苏教版化学选修3物质结构与性质专题3知识点.docx

第一单元金属键金属晶体金 属 键 及 金 属 特 性根底·初探1.金属键(1)概念：金属离子及自由电子之间剧烈的互相作用称为金属键。(2)特征：无饱和性也无方向性。(3)金属键的强弱主要影响因素：金属元素的原子半径、单位体积内自由电子的数目等。及金属键强弱有关的性质：金属的硬度、熔点、沸点等(至少列举三种物理性质)。2.金属特性特性说明导电性在外电场作用下，自由电子在金属内部发生定向挪动，形成电流导热性通过自由电子的运动把能量从温度高的区域传到温度低的区域，从而使整块金属到达同样的温度延展性由于金属键无方向性，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保持金属键的作用核心·打破1.金属键2.金属晶体的性质3.金属键的强弱对金属物理性质的影响(1)金属键的强弱比较：金属键的强度主要取决于金属元素的原子半径和外围电子数，原子半径越大，外围电子数越少，金属键越弱。(2)金属键对金属性质的影响金属键越强，金属熔、沸点越高。金属键越强，金属硬度越大。金属键越强，金属越难失电子。如Na的金属键强于K，那么Na比K难失电子，金属性Na比K弱。【温馨提示】1.并非全部金属的熔点都较高，如汞在常温下为液体，熔点很低，为38.9 ；碱金属元素的熔点都较低，K­Na合金在常温下为液态。2.合金的熔点低于其成分金属。3.金属晶体中有阳离子，无阴离子。4.主族金属元素原子单位体积内自由电子数多少，可通过价电子数的多少进展比较。金 属 晶 体根底·初探1.晶胞：反映晶体构造特征的根本重复单位。2.金属晶体(1)概念：金属阳离子和自由电子之间通过金属键结合而形成的晶体叫金属晶体。(2)构成微粒：金属阳离子和自由电子。(3)微粒间的作用：金属键。(4)常见积累方式平面内金属原子在平面上(二维空间)严密放置，可有两种排列方式。其中方式a称为非密置层，方式b称为密置层。三维空间内金属原子在三维空间按肯定的规律积累，有4种根本积累方式。积累方式图式实例简洁立方积累钋体心立方积累钠、钾、铬、钼、钨等面心立方积累金、银、铜、铅等六方积累镁、锌、钛等(1)定义一种金属及另一种或几种金属(或非金属)的交融体。(2)性能合金的熔点比各成分金属都要低；合金比各成分金属具有更好的硬度、强度和机械加工性能。晶胞中粒子数目的计算方法探究均摊法1.长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算核心·打破1.晶胞的特点(1)习惯采纳的晶胞是平行六面体，其三条边的长度不肯定相等，也不肯定互相垂直。晶胞的形态和大小由详细晶体的构造所确定。(2)整个晶体就是晶胞按其周期性在三维空间重复排列而成。每个晶胞上下左右前后无隙并置地排列着及其一样的多数晶胞，确定了晶胞的8个顶角、平行的面以及平行的棱完全一样。2.晶胞粒子数计算的原那么(1)对于平行六面体晶胞；每个晶胞的上、下、左、右、前、后共有六个及之共面的晶胞。如某个粒子为n个晶胞所共有，那么该粒子有属于这个晶胞。(2)非长方体(正方体)晶胞中粒子视详细状况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，那么每个六边形占。【规律方法】 晶胞的一般计算公式：晶体密度()、晶胞体积(V)、晶胞含有的组成个数(n)和NA的有关计算公式：NAM如NaCl晶体：NA58.5。第二单元离子键离子晶体离 子 键 的 形 成根底·初探1.形成过程离子化合物中，阴、阳离子之间的静电引力使阴、阳离子互相吸引，而阴、阳离子的核外电子之间，阴、阳离子的原子核之间的静电斥力使阴、阳离子互相排挤。当阴、阳离子之间的静电引力和静电斥力到达平衡时，阴、阳离子保持肯定的平衡核间距，形成稳定的离子键，整个体系到达能量最低状态。2.定义阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。3.特征核心·打破1.离子键(1)成键微粒：带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子。(2)离子键的存在：离子晶体中。(3)成键的本质：阴、阳离子之间的静电作用。2.离子化合物的形成条件(1)活泼金属(指第A和A族的金属元素)及活泼的非金属元素(指第A和A族的元素)之间形成的化合物。(2)金属元素及酸根离子之间形成的化合物(酸根离子如硫酸根离子、硝酸根离子、碳酸根离子等)。(3)铵根离子(NH)和酸根离子之间，或铵根离子及非金属元素之间形成的盐。【温馨提示】1.离子晶体不肯定都含有金属元素，如NH4Cl。2.离子晶体中除含离子键外，还可能含有其他化学键，如NaOH、Na2O2中均含有共价键。3.金属元素及非金属元素构成的键不肯定是离子键，如AlCl3含有共价键。4.熔化后能导电的化合物不肯定是离子化合物，如金属等。离 子 晶 体根底·初探1.概念：由阴、阳离子通过离子键结合成的晶体。2.物理性质(1)离子晶体具有较高的熔、沸点，难挥发。(2)离子晶体硬而脆，离子晶体中，阴、阳离子间有较强的离子键，离子晶体表现了较强的硬度。(3)离子晶体在固态时不导电，熔融状态或溶于水后能导电。(4)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、煤油)中。3.晶格能(1)定义：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汲取的能量。用符号U表示，单位为kJ·mol1。4.常见的两种构造类型氯化钠型氯化铯型晶体构造模型配位数68每个晶胞的组成4个Na和4个Cl1个Cs和1个Cl相应离子化合物KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、NiO等CsBr、CsI、NH4Cl等离子晶体中离子配位数的多少及阴、阳离子的半径比有关。合作·探究两种常见离子晶体的阴、阳离子的空间排列探究1.NaCl型(如图)(1)Na和Cl的配位数(一种离子四周紧邻的带相反电荷的离子数目)分别为多少？【提示】6,6。(2)NaCl晶胞包含的Na和Cl分别为多少？【提示】4,4。(3)NaCl晶体中每个Na四周等间隔 最近的Na有几个？【提示】12。(4)Na四周的6个Cl围成的几何构型是什么？【提示】正八面体。2.CsCl型(如图)(1)Cs和Cl的配位数分别为多少？为什么及NaCl的离子配位数不同。【提示】8,8；Cs的半径比Na的半径大，可吸引较多的Cl。(2)CsCl晶胞含有的Cs和Cl分别有几个？【提示】1,1。(3)Cs四周的8个Cl构成的几何构型是什么？【提示】立方体。(4)CsCl晶体中每个Cs四周最近等间隔 的Cs有几个？【提示】6。核心·打破1.离子晶体的性质(1)熔、沸点离子晶体中，阴、阳离子间有剧烈的互相作用(离子键)，要抑制离子间的互相作用使物质熔化和沸腾，就须要较多的能量。因此，离子晶体具有较高的熔、沸点和难挥发的性质。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，晶格能越大，离子晶体的熔、沸点越高，如Al2O3>MgO，NaCl>CsCl等。(2)硬度离子晶体中，阴、阳离子间有较强的离子键，离子晶体表现出较高的硬度。当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破裂。(3)导电性离子晶体中，离子键较强，离子不能自由挪动，即晶体中无自由挪动离子，因此，离子晶体不导电。当上升温度时，阴、阳离子获得足够能量抑制离子间的互相作用，成为自由挪动的离子，在外界电场作用下，离子定向挪动而导电。离子化合物溶于水时，阴、阳离子受到水分子作用变成了自由挪动的离子(或水合离子)，在外界电场作用下，阴、阳离子定向挪动而导电。难溶于水的强电解质如BaSO4、CaCO3等溶于水，由于浓度微小，故导电性极差，通常状况下，我们说它们的水溶液不导电。(4)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(如苯、CCl4)中。当把离子晶体放在水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使晶体中的离子抑制离子间的互相作用而分开晶体，变成在水中自由挪动的离子。【留意】具有导电性的晶体不肯定是离子晶体，如石墨为混合晶体；溶于水能导电的晶体也不肯定是离子晶体，如HCl、CO2。2.离子晶体的推断方法(1)根据晶体微粒推断：由阴、阳离子构成的晶体，肯定是离子晶体。(2)根据物质类别推断：金属氧化物、强碱和大部分盐类，是离子晶体。(3)根据导电性推断：离子晶体在固体状态下不导电，而熔融状态下可以导电。(4)根据熔点推断：离子晶体熔点较高，常在数百至一千摄氏度。(5)根据硬度和机械性能推断：离子晶体硬度较大，但较脆。第三单元共价键原子晶体第1课时共价键根底·初探教材整理共价键的形成及特征1.共价键的定义原子之间通过共用电子对形成的剧烈的互相作用，叫做共价键。共价键的成键微粒是原子。2.共价键的形成过程(1)形成共价键的条件同种(电负性一样)或不同种非金属元素(电负性相差较小)，且原子的最外层电子未达饱和状态，当它们的间隔 适当，引力和斥力到达平衡时，那么原子间通过共用电子对形成共价键。(2)用电子式表示共价键的形成过程(以HCl为例)3.共价键的本质当成键原子互相接近时，原子轨道发生重叠，自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对，两原子核间的电子密度增加，体系的能量降低。4.共价键的特征(1)饱和性成键过程中，每种元素的原子有几个未成对电子，通常就只能和几个自旋方向相反的电子形成共价键。故在共价分子中，每个原子形成共价键的数目是肯定的。(2)方向性成键时，两个参及成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现时机最大的方向重叠成键，且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的时机越多，体系的能量就下降越多，形成的共价键越牢固。核心·打破1.共价键的饱和性因为每个原子所能供应的未成对电子的数目是肯定的，因此在共价键的形成过程中，一个原子中的一个未成对电子及另一个原子中的一个未成对电子配对成键后，一般来说就不能再及其他原子的未成对电子配对成键了，即每个原子所能形成共价键的总数或以单键连接的原子数目是肯定的，所以共价键具有饱和性。2.共价键的方向性除s轨道是球形对称的外，其他的原子轨道在空间上都具有肯定的分布特点。在形成共价键时，原子轨道重叠的愈多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键就越牢固，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键具有方向性。共 价 键 的 分 类根底·初探1.键和键(1)分类根据：成键原子的原子轨道重叠方式。(2)键：原子轨道沿核间连线方向以“头碰头的方式发生重叠形成的共价键。(3) 键：原子轨道沿核间连线方向以“肩并肩的方式重叠形成的共价键。(4)键和键的推断方法一般规律是：共价单键是键；而共价双键中有一个键，另一个是键；共价叁键由一个键和两个键组成。2.极性键和非极性键(1)非极性键两个成键原子吸引电子的实力一样，共用电子对不发生偏移。(2)极性键两个成键原子吸引电子的实力不同，共用电子对发生偏移。在极性键中，成键原子吸引电子的实力差异越大，共用电子对偏移的程度越大，共价键的极性越强。3.配位键(1)定义：由一个原子供应一对电子及另一个承受电子的原子形成的共价键。(2)表示常用“表示配位键，箭头指向承受孤电子对的原子，如NH的构造式可表示为，其实NH中4个NH键是完全一样的。核心·打破1.共价键的分类分类标准类型共用电子对数单键、双键、叁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键、键键类型键键原子轨道重叠方式沿键轴方向“头碰头重叠沿键轴方向“肩并肩重叠原子轨道重叠部位两原子核之间键轴上方和下方，键轴处为零原子轨道重叠程度大小键的强度较大较小3.非极性键和极性键的推断根据4.极性键的极性强弱【温馨提示】1.s轨道及s轨道重叠形成键时，电子不是只在两核间运动，而是电子在两核间出现的概率增大。2.因s轨道是球形的，故s轨道和s轨道形成键时，无方向性。两个s轨道只能形成键，不能形成键。3.两个原子间可以只形成键，但不能只形成键。4.一般来说，键比键稳定，但不是肯定的。第2课时共价键的键能及化学反响的反响热 原子晶体共 价 键 的 键 能 及 化 学 反 应 的 反 应 热根底·初探1.键能(1)定义：在101 kPa、298 K条件下，1 mol气态AB分子生成气态A原子和B原子的过程中所汲取的能量，称为AB间共价键的键能。(2)影响因素：温度和压强。(3)及物质稳定性的关系键能越大共价键越牢固共价型分子越稳定。2.键长(1)定义：两原子间形成共价键时，原子核间的平均间距。(2)及共价键强弱的关系键长越短键能越大共价键越强。3.键能及反响热的关系E1、E2分别表示反响物和生成物的键能HE1E2核心·打破1.键能的应用(1)表示共价键的强弱键能的大小可定量地表示共价键的强弱程度。在一样温度和压强下，键能越大，断开时须要汲取的能量越多，这个共价键就越牢固；反之，键能越小，断开时须要汲取的能量就越少，这个化学键越不牢固。(2)推断共价型分子或晶体的稳定性在其他条件一样时，共价键键能越大，共价型分子或晶体的化学稳定性就越强；共价键键能越小，共价型分子或晶体的化学稳定性就越弱。(3)推断物质在化学反响过程中的能量改变在物质的化学改变中，旧化学键(反响物中的化学键)的断裂汲取能量，新化学键(生成物中的化学键)的形成放出能量，旧化学键断裂汲取的能量之和(E吸)及新化学键形成放出的能量之和(E放)的相对大小确定着物质化学改变过程中的放热或吸热。2.化学键的键能及反响热的关系(1)定性关系化学反响中发生旧化学键的断裂和新化学键的形成。化学键断裂须要汲取能量，形成化学键要释放出能量。化学反响中的能量改变由旧化学键断裂所汲取的总能量及新化学键形成所释放的总能量的相对大小来确定。假如化学反响中旧化学键断裂所汲取的总能量大于新化学键形成所释放的总能量，该化学反响通常为吸热反响；反之，该化学反响为放热反响。(2)定量关系H反响物键能总和生成物键能总和。H>0，为吸热反响，反响体系能量增加；H<0，为放热反响，反响体系能量降低。原 子 晶 体根底·初探1.概念全部原子间通过共价键结合形成的晶体。2.常见的原子晶体(1)某些单质，如：晶体硼、晶体硅、晶体Ge、金刚石等。(2)某些化合物，如：金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)等。3.性质原子晶体一般有很高的熔点、沸点和很大的硬度。4.原子晶体的性质比较构造相像的原子晶体，共价键的键长越长，键能越小，晶体的熔沸点越低，硬度越小。核心·打破1.原子晶体的构造(1)构造特点原子晶体是原子间以共价键结合而形成的空间网状构造，因此晶体中不存在单个分子。(2)两种典型原子晶体的构造在晶体中每个碳原子以共价键及相邻的4个碳原子相结合，成为正四面体。晶体中CCC夹角为109.5°。最小环上有6个碳原子。晶体中C原子个数及CC键数之比为1(4×)12。晶胞含有的C原子为8个。在晶体中每个硅原子和4个氧原子形成4个共价键；每个氧原子及2个硅原子相结合。故SiO2晶体中硅原子及氧原子按12的比例组成。最小环上有12个原子。2.原子晶体熔、沸点上下及硬度大小比较根据一般来说，原子半径之和越小，形成共价键的键长越短，键能越大，其晶体熔、沸点越高(如熔点：金刚石碳化硅晶体硅)，硬度越大。第四单元分子间作用力分子晶体分 子 间 作 用 力根底·初探教材整理1分子间作用力及范德华力2.范德华力(1)存在范德华力普遍存在于固体、液体和气体分子之间的作用力。(2)特点范德华力较小，没有(填“有或“没有)饱和性和方向性。(3)影响因素分子的大小、空间构型以及分子中电荷分布是否匀称。组成和构造相像的分子，其范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大。如F2Cl2Br2I2。(4)对物质性质的影响主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理(填“物理或“化学)性质。分子间范德华力越大，物质的熔、沸点越高。及溶剂分子间范德华力越大，物质的溶解度越大。教材整理2氢键的形成1.形成和表示H原子及电负性大、半径较小的原子X以共价键结合时，H原子可以跟另一个电负性大、半径较小的原子Y的孤电子对接近并产生互相作用，即形成氢键，通常用XHY表示。上述X、Y通常指N、O、F等。2.类型氢键有分子内氢键和分子间氢键两种。如H2O及NH3分子间存在分子间氢键，存在分子内氢键存在分子间氢键。3.氢键对物质物理性质的影响(1)含有分子间氢键的物质具有较高的熔点、沸点。(2)含有分子内氢键的物质具有较低的熔、沸点。(3)及溶剂分子易形成氢键的物质溶解度较大。核心·打破1.范德华力、氢键和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互相作用力由已经及电负性很大的原子形成共价键的氢原子及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互相作用分类分子内氢键、分子间氢键极性共价键、非极性共价键特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性强度比较共价键氢键范德华力影响强度的因素相对分子质量越大，范德华力越大；分子的极性越大，范德华力也越大对于XHY，X、Y的电负性越大，Y原子的半径越小，键能越大成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定对物质性质的影响组成和构造相像的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点上升。如F2Cl2Br2I2，CF4CCl4CBr4；影响溶解度等物理性质分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点上升，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：H2OH2S，HFHCl，NH3PH3；分子内氢键的存在，使物质的熔、沸点降低共价键键能越大，分子稳定性越强【特殊提示】(1)氢键不属于化学键，氢键是大小介于范德华力和化学键之间的一种特殊作用力。(2)稀有气体中无化学键，只存在分子间作用力。(3)共价键强弱确定分子的稳定性，而范德华力影响其熔、沸点上下。2.氢键的饱和性和方向性(1)饱和性：以H2O为例，由于HOH分子中有2个OH键，每个H原子均可及另外水分子形成氢键；又由于水分子的氧原子上有2对孤电子对，可分别及另一水分子的H原子形成氢键，故每个水分子最多形成4个氢键，这就是氢键的饱和性。(2)方向性：Y原子及XH形成氢键时，在尽可能的范围内要使氢键及XH键轴在同一个方向上，即以H原子为中心，三个原子尽可能在一条直线上，氢原子尽量及Y原子的孤电子对方向一样，这样引力较大；三个原子尽可能在一条直线上，可使X及Y的间隔 最远，斥力最小，形成的氢键强。【误区警示】分子间作用力及化学键影响的性质差异范德华力和氢键主要影响物质的物理性质，如熔、沸点的上下，溶解性的大小；而共价键主要影响物质的化学性质，如物质的稳定性强弱。 分 子 晶 体根底·初探教材整理1分子晶体1.构造特点2.物理性质(1)分子晶体由于以比较弱的分子间作用力相结合，因此一般熔点较低，硬度较小。(2)对组成和构造相像，晶体中又不含氢键的物质来说，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增加，熔、沸点上升。但分子间存在氢键的晶体熔、沸点较高。3.类型类型实例全部非金属氢化物H2O、NH3、CH4等部分非金属单质卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)、稀有气体等部分非金属氧化物CO2、P4O6、P4O10、SO2等几乎全部的酸HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等绝大多数有机物的晶体苯、乙醇等教材整理2石墨晶体(理解)1.构造特点(1)石墨晶体是层状构造，在每一层内，碳原子排列成六边形，一个个六边形排列成平面的网状构造，每一个碳原子都跟其他3个碳原子相结合。(2)在同一个层内，相邻的碳原子以共价键相结合，每一个碳原子的一个未成对电子形成键。(3)层及层之间以范德华力相结合。2.所属类型石墨中既有共价键，又有范德华力，同时还有金属键的特性，是一种混合晶体。具有熔点高，质软，易导电等性质。合作·探究常见分子晶体的构造探究1.干冰(如图)请思索以下问题(1)该干冰晶胞中含有的CO2分子有几个？【提示】8×6×4。(2)晶体中及CO2分子等间隔 且最近的CO2分子有几个？【提示】12。(3)干冰晶体中存在哪些作用力？【提示】范德华力，共价键。(4)干冰及SiO2晶体熔、沸点差异的主要缘由是什么？【提示】干冰为分子晶体，SiO2为原子晶体。2.冰(如图)冰的构造模型请思索以下问题(1)冰晶体中分子间存在哪些作用力？【提示】氢键和范德华力。(2)晶体中每个H2O四周等间隔 最近的H2O分子有几个？【提示】4。(3)晶体中每个H2O分子平均形成几个氢键？【提示】4×2。核心·打破1.比较分子晶体熔沸点上下的方法(1)组成和构造相像的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。(2)具有氢键的分子晶体，熔、沸点较高。(3)同分异构体中，支链越多，分子间作用力越弱，熔、沸点越低。(4)根据物质常温常压下的状态，如干冰、冰、白磷的熔沸点由高到低的依次为：白磷>冰>干冰，因为在通常状况下，白磷、冰、干冰依次呈固态、液态、气态。2.四类晶体的比较类型工程离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体构成晶体的粒子阴、阳离子原子分子金属离子和自由电子粒子间的作用离子键共价键分子间作用力(范德华力或氢键)金属离子和自由电子之间的剧烈互相作用确定作用力强弱的一般推断方法离子电荷、半径键长(原子半径)组成构造相像时，比较相对分子质量离子半径、外围电子数熔、沸点较高高低差异较大(汞常温下为液态，钨熔点为3 410 )硬度略硬而脆大较小差异较大导电性不良导体(熔化后或溶于水时导电)不良导体(个别为半导体)不良导体(部分溶于水发生电离后导电)良导体溶解性多数易溶一般不溶相像相溶一般不溶于水，少数及水反响机械加工性不良不良不良优良延展性差差差优良【规律方法】 晶体类型的推断方法(1)根据组成微粒推断：不同晶体其构成晶体的微粒不同，由原子(稀有气体除外)构成的晶体是原子晶体，由分子构成的晶体是分子晶体，由阴、阳离子构成的晶体是离子晶体，由金属离子及自由电子构成的晶体是金属晶体。(2)根据微粒间的作用推断：不同晶体，构成晶体的微粒间作用力不同，原子晶体由原子间共价键形成；分子晶体由范德华力或氢键形成；离子晶体由阴、阳离子间的离子键形成；金属晶体由金属离子及自由电子间的金属键形成。(3)根据性质推断：不同晶体有不同的性质，特殊是物理性质。原子晶体熔点高、硬度大、难溶于水、不导电；分子晶体熔点低、硬度小；离子晶体熔点较高、硬度较大、晶体不导电，而熔融状态导电；金属晶体难溶于水、晶体导电。(4)根据物质的分类推断：金属氧化物、强碱和绝大多数的盐类是离子晶体。金属单质(汞除外)及合金是金属晶体。常见的原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等非金属单质；碳化硅、二氧化硅等共价化合物。大多数非金属单质(除金刚石、晶体硅、晶体硼、石墨外)、气态氢化物、大多数非金属氧化物(二氧化硅除外)、酸、绝大多数有机物(有机盐除外)都是分子晶体。专题学问网络构建