部分参考答案
第一章 原子结构与性质 二、1.概率密度分布 2.空间运动状态 90% 3.(1)一个
空间运动状态 (2)①球 大 ②哑铃 (3)1 3 5 7
第一节 原子结构 深度思考
第一课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱 1.由于出现能级交错现象,K原子排满第一层和第二层后,
【知识梳理】 在排第三层时,先排满3s能级、3p能级,最后一个电子进入4s能
一、1.(1)K L M N 2.(2)s p d f s p d f
二、2.(3)特征谱线 级而不是3d能级,所以它的原子结构示意图为 。
深度思考
, 。 2.由构造原理可知,由于能级交错现象,所以在电子填充过1.在多电子原子中 离核距离不同的电子的能量是不同的
, 程中,最外层最多填满 能级和 能级。而 能级只有 个原子按电子的能量差异 可将核外电子分为不同的能层,分别用符号 s p s 1
K、L、M、N、O、P、Q表示第一、二、三、四、 、 、
轨道, 能级有 个原子轨道,根据泡利原理知, 个原子轨道最
五 六 七能层。能层越 p 3 4
, 。 多容纳 个电子,故原子最外层最多不超过 个电子。同理可分高 电子的能量越高 同一能层上的电子,能量也可能不同,按照 8 8
析次外层不超过 个电子。而 层为最外层时,最多容纳 个
能量差异又可将能层分为不同的能级,即s、p、d、f……能级。任
18 K 2
电子。
一能层的能级总是从s能级开始,而且能级数等于该能层序数,
不一定一致。电子排布式的书写顺序为能层由小到大,同
即第一能层(K能层)只有1个能级(1s),第二能层(L能层)有2 3.
( ), ( ) ( 、 ), 一能层上的能级按s、p、d、f……的顺序排列,其顺序是电子离核个能级 2s和2p 第三能层 M能层 有3个能级 3s3p和3d
( ) ( 、 、 、 ), 。 的远近顺序;构造原理中电子进入能级的顺序为先填入能量最低第四能层 N能层 有4个能级 4s4p4d4f 以此类推
, 。 的能级,再填入能量较高的能级,电子排布式是按能级能量的顺2.①能层也就是电子层 只是说法不同 ②不同能层的同种
序书写的。
能级最多容纳的电子数相同,但电子具有的能量不同。
【 】 4.从基态与激发态的概念分析,因任何原子核外电子都有基态典例精解
【 】 : , 与激发态,所以任何原子核外都存在所有不同的能级。当氢原子从典例1 D 解析 同一原子中能层序数越大 形状相同的
, , 、、 。 基态吸收能量后,其电子可以跃迁到原子轨道中电子的能量越高 离核越远 ABC项错误 2s
能级上,出现2s1 的情况。
【 】 : , 5.(1)典例2 A 解析 在电流作用下 基态氖原子的电子吸收 EK()
能量跃迁到较高能级,变为激发态原子,这一过程要吸收能量,不 2E1s()
会发出红色的光;而电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的 3E2p激发态乃至基态时,将释放能量,从而产生红光,故A项正确。 6.4s
变式1.C 7.不是
,构造原理是根据光谱事实总结的一般规律,适用于
变式2.B 绝大多数原子。
【当堂训练】 8.构造原理中的电子排布顺序,其实质是各能级的能量高低顺
1.D 2.C 3.B 4.D 5.B 6.D 7.B 8.A 9.D 序,有如下关系:ns<(n-2)f<(n-1)d10.A 11.C 12.(1)Be、N、Ne (2)Na、Mg (3)Be、M
【
g 典例精解
】
【课后巩固】 【典例1】 B 解析:3s
1→3p1、1s1→2s1、3d6→4p6 都为由较
1.A 2.B 3.A 4.A 低能态跃迁到较高能态,吸收能量。
5.(1)C Na (2)N M 【g 典例2
】 A 解析:s能级的原子轨道的形状都是球形的,
6.(1)O N (2)3 (3)2 (4)3NO +H O 2HNO 且能层序数越大
,轨道半径也越大,电子能量越高,A正确;电子
2 2 3
+NO 云是用小点的疏密来表示空间电子出现的概率密度大小的一种
图形,B错误;“核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾,因
7.(1)2 2s和2p Fe (2)2N2H4+N2O4 而被形象地称作电子云”,但电子云不是实际存在的,C错误;第
一能层没有p能级,D错误。
点燃
3N2+4H2O 变式1.A
第二课时 构造原理与电子排布式 电子云与原子轨道 变式2.D
【知识梳理】 【当堂训练】
一、1.光谱学 2p、3s、3p 构造原理 2.该能级的电子数 1.B 2.D 3.C 4.A 5.D 6.A 7.B 8.B 9.D
1s22s22p63s1 左 3d14s2 10.A
·111·
11.1s22s22p63s23p4 S 【课后巩固】
12.(1)电子排布式中各能级先按能层顺序排列,各能层中按 1.B 2.C 3.C 4.B 5.D 6.C 7.B
能量由低到高排列。 8.(1)N
(2)不一定,如钠的外围电子排布为3s1,简化的电子排布式
(2)[ 4 6 10为 Ne]3s1;溴简化的电子排布式为[Ar]3d104s24p5,外围电子排
布式为4s24p5。 (3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2
(3)不一定,主族元素外围电子就是最外层电子;过渡元素次 (4)Cu [Ar]3d104s1
外层d电子,镧系元素、锕系元素的倒数第三层f电子也可能参加 9.①⑤⑥ ②④ ③ ⑦
反应,也是外围电子。
第二节 原子结构与元素的性质
13.(1)
①13 ②3 5 (2)①1s22s22p63s23p6 ②1s22s22p2
【课后巩固】 第一课时 原子结构与元素周期表
1.C 2.B 3.D 4.D 5.B 6.C 【知识梳理】
7.(1)Ar (2)S2- (3)K+ (4)Cl- 一、1.
8.(1)CO2 SO2 SiO2 CS2(答案合理即可) (2)氟 氯 碱金属 原子序数 周期 基态原子的电子排布式
(3)2s2 3s2 4s2 3d64s2 3d104s1 3d104s2 2s22p2(任写5 锂 3 2 1s
22s1 或[He]2s1
个合理即可) 钠 11 3 1s22s22p63s1 或[Ne]3s1
第三课时 泡利原理、洪特规则和能量最低原理 钾 19 4 1s
22s22p63s23p64s1 或[Ar]4s1
【知识梳理】 1s22s22p63s23p63d104s24p65s1 或铷 37 5
1.(1)顺时针 逆时针 (2)2 相反 [Kr]5s
1
2 2 6 2 6 10 2 6 10 2 6
2.(1)原子轨道 电子对 1s2s2p3s3p3d4s4p4d5s5p6s
1
铯 55 6
3.(1)平行 (2)1s22s22p63s23p63d54s1 或[Xe]6s
1
深度思考 2.
1.泡利原理:在一个原子轨道里最多只能容纳2个电子,而 稀有气体 原子序数 周期 基态原子的电子排布式
且它们的自旋相反;洪特规则:当电子排布在同一能级的不同轨
氦 2 1 1s2
道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,而且自旋
2 2 6
平行。 氖 10 2 1s2s2p
2.①②③⑤违背了洪特规则,当电子排布在同一能级的不同 氩 18 3 1s22s22p63s23p6
轨道时,原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,且自旋平行。 氪 36 4 1s22s22p63s23p63d104s24p6
④违背了泡利原理,一个原子轨道最多只容纳2个电子,而且这2 氙 54 5 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6
个电子的自旋相反。
1s22s2【 】 2p
63s23p63d104s24p64d10典例精解 氡 86 6
【 】 : 4f
145s25p65d106s26 6典例1 ①⑤⑥ ②④ ③ ⑦ 解析 根据核外电子排 p
布规律知,②错误在于电子排完2s轨道后应排2p轨道,而不是 3.(1)碱金属 稀有气体 碱金属 稀有气体 (2)元素的
3p轨道,应为1s22s22p6;③没有遵循洪特规则;⑦违反泡利原理。 原子核外电子排布
【典例2】 C 解析:本题考查的是核外电子排布的基本原 二、1.(1)电子层数 递增
理。要使各原子能量处于最低状态(即基态),核外电子必须遵循
三大原理进行排布。A项中2s轨道没有排满电子就排在了2p
轨道上,显然能量不是最低的;B项中2p轨道上的电子排布不符
合洪特规则,三个电子各占一个p轨道且自旋状态相同时,能量
最低;C项中2p3 为半充满状态,能量最低;D项中2p轨道未排满
就排3s轨道,能量不是最低的。
变式1.D (2)18 8、9、10
变式2.D 2.(1)最后增入电子
【当堂训练】 深度思考
1.A 2.C 3.D 4.B 5.D 6.B 7.B 8.B 9.D 1.周期序数=电子层数=能层数。
10.D 2.主族序数=主族元素的最外层电子数=主族元素的价电
11.(1)4 13 (2)4 1s22s22p63s23p63d5 (3)3d10 子数;稀有气体的价电子排布为1s2 或ns2np6。
·112·
3.因其价 电 子 排 布 为4d55s1,故 应 位 于 元 素 周 期 表 中 的
轨道表示式为 ,是硫元素;②的核外电子排布式为
d区。
4.可划分为s区、p区、d区、ds区、f区;d区、ds区、f区全是 [Ne]3s23p6,是 氩 元 素;③的 最 外 层 电 子 的 轨 道 表 示 式 是
金属元素;s区唯一的一种非金属元素是氢。 ,是磷元素;④的核电荷数是13,是铝元素。同周
【典例精解】
【典例1】 B 解析:除He外,0族元素原子的价电子排布均 期从左到右,主族元素的第一电离能有增大的趋势,但P具有3p
为ns2np6,不是主族元素;基态原子的p能级上有5个电子,即价 轨道半充满的较稳定结构,其第一电离能大于S的,所以四种元
电子排布为ns2np5,该元素一定处于第ⅦA族;原子的价电子排 素的第一电离能由大到小的顺序是Ar、P、S、Al。
布为(n-1)d6~8ns2 的元素处于第Ⅷ族,并非第ⅢB~ⅦB族;基 【典例3】 (1)元素的电负性随着原子序数的递增呈周期性
态原子的N能层上只有1个电子的元素,除主族元素外,还有 的变化(或同周期主族元素,从左到右,电负性逐渐增大) (2)F
Cu、Cr等过渡金属元素。 Na 离子
【典例2】 D 解 析:该 元 素 基 态 原 子 的 价 电 子 排 布 为 解析:(1)把题表中给出的14种元素的电负性按原子序数由
(n-1)dansb,该元素为过渡金属元素,该元素可能位于周期表中 小到大的顺序整理如下:
的d区或ds区。若该元素处于第ⅢB~ⅦB族,原子的价电子数 元素 Li Be B C N O F NaMgAl Si P S Cl
等于族序数,则族序数为a+b,否则不存在这一关系。 原子
变式1.D 3 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 15 16 17序数
变式2.B
电负
【当堂训练】 1.01.52.02.53.03.54.00.91.21.51.82.12.53.0
性
1.B 2.A 3.D 4.C 5.A 6.C 7.C 8.B
经过上述整理后可以看出:3~9号元素,元素的电负性由小
( ) 1s 2s 29.C 或 碳 p Al或 Cl
↓↑ ↓↑ ↑ ↑ 到大;11~17号元素,元素的电负性也是由小到大。所以元素的
4s24 3 第四周期ⅤA族 电负性同原子半径一样随着原子序数的递增呈周期性的变化(或p p
【课后巩固】 同周期主族元素,从左到右,电负性逐渐增大)。
()
1.C 2.C 3.A 4.C 5.C 6.B 7.B 2 根据上述规律不难得出
,短周期主族元素中,电负性最大
的元素为F,电负性最小的元素为 Na,二者形成的化合物———
8.(1)C (2)①1s22s22p63s1
1s 2s
②< ③
↑↓ ↑↓ NaF为典型的离子化合物。
变式1.C
2p 3 p 哑 铃 ④Al(OH) + 3+↑ ↑ ↑ 3
+3H Al 变式2.B
变式
+3H2O 3.A
【当堂训练】
第二课时 元素周期律
1.(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× 2.B
【知识梳理】
3.D 4.D 5.C 6.C 7.C 8.A 9.B 10.C
1.(1)增大 减小 (2)①越小 ②电子层数 越大
11.(1)F (2)CN>O>F
2.(1)①气态 一个 气态基态 ②a.最小 最大 增大
··
· ·
b.变小 (3)H· N·H H N H HNO3 NH4NO3··
3.(1)①化学键 ②不同 吸引力 越大 ③4.0 1.0 H H
(2)①变大 ②变小 (4)1s22s22p63s23p63d54s1 或 [Ar]3d54s1 3d54s1
(3)①小于 大于 1.8 3d 4s
【 】 典例精解 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
【典例1】 C 解析:由于同一周期中,随着原子序数的增 (5)p d 2
大,元素原子半径逐渐减小,故ⅦA族元素的原子半径不一定比 (6)二 ⅣA
上一周期ⅠA族元素的原子半径大,如r(Li)>r(S)>r(Cl);对 【课后巩固】
于核外电子排布相同的单核离子和原子,半径是不同的,它们的 1.A 2.A 3.C 4.B 5.D 6.D 7.D
半径随核电荷数的增加而减小;质子数相同的不同单核粒子,阴 8.(1)①M 9 ②H>B>Li (2)①< ②Mg
离子半径>原子半径>阳离子半径;在元素周期表中,随着原子 9.(1)520 496 419
序数的递增,原子半径呈现周期性变化,只是在同一主族中原子 (2)随着原子序数的增大,第一电离能逐渐变小 金属越活
序数越大,原子半径越大。 泼,其第一电离能越小
【典例2】 C 解析:根据题意分析可知,①的最外层电子的 (3)大于419小于738
·113·
10.(1)0.8 1.2 (2)Na H H I 变式2.C
(3)Al Si 电负性值相近 Be(OH)+2H+ Be2+2 + 【当堂训练】
2H2O、Be(OH)2+2OH- BeO2-2 +2H2O 1.C 2.A 3.A 4.C 5.B 6.(1)× (2)× (3)×
11.气态Cu失去一个电子变成结构为[Ar]3d10的Cu+,能量 (4)√ (5)√ (6)√ (7)√ (8)√ (9)√ (10)√
较低,所以Cu的第二电离能相对较大(或气态Zn失去一个电子 (11)√ (12)√ (13)×
··
变成结构为[Ar]3d104s1 的Zn+,易再失去一个电子,所以Zn的 7.N和 H原子的电子式分别为·N·和 H·,N原子最外层
·
第二电离能相对较小)
有3个未成对电子,H原子有1个未成对电子,形成共价键时每
12.(1)小 大 (2)3 (3)1 (4)Mg(OH)2 个N原子只需与3个 H原子分别形成3对共用电子对即可达到
稳定状态,共价键达到饱和,从而决定了分子中 H原子个数。
第一章测试卷 8.2.1 0.9 1.0 离子 共价
1.C 2.B 3.A 4.C 5.A 6.B 7.A 8.D 9.D 9.(1)D、E (2)C (3)A、B、C、F (4)F
10.C 11.C 12.B 13.C 14.B 15.C 【课后巩固】
16.(1)①3d14s2 ②3d24s2 ③[Ar]3d34s2 1.D 2.B 3.B 4.D 5.A 6.C 7.A 8.D
3d 4s 9.
④ (2)尊重客观事实,注重理论
↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ① ② ③ ④ ⑤
适用范围,掌握特例 (3)五种元素的最高正化合价数值等于各 化学键 s-s s-p p-p pz-pz py-py
元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和 类型 σ键 σ键 σ键 π键 π键
能量交错使得d电子也参与了化学反应
举例 H2 HCl Cl2 N2 N2
17.(1)①33 ②4 8 ③1s22s22p63s23p63d104s24p3
(2)①1s22s22p63s23p4 ②1s22s22p63s23p6 ③1s22s22p63s23p6 10.(1)①②③⑥⑦ (2)④⑤⑧ (3)②④⑤ (4)⑥
④1s22s22p63s23p63d8 ⑤1s22s22p63s23p63d104s24p2 (5)①③⑦⑧ (6)②④⑤⑦⑧
⑥1s22s22p63s23p63d5 第二课时 键参数———键能、键长与键角
18.(1)Si或S Fe (2)1s22s22p2 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 【知识梳理】
1s 2s 2p 1.(1)气态分子 气态原子 kJ·mol-1 298.15K、101kPa
↑↓ ↑↓ ↑↓↑↓↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ (2)①吸收863.6kJ ②H—F H—I ③减小 减弱 难
1s 2s 2p 3s 3p 易
点燃
(3)3Fe+2O2 Fe3O4 2.(1)核间距 原子半径 原子半径 (2)大 稳定 (3)③
19.(1)M 哑 铃(纺 锤) (2)D C (3)[Ar]3d5 或 ①
1s22s22p63s23p63d5 (4)大于 小于 (5)铜失去的是全充满的 3.(1)多原子 方向性
3d10电子,镍失去的是4s1 电子 【典例精解】
20.(1)①↑↓↑↓↑↓ ↑ ↑ ②K F (2)GeCl C 【典例1】 B 解析:分子的结构是由键角、键长共同决定的,4
3p A项错误;由于F、Cl、Br、I的原子半径不同,故C—X(X=F、Cl、
第二章 分子结构与性质 Br、I)的键长不相等,C项错误;H2O分子中两个O—H的键角为
105°,D项错误。
第一节 共价键 【典例2】 A 解析:原子结合成分子时释放的能量越多,表
第一课时 共价键 示形成的共价键越牢固,含有该键的分子越稳定,分子的稳定性
【知识梳理】 与物质的物理性质无关,故A正确。
1.共用电子对 变式1.B
3.(1)连线 不变 轴对称 (2)镜像 镜面对称 不能 变式2.CO 断裂CO分子的第一个化学键所需的能量比断
牢固 断裂 (3)σ σ π σ π 开N2 分子的第一个化学键所需的能量小
【典例精解】 【当堂训练】
【典例1】 D 解析:共价单键为σ键,双键中含1个σ键和1 1.C 2.C 3.D 4.C 5.D
个π键,三键中含1个σ键和2个π键,故CH2 CH—C≡N分 6.COS为直线形结构;CO2-3 为平面正三角形结构;PCl3 为
子中含6个σ键和3个π键。 三角锥形结构。
【典例2】 B 解析:分子中存在三键的就有一个σ键又含两 7.(1)N2 CO N2O CO2 (2)SO2 O3
个π键。 8.(1)H -2S NH2 (2)CO2-、BF 、SiO2-3 3 3 、SO3 等(答案合
变式1.C 理即可) (3)[·C N·· ·]- 或[··C C· 2-·] (4)N2 CO
·114·
CN- 1 2 【典例精解】
【课后巩固】 【典例1】 C 解析:若中心原子 A上没有未用于成键的孤
1.D 2.B 3.B 4.B 5.B 电子对,则根据斥力最小的原则,当n=2时,分子的空间结构为
6.(1)184.9 (2)A 多 直线形;当n=3时,分子的空间结构为平面三角形;当n=4时,
7.原子半径、原子间形成的共用电子对数目。形成相同数目 分子的空间结构为正四面体形。
的共用电子对,原子半径越小,共价键的键长越短;原子半径相同, 【典例2】 B 解析:A.红外光谱是用于鉴定有机物中所含
形成共用电子对数目越多,键长越短。 的各种官能团的,双键、三键、羟基、羧基羰基,等等,故A错误;B.
第二节 分子的空间结构 质谱仪其实是把有机物打成很多小块,会有很多不同的分子量出
现,其中最大的那个就是该有机物的分子量,故B正确;C.核磁共第一课时 分子结构的测定 多样的分子空间结构
振氢谱是检验不同环境的 H的数量。有多少种不同的 H,就有
价层电子对互斥模型
多少个峰,各个峰的高度大致上能显示各种 H的数量比例,故C
【知识梳理】
错误;D.紫外光谱是为了了解未知物的初步的化学结构,从光谱
一、1.化学 2.晶体X射线衍射 3.(1)振动频率 化学键
信息中得到该物质的基团或者化学键产生的吸收情况,初步判断
二、
该物质的结构信息,故D错误;故选B。
分子 空间 空间填 球棍 变式1.A
化学式 结构式 键角
类型 结构 充模型 模型 变式2.C
【当堂训练】
三原 CO2 直线形 O C O 180° 1.(1)× (2)√ (3)× 2.B 3.C 4.C 5.D 6.B
子分 O 7.C 8.A
子 H2O V形 105°H H 9.(1)①4 ②2 ③3 ④4 (2)①2 ②0 ③0 ④1
H 10.
平面
CH2O H C 120° 中心原子上的 分子或离子的
四原 三角形 分子或离子 σ键电子对数
H 孤电子对数 空间结构名称
子分
子 三角 N H2Se· 2 2 V形
NH3 107°
锥形 H H H BCl3
· 3 0 平面三角形
PCl3
五原子 四面 · 3 1 三角锥形
CH4 109°28'
分子 体形 SO2
· 2 1 V形
SO2-
、 4 正四面体形 三 1.排斥 · 4 0
2.(1)σ电子对 中心原子上的孤电子对 【课后巩固】
(2)①2 3 ②a.原子的最外层电子数 中心原子的价电 1.D 2.D 3.C 4.C 5.C 6.C 7.C
子数 离子的电荷数 中心原子的价电子数 离子的电荷数(绝 8.(1)V形 (2)平面三角形 (3)三角锥形 (4)直线形
对值) (5)V形 (6)正四面体形
深度思考 9.(1)
1.(1)BCl3 的价层电子对数有3对,价层电子对空间结构为
n+m 2 4
平面三角形,分子空间结构为平面三角形。
() 理想模型 直线形 正四面体形2NF3 的价层电子对为4对,价层电子对空间结构为四面
VSEPR
体形,分子空间结构为三角锥形。 价层电子对之间的理想键角 180° 109°28'
(3)价层电子对的空间结构与分子的空间结构不一定一致, (2)CO2 属AX2E0,n+m=2,故为直线形
分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构,不包括孤电子对 (3)
(未用于形成共价键的电子对)。二者是否一致取决于中心原子
分子或离子 SnCl2 CCl ClO-4 4
上有无孤电子对,当中心原子上无孤电子对时,二者的空间结构
立体构型 形 正四面体形 正四面体形
一致;当中心原子上有孤电子对时,二者的空间结构不一致。 V
2.不是。由于N—N—N键角都是108.1°,所以四个氮原子
围成的空间不是正四面体而是三角锥形。
·115·
第二课时 杂化轨道理论简介 【课后巩固】
【知识梳理】 1.C 2.A 3.B 4.D 5.A 6.B 7.D 8.C 9.B
1.2s 2p sp3 sp3 3.(1)1 3 正四面体形 (2)1 2 10.B
120° 平面三角形 (3)1 1 180° 直线形 11.(1)sp2 (2)sp3 (3)V形(或角形) sp3 sp2 (4)sp3
深度思考 12.
(1)杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同,但能量不同。 中心原
/
s轨道与p轨道的能量不同,杂化后,形成的一组杂化轨道能量
价电 成键 孤电 杂化轨道
子杂化 轨道 分子空
相同。 物质 子对 电子 子对 电子对空 键角轨道类 夹角 间构型
( 数 对数 数 间构型2)不能。只有能量相近的原子轨道才能形成杂化轨道。2s 型
与3p不在同一能级,能量相差较大。 CO2 2 2 0 sp 直线形 180° 直线形 180°
(3)NH3 分子中 N原子的价电子排布式为2s22p3。1个2s
平面 平面
轨道和3个2p轨道经杂化后形成4个sp3 杂化轨道,其中3个杂 BF3 3 3 0 sp2 120° 120°
三角形 三角形
化轨道中各有1个未成对电子,分别与 H原子的1s轨道形成共
价键,另1个杂化轨道中是成对电子,不与 H 原子形成共价键, 正四面 正四CH4 4 4 0 sp3 109°28' 109°28'
sp3 杂化轨道为正四面体形,但由于孤电子对的排斥作用,使3个
体形 面体形
N—H的键角变小,成为三角锥形的空间结构。H2O分子中 O 正四面 原子的价电子排布式为2s22p4。1个2s轨道和3个2p轨道经杂 体形 109°28'
化后形成4个sp3 杂化轨道,其中2个杂化轨道中各有1个未成 正四面 < 三角
NH3 4 3 1 sp3 107.3°
对电子,分别与 H原子的1s轨道形成共价键,另2个杂化轨道是 体形 109°28' 锥形
成对电子,不与 H原子形成共价键,sp3 杂化轨道为正四面体形, 正四面 < 三角
3
但由于2对孤电子对的排斥作用,使2个 O—H 的键角变得更 PCl3 4 3 1 sp 100.1°体形 109°28' 锥形
小,成为V形的空间结构。
13.(1)3∶1 sp2 (2)sp3 (3)sp3 NH+ CH (4)sp24 4
(4)CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3 杂化,中心原子的
<
孤电子对数依次为0个、1个、2个。由于孤电子对对共用电子对
14.(1)V形 sp3 (2)sp sp3 (3)sp2 和sp3 9mol
的排斥作用使键角变小,孤电子对数越多排斥作用越大,键角越
小。比较键角时,先看中心原子杂化类型,杂化类型不同时:一般 第三节 分子结构与物质的性质
键角按sp、sp2、sp3 顺序依次减小;杂化类型相同时,中心原子孤 第一课时 共价键的极性
电子对数越多,键角越小。 【知识梳理】
【典例精解】 1.(1)不同 同种 (2)不重合 极性 不等于零 重合
【典例1】 D 解析:参与杂化的原子轨道,其能量不能相差太 等于零 (3)①非极性 ②非极性 极性
大,如1s与2s、2p的能量相差太大,不能形成杂化轨道,即只有能量 深度思考
相近的原子轨道才能参与杂化,故A、B正确;杂化轨道的电子云一头 1.烃基是推电子基团,烃基越长推电子效应越大,使羧基中
大一头小,成键时利用大的一头,可使电子云的重叠程度更大,形成 的烃基的极性越小,羧酸的酸性越弱。所以,甲酸的酸性大于乙
牢固的化学键,故C项正确;并不是所有的杂化轨道都成键,也可以 酸的,乙酸的酸性大于丙酸的……随着烃基加长,酸性的差异越
容纳孤电子对(如NH3、H2O的形成),故D项错误。 来越小。
【典例2】 B 解析:乙炔中每个碳原子价层电子对数是2且 2.(1)H2O2 分子中 H—O为极性共价键,O—O为非极性共
不含孤电子对,所以碳原子采用sp杂化,A正确,B错误;每个碳 价键。
原子中两个未杂化的2p轨道肩并肩重叠形成π键,C正确;两个 (2)不重合。H2O2 属于极性分子。
碳原子之间形成1个σ键和2个π键,D正确。 【典例精解】
变式1.D 【典例1】 B 解析:有机玻璃棒带电,靠近纯液体流后B液
变式2.A 体流发生偏离,说明液体B有极性,故A是非极性分子,B是极性
【当堂训练】 分子。
1.(1)√ (2)√ (3)× (4)× 2.D 3.D 4.C 5.B 【典例2】 B 解析:H2O2 分子的空间构型不是直线形,A
6.C 7.A 8.C 9.C 项错误;CO2 分子中3个原子在同一直线上,两个O原子在C原
10.直线形 V形 三角锥形 正四面体形 子的两侧,故该分子为由极性共价键构成的非极性分子,B项正
11.(1)三角锥形 sp3 (2)sp (3)sp3、sp2 确;BF3 分子中B原子最外层只有6个电子,所以最外层不满足8
电子稳定结构,C项错误;CH3COOH分子中甲基C原子采取sp3
·116·
杂化,羧基C原子采取sp2 杂化,D项错误。 弱是由于H—X键能依次减小;F2、Cl2、Br2、I2 的相对分子质量依
变式1.C 次增大,分子间的范德华力也依次增大,所以其熔、沸点也依次增
变式2.B 大; OH 、H—O—H、C2H5—OH中—OH 上氢原子的活
【当堂训练】
泼性依次减弱,与 O—H 的极性有关;CH3—O—CH3 的沸点比
1.(1)× (2)√ (3)× (4)× 2.B 3.A 4.B 5.C
C2H5OH的低是由于C2H5OH分子间形成氢键而增大了分子间
6.D 7.B
作用力。
8.(1)非极性 极性 (2)低 变式1.D
9.(1)AC (2)1s22s22p63s23p63d104s24p1 (3)BC G CE 变式2.A
ABD (4)> 【当堂训练】
10.(1)① (2)④⑨ (3)③ (4)②⑦ (5)⑤ (6)⑥ 1.C 2.B 3.D 4.D 5.D 6.C 7.B 8.D 9.A
(7)⑧ 10.B
【课后巩固】
11.(1)(H +3O )O—H…N(N-5 ) (NH+4 )N—H…N(N-5 )
1.D 2.B 3.C 4.A 5.D 6.C 7.A (2)H2O>CH3OH>CO2>H2 H2O与CH3OH均为极性
8.(1)H N O Al K (2)· ··N N· (3)H2O NH3 分子,H2O中氢键比甲醇多;CO2 与 H2 均为非极性分子,CO2 分
溶解 二者都是极性分子,相似相溶 子量较大、范德华力较大
9.(1)H—O—O—H (2)极性 非极性 极性 (3)H2O2 【课后巩固】
为极性分子,CS2 为非极性分子,根据“相似相溶”规律可知 H2O2 1.D 2.C 3.C 4.B 5.D 6.C 7.B 8.C 9.(1)2
难溶于CS2 (4)-1 O—O键为非极性键,O—H键为极性键, (2)2H O H O++OH-2 3 (3)x>z>y H2O分子间可以
共用电子对偏向氧 形成氢 键;H2Se的 相 对 分 子 质 量 大 于 H2S,故 沸 点:H2O>
10.(1)2 非极性 (2)三角锥形 sp3 (3)CO2 N2O H2Se>H2S,即x>z>y
(4)< 第三课时 溶解性、分子的手性
【知识梳理】
第二课时 分子间的作用力 一、1.非极性 极性 2.(1)温度 压强 (2)好 (3)大
【知识梳理】 互溶 (4)增大 增大
一、1.(2)1~2 二、1.组成 原子排列 镜像 叠合 2.手性异构体
二、1.(1)很大 氢原子 很大 (2)N、O、F 共价键 形 深度思考
成的氢键 2.(2)孤电子对 (3)原子半径 3.(1)弱 强 1.有机溶剂大多数是非极性溶剂,如CCl4、C6H6 等,但也有
4.(1)分子间 (2)分子内 5.(1)高 高 < (2)增大 (3)大 少数的极性溶剂,如酒精。
(4)小 2.(1)淡黄色的PtCl2(NH3)2 在水中溶解度小,根据相似相
深度思考 溶规律,应为非极性分子。
1.液态苯、汽油等发生汽化是物理变化,需要吸收能量克服 (2)黄绿色的PtCl2(NH3)2 在水中溶解度较大,应为极性
其分子间的相互作用力。降低氯气的温度时,氯气分子的平均动 分子。
能逐渐减小。随着温度降低,当分子靠自身的动能不足以克服分 (3)“相似相溶”规律是从分子结构的角度,通过对实验的观
子间相互作用力时,分子就会凝聚在一起,形成液体或固体。 察和研究而得出的关于物质溶解的经验规律,也会有不符合此规
2.(1)卤素单质的熔点、沸点随着相对分子质量的增大而 律的例外情况。如CO、NO等极性分子难溶于水。
升高。 3.(1)不是同一种物质,二者互为同分异构体。
(2)由分子构成的物质的熔点、沸点取决于分子间作用力的 (2)物质结构决定性质。互为手性分子的物质组成、结构几
大小,随着相对分子质量的增大,它们分子间的作用力逐渐增大, 乎完全相同,所以其化学性质几乎完全相同。
熔点、沸点逐渐升高。 4.原有机物中与—OH 相连的碳原子为手性碳原子,与 H2
【典例精解】 加成后,该碳原子连有两个乙基,不再具有手性。
【典例1】 B 解析:范德华力是分子与分子之间的一种相 【典例精解】
互作用,其实质与化学键类似,也是一种电性作用,但二者的区别 【典例1】 D 解析:I2、CCl4 都为非极性分子,而 HCl和水
是作用力的强弱不同,化学键必须是强烈的相互作用(100~600 分子都为极性分子,符合“相似相溶”原理,A正确;B项中有相同
kJ·mol-1),范德华力只有2~20kJ·mol-1,故范德华力不是化 的官能团-OH,B符合“相似相溶”原理;烃类有相似的分子结
学键;虽然范德华力非常微弱,但破坏它时也要消耗能量;范德华 构,符合“相似相溶”原理,C正确;I2 易溶于KI溶液中是因为I2+
力普遍存在于分子之间,稀有气体固态时存在范德华力。 I- I-3 ,生成易溶于水的I-3 ,D不符合要求。
【典例2】 D 解析:HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减 【典例2】 C 解析:由图中的分子结构模型可以看出莽草
·117·
COOH B>Li (5)sp2、sp3 1∶9 (6)大于 Zn核外电子排布为全满
稳定结构,较难失电子酸的结构简式为 ,
故连有羟基的三个碳原子都
20.(1)sp3 杂化 (2)O>S>Se (3)34 3s23p63d10
HO OH
OH (4)强 平面三角形 (5)Fe3+的3d5 半满状态更稳定
是手性碳原子。 21.(1)V形 sp3 (2)sp2 和sp3 9NA (3)①正四面体形
变式1.A ②配位键 N ③高于 NH 33 分子间存在氢键 极性 sp
变式2.B 第三章 晶体结构与性质【当堂训练】
1.(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)√ (7)√ 第一节 物质的聚集状态与晶体的常识
(8)√ 2.C 3.D 4.B 5.A 6.A 7.B 8.A 一课时 物质的聚集状态与晶体的常识
9. 【知识梳理】
蔗糖 磷酸 碘 苯 一、2.气态 液态 固态
二、1.有 周期性有序 没有 无序
水 易溶 易溶 难溶 难溶
2.(1)①自发地 多面体 ②生长的速率 ③微观空间 周
四氯化碳 难溶 难溶 易溶 易溶
期性有序 (3)熔点 (4)有序性
COOH 3.(1)熔融态 (2)气态 (3)溶质
10.(1)2 (2) H C NH 三、1.基本单元2 2.平行六面 无隙并置 (1)间隙
(2)平行 相同 (3)原子种类Cl C H
个数 几何排列 3.(1)①8
1 1
CH3 ②4 ③两 8×8+6×2
(2)2 2 8 8
【课后巩固】 四、1.X射线衍射仪 分立的斑点 明锐的衍射峰
1.D 2.A 3.D 深度思考
NH3 Cl 1.(1)最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验。根
4.(1)平面四边形 (2)Cl Pt Cl H3N Pt Cl 据结构图可知,Ⅰ中粒子呈周期性有序排列,为晶体;Ⅱ中粒子排
NH NH 列不规则,为非晶体。3 3
(3)非极性分子 极性分子 (4)黄绿色固体是由极性分子构成 (2)加热晶体Ⅰ,温度达到熔点时晶体Ⅰ开始熔化,在全部熔化以
的,而淡黄色固体是由非极性分子构成的,根据“相似相溶”原理 前,继续加热,温度基本保持不变,完全熔化后,温度才开始升高,
可知,前者在水中的溶解度大于后者 所以晶体有固定的熔点。加热非晶体Ⅱ时,温度升高到某一程度后
5.(1)①氢键、范德华力 ②CO 的分子直径小于笼状空腔 非晶体Ⅱ开始软化,流动性增强,最后变为液体。从软化到完全熔2
直径,且与 H O的结合能大于CH 化,中间经过较大的温度范围,所以非晶体无固定的熔点。2 4
(2)H O与CHCH OH之间可以形成氢键 2.不一定,如有的晶胞呈六棱柱形。由晶胞构成的晶体,其2 3 2
6.(1)③ (2)H2O分子间存在氢键 (3)CH H O 大 化学式不表示一个分子中原子的数目,只表示每个晶胞中各类原6 6 2
于 (4)SiCl>CCl>CH 子的最简整数比。4 4 4
第二章测试卷 13.(1)甲晶体中,体心X为1,顶角Y为6× ,所以8 N(X)∶
1.B 2.B 3.C 4.D 5.C 6.C 7.C 8.A 9.A
N(Y)
6
=1∶ =4∶3。
10.A 11.A 12.B 13.B 14.B 15.D 16.D 8
17.(1)1s22s22p63s23p63d10{或 [Ar]3d10} (2)3NA (2)
1
乙晶体中,体心A为1,顶角B为8× =1,所以N(A)∶
(3)sp3 sp (4)NH-2 (5)①④②⑤③
8
() 。
18.(1)①s-sσ H2 ②s-pσ HCl ③p-pσ Cl
N B =1∶1
2
④ 1pz-pzπ N2 ⑤py-pyπ N2 (2)8 2 4 有 (3)丙晶体中,C离子个数为12×4+1=4
,D离子个数为8
·· ·· ·· ·· ··
(3)Cl ·2:·Cl · ··+·Cl· →· Cl· ·· Cl·,NH3:3H×+· N · → 1 1
·· ·· ·· ·· ·· × +6× =4。
·· ·· ·· · ·· 8 2
H· · · ·× N×H,H2S:2H×+·S· →H× S×H,CO2:·C·+2·O·
·· ·· ·· · ·· (4)被6个六棱柱共用。
H 【典例精解】
·· ··
→O· · · ·· ·C· · O
·· ·· 【典例1】 B 解析:选项A,将饱和CuSO4 溶液降温可析出
19.(1)离子键、共价键 (2)平面三角形 sp2 CO2-3 胆矾,胆矾属于晶体。选项B,宝石的硬度较大,玻璃制品的硬度
(3)[CrCl2(H2O)4]Cl·2H2O 3d54s1 (4)正四面体形 H> 较小,可以根据有无划痕来鉴别。选项C,非晶体没有固定熔点。
·118·
选项 D,晶体的各向异性导致蓝宝石在不同方向上的硬度有些 【当堂训练】
差异。 1.B 2.B 3.B 4.B 5.D 6.C 7.B 8.A
【典例2】 (1)6 (2)3∶1∶1 解析:(1)由晶胞结构可知, 9.(1)12 (2)①>③>② 10.1.56g·cm-3
在每个Ti的上、下、左、右、前、后各有1个等距离的Ti,与它距离 【课后巩固】
最近且相等的Ti有6个。(2)Ca位于晶胞的体心,为一个晶胞独 1.D 2.A 3.A 4.C 5.C 6.D 7.A 8.C 9.B
占; 1Ti位于晶胞的顶点,则一个晶胞含有8× =1个Ti;O位于 10.A 11.A 12.B8 13.(1)V形(或角形) 孤电子对 (2)8 碳原子与氧原子
1
晶胞的棱上,则一个晶胞含有12× =3个O。故氧、钙、钛的粒 都为sp3 杂化,且氢键和共价键都具有方向性和饱和性(每个水4
分子与相邻的4个水分子形成氢键) (3)冰熔化为液态水时只
子个数之比为3∶1∶1。
是破坏了一部分氢键,也说明液态水中仍存在氢键
变式1.B
14.(1)CO2 分子间作用力较弱,克服分子间作用力要吸热 变式2.B
【 () ()当堂训练】 21.56 3CS2 CO2
1.(1)√ (2)× (3)× (4)√ 2.D 3.B 4.B 5.D 第二课时 共价晶体
6.D 7.A 8.B 9.C 10.CDF 【知识梳理】
11.(1)CuCl (2)2 BN (3)CoTiO 6 12 1.(1)原子 共价键 空间立体网状 (2)很高 很大 越3
【课后巩固】 小 越短 越大 越高
1.D 2.D 3.D 4.D 5.C 6.A 7.B 8.A 9.C 2.(1)109°28' 有限 松散 紧密堆积 (2)交替 1∶1
10.A 11.B (3)二氧化硅 4 4 2 2 硅氧四面体 Si—O 1∶2 单个
12.(1)非晶硅 晶体硅 (2)B (3)B 分子 巨型分子
a+b+3c 【典例精解】
13.(1)6 8 6 (2)3∶1∶1 CaTiO3 (3)602d3 【典例1】 D 解析:由题图可知每个硅原子与四个氧原子
第二节 分子晶体与共价晶体 相连,而每个氧原子与两个硅原子相连,在晶体中Si原子与 O原
第一课时 分子晶体 子的个数比为1∶2,“SiO2”仅表示石英的组成,不存在单个的
【知识梳理】 SiO2 分子,故D错误。
、 【 】 : 、一 1.分子 分子间作用力 共价键 2.(1)范德华力 分 典例2 C 解析 A B项属于无氢键存在的分子结构相
子密堆积 ()氢键 似的情况,相对分子质量大的熔点、 ; 12 2 4 沸点高 C选项属于分子结构
3.(1)非金属氢化物 (2)非金属单质 (3)非金属氧化物 相似的情况,但存在氢键的熔点、沸点高;D项属于相对分子质量
(4)酸 (5)有机物 相同,但分子结构不同的情况,支链多的熔点、沸点低。
4.(1)①氢键 范德华力 ②氢键 四面体中心 四面体顶 变式1.D
角 4 (2)①升华 ②12 (3)(从左到右,从上到下)范德华力 变式2.B
1个分子周围紧邻12个分子 范德华力、氢键 1个分子周围 【当堂训练】
紧邻4个分子 1.(1)× (2)× (3)√ (4)×
二、1.较低 较小 2.(1)越大 越高 越低 反常升高 2.B 3.D 4.C 5.D 6.A 7.C 8.D 9.B
() 2 ①√ ②√ ③√ ④√ 3.不能 全部或部分电离 () () () 3π10.13 2 212 4 38
【典例精解】 16
×100%
【典例1】 D 解析:A、
【 】
C中 HF和
课后巩固
H2O分子间含有氢键,
1.C 2.B 3.B 4.C 5.B 6.D 7.(1)3s2沸点反常;对结构相似的物质,B中沸点随相对分子质量的增加 3p
4 14
而增大;D中沸点依次降低。 (2)2Al+2OH
-+2H2O 2AlO-2 +3H2↑ (3)H2S HCl
【典例2】 (1)2 (2)H O+H O H O++OH- (3)x (4)SiO2 CO2 形成的晶体属于分子晶体,SiO2 属于共价晶体2 2 3
>z>y 水分子间存在氢键,故沸点最高;HSe比 HS的相对 () 4×40g
·mol-1
2 2 8.1 共价晶体 12 ( -10 )3 23 -1
分子质量大,范德华力大, a×10 cm ×6.02×10 mol故 H2Se的沸点高于 H2S的沸点
3
解析:(1)每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键,故每个 () 3 22424 正四面体形 4× ρ·NA
水分子形成的氢键数为2。
(3)由于水分子之间存在氢键,故水的沸点最高;而H2S的沸 第三节 金属晶体与离子晶体
点低于 H2Se,则需用范德华力解释。 第一课时 金属键与金属晶体
变式1.C 【知识梳理】
变式2.B 一、1.原子 自由电子 2.金属阳离子 自由电子 3.金
·119·
属单质 合金 4.价电子 所有金属原子 1∶2 8 4 (3)离子键的纯粹程度 3.(1)硬度 (2)较高
二、1.自由电子 2.相对滑动 排列方式 电子气 (3)熔融态 水溶液
深度思考 深度思考
(1)不一定。如金属晶体中只有阳离子和自由电子,没有阴 1.含金属阳离子的晶体不一定是离子晶体,金属晶体也含有
离子,但有阴离子时,一定有阳离子。 金属 阳 离 子。离 子 晶 体 不 一 定 含 有 金 属 元 素,如 NH4Cl、
(2)金属离子半径的大小及所带电荷的多少。提示:由于金 NH4NO3 等铵盐。由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定
属键是产生在自由电子(带负电)和金属阳离子(带正电)之间的 是离子晶体,如AlCl3 是分子晶体。
电性作用,所以金属阳离子电荷越多,半径越小,则金属键越强。 2.离子晶体的熔点不一定低于共价晶体,如 MgO是离子晶
由于堆积方式影响空间利用率,所以它也是金属键强弱的影响因 体,SiO2 是共价晶体,MgO的熔点高于SiO2 的熔点。离子晶体
素之一。 中除含有离子键外,还有可能含有共价键、配位键。
【典例精解】 3.NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都是6,CsCl晶体中阴、
【典例1】 C 解析:金属的导电是因为在外加电场的作用 阳离子的配位数都是8;CaF 2+ -2 晶体中,Ca 的配位数为8,F 的配
下,电子发生定向运动实现的,而金属阳离子并没有运动,因此① 位数为4;决定离子晶体结构的因素:
错误;金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的相互作
几何因素 晶体中正负离子的半径比
用,并非仅存在静电吸引作用,因此②错误;一般情况下,金属阳
离子所带电荷越多,半径越小,金属键越强,金属单质的熔、沸点 电荷因素 晶体中正负离子的电荷比
越高,硬度越大,Na+、Mg2+、Al3+ 三种离子的离子半径依次减 键性因素 离子键的纯粹程度
小、离子所带电荷依次增多,金属键越来越强,因此③正确;金属 【典例精解】
键的特征:一是没有方向性和饱和性,二是所有电子在三维空间 【典例1】 A 解析:NaCl为面心立方结构,每个晶胞中
运动,属于整个金属,因此④正确。
+ 1 1 1
【 】 : , Na 个数为12×4+1=4
,Cl- 的个数为8× +6× =4,则
典例2 A 解析 金属一般具有银白色的金属光泽 与金 8 2
属键密切相关。由于金属原子以最紧密堆积状态排列,内部存在 1mol氯化钠晶体中有4NA 个 Na+、4N -A 个Cl ,不存在分子,A
自由电子,所以当光辐射到它的表面上时,自由电子可以吸收所 项错误、D项正确;由NaCl晶胞结构可知,Na+ 在棱心和体心时,
有频率的光,然后很快释放出各种频率的光,这就使得绝大多数 顶点和面心为Cl-,则每个Na+周围距离相等的Cl-共有6个,B
金属呈现银灰色以至银白色光泽,故 A 项错误;B、C、D项均 项正确;醋酸钠中存在碳碳非极性键,C项正确。
正确。 【典例2】 D 解析:离子键强弱与离子所带电荷数成正比,
变式1.C 与离子半径成反比;晶格能与离子所带电荷数成正比,与离子半
变式2.C 径成反比,所以离子晶体的晶格能越大,离子键越强,A项正确;
【当堂训练】 阳离子的半径越大,其表面积越大,与阴离子接触面积越大,吸引
1.(1)× (2)√ (3)× (4)√ 2.B 3.B 4.B 5.C 的阴离子越多,B项正确;离子晶体的晶格能与离子半径成反比,
6.C 与离子所带电荷数成正比,C项正确;晶格能是气态离子形成
7.(1)分子晶体 (2)共价晶体 (3)分子晶体 (4)金属 1mol离子晶体时释放的能量,或者是将1mol离子晶体转化为
晶体 气态离子所吸收的能量,D项错误。
8.(1)自由电子 自由移动的离子 (2)C 变式1.C
【课后巩固】 变式2.C
1.D 2.D 3.B 4.D 5.A 6.A 7.B 8.A 9.B 【当堂训练】
10.C 1.(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)×
11.4.7×10-23 4.23×10-22 6.01×1023mol-1 (8)× (9)× (10)√ 2.C 3.B 4.A 5.C 6.A 7.C
12.(1)1s22s22p63s23p63d6 或[Ar]3d6 8.B 9.C
O O O 10.(1)D 4 原子 (2)E 2 (3)A 12 (4)C 离子 8
1s 2s 2
p (2)6 Cr (3)A (5)B 分子 12 (6)石墨>金刚石>NaCl>CsCl>干冰
↑↓ ↑↓ ↑ ↑
O O 【课后巩固】
第二课时 离子晶体 1.D 2.D 3.B 4.C 5.A 6.D 7.A 8.C
【知识梳理】 ( 3d9.1) CuO 两物质均为离子化
1.阳离子 阴离子 离子键 2.异电性离子的数目 几何 ↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓
2
电荷 键性 (1)晶体中正、负离子的半径比 (2)正、负离子 合物,且离子所带电荷数相同,而 O2- 的半径小于S2-,Cu2O的
的电荷比 6 6 化学式 8 8 电荷 个数 配位数 2∶1 晶格 能 大 (2)Ca2+ [··C C· 2-·] 面 心 立 方 最 密 8
·120·
3
() 2 272
2.(1)
3FeC 2× d·N ×10
10
A A B C
第三课时 过渡晶体与混合型晶体
晶体类型 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
【知识梳理】
( ) 、 、
1.(1)分子 共价 金属 离子 (2)②Na2O Al2O3
实例化学式 NH4 2SNH4HS Si O2 O3 Na
SiO 2.(2)①平面六元并环 ②范德华力 (3)混合晶体 (2)H++S2-2 HS-(或 H++HS- H2S↑) (3)2C
(4)很高 易 +SiO2 2CO↑+Si
深度思考 3.(1)共价 共价键 (2)①②③④ (3)HF分子间形成氢
1.由于碳原子的p轨道相互平行且相互重叠,p轨道中的电 键 (4)②④ (5)D组晶体都为离子晶体,且r(Na+)子可在整个碳原子平面中运动,所以石墨具有导电性。 2.不一样,金刚石中的“棍”表示的是C—C共价键,而干冰中 越小,熔点越高 4.(1)B (2)分子 30 (3)1.204×1024 6
的“棍”表示分子间作用力,分子晶体中多数含有化学键(如CO2 (4)2
中的C O键),少数则无(如稀有气体形成的晶体)。 第四节 配合物与超分子
3.(1)立方晶胞中,顶点、棱边、面心依次被8、4、2个晶胞
一课时 配合物与超分子
共用。
【知识梳理】
(2)六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、
一、1.(1)孤电子对 空轨道 2.(1)配位键 (2)
4、2个晶胞共用。
【典例精解】 实验操作 实验现象 有关离子方程式
【典例1】 D 解析:题干中所列举的6种钾石墨不是有机 滴加氨水后,试
高分子化合物,A项错误;钾石墨中碳原子的杂化方式是sp2 杂 管中首先出现蓝
Cu2++2NH3·H2O
化,B 项 错 误;图 中 外 围 的 六 个 钾 原 子 连 起 来,如 图 色沉淀,氨水过
Cu(OH)2↓+
量后沉淀逐渐溶
2NH+4 、Cu(OH)2+
解,滴加乙醇后
,得到的六边形中含24个碳,而顶点每个 K只有 4NH [Cu(NH)]2+3 34
析出深蓝色晶体
-
[Cu( )]
+2OH
NH3 4 SO4
1 ·
属于这个六边形,中心的K完全属于该六边形,即含K的数目 H2O3
1
为6× +1=3,它所表示的是C8K,C项错误;最近的两个K原3
Fe3+ +3SCN-
子之间的距离为石墨中C—C键键长的2 3倍,故D正确。 溶液变血红色
Fe(SCN)3
【典例2】 B 石墨属于混合型晶体,A项错误;SiO2 属于过
渡晶体,但一般按共价晶体来处理,B项正确;大多数含有离子键
的晶体不是典型的离子晶体,而是过渡晶体,C项错误;Na2O晶
体中离子键的百分数为62%,D项错误。
白色的
变式1.A AgCl
沉
AgCl+ 2NH3
淀消失,得到澄
变式2.A [Ag(NH3)2]Cl
【 】 清的无色溶液当堂训练
1.C 2.C 3.C 4.C 5.B 6.C 7.D
8.分 子 共价 分子 离子 9.AE 孤电子对 空轨道 共用氮原子提供的孤电子对
【课后巩固】 é NH ù2+3
1.Ⅰ.(1)四氯化硅 分子晶体 (2)锑 金属晶体 (3)氖 ê ê ↓
ú
ú
分子晶体 (4)硼 共 价 晶 体 (5)石 墨 混 合 型 晶 体 ê H3N→Cu←NH3ú
ê ú
Ⅱ.(1)③④①②⑥⑤ ê ↑ ú
(2)结构相似的分子晶体的相对分子质量越大,分子间作用 ê NH ú3
力(或范德华力)越强,熔化所需的能量越多,故熔点:Si60>N60> (3)①提供空轨道接受孤电子对 ②提供孤电子对 直接同
C60;而破坏分子需断开化学键,元素电负性越强其形成的化学键 中心原子配位 ③配位键 6
越稳定,断键时所需能量越多,故破坏分子需要的能量多少顺序 二、1.分子 分子间相互作用 2.(3)分子识别 自组装
为N60>C60>Si60
·121·
深度思考 【当堂训练】
1.因为氨水呈弱碱性,滴入 AgNO3 溶液中,会形成 AgOH 1.(1)√ (2)√ (3)√ (4)× 2.D 3.C 4.A 5.D
白 色 沉 淀,继 续 滴 加 氨 水 时,NH3 分 子 与 Ag+ 形 成 6.C 7.A 8.A 9.C 10.A
[Ag(NH3)2]+配合离子,配合离子很稳定,会使 AgOH 逐渐溶 11.(1)配位键 N (2)3CaF +Al
3+
2 3Ca2++AlF3-6
解,反应过程如下:Ag+ +NH3·H2O AgOH↓+NH+4 , (3)O
AgOH+2NH3·H2O [Ag(NH3)2]++OH-+2H2O。 【课后巩固】
2.(1)相同。NH+ 可看成 NH 分子结合1个 H+ 后形成 1.B 2.B 3.B 4.D 5.B 6.B 7.A4 3
的,在NH 中中心原子氮采取s3 杂化,孤电子对占据一个轨道, 8.
(1)洪特规则 平面三角形p
三角锥形 (2)①K ②Li+
3
, 半径比 的空腔小很多,不易与空腔内 原子的孤电子对作用3个未成键电子占据另3个杂化轨道 分别结合3个 H原子形成 Y O
, , , 形成稳定结构 四面体形 冠醚可溶于烯烃,进入3个σ键 由于孤电子对的排斥 所以空间结构为三角锥形 键角 ③ⅰ. < ⅱ.
冠醚中的 + 因静电作用将 - 带 入 烯 烃 中,增 大 烯 烃 与
压缩至107°。但当有 H+时,N原子的孤电子对会进入 H+ 的空 K MnO4
, +, , MnO
-
4 接触机会,提升氧化效果轨道 以配位键形成NH4 这样 N原子就不再存在孤电子对 键
(
, + , — 9.1
)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5) (2)K (3)离子键、角恢复至109°28' 故 NH4 为正四面体形 4个 N H 键完全一
共价键、配位键 (4)sp2, 7NA致 配位键与普通共价键形成过程不同,但性质相同。
(2)[Cu(NH )]SO 中含有的化学键有离子键、共价键和配 第三章测试卷3 4 4
位键。 1.C 2.B 3.B 4.A 5.C 6.B 7.A 8.B 9.B
(3)N原子提供孤电子对,B原子提供空轨道,NH3·BF3 的 10.C 11.A 12.B
2 2 4 2 2 2
H F 13.(1)1s2s2p 1s2s2p (2)CO2 分子 极性 非极
性 正四面体形 (3)SiO2 原子 高结构式可表示为 H N→B F 。
14.(1)② (2)①③ ③ sp3 (3)⑤⑦
H F H
【典例精解】 ·· ··(4)[H· N·· ·H]+[··Cl· -·]
·· ··
【典例1】 (1)16NA (2)C 解析:(1)[Zn(NH3)4]Cl2 中 H
[Zn(NH3)4]2+与Cl-形成离子键,而1个[Zn(NH3)4]2+ 中含有 15.(1) 或 [Ne]
4个N→Zn键(配位键)和12个N—H键,共16个σ键,故1mol
(2)3d84s2 (3)⑩ (4)金属 面心立方最密
该配合物中含有16molσ键,即16NA。
堆积 12 (5)Al3+ (7)铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1 电子
该配合物中氮原子提供孤电子对,所以 NH3 是配体,故B错误;
()
[Zn(NH -3)4]Cl2 中外界是Cl ,
8 MgNi3C
内界是[Zn(NH )]2+3 4 ,故C正
16.(1)①< ②分子 (2)①直线 2 (3)①2s22p6 3
确;该配合物中,
②sp
锌离子提供空轨道,氮原子提供孤电子对,所以
杂化 乙二胺分子间可以形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键
Zn2+和NH3 以配位键结合,属于特殊共价键,不属于离子键,故
③EF
D错误。
17.(1)3d24s2 (2)O>N>C>H (3)分子晶体 配位键
【典例2】 A 解析:A项,a中N原子有3对σ键电子对,含
M 30
有1个孤电子对,b中N原子有4对σ键电子对,没有孤电子对, (4)①3 ②BC ③LaNi5 N ·a3×10A
则a、b中N原子均采取sp3 杂化,正确;B项,b为配离子,Ca2+的 18.(1)第二周期 第 VA 族 (2)2NA 或1.204×1024
配位数为6,错误;C项,a不是配合物,错误;D项,钙离子与 N、O (3)sp2杂化 (4)1s22s22p63s13p23d63d104s1 或[Ar]3d104s1
之间形成配位键,其他原子之间形成共价键,不含离子键,错误。 3
4×62
变式1.B Cu2O (5) ρ×NA
变式2.(1)acd (2)[CoBr(NH3)5]SO4 点燃19.(1)Co Ⅷ 3d54s1 (2)2Fe+3Cl2 2FeCl3
[Co(SO4)(NH3)5]Br 生成淡黄色沉淀 (3)1∶2 (4)+3 6 配位键、共价键 sp3、sp2
20.(1)3.03×10-10m (2)正八面体 (3)0.88 (4)Ni0.64Ni0.24O
·122·第二节 分子晶体与共价晶体
第一课时 分子晶体
一、分子晶体
1.构成微粒及作用力
ì构成微粒:
分子晶体 í微粒间的作用力:
冰的结构 分子内各原子间以 结合
①水分子之间的主要作用力是 ,当
2.微粒堆积方式
然也存在 。
(1)若分子间作用力只有 ,则分子晶 ② 有方向性,它的存在迫使在
体有 特征,即每个分子周围有 的每个水分子与 方向的
个紧邻的分子。 个相邻水分子互相吸引。
(2)分子间含有其他作用力,如 ,则 (2)干冰
每个分子周围紧邻的分子要少于12个。如冰中
每个水分子周围只有 个紧邻的水分子。
3.常见的分子晶体
(1)所有 ,如 H2O、NH3、CH4 等。
(2)部分 ,如卤素(X2)、O2、N2、白 ①在常压下极易 。
磷(P4)、硫黄(S8)等。 ②干冰中的CO2 之间只存在范德华力而不
(3)部 分 ,如 CO 、PO 、SO 、 存在氢键,一个CO2 分子周围等距紧邻的2 4 10 2 CO2
SO 等。 分子有 个。3
()干冰和冰的比较
() 34 几 乎 所 有 的 ,如 HNO3、
晶体 分子间作用力 结构特点 外观 硬度 熔点 密度
H2SO4、H3PO4、H2SiO3 等。
干冰
(5)绝大多数 ,如苯、乙醇、乙酸、乙 相似 干冰比 干冰比相似
(
冰 小
) 冰低 冰大
酸乙酯等。
4.两种典型的分子晶体 二、分子晶体的物理性质
(1)冰 1.分子晶体中粒子间是以范德华力或范德
·74·
华力和氢键而形成的晶体,因此,分子晶体的熔、 (2)组成和结构不相似的分子晶体(相对分
沸点 ,密度 ,硬度较小,较易熔 子质 量 接 近),分 子 的 极 性 越 大,熔、沸 点 越
化和挥发。 高。例:
2.分子晶体熔、沸点高低的比较规律 CH3OH>CH3CH3
(1)分子晶体分子间作用力 ,物质 (3)含有分子间氢键的会导致熔、沸点反常
熔、沸点 ,反之 ;具有氢键的分 升高。例:
子晶体,熔、沸点 。 H2O>H2Te>H2Se>H2S
(2)判断下列结论的正误,正确的画“√”,错 (4)对于有机物来说,分子式相同,支链越
误的画“×”。 多,熔、沸点越低。
①组成和结构相似的分子晶体,相对分子质 (5)烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随
量越大,分子间作用力越强,物质的熔、沸点就越 分子里碳原子数的增加,熔、沸点升高。例:
高。 ( ) C2H6>CH4,C2H5Cl>CH3Cl
②组成和结构不相似的物质(相对分子质量 二、晶体冰中氢键存在的判断易错点
相近),分子极性越大,其熔、沸点就越高。 1.晶体冰中每个水分子可以与另外4个水
( ) 分子形成氢键(不是2个);每个水分子平均形成
③烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随 2个氢键(不是4个)。
分子里碳原子数的增加,熔、沸点升高。 ( ) 2.冰晶胞的结构和金刚石的晶胞结构相似,
④组成和结构不相似的物质,不能用相对分 每个晶胞平均拥有8个水分子。晶体中C、O均
子质量大小比较分子间作用力的大小。 ( ) 采用sp3 杂化,均与4个其他原子形成正四面体
3.分子晶体在固态和熔融状态均不存在自 结构单元,因此,冰晶胞的结构与金刚石的晶胞
由离子,因而 导电,易溶于水的电解质 结构有一定的相似性。
在水中 而能够导电,不溶于水 3.冰、氢氟酸中均有氢键,且 O—H…O比
的物质或易溶于水的非电解质不能导电。 H—F…H弱,但水的沸点更高,其原因是平均每
个水分子形成的氢键数比 HF多。
4.晶体冰的密度比液态水的小。这是因为
氢键的方向性使晶体冰中水分子形成氢键,空间
一、分子晶体的特例与熔、沸点高低的判断 的利用率变小。
1.稀有气体
稀有气体单质是由原子直接构成的分子晶
体,无化学键,晶体中只有分子间作用力。
2.分子晶体熔、沸点高低的判断 【典例1】 下列物质,按沸点降低顺序排列
(1)组成和结构相似、不含氢键的分子晶体, 的一组是 ( )
相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔、沸点 A . H F、 H Cl 、H Br 、 HI
越高。例: B.F2、Cl2、Br2、I2
I2>Br2>Cl2>F2 C.H2O、H2S、H2Se、H2Te
·75·
D.CI4、CBr4、CCl4、CF4 A.NH3、HD、C10H8
变式1:下列分子晶体中,关于熔点高低的叙 B.PCl3、CO2、H2SO4
述中,正确的是 ( ) C.SO2、SiO2、P2O5
A.Cl2>I2 D.CCl4、Na2S、H2O2
B.SiCl4C.NH3>PH3 ( )
D.C(CH3)4>CH3CH2CH2CH2CH3 A.分子内均存在共价键
【典例2】 水分子间存在一种叫“氢键”的作 B.分子间一定存在范德华力
用力并通过氢键使水分子彼此结合形成缔合分 C.分子间一定存在氢键
子(H2O)n。在冰中,每个水分子被4个水分子 D.其结构一定为分子密堆积
包围形成变形的正四面体,通过氢键相互连接成 3.SiCl4 的分子结构与CCl4 相似,对其进行
庞大的晶体,其结构如图所示。 的下列推测中不正确的是 ( )
A.SiCl4 晶体是分子晶体
B.常温、常压下SiCl4 是气体
C.SiCl4 的分子是由极性键形成的非极性
分子
D.SiCl4 的熔点高于CCl4
(1)在冰的结构中,每个水分子与相邻的4 4.共价键、离子键和范德华力是构成物质的
个水分子以氢键相连接。1mol冰中有 粒子间的不同作用方式,下列物质中,只含有上
mol氢键。 述一种作用的是 ( )
(2)水分子可电离生成两种含有相同电子数 A.干冰 B.氯化钠
的微粒,其电离方程式为 。 C.氢氧化钠 D.碘
(3)用x、y、z分别表示 H2O、H2S、H2Se的 5.分析下列各物质的物理性质,判断其固态
沸点(℃),则x、y、z 的大小关系是 ,其 属于离子晶体的是 ( )
判断依据是 A.碳化铝,黄色晶体,熔点2200℃,熔融态
。 不导电
变式2:HF分子晶体、NH3 分子晶体与冰 B.溴化铝,无色晶体,熔点98℃,熔融态不
的结构极为相似,在 HF分子晶体中,与F原子 导电
距离最近的 HF分子有 ( ) C.五氧化钒,无色晶体,熔点19.5℃,易溶
A.3个 B.4个 C.5个 D.12个 于乙醇、氯仿、丙酮中
D.溴化钾,无色晶体,熔融时或溶于水中都
能导电
6.目前,科学界拟合成一种“二重构造”的球
1.下列各组物质各自形成晶体,均属于分子 形分子,即把“足球形”的C60分子溶进“足球形”
晶体的化合物是 ( ) 的Si60分子中,外面的硅原子与里面的碳原子以
·76·
共价键结合。下列关于这种分子的说法中不正 A.②③⑤⑥⑦ B.①③④⑤⑥
确的是 ( ) C.①②③④⑤ D.③④⑤⑥⑦
A.该晶体是一种新型的化合物 9.(1)如图为固态CO2 的晶体结构示意图,
B.该晶体属于分子晶体 通过观察分析,可得出每个 CO2 分子周围有
C.是两种单质组成的混合物 个等距离且最近的CO2 分子。
D.相对分子质量为2400
7.下列性质符合分子晶体特点的是 ( )
①熔点1070℃,易溶于水,水溶液能导电
②熔点10.31℃,液态不导电,水溶液能导电
③能溶于CS2,熔点112.8℃,沸点444.6℃
, , ()试判断: , , 晶体的熔④熔点97.81℃ 质软 导电,密度为0.97 2 ①SiO2 ②CO2 ③CS2
· -3 点由高到低排列的顺序是cm
(填序号)。
g
10.干冰是一种比冰更好的制冷剂,利用“干A.①④ B.②③
冰”可以产生-78℃的低温,而且干冰熔化时,C.①② D.②④
, 不会像冰那样变成液体
,使冷藏物品受潮或污
8.设NA 为阿伏加德罗常数的值 下列叙述
损。它直接蒸发成为湿度很低、干燥的CO 气
中不正确的是 ( ) 2
体,围绕在冷藏物品的四周,因而它的冷藏效果
①12.4g白磷晶体中含有的P—P键数是
特别好。在一定温度下,用X射线衍射法测得干
0.6NA
冰晶胞(晶体中最小的重复单元)如下图所示,边
②电解精炼铜时转移了 NA 个电子,阳极溶
长a=5.72×10-8cm,则该温度下干冰的密度
解32g铜
为多少
③100g的98%的浓 H2SO4 中所含的氧原
子数为4NA
④在 V2O5 存 在 的 条 件 下,2molSO2 和
lmolO2 混合于密闭容器中加热反应后,容器内
物质分子数大于2NA
⑤2.9g2CaSO4·H2O含有的结晶水分子
数为0.02NA
⑥C60晶胞结构如图所示。720gC60晶体含
NA 个晶胞
⑦含1molFeCl3 饱和溶液加入沸水形成氢
氧化铁胶体,胶体微粒数目约为NA
·77·
B.固态氯化铝是分子晶体
C.氯化铝是极性分子
D.氯化铝是非极性分子
1.下列有关物质结构和性质的叙述正确的是 5.下列分子晶体:①HCl、②HBr、③HI、
( ) ④CO、⑤N2、⑥H2 的熔点由高到低的顺序是
A.水是一种非常稳定的化合物,这是由于 ( )
水中存在氢键 A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥
B.水蒸气、水、冰中都含氢键 C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②①
C.分子晶体中,共价键键能越大,其熔、沸 6.有关晶体或分子的结构如图所示,下列说
点越高 法中不正确的是 ( )
D.分子晶体中一定存在分子间作用力,可
能有共价键
2.下列化学式既能表示物质的组成,又能表
示物质的一个分子的是 ( )
A.H3PO4 B.SiC
C.SiO2 D.C
3.如图为冰晶体的结构模型,大球代表O原
子,小球代表H原子,下列有关说法中正确的是
( )
A.在NaCl晶体中,距Na+最近的Cl-形成
正八面体
B.在 CaF2 晶体中,每个晶胞平均占有4
个Ca2+
C.在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键的个数之
比为1∶2
D.由E原子和F原子构成的气态团簇分子
的分子式为EF或FE
A.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子 7.分子晶体中如果不是由于分子本身形状
形成四面体 的影响,它的晶体将采取密堆积结构,原因是分
B.冰晶体具有空间网状结构,是原子晶体 子晶体中 ( )
C.水分子间通过 H—O键形成冰晶体 A.分子间作用力无一定的方向性
D.冰晶体熔化时,水分子之间的空隙增大 B.占据晶格结点的微粒是原子
4.已知氯化铝易溶于苯和乙醚,其熔点为 C.化学键是共价键
190℃,则下列说法中不正确的是 ( ) D.三者都是
A.氯化铝是电解质 8.“神舟九号”火箭使用的燃料是偏二甲肼
·78·
(分子式为C2H8N2),其结构可以看作是两个甲 A.①③ B.②⑤
基和一个氨基替代了氨气分子中的三个氢原子, C.⑤⑥ D.③④⑤⑥
下列关于偏二甲肼的说法中正确的是 ( ) 13.(1)水分子的立体结构是 ,水分
A.由碳、氢、氧三种元素组成 子能与很多金属离子形成配合物,其原因是在氧
B.所有N、C原子都在同一平面上 原子上有 。
C.固态时属于分子晶体 (2)冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚
D.固态时有较高的硬度 石晶胞(其晶胞结构如图,其中空心球所示原子
9.下列性质描述的是分子晶体的是 ( ) 位于立方体的顶点或面心,实心球所示原子位于
A.熔点1070℃,易溶于水,水溶液能导电 立方体内)类似。每个冰晶胞平均占有
B.熔点10.31 ℃,液态不导电,水溶液能 个水分子。冰晶胞与金刚石晶胞中微粒排列方
导电 式相同的原因是
C.难溶于CS2,熔点1128℃,沸点4446℃ 。
D.熔点97.81℃,质软,导电,密度为0.97
g·cm-3
10.下列物质中,属于分子晶体的是 ( )
①二氧化硅 ②碘 ③食盐 ④蔗糖 (3)实验测得冰中氢键的作用能为18.5kJ·
⑤磷酸 mol-1,而冰的熔化热为5.0kJ·mol-1,这说明
A.②④⑤ B.①②④
C.②③④⑤ D.①②③⑤ 。
11.下列有关冰和干冰的叙述中不正确的是 14.如下图所示为CO2 分子晶体结构的一
( ) 部分。
A.干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体
B.冰是由氢键和范德华力形成的晶体,每个
水分子周围有4个紧邻的水分子
C.干冰比冰的熔点低得多,常压下易升华
()干冰常压下极易升华,在工业上用作制
D.干冰中只存在范德华力不存在氢键,一 1
冷剂,试解释其原因
个分子周围有12个紧邻的分子
。
12.AB型化合物形成的晶体结构多种多
(2)。 在一定温度下
,测得干冰晶胞(即图所示)
样 下图所示的几种结构所表示的物质最有可
的边长a=5.72×10-8cm,则该温度下干冰的密度
能是分子晶体的是 ( )
为 g·cm-3。
()
① ② ③ 3 试判断
:CO2 晶体和CS2 晶体的沸点由
高到低排列的顺序是 > 。(填
写相应物质的化学式)
④ ⑤ ⑥
·79·
第二课时 共价晶体
SiC晶体的结构类似于金刚石晶体结构,其
中碳原子和硅原子的位置是 的,所以在
整个晶体中硅原子与碳原子个数比为 。
1.共价晶体的概念及特点 (3)SiO2 晶体的结构
(1)概念 水晶是由Si和 O 构成的空间立体网状的
相邻 间以 结合而形成的 晶体,一个硅原子与 个氧原子
具有 结构的晶体称为共价晶体。 形成 个共价键,每个氧原子与
(2)特点
个硅原子形成 个共价键,从而形成以
共价晶体的熔点 ,硬度 。对
为骨架的结构,且只存在 键。
结构相似的共价晶体来说,原子半径 ,键长
, , 。 二氧化硅晶体中硅原子和氧原子个数比为 键能 晶体的熔点就
共价晶体中的原子服从紧密堆积排列吗 ,不 存 在 ,可 以 把 整 个 晶 体 看
请说明理由。 成 。
不服从。由于共价键具有方向性和饱和性,
共价晶体中每个原子周围排列的原子的数目是
有限的,故原子的排列不服从紧密堆积方式。
2.几种共价晶体的结构
(1)金刚石的晶体结构
1.共价晶体的结构特征
(1)构成共价晶体的基本微粒:原子。晶体
在晶体中,碳原子以sp3 杂化轨道与周围4 中不存在单个分子,共价晶体的化学式仅仅表示
个碳原子以共价键相结合,C—C键间的夹角为 物质中的原子个数关系,不是分子式。
。因为中心原子周围排列的原子的数 (2)形成共价晶体的作用力:共价键。在共
目是 的,所以这种比较 的排列 价晶体中只存在共价键(极性键或非极性键),没
与金属晶体和离子晶体中的 排列有很 有分子间作用力和其他相互作用。
大的不同。 (3)共价晶体中的原子以共价键相结合,共
(2)SiC晶体的结构
价键有方向性和饱和性,因此在共价晶体中,每
个原子周围的其他原子的数目是一定的,原子之
间的相对位置也是确定的,彼此连接形成稳定的
空间立体网状结构。原子的堆积不遵循紧密堆
积原则。
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2.金刚石和二氧化硅结构 象为在晶体硅的Si—Si键之间插入O原子。根
(1)每个碳与相邻4个碳以共 据SiO2 晶体结构图,下列说法中不正确的是
价键结合,形成正四面体结构 ( )
(2)键角均为109°28'
(3)最小碳环由6个C组成且6
金刚石 个原子不在同一平面内
(4)每个C参与4条C—C键的
形成,C原子数与C—C键个数
之比为1∶2 A . 石 英 晶 体 中 每 个 Si 原 子 通 过 S i—O极性
(5)每个晶胞含8个C 键与4个O原子作用
(1)每个Si与4个O以共价键 B.每个O原子也通过Si—O极性键与2个
结合,形成正四面体结构
Si原子作用(2)每个正四面体占有1个Si,
1 C.石英晶体中Si原子与O原子的原子个数SiO2 4个“ ”,( ) ( )2O nSi∶n O = 比为1∶2,可用“SiO2”来表示石英的组成
1∶2
D.在晶体中存在石英分子,故石英的分子
(3)最小环上有12个原子,即6
式为
个O,6个Si SiO2
【特别提醒】 变式1:二氧化硅晶体是立体的网状结构,其
(1)若把金刚石中的碳原子换成硅原子,
结构如图所示。下列关于二氧化硅晶体的说法
便
, ( )可得到晶体硅的结构 跟金刚石不同的是,硅晶 中不正确的是
体中Si—Si键的键长大于金刚石晶体中C—C
键的键长。
(2)碳化硅晶体的结构类似于金刚石晶体的
结构,其中碳原子和硅原子的位置是交替的,每
个碳原子结合4个硅原子,同时每个硅原子结合
A.晶体中Si、O原子个数比为1∶2
4个碳原子,所以在整个晶体中硅与碳的原子个
B.晶体中Si、O原子最外层都满足8电子
数比是1∶1,碳化硅的化学式是SiC。碳化硅晶
结构
体中的Si—C键的键长小于硅晶体中Si—Si键
晶体中一个硅原子含有 — 键数目
的键长,大于金刚石晶体中C—C键的键长。 C. Si O
(3)SiO2 晶体结构相当于将金刚石中的C
为4
原子全都改换为Si原子,同时在每两个Si原子 D.晶体中最小环上的原子数为6
中心连线的中间增添一个 O原子,在晶体中只 【典例2】 下列分子晶体,关于熔点、沸点高
存在Si—O键,不存在Si—Si键和O—O键。 低的叙述中,正确的是 ( )
A.Cl2>I2
B.SiCl4C.NH3>PH3
【典例1】 我们可以将SiO2 的晶体结构想 D.C(CH3)4>CH3CH2CH2CH2CH3
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变式2:根据下列物质的性质,判断其属于共 4.干冰和二氧化硅晶体同属ⅣA族元素的
价晶体的是 ( ) 最高价氧化物,它们的熔、沸点差别很大的原因是
A.熔点2700℃,导电性强,延展性强 ( )
B.无色晶体,熔点3550℃,不导电,质硬, A.二氧化硅分子量大于二氧化碳分子量
难溶于水和有机溶剂 B.C—O键键能比Si—O键键能小
C.无色晶体,能溶于水,质硬而脆,熔点为 C.干冰为分子晶体,二氧化硅为共价晶体
800℃,熔化时能导电 D.干冰易升华,二氧化硅不能
D.熔点-56.6℃,微溶于水,硬度小,固态 5.有实验室成功地在高压下将CO2 转化为
或液态时不导电 具有类似SiO2 结构的晶体,下列关于CO2 共价晶
体的说法中正确的是 ( )
A.CO2 的共价晶体和分子晶体互为同分异
构体
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 B.在一定的条件下,转化为分子晶体是物理
(1)金刚石的晶胞构型为正四面体形。 变化
( ) C.CO2 的共价晶体和分子晶体具有相同的
(2)二氧化硅的分子式是SiO2。 ( ) 物理性质和化学性质
(3)通常情况下,分子晶体的熔、沸点比较 D.在CO2 的共价晶体中,每一个C原子周
低,共价晶体的熔、沸点比较高。 ( ) 围结合4个O原子,每一个 O原子跟两个碳原
(4)水是一种非常稳定的化合物,这是由于 子结合
水中存在氢键。 ( ) 6.据某科学杂志报道,国外有一研究所发现
2.下列晶体属于共价晶体,且晶体内只含极 了一种新的球形分子,它的分子式为C60Si60,其
性键的是 ( ) 分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”,经测定其
A.I2 B.Si3N4 中包含C60,也有Si60结构。下列叙述中不正确
C.CO2 D.Si 的是 ( )
3.已知C3N4 晶体具有比金刚石还大的硬 A.该物质有很高的熔点、很大的硬度
度,且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列 B.该物质形成的晶体属于分子晶体
关于C3N4 晶体的说法错误的是 ( ) C.该物质分子中C60被包裹在Si60里面
A.该晶体属于共价晶体,其化学键比金刚 D.该物质的相对分子质量为2400
石中的碳碳键更牢固 7.下列叙述中,结论(事实)和对应的解释
B.该晶体中每个碳原子连接4个氮原子,每 (事实)均不正确的是 ( )
个氮原子连接3个碳原子 A.金刚石的熔、沸点高于晶体硅,因为C—C
C.该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满 键的键能大于Si—Si键的键能
足8电子结构 B.二氧化硅晶体中不存在SiO2 分子,因为
D.该晶体与金刚石相似,都是原子间以非 它含有硅氧四面体的空间网状结构
极性键形成空间网状结构 C.稀有气体的晶体属于共价晶体,因为其
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组成微粒是原子,不存在分子间作用力
D.立体构型为正四面体结构的分子中,化
学键的键角可能为60°
8.由一种原子直接构成的物质,不可能 ( ) 1.下列说法中正确的是 (NA 代表阿伏加德
A.硬度很大 罗常数的值) ( )
B.常温下为气态 A.在含2molSi—O键的二氧化硅晶体中,
C.属于共价晶体 氧原子的数目为4NA
D.属于非电解质 B.40g碳化硅晶体中含有 NA 个碳化硅
9.下列说法正确的是 ( ) 分子
A.在含4molSi—O键的二氧化硅晶体中, C.金刚石晶体中,碳原子数与C—C键数目
氧原子的数目为4NA 之比为1∶2
B.金刚石晶体中碳原子数与C—C键数之 D.晶体硅、晶体氖均是由相应原子直接构
比为1∶2 成的共价晶体
C.30g二氧化硅晶体中含有0.5NA 个二氧 2.氮氧化铝(AlON)属于共价晶体,是一种
化硅分子 高强度透明材料,下列叙述中错误的是 ( )
D.晶体硅、晶体氖均是由相应原子直接构 A.AlON和SiO2 所含化学键的类型相同
成的共价晶体 B.电解熔融AlON可得到Al
10.碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金 C.AlON中N元素的化合价为-1
刚石的晶体结构如图所示: D.AlON和SiO2 的晶体类型相同
3.据报道,有科学家用激光将置于铁室中石
墨靶上的碳原子炸松,与此同时再用射频电火花
喷射氮气,此时碳、氮原子结合成碳氮化合物薄
膜。据称,这种化合物可能比金刚石更坚硬,其
石墨烯晶体 金刚石晶体
原因可能是 ( )
( 1)在石墨烯晶体中,每个C原子连接
A.碳、氮原子构成平面结构的晶体
个六元环,每个六元环占有 个C原子。
() B.碳氮键比金刚石中的碳碳键短2 在金刚石晶体中,C原子所连接的最小
, 氮原子电子数比碳原子电子数多环也为六元环 每个C原子连接 个六元 C.
。 D.碳、氮的单质的化学性质均不活泼环 六元环中最多有 个C原子在同一
。 4.磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图平面
() 为其晶体结构中最小的重复单元。下列有关说3 金刚石晶胞含有 个碳原子。若
碳原子半径为r,
法中正确的是 (
金刚石晶胞的棱长为a,列式表
)
示碳原子在晶胞中的空间占有率
(不要求计算结果)。
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A.磷化硼的化学式为B2P 元素 A B C D
B.磷化硼晶体的熔点高,且熔融状态下能 单 质 曾 被 原 子 核 外 电
单质在常 原 子 的 称为“银色
子 层 上 电
导电 s温下为固 M 层 有 的 金 子”,
子 总 数 比
体,难 溶 p1个未成 与 锂 形 成
C.磷化硼晶体属于共价晶体 电 子 总 数 少性质或结 于 水,易 对 的 p 的 合 金 常
2。单质和氧
D.磷化硼晶体在熔化时需克服范德华力 构信息 溶于CS2。 电 子,核 用 于 制 造 化 物 均 为 空
能形成两 外 p 电 航 天 飞 行
5.氮化碳的硬度比金刚石大,其结构如图所 间网状结构,种二元含 子 总 数 器。 单 质
具 有 很 高 的
示。下列有关氮化碳的说法中不正确的是 氧酸 大于7 能 溶 于 强 熔、沸点
酸和强碱
( ) (1)A原子的最外层电子排布式为 ,
D原子核外共有 个电子。
(2)写出C的单质与强碱反应的离子方程
A.氮化碳属于共价晶体 式: 。
, (3)A、B两元素的氢化物分子中键能较小的是B.氮化碳中碳显-4价 氮显+3价
(填化学式);分子较稳定的是
C.氮化碳的化学式为C3N4 (填化学式)。
D.每个碳原子与4个氮原子相连,每个氮 (4)E、D同主族,均为短周期元素。它们的
原子与3个碳原子相连 最高价氧化物晶体中熔点较高的是 (填
6.氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相 化学式),原因是
氮化硼是通常存在的稳定相,与石墨相似,具有 。
层状结构,可作高温润滑剂;立方相氮化硼是超 8.(1)金刚砂(SiC)的硬度很大,摩氏硬度为
硬材料,有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图 9.5级,仅次于金刚石,其晶胞结构如图甲所示,
所示,下列关于这两种晶体的说法中正确的是 则金刚砂的晶体类型为 ;在SiC中,与
( ) 每个 C 原 子 距 离 相 等 且 最 近 的 C 原 子 数 目
为 ;若晶胞的边长为apm,则
金刚砂的密度表达式为 。
A.六方相氮化硼与石墨一样可以导电 甲 乙
B.立方相氮化硼含有σ键和π键,所以硬 (2)硅的某种单质的晶胞结构如图乙所示。
度大 GaN晶体的结构与该 硅 晶 体 的 结 构 相 似,则
C.两种晶体均为分子晶体 GaN晶体中
,每个Ga原子与 个N原子
相连,与同一个Ga原子相连的N原子构成的空
D.六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相
间结 构 为 ;若 该 硅 晶 体 的 密 度 为
邻氮原子构成的空间结构为平面三角形
ρg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体中
7.四种短周期元素的性质或结构信息如表 相距最近的两个硅原子之间的距离为 cm
所示,请回答下列问题。 (用代数式表示)。
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