學案八化學鍵和晶體結構

【例1】下列關于化學鍵的敘述中，正確的是（）

A.離子化合物中可能含有共價鍵

B.共價化合物中可能含有離子鍵

C.離子化合物中只含離子鍵

D.共價化合物中不含離子鍵解析解答這類試題除掌握概念外，還要能舉出反例，運用反例來判斷選項的正誤。在離子化合物中可能含有共價鍵，由于陰、陽離子可能由兩種不同的非金屬元素組成，如；NH、NO等，故在離子化合物中可能存在共價鍵；但在共價化合物中不可能含有離子鍵，若存在離子鍵，則成為離子化合物。要點一化學鍵AD學案化學鍵和晶體結構變式訓練1X、Y為短周期元素，X位于IA族，X與Y可形成化合物X2Y，下列說法正確的是 （ ）A.X的原子半徑一定大于Y的原子半徑B.X與Y的簡單離子不可能具有相同的電子層結構C.兩元素形成的化合物中，原子個數(shù)比不可能為

1∶1D.X2Y可能是離子化合物，也可能是共價化合物D要點二各類晶體物理性質的比較【例2】下列物質的熔、沸點高低順序正確的是（）

A.金剛石＞晶體硅＞碳化硅

B.CI4＞CBr4＞CCl4＞CF4C.MgO＞H2O＞NaCl＞O2D.金剛石＞生鐵＞純鐵＞鈉解析本題考查物質的熔、沸點，需了解物質粒子間的相互作用。對于A選項，同屬于原子晶體，熔、沸點高低主要決定于共價鍵的強弱，因為碳原子半徑小于硅原子，所以C—Si鍵的鍵長小于Si—Si鍵，鍵能則大于Si—Si鍵，故碳化硅的熔、沸點應高于晶體硅；B選項同為結構相似的分子晶體，隨著相對分子質量的增大，分子間作用力增大，熔、沸點升高；C選項為不同晶型，熔、沸點高低一般為：原子晶體＞離子晶體＞分子晶體，H2O屬分子晶體，而NaCl屬離子晶體；D選項中生鐵為鐵的合金，而合金的熔點要比純金屬低。答案

A變式訓練2NaF、NaI、MgO均為離子化合物，根據(jù)下列數(shù)據(jù)，這三種化合物的熔點按高低順序排列正確的是 （ ）A.①>②>③ B.③>①>②C.③>②>① D.②>①>③

解析離子晶體熔點高低與離子鍵的強弱有關，離子所帶電荷越多，離子半徑越小，則離子鍵越強，熔、沸點越高，即③>①>②為正確的排序。B物質①NaF②NaI③MgO離子電荷數(shù)112鍵長/10-10m2.313.182.10要點三典型的晶體結構分析【例3】第28屆國際地質大會提供的資料顯示，海底有大量的天然氣水合物，可滿足人類1000年的能源需要。天然氣水合物是一種晶體，晶體中平均每46個水分子構建成8個籠，每個籠可容納1個CH4分子或1個游離的H2O分子。根據(jù)上述信息，完成下面兩題：（1）下列關于天然氣水合物中兩種分子極性的描述正確的是 （ ）

A.兩種都是極性分子

B.兩種都是非極性分子

C.CH4是極性分子，H2O是非極性分子

D.H2O是極性分子，CH4是非極性分子D（2）若晶體中每8個籠只有6個容納了CH4分子，另外2個籠被游離H2O分子填充，則天然氣水合物的平均組成可表示為 （ ）A.CH4·14H2O B.CH4·8H2OC.CH4·7H2OD.CH4·2H2O解析（1）水分子的結構呈V形，是極性分子；CH4具有正四面體結構，是非極性分子。（2）據(jù)題意8個籠是由46個水分子構成的，其中含有6個CH4分子和2個游離H2O分子，所以水分子共有48個，CH4有6個，n(CH4)∶n(H2O)=6∶48=1∶8。則天然氣水合物的平均組成可表示為CH4·8H2O。B變式訓練3

高溫下，超氧化鉀晶體呈立方體結構，晶體中氧的化合價部分為0價，部分為-2價。如圖為超氧化鉀晶體的一個晶胞（晶體中最小的重復單元），則下列說法正確的是

()A.超氧化鉀的化學式為KO2，每個晶胞含有4個K+和

4個OB.晶體中每個K+周圍有8個O，每個O周圍有8個

K+C.晶體中與每個K+距離最近的K+有8個D.晶體中，0價氧原子與-2價氧原子的數(shù)目比為3∶1解析由題中的晶體結構可知：8個K+位于頂點，6個K+位于面心，則平均每個晶胞中含K+的數(shù)目為：8×+6×=4（個），有12個O位于棱上，1個O位于體心，則平均每個晶胞中含O的數(shù)目為：12×+1=4（個）,所以超氧化鉀的化學式為KO2。設晶體中0價氧原子和-2價氧原子數(shù)分別為x、y。根據(jù)化合價代數(shù)和為零的原則，結合超氧化鉀的化學式，則x+y=2x=

x×0+(-2)×y=-1y=

x∶y=∶=3∶1。在超氧化鉀的晶體中,每個K+周圍有6個O（上、下、左、右、前、后），每個O周圍有6個K+，晶體中與每個K+距離最近的K+有12個。答案

AD解得1.下列有關化學鍵說法正確的是 （ ）

A.離子化合物中只含有離子鍵

B.離子化合物的熔點一定比共價化合物的高

C.非金屬元素組成的化合物一定是共價化合物

D.含有陰離子的化合物一定含有陽離子D2.通常人們把拆開1mol某化學鍵所吸收的能量看成該化學鍵的鍵能。鍵能的大小可以衡量化學鍵的強弱。部分化學鍵的鍵能如下表：化學鍵Si—OSi—ClH—HH—ClSi—SiSi—C鍵能kJ/mol460360436431176347下列說法中錯誤的是 （ ）

A.SiCl4的熔點比SiC低

B.拆開1mol晶體硅中的化學鍵所吸收的能量為176kJC.HCl的熔點比H2高

D.C—C鍵的鍵能大于Si—Si鍵的鍵能B3.北京大學和中國科學院的化學工作者合作，已成功研制出堿金屬與C60形成的球碳鹽K3C60。實驗測知該物質屬于離子晶體，具有良好的超導性。下列關于K3C60的組成和結構分析正確的是（ ）

A.K3C60中既有離子鍵又有極性鍵

B.1molK3C60中含有的離子數(shù)目為63×6.02×1023C.該晶體在熔融狀態(tài)下能導電

D.該物質的化學式可寫成KC20

解析該物質屬于離子化合物，則物質中必含離子鍵，在陰離子C中碳碳之間一定含有非極性共價鍵，A不正確；1molK3C60中應含4mol

離子，B不正確；由題給條件知C項正確；分子中

C是一個整體，相當于酸根，故不能約簡，

D項不正確。C4.下列關于氫鍵的說法不正確的是 （ ）

A.HF的沸點比HCl的沸點高，是由于HF分子間存在氫鍵

B.水在結冰時體積膨脹，是由于水分子之間存在氫鍵

C.NH3的穩(wěn)定性很強，是因為其分子間能形成氫鍵

D.在氨水中水分子和氨分子之間也存在著氫鍵

解析氫鍵是一種較強的分子間作用力，它主要影響物質的物理性質，而物質的穩(wěn)定性屬于化學性質。氫鍵是某些氫化物（NH3、H2O、HF）分子間存在的比分子間作用力稍強的作用力，它的存在使氫化物的熔、沸點相對較高，因此HF的沸點高是由氫鍵所致，A項正確；水在結冰時體積膨脹是由于水分子大范圍的以氫鍵互相聯(lián)結，形成相對疏松的晶體，從而在結構上有許多空隙，造成體積膨脹，B項正確；NH3的穩(wěn)定性取決于N—H鍵，而不是氫鍵，C項不正確；氨分子和水分子之間主要是以氫鍵結合的，故D項正確。答案

C5.下圖中每條折線表示周期表ⅣA~ⅦA族中的某一族元素氫化物的沸點變化，每個小黑點代表一種氫化物，其中a點代表的是 （ ）

A.H2SB.HClC.PH3D.SiH4D6.下列各組物質的晶體中，化學鍵類型相同，晶體類型也相同的是 ( )①SiO2和SO3②NaCl和HCl③CO2和SO2

④KOH和Na2O2⑤Na2O2和H2O2⑥硫磺和碘

A.①②③B.④⑤⑥C.③④⑥D.①③⑤

解析①SiO2晶體中，Si原子與O原子間以共價鍵結合，形成原子晶體；SO3晶體中S原子與O原子以共價鍵結合形成單個分子，分子之間通過范德華力形成分子晶體。②NaCl晶體中，Na+與Cl-以離子鍵結合形成離子晶體；HCl晶體中，H原子與Cl原子以共價鍵結合形成單個分子，形成分子晶體。③CO2和SO2晶體中均含共價鍵，都為分子晶體。④KOH和Na2O2晶體中均含離子鍵和共價鍵，都為離子晶體。⑤H2O2晶體中，只有共價鍵，為分子晶體。⑥硫磺和碘晶體中原子間都以共價鍵結合，形成分子晶體。答案

C7.根據(jù)下列幾種物質的熔點和沸點數(shù)據(jù)，判斷下列有關說法中錯誤的是 （ ）注：AlCl3熔點在2.02×105Pa條件下測定。

A.SiCl4是分子晶體

B.單質B是原子晶體

C.AlCl3加熱能升華

D.MgCl2所含離子鍵的強度比NaCl大NaClMgCl2

AlCl3

SiCl4

單質B熔點/℃810710190-682300沸點/℃14651418160572500解析三類不同的晶體由于形成晶體的粒子和粒子間的作用力不同，因而表現(xiàn)出不同的性質。原子晶體具有高的熔、沸點，硬度大，不能導電；而離子晶體也具有較高的熔、沸點、較大的硬度，在溶液中或熔化狀態(tài)下能導電；分子晶體熔、沸點低，硬度小，不導電，熔化時無化學鍵斷裂，據(jù)這些性質可確定晶體類型。根據(jù)上述性質特點及表中數(shù)據(jù)進行分析，NaCl的熔、沸點均比MgCl2高，所以NaCl晶體中的離子鍵應比MgCl2強，故D不正確。答案

D8.下列有關物質結構的說法正確的是 （ ）

A.共價化合物中各原子最外層都一定滿足8電子結構

B.BaO2晶體中陽離子與陰離子數(shù)目之比為1∶2C.H2O是一種非常穩(wěn)定的化合物，這是由于氫鍵所致

D.在反應2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑中，既有離子鍵、極性鍵和非極性鍵的斷裂，又有離子鍵、極性鍵和非極性鍵的形成D9.下列事實與氫鍵有關的是 （ ）

A.水加熱到很高的溫度都難以分解

B.水結成冰體積膨脹

C.CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔點隨相對分子質量增大而升高

D.HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱B10.某晶體的一部分如圖所示，這種晶體中A、B、C

三種粒子數(shù)之比是 ( )

A.3∶9∶4 B.1∶4∶2C.2∶9∶4 D.3∶8∶4

解析這不是一個立方晶胞結構，而是一個正三棱柱結構，那么依據(jù)實際情況來計算，原子的分攤數(shù)為頂點，水平棱上，豎棱上，面上，內(nèi)部為1。A、B、C三種粒子數(shù)的比為（6×）∶（6×+3×）∶1=1∶4∶2。答案

B11.下列關于晶體的說法中正確的是 （ ）①分子晶體中都存在共價鍵②在晶體中只要有陽離子就一定有陰離子③金剛石、SiC、NaF、

NaCl、H2O、H2S晶體的熔點依次降低④離子晶體中只有離子鍵沒有共價鍵，分子晶體中肯定沒有離子鍵⑤CaTiO3晶體中(晶胞結構如圖所示)

每個Ti4+和12個O2-相緊鄰⑥SiO2晶體中每個硅原子與兩個氧原子以共價鍵相結合⑦晶體中分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定⑧氯化鈉熔化時離子鍵被破壞A.①②③⑥ B.①②④C.③⑤⑧ D.②⑤⑧解析單原子分子中無化學鍵，①不正確；金剛石、SiC為原子晶體，熔、沸點高于其他物質，而C—C鍵長比Si—C短，故熔點較高，NaF、NaCl為離子晶體，熔、沸點高于H2O和H2S，由離子半徑的大小知熔點NaF高于NaCl，由于H2O分子中存在氫鍵，常溫下為液態(tài)，故熔點高于H2S，③正確；離子晶體中可能有共價鍵如NaOH、NH4Cl等，分子晶體中一定沒有離子鍵，④不正確；由所給圖示分析知⑤正確；SiO2晶體中每個硅原子與4個氧原子結合，⑥不正確；分子的穩(wěn)定性只與分子內(nèi)的化學鍵的穩(wěn)定性有關，與分子間的作用無關，⑦不正確；顯然⑧正確，故正確答案為D項。答案

C（1）下列各組物質中，氣化或者熔化時所克服的粒子間作用力類型分別與氟化鋁和溴化鋁相同的是

（填字母序號）。A.NaCl和CCl4B.Na2O和SiO2C.金剛石和金屬鋁D.碘和干冰12.下表列有幾種物質的沸點：物質AlF3

AlCl3

AlBr3

Al2O3

MgCl2

MgO沸點/℃1260181(升華)26320457072850A（2）工業(yè)上制備金屬鎂，應采用電解熔融

(填“MgCl2”或“MgO”)。（3）工業(yè)上制備金屬鋁，是采用電解熔融Al2O3(加冰晶石)，而不是電解熔融AlCl3，原因是

。MgCl2是分子晶體，屬于共價化合物，熔融狀態(tài)不導電AlCl313.A、B、C三種短周期元素的原子序數(shù)依次增大，三種元素的原子序數(shù)之和為35，A、C同主族，

B+離子核外有10個電子，則：（1）A、B、C三種元素分別是

、

、

。（2）A、B、C兩兩之間可形成多種化合物，其中屬于離子化合物的化學式分別為

、

、

。（3）用電子式表示B和C形成化合物的過程：

。氧或O鈉或Na硫或SNa2ONa2O2Na2SNaNa+14.根據(jù)下表信息，回答下面提出的問題。部分短周期元素的原子半徑及主要化合價元素代號LMQRT原子半徑/nm0.1600.143

0.1120.1040.066主要化合價+2+3+2+6、-2-2（1）R、T兩元素所形成的氫化物的沸點：H2T

H2R

（填“高于”或“低于”），原因是

。H2O分子間存在氫鍵高于（2）所給元素的單質與稀鹽酸反應，速度最快的是

,原因是

。（3）M與T形成的化合物與足量NaOH溶液反應的離子方程式為

。（4）L與R兩元素所形成的化合物中存在的化學鍵類型是

（填“離子鍵”或“共價鍵”），其水溶液呈

（填“酸性”或“堿性”），原因是

（用離子方程式表示）。MgMg的金屬性比Be、Al都強，O2、S不與H2O反應Al2O3+2OH-2AlO+H2O離子鍵S2-+H2OHS-+OH-堿性15.已知周期表中，元素Q、R、W、Y與元素X相鄰，且X、Q同族。Y的最高化合價氧化物的水化物是強酸?；卮鹣铝袉栴}：（1）W與Q可以形成一種高溫結構陶瓷材料。W的氯化物分子呈正四面體結構，W的氧化物的晶體類型是

；（2）Q的具有相同化合價且可以相互轉化的兩種氧化物是

；（3）R和二價Y形成的化合物中，R呈現(xiàn)最高化合價的化合物的化學式是

。原子晶體NO2和N2O4As2S5（4）這5