2012-2013化学苏教版选修3学习方略课件：专题3 阶段复习课

课件61张PPT。专题3 阶段复习课 一、共价键和分子间作用力
1.共价键
(1)本质：原子之间形成的共用电子对。
(2)特征：共价键具有方向性和饱和性。
(3)类型。①σ键以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操
作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为
轴对称。σ键的强度大 成键原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠而形成②π键 由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成π键的电子云具有镜像对称性，即每个
π键的电子云由两块组成，分别位于由
两原子核构成平面的两侧，如果以它们
之间包含原子核的平面为镜面，它们互
为镜像；π键不能旋转；不如σ键牢固，
较易断裂 (4)存在。
共价单键——σ键(如H—Cl、H—H、Cl—Cl等)
共价双键——1个σ键、1个π键(C=C双键、C=O双键)
共价三键——1个σ键、2个π键(C C三键、N N三键)2.键参数
(1)概念。键参数键能：气态基态原子形成1 mol
化学键释放的最低能量键长：形成共价键的两个原子
间的核间距键角：分子中两个共价键之间的夹角(2)键参数对分子性质的影响。
键能越大，键长越短，分子越稳定。3.配位键与极性键、非极性键的比较本 质成键
条件
(元素
种类)特 征相邻原子间通过共用电子对(电子云的重叠)所形成的相互作用 成键原子得、
失电子能力
相同(同种非
金属) 成键原子得、失
电子能力差别较
小(一般指不同种
非金属)成键原子一方有孤电子对
(配位体)，另一方有空轨
道(中心离子)有方向性和饱和性表示
方法存 在H—H H—Cl单质H2，共价
化合物H2O2，
离子化合物
Na2O2等 共价化合物HCl，离
子化合物NaOH等 离子化合物NH4Cl等
共价化合物H2SO4等4.范德华力、氢键及共价键的比较 概
念物质分子之间普遍
存在的一种相互作
用力，又称分子间
作用力 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 原子间通过共用电
子对所形成的相互
作用 分
类 分子内氢键、分子
间氢键极性共价键、非
极性共价键 特
征无方向性、无饱和
性有方向性、有饱和
性 有方向性、有饱
和性 作用
微粒分子或原子(稀有气
体) 氢原子、电负
性很强的原子原 子强度
比较共价键>氢键>范德华力影响
强度
的因
素①随着分子极性和相
对分子质量的增大而
增大
②组成和结构相似的
物质，相对分子质量
越大，分子间作用力
越大 A—H……B—，
A、B的电负
性越大，B原
子的半径越小，
作用力越大 成键原子半
径越小，键
长越短，键
能越大，共
价键越稳定对物质性
质的影响①影响物质的熔沸
点、溶解度等物理
性质
②组成和结构相似
的物质，随相对分
子质量的增大，物
质的熔沸点升高，
如F2CF4存在，使物质
的熔沸点升
高，在水中的
溶解度增大，
如熔沸点：
H2O>H2S，
HF>HCl，
NH3>PH3①影响分子的
稳定性
②共价键键能
越大，分子稳
定性越强 二、晶体
1.金属晶体
(1)“金属键理论”解释金属的性质。
①延展性：当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但排列方式不变，金属原子与自由电子形成的化学键没有被破坏，所以金属有良好的延展性。
②导电性：在外加电场的作用下，金属晶体中的电子做定向移动而形成电流，呈现良好的导电性。
③导热性：电子在运动时经常与金属原子碰撞，从而引起两者能量的交换。金
属
晶
体简单立
方堆积体心立
方堆积六方最
密堆积 面心立方
最密堆积典型代表Po，空间利
用率52%，配位数为6典型代表Na、K、Fe，
空间利用率68%，配位
数为8 典型代表Mg、Zn、Ti，
空间利用率74%，配位
数为12 典型代表Cu、Ag、
Au，空间利用率74%，
配位数为12 (2)金属晶体的原子堆积模型。2.离子晶体
(1)决定晶体结构的因素。(2)典型离子晶体的结构特点。(3)晶格能。
(4)性质。
熔、沸点较高，硬度较大，难溶于有机溶剂。定义 分子间通过分子间
作用力结合形成的
晶体 相邻原子间以共价键
结合而形成的具有空
间立体网状结构的晶
体 组成微粒 分 子原 子 物质类别多数的非金属单质
和共价化合物等金刚石、晶体硅、碳
化硅、二氧化硅等少
数非金属单质及共价
化合物等 微粒间
的作用力 分子间作用力(氢键、
范德华力)共价键(极性键、非
极性键) 3.原子晶体与分子晶体的比较熔化时需克
服的作用力较弱的分子间作用力很强的共价键 物
理
性
质熔、沸点较低 很高硬 度较小很大导电性固态和熔化时都不导电，
但某些分子晶体溶于水能
导电，如HCl固态和熔化时都不
导电 溶解性相似相溶难溶于一般溶剂决定熔、沸点
高低的因素分子间作用力的强弱共价键的强弱4.常见晶胞分析
(1)干冰。
①每个晶胞中有4个CO2分子，12个原子。
②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子有12个。(2)冰。
①水分子之间的作用力有范德华力，但主要作用力是氢键。
②由于氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶点的4个相邻的水分子相互吸引。(3)金刚石。
①在晶体中每个碳原子以4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子相结合，形成正四面体结构。
②晶体中C—C—C夹角为109.5°，碳原子采取了sp3杂化。
③最小环上有6个碳原子。
④晶体中C原子个数与C—C键数之比为1∶(4× )=1∶2。(4)二氧化硅。
①在晶体中每个硅原子和4个氧原子形成4个共价键；每个氧原子与2个硅原子相结合。故SiO2晶体中硅原子与氧原子按1∶2的比例组成。
②最小环上有12个原子。5.晶胞中粒子数目的计算方法①′②′③′④′⑤′⑥′⑦′④′⑤′⑨′⑧′?′⑤⑩′?′?′⑤′① ②③④⑤⑥⑦⑧⑦⑩??⑨????【备选答案】
①共用电子对 ②方向性 ③饱和性 ④头碰头
⑤肩并肩 ⑥σ ⑦稳定 ⑧A→B ⑨金属离子 ⑩金属离子、自由电子 ?无饱和性、无方向性 ?越强
?阴、阳离子 ①′原子 ②′共价键
③′越短 ④′越大 ⑤′越高 ⑥′分子
⑦′范德华力 ⑧′离子键 ⑨′阳离子和阴离子
⑩′金属阳离子和自由电子 ? ′金属键 ? ′越小【热点一】 判断晶体类型的方法
1.依据组成晶体的微粒和微粒间的作用判断
形成离子晶体的微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键；形成原子晶体的微粒是原子，微粒间的作用是共价键；形成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力；形成金属晶体的微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。2.依据物质的分类判断
活泼金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质(除汞外)与合金是金属晶体。3.依据晶体的熔点判断
离子晶体的熔点较高，一般在数百至1 000 ℃以上。原子晶体熔点高，一般在1 000 ℃至几千度。分子晶体熔点较低，一般在数百度以下至很低温度。金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。
4.依据导电性判断
离子晶体水溶液及熔化时能导电。原子晶体一般为非导体。分子晶体为非导体。而分子晶体中的电解质(主要是酸和强非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。金属晶体是电的良导体。5.依据硬度和机械性能判断
离子晶体硬度较大或略硬而脆。原子晶体硬度大。分子晶体硬度小且较脆。金属晶体多数硬度大。但也有较小的，且具有延展性。【典例1】下列关于金属铯和氯化铯的说法中，正确的是
( )
A.熔化时克服的化学键类型相同
B.氯离子和铯离子的L层的电子能量一定相同
C.氯化铯是离子化合物，一定不会有单个的CsCl分子存在
D.金属铯和氯化铯晶体中均含有铯离子
【解析】选D。本题考查晶体的结构和性质。熔化时金属铯克服的是金属键，氯化铯克服的是离子键，A错；Cl－与Cs＋的核电荷数不同，L层的电子能量不同，B错；当氯化铯为气态时，可存在单个的CsCl分子，C错。【典例2】三聚氰胺是一种白色粉末状固体，微溶于水，易溶于甲醇、甲醛等有机溶剂，熔点为345 ℃，若快速加热至
300 ℃可升华。据此判断三聚氰胺属于( )
A.分子晶体 B.原子晶体
C.离子晶体 D.金属晶体
【解析】选A。熔点低、易升华是分子晶体的特征。【热点二】 晶体熔沸点比较规律
1.在相同条件下，呈不同状态的物质的熔、沸点规律是：固体>液体>气体。
例如：NaBr(固)>Br2>HBr(气)。2.不同类型晶体的比较规律
一般来说，不同类型晶体的熔沸点的高低顺序为：原子晶
体>离子晶体>分子晶体，而金属晶体的熔沸点有高有低。这是由于不同类型晶体的微粒间作用不同，其熔、沸点也不相同。原子晶体间靠共价键结合，一般熔、沸点最高；离子晶体阴、阳离子间靠离子键结合，一般熔、沸点较高；分子晶体分子间靠范德华力结合，一般熔、沸点较低；金属晶体中金属键的强弱差别较大，因而金属晶体熔、沸点有的很高
(如W)，有的很低(如Hg)。3.同种类型晶体的比较规律
(1)原子晶体：熔、沸点的高低取决于共价键的键长和键能，键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质熔、沸点越高，反之越低。如：晶体硅、金刚石和碳化硅三种晶体中，因键长C—C碳化硅>晶体硅。
(2)离子晶体：熔、沸点的高低，取决于离子键的强弱。一般来说，离子半径越小，离子所带电荷越多，离子键就越强，熔、沸点就越高，反之越低。
例如：MgO>CaO，NaF>NaCl>NaBr>NaI，CaO＞KCl。(3)金属晶体：金属晶体中金属阳离子所带电荷越多，半径越小，金属阳离子与自由电子静电作用越强，金属键越强，熔、沸点越高，反之越低。如：Na＜Mg＜Al，Li>Na>K。
合金的熔、沸点一般说比它各组分纯金属的熔沸点低。如铝硅合金＜纯铝(或纯硅)。
(4)分子晶体：熔、沸点的高低，取决于分子间作用力的大小。分子晶体分子间作用力越大物质的熔沸点越高，反之越低。(含有氢键的分子晶体，熔沸点反常的高)
如：H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S，C2H5OH＞CH3—O—CH3。 ①组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，物质的熔沸点越高。
如：CH4＜SiH4＜GeH4＜SnH4。
②组成和结构不相似的物质(相对分子质量相近)，分子极性越大，其熔沸点就越高。
如熔沸点CO＞N2，CH3OH＞CH3—CH3。
③在高级脂肪酸形成的油脂中，不饱和程度越大，熔沸点越低。
如：C17H35COOH ＞C17H33COOH；
硬脂酸 油酸④烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随着分子里碳原子数增加，熔沸点升高。
如：C2H6＞CH4，C2H5Cl＞CH3Cl，CH3COOH＞HCOOH。
⑤同分异构体：链烃及其衍生物的同分异构体随着支链增多，熔沸点降低。
如：CH3(CH2)3CH3＞CH3CH2CH(CH3)2＞(CH3)4C。
芳香烃的异构体有两个取代基时，熔点按对、邻、间位降低。(沸点按邻、间、对位降低)【典例3】碳化硅(SiC)的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体①金刚石、②晶体硅、③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是( )
A.①③② B.②③①
C.③①② D.②①③【解析】选A。由于题给的三种物质都属于原子晶体，而且结构相似都是正四面体形的空间网状结构，所以晶体的熔点由微粒间的共价键强弱决定，这里共价键强弱主要由键长决定，可近似地看作是成键原子的半径之和，由于硅的原子半径大于碳原子，所以键的强弱顺序为C—C>C—Si> Si—Si，熔点由高到低的顺序为金刚石>碳化硅>晶体硅。【典例4】现有几组物质的熔点(℃)数据：据此回答下列问题：
(1)A组属于_______晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是_________。
(2)B组晶体共同的物理性质是_________(填序号)。
①有金属光泽 ②导电性
③导热性 ④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于_________________________。(4)D组晶体可能具有的性质是___________(填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电
③固体能导电 ④熔融状态能导电
(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为：NaCl＞KCl＞RbCl＞CsCl，其原因为_____________________________________
_________________________________________________。【解析】通过读取表格中数据先判断出晶体的类型及晶体的性质，应用氢键解释HF的熔点反常的原因，利用晶格能的大小解释离子晶体熔点高低的原因。
答案：(1)原子 共价键 (2)①②③④
(3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可)
(4)②④
(5)D组晶体都为离子晶体，r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，在离子所带电荷相同的情况下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高【热点三】 晶体中粒子数的计算
“均摊法”的基本思想是：晶胞中任意位置上的一个粒子被n个晶胞共用，那么每个晶胞对这个原子分得的份额就是
。1.立方晶胞
(1)每个顶点上的粒子被8个晶胞共用，每个粒子只有 属
于该晶胞。
(2)每条棱上的粒子被4个晶胞共用，每个粒子只有 属于
该晶胞。
(3)每个面心上的粒子被2个晶胞共用，每个粒子只有 属
于该晶胞。
(4)晶胞内的粒子完全属于该晶胞。2.六方晶胞
(1)每个顶点上的粒子被6个晶胞共用。
(2)每条横棱上的粒子被4个晶胞共用；每条纵棱上的粒子被3个晶胞共用。
(3)每个面心上的粒子被2个晶胞共用。
(4)晶胞内的粒子完全属于该晶胞。3.三棱晶胞
(1)每个顶点上的粒子被12个晶胞共用。
(2)每条横棱上的粒子被4个晶胞共用；每条纵棱上的粒子被6个晶胞共用。
(3)每个面心上的粒子被2个晶胞共用。
(4)晶胞内的粒子完全属于该晶胞。【典例5】下图为四种离子晶体的空间结构，若以M代表阳离子，N代表阴离子，试写出A、B、C、D的化学式。【解析】题中所给空间结构都可以看成该晶体结构中最小的结构重复单元，四种晶体的晶胞均为立方晶胞。
A：平均含阳离子数目为 ×4= ，阴离子为 ×4= ，阳离子与阴离子个数比为1∶1，故A的化学式为MN。
B：平均含阳离子数目为 ×8+1=2，阴离子为 ×6=3，阳离子与阴离子个数比为2∶3，故B的化学式为M2N3。
C：平均含阳离子数目为 ×4= ，阴离子为1，阳离子与阴离子个数比为1∶2，故C的化学式为MN2。
D：平均含阳离子数目为 ×8=1，阴离子为1，阳离子与阴离子个数比为1∶1，故D的化学式为MN。
答案：A：MN B：M2N3 C：MN2 D：MN【典例6】某离子晶体晶胞的结构如图所示。
X( )位于立方体顶点，Y( )位于立方体中心。试分析：
(1)晶体的化学式为____________________。
(2)晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹角∠XYX是___
__________。【解析】(1)采用均摊法，X的个数=4×1/8=1/2，Y在立方体内，个数是1个。X与Y的个数比是1∶2。
(2)若将4个X连接，构成1个正四面体，Y位于正四面体的中心，可联系CH4的键角，知∠XYX＝109.5°。
答案：(1)XY2或Y2X (2)109.5°