成的氢键的原子和原子团
⑤氢键对物质性质的影响
a.当形成分子间氢键时,物质的熔、沸点将升高:分子间有氢键的物质熔化或汽化时,除了要克服纯粹的分子间作用力外,还必须提高温度、额外地提供一份能量来破坏分子间的氢键,所以这些物质的熔、沸点比同系列氢化物的熔、沸点高,如:HF、H2O、NH3沸点反常
b.当形成分子内氢键时,往往会降低分子间作用力,从而使使物质的熔、沸点降低,如:邻羟基苯甲醛(熔点:2℃,沸点:196.5℃)和对羟基苯甲醛(熔点:115℃,沸点:250℃)
c.氢键也影响物质的溶解:在极性溶剂中,如果溶质分子和溶剂分子之间可以形成氢键,则物质的溶解度增大,如:NH3极易溶于水,因NH3与H2O之间能形成氢键(),且都是极性分子
d.对物质密度的影响:氢键可使固体或液体的密度减小;使气体物质的密度增大
e.氢键的存在使分子间因氢键而发生“缔合”,形成“缔合分子”:相当多的H2O分子、HF分子“缔合”而形成(H2O)n分子、(HF)n分子(“缔合分子”)
2.分子的极性
(1)基本概念
类型
非极性分子
极性分子
形成原因
正电几何中心和负电几何中心重合的分子
正电几何中心和负电几何中心不重合的分子
存在的共价键
非极性键或极性键
非极性键或极性键
分子内原子排列
对称
不对称
(2)分子极性的判断方法:分子的极性是由分子中所含共价键的极性与分子的立体构型两方面共同决定的。判断分子极性时,可根据以下原则进行
①只含有非极性键的双原子分子或多原子分子大多是非极性分子,如:O2、H2、P4、C60
②以极性键结合而成的双原子分子,都是极性分子,如:HCl、HF、HBr
③以极性键结合而成的多原子分子
a.空间结构对称的分子(直线型、平面正三角型、正四面体型、三角双锥型、正八面体型),是非极性分子,如:CO2、BF3、CH4、PCl5、SF6
b.空间结构不对称的分子(V形、三角锥形),是极性分子,如:H2O、NH3、CHCl3
(3)判断ABn型分子极性的经验规律:若中心原子有孤电子对,则为极性分子;若无孤电子对,则为非极性分子,如:CS2、BF3、SO3、CH4为非极性分子;H2S、SO2、NH3、PCl3为极性分子
分子式
中心原子
分子的极性
具体方法
元素符号
有无孤电子对
CS2
①An型(单质):非极性分子(O3除外)
②AB型:极性分子
③ABn型:
A上无孤对电子:非极性分子
A上有孤对电子:极性分子
SO2
H2S
CH4
NH3
H2O
PCl3
(4)键的极性对化学性质的影响
酸性强弱
理论解释
三氟乙酸>三氯乙酸
氟的电负性大于氯的电负性,F—C的极性大于Cl—C的极性,使F3C—的极性大于Cl3C—的极性,导致三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大,更易电离出氢离子
三氯乙酸>二氯乙酸>氯乙酸
Cl3C—的极性>Cl2HC—的极性>ClH2C—的极性,极性越强,羧基中的羟基的极性就越大,就越易电离出氢离子
甲酸>乙酸>丙酸
烃基是推电子基团,烃基越长推电子效应越大,使羧基中的羟基的极性越小,羧酸的酸性越弱
3.分子的溶解性
(1)“相似相溶”的规律:非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂,如:NH3是极性分子,易溶于极性溶剂H2O中,难溶于非极性溶剂CCl4中;I2为非极性分子,易溶于非极性溶剂四氯化碳中,而难溶于极性溶剂H2O中
(2)氢键对溶解性的影响:如果溶质与溶剂之间能形成氢键,则溶解度增大,且氢键作用力越大,溶解性越好
(3)分子结构的相似性:溶质和溶剂的分子结构相似程度越大,其溶解性越大
如:乙醇与水互溶,而戊醇在水中的溶解度明显减小,随着溶质分子中憎水基个数的增大,溶质在水中的溶解度减小,因此乙醇和水能以任意比互溶,而戊醇在水中的溶解度则会明显减小
(4)溶质是否与水反应:溶质与水发生反应,溶质的溶解度会增大
如:SO2与水反应生成的H2SO3可溶于水,故SO2的溶解度增大
4.分子的手性
(1)手性异构体:具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左手与右手一样互为镜像,却在三维空间里不能叠合,互称手性异构体(或对映异构体)
(2)手性分子:有手性异构体的分子叫做手性分子
(3)手性分子的判断:判断一种有机物是否具有手性异构体,关键是看其含有的碳原子是否连有4个不同的原子或原子团,即有机物分子中是否存在手性碳原子,如:,R1、R2、R3、R4互不相同,含有手性碳原子,该有机物分子具有手性
如:乳酸()分子的手型异构体:
5.无机含氧酸分子的酸性
(1)无机含氧酸的结构:无机含氧酸分子之所以显示酸性,是因为其分子中含有—OH,而—OH上的O—H键在水分子的作用下发生断裂而能够解离出H+而显示一定的酸性。在含氧酸中,氢离子是和酸根上的一个氧相连接的
(2)无机含氧酸的酸性强弱的规律
①对于同一种元素的含氧酸来说,该元素的化合价越高,其含氧酸的酸性越强
如:HClO双键—单键>单键—单键
3.键角大小的判断方法
(1)中心原子的杂化方式不同且中心原子无孤对电子——看中心原子杂化方式:sp(1800)>sp2(1200)>sp3(109028')
分子
CO2、CS2
BF3、SO3
CH4、NH4+
杂化方式
sp
sp2
sp3
分子构型
直线型
平面三角形
正四面体
键角
1800
1200
109028'
(2)中心原子杂化方式相同且中心原子有孤对电子——看中心原子的孤电子对数
排斥力大小顺序:孤电子对—孤电子对>孤电子对—成键电子对>成键电子对—成键电子对,中心原子孤电子对数越多,对成键电子对的排斥力越大,键角越小
分子
CH4
NH3
H2O
杂化方式
sp3
sp3
sp3
孤电子对数
0
1
2
键角
109028'
107018'
104030'
分子构型
正四面体
三角锥形
V形
(3)中心原子不同,配位原子及中心原子孤电子对数相同且结构相似——看中心原子的电负性:中心原子的电负性越大,成键电子对越靠近中心原子,成键电子对排斥力增大,键角增大
键角:NH3>PH3>AsH3;H2O>H2S>H2Se
(4)中心原子及孤电子对数相同,配位原子不同且结构相似——看配位原子的电负性:配位原子电负性越大,成键电子对越偏离中心原子,成键电子对排斥力减小,键角越小
键角:NF3<NCl3<NBr3;NF3<NH3;OF2<H2O
(5)单键、双键、三键的影响
三键、双键、单键之间的排斥力大小顺序:三键—三键>三键—双键>双键—双键>双键—单键>单键—单键
乙烯分子中键角①(121.3°)>键角②(117.4°)
原因是斥力大小:双键—单键>单键—单键
(6)配体体积对键角的影响:配体体积越大,电子云占据空间增大,对成键电子斥力增强,导致键角减小
键角:NH3>NH2OH>NH2(CH3)
【实例分析】
1.Si与C元素位于同一主族,SiO2键角小于CO2的原因是:SiO2中心Si原子采用SP3杂化,键角109°28';CO2中心C原子采用sp杂化,键角为180°
2.SeO中Se-O的键角比SeO3的键角小,原因是:空间构型为正四面体,键角为109°28′,空间构型为平面正三角形,键角为120°
3.H3BO3 分子中的 O-B-O 的键角大于BH4-中的 H-B-H 的键角,判断依据是:H3BO3分子中的B采取sp2杂化,而BH4-中的B采取sp3杂化,sp2杂化形成的键角大于sp3杂化
4.已知H2O、NH3、CH4三种分子中,键角由大到小的顺序是CH4>NH3>H2O,原因为:孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力,CH4分子中无孤对电子,NH3分子中含有1对孤对电子,H2O分子中含有2对孤对电子,对成键电子对的排斥作用依次增大,故键角逐渐减小
5.高温陶瓷材料Si3N4晶体中键角N-Si-N大于Si-N-Si,原因是:N原子上有孤电子对,由于孤电子对与成键电子对的排斥力更大,使得Si—N—Si键角较小
6.NH3分子在独立存在时H-N-H键角为107°。如图是[Zn(NH3)6]2+离子的部分结构以及H-N-H键角的测量值。解释NH3形成如图配合物后H-N-H键角变大的原因:NH3分子中N原子的孤电子对进入Zn2+的空轨道形成配位键后,原孤电子对与成键电子对间的排斥作用变为成键电子对间的排斥,排斥作用减弱
7.键角NH3大于PH3,原因是:中心原子的电负性N强于P,中心原子的电负性越大,成键电子对离中心原子越近,成键电子对之间的距离越小,成键电子对之间的斥力增大,键角变大
8.NF3的键角小于NH3的键角,理由是:F的电负性比H大,NF3中成键电子对离中心原子较远,成键电子对之间的排斥力较小,因而键角较小
大π键的分析方法
1. 大π键的定义
在多原子分子中,如有相互平行的p轨道, 它们连贯地“肩并肩”地重叠在一起构成一个整体,p电子在多个原子间运动形成π型化学键,这种不局限在两个原子之间的π键称为离域π键或共轭大π键
2.大π键的 形成条件
(1)所有参与形成离域π键的原子在同一平面上,因此中心原子采取sp2杂化或sp杂化
(2)参与形成离域π键的原子都必须提供一个或两个相互平行的p轨道
(3)形成离域π键的p轨道上的电子总数小于p轨道数的2倍
3.大π键表示方法:,m为原子个数,n为共用电子个数,m≤2n
如:指平行于p轨道的数目有3个(一般粒子有几个原子,就是几个p轨道),平行p轨道里的电子数为4
4.m和n的计算方法
(1)ABn型的分子或离子
【方法一】
①m为原子个数:一般粒子有几个原子,就是几个p轨道,如:SO2有3个原子形成π键,则m=3
②n值的计算
a.分析出参与形成离域π键的每个原子形成几个σ键
b.形成σ键后,若只有一个成单电子,则该电子参与形成大π键,若没有成单电子,则最多有一对孤对电子参与形成大π键
物质
分析方法
大π键
SO2
S、O原子的电子式分别为:、,中心原子S采取sp2杂化,形成2个σ键,还有4个电子即2对孤对电子,S原子最多提供1对孤对电子形成大π键,O原子形成1个σ键后,还有5个电子,有1个单电子,则两个O原子的单电子参与形成大π键,故n=2+2×1=4,因此SO2大π键为
O3
O原子的电子式分别为:,中心原子O采取sp2杂化,形成2个σ键,还有4个电子即2对孤对电子,中心O原子最多提供1对孤对电子形成大π键,配位O原子形成1个σ键后,还有5个电子,有1个单电子,则两个O原子的单电子参与形成大π键,故n=2+2×1=4,因此O3大π键为
NO
N、O原子的电子式分别为:、,中心原子N采取sp2杂化,形成2个σ键,还有3个电子则有1个单电子,中心N原子最多提供1个单电子形成大π键,配位O原子形成1个σ键后,还有5个电子,有1个单电子,则两个O原子的单电子参与形成大π键,由于带一个单位的负电荷,也要参与形成大π键,故n=1+1+2×1=4,因此NO大π键为
规律
①若微粒互为等电子体,则大π键是相同的;②若为离子,n的数值遵循“阴加阳减”
CO2
C、O原子的电子式分别为:、,中心原子C采取sp杂化,形成2个σ键,还有2个电子即1对孤对电子,中心C原子最多提供1对孤对电子形成大π键,O原子形成1个σ键后,还有5个电子,有1个单电子,则两个O原子的单电子参与形成大π键,由于带一个单位的负电荷,也要参与形成大π键,故n=2+2×1=4,因此CO2大π键为
同理
SCN—、NO2+、N3-互为等电子体,则大π键是相同的,大π键为
物质
分析方法
大π键
CO
C、O原子的电子式分别为:、,中心原子C采取sp2杂化,形成3个σ键,还有1个单电子,中心C原子最多提供1个单电子形成大π键,O原子形成1个σ键后,还有5个电子,有1个单电子,则3个O原子的单电子参与形成大π键,由于带2个单位的负电荷,也要参与形成大π键,故n=1+2+3×1=6,因此CO大π键为
同理
NO3—、SO3互为等电子体,则大π键是相同的,大π键为
【方法二】
①m为原子个数:一般粒子有几个原子,就是几个p轨道,如:SO2有3个原子形成π键,则m=3
②n值的计算(3个部位加起来的总和)
a.中心原子=中心原子价电子数-形成σ键所提供的电子总数-孤电子数
b.成键原子=成单电子数总和
c.外界:阴阳离子,遵循“阴加阳减”
物质
分析方法
大π键
SO2
①S的杂化:sp2
②形成大π键的p轨道电子总数
a.中心S原子=中心原子价电子数-形成σ键所提供的电子总数-孤电子数
=6-2×1-2=2
b.成键原子=2×1=2
c.外界:0
n=2+2=4,因此SO2大π键为
NO2+
①N的杂化:sp
②形成大π键的p轨道电子总数
a.中心N原子=中心原子价电子数-形成σ键所提供的电子总数-孤电子数
=5-2×1-0=3
b.成键原子=2×1=2
c.外界:-1
n=3+2-1=4,因此NO2+大π键为
SO3
①S的杂化:sp2
②形成大π键的p轨道电子总数
a.中心S原子=中心原子价电子数-形成σ键所提供的电子总数-孤电子数
=6-3×1-0=3
b.成键原子=3×1=3
c.外界:0
n=3+3=6,因此SO3大π键为
NO
①N的杂化:sp2
②形成大π键的p轨道电子总数
a.中心N原子=中心原子价电子数-形成σ键所提供的电子总数-孤电子数=5-3×1-0=2
b.成键原子=3×1=3
c.外界:1
n=2+3+1=6,因此NO 大π键为
【方法三】
①m为原子个数:一般粒子有几个原子,就是几个p轨道,如:SO2有3个原子形成π键,则m=3
②n值的计算
a.先计算微粒的总价电子数(a)
b.计算原子之间的σ键,一对σ键存在2个电子(b)
c.中心原子的孤对电子数(c)
d.外围原子的价层电子中的孤对电子数,如:O原子为2s、2p中各有1对,共4个电子(d)
③n=a-b-c-d
物质
分析方法
大π键
SO2
总价电子数a=6+6×2=18
σ键电子数b=2×2=4
中心原子的孤对电子数c=2
外围原子的价层电子中的孤对电子数d=2×4=8
n=a-b-c-d=18-4-2-8=4,因此SO2大π键为
NO2+
总价电子数a=5+6×2-1=16
σ键电子数b=2×2=4
中心原子的孤对电子数c=0
外围原子的价层电子中的孤对电子数d=2×4=8
n=a-b-c-d=16-4-0-8=4,因此NO2+大π键为
SO3
总价电子数a=6+6×3=24
σ键电子数b=3×2=6
中心原子的孤对电子数c=0
外围原子的价层电子中的孤对电子数d=3×4=12
n=a-b-c-d=24-6-0-12=6,因此SO2大π键为
NO3—
总价电子数a=5+6×3+1=24
σ键电子数b=3×2=6
中心原子的孤对电子数c=0
外围原子的价层电子中的孤对电子数d=3×4=12
n=a-b-c-d=24-6-0-12=6,因此NO3—大π键为
(2)多个中心原子(AmBn)型的分子或离子——用方法一
①m为原子个数:一般粒子有几个原子,就是几个p轨道,如:SO2有3个原子形成π键,则m=3
②n值的计算
a.分析出参与形成离域π键的每个原子形成几个σ键
b.形成σ键后,若只有一个成单电子,则该电子参与形成大π键,若没有成单电子,则最多有一对孤对电子参与形成大π键
物质
分析方法
大π键
C原子的电子式为:,每个C原子采取sp2杂化,形成3个σ键,每C原子有1个成单电子,该单电子参与形成大π键,因此其大π键为
C、N原子的电子式为:、,C原子都采取sp2杂化,形成3个σ键,每C原子有1个成单电子,该单电子参与形成大π键,N原子形成2个σ键,还有3个电子,有一个成单电子参与形成大π键,所以n=5×1+1=6,因此其大π键为
物质
分析方法
大π键
C、N原子的电子式为:、,C原子都采取sp2杂化,形成3个σ键,每C原子有1个成单电子,该单电子参与形成大π键,N原子形成3个σ键,还有1对孤对电子,这对孤对电子一定参与形成大π键,所以n=4×1+2=6,因此其大π键为
C、N原子的电子式为:、,C原子都采取sp2杂化,形成3个σ键,每C原子有1个成单电子,该单电子参与形成大π键,1号N原子形成3个σ键,还有1对孤对电子,这对孤对电子一定参与形成大π键,2号N原子形成2个σ键,还有3个电子,则有一个成单电子参与形成大π键,所以n=3×1+2+1=6,因此其大π键为
C、O原子的电子式为:、,C原子都采取sp2杂化,形成3个σ键,每C原子有1个成单电子,该单电子参与形成大π键,O原子形成2个σ键,还有4个电子即2对孤对电子,O原子最多提供1对孤对电子形成大π键,所以n=4×1+2=6,因此其大π键为
C、S原子的电子式为:、,C原子都采取sp2杂化,形成3个σ键,每C原子有1个成单电子,该单电子参与形成大π键,S原子形成2个σ键,还有4个电子即2对孤对电子,S原子最多提供1对孤对电子形成大π键,所以n=4×1+2=6,因此其大π键为
C、Se原子的电子式为:、,C原子都采取sp2杂化,形成3个σ键,每C原子有1个成单电子,该单电子参与形成大π键,Se原子形成2个σ键,还有4个电子即2对孤对电子,Se原子最多提供1对孤对电子形成大π键,所以n=4×1+2=6,因此其大π键为
C原子的电子式为:,C原子都采取sp2杂化,形成3个σ键,每C原子有1个成单电子,该单电子参与形成大π键,所以n=4×1=4,因此其大π键为
晶体结构与性质
【知识网络】
【核心知识梳理】
一、晶体常识
1.晶体和非晶体
(1)晶体和非晶体的概念
①晶体:内部粒子(原子、离子或分子)在三维空间按一定规律呈周期性重复排列构成的固体物质,绝大多数常见的固体都是晶体。如:高锰酸钾、金刚石、干冰、金属铜、石墨等
②非晶体:内部原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的固体物质。如:玻璃、松香、硅藻土、橡胶、沥青等
(2)晶体的特点:自范性、固定的熔点、物理性质的各向异性、外形和内部质点排列的高度有序性
(3)获得晶体的途径
①熔融态物质凝固。如:从熔融态结晶出来的硫晶体
②气态物质冷却不经过液态直接凝固(凝华)。如:凝华得到的碘晶体
③溶质从溶液中析出。如:从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜晶体
(4)晶体与非晶体的区别
晶体
非晶体
结构特征(本质区别)
结构微粒周期性有序排列
结构微粒无序排列
性质特征
自范性
有
无
熔、沸点
固定
不固定
某些物理性质
各向异性
各向同性
二者区别方法
间接方法
看是否有固定的熔、沸点
科学方法
对固体进行X射线衍射实验
2.晶胞
(1)晶胞的概念:描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。晶胞是晶体中最小的结构重复单元
(2)形状:一般来说,晶胞都是平行六面体,晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成
①“无隙”:相邻晶胞之间无任何间隙
②“并置”:所有晶胞都是平行排列的,取向相同
(3)特点:一种晶体所有晶胞形状及内部的粒子种类、个数及粒子所处的空间位置是完全相同的
3.晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法
(1)原则:晶胞中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
(2)方法:
①长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算
a.处于顶点上的粒子,同时为8个晶胞所共有,每个粒子有属于该晶胞
b.处于棱边上的粒子,同时为4个晶胞所共有,每个粒子有属于该晶胞
c.处于晶面上的粒子,同时为2个晶胞所共有,每个粒子有属于该晶胞
d.处于晶胞内部的粒子,则完全属于该晶胞
②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定
三棱柱
六棱柱
平面型
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
二、常见晶体类型和性质
1.晶体的分类
(1)分类依据:根据晶体的构成粒子和粒子间的相互作用力的不同,将晶体分为如下5种:分子晶体、原子晶体、离子晶体、金属晶体、混合晶体
(2)常见类别
2.晶体类别的判断方法
(1)依据物质的分类判断
①金属单质、合金是金属晶体
②离子化合物是离子晶体
③非金属单质和共价化合物大部分是分子晶体
④部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、所有的酸、绝大多数有机物的晶体是分子晶体
⑤常见的共价晶体:硼(B)、硅(Si)、金刚石、金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)
(2)依据构成晶体的微粒和微粒间作用力判断
由阴、阳离子形成的离子键构成的晶体为离子晶体;由原子形成的共价键构成的晶体为原子晶体;由分子依靠分子间作用力形成的晶体为分子晶体;由金属阳离子、自由电子以金属键构成的晶体为金属晶体
(3)依据晶体的熔点判断
不同类型晶体熔点大小的一般规律:共价晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔点差别很大,如钨、铂等
熔点很高,铯等熔点很低
(4)依据导电性判断
①离子晶体溶于水和熔融状态时均能导电
②原子晶体一般为非导体
③分子晶体为非导体,但分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水时,分子内的化学键断裂形成自由移动的离子,也能导电
④金属晶体是电的良导体
3.几种常见的晶体类型比较
类型
比较
分子晶体
共价晶体
金属晶体
离子晶体
概念
分子间以分子间作用力相结合的晶体
相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体
通过金属离子与自由电子之间的较强作用形成的晶体
阳离子和阴离子通过离子键结合而形成的晶体
构成粒子
分子
原子
金属阳离子、自由电子
阴、阳离子
粒子间的相互作用力
范德华力(某些含氢键)
共价键
金属键
离子键
物
理
性质
硬度
较小
很大
有的很大,有的很小
较大
熔、沸点
较低
很高
有的很高,有的很低
较高
溶解性
相似相溶
难溶于任何溶剂
难溶于常见溶剂
大多易溶于水等极性溶剂
导电、导热性
一般不导电,溶于水后有的导电
一般不具有导电性
电和热的良导体
晶体不导电,水溶液或熔融态导电
物质类别
及举例
大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外)
部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)、部分非金属化合物(如SiC、SiO2、BN、Si3N4)
金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜)
金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)
4.晶体熔、沸点的比较
(1)不同类型晶体熔、沸点的比较
①不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律:共价晶体>离子晶体>分子晶体
②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
(2)同种晶体类型熔、沸点的比较——比较晶体内微粒之间相互作用力的大小
①共价晶体:看共价键的强弱,取决于键长,即:成键原子半径大小
如熔点:金刚石>碳化硅>晶体硅
②离子晶体: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。一般地说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,晶格能越大,离子间的作用力就越强,离子晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgO>NaCl>CsCl
③分子晶体:看分子间作用力 (一般先氢键后范德华力最后分子的极性)
a.分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有分子间氢键的分子晶体熔、沸点反常得高,
如H2O>H2Te>H2Se>H2S
b.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SnH4>GeH4>SiH4>CH4
c.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CO>N2
d.在同分异构体中,一般支链越多,熔、沸点越低,如正戊烷>异戊烷
④金属晶体:看金属键的强弱,金属离子半径越小,所带电荷数越多,其金属键越强,熔、沸点就越高
如熔、沸点:Na
相关试卷
这是一份00 知识清单——《物质结构与性质》(必背知识、课前诵读)-备战2023年高考化学大二轮专题突破系列(全国通用),共55页。
这是一份00 知识清单——《物质结构与性质》(必背知识、课前诵读)-备战2023年高考化学大二轮专题突破系列(全国通用),共61页。
这是一份00 知识清单——物质的量 (必背知识、课前诵读)-备战高考化学大二轮专题突破系列(全国通用),共6页。试卷主要包含了物质的量 摩尔质量,气体的摩尔体积 阿伏加德罗定律,物质的量浓度及其简单计算等内容,欢迎下载使用。