高考化学 专题04(化学键与晶体结构)

C H H H H 专题四：化学键和晶体结构专题目标：1、掌握三种化学键概念、实质，了解键的极性2、掌握各类晶体的物理性质，构成晶体的基本粒子及相互作用，能判断常见物质的晶体类型。

[经典题型][题型一]化学键类型、分子极性和晶体类型的判断[ 例1 ]4.下列各组物质的晶体中,化学键类型相同、晶体类型也相同的是 [ ](A)SO 2和SiO 2 (B)CO 2和H 2 (C)NaCl 和HCl (D)CCl 4和KCl[点拨]首先根据化学键、晶体结构等判断出各自晶体类型。

A 都是极性共价键，但晶体类型不同，选项B 均是含极性键的分子晶体，符合题意。

C NaCl 为离子晶体，HCl 为分子晶体 D 中CCl 4极性共价键，KCl 离子键，晶体类型也不同。

规律总结 1、含离子键的化合物可形成离子晶体2、含共价键的单质、化合物多数形成分子晶体，少数形成原子晶体如金刚石、晶体硅、二氧化硅等。

3、金属一般可形成金属晶体[例2]、.关于化学键的下列叙述中,正确的是( ).(A)离子化合物可能含共价键 (B)共价化合物可能含离子键(C)离子化合物中只含离子键 (D)共价化合物中不含离子键[点拨]化合物只要含离子键就为离子化合物。

共价化合物中一定不含离子键，而离子化合物中还可能含共价键。

答案 A 、D[巩固]下列叙述正确的是A. P 4和NO 2都是共价化合物B. CCl 4和NH 3都是以极性键结合的极性分子C. 在CaO 和SiO 2晶体中，都不存在单个小分子D. 甲烷的结构式： ，是对称的平面结构，所以是非极性分子答案：C题型二：各类晶体物理性质（如溶沸点、硬度）比较[例3]下列各组物质中，按熔点由低到高排列正确的是（ ）A O2 、I2 HgB 、CO 2 KCl SiO 2C 、Na K RbD 、SiC NaCl SO2[点拨]物质的熔点一般与其晶体类型有关，原子晶体最高，离子晶体（金属晶体）次之，分子晶体最低，应注意汞常温液态选B[例4]碳化硅(SiC)的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。

在下列三种晶体①金刚石、②晶体硅、③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是A. ①③②B. ②③①C. ③①②D. ②①③[解析]由于题给的三种物质都属于原子晶体，而且结构相似都是正四面体形的空间网状结构，所以晶体的熔点有微粒间的共价键强弱决定，这里共价键强弱主要由键长决定，可近似地看作是成键原子的半径之和，由于硅的原子半径大于碳原子，所以键的强弱顺序为C —C>C —Si>Si —Si ，熔点由高到低的顺序为金刚石>碳化硅>晶体硅。

本题正确答案为A 。

[题型三]成键原子最外层8电子结构判断，离子化合物、共价化合物电子式书写判断[例5] 下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是A 、光气（COCl 2）B 、六氟化硫C 、二氟化氙D 、三氟化硼[解析]光气从结构式可看出各原子最外层都是8电子结构，硫最外层6个电子，氙最外层已有8个电子分别形成二氟化物、六氟化物最外层电子数必超过8，硼最外层3个电子，分别与氟形成3个共价单键后，最外层只有6个电子。

[题型四]根据粒子、晶体的空间结构推断化学式，将掌握晶体结构知识在新情境下进行应用。

[例6]第28届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物，可满足人类 1000年的能源需要。

天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳五个CH 4分子或1个游离H 2O 分子。

根据上述信息，完成第1、2题：（1）．下列关于天然气水合物中两种分子极性的描述正确的是A 两种都是极性分子B 两种都是非极性分子C CH 4是极性分子，H 2O 是非极性分子D H 2O 是极性分子，CH 4是非极性分子（2）．若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH 4分子，另外2个笼被游离H 2O 分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为ACH 4·14H 2O B CH 4·8H 2O C CH 4·(23/3)H 2O D CH 4·6H 2O[点拨]晶体中8个笼只有6个容纳CH4分子，另外2个笼被水分子填充，推出8个笼共有6个甲烷分子，46+2=48个水分子。

答案（1）D （2）B[例7]⑴中学化学教材中图示了NaCl 晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。

NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl 相同，Ni 2+与最邻近O 2-的核间距离为a ×10-8cm ，计算NiO 晶体的密度(已知NiO 的摩尔质量为74.7g/mol)。

⑵天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某氧化镍晶体中就存在如图4-4所示的缺陷：一个Ni 2+空缺，另有两个Ni 2+被两个Ni 3+所取代。

其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni 和O 的比值却发生了变化。

某氧化镍样品组成为Ni 0.97O ，试计算该晶体中Ni 3+与Ni 2+的离子数之比。

图4-1[解析]晶胞中阴、阳离子个数的确定通常采用“原子分割法”，具体如下：①处于顶点的离子，同时为8个晶胞共有，每个离子有1/8属于晶胞；②处于棱上的离子，同时为4个晶胞共有，每个离子有1/4属于晶胞；③处于面上的离子，同时为2个晶胞共有，每个离子有1/2属于晶胞；④处于内部的1个离子，则完全属于该晶胞，该离子数目为1。

要确定NiO 的密度，就应确定单位体积中NiO 分子的个数，再结合NiO 的摩尔质量求算出该晶体中NiO 的质量，最后求出密度。

本题解答如下：⑴如图4-5所示，以立方体作为计算单元，此结构中含有 Ni 2+—O 2-离子数为：4×81=21(个)，所以1molNiO 晶体中应含有 此结构的数目为6.02×1023÷21=12.04×1023(个)，又因一个此结O 2-2+Ni O 2-O 2-O 2-2+Ni2+Ni+3Ni +3Ni O 2-O 2-构的体积为(a ×10-8cm)3，所以1molNiO 的体积应为12.04×1023×(a ×10-8cm)3，NiO 的摩尔质量为74.7g/mol ，所以NiO 晶体的密度为)cm /g (a3.62)10a (1004.127.74333823=⨯⨯⨯- ⑵解法一(列方程)：设1molNi 0.97O 中含Ni 3+为x mol ，Ni 2+为y mol ，则得x +y =0.97 (Ni 原子个数守恒)3x +2y =2 (电荷守恒)解得x =0.06，y =0.91，故n (Ni 3+):n (Ni 2+)=6:91解法二(十字交叉)：由化学式Ni 0.97O 求出Ni 的平均化合价为2/0.97，则有Ni 3+ 3 0.06/0.972/0.97Ni 2+ 2 0.91/0.97故n (Ni 3+):n (Ni 2+)=6:91。

[随堂作业]1、1．下列物质为固态时，必定是分子晶体的是A. 酸性氧化物B. 非金属单质C. 碱性氧化物D. 含氧酸3．下列化学式可表示一个分子的是 ( )A. SiO 2B. NH 4ClC. CCl 4D. C4．实现下列变化时，需克服相同类型作用力的是 ( )A. 二氧化硅和干冰的熔化B. 液溴和液汞的气化C. 食盐和冰的熔化D. 纯碱和烧碱的熔化5．能与氢氧化钠溶液反应的原子晶体是 （ ）A 、铝B 、金刚石C 、硅D 、二氧化硅6．下列各组物质各自形成的晶体，均属于分子晶体的化合物是 （ ）A NH 3，HD ，C 10H 8B PCl 3，CO 2，H 2SO 4C SO 2，SiO 2，P 2O 5D CCl 4，Na 2S ，H 2O 2 7 下列物质属于分子晶体的化合物是 属于原子晶体的单质是A 石英B 硫磺C 干冰D 食盐E 金刚石F 刚玉G 二氧化硅H 干冰8．由钾和氧组成的某种离子晶体含钾的质量分数是78/126，其阴离子只有过氧离子（O 22－）和超氧离子（O 2－）两种。

在此晶体中，过氧离子和超氧离子的物质的量之比为A 2：1B 1：1C 1：2D 1：39. 1999年美国《科学》杂志报道：在40GPa 高压下，用激光器加热到1800K ，人们成功制得了原子晶体干冰，下列推断正确的是A 、 原子晶体干冰有很高的熔点、沸点，有很大的硬度B 、原子晶体干冰易气化，可用作制冷材料C 、原子晶体干冰硬度大，可用作耐磨材料D 、每摩尔原子晶体干冰中含2mol C —O 键10.下列叙述中正确的是A.含有阳离子的晶体不一定是离子晶体B.分子晶体中一定含有共价键C.原子晶体中一定含有非极性键D.双原子化合物分子一定是极性分子11、共价键、金属键、离子键和分子间作用力都是构成物质微粒间的不同相互作用，含有上述中两种相互作用的晶体是A 、SiO 2晶体B 、CCl 4晶体C 、NaCl 晶体D 、NaOH 晶体12. SF6是一种无色气体，具有很强的稳定性，可用于灭火。

SF6的分子结构如上图所示，呈正八面体型。

如果F元素有两种稳定的同位素，则SF6的不同分子种数为A、6种B、7种C、10种D、12种13.按要求回答下列问题①石墨是层状晶体，每一层内，碳原子排列成正六边形，一个个六边形排列成平面的网状结构。

如果将每对相邻的碳原子的化学键看成一个化学键，则石墨晶体的每一层中碳原子数与C－C化学键数的比是石墨晶体中C-C键的键角为。

其中平均每个六边形所含的C原子数为个。

④白磷分子中的键角为，分子的空间结构为，每个P原子与个P原子结合成共价键。

若将1分子白磷中的所有P-P键打开并各插入一个氧原子，共可结合个氧原子,若每个P原子上的孤对电子再与氧原子配位，就可以得到磷的另一种氧化物（填分子式）。

⑥晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体的原子晶体。

其中含有20个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角各有一个原子，试观察图形回答。

这个基本结构单元由_____个硼原子组成，共含有______B-B键。

⑦NH3分子的空间结构为，它具有碱性是由于分子中存在，当结合H+后形成的NH4+离子的的空间结构为。

分子中N-H键的键角为。

⑧晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体的原子晶体。

其中含有20个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角各有一个原子，试观察图形回答。

这个基本结构单元由_____个硼原子组成，键角是______，共含有________个B-B键。

14、（1）下图为固态CO2的晶体结构示意图。

通过观察分析，可得出每个CO2分子周围与之紧邻等距的CO2有个。

（2）试判断：①SiO2，②CO2，③CS2晶体的熔点由高到低排列的顺序是.（填相应物质的编号）。