(共57张PPT)
第二单元 离子键 离子晶体
课程目标
1．加深对离子键的认识，了解几种典型的离子晶体。
2．能判断离子键的强弱，能用晶格能大小来解释一些现象。
3．能用电子式表示离子化合物的形成过程。
图说考点
基 础 知 识
技 能 素 养
形成性自评
基 础 知 识
[新知预习]
一、离子键的形成
静电引力
静电斥力
能量
2．离子键的两个特征
球形对称
静电作用相同
二、离子晶体
1．概念、特点、物理性质及实例
概念 阴、阳离子间通过离子键相结合形成的晶体
构成微粒 ________离子
微粒间作用力 ________
物理性质 具有一定的________和较高的________
实例 活泼金属氧化物，如Na2O、MgO等；大多数盐，如NaCl、Na2SO4、NaHCO3等；强碱，如NaOH、Ba(OH) 2等。
阴、阳
离子键
硬度
熔点
2.晶格能
定义 拆开1 mol离子晶体使之形成________阴离子和________阳离子时所________的能量
作用 衡量离子键的强弱
影响因素 离子所带电荷数________，离子半径________，
晶格能越大
与物质物理 性质的关系 晶格能________，离子键越牢固，
晶体的熔点________，硬度________
气态
气态
吸收
越多
越小
越大
越高
越大
3.离子的配位数
一种离子周围所环绕的带________的离子数目为该离子的配位数。
离子晶体中阴、阳离子半径比与配位数的关系：
r＋/r－ 配位数 实例
0.225～0.414 4 ZnS
0.414～0.732 6 NaCl
0.732～1.0 8 CsCl
>1.0 12 CsF
相反电荷
4.两种常见的离子晶体
氯化钠 氯化铯
晶体结构模型
配位数 ________ ________
每个晶胞的组成 ________Na＋和________Cl－ ________Cs＋和________Cl－
相应类型的离子化合物 KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、NiO、CaS等 CsBr、CsI、NH4Cl等
6
8
4个
4个
1个
1个
[即时性自测]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)离子晶体中只含有离子键，没有共价键。( )
(2)离子晶体熔沸点一般比较高。( )
(3)晶格能越大，离子键越弱，离子晶体的熔沸点就越低。( )
(4)离子晶体中每个离子周围均吸引着6个带相反电荷的离子。( )
(5)只有非金属元素不可能形成离子键。( )
(6)离子晶体在任何情况下都可以导电。( )
(7)离子晶体均易溶于水。( )
(8)离子晶体熔化时破坏了离子键。( )
×
√
×
×
×
×
×
√
2．下列性质中，可以较充分说明某晶体是离子晶体的是( )
A．具有较高的熔点
B．固态不导电，水溶液能导电
C．可溶于水
D．固态不导电，熔融状态能导电
解析：A项，共价晶体的熔点也较高，错误；B项，有些分子晶体(如HCl)的水溶液也能导电，错误；C项，有些分子晶体也能溶于水，错误；D项，固态时不导电说明不是金属晶体，熔融状态可导电，则可说明含有离子键，即为离子晶体，正确。
答案：D
3．下列关于离子键的特征的叙述中，正确的是( )
A．一种离子对带异性电荷离子的吸引作用与其所处的方向无关，故离子键无方向性
B．因为离子键无方向性，所以阴、阳离子的排列是没有规律的
C．因为氯化钠的化学式是NaCl，所以每个Na＋周围吸引一个Cl－
D．因为离子键无饱和性，所以一种离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子
解析：因为离子键无方向性，所以与带异性电荷的离子间的相互作用与所处的相对位置无关，但为了使物质能量最低，体系最稳定，阴、阳离子的排列也是有规律的。离子键的无饱和性，体现在一种离子的周围尽可能多地吸引带异性电荷的离子，但也不是任意的，它还要受两种离子的半径比和个数比的影响。“NaCl”是表示阴、阳离子个数比的一个比例式，而不是表示物质确定组成的“分子式”。
答案：A
4．下列电子式中，正确的是( )
答案：C
解析：
NH4Cl的电子式为 ；
NH4Br的电子式为 ；
CaCl2的电子式为 。
5．MgO、Rb2O、CaO、BaO四种离子晶体的熔点由高到低的顺序是( )
A．MgO>Rb2O>BaO>CaO
B．MgO>CaO>BaO>Rb2O
C．CaO>BaO>MgO>Rb2O
D．CaO>BaO>Rb2O>MgO
解析：四种离子晶体所含阴离子相同，所含阳离子不同。对Mg2＋、Rb＋、Ca2＋、Ba2＋进行比较，Rb＋所带电荷数最少，半径最大，其与O2－形成的离子键最弱，故Rb2O的熔点最低。对Mg2＋、Ca2＋、Ba2＋进行比较，它们所带电荷数一样多，半径Mg2＋
CaO>BaO，相应离子晶体的熔点由高到低的顺序为MgO>CaO>BaO。综上所述，四种离子晶体的熔点由高到低的顺序是MgO>CaO>BaO>Rb2O。
答案：B
6．同类晶体的熔、沸点变化是有规律的，试分析下列两组物质熔点规律性变化的原因：
晶体熔、沸点的高低取决于组成晶体微粒间的作用力的大小。A组是________晶体，晶体微粒之间通过________相连。B组晶体属于________晶体，价电子数由少到多的顺序是________________，原子半径由大到小的顺序是________________，可知，金属键的强度由小到大的顺序为________________。
A 物质 NaCl KCl CsCl
熔点/K 1 074 1 049 918
B 物质 Na Mg Al
熔点/K 317 923 933
离子
离子键
金属
NaNa>Mg>Al
Na解析：A组物质为离子晶体，离子之间通过离子键相结合。一般来说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高。因为NaCl、KCl、CsCl中的阴、阳离子所带电荷数相等，而r(Na＋)KCl>CsCl。B组物质为金属晶体，由金属键结合而成。一般而言，金属元素的原子半径越小，单位体积内自由电子的数目越多，金属键越强，熔、沸点越高。因为q(Na＋)r(Mg)>r(Al)，所以，金属键强弱关系为Na技 能 素 养
提升点一 离子晶体的物理性质及原因
[例1] 下列性质适合于离子晶体的是( )
①熔点1 070 ℃，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 ℃
④熔点97.81 ℃，质软，导电，密度0.97 g·cm－3
⑤熔点－218 ℃，难溶于水
⑥固体能导电，有延展性
⑦难溶于水，固体时导电，升温时导电能力减弱
⑧难溶于水，熔点高，固体不导电，熔融时导电
A．①⑧ B．②③⑥
C．①④⑦ D．②⑤
答案：A
解析：离子晶体熔融时能导电，难溶于非极性溶剂，熔点较高、质硬而脆，固体不导电，故②③④⑤⑦均不符合离子晶体的特点；固体导电且有延展性，⑥为金属晶体；故只有①⑧符合题意。
状元随笔 离子晶体本质特征为：固态不导电，熔融能导电。
[提升1] 根据要求回答下列问题：①CaBr2；②H2O；③NH4Cl；④H2O2；⑤Na2O2；⑥Ca(OH)2；⑦HClO；⑧Al。
(1)只含有离子键的是________(用序号回答，下同)。
(2)含有共价键的离子晶体是____________。
(3)属于共价化合物的是____________。
(4)熔融状态能导电的晶体是____________。
(5)熔融状态和固态时，都能导电的晶体是_______。
①
③⑤⑥
②④⑦
①⑤⑥⑧
⑧
解析：①CaBr2只含有离子键，是离子化合物，离子晶体，熔融状态下能导电；②H2O只含共价键，是共价化合物；③NH4Cl含离子键和共价键，是离子化合物，离子晶体，熔融状态下完全分解成NH3和HCl，不能导电；④H2O2只含共价键，是共价化合物；⑤Na2O2既有离子键又有共价键，是离子化合物，离子晶体，熔融状态下能导电；⑥Ca(OH)2既有离子键又有共价键，是离子化合物，离子晶体，熔融状态下能导电；⑦HClO只含共价键，是共价化合物；⑧Al是金属单质，属于金属晶体，在熔融状态和固态时都能导电。
[关键能力]
离子晶体的物理性质及其原因
性质 原因
熔沸点 离子晶体中有较强的离子键，熔化或汽化时需消耗较多的能量。所以离子晶体有较高的熔、沸点和难挥发性
硬度 硬而脆。当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎
导电性 不导电，但熔融或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，阴、阳离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力，成为自由移动的离子，在外加电场的作用下，离子定向移动而导电
溶解性 大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中，难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)中。当把离子晶体放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子
延展性 离子晶体中阴、阳离子交替出现，层与层之间如果滑动，同性离子相邻而使斥力增大导致不稳定，所以离子晶体无延展性
状元随笔 离子晶体中的“不一定”
(1)离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4NO3晶体。
(2)离子晶体中除含离子键外不一定不含其他化学键，如CH3COONH4中除含离子键外，还含有共价键、配位键。
(3)由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是分子晶体。
(4)含有阳离子的晶体不一定是离子晶体，也可能是金属晶体。
(5)离子晶体中不一定不含分子，如CuSO4·5H2O晶体。
提升点二 晶格能的应用
[例2] 溴化钠、氯化钠和氧化镁等离子晶体的核间距和晶格能(部分)如下表所示：
(1)溴化钠晶体的晶格能比氯化钠晶体的________(填“大”或“小”)，主要原因是_________________________。
(2)氧化镁晶体的晶格能比氯化钠晶体的大，
主要原因是___________________________________________。
(3)溴化钠、氯化钠和氧化镁晶体中，硬度最大的是________(填名称)。工业制取单质镁时，往往电解的是氯化镁而不是氧化镁，主要原因是______________________________________________________。
NaBr NaCl MgO
离子的核间距/pm 290 276 205
晶格能/(kJ·mol－1) 786 3 791
小
NaBr比NaCl离子的核间距大
氧化镁晶体中阴、阳离子所带的电荷数多，并且离子的核间距小
氧化镁
氧化镁晶体比氯化镁晶体晶格能大，熔点高，电解时消耗电能多
解析：利用离子晶体中离子的核间距、离子所带电荷数与晶格能的关系，对离子晶体的性质进行分析。晶格能越大，离子晶体越稳定，熔、沸点越高。
[提升2] AB、CD、EF均为1∶1型离子化合物，根据下列数据判断它们熔、沸点由高到低的顺序是( )
A.CD>AB>EF B．AB>EF>CD
C．AB>CD>EF D．EF>AB>CD
物质 AB CD EF
离子电荷数 1 1 2
键长/10－10m 2.31 3.18 2.10
答案：D
[关键能力]
1．晶格能的概念
晶格能(符号为U)是指拆开1 mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子时所吸收的能量。晶格能通常取正值，单位为kJ·mol－1。
2．晶格能的意义
晶格能是最能反映离子晶体稳定性的数据。晶格能越大，表示离子键越强，晶体越稳定。
3．影响晶格能大小的因素
晶格能与阴、阳离子所带电荷数成正比，与阴、阳离子的距离(核间距)成反比，即离子所带电荷数越多，晶格能越大；离子的半径越小，晶格能越大。
4．晶格能的作用
由上表可以看出：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。同时晶格能还影响岩浆晶出的次序，岩浆中晶格能越大的矿物越易结晶析出。
AB型离子晶体 离子电荷数Z 晶格能/(kJ·mol－1) 熔点/℃ 摩氏硬度
NaF 1 923 993 3.2
NaCl 1 786 801 2.5
NaBr 1 747 747 <2.5
NaI 1 704 661 <2.5
MgO 2 3 791 2 852 6.5
CaO 2 3 401 2 614 4.5
SrO 2 3 223 2 430 3.5
BaO 2 3 054 1 918 3.3
状元随笔 解晶格能应用类题的注意事项
1．解答有关离子晶体性质(特别是物理性质)的问题时。应抓住成键离子所带电荷数的多少、核间距的大小→晶格能的大小→晶格能与性质之间的关系这一主线进行分析、判断、推理。
2．离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，而离子键的强弱可用晶格能来衡量。离子所带电荷数越多，离子间距离越小，晶格能越大，离子键越强，离子晶体熔点越高。
提升点三 晶胞结构的分析与计算
[例3] 如图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿的晶胞结构。
(1)在该物质的晶体结构中，每个钛离子周围与它距离最近且相等的钛离子有________个，钙离子有________个。
(2)该化合物的化学式为________。
(3)若钙、钛、氧三种元素的相对原子质量分别为a、b、c，晶胞的边长(钛离子之间的距离)为d nm(1 nm＝1×10－9m)，则该晶体的密度为______________ g·cm－3(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
6
8
CaTiO3
解析：(1)每个钛离子周围与它距离最近且相等的钛离子有6个(上、下、前、后、左、右各1个)，每个钛离子周围与它距离最近且相等的钙离子有8个。
(2)该正六面体结构单元中，钙离子位于晶胞的中心，故钙离子数为1。钛离子位于顶角，钛离子数为8×＝1，氧离子位于棱上，氧离子数为12×＝3。因此，该化合物的化学式为CaTiO3。
(3)由(2)可知，1个晶胞的质量m＝g，体积V＝(d×10－7cm)3＝d3×10－21 cm3，则晶体的密度ρ＝＝g·cm－3。
状元随笔确定晶胞中微粒的个数物质的化学式晶胞的质量密度确定晶胞的体积
[提升3] (1)下图所示为NaCl晶胞的结构示意图。它向三维空间延伸得到完美晶体。试回答：
①一个NaCl晶胞中有________个Na＋，有________个Cl－。
②一定温度下，用X射线衍射法测得晶胞的边长为a cm，该温度下
NaCl晶体的密度是____________。
③若NaCl晶体的密度为d g·cm－3，则NaCl晶体中Na＋与Na＋之间的最短距离是________。
4
4
g·cm－3
· cm
解析：(1)①根据图中NaCl一个晶胞：Na＋个数＝8×＋6×＝4，Cl－个数＝12×＋1＝4。
②1个晶胞中含有NaCl为 mol，晶胞体积为，晶体密度ρ＝＝g·cm－3。
③Na＋与Na＋之间最短距离为晶胞边长的。把②中结果变换为da3＝，所以a＝(cm)。Na＋与Na＋间最短距离＝a cm＝· cm。
(2)如图是CaF2晶体的晶胞示意图，回答下列问题：
①Ca2＋的配位数是______，F－的配位数是______。
②该晶胞中含有的Ca2＋数目是________个，F－数目是________个。
③CaF2晶体的密度为a g·cm－3，则晶胞的体积是________________________(只要求列出算式)。
8
4
4
8
解析：(2)①每个Ca2＋周期吸引8个F－，每个F－周围吸收4个Ca2＋，所以Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4。②F－位于晶胞内部，所以每个晶胞中含有F－8个。含有Ca2＋为×8＋×6＝4个。
③ρ＝＝＝a g·cm－3，
V＝。
[关键能力]
晶胞的结构与计算
1．计算类型
(1)根据晶胞的结构，计算其组成微粒间的距离。
(2)根据晶胞的质量和晶体有关的摩尔质量间的关系计算微粒个数、微粒间距、ρ等。
(3)计算晶体(晶胞)的空间利用率。
2．计算原理
(1)根据晶胞的组成列出其质量与晶体有关摩尔质量间的关系式。
①晶胞组成的确定：均摊法。用均摊法计算一个晶胞所含组成微粒的个数。
②计算表达式：
m＝ρV＝·M式中，m为一个晶胞的质量，ρ为晶胞(晶体)的密度，V为一个晶胞的体积，M为晶体的摩尔质量。
如图为NaCl晶体的晶胞，图中2个钠离子间距离为a，ρ＝＝。
(2)晶胞的空间利用率＝×100%。
状元随笔 解晶体计算类题的方法
(1)解答晶体计算类题时，一要掌握“均摊法”的原理；二要有扎实的立体几何知识；三要熟悉常见晶体的结构特征，并能融会贯通，举一反三。
(2)晶体结构的计算常常涉及晶体密度、NA、M、晶胞体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等，其中确定晶体的化学式是解题的关键，密度的表达式往往是列等式的依据。
(3)理解晶胞边长与微粒间距离的关系，注意边长与面对角线、体对角线的关系。
形成性自评
1．能证明Al2O3属于离子晶体的是( )
A．固态不导电，熔融时能导电
B．可作耐火材料
C．受热难分解
D．能溶于NaOH溶液
答案：A
2．下列关于离子晶体的晶格能的说法中正确的是( )
A．离子晶体的晶格能指形成1 mol离子键所放出的能量
B．离子晶体的晶格能指破坏1 mol离子键所吸收的能量
C．离子晶体的晶格能指1 mol离子化合物中的阴、阳离子由相互远离的气态离子结合成离子晶体时所放出的能量
D．离子晶体的晶格能的大小与晶体的熔点、硬度都无关
解析：离子晶体的晶格能是气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量，常取正值。
答案：C
3．下列各组元素的原子间反应容易形成离子键的是（ ）
A.a和c B．d和f C．d和g D．b和g
解析：由原子a～g的M层电子数可知，M层即为原子的最外层，元素a～g均为第3周期元素。a、b均为活泼的金属元素，f、g均为活泼的非金属元素，所以b与g形成的化学键为离子键。
答案：D
原子 a b c d e f g
M层电子数 1 2 3 4 5 6 7
4．下列所示是从NaCl或CsCl晶体结构中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是( )
A．(1)和(3) B．(2)和(3)
C．(1)和(4) D．只有(4)
解析：根据NaCl和CsCl两种典型离子晶体的结构特点分析图示。图(1)中黑球的配位数为6，图(4)应为简单立方结构，故(1)和(4)应表示NaCl的晶体结构。图(2)中黑球的配位数为8，图(3)为体心立方结构，故(2)和(3)应表示CsCl的晶体结构。
答案：C
5．根据下表的数据，判断下列说法正确的是( )
A.晶格能的大小与正负离子电荷数和距离成正比
B．晶格能越大，即正、负离子间的静电引力越强，晶体的熔点就越高，硬度就越大
C．NaF晶体比NaCl晶体稳定
D．表中物质CaO晶体最稳定
离子化合物 离子电荷数 键长/pm 晶格能/ kJ·mol－1 熔点/℃ 摩氏硬度
NaF 1 231 923 993 3.2
NaCl 1 282 786 801 2.5
MgO 2 210 3 791 2 852 6.5
CaO 2 240 3 401 2 614 4.5
答案：C
解析：根据表中相同离子电荷数的离子化合物的晶格能与键长的关系可知，晶格能的大小与正、负离子之间的距离成反比，A错误；离子键的本质是阴、阳离子间的静电作用，不只是引力，还有斥力，B错误；根据表中数据可知，晶格能：NaF>NaCl，故NaF晶体比NaCl晶体稳定，C正确；晶格能越大，离子晶体越稳定，表中所列物质中MgO晶体最稳定，D错误。
6．高温下，超氧化钾(KO2)晶体呈立方体结构。如图为超氧化钾晶体的一个晶胞(晶体中最小的重复单元)，则下列有关说法正确的是( )
A．KO2中只存在离子键
B．超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有1个K＋和1个
C．晶体中与每个K＋距离最近的有6个
D．晶体中，所有原子之间都以离子键相结合
解析：超氧化钾(KO2)晶体是离子晶体，所含阴、阳离子分别为K＋、，晶体中K＋与间形成离子键中O原子间形成共价键，A、D错误。由题图可知，每个晶胞中含有8×＋6×＝4个K＋，含有1＋12×＝4个，晶胞中与每个K＋距离最近的有6个，B错误，C正确。
答案：C
7．氮化钠(Na3N)是一种离子化合物，它与水作用可生成NH3。回答以下问题：
(1)写出Na3N的电子式：________________。
(2)Na3N与盐酸反应生成两种盐，它们的电子式分别是____________
和____________。
(3)Na3N中两种离子半径大小关系为____________。
(4)Na3N与Mg3N2两种离子晶体相比，________的离子键强度较大，理由是__________________________________。
Na＋Mg3N2
Mg2＋比Na＋带的电荷多，且半径小
解析：(1)Na3N中阳离子有3个，电子式要体现阴、阳离子交替排列的结构特点，阳离子要包围在阴离子四周。
(2)根据Na3N与水作用时Na＋与OH－结合生成NaOH，N3－与H＋结合生成NH3。可写出化学方程式：Na3N＋3H2O===NH3＋3NaOH；Na3N跟盐酸反应时，可按照首先与水反应，生成以上两种碱性物质，然后这两种物质分别跟盐酸反应，生成两种盐：NH4Cl和NaCl。(3)Na＋与N3－具有相同的电子层结构(Ne原子型)，Na＋核电荷数多，所以半径比较小。(4)因为Mg2＋比Na＋带的电荷多，且半径小，所以Mg3N2的离子键强度较大。
8．下图为离子晶体空间构型示意图(“●”代表阳离子，“○”代表阴离子)：
(注：B图晶胞中内部有2个“○”，1个“●”)
(1)以M代表阳离子，N代表阴离子，写出各离子晶体组成的表达式：
A________；B________；
C________；D________。
(2)已知FeS2晶体(黄铁矿的主要成分)具有A的空间结构。
①FeS2晶体中存在的化学键类型是________。
②若晶体结构A中相邻的阴、阳离子间的距离为a cm且用NA代表阿伏加德罗常数，则FeS2晶体的密度是________。
MN
MN2
MN2
MN
离子键、非极性共价键
解析：(1)A中M的个数为4×＝个，阴离子N的个数为4×＝个；B中阴离子N的个数为4×＋2＝4个，阳离子M个数为8×＋1＝2个；C中阳离子M有4×＝个，阴离子N有1个；D中阳离子M为8×＝1个，阴离子N有1个。(2)FeS2晶体中的化学键为离子键和硫硫之间的非极性共价键，1个立方体中有个MN，故ρ＝＝ g·cm－3
9．A、B为两种短周期元素，A的原子序数大于B，且B原子的最外层电子数为A原子最外层电子数的3倍。A、B形成的化学式是中学化学常见的化合物，该化合物熔融时能导电。试回答下列问题：
(1)A、B的元素符号分别是________、________。
(2)用电子式表示A、B元素形成化合物的过程：___________。
(3)A、B所形成的化合物的晶体结构与氯化钠晶体结构相似，则每个阳离子周围吸引了________个阴离子。晶体中阴、阳离子数之比为________。
(4)A、B所形成化合物的晶体的熔点比NaF晶体的熔点________，其判断的理由是______________________________________。
Mg
O
6
1∶1
高
Mg2＋和O2－两种离子比Na＋和F－所带的电荷多，半径小，离子键强，所以熔点高
解析：短周期中，A的原子序数大于B，但最外层电子数却少，所以A必在第3周期而B在第2周期。B的最外层电子数是A的3倍，A最外层电子数若为1，则B为3，两者不能形成离子型化合物(熔融时能导电)，所以A必为第ⅡA族的镁，B必为第ⅥA族的氧。(共40张PPT)
第1课时 共价键的形成和共价键的类型
课程目标
1．了解共价键的成因和共价键的特征(方向性和饱和性)。
2．理解共价键的主要成键方式(σ键和π键)。
3．理解σ键和π键的性质和特征。
图说考点
基 础 知 识
技 能 素 养
形成性自评
基 础 知 识
[新知预习]
共价键及其特征
1．共价键的形成
（1）概念：吸引电子能力相近的原子之间通过 形成共价键。
（2）成键的粒子：一般为非金属 或金属原子与非金属原子。
（3）成键的本质：原子间通过 产生的强烈相互作用。
（4）键的形成条件：非金属元素的 之间形成共价键，大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属原子之间形成共价键。
2．共价键的特征
(1)饱和性：决定分子的________。
(2)方向性：决定分子的____________。
共用电子对
原子
共用电子对
原子
组成
立体构型
3．共价键的类型及特征
Ⅰ.共价键依据____________________分为极性键和非极性键。按________________分为σ键和π键。
(1)σ键
形成 成键原子的s轨道或p轨道“________”重叠而形成
类型 s s型
s p型
H—Cl的s p σ键的形成
p p型
Cl—Cl的p p σ键的形成
特征 ①以形成化学键的两原子核的________为轴作旋转操作，共价键电子云的图形________，这种特征称为________
②σ键的强度________
共用电子对是否偏移
原子轨道重叠方式
头碰头
连线
不变
轴对称
较大
(2)π键
形成 由两个原子的p轨道“________”重叠形成
p p型
p p π键的形成
特征 ①每个π键的电子云由两块组成，分别位于由____________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________，这种特征称为________对称
②π键________旋转；不如σ键牢固，较易________
肩并肩
两原子核
镜像
镜面
不能
断裂
(3)判断σ键和π键的一般规律
①共价单键是________键；
②共价双键和共价三键中有一个键是________键，其他的都是________键。
σ
σ
π
Ⅱ.非极性键和极性键
Ⅲ.配位键
(1)形成
由一个原子提供________与另一个有空轨道可接受电子的原子形成________。
(2)表示
常用“________”表示配位键，箭头指向____________的原子，如N 的结构式可表示为____________，但N中4个N—H键是完全相同的。
非极性键 两个成键原子吸引电子的能力________，共用电子对____________
极性键 两个成键原子吸引电子的能力________，共用电子对____________。
在极性键中，成键原子吸引电子的能力差别越大，
共用电子对偏移的程度________，共价键的极性________
相同
不发生偏移
不同
发生偏移
越大
越强
孤电子对
共价键
―→
接受孤电子对
[即时性自测]
1．下列不属于共价键成键因素的是( )
A．形成共用电子对
B．成键原子的原子轨道在空间重叠
C．形成化学键，体系能量降低，趋于稳定
D．两原子体积大小要适中
解析：共价键的本质是在原子之间形成共用电子对。两原子形成共价键时原子轨道发生重叠，两原子的原子轨道重叠越多，键越牢固，体系的能量也越低，但对成键原子体积的大小没有要求。综上所述，故选D项。
答案：D
2．下列元素的原子间易形成共价键的是( )
A．Na和Cl B．K和F
C．H和Cl D．Ca和O
解析：非金属元素的原子间容易形成共价键，活泼的金属和非金属元素的原子间容易形成离子键。则Na和Cl形成的是离子键，A错误；K和F形成的是离子键，B错误；H和Cl均是非金属元素，形成的是共价键，C正确；Ca和O形成的是离子键，D错误。
答案：C
3．下列关于σ键的说法错误的是( )
A．如果电子云图像是由两个s电子重叠形成的，即形成s s σ键
B．s电子与p电子形成s p σ键
C．p电子与p电子不能形成σ键
D．HCl分子里含一个s p σ键
解析：s电子与s电子、s电子与p电子只能形成σ键；p电子与p电子“头碰头”形成σ键，“肩并肩”形成π键。HCl分子中的σ键是由H的s电子和Cl的p电子形成的s p σ键。
答案：C
4．下列分子中，只有σ键没有π键的是( )
A．CH4 B．N2
C．CH2===CH2 D．CH≡CH
解析：两原子间形成共价键，先形成σ键，然后再形成π键，即共价单键全部为σ键，共价双键、共价三键中一定含有一个σ键，其余为π键。
答案：A
5．有以下物质：①HF ②Cl2 ③H2O ④N2 ⑤C2H4
⑥C2H6 ⑦H2 ⑧H2O2 ⑨HCN(H—C≡N)。
(1)只含有极性键的是________。(填序号，下同)
(2)只含有非极性键的是________。
(3)既有极性键，又有非极性键的是________。
(4)只有σ键的是______________。
(5)既有σ键，又有π键的是________。
解析：根据共价键的存在范围、极性键与非极性键的区别、σ键和π键的形成条件和特征，便可得出各题答案。
①③⑨
②④⑦
⑤⑥⑧
①②③⑥⑦⑧
④⑤⑨
技 能 素 养
提升点一 σ键和π键
[例1] 关于σ键和π键的比较，下列说法不正确的是( )
A．σ键是轴对称的，π键是镜面对称的
B．σ键是“头碰头”式重叠，π键是“肩并肩”式重叠
C．σ键不能断裂，π键容易断裂
D．氢原子只能形成σ键，氧原子可以形成σ键和π键
解析：σ键较稳定，不易断裂，而不是不能断裂。化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成。
答案：C
[提升1] (1)已知碳的氧化物可以制备尿素、乙烯脲等，其中乙烯脲可用于制备树脂、增塑剂、喷漆、胶黏剂等。
①乙烯脲中含 σ键与π键的数目之比为________。
②尿素分子中 σ键与π键的数目之比为________。
(2)下列物质中，σ键和π键数目相等的是________；σ键数目小于π键数目的是________；σ键和π键数目之比为2∶1的是________。只含有极性键的是________。
A．CH2===CH—C≡N B．N≡C—C≡N
C．CH2===CH—COOH D．H—C≡N
12∶1
7∶1
D
B
A
D
解析：(1)单键为σ键，双键中含一个σ键、一个π键。①一个乙烯脲分子中含 12个σ键、1个π键，故σ键与π键数目之比为12∶1。②一个尿素分子中含7个σ键、1个π键，故σ键与π键的数目之比为7∶1。
状元随笔
(1)两原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键，即多原子分子中一定有σ键，可能有π键。
(2)σ键和π键对分子性质的影响：通常情况下，σ键比π键牢固，π键比较容易断裂，因此含π键的化合物的化学性质比只含有σ键的化合物活泼，如乙烯的化学性质比乙烷活泼。
[关键能力]
σ键与π键的比较
共价键类型 σ键 π键
示意图
原子轨道重叠方式 “头碰头”重叠 “肩并肩”重叠
原子轨道重叠部位 两原子核之间，在键轴处 键轴上方和下方，键轴处为零
原子轨道重叠程度 大 小
键的强度 较大 较小
活泼性 不活泼 活泼
成键规律 共价单键是σ键；双键中一个键是σ键，一个键是π键；三键中一个键是σ键，另外两个键是π键 状元随笔 两个自旋方向相反的s电子或s电子与p电子只能形成σ键不能形成π键，而两个自旋方向相反的p电子既可形成σ键，又可形成π键，但是首先要形成σ键。因为形成σ键时原子轨道重叠的程度比形成π键时原子轨道重叠的程度大，电子在核间出现的概率大，共价键强，形成的分子更稳定。
提升点二 共价键的特征与分类
[例2] 下列说法正确的是( )
A．所有的原子轨道都具有一定的伸展方向，因此所有的共价键都具有方向性
B．某原子跟其他原子形成共价键时，其共价键数一定等于该元素原子的价电子数
C．基态C原子有两个未成对电子，所以最多只能形成2个共价键
D．1个N原子最多只能与3个H原子结合形成NH3分子，是由共价键的饱和性决定的
答案：D
解析：只有2个s原子轨道重叠形成的H—H键没有方向性，其他原子轨道重叠形成的共价键都有方向性，A不正确；非金属元素的原子形成的共价键数目一般等于该原子最外层的未成对电子数，不能说一定等于该元素原子的价电子数，B不正确；在形成CH4分子的过程中，碳原子2s轨道中的1个电子激发到2p空轨道，这样形成了4个未成对电子，C不正确；N原子最外层2p轨道上共有3个未成对电子，1个N原子可以与3个H原子结合形成NH3，此时共价键饱和，D正确。
[提升2] 共价键具有饱和性和方向性，下列有关叙述不正确的是( )
A．共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的
B．共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的
C．共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系
D．共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关
解析：一般地，原子的未成对电子一旦配对成键，就不再与其他原子的未成对电子配对成键了，故原子的未成对电子数目决定了该原子形成的共价键具有饱和性，这一饱和性也就决定了该原子成键时最多连接的原子数，故A、C正确；形成共价键时，为了达到原子轨道的最大重叠程度，成键的方向与原子轨道的伸展方向就存在着必然的联系，则共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的，故B正确；共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度无关，与原子的未成对电子数有关，故D错误。
答案：D
状元随笔
注意：(1)共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。
(2)共价键的方向性决定了分子的立体结构。
(3)并不是所有的共价键都具有方向性。如两个s电子形成的共价键就没有方向性。
[关键能力]
共价键的特征和分类方法
1．共价键特征
(1)当成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，两原子核间的电子密度增大，体系的能量降低。
(2)共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。
(3)共价键的方向性决定了分子的立体构型。但并不是所有共价键都具有方向性，如两个s轨道形成共价键时就没有方向性。
2．共价键的分类方法
分类标准 类型
共用电子对数 单键、双键、三键
共用电子对的偏移程度 极性键、非极性键
原子轨道重叠方式 σ键、π键
共用电子对来源 配位键、非配位键
状元随笔
(1)共价键的成键微粒为原子，形成共价键的两种原子对应元素的电负性相差较小。
(2)共价键可分为极性共价键和非极性共价键。两个同种元素的原子之间形成的共价键是非极性共价键，如C—C、O—O键；两个不同种元素的原子之间形成的共价键是极性共价键，如H—Cl、H—C、C—O键。
形成性自评
1．下列分子中的σ键是由一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的是( )
A．H2 B．HF
C．Cl2 D．F2
解析：氢气中存在s s σ键，A不正确；HF中存在s p σ键，B正确；氯气中存在p p σ键，C不正确；氟气中存在p p σ键，D不正确。
答案：B
2．下列说法中不正确的是( )
A．σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强
B．两个原子之间形成共价键时，最多有一个σ键
C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键
D．N2分子中有一个σ键，两个π键
解析：从原子轨道重叠程度看，π键轨道重叠程度比σ键重叠程度小，故π键稳定性低于σ键，在气体单质分子中存在σ键(如Cl2、H2)、π键(N2中存在σ键和π键)，稀有气体为单原子分子，不存在化学键。
答案：C
3．下列说法正确的是( )
A．π键是由两个p电子以“头碰头”方式重叠而成的
B．σ键是镜面对称，而π键是轴对称
C．乙烷分子中的键全为σ键而乙烯分子中含σ键和π键
D．H2分子中含σ键，Cl2分子中含π键
解析：π键是由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的，A项错误；σ键为轴对称，π键是镜面对称，B项错误；Cl2分子中只有σ键，D项错误。
答案：C
4．下列关于共价键的说法正确的是( )
A．共价键只存在于共价化合物中
B．金属元素和非金属元素间一定不能形成共价键
C．非极性键只存在于单质分子中
D．离子化合物中既可能含有极性键也可能含有非极性键
解析：共价键存在于共价化合物中也可能存在于离子化合物中，可能是极性共价键也可能是非极性共价键；单质中形成的共价键为非极性共价键；离子化合物中可能含有极性共价键也可能含有非极性共价键。
答案：D
5．下列关于乙醇分子的说法正确的是( )
A．分子中共含有8个极性共价键
B．分子中不含有非极性共价键
C．分子中只含有σ键
D．分子中含有1个π键
解析：乙醇的结构式为 ，共含有8个共价键，其中C—H、C—O、O—H键为极性共价键，共7个，C—C键为非极性共价键。由于全为共价单键，故分子中不含π键。
答案：C
6．下列分子的结构式与共价键的饱和性不相符的是( )
答案：A
解析：由共价键的饱和性可知：C、Si均形成4个共价键，H形成1个共价键，O、S均形成2个共价键。A项中O原子之间不可能形成双键；B项是过氧乙酸，含有过氧键O—O；C项相当于S取代了CH3OH中的氧原子；D项中Si原子形成4个共价键。
7．过二硫酸(H2S2O8)的结构式为
按要求回答问题：
一分子H2S2O8含有________个σ键，________个极性键，________个非极性键，________个配位键。
11
10
1
4
8．a、b、c、d为四种由短周期元素组成的物质，它们都含有14个电子，且均含共价键。回答下列问题：
(1)c是双核单质，其电子式为____________。c分子中所含共价键的类型为____________(填“极性键”或“非极性键”)。c单质常温下性质稳定，不易与其他物质反应，
原因是__________________________________________________。
(2)d是四核化合物，其结构式为____________，d分子内含有________个σ键，________个π键，σ键和π键的强度大小关系为σ键________(填“＞”“＜”或“＝”)π键，
原因是_____________________________________________。
∶N N∶
非极性键
N2分子中的共价三键很牢固
H—C≡C—H
3
2
＞
形成σ键的原子轨道的重叠程度比π键的大，σ键更牢固
解析：(1)c是双原子单质，每个原子有7个电子，故c为N2，N2的电子式为∶N N∶，含有非极性键，N2分子中的共价三键很牢固，所以N2分子很稳定。(2)d是四核化合物，即4个原子共有14个电子，只能是烃，故d为C2H2，C2H2的结构式为H—C≡C—H，有2个C—Hσ键，C≡C键中有1个σ键和2个π键。(共47张PPT)
第2课时 共价键键参数 共价晶体
课程目标
1．理解键长、键能等键参数的概念。
2．能运用键参数说明简单分子的某些性质。
3．掌握共价晶体的概念及共价晶体的结构与物理性质特点。
图说考点
基 础 知 识
技 能 素 养
形成性自评
基 础 知 识
[新知预习]
一、共价键键能与化学反应的反应热
1．共价键的键能
共价键的键能是在101 kPa、298 K条件下， .
. .的过程中所 的能量，称为AB间共价键的键能。其单位为 。如断开1 mol H—H键吸收的能量为436 kJ，即H—H键的键能为 。键能越大，形成化学键时放出的能量 ，意味着化学键越 ，越不容易被 。
2．键长
_____________________叫做该共价键的键长。一般而言，化学键的键长越短，键能越_____，化学键越______，键越________。当两个原子形成共价键时，原子轨道发生重叠，重叠程度越大，键长越短，键能越________。
1 mol气态AB分子生成1 mol气态A原子和1 mol气态B原子
吸收
436 kJ·mol－1
越多
稳定
破坏
kJ·mol－1
两个原子核间的平均间距
大
强
牢固
大
3．键能与化学反应过程中的能量关系
(1)化学反应的实质是____________断裂和____________形成的过程。
(2)旧化学键断裂________能量，新化学键形成________能量。
化学反应过程中，旧化学键断裂所吸收的总能量大于新化学键形成所放出的总能量，反应为________反应，否则，反应为________反应。反应热(ΔH)＝反应物总键能－生成物总键能。
(3)反应物和生成物的化学键的强弱决定着化学反应过程中的________变化。
旧化学键
新化学键
吸收
放出
吸热
放热
能量
二、共价晶体
1．共价晶体的概念
晶体中所有原子通过________结合，形成空间网状结构，像这样的晶体叫做共价晶体。
2．共价晶体中存在的微粒
共价晶体中存在的微粒为________；微粒间的相互作用为________。
3．典型的共价晶体——金刚石
在金刚石晶体中，每个碳原子被周围__个碳原子包围，以共价键跟___个碳原子结合形成________________，其C—C—C夹角为109.5°。
金刚石晶体中C原子个数与C—C键数之比为1∶(4×)＝1∶2。金刚石结构中最小的环中，有_____个C原子，金刚石晶胞中含________个C原子。
共价键
原子
共价键
4
4
4个共价单键
6
8
4．共价晶体的物理性质
熔点____，硬度____，_____导电，____溶于一般溶剂。
5．常见的共价晶体
(1)某些非金属单质，如晶体硼(B)、晶体____(________)和________等。
(2)某些非金属化合物，如________(________)、________(________)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。
高
大
不
难
硅
Si
金刚石
金刚砂
SiC
二氧化硅
SiO2
[即时性自测]
1．参考下表中化学键的键能数据，分析下列分子中受热时最稳定的是( )
A.H2 B．HF
C．HI D．HCl
化学键 H—H H—F H—Cl H—Br H—I
键能/kJ·mol－1 436 565 431 368 297
解析：共价键的键能越大，则共价键越牢固，含有该键的分子越稳定。
答案：B
2．下列说法中正确的是( )
A．分子中键能越大，键长越短，则分子越稳定
B．只有非金属原子之间才能形成共价键
C．水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180°
D．H—O键键能为463 kJ·mol－1，即18 g水分子生成H2和O2时，放出能量为(2×463) kJ
解析：在分子中键能越大，结合力就越强，键长应越短，分子越稳定，所以A正确；B中有些不活泼金属形成的化学键可能是共价键；C中水分子的两个O—H键的键角小于180°，其分子结构式虽为H—O—H，但不能表示分子结构的真正空间构型；D中给出H—O键的键能是破坏1 mol H—O键所吸收的能量，在H2O分子中有两个H—O键，应吸收能量2×463 kJ，而当H、O形成H2和O2在成键时需放出能量，应是其键能及其化学计量数的乘积，所以反应放出的能量应是它们的代数和，故D错误。
答案：A
3．气态N4分子结构如图所示。已知断裂1 mol N—N键吸收167 kJ热量，生成1 mol N≡N键放出942 kJ热量，根据以上信息和数据，判断下列说法正确的是( )
A．N4属于一种新型的化合物
B．N4分子中存在非极性键
C．N4分子中N—N键角为109°28′
D．1 mol N4转变成N2将吸收882 kJ热量
解析：N4是由氮元素形成的一种单质，A错误；氮元素为活泼非金属元素，氮元素与氮元素之间形成的是非极性键，B正确；N4是正四面体结构，键角为60°，C错误；已知断裂1 molN—N键吸收167 kJ热量，生成1 mol N≡N键放出942 kJ热量，则1 mol N4转变成N2将放出882 kJ热量，D错误。
答案：B
4．下表是某些共价晶体的熔点和硬度：
分析表中的数据，判断下列叙述正确的是( )
①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高
②构成共价晶体的原子间的共价键键能越大，晶体的熔点越高
③构成共价晶体的原子的半径越大，晶体的硬度越大
④构成共价晶体的原子的半径越小，晶体的硬度越大
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗
熔点/℃ 3 900 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211
硬度 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0
解析：共价晶体的熔点和硬度与构成共价晶体的原子间的共价键键能有关，而原子间的共价键键能与原子半径的大小有关。
答案：D
5．根据下表中的H—X键的键能回答下列问题：
(1)若使2 mol H—Cl键断裂为气态原子，则发生的能量变化是____________________。
(2)表中共价键最难断裂的是______，最易断裂的是__________。
(3)由表中键能数据的大小说明键能与分子稳定性的关系：________________________________________________________________________________________________________________________
共价键 H—F H—Cl H—Br H—I
键能/(kJ·mol－1) 567 431 366 298
吸收862 kJ的能量
H—F
H—I
HF、HCl、HBr、HI的键能依次减小，说明四种分子的稳定性依次减弱，即HF分子最稳定，最难分解，HI分子最不稳定，易分解
技 能 素 养
提升点一 键参数及其应用
[例1] Ⅰ.已知氢分子的形成过程示意图如图所示，请据图回答问题。
(1)H—H键的键长为________，①～⑤中，体系能量由高到低的顺序是__________。
核间距过小时，原子核间排斥力增强。
(2)下列说法正确的是________(填字母)。
A．氢分子中含有一个π键
B．由①到④，电子在核间出现的概率增大
C．由④到⑤，需要消耗外界的能量
D．氢分子中含有一个极性共价键
74 pm
①⑤②③④
BC
Ⅱ.几种常见化学键的键能如表所示。
请回答下列问题：
(1)试比较Si—Si键与Si—C键的键能大小：X________(填“>”“<”或“＝”)226 kJ·mol－1。
(2)H2被认为是21世纪人类最理想的燃料，而又有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”等观点。试计算每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为________；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为________(已知1 mol Si中含2 mol Si—Si键，1 mol SiO2中含4 mol Si—O键)。
化学键 Si—O H—O 氧氧键 Si—Si Si—C
键能/(kJ·mol－1) 452 462.8 497.3 226 X
>
120 475 kJ
858.7 kJ
解析：Ⅰ.(1)可以直接从题图中得到有关数据，H—H键的键长为74 pm；体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④。(2)氢分子中含有一个σ键，A项错误；两个氢原子的核间距逐渐减小时，原子轨道会相互重叠，导致电子在核间出现的概率增大，B项正确；④已经达到稳定状态，当改变构成氢分子的两个氢原子的核间距时，需要消耗外界的能量，C项正确；氢分子中含有一个非极性共价键，D项错误。Ⅱ.(1)Si－Si键的键长比Si－C键的键长长，Si－Si键的键能比Si－C键的键能小。(2)由题图可知，H－H键的键能为436 kJ·mol－1，每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为×(462.8 kJ·mol－1×2－436 kJ·mol－1－497.3 kJ·mol－1×)＝120 475 kJ；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为452 kJ·mol－1×4 mol－497.3 kJ·mol－1×1 mol－226 kJ·mol－1×2 mol＝858.7 kJ。
状元随笔 断键吸热，成键放热，化学反应的反应热ΔH＝反应物总键能－生成物总键能。
[提升1] 下表是一些键能数据(单位：kJ·mol－1)：
由上表中数据能否得出这样的结论：
(1)半径越小的原子形成的共价键越牢固(即键能越大)。________(填“能”或“不能”)。
(2)非金属性越强的原子形成的共价键越牢固。________(填“能”或“不能”)。
(3)能否从数据中找出一些规律，
请写出一条：__________________________________________________
___________。
(4)试预测C－Br键的键能范围：__________ 键能 键能 键能 键能
H—H 436 Cl—Cl 242.7 H—Cl 431.8 H—O 462.8
S===S 255 H—S 339 C—F 427 C—O 351
C—Cl 330 C—I 218 H—F 568
不能
不能
能，同主族元素与相同原子结合形成共价键时，原子半径越小，共价键越强
218 kJ·mol－1
330 kJ·mol－1
解析：根据表中的有关数据及元素周期律知识分析可知氯原子的原子半径小于硫原子的原子半径，且硫元素的非金属性较氯元素的非金属性弱，但硫硫键的键能大于氯氯键的键能，因此不能说半径越小的原子形成的共价键越牢固，也不能说非金属性越强的原子形成的共价键越牢固。根据表中数据分析可以得出如下规律：同主族元素与相同原子结合形成共价键时，原子半径越小，共价键越强；根据此规律可知C－Br键的键能介于C－Cl键的键能和C－I键的键能之间，即218 kJ·mol－1～330 kJ·mol－1。
状元随笔 非金属性强弱主要由原子结构决定，而共价键强弱则与原子半径、共用电子对多少有关。
[关键能力]
共价键参数与分子的性质
1．一般来讲，形成共价键的两原子半径之和越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用电子对数相同(1对)，因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大，故共价键牢固程度H—F＞H—Cl＞H—Br＞H—I，因此，稳定性HF＞HCl＞HBr＞HI。
2．键长越短，往往键能越大，共价键越稳定。
3．键能与键长是衡量共价键稳定性的参数，键角是描述分子立体结构的参数。一般来说，如果知道分子中的键角，这个分子的立体构型就确定了。
4．键能与化学反应的能量变化关系：
(1)化学反应过程中，旧键断裂吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量，则反应为吸热反应，吸热反应使反应体系的能量增加，故规定反应的热量变化ΔH为“＋”。
化学反应过程中，旧键断裂所吸收的总能量小于新键形成放出的总能量，则反应为放热反应，放热反应使反应体系的能量降低，故规定反应的热量变化ΔH为“－”。
(2)利用键能计算反应的热量变化：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。
状元随笔 认识键参数的几个误区
(1)键长和键角共同决定分子的空间结构。
(2)键长不是成键两原子的原子半径之和，而是小于其半径之和。
(3)键能越大，一般键长越短，分子越稳定。
提升点二 共价晶体的结构与性质
[例2] 金刚砂(SiC)与金刚石具有相似的晶体结构(如下图所示)，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答：
(1)金刚砂属于______晶体，金刚砂的熔点比金刚石的熔点________。
(2)在金刚砂的结构中，一个硅原子周围结合了___个碳原子，其键角是________。
(3)金刚砂的结构中含有共价键形成的原子环，其中最小的环上有________个硅原子。
共价
低
4
109°28′
3
解析：由于金刚砂是空间网状结构，碳原子和硅原子交替以共价单键结合，所以金刚砂是共价晶体；硅原子的半径比碳原子的半径大，所以金刚砂的熔点比金刚石的低。硅和碳是同主族元素，所以硅原子周围同样有4个碳原子，键角为109°28′。构成的六元环中，有3个碳原子、3个硅原子。
[提升2] 单质硼有无定形和晶体两种，参考下列数据：
(1)晶体硼的晶体类型属于_________，
理由是________________________________________________。
晶体 金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点/K 大于3 820 1 683 2 573
沸点/K 5 100 2 628 2 823
摩氏硬度 10 7.0 9.5
共价晶体
晶体硼的熔、沸点和硬度都介于共价晶体金刚石和晶体硅之间
(2)晶体硼的基本结构单元是由硼原子构成的正二十面体(如图所示)，各正二十面体之间以B—B键相互结合，在每个正二十面体中有二十个等边三角形的面和一定数目的顶角，每个顶点各有一个硼原子。通过观察图形及推算，得出此基本结构单元是由________个硼原子构成，其中B—B键之间的键角是________。
(3)晶体硼的熔点小于金刚石的原因
12
60°
由于原子半径B＞C，故键长B—B＞C—C，键能B—B＜C—C，故B熔点低于金刚石
解析：(1)非金属单质形成的晶体类型主要有两种，一种是共价晶体，一种是分子晶体。两种晶体的物理性质(熔点和沸点、硬度等)有很大的差别，因此根据表中数据可以看出晶体硼的熔、沸点和硬度都介于金刚石和晶体硅之间，金刚石和晶体硅是典型的共价晶体，所以晶体硼是共价晶体。(2)观察硼的基本结构单元发现，每个面是正三角形，每个顶点硼原子与另外5个硼原子分别形成B—B键，即每个顶点硼原子为5个面所共有，因此该基本单元内硼原子数为＝12。每个面都是正三角形，所以B—B键键角为60°。(3)共价晶体的熔沸点高低，主要取决于共价键的强弱，而共价键的强弱，主要取决于原子半径的大小。
状元随笔 共价晶体的稳定性
共价晶体具有不同的结构类型，对于结构相似的共价晶体来说，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的稳定性就越高。从物理性质方面来说，共价晶体的稳定性表现在熔点很高，硬度很大。以金刚石、碳化硅、硅、锗为例，从碳到锗，电子层数增多，原子半径依次增大，C—C键、C—Si键、Si—Si键、Ge—Ge键的键长依次增长，键长越长，共价键越不稳定，因此键的稳定性：C—C键>C—Si键>Si—Si键>Ge—Ge键，故金刚石、碳化硅、硅、锗的熔点和硬度依次下降。
[关键能力]
判断分子晶体和共价晶体的方法
(1)依据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用判断
组成共价晶体的微粒是原子，微粒间的相互作用是共价键；组成分子晶体的微粒是分子，微粒间的相互作用是分子间作用力。
(2)依据物质的分类判断
常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的共价晶体化合物有SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4、SiO2等；
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)都是分子晶体。
(3)依据晶体的熔点判断
共价晶体的熔点更高，常在1 000 ℃至几千摄氏度；分子晶体的熔点低，常在数百摄氏度以下甚至更低温度。
(4)依据导电性判断
共价晶体一般为非导体；分子晶体为非导体，分子晶体中的电解质(主要是酸和非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子也能导电。
(5)依据硬度和机械性能判断
共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆。
状元随笔 比较共价晶体和分子晶体熔、沸点遵循如下规律：
形成性自评
1．下列说法中，不正确的是( )
A．金属元素与非金属元素也可能形成共价键
B．成键原子间原子轨道重叠的越多，共价键越牢固
C．对双原子分子来说，键能越大，含有该键的分子越稳定
D．键长越长，化学键越牢固
解析：金属原子与非金属原子之间的化学键可能是离子键，如氯化钠，也可能是共价键，如氯化铝，A项正确；原子轨道重叠越多，电子在核间出现的概率就越大，所形成的共价键就越牢固，B项正确；键能越大，断裂时吸收的能量越多，则越难以断裂，分子越稳定，C项正确；共价键的键长越短，键能越大，键越牢固，键长越长，化学键越不牢固，D项错误。
答案：D
2．如图是某共价晶体A空间结构的一个单元。A与某物质B反应生成C，其实质是在每个A—A键中间插入一个B原子。则C物质的化学式为( )
A．AB B．A5B4
C．AB2 D．A2B5
解析：A空间结构的一个单元中含有5个A原子，由图可知，每个A可与其周围的4个A形成A—A键，平均每个A可形成2个A—A键。每个A—A键中插入一个B原子，5个A原子最多可形成10个A—A键，所以可插入10个B原子，所以该单元中含有5个A原子10个B原子，所以A、B原子个数比是1∶2，所以其化学式是AB2，故选C。
答案：C
3．下列说法中正确的是( )
A．在分子中，两个原子间的距离叫键长
B．非极性键的键能大于极性键的键能
C．键能越大，表示该分子越容易受热分解
D．H—Cl的键能为431.8 kJ·mol－1，H—I的键能为298.7 kJ·mol－1，这可说明HCl分子比HI分子稳定
解析：形成共价键的两个原子核间的距离为键长，A错误；键能的大小取决于成键原子的电负性，与键的极性无必然联系，B错误；键能越大，越难断裂化学键，分子越稳定，C错误，D正确。
答案：D
4．从实验测得不同物质中氧—氧之间的键长和键能数据(如下表)：其中X、Y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为W＞Z＞Y＞X。该规律性是( )
A.成键时电子数越多，键能越大
B．键长越长，键能越小
C．成键所用的电子数越少，键能越大
D．成键的电子对越偏移，键能越大
解析：利用题中提供的信息，找到正确的规律是学习中应着力训练的能力。电子数由多到少的顺序为：，键能大小顺序为W＞Z＞Y＞X，A项错误；这些微粒都是由相同的原子组成，电子对无偏移，D项错误；对于这些微粒在成键时所用电子情况，题中无信息，已有的知识中也没有，说明这不是本题考查的知识，故不选C项。
答案：B
5．二氧化硅晶体是立体的网状结构，其结构如图所示。关于二氧化硅的下列说法中，不正确的是 ( )
A.晶体中Si、O原子个数比为1∶2
B．晶体中最小原子环上的原子数为8
C．晶体中最小原子环上的原子数为12
D．晶体中Si、O原子最外层都满足8电子稳定结构
解析：硅原子占有与其成键的每一个氧原子的，完全占有的氧原子数为4×＝2，则晶体中Si、O原子个数比为1∶2，A项正确；观察结构示意图，可知晶体中最小原子环上的原子数为12，B项错误，C项正确；晶体中，每个Si原子形成四个共价键后达到了8电子稳定结构，每个氧原子形成2个共价键后达到了8电子稳定结构，D项正确。
答案：B
6．已知白磷(P4)和六氧化四磷(P4O6)的分子结构如图所示。现提供以下化学键的键能：P—P键为198 kJ·mol－1、P—O键为360 kJ·mol－1、氧分子内氧原子间的键能为498 kJ·mol－1，则P4＋3O2===P4O6的反应热ΔH为( )
A．＋1 638 kJ·mol－1 B．－1 638 kJ·mol－1
C．－126 kJ·mol－1 D．＋126 kJ·mol－1
解析：由图可知：1个P4分子中含有6个P—P键，1个P4O6分子中含有12个P—O键。1 mol P4和3 mol O2完全反应生成1 mol P4O6，所以反应P4＋3O2===P4O6的反应热ΔH＝反应物总键能－生成物总键能＝6×198 kJ·mol－1＋3×498 kJ·mol－1－12×360 kJ·mol－1＝－1 638 kJ·mol－1，故选B。
答案：B
7．某些共价键的键能数据如下表(单位：kJ·mol－1)：
(1)把1 mol Cl2(g)分解为气态原子时，需要________(填“吸收”或“放出”)________kJ能量。
(2)由表中所列化学键形成的单质分子中，最稳定的是________，最不稳定的是________；形成的化合物分子中最稳定的是________。
(3)试通过键能数据估算下列反应的反应热：
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝______________。
共价键 H—H Cl—Cl Br—Br H—Cl H—I
键能 436 243 193 432 298
共价键 I—I N≡N H—O H—N
键能 151 946 463 393
吸收
243
N2
I2
H2O
－185 kJ·mol－1
解析：(1)键能是指气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。新键形成释放能量，则旧键断裂吸收能量，根据能量守恒定律，断开1 mol Cl—Cl键吸收的能量等于形成1 mol Cl—Cl键释放的能量。
(2)键能越大，化学键越牢固，越不容易断裂，化学性质越稳定，因此最稳定的单质为N2；最不稳定的单质是I2，最稳定的化合物是H2O，最不稳定的化合物是HI。
(3)ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和＝(436＋243－2×432)kJ·mol－1＝－185 kJ·mol－1。
8．碳化硅和立方氮化硼的结构与金刚石类似，碳化硅硬度仅次于金刚石，立方氮化硼硬度与金刚石相当，其晶胞结构如图所示。
请回答下列问题：
(1)每个硅原子周围与其距离最近的碳原子有______个；设晶胞边长为a cm，密度为b g·cm－3，则阿伏加德罗常数可表示为________(用含a、b的式子表示)。
(2)立方氮化硼晶胞中有______个硼原子，______个氮原子，若晶胞的边长为a cm，则立方氮化硼的密度表达式为________g·cm－3(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
4
mol－1
4
4
解析：(1)SiC晶体中，每个Si原子与4个C原子形成4个σ键，每个Si原子距离最近的C原子有4个。SiC晶胞中，碳原子数为6×＋8×＝4个，硅原子位于晶胞内，硅原子数为4个，1个晶胞的质量为 g，体积为a3 cm3，因此晶体密度：＝，故NA＝ mol－1。
(2)立方氮化硼晶胞中，含有N原子数为6×＋8×＝4个，B原子位于晶胞内，立方氮化硼晶胞中含硼原子4个。每个立方氮化硼晶胞的质量为g，体积为a3 cm3，故密度为 g·cm－3。
9．碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：
回答下列问题：
(1)通常条件下，比较CH4和SiH4的稳定性强弱：________________。
(2)硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是____________________________________。
(3)Si与C相比更易生成氧化物，原因是__________________。
CH4比SiH4稳定
C—C键和C—H键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成
C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定，而Si—H键的键能却远小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键
解析：(2)C—C键和C—H键的键能比Si—Si键和Si—H键都大，因此烷烃比较稳定，而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成。(3)C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定，而Si—H键的键能却远小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键。(共67张PPT)
第四单元 分子间作用力 分子晶体
课程目标
1．认识分子间存在相互作用，知道范德华力和氢键是两种常见的分子间作用力，了解分子内氢键和分子间氢键在自然界中的广泛存在及重要作用。
2．熟知分子晶体的概念、结构特点及常见的分子晶体。
3．能够从范德华力、氢键的特征，分析理解分子晶体的物理特性。
图说考点
基 础 知 识
技 能 素 养
形成性自评
基 础 知 识
[新知预习]
一、分子间作用力
1．分子间作用力
（1）概念：分子之间都存在的一种相互作用，叫分子间作用力。分子间作用力本质上是一种 作用，它比化学键 得多。
(2)分类：________和________是两种最常见的分子间作用力。
静电
弱
范德华力
氢键
2．范德华力
(1)概念：范德华力是________普遍存在的相互作用力，它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。
(2)影响因素
影响范德华力的因素很多，如___________、_____________以及__________________等。对于组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力________。
(3)对物质性质的影响
范德华力主要影响物质的________，如________、________、________等，范德华力越大，物质的熔、沸点越高。
分子之间
分子的大小
分子的空间构型
分子中电荷分布是否均匀
越大
物理性质
熔点
沸点
溶解度
(4)特点
范德华力约比化学键键能小1～2个数量级，且没有方向性和饱和性。
(5)分类
范德华力包含三种不同的作用力
①电荷分布不均匀的分子(如H2O、HCl等)之间的静电作用力。
②电荷分布均匀的分子(如O2、N2、CO2等)之间的静电作用力。
③电荷分布均匀的分子与电荷分布不均匀的分子之间的静电作用力。
3．氢键
(1)概念：氢键是除范德华力外的另一种________作用力，它是由一个水分子中相对显正电性的氢原子与另一个水分子中相对显负电性的氧原子的孤电子对接近并产生的相互作用。氢键的存在，________了水分子之间的作用力，使水的熔、沸点较高。
(2)形成条件：研究证明，氢键普遍存在于已经与________________________原子形成共价键的氢原子与另外的________________原子之间。例如，不仅氟化氢分子之间以及氨分子之间存在氢键，而且它们跟水分子之间也存在氢键。
(3)强度：尽管人们把氢键也称作“键”，但与化学键比较，氢键属于________________，其大小介于____________________，约为化学键的十分之几，________化学键。
分子间
大大加强
N、O、F等电负性很大的
N、O、F等电负性很大的
一种较弱的作用力
范德华力和化学键之间
不属于
(4)表示方法：H原子与电负性大、半径较小的原子X以共价键结合时，H原子能够跟另一个电负性大、半径较小的原子Y之间形成氢键，通常用__________表示。
(5)类型：氢键有________氢键和________氢键两种。
(6)氢键对物质物理性质的影响
①对物质熔、沸点的影响：组成和结构相似的物质，当______________时，熔、沸点________，如HF、H2O、NH3等；而________________时，使熔、沸点________。
②对物质溶解度的影响：________________分子间存在氢键时，物质的溶解度________，如NH3、C2H5OH、CH3COOH等分子均与水分子间存在氢键，有利于物质溶解在水中。
X—H…Y
分子间
分子内
分子间存在氢键
升高
分子内存在氢键
降低
溶剂和溶质
增大
二、分子晶体
1．分子晶体的概念：分子通过________________构成的固态物质，称为分子晶体。
2．分子晶体中存在的微粒：________。
3．微粒间的作用力：__________。
4．分子晶体的物理性质
由于分子晶体中相邻分子靠________________相互作用，因此分子晶体有熔、沸点________、硬度________、易升华的特性。
分子间作用力
分子
分子间作用力
分子间的作用力
低
小
5．典型的分子晶体
(1)所有________________，如水、硫化氢、氨、甲烷等。
(2)部分________________，如卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、碳 60(C60)等。
(3)部分____________，如CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等。
(4)几乎所有的____________，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等。
(5)绝大多数____________，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。
非金属氢化物
非金属单质
非金属氧化物
酸
有机物的晶体
6．常见典型分子晶体的结构特征
分子间作用力只有范德华力——干冰
(1)每个CO2分子周围等距离且最近的CO2分子有________个。
(2)每个晶胞中含有CO2分子为________个。
12
4
三、混合型晶体——石墨
1．结构特点：层内每个碳原子以共价键与周围的________个碳原子结合，层间作用力为：_________。
2．晶体类型：________晶体。
3
分子间作用力
混合型
[即时性自测]
1．氯化铬酰(CrO2Cl2)熔点：－96.5 ℃，沸点：117 ℃，能与CH3COCH3(丙酮)、CS2等互溶。则固态CrO2Cl2属于( )
A．共价晶体 B．离子晶体
C．分子晶体 D．金属晶体
解析：氯化铬酰的熔、沸点比较低，易溶于CS2等溶剂，具备分子晶体的特征，属于分子晶体。
答案：C
2．固体乙醇晶体中不存在的作用力是( )
A．极性键 B．非极性键
C．离子键 D．氢键
解析：固体乙醇晶体是乙醇分子通过分子间作用力结合的，在乙醇分子里有C—C之间的非极性键，C—H、C—O、O—H之间的极性键，在分子之间还有O和H产生的氢键，没有离子键。
答案：C
3．下列说法中不正确的是( )
A．氢键是一种类似于共价键的化学键
B．离子键、氢键、范德华力本质上都是静电作用
C．只有电负性很强、半径很小的原子才能形成氢键
D．氢键是一种分子间作用力
解析：氢键是一种分子间作用力，不是化学键，其本质是静电作用。
答案：A
4．下列各组物质中，熔点由高到低的是（ ）
答案：D
5．从下图可以看出，NH3、H2O和HF的沸点反常。例如，HF的沸点按沸点曲线的上升趋势应该在－90 ℃以下，而实际上是20 ℃；H2O的沸点按沸点曲线上升趋势应该在－70 ℃以下，而实际上是100 ℃。
试用分子间作用力解释，为什么HF、H2O和NH3的沸点会反常。
答案：因为H2O、HF、NH3中的O、F、N三种元素的电负性较大，分子间形成了氢键，故H2O、HF、NH3的沸点会出现反常现象。
6．解释下列问题。
(1)有机物多数难溶于水，为什么乙醇和乙酸可与水互溶？
(2)甲醇的沸点明显高于甲醛，乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是什么？
乙醇和乙酸都易和水分子间相互形成氢键且乙醇和乙酸水分子中都含有羟基，与水分子结构有相似性。
甲醇、乙酸形成分子间氢键，甲醛、乙醛分子间不能形成氢键。
(3)有机物A 的结构可以表示为 (虚线表示氢键)，而有机物B 只能形成分子间氢键，工业上用水蒸气蒸馏法将A和B进行分离，则首先被蒸出的成分是哪种？
A易形成分子内氢键，B易形成分子间氢键，所以B的沸点比A的高。首先被蒸出的物质为A。
技 能 素 养
提升点一 范德华力和氢键对物质性质的影响
[例1] 水分子间由于存在一种叫“氢键”的作用力(大小介于范德华力与化学键之间)而彼此结合形成(H2O)n，在冰中每个水分子被另外4个水分子包围形成变形的正四面体，通过氢键相互联结成庞大的分子晶体——冰，其结构如图所示。
(1)1 mol冰中有________mol氢键。
(2)水分子可电离生成两种含有相同电子数的粒子，其电离方程式为________________________________。
(3)用x、y、z分别表示H2O、H2S、H2Se的沸点(℃)，则x、y、z的大小关系为________，判断的依据？。
2
2H2O H3O＋＋OH－
x>z>y
水中存在氢键，其沸点最高，H2S、H2Se的相对分子质量H2Se>H2S，故范德华力H2Se>H2S，沸点H2Se>H2S，则H2O、H2S、H2Se沸点的大小关系为H2O>H2Se>H2S
解析：已知水电离产生OH－(含有10个电子)，则与其电子数相同的粒子为H3O＋，电离方程式为2H2O H3O＋＋OH－。因为H2O中存在氢键，故其沸点比H2S、H2Se高。
状元随笔 因为每个水分子与周围4个水分子形成氢键，而每个氢键为两个水分子共有，所以1 mol冰中含有氢键数为4 mol×＝2 mol。
[提升1] (1)P的氢化物PH3的沸点低于与其组成相似的N的氢化物NH3，其原因是_____________________________。
(2)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因
______________________________________________________。
GeCl4 GeBr4 GeI4
熔点/℃ －49.5 26 146
沸点/℃ 83.1 186 约400
NH3分子间存在氢键，PH3分子间无氢键
GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似，分子量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强。
(3)苯胺与甲苯( )的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(－5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(－95.0 ℃)、沸点(110.6 ℃)，原因是____________________________________。
(4)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为__________________，原因？
苯胺分子之间存在氢键
H2O>CH3OH>CO2>H2
H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2的相对分子质量较大、范德华力较大
(5)硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：
如图为S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为_______________________________________。
H2S S8 FeS2 SO2 SO3 H2SO4
熔点/℃ －85.5 115.2 >600(分解) －75.5 16.8 10.3
沸点/℃ －60.3 444.6 －10.0 45.0 337.0
S8相对分子质量大，分子间范德华力强
解析：(2)对于结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔沸点越高。
(3)苯胺的晶体类型为分子晶体，苯胺分子中有氨基，可以形成分子间氢键使得苯胺晶体的熔点、沸点分别高于甲苯。
(4)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为H2O>CH3OH>CO2>H2，原因是常温下水和甲醇是液体，而二氧化碳和氢气是气体，液体的沸点高于气体；H2O与CH3OH均为极性分子，H2O分子中有两个氢原子可形成分子间氢键，水中氢键比甲醇多，所以水的沸点高于甲醇；CO2与H2均为非极性分子，CO2的相对分子质量较大，范德华力较大，所以CO2的沸点较高。
(5)S8与SO2均为分子晶体，而S8相对分子质量大，分子间范德华力较强，所以其熔、沸点比SO2高。
[关键能力]
范德华力和氢键对物质性质的影响
1．化学键与范德华力的比较
化学键 范德华力
概 念 分子内相邻的原子间强烈的相互作用叫化学键 分子之间的相互作用力叫范德华力
存 在 分子内原子间 分子间(近距离)
强 弱 较强 比化学键弱得多
对性质的影响 主要影响物质的化学性质 主要影响物质的物理性质
2.范德华力、氢键、共价键的比较
范德华力 氢键 共价键
概念 物质分子之间普遍存在的一种相互作用力 已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大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
作用微粒 分子或原子(稀有气体) 氢原子、电负性很大的原子 原子
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
强度比较 共价键>氢键>范德华力 影响强度的因素 ①随着分子极性的增大而增大 ②由分子构成的，组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大 X—H…Y中，X、Y的电负性越大，Y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
对物质性质的影响 影响物质的熔点、沸点，溶解度等物理性质 影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质 共价键的键能越大，分子越稳定
状元随笔
(1)氢键和范德华力都属于分子间作用力，分子间作用力的作用远小于化学键的键能，不能把氢键当成是化学键。
(2)分子间作用力主要影响由分子构成的物质的物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。
提升点二 分子晶体的结构与性质
[例2] (1)如图为干冰的晶体结构示意图。
通过观察分析，每个CO2分子周围紧邻等距离的CO2分子有________个，将CO2分子视作质点，设晶胞边长为a pm，则紧邻的两个CO2分子的距离为________pm。
(2)在冰晶体中，水分子之间的主要作用力是________，还有________，由于其主要作用力与共价键一样具有________性，故1个水分子周围只能有___个紧邻的水分子，这些水分子位于________的顶角。这种排列方式使冰晶体中水分子的空间利用率________(填“较大”或“较小”)，故冰的密度比水的密度要________(填“大”或“小”)。
12
a
氢键
范德华力
方向
4
四面体
较小
小
解析：(1)观察并分析干冰和冰的晶体结构，可知在干冰晶体中，CO2分子排列为面心立方堆积，离顶角的CO2分子最近的是面心的分子，两者的距离为面对角线的一半，即a pm。每个CO2分子周围紧邻等距离的CO2共有12个。(2)在冰晶体中，水分子间的主要作用力是氢键，氢键具有方向性，1个水分子周围只有4个紧邻的水分子，使冰晶体中水分子的空间利用率小，密度较小。
状元随笔 氢键有方向性，空间利用率低，配位数小于12。
[提升2] (1)下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是( )
HD不是化合物
A．NH3、HD、C10H18 B．PCl3、CO2、H2SO4
C．SO2、C60、P2O5 D．CCl4、Na2S、H2O2
解析：分子晶体的构成微粒为分子，分子内部以共价键结合。HD属于分子晶体，但为单质，故A错误；PCl3、CO2、H2SO4均属于分子晶体，且均属于化合物，故B正确；C60属于分子晶体，但为单质，故C错误；Na2S中含有离子键，不属于分子晶体，故D错误。
答案：B
(2)SiCl4的分子结构与CCl4类似，对其作出如下推测，其中不正确的是( )
A．SiCl4晶体是分子晶体
B．常温常压下SiCl4是气体
C．SiCl4分子是由极性键形成的非极性分子
D．SiCl4的熔点高于CCl4
解析：SiCl4与CCl4结构相似，则SiCl4是分子晶体，A正确；SiCl4与CCl4结构相似，二者均为分子晶体，分子晶体的熔、沸点与相对分子质量有关，对于组成相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，故SiCl4的熔、沸点高于CCl4，而常温常压下CCl4为液体，故常温常压下SiCl4不可能为气体，B错误，D正确；CCl4分子是由极性键形成的非极性分子，则SiCl4分子也是由极性键形成的非极性分子，C正确。
答案：B
状元随笔 分子晶体熔、沸点主要取决于分子间作用力大小。
[关键能力]
分子晶体的结构与性质
1．常见的典型的分子晶体
(1)所有非金属氢化物，如水、氨、甲烷等；
(2)部分非金属单质，如卤素(X2)、O2、S8、P4、C60等；
(3)部分非金属氧化物，如CO2、SO3、P4O10等；
(4)几乎所有的酸；
(5)绝大多数有机物的晶体。
2．两种典型的分子晶胞
(1)干冰型 堆积特征：分子密堆积。
(2)冰型 堆积特征：四面体型。
3．分子晶体物理性质特征
分子晶体具有熔、沸点较低、硬度较小、固态和熔融状态均不导电等物理特性。
状元随笔 分子晶体熔、沸点规律
(1)少数主要以氢键作用形成的分子晶体，比一般的分子晶体的熔、沸点高，如含有H—F、H—O、H—N等共价键的分子间可以形成氢键，所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸等物质的熔、沸点相对较高。
(2)组成与结构相似，分子之间不含氢键而只利用范德华力形成的分子晶体，随着相对分子质量的增大，物质的熔、沸点逐渐升高。例如，常温下Cl2呈气态，Br2呈液态，而I2呈固态；CO2呈气态，CS2呈液态。
(3)相对分子质量相等或相近的极性分子构成的分子晶体，其熔、沸点一般比非极性分子构成的分子晶体的熔、沸点高，如CO的熔、沸点比N2的熔、沸点高。
(4)有机物中组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体，相对分子质量相同，一般支链越多，分子间的相互作用力越弱，熔、沸点越低，如熔、沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。
提升点三 分子晶体与共价晶体的比较
[例3] (1)如图为CO2分子晶体结构的一部分，观察图形。试说明每个CO2分子周围有___个与之紧邻且等距的CO2分子；该结构单元平均占有____个CO2分子。
(2)在40 GPa高压下，用激光器加热到1 800 K时，人们成功制得共价晶体干冰，其结构和性质与SiO2共价晶体相似，且比分子晶体干冰更稳定，下列说法正确的是________。
A．共价晶体干冰易升华，可用作制冷剂
B．共价晶体干冰有很高的熔点和沸点
C．共价晶体干冰的硬度小，不能用作耐磨材料
D．共价晶体干冰在一定条件下可与氢氧化钠反应
E．每摩尔共价晶体干冰中含有4 molC—O键
(3)由分子晶体干冰转化为共价晶体干冰是________(填“物理”或“化学”)变化，反应的ΔH________(填“大于”或“小于”)0。
CO2分子晶体
12
4
BDE
化学
小于
解析：(1)题给CO2分子晶体的一部分，属面心立方结构。取任一顶点的CO2分子，则与之距离最近且等距的共用该顶点的三个面面心上的CO2分子，共3个；而该顶点被8个同样晶胞共用，而面心上的分子被2个晶胞共用，这样符合题意的CO2分子有：3×〖(8)/(2)〗＝12个；在此结构中，8个CO2分子处于顶点，为8个同样结构共用，6个CO2分子处于面心，为2个同样结构共用。所以，该结构单元平均占有的CO2分子为：8×＋6×＝4(个)。(2)该题应从SiO2的结构和性质来判断。(3)二者属于不同物质，所以转化属于化学变化。由于共价晶体干冰更稳定，故该转化为放热反应，ΔH<0。
状元随笔 能量越低越稳定；化学组成相同，结构不同，属于不同物质。
[提升3] C和Si元素在化学中占有极其重要的地位。
(1)SiC的晶体结构与晶体硅相似，微粒间存在的作用力是________。SiC和晶体Si的熔、沸点高低顺序是________________。
(2)C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2的化学式相似，但结构和性质有很大的不同。CO2中C与O原子间形成σ键和π键，SiO2中Si与O原子间不形成π键，试从原子半径大小的角度分析，其原因是____________________________________________________________。SiO2属于_____晶体，干冰属于______晶体，所以熔点：干冰_____(填“＜”“＝”或“＞”)SiO2。
(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅、干冰、冰五种晶体的构成微粒分别是__________________________(填“原子”“分子”或“离子”)，熔化时克服的微粒间的作用力分别是
_____________________________________________________，
熔点由高到低的顺序为：________________________。
共价键
SiC>Si
Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成π键
共价
分子
＜
原子、原子、原子、分子、分子
共价键、共价键、共价键、分子间作用力、分子间作用力
金刚石、二氧化硅、硅、冰、干冰
解析：
(1)因为Si—C键的键长小于Si—Si键，所以熔、沸点：碳化硅＞晶体硅。
(2)SiO2为共价晶体，干冰为分子晶体，所以熔点：SiO2＞干冰。
(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为共价晶体，构成微粒为原子，熔化时破坏共价键；干冰和冰为分子晶体，由分子构成，CO2分子以分子间作用力相结合。冰中水分子以范德华力和氢键相结合。
状元随笔 不同晶体熔点：共价晶体大于分子晶体；同类晶体熔点：共价晶体看半径，分子晶体看分子间作用力。
[关键能力]
共价晶体与分子晶体的比较
晶体类型 共价晶体 分子晶体
概念 相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体 分子间以分子间作用力相结合的晶体
组成微粒 原子 分子
微粒间作用力 共价键 分子间作用力
熔、沸点 很高 较低
硬度 很大 较小
溶解性 不溶于大部分溶剂 部分溶于水
导电性 不导电，个别为半导体 不导电，部分溶于水后导电
熔化时破坏的作用力 共价键 分子间作用力
实例 金刚石 干冰
形成性自评
1．下列说法中正确的是( )
A．C60汽化和I2升华克服的作用力不相同
B．甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它们的熔点相近
C．NaCl和HCl溶于水时，破坏的化学键都是离子键
D．常温下TiCl4是无色透明液体，熔点－23.2 ℃，沸点136.2 ℃，所以TiCl4属于分子晶体
解析：C60、I2均为分子晶体，汽化或升华时均克服范德华力；B中乙酸分子可形成氢键，其熔、沸点比甲酸甲酯高；C中HCl为共价化合物，不存在离子键。
答案：D
2．下列晶体性质的比较中，正确的是( )
A．熔点：单质硫>磷>晶体硅
B．沸点：NH3>H2O>HF
C．硬度：白磷>冰>二氧化硅
D．熔点：SiI4>SiBr4>SiCl4
解析：硫与磷是分子晶体，晶体硅是共价晶体，其中晶体硅的熔点远高于硫与磷的熔点，A项错误；氟化氢、水、氨都是分子晶体，其沸点高低与分子间作用力大小有关，因为这三种物质之中都存在氢键，且水分子间氢键最强，氨分子间氢键最弱，故水的沸点最高，氨的最低，B项错误；二氧化硅是共价晶体，硬度大，白磷和冰都是分子晶体，硬度较小，C项错误；卤化硅为分子晶体，它们的组成和结构相似，分子间不存在氢键，故相对分子质量越大，熔点越高，D项正确。
答案：D
3．有五组由同族元素形成的物质，在101.3 kPa时测得它们的沸点(℃)数据如表所示：
对于表中内容，下列各项中的判断正确的是( )
A．a、b、c的化学式分别为Ne2、Br2、HF
B．第②组物质均有氧化性；第③组物质对应的水溶液均是强酸
C.第④组中各化合物的稳定性顺序为H2O>H2S>H2Se>H2Te
D．上表中物质HF和H2O，由于氢键的影响使它们的分子特别稳定
答案：C
解析：A中a为Ne，上表中③、④组的第一种物质的沸点在同一组中均最高，因为在HF分子间、H2O分子间均存在氢键，增大了分子间作用力。第②组物质为卤素单质，均具有氧化性，第③组物质为卤化氢，对应的水溶液中除HF是弱酸外，其余均为强酸。第④组物质为氧族元素的氢化物，其共价键逐渐减弱，所以稳定性逐渐减弱。D选项中，氢键只能影响物质的物理性质，如熔沸点、溶解性等，不影响物质的化学性质，如分子的稳定性与氢键无关。
4．如图是某无机化合物的二聚分子，该分子中A、B两种元素都是第3周期的元素，分子中所有原子的最外层都达到8电子的稳定结构。下列说法不正确的是( )
A．该化合物的化学式是Al2Cl6
B．该化合物是离子化合物，在熔融状态下能导电
C．该化合物在固态时所形成的晶体是分子晶体
D．该化合物中不存在离子键，也不含有非极性共价键
解析：由A、B元素都在第3周期，并且所有原子最外层都达到8电子的稳定结构，可知A为Cl元素，B为Al元素，A项正确；因是二聚分子，故其固态时形成分子晶体，B项错误，C项正确；该化合物中不含离子键，只含极性共价键，D项正确。
答案：B
5．常温下硫单质主要以S8形式存在，加热时S8会转化为S6、S4、S2等，当蒸气温度达到750 ℃时主要以S2形式存在，下列说法正确的是( )
A．S8转化为S6、S4、S2属于物理变化
B．不论哪种硫分子，完全燃烧时都生成SO2
C．单质硫为共价晶体
D．把硫单质在空气中加热到750 ℃即得S2
解析：S8、S6、S4、S2属于不同的分子，它们之间的转化为化学变化；常温条件下单质硫为分子晶体；硫单质在空气中加热到750 ℃时被氧化，生成硫的氧化物，得不到S2。
答案：B
6．下列说法正确的是( )
A．氢键有方向性和饱和性，属于共价键
B．分子形成氢键一定使物质的熔、沸点升高
C．甲醇(CH3OH)比甲硫醇(CH3SH)熔点高，原因是甲醇分子间易形成氢键
D．H2O是一种非常稳定的化合物，这是由氢键所致
解析：氢键有方向性和饱和性，氢键的作用相对较弱，不属于化学键，A错误；分子间氢键使物质的熔、沸点升高，分子内氢键使物质的熔、沸点降低，B错误；由于O的电负性较大，故甲醇中含有分子间氢键，导致甲醇的熔点比甲硫醇的高，C正确；H2O较稳定，是由于H—O键键能较大，与氢键无关，D错误。
答案：C
7．若不断地升高温度，会实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的转化。在转化的各阶段被破坏的主要作用依次是( )
A．氢键、分子间作用力、非极性键
B．氢键、氢键、极性键
C．氢键、极性键、分子间作用力
D．分子间作用力、氢键、非极性键
解析：固态水中和液态水中都含有氢键，“雪花→水→水蒸气”主要是氢键被破坏，属于物理变化，共价键没有被破坏，“水蒸气→氧气和氢气”为化学变化，破坏的是极性共价键，B项正确。
答案：B
8．干冰和二氧化硅晶体同属第ⅣA族元素的最高价氧化物，它们的熔、沸点差别很大的原因是( )
A．二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的相对分子质量
B．C—O键键能比Si—O键键能小
C．干冰为分子晶体，二氧化硅为共价晶体
D．干冰易升华，二氧化硅不能
解析：干冰和SiO2所属晶体类型不同，干冰为分子晶体，熔化时破坏分子间作用力；SiO2为共价晶体，熔化时破坏化学键，所以熔点较高。
答案：C
9．(1)比较下列化合物熔、沸点的高低(填“>”或“<”)。
①CO2________CS2
②NH3________PH3
③O3________O2
④Ne________Ar
⑤CH3CH2OH________CH3OH
⑥金刚石________晶体硅
(2)已知AlCl3的熔点为190 ℃(2.02×105 Pa)，但它在180 ℃即开始升华。请回答：
①AlCl3固体是________晶体。
②设计一个可靠的实验，判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物。你设计的实验是_____________________________________________。
<
>
>
<
>
>
分子
在熔融状态下，试验其是否导电，若不导电是共价化合物，若导电是离子化合物
解析：(1)各组物质均为分子晶体，根据分子晶体熔、沸点的判断规律，分子间作用力越大，相对分子质量越大，分子极性越大，则晶体的熔、沸点越高，较容易比较六组物质熔、沸点的高低。
(2)由AlCl3的熔点低以及在180 ℃时开始升华判断AlCl3晶体为分子晶体。若验证一种化合物是共价化合物还是离子化合物，可测其熔融状态下是否导电，若不导电是共价化合物，导电则是离子化合物。
10．硅及其化合物的用途非常广泛，根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题：
(1)基态硅原子的核外电子排布式为______________。
(2)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以________相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献________个原子。
(3)下表列有三种物质(晶体)的熔点：
简要解释熔点产生差异的原因：
①SiO2和SiCl4：_________________________________。
②SiCl4和SiF4：____________________________________。
物质 SiO2 SiCl4 SiF4
熔点/℃ 1 710 －70.4 －90.2
1s22s22p63s23p2
共价键
3
SiO2是共价晶体，微粒间作用力为共价键；SiCl4是分子晶体，微粒间作用力为范德华力，故SiO2熔点高于SiCl4
SiCl4和SiF4均为分子晶体，微粒间作用力为范德华力，结构相似时相对分子质量越大，范德华力越大，故SiCl4熔点高于SiF4
(4)SiC晶体结构与金刚石相似(如图所示)，其硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能。其中C原子的杂化方式为__________，微粒间存在的作用力是__________，每个Si原子周围距离最近的C原子为___个，每个Si原子周围最近的Si原子为____个，设晶胞边长为a cm，密度为b g·cm－3，则阿伏加德罗常数可表示为________(用含a、b的式子表示)。
sp3
共价键
4
12
mol－1
解析：(1)硅为第3周期第ⅣA族元素，基态硅原子价电子排布式为3s23p2，故其核外电子排布式为1s22s22p63s23p2。
(2)金刚石中碳原子采取sp3杂化，C—C—C之间的夹角为109°28′，金刚石晶胞内部有4个碳原子，每个顶点和面心各有1个碳原子，故金刚石晶胞中含碳原子个数为4＋8×＋6×＝8个，晶体硅与金刚石结构相似，故Si与Si原子之间以共价键相结合，且晶胞中有8个硅原子，其中在面心位置贡献硅原子的有6×＝3个。
(3)①SiO2与SiCl4晶体类型不同，前者为共价晶体，原子之间以共价键结合，共价键作用力强，后者为分子晶体，分子之间以范德华力结合，范德华力较弱，所以SiO2熔点高于SiCl4。
②SiF4和SiCl4晶体均为分子晶体，组成和结构均相似，相对分子质量越大，范德华力越大，故SiCl4熔点高于SiF4。
(4)碳化硅晶体中，每个碳原子和硅原子都采取sp3杂化，与四个硅原子形成四个共价键，每个硅原子周围最近的碳原子有四个。碳化硅晶胞中，若硅原子位于面心和顶点，则碳原子位于内部，故知每个硅原子周围最近的硅原子有12个。
该晶胞中硅原子数为6×＋8×＝4；四个碳原子位于晶胞内，故1个该晶胞中含有4个碳原子、4个硅原子，则1 mol该晶胞的质量、体积分别为160 g、a3NA cm3，因此晶体密度：：b＝，故NA＝ mol－1设阿伏加德罗常数为NA。
11．(1)已知氟乙酸的酸性强于碘乙酸，则酸性：BrCH2COOH________ClCH2COOH(填“>”“<”或“＝”)。
(2)次磷酸(H3PO2)与足量NaOH溶液反应生成NaH2PO2，据此写出H3PO2的结构式________。
注：磷酸的结构式为
(3)化合物A、B、C的熔点如下表：
化合物B的熔点高于A的原因为：____________________________。
化合物C的熔点明显高于A的原因是__________________________。
A B C
化学式 CH3CH2Cl CH3CH2CH2Cl CH3NH3Cl
熔点/℃ －139 －123 230
＜
PHOHOH
A和B均为分子晶体，但是B的相对分子质量大，分子间作用力高，熔点高
A为分子晶体，C为离子晶体，
离子键强于分子间作用力
(4)科学家制得由20个碳原子组成的空心笼状分子C20，该笼状结构是由许多正五边形构成(如图)。
请回答：一个C20分子共有________条棱边，推测C20晶体的硬度________(填“较大”或“较小”)
30
较小
(5)二茂铁 [Fe(C5H5)2]是一种有机金属化合物，熔点172 ℃，沸点249 ℃，易升华，难溶于水易溶于有机溶剂。二茂铁属于________晶体；测定表明二茂铁中所有氢原子的化学环境都相同，则二茂铁的结构应为图中的________(选填“a”或“b”)
分子
b
解析：(1)由氟乙酸的酸性强于碘乙酸，非金属性越强，酸性增强，溴元素的非金属性弱于氯元素，可知溴乙酸的酸性弱于氯乙酸；
(2)由次磷酸与足量NaOH溶液反应生成NaH2PO2可知，分子中只含有1个羟基，结构式为PHOHOH；
(3)A和B均为分子晶体，且分子间均只存在范德华力，所以从相对分子质量大小的角度进行分析；C为离子晶体，所以A和C的对比应从晶体类型不同的角度进行分析。
(4)从分子结构示意图可以看出，在C20分子内每个碳原子与另外3个碳原子成键，因此，C20分子键总数＝20×3×(因为2个原子形成一个键)，也即C20分子中共有30条棱边(因为化学键总数＝多面体棱边总数)。C20与C60都属于碳的同素异形体，应属于分子晶体，所以推测C20晶体的硬度较小；(5)二茂铁的熔沸点较低，属于分子晶体。因为其所有H原子化学环境相同，则不含有碳碳双键，而是一个类似苯环的大π键，故答案选b。(共58张PPT)
第一单元 金属键 金属晶体
课程目标
1．知道金属键的特点与金属某些性质的关系。
2．了解晶体、晶胞的概念，认识金属晶体中微粒间的堆积方式，能从晶胞的角度认识晶体的内部结构。
图说考点
基 础 知 识
技 能 素 养
形成性自评
基 础 知 识
[新知预习]
一、金属键与金属特性
金属离子
自由电子
原子半径
自由电子
2．金属特性
性质 解释
导电性 在外电场作用下，自由电子将会发生________，形成电流
导热性 金属受热时，________与________的碰撞频率增加，________把能量传给________，从而把能量从温度高的区域传到温度低的区域
延展性 金属键没有方向性，在外力作用下，金属原子之间发生相对滑动时，各层金属原子之间仍然保持________的作用，不会断裂
定向运动
自由电子
金属离子
自由电子
金属离子
金属键
二、金属晶体
1．晶胞
反映晶体结构特征的________________。
2．金属晶体的常见堆积方式
(1)二维空间内的两种堆积方式
堆积方式 ________ ________
图示
基本重复单位
非密置层
密置层
(2)三维空间内的四种堆积方式
堆积方式 晶胞 实例
简单立方堆积 如________
体心立方堆积 如__________等
面心立方堆积 如__________________等
六方堆积 如__________等
钋
钠、钾、铬
金、银、铜、铅
镁、锌、钛
3.晶胞中所含有的原子数目的计算方法
8个
4个
2个
4．合金
定义 一种________与另一种或几种________(或________)的融合体
性能 合金的熔点一般比各成分金属__________
合金比各成分金属具有更好的硬度、强度和机械加工性能
金属
金属
非金属
低
[即时性自测]
1．下列有关金属键的叙述错误的是( )
A．金属键没有饱和性和方向性
B．金属键是金属阳离子和自由电子间的强烈的静电吸引作用
C．自由电子属于整块金属
D．金属的物理性质和金属固体的形成都与金属键有关
解析：金属键没有方向性和饱和性，A项正确；金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用，既包括金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用，也包括金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用，B项错误；自由电子属于整块金属，C项正确；金属的物理性质和金属固体的形成都与金属键有关，D项正确。
答案：B
2．下列叙述中，不正确的是( )
A．金属元素在化合物中一般显正价
B．金属元素的单质在常温下均为晶体
C．金属晶体有良好延展性，因为金属键无方向性
D．构成金属的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动
解析：因金属原子的最外层电子数很少，且原子核对外层电子的引力小，金属原子一般只能失电子，不能得电子，所以在化合物中一般显正价，A项正确；Hg在常温下为液态，B项错误；金属晶体有延展性是因为金属键无方向性，C项正确；自由电子是由金属原子提供的，并且在整个金属内部的三维空间内运动，属于整块固态金属，D项正确。
答案：B
3．金属的下列性质中与金属晶体无关的是( )
A．良好的导电性 B．反应中易失电子
C．良好的延展性 D．良好的导热性
解析：选项A、C、D都是金属共有的物理性质，这些性质都是由金属晶体所决定的；选项B，金属易失电子是由原子的结构决定的，所以和金属晶体无关。
答案：B
4．金属原子在二维空间里的放置有如图所示的两种方式，下列说法中正确的是( )
A．图(a)为非密置层，配位数为6
B．图(b)为密置层，配位数为4
C．图(a)在三维空间里堆积可得六方最密堆积和面心立方最密堆积
D．图(b)在三维空间里堆积仅得简单立方堆积
答案：C
解析：图(a)为密置层，配位数为6，A错误；图(b)为非密置层，配位数为4，B错误；密置层在三维空间里堆积可得六方最密堆积和面心立方最密堆积，则图(a)在三维空间里堆积可得六方最密堆积和面心立方最密堆积，C正确；图(b)在三维空间里堆积可得简单立方堆积和体心立方堆积，D错误。
5．如图所示为甲、乙两种晶体的晶胞：
甲晶体的化学式(X为阳离子)为__________，
乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比__________。
解析：利用均摊法找出晶胞中每个位置的微粒的利用率。甲中X位于立方体体心，有1个，Y位于立方体顶点，实际有×4个＝个，X、Y的个数比为1∶＝2∶1，故甲的化学式为X2Y。乙中A有×4个＝个，B有×6个＝3个，C在体心有1个，故A、B、C三种微粒的个数比为1∶6∶2。
X2Y
1∶6∶2
6．元素X位于第4周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。
(1)在1个晶胞中，X离子的数目为________。
(2)该化合物的化学式为________。
解析：X为Zn元素、Y为S元素，从晶胞图分析，一个晶胞中含有X离子的数目为8×＋6×＝4，Y离子的数目也是4，所以化合物中X与Y之比为1∶1，则化学式为ZnS。
4
ZnS
技 能 素 养
提升点一 金属键强弱与金属性的变化
[例1] 下列关于金属晶体的叙述正确的是( )
A．常温下，金属单质都以金属晶体形式存在
B．金属阳离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用下，不因形变而消失
C．钙的熔沸点低于钾
D．温度越高，金属的导电性越好
解析：常温下汞为液体，A错误；金属键没有方向性，不会因为形变而消失，B正确；Ca的原子半径小，价电子数多，金属键比K强，熔沸点比K高，C错误；温度越高，金属导电能力越弱，D错误。
答案：B
状元随笔
金属键没有方向性，其强弱取决于金属原子半径大小和价电子数目多少。
[提升1] 在金属晶体中，如果金属原子的价电子数越多，原子半径越小，自由电子与金属阳离子间的作用力越大，金属的熔沸点越高。由此判断下列各组金属熔沸点高低顺序，其中正确的是( )
A．Mg>Al>Ca B．Al>Na>Li
C．Al>Mg>Ca D．Mg>Ba>Al
解析：电荷数Al3＋>Mg2＋＝Ca2＋＝Ba2＋>Li＋＝Na＋，金属阳离子半径：r(Ba2＋)>r(Ca2＋)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)>r(Li＋)，则C正确；B中Li>Na，D中Al>Mg>Ba。
答案：C
[关键能力]
金属键的强弱与金属性质的变化
1．金属键的特征
金属键无方向性和饱和性。
晶体中的电子不专属于某一个或几个特定的金属阳离子，而几乎是均匀地分布在整块晶体中，因此晶体中存在所有金属阳离子与所有自由电子之间“弥漫”的电性作用，这就是金属键，因此金属键没有方向性和饱和性。
2．金属键的强弱比较
一般来说，金属键的强度主要取决于金属元素原子的半径和价电子数。原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱；原子半径越小，价电子数越多，金属键越强。
3．金属键对物质性质的影响
①金属键越强，晶体的熔、沸点越高。
②金属键越强，晶体的硬度越大。
例如，对Na、Mg、Al而言，由于价电子数：Al>Mg>Na，原子半径：Na>Mg>Al，故金属键由强到弱的顺序是Al>Mg>Na，故熔点：Na
状元随笔 金属晶体的性质及变化规律：
(1)金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性。
(2)熔、沸点：金属键越强，熔、沸点越高。
①同周期金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点升高。
②同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点降低。
③合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低。
④金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低；而铁常温下为固体，熔点很高。
提升点二 晶胞中粒子数目及晶体化学式的确定
[例2] 元素X的某价态离子Xn＋中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3－形成的晶体结构如图所示。
(1)该晶体的阳离子与阴离子个数比为______。
(2)该晶体中Xn＋离子中n＝___。
(3)X元素的原子序数是____。
(4)晶体中每个N3－被____个等距离的Xn＋离子包围。
解析：(1)Xn＋位于晶胞的棱上，其数目为12×＝3个，N3－位于晶胞的顶角，其数目为8×＝1，故其个数比为3∶1。
(2)由晶体的化学式X3N知X所带的电荷数为1。
(3)因为K、L、M三个电子层充满，故为2、8、18，所以X的原子序数是29。
(4)N3－位于晶胞顶角，故其被6个X＋在上、下、左、右、前、后包围。
3∶1
1
29
6
[提升2] (1)某晶体的晶胞的结构如图所示，8个顶点被X原子( )占据，每个面中心被Y原子( )占据，立方体体心被Z原子(*)占据。则晶体中X、Y、Z原子个数比为________。
解析：题目所给的立方体表示一个晶胞的结构，可用均摊法计算晶胞中各原子的个数。每个晶胞中有8个X原子，但每个X原子被8个晶胞共有，则每个晶胞中平均占有的X原子的个数为×8＝1；每个面上的Y原子被2个晶胞共有，则每个晶胞中平均占有的Y原子的个数为×6＝3；位于体心位置的Z原子完全被该晶胞所占有，故Z原子的个数为1。因此晶体中X、Y、Z原子个数比为1∶3∶1。
1∶3∶1
(2)如图所示为甲、乙两种晶体的晶胞结构：
试推断甲晶体的化学式(X为阳离子)为________，乙晶体中每个D周围结合E的个数是________。
解析：根据均摊法，甲中X位于立方体体心，个数为1，Y位于立方体顶角，个数为×4＝，X与Y的个数比为1∶＝2∶1，故甲的化学式为X2Y；乙中1个D被8个同样的晶胞所共用，故每个D周围结合E的个数是8。
X2Y
8
[关键能力]
晶胞中粒子数目及晶体化学式的确定
1．晶体化学式含义
一般地，晶体的化学式表示的是晶体(也可以说是晶胞)中各类原子或离子的最简整数比。
2．均摊法确定晶胞中粒子的个数
如晶胞中某个粒子为n个晶胞所共用，则该粒子有属于这个晶胞。
(1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献。
(2)六方晶胞中不同位置粒子对晶胞的贡献。
(3)晶胞中粒子数目的计算要先根据具体情况分析晶胞中的粒子在晶胞中的位置以及为几个晶胞所共有，然后运用均摊法具体计算。如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点碳原子被三个六边形共有，每个六边形占有该原子的，则每个六元环占有的碳原子数为6×＝2，如下图所示：
状元随笔 晶体的化学式表示的是晶体(或晶胞)中各类原子或离子的最简整数比，由晶胞构成的晶体，其化学式并不是表示一个分子中含有多少个原子。
提升点三 金属晶体的原子堆积模型分析
[例3] 有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如下图所示，有关说法正确的是( )
A．a为简单立方堆积，b为六方最密堆积，c为体心立方堆积，d为面心立方最密堆积
B．每个晶胞含有的原子数分别为a：1个，b：2个，c：2个，d：4个
C．晶胞中原子的配位数分别为a：6，b：8，c：8，d：12
D．空间利用率的大小关系为a答案：B
解析：a为简单立方堆积，b为体心立方堆积，c为六方最密堆积，d为面心立方最密堆积，A项错误；每个晶胞含有的原子数分别为a：8×＝1，b：8×＋1＝2，c：4×＋4×＋1＝2，d：8×＋6×＝4，B项正确；晶胞c中原子的配位数应为12，C项错误；a、b、c、d四种晶体的空间利用率分别为52%、68%、74%、74%，所以D项错误，应为d＝c>b>a。
[提升3] 金晶体的最小重复单元(也称晶胞)如图所示，金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。
(1)金晶体的原子堆积模型为________________。
(2)金晶体的每个晶胞中含有________个金原子。
(3)欲计算1个金晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，
还应假定__________________________________。
(4)1个晶胞的体积是________。
(5)金晶体的密度是________。
面心立方最密堆积
4
每个面心的原子和4个顶点的原子相互接触
2d3
解析：(1)由图示可知该堆积方式为面心立方最密堆积。(2)由金晶体晶胞结构，可求出每个晶胞中所拥有的金原子个数，即8×＋6×＝4。(3)金原子按紧密堆积方式排列，每个面心的原子和4个顶点的原子要相互接触。
(4)如图是金晶体中原子之间相互位置关系的平面图，AC为金原子直径的2倍，AB为立方体的边长，可知AB为d，所以一个晶胞的体积为(d)3＝2d3。
(5)1个晶胞的质量等于4个金原子的质量，所以ρ＝＝。
状元随笔 原子堆积模型的几个重要概念
(1)紧密堆积
微粒间的作用力使微粒尽可能地相互接近，使它们占有最小空间。
(2)空间利用率
空间被晶格质点占据的百分数。用来表示紧密堆积的程度。
(3)配位数
在紧密堆积中，一个原子或离子周围距离最近且相等的原子或离子数目称为配位数。
[关键能力]
金属晶体的四种堆积模型分析
堆积模型 采纳这种堆积的典型代表 空间利用率 配位数 晶胞 晶胞中原子数
简单立方堆积 Po 52% 6 1
体心立方堆积 Na、K、Fe 68% 8 2
六方最密堆积 Mg、Zn、Ti 74% 12 2
面心立方最密堆积 Cu、Ag、Au 74% 12 4
状元随笔 六方最密堆积的晶胞是平行六面体但不是立方体，底面中的角度不是90 °，而是60 °和120 °，晶胞内的原子不是在晶胞的中心。
形成性自评
1．合金是金属与一些非金属或其他金属在熔化状态下形成的一种熔合物，根据下表中提供的数据，判断可以形成合金的是( )
A．铝与硅 B．铝与硫
C．钠与硫 D．钠与硅
金属或非金属 钠 铝 铁 硅 硫
熔点/℃ 97.8 660.4 1 535 1 410 112.8
沸点/℃ 883 2 467 2 750 2 353 444.6
解析：能发生反应的物质不能形成合金，故B、C两项错误；钠的沸点远低于硅的熔点，当硅熔化时，钠已经变为气态，故它们不能形成合金，D项错误。
答案：A
2．下列有关叙述正确的是（ ）
A．用铂金做首饰不能用金属键理论解释
B．固态和熔融时易导电，熔点在1 000 ℃左右的晶体可能是金属晶体
C．铜镍合金的硬度和熔点都比铜和镍高
D．晶体中有阳离子一定有阴离子
解析：用铂金做首饰利用了金属晶体的延展性，能用金属键理论解释，A错误；金属晶体在固态和熔融时能导电，其熔点差异很大，故题设条件下的晶体可能是金属晶体，B正确；一般而言合金的熔点降低，硬度增大，C错误；金属晶体的组成粒子是金属离子和自由电子，所以金属晶体中有阳离子，但没有阴离子，D错误。
答案：B
3．关于金属的性质和具有该性质的原因描述不正确的是( )
A．金属一般具有金属光泽，是物理性质，与金属键没有关系
B．金属具有良好的导电性，是因为在外电场的作用下“自由电子”定向移动形成电流，所以金属易导电
C．金属具有良好的导热性，是因为“自由电子”在受热后，加快了运动速率，“自由电子”通过与金属阳离子发生碰撞，传递了能量
D．金属晶体具有良好的延展性，是因为金属晶体中的原子层可以滑动而不破坏金属键
答案：A
解析：当可见光照射到金属表面时，金属键中的“自由电子”能够吸收所有频率的光并很快放出，使得金属不透明并具有金属光泽，与金属键有关系，故A错误；金属内部有“自由电子”，当有外加电场时，电子定向移动形成电流，故B正确；金属中的“自由电子”受热后运动速率增大，与金属离子碰撞频率增大，传递了能量，故金属有良好的导热性，故C正确；当金属晶体受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，而在此过程中“自由电子”能够维系整个金属键的存在，金属键不断裂，所以表现出良好的延展性，故D正确。
4．要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。金属晶体的熔、沸点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键与金属元素的原子半径和单位体积内自由电子的数目有关。由此判断下列说法中正确的是( )
A．金属镁的硬度大于金属铝
B．碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs是逐渐升高的
C．金属镁的熔点大于金属钠
D．金属镁的硬度小于金属钙
解析：镁的原子半径大于铝，而金属镁单位体积内自由电子的数目比金属铝的少，所以金属镁的金属键比金属铝的弱，熔、沸点比金属铝的低，硬度比金属铝的小；从Li到Cs，原子的半径逐渐增大，单位体积内自由电子的数目逐渐减少，金属键逐渐减弱，熔、沸点逐渐降低，硬度逐渐减小；同理可得金属镁的熔点比金属钠的高，硬度比金属钙的大。
答案：C
5．如图所示为几种物质的晶胞结构示意图，下列说法正确的是（ ）
A．X的化学式为MgB3
B．Y的化学式为Li2O
C．Z中A、B、C的个数比是3∶9∶4
D．W的化学式为Mn2Bi
答案：B
解析：X晶胞中Mg的个数＝12×＋2×＝3，B的个数为6，Mg、B个数之比为3∶6＝1∶2，其化学式为MgB2，A错误；Y晶胞中Li的个数为8，O的个数＝8×＋6×＝4，则Li、O个数之比为8∶4＝2∶1，其化学式为Li2O，B正确；Z晶胞中B的个数＝6×＋3×＝2，A的个数＝6×＝，C的个数为1，则A、B、C的个数之比为∶2∶1＝1∶4∶2，C项错误；W晶胞中，Mn的个数＝12×＋2×＋1＋6×＝6，Bi的个数为6，所以Mn、Bi个数之比为6∶6＝1∶1，其化学式为MnBi，D项错误。
6．金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式：六方堆积、面心立方堆积和体心立方堆积。a、b、c分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞a、b、c内金属原子个数比为( )
A．3∶2∶1 B．11∶8∶4
C．9∶8∶4 D．21∶14∶9
解析：a晶胞中原子个数：12×＋2×＋3＝6(个)；b晶胞中原子个数：8×＋6×＝4(个)；c晶胞中原子个数：8×＋1＝2(个)，所以a、b、c晶胞中原子个数比为6∶4∶2＝3∶2∶1。
答案：A
7．金属铁有δ、γ、α三种结构，各晶胞如图。下列说法不正确的是（ ）
A．三种晶胞中实际含有的铁原子的个数之比为2∶4∶1
B．三种晶胞中铁原子的配位数之比为1∶3∶2
C．三种晶体结构中，空间利用率最大的是γ－Fe
D．若δ－Fe晶胞边长为a cm，α－Fe晶胞边长为b cm，则两种晶体密度比为2b3∶a3
答案：B
解析：三种晶胞中实际含有的铁原子的个数之比为(8×＋1)∶(8×＋6×)∶(8×)＝2∶4∶1，故A正确；δ－Fe为体心立方堆积，以体心Fe研究可知Fe原子配位数为8，γ－Fe为面心立方堆积，Fe原子配位数为12，α－Fe为简单立方堆积，可知Fe原子配位数为6，故δ－Fe、γ－Fe、α－Fe三种晶胞中铁原子的配位数之比为8∶12∶6＝4∶6∶3，故B错误；γ－Fe晶体属于最密堆积，而δ－Fe、α－Fe中二维平面内Fe属于非密置层，空间利用率比γ－Fe晶体低，三种晶体结构中，空间利用率最大的是γ－Fe，故C正确；δ－Fe原子数目＝1＋8×＝2，α－Fe晶胞单独占有Fe原子数目＝8×＝1，二者晶胞质量之比为2∶1，故二者密度之比＝∶＝2b3∶ɑ3，故D正确。
8．石墨烯可转化为富勒烯(C60)，某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图所示，M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为____，该材料的化学式为________。
12
M3C60
解析：根据均摊法，晶胞含M原子的个数为12×＋9＝12，C60位于顶点和面心，故晶胞含C60的个数为8×＋6×＝4，故化学式为M3C60。
9．(1)如图Ⅰ、Ⅱ所示为二维平面晶体示意图，所表示的化学式为AX3的是__________。
(2)图Ⅲ为一个金属铜的晶胞，请完成以下各题。
①该晶胞“实际”拥有的铜原子数是________个。
②该晶胞称为________(填序号)。
A．六方晶胞 B．体心立方晶胞 C．面心立方晶胞
③此晶胞立方体的边长为a cm，Cu的相对原子质量为64，金属铜的密度为ρ g·cm－3，则阿伏加德罗常数为________(用a，ρ表示)。
Ⅱ
4
C
解析：先确定平面图示中原子个数比例及所属堆积模型；利用几何知识进行相关运算。
(1)由图中直接相邻的原子数可以求得Ⅰ、Ⅱ中两类原子数之比分别为1∶2、1∶3，求出化学式分别为AX2、AX3，故答案为Ⅱ。
(2)①用“均摊法”求解，8×＋6×＝4；②该晶胞为面心立方晶胞；③·64＝ρ·a3，NA＝。
10．铝单质晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。
若已知铝的原子半径为d，NA表示阿伏加德罗常数，铝的摩尔质量为M，请回答：
(1)晶胞中铝原子的配位数为________，一个晶胞中铝原子的数目为________。
(2)该晶体的密度为________(用字母表示)。
12
4
解析：由图乙可知，铝原子采取面心立方最密堆积，每个晶胞中含有的铝原子数为8×＋6×＝4。由图丙可知晶胞的棱长为＝2d，若该晶胞的密度为ρ，则ρ×(2d)3＝×M，ρ＝。(共56张PPT)
专题3 章末共享专题
微专题一 氢键和分子间作用力对物质性质的影响
一、范德华力对物质性质的影响
1．范德华力及特点
(1)范德华力的存在：
由气体在降低温度、增大压强时能够凝结成液态或固态(在这个过程中，气体分子间的距离不断缩小，并由不规则运动的混乱状态转变成为有规则的排列状态)的事实可以证明分子间存在着相互作用，即分子间存在范德华力。
(2)范德华力的强弱：
范德华力是分子间的一种微弱的相互作用力，约比化学键键能小1～2个数量级。
(3)范德华力的特点：
没有饱和性和方向性，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。
2．影响范德华力的因素：主要因素为分子的相对分子质量和分子的极性等
(1)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。
(2)分子的极性越强，分子间作用力越大。
例如，分子间作用力的大小关系：F23．范德华力对物质性质的影响
(1)范德华力越大，物质的熔、沸点越高。
①组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点越高。如熔、沸点I2>Br2>Cl2>F2，HCl②组成相似、相对分子质量相近的物质，分子的极性越大，物质的熔、沸点越高。如熔、沸点CO>N2(CO为极性分子)；又如有机物的同分异构体中，通常支链越多，分子对称性越好，分子极性越小，物质的熔、沸点越低(沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷)。
(2)溶质分子与溶剂分子间的范德华力越大，则溶质分子的溶解度越大。
二、氢键对物质性质的影响
1．氢键的表示方法
分子间的氢键通常用“X—H…Y”来表示，式中X、Y为N、O、F，“—”表示共价键，“…”表示氢键。例如，HF分子间的氢键可以表示为“F—H…F—H…”，即：
2．氢键的性质
(1)氢键具有饱和性和方向性。
(2)粒子间作用强弱关系：化学键>氢键>范德华力。
(3)与H原子结合的X原子的电负性越强，形成氢键时氢键的作用力越大。
3．氢键对物质性质的影响
(1)对物质熔、沸点的影响
①某些氢化物分子间存在氢键，如H2O、NH3、HF等，氢键会使同族氢化物沸点反常，如沸点：H2O>H2Te>H2Se>H2S。
②氢键分为分子间氢键和分子内氢键，分子间氢键对物质性质的影响大于分子内氢键。如熔、沸点：
(2)对物质密度的影响：氢键的存在会使某物质的密度出现反常，如液态水变为冰，密度会变小。
(3)对物质溶解度的影响：溶剂和溶质之间存在氢键，溶解性好，溶质分子不能与水分子形成氢键，在水中溶解度就相对小，如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、乙酸等能与水以任意比混溶，就是因为它们与水形成了分子间氢键。
(4)氢键对物质结构的影响：氢键的存在使一些物质具有一些特殊结构，如冰晶体的孔穴结构使体积膨胀。
[微训练一]
1．下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是( )
A．在相同条件下，N2在水中的溶解度小于O2
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C．F2、Cl2、Br2、I2的溶、沸点逐渐升高
D．CH3CH3、CH3CH2CH3、(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高
解析：A项，N2和O2都是非极性分子，在水中的溶解度都不大，但在相同条件下，O2分子与水分子之间的作用力比N2分子与水分子之间的作用力大，故O2在水中的溶解度大于N2。B项，HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与其分子中的极性键的强弱有关，而与分子间作用力无关。C项，F2、Cl2、Br2、I2的组成和结构相似，分子间作用力随相对分子质量的增大而增大，故其熔、沸点逐渐升高。D项，烷烃分子之间的作用力随相对分子质量的增大而增大，故乙烷、丙烷、丁烷的沸点逐渐升高，在烷烃的同分异构体中，支链越多，分子间作用力越小，熔、沸点越低，故异丁烷的沸点低于正丁烷。
答案：B
2．下列事实与氢键有关的是( )
A．水加热到很高的温度都难以分解
B．对羟基苯甲醛的熔、沸点比邻羟基苯甲醛的高
C．CH4、SiH4、GeH4、SnH4的熔点随相对分子质量的增大而升高
D．HCl的稳定性强于HBr
答案：B
3．下列物质中不存在氢键的是( )
A．冰醋酸中醋酸分子之间
B．液态氟化氢中HF分子之间
C．NH3·H2O中NH3分子与H2O之间
D．可燃冰(CH4·8H2O)中CH4与H2O之间
答案：D
4．构成物质的微粒种类及相互间的作用力是决定物质表现出何种性质的主要因素。
(1)三氯化铁常温下为固体，熔点为282 ℃，沸点为315 ℃，在300 ℃以上易升华。易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁晶体中存在的微粒间的作用力有___________________。
(2)氢键作用常表示为A—H…B，其中A、B为电负性很强的一类原子，如________(列举三种)。X、Y两种物质和部分物质性质如下表，二者物质性质有差异的主要原因是___________________________。
共价键、范德华力
N、O、F
X物质形成分子内氢键，Y物质形成分子间氢键
解析：(1)由三氯化铁的物理性质可知，三氯化铁为分子晶体，作用力有共价键和范德华力。(2)N、O、F是容易形成氢键的原子，从分子结构看出，X物质可形成分子内氢键，Y物质可形成分子间氢键，分子间氢键对物质物理性质影响较大。
5.(1)水在不同的温度和压强下可以形成多种不同结构的晶体，故冰晶体结构有多种。其中冰－Ⅶ的晶体结构如图所示。
①如图冰晶体中每个水分子与周围________个水分子以氢键结合，该晶体中1 mol水形成________ mol氢键。
②实验测得冰中氢键的键能为18.5 kJ·mol－1，而冰的熔化热为5.0 kJ·mol－1，这说明______________________________________。
4
2
冰融化为液态水时只破坏了一部分氢键，液态水中水分子间仍存在氢键
(2)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如图所示，组成化合物乙的所有元素的第一电离能由大到小的顺序为________________。化合物乙的沸点明显高于化合物甲，主要原因是________________。
N>O>C>H
化合物乙分子间存在氢键
(3)常温常压下硼酸(H3BO3)晶体结构为层状，其二维平面结构如图。1mol硼酸(H3BO3)晶体中含有________ mol氢键。从氢键的角度解释硼酸在冷水中的溶解度小而加热时溶解度增大：_________________。
3
H3BO3分子之间形成氢键，使硼酸缔合成层状大分子，在冷水中溶解度小，而热水中H3BO3分子之间氢键被破坏，H3BO3分子与水分子之间形成大量的氢键，增大了溶解度
解析：(1)①观察题图中晶体结构可知，每个水分子与周围4个水分子以氢键结合，每2个水分子共用1个氢键，故1 mol水可形成4 mol×＝2 mol氢键。②冰中氢键的键能为18.5 kJ·mol－1，而冰的熔化热为5.0 kJ·mol－1，说明冰融化为液态水时只是破坏了一部分氢键，液态水中水分子间仍存在氢键。(2)化合物乙由C、H、O、N四种元素组成，同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，N元素原子2p能级为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能由大到小的顺序为N>O>C>H。化合物甲分子间不能形成氢键，化合物乙分子中含有N—H键，可以形成分子间氢键，沸点更高。(3)1个H3BO3周围形成6个氢键，每个氢键为1个H3BO3贡献率为，即1个H3BO3单独占有氢键数目为6×＝3，故1 mol H3BO3晶体中含有3 mol氢键；H3BO3分子之间形成氢键，使硼酸缔合成层状大分子，在冷水中溶解度小，而热水中H3BO3分子之间氢键被破坏，H3BO3分子与水分子之间形成大量的氢键，故硼酸在冷水中的溶解度小而加热时溶解度增大。
6．根据下列表1和表2数据，回答问题：
表1 第ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素简单氢化物沸点
表2 常见物质的沸点
(1)表1中a的范围是____________。
(2)根据表1数据，同主族元素简单氢化物沸点高低的规律
________________________________________________。
(3)根据表2沸点数据找规律，由②③⑥得出：____________________________________________；由③④得出：___________________________________________________________。
－87.4同主族元素简单氢化物沸点随相对分子质量增大而升高(不存在氢键)，如果含氢键，该氢化物沸点反常地高
组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，沸点越高
分子间存在氢键，会使其沸点升高，氢键越强，沸点越高
解析：(1)从表1数据可以得出，AsH3的沸点高于PH3低于SbH3，故－87.4微专题二 四种类型晶体比较
1．几种类型的晶体结构和性质对比
晶体类型 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
结构 构成 微粒 阴、阳离子 原子 分子 金属阳离子、
自由电子
微粒间 作用力 离子键 共价键 范德华 力、氢键 金属键
性质 熔、沸点 较高 很高 较低 有高、有低
硬度 较大 很大 较小 有高、有低
导电性 熔融状态或水溶液能导电 不导电 熔融态不导电、溶于水有的导电有的不导电 良导体
典型实例 NaOH、 NH4Cl 金刚石、 二氧化硅 P4、干冰、 冰 钠、铝、铁
等或合金
2.分类比较晶体的熔、沸点
(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。
金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，如汞、镓、铯等熔、沸点很低，金属晶体一般不参与比较。
(2)共价晶体
由共价键形成的共价晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石>石英>碳化硅>硅。
(3)离子晶体
一般地说，阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高。如熔点：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。
(4)分子晶体
①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢健的分子晶体熔、沸点反常得高。如H2O>H2Te>H2Se＞H2S。
②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，F2 ③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，CH3OH>CH3CH3。
[微训练二]
1．“类推”是常用的学习方法，但有时会产生错误结论。下列类推的结论正确的是( )
A．第ⅣA族元素氢化物沸点顺序是GeH4>SiH4>CH4，则第ⅤA族元素氢化物沸点顺序也是AsH3>PH3>NH3
B．常见的氢化物是分子晶体，则所有氢化物都是分子晶体
C．晶体中有阴离子，必有阳离子；则晶体中有阳离子，也必有阴离子
D．第2周期元素氢化物稳定性顺序是HF>H2O>NH3，则第3周期元素氢化物稳定性顺序也是HCl>H2S>PH3
解析：NH3分子间存在氢键，使其沸点反常的高，A错误；某些金属元素的氢化物是离子晶体，如氢化钠，B错误；金属晶体中有金属阳离子，但没有阴离子，C错误；元素的非金属性越强，其简单氢化物的稳定性越强，同周期元素从左到右，元素的非金属性逐渐增强，则对应的简单氢化物的稳定性逐渐增强，D正确。
答案：D
2．下列说法正确的是( )
A．离子晶体必含有金属阳离子
B．共价晶体中的共价键越强，熔点越高
C．分子晶体中的共价键键能越大，熔、沸点越高
D．金属晶体中的金属越活泼，金属键越强
解析：离子晶体可能含有等阳离子，不一定含有金属阳离子，故A错误；共价晶体中共价键越强，熔点越高，故B正确；分子晶体的熔、沸点高低取决于分子间作用力大小，与共价键键能大小没有直接关系，故C错误；金属晶体中金属越活泼，金属键越弱，故D错误。
答案：B
3．下列各组物质的熔点均与所含化学键的键能有关的是( )
A．CaO与CO2 B．NaCl与HCl
C．SiC与SiO2 D．Cl2与I2
解析：CaO为离子晶体，熔化断裂离子键，而CO2在固体时是分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，与化学键无关，故A错误；NaCl为离子晶体，熔化断裂离子键，而HCl在固体时是分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，与化学键无关，故B错误；SiC与SiO2都是共价晶体，熔化断裂的是共价键，与化学键有关，故C正确；Cl2与I2在固体时是分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，与化学键无关，故D错误。
答案：C
4．共价键、离子键和范德华力是粒子之间的三种作用力。下列晶体①Na2O2 ②SiO2 ③石墨 ④金刚石 ⑤NaCl ⑥白磷中含有以上其中两种作用力的是( )
A．①②③ B．①③⑥
C．②④⑥ D．①②③⑥
解析：①Na2O2含有共价键、离子键；②SiO2含有共价键；③石墨含有共价键和范德华力；④金刚石含有共价键；⑤NaCl含有离子键；⑥白磷中含有共价键和范德华力；含有以上其中两种作用力的是①③⑥，故选B。
答案：B
5．下列有关化学键、氢键和范德华力的叙述中，不正确的是( )
A．金属键是金属离子与“自由电子”之间强烈的相互作用，金属键无方向性和饱和性
B．共价键是原子之间通过共用电子对形成的化学键，共价键有方向性和饱和性
C．范德华力是分子间存在的一种作用力，分子的极性越大，范德华力越大
D．氢键不是化学键而是一种较弱的作用力，所以氢键只存在于分子与分子之间
答案：D
解析：金属键是化学键的一种，主要在金属中存在，由自由电子及排列成晶格状的金属离子之间的静电吸引力组合而成，由于电子的自由运动，金属键没有固定的方向，故A正确；共价键是原子之间强烈的相互作用，共价键有方向性和饱和性，故B正确；范德华力是分子间作用力，相对分子质量越大，分子间作用力越大，极性越大，分子间作用力越强，故C正确；氢键是一种分子间作用力，比范德华力强，但是比化学键要弱，氢键既可以存在于分子间(如水、乙醇、甲醇、液氨等)，又可以存在于分子内(如OHOCH)，故D错误。
6．(1)单质铜和镍是________键形成的晶体。
(2)NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到：4NH3＋3F2CuNF3＋3NH4F，则上述化学方程式中的前4种物质所属的晶体类型有________(填序号)。
a．混合晶体 b．分子晶体
c．共价晶体 d．金属晶体
(3)Si、Mg、Cl2晶体的熔点由高到低的顺序是__________。
金属
b、d
Si、Mg、Cl2
(4)石墨晶体的结构如下图所示。
①石墨属于________晶体。
②石墨晶体中，层内C—C键的键长为142 pm，而金刚石中C—C键的键长为154 pm。因此熔点：石墨________(填“大于”“小于”或“等于”)金刚石。
(5)GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是__________________________________。
(6)K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是______________________________________。
混合
大于
)GaF3为离子晶体而GaCl3为分子晶体
K的原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱
解析：(1)金属晶体中只有金属键。(2)NH3、F2、NF3所属的晶体均为分子晶体，Cu单质属于金属晶体。(3)Si为共价晶体，Mg为金属晶体，Cl2为分子晶体。(4)①石墨属于混合型晶体；②由于石墨晶体中C—C键键长短，因此熔点更高。(5)由于二者均为盐，所以可能为离子晶体或者分子晶体，根据二者熔点可知GaF3熔点很高，应该为离子晶体；而GaCl3的熔点很低，为分子晶体。(6)K的原子半径比Cr的原子半径大，K、Cr原子的价层电子排布式分别为4s1、3d54s1，K的价电子数比Cr的价电子数少，原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱，熔、沸点越低。
7．有A、B、C三种晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组成，对这三种晶体进行实验，结果如表：
(1)晶体的化学式分别为A________、B________、C_________。
(2)晶体的类型分别是A_________、B________、C_______。
(3)晶体中微粒间作用力分别是A________、B________、C_______。
序号 熔点/℃ 硬度 水溶性 导电性 水溶液与
Ag＋反应
A 811 较大 易溶 水溶液或熔 融导电 白色沉淀
B 3 500 很大 不溶 不导电 不反应
C －114.2 很小 易溶 液态不导电 白色沉淀
NaCl
C
HCl
离子晶体
共价晶体
分子晶体
离子键
共价键
范德华力
解析：根据A、B、C所述晶体的性质可知，A为离子晶体，只能为NaCl，微粒间的作用力为离子键；B应为共价晶体，只能为金刚石，微粒间的作用力为共价键；C应为分子晶体，且易溶于水，只能为HCl，微粒间的作用力为范德华力。
8．现有几组物质的熔点(℃)数据：据此回答下列问题：
(1)由表格可知，A组熔点普遍偏高，据此回答：
①A组属于______晶体，其熔化时克服的粒子间的作用力是_______。
②硅的熔点低于二氧化硅，是由于_______________________。
③硼晶体的硬度与硅晶体相对比：____________________________。
A组 B组 C组 D组
金刚石：3 550 Li：181 HF：－83 NaCl
硅晶体：1 410 Na：98 HCl：－115 KCl
硼晶体：2 300 K：64 HBr：－89 RbCl
二氧化硅：1 732 Rb：39 HI：－51 MgO：2 800
共价
共价键
Si—Si键键能小于Si—O键键能
硼晶体的硬度大于硅晶体
(2)B组晶体中存在的作用力是________，其共同的物理性质是________(填序号)，可以用________理论解释。
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组晶体中NaCl、KCl、RbCl的熔点由高到低的顺序为________________，MgO晶体的熔点高于三者，其原因解释为___________________________________________________________。
金属键
①②③④
金属键
HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多
②④
NaCl>KCl>RbCl
MgO晶体为离子晶体，离子所带电荷越多，半径越小，晶格能越大，熔点越高
解析：(1)A组由非金属元素组成，熔点最高，属于共价晶体，熔化时需破坏共价键。由共价键形成的共价晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高，硬度大。
(2)B组都是金属，存在金属键，具有金属晶体的性质，可以用“金属键理论”解释相关物理性质。
(3)C组卤化氢晶体属于分子晶体，HF熔点高是由于分子之间形成氢键。
(4)D组是离子化合物，熔点高，具有离子晶体的性质。
(5)晶格能与离子电荷数和离子半径有关，所带电荷越多，半径越小，晶格能越大，晶体熔点越高。
微专题三 常见的晶胞模型以及晶体计算
1．常见的晶体结构模型
晶体 晶体结构示意图 晶体中微粒分布详解
氯化钠晶体 ①Na＋和Cl－交替占据立方体的顶点而向空间延伸；②在每个Na＋周围最近的等距离的Cl－有6个(上、下、左、右、前、后)，在每个Cl－周围最近的等距离的Na＋亦有6个，这6个离子构成1个正八面体；③在每个Na＋周围最近的等距离的Na＋有12个(同层4个、上层4个、下层4个)，在每个Cl－周围最近的等距离的Cl－亦有12个
氯化铯晶体 ①每8个Cs＋、8个Cl－各自构成立方体，在每个立方体的中心有1个异种离子(Cs＋或Cl－)；②在每个Cs＋(Cl－)周围最近的等距离的Cl－(Cs＋)有8个；③在每个Cs＋周围最近的等距离的Cs＋有6个(上、下、左、右、前、后)，在每个Cl－周围最近的等距离的Cl－亦有6个
二氧化碳晶体
金刚石晶体 ①每个C与另4个C以共价键结合，前者位于正四面体中心，后四者位于正四面体顶点；②晶体中所有C—C键键长相等、键角相等(均为109.5°)；③晶体中最小碳环由6个C组成且六者不在同一平面内；④晶体中每个C参与了4条C—C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故C原子数与C—C键数之比为1∶2
石墨晶体
2.晶胞结构的相关计算
晶胞结构的分析与计算一般涉及晶体的化学式、晶胞中所包含的原子或离子的数目、晶胞的边长、两个粒子之间的距离、晶胞的体积、晶体的密度、阿伏加德罗常数、配位数等量之间的计算。晶胞结构的分析与计算类题目的解题思路一般如下：
(1)截取一个晶胞或晶胞中的一部分(如NaCl晶胞中的一个小立方体)。
(2)用均摊法确定晶胞(或截取的部分)中所含的原子或离子数目(设为N)，进而可确定晶体的化学式。
(3)计算晶胞中所含微粒或微粒组合(如CaF2)的物质的量：n＝。
(4)计算晶胞的质量：m＝nM＝M。
(5)计算晶胞的体积：对于立方体晶胞，若晶胞边长为a cm，则V(晶胞)＝a3 cm3[对于长方体 ，若底面边长分别为a cm、b cm，高为c cm，则V(晶胞)＝abc cm3]。
(6)计算晶胞的密度：ρ＝＝ g·cm－3，该式中涉及5个物理量，已知其中4个物理量则可计算第5个物理量。
(7)根据晶胞中微粒的空间位置关系、微粒的半径以及晶胞的边长，利用几何知识则可计算两个微粒之间的距离。
(8)根据晶胞中所含有的原子的总体积和晶胞的体积计算晶胞中原子的空间利用率(一般用于金属晶体)，原子的总体积V(原子)＝N×πr3(其中N为晶胞中含有的原子数目，r为原子半径)，则空间利用率＝×100%。
[微训练三]
1．(1)氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料。NH3BH3分子中，N—B化学键称为________键，其电子对由________提供。研究发现氨硼烷(NH3BH3)在低温高压条件下为正交晶系结构，晶胞参数分别为a pm、b pm、c pm，α＝β＝γ＝90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞结构如图所示。
氨硼烷晶体的密度ρ＝____________g·cm－3(列出计算式，设NA为阿伏加德罗常数的值)。
配位
N
(2)LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有________个。
电池充电时，LiFePO4脱出部分Li＋，形成，结构示意图如(b)所示，则x＝________，n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝________。
4
0.187 5
13∶3
解析：(1)NH3BH3分子是由NH3与BH3结合而成，其中NH3分子中N原子具有孤电子对，而BH3分子中B原子具有空轨道，所以二者通过N与B原子之间形成配位键而结合生成NH3BH3。由图可知晶胞体积为2a×2b×2c＝8abc pm3＝8abc×10－30 cm－3；而每个晶胞中含有氨硼烷为8个，质量为8×g，所以晶体的密度ρ＝ g·cm－3。
(2)每个晶胞中含有的LiFePO4可以根据图(a)中Fe或者P的数目即可确定，其中Fe位于正八面体中心，而由图(a)可知有4个正八面体，故每个晶胞有4个Fe，因此有4个LiFePO4。“电池充电时，LiFePO4脱出部分Li＋，形成Li1－xFePO4，结构示意图如(b)所示”，由(b)可知晶胞中有1个位于面心和1个位于棱边的Li＋离子脱出了，即每个晶胞有个Li＋离子脱落，所以x＝＝＝0.187 5；在Li(1－0.1875)FePO4中，设n(Fe2＋)＝a，n(Fe3＋)＝1－a，根据化合价规则有：(1－0.1875)＋2a＋3(1－a)＝3，所以a＝0.8125，(1－a)＝0.1875，所以n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝13∶3。
2．钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料。回答下列问题：
(1)基态Ti原子的核外电子排布式为__________________。
(2)Ti的四卤化物熔点如下表所示，TiF4熔点高于其他三种卤化物，自TiCl4至TiI4熔点依次升高，原因是_____________________________。
化合物 TiF4 TiCl4 TiBr4 TiI4
熔点/℃ 377 －24.12 38.3 155
1s22s22p63s23p63d24s2
TiF4为离子化合物，熔点高，其他三种均为共价化合物，随相对分子质量的增大分子间作用力增大，熔点逐渐升高
(3)CaTiO3的晶胞如图(a)所示，其组成元素的电负性大小顺序是__________；金属离子与氧离子间的作用力为______________，Ca2＋的配位数是____。
(4)一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2＋、I－和有机碱离子C，其晶胞如图(b)所示。其中Pb2＋与图(a)中_____的空间位置相同，有机碱C N中，N原子的杂化轨道类型是____；若晶胞参数为a nm，则晶体密度为__________g·cm－3(列出计算式)。
O>Ti>Ca
离子键
12
Ti4＋
sp3
×1021
(5)用上述金属卤化物光电材料制作的太阳能电池在使用过程中会产生单质铅和碘，降低了器件效率和使用寿命。我国科学家巧妙地在此材料中引入稀土铕(Eu)盐，提升了太阳能电池的效率和使用寿命，其作用原理如图(c)所示，
用离子方程式表示该原理
__________________________、__________________________。
2Eu3＋＋Pb===2Eu2＋＋Pb2＋
2Eu2＋＋I2===2Eu3＋＋2I－
解析：(1)Ti是22号元素，所以基态Ti原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2。
(2)氟元素非金属性强，TiF4为离子化合物，熔点最高，TiCl4、TiBr4、TiI4为共价化合物，熔点较低，且TiCl4、TiBr4、TiI4结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔点越高。
(3)元素的非金属性越强，电负性越大，所以Ca、Ti、O三种元素中，O电负性最大，Ca的金属性强于Ti，则Ti的电负性强于Ca；阴、阳离子间的作用力为离子键；距离Ca2＋最近的为O2－，共有12个O2－与位于体心处的Ca2＋距离相等且最近，故Ca2＋的配位数为12。
(4)距离Pb2＋最近的是处于面心的I－，Pb2＋的配位数为6，图(a)中Ti4＋的配位数也为6，其与图(b)中Pb2＋的空间位置相同；中，氮原子形成4个单键，其中有1个是配位键，N原子采取sp3杂化；根据均摊法，1个晶胞中含有I－的个数为6×＝的个数为8×＝1，Pb2＋的个数为1，化学式为PbCH3NH3I3，摩尔质量为620 g·mol－1，一个晶胞的质量为g，体积为(a×10－7)3 cm3，则晶体密度为×1021 g·cm－3。
(5)根据图(c)可知，箭头是由反应物指向生成物，则该过程中Pb和Eu3＋反应生成Pb2＋和Eu2＋，Eu2＋与I2反应生成Eu3＋和I－。
3．在离子晶体中，阴、阳离子按一定的规律进行排列，如图甲是NaCl的晶胞结构。在离子晶体中，阴、阳离子具有或近似具有球形对称结构，它们可以看作是不等径的刚性圆球，并彼此相切，如图乙。已知a为常数。
(1)在NaCl晶体中，每个Na＋同时吸引________个Cl－；而Na＋与Cl－的数目之比为________。
(2)Na＋半径与Cl－半径之比为________(已知＝1.414)。
6
1∶1
0.414∶1
(3)NaCl晶体中不存在分子，但在1.01×105 Pa、1 413 ℃时，NaCl晶体形成气体，并以分子形式存在。现有29.25 g NaCl晶体，在1.01×105 Pa时加强热使温度达到1 501.5 ℃，测得气体体积为5.6 L(已换算为标准状况)，试应用有关物理、化学知识计算此时氯化钠气体的分子式(化学式)为________(不写计算过程)。
(4)若a＝5.6×10－8 cm，NaCl 晶体的密度为________(已知5.63＝175.6，NaCl的摩尔质量为58.5 g·mol－1)。
Na2Cl2
2.2 g·cm－3
解析：(1)观察晶胞的结构可知，每个Na＋同时吸引6个Cl－；在每个晶胞中含Na＋的个数为4，含Cl－的个数也为4，即Na＋与Cl－的数目之比为1∶1。(2)由图乙可知，因为r(Cl－)>r(Na＋)，则r(Cl－)＝，2r(Na＋)＝a－2r(Cl－)＝a－2×，r(Na＋)＝＝∶＝(－1)∶1＝0.414∶1。(3)题给条件下的M(NaCl)为＝117 g·mol－1。设NaCl分子式为(NaCl)n，有58.5n＝117，n＝2。即NaCl气体的分子式为Na2Cl2。(4)由NaCl晶体结构分析，每个晶胞中含有4个“NaCl”，则ρV＝，ρ＝g·cm－3≈2.2 g·cm－3。
4．已知FexO晶体的晶胞结构为NaCl型(如下图所示)，由于晶体缺陷，x的值小于1，测知FexO晶体密度ρ为5.71 g·cm－3，晶胞边长为4.28×10－10 m(铁的相对原子质量为55.9，氧的相对原子质量为16)。求：
(1)FexO中x的值。
(2)晶体中的Fe具有两种形式：Fe2＋和Fe3＋，其中Fe2＋所占的百分数是多少？
(3)描述Fe在此晶体中占据空隙的几何形状(即与O2－距离最近且等距离的铁离子围成的空间形状)。
(4)在晶体中，铁离子间的最短距离为多少？
0.92
82.6%
正八面体
3.03×10－10 m
解析：(1)由NaCl晶胞可知，1 mol NaCl晶胞中含有4 mol NaCl，故在FexO晶体中也含有4 mol FexO。设FexO摩尔质量为M g·mol－1，晶胞体积为V，有4M＝ρ·V·NA，代入数值解得M＝67.4 g·mol－1，则x＝0.92。(2)设Fe0.92O中Fe2＋为x个，则Fe3＋为(0.92－x)个，由正负化合价代数和为零可得：2x＋3(0.92－x)＝2，x＝0.76。Fe2＋所占的百分数为×100%＝82.6%。(3)与O2－距离最近且等距离的铁离子有6个，这6个铁离子所围成的几何形状为正八面体。(4)晶体中Fe－Fe最短距离＝×晶胞边长＝3.03×10－10 m。
5．(1)Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数a＝0.405 nm，晶胞中铝原子的配位数为________。列式表示Al单质的密度：____________________ g·cm－3(不必计算出结果)。
(2)黄铜矿是主要的炼铜原料，CuFeS2是其中铜的主要存在形式。
四方晶系CuFeS2晶胞结构如图所示。
①Cu＋的配位数为____，S2－的配位数为____。
②已知：a＝b＝0.524 nm，c＝1.032 nm，NA为阿伏加德罗常数的值，CuFeS2晶体的密度是__________________ g·cm－3(列出计算式)。
12
4
4
解析：(1)面心立方晶体中，原子的配位数为12；面心立方晶胞内有＝4个Al原子，其质量为 g，体积为(0.405×10－7)3 cm3，所以其密度为 g·cm－3。(2)①以底面Cu＋为例，与Cu＋最近且等距离的S2－的数目为4(底面上方2个，底面下方2个)；与S2－最近且等距离的有2个Cu＋和2个Fe2＋，则S2－的配位数为4。②1个CuFeS2晶胞中含有Cu的个数为6×＋4×＝4，含有Fe的个数为8×＋4×＋1＝4，含有S的个数为8，则晶胞质量为，晶胞体积为0.524×0.524×1.032×10－21 cm－3，根据ρ＝，CuFeS2晶体的密度是 g·cm－3。