化学键

　　化学键与晶体结构

　　一.理解离子键、共价键的涵义，了解化学键、金属键和键的极性。

　　1.相邻的原子之间强烈的相互作用叫做化学键。在稀有气体的单原子分子中不存在化学键。

　　2.阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键叫做离子键。活泼金属跟活泼非金属化合时，都形成离子键。通过离子键形成的化合物均是离子化合物，包括强碱、多数盐和典型的金属氧化物。离子化合物在熔融状态时都易导电。

　　3.原子间通过共用电子对（电子云重叠）所形成的化学键叫做共价键。非金属元素的原子间形成的化学键都是共价键。其中：同种非金属元素的原子间形成的共价键是非极性共价键；不同非金属元素的原子间形成的共价键是极性键。原子间通过共价键形成的化合物是共价化合物，包括酸（无水）、气态氢化物、非金属氧化物、多数有机物和少数盐（如AlCl3）。共价化合物在熔融状态时都不（或很难）导电。

　　4.在铵盐、强碱、多数含氧酸盐和金属过氧化物中既存在离子键，又存在共价键。

　　5.金属晶体中金属离子与自由电子之间的较强作用叫做金属键。

　　二.理解电子式与结构式的表达方法。

　　1.可用电子式来表示：① 原子，如：Na；② 离子，如：[:O:]2；③ 原子团，如：[:O:H]；④ 分子或化合物的结构；⑤ 分子或化合物的形成过程。

　　2.结构式是用一根短线表示一对共用电子对的化学式。

　　三.了解分子构型，理解分子的极性和稳定性。

　　1.常见分子构型：双原子分子、CO2、C2H2（键角180）都是直线形分子；H2O（键角104.5）是角形分子；NH3（键角10718'）是三角锥形分子；CH4（键角10928'）是正四面体分子；苯分子（键角120）是平面正六边形分子。

　　2.非极性分子：电荷分布对称的分子。包括：A型单原子分子（如He、Ne）；A2型双原子分子，（如H2、N2）；AxBy型多原子分子中键的极性相互抵消的分子（如CO2、CS2、BF3、CH4、CCl4、C2H4、C2H2、C6H6）。对于ABn型多原子分子中A原子最外层电子都已成键的分子（如SO3、PCl5、SF6、IF7）。

　　3.极性分子：电荷分布不对称的分子。包括：AB型双原子分子（如HCl、CO）；AxBy型多原子分子中键的极性不能互相抵消的分子（如H2O、NH3、SO2、CH3F）。

　　4.分子的稳定性：与键长、键能有关，一般键长越长、键能越大，键越牢固，含有该键的分子越稳定。

　　四.了解分子间作用力，理解氢键。

　　1.分子间作用力随分子极性、相对分子质量的增大而增大。

　　2.对于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，物质的熔点、沸点也越高；但分子间形成氢键时，分子间作用力增大，熔、沸点反常偏高。水分子间、乙醇分子间、乙醇与水分子间都存在氢键。

　　3.非极性分子的溶质一般能溶于非极性溶剂；极性溶质一般能溶于极性溶剂（即“相似相溶”规律）。若溶质分子与溶剂分子间能形成氢键，则会增大溶质的溶解度。

　　五.理解四种晶体类型的结构特点及物理性质特点。

　　1.离子晶体是阴、阳离子间通过离子键结合而成的晶体（即所有的离子化合物）。硬度较大，熔、沸点较高，固态时不导电，受热熔化或溶于水时易导电。注意：在离子晶体中不存在单个的小分子。NaCl晶体是简单立方结构；CsCl晶体是体心立方结构。

　　2.分子晶体是分子间以分子间作用力结合而成的晶体〔即非金属的单质（除原子晶体外）、氧化物（除原子晶体外）、氢化物、含氧酸、多数有机物〕。硬度较小，熔、沸点较低，固态和熔融状态时都不导电。注意：干冰是面心立方结构。

　　3.原子晶体是原子间以共价键结合而成的空间网状结构晶体〔即金刚石、晶体硅、石英或水晶（SiO2）、金刚砂（SiC）〕。硬度很大，熔、沸点高，一般不导电，难溶于常见的溶剂。注意：金刚石和SiO2晶体都是正四面体结构。

　　4.金属晶体是通过金属离子与自由电子之间的较强作用（即金属键）形成的晶体（即金属单质和合金）。硬度一般较大，熔、沸点一般较高，具有良好的导电性、导热性和延展性。注意：在金属晶体中不存在阴离子。

　　5.晶体熔、沸点高低规律是：① 不同类型的晶体：多数是原子晶体 > 多数离子晶体（或多数金属晶体）> 分子晶体。② 原子晶体：成键原子半径之和小的键长短，键能大，熔、沸点高。③ 离子晶体：一般来说，离子电荷数越多、半径越小，离子键越强，熔、沸点越高。④ 金属晶体：金属离子电荷数越多、半径越小，金属键越强，熔、沸点越高；但合金的熔、沸点低于其组成的金属。⑤ 分子晶体：组成和结构相似的物质，式量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高；但分子间形成氢键时，分子间作用力增大，熔、沸点反常偏高；在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越少，熔、沸点越高；在含苯环的同分异构体中，沸点“邻位 > 间位 > 对位”。此外，还可由常温下的状态进行比较。

　　六.注意培养对原子、分子、化学键、晶体结构的三维空间想像及信息处理能力。

　　七.典型试题。

　　1.关于化学键的下列叙述中，正确的是

　　A.离子化合物可能含有共价键 B.共价化合物可能含有离子键

　　C.离子化合物中只含有离子键 D.共价化合物中不含离子键

　　2.下列电子式的书写正确的是 H

　　A.:N:::N: B.H+[:O:]2H+ C.Na+[:Cl:] D.H:N:H

　　3.下列分子的结构中，原子的最外层电子不能都满足8电子稳定结构的是

　　A.CO2 B.PCl3 C.CCl4 D.NO2

　　4.已知SO3、BF3、CCl4、PCl5、SF6都是非极性分子，而H2S、NH3、NO2、SF4、BrF5都是极性分子，由此可推出ABn型分子属于非极性分子的经验规律是

　　A.ABn型分子中A、B均不含氢原子

　　B.A的相对原子质量必小于B的相对原子质量

　　C.分子中所有原子都在同一平面上

　　D.分子中A原子最外层电子都已成键

　　5.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.SO2和SiO2 B.CO2和H2S C.NaCl和HCl D.CCl4和KI

　　6.下列各组物质中，按熔点由低到高排列正确的是

　　A.CO2、KCl、SiO2 B.O2、I2、Hg

　　C.Na、K、Rb D.SiC、NaCl、SO2

　　八.拓展练习。

　　1.下列各组物质中，都既含有离子键，又含有共价键的是

　　A.HClO、NaClO B.NH3H2O、NH4Cl C.KOH、K2O2 D.H2SO4、KHSO4

　　2.下列各组指定原子序数的元素，不能形成AB2型共价化合物的是

　　A.6、8 B.16、8 C.12，9 D.7，8

　　3.下列说法正确的是

　　A.共价化合物中可能含有离子键

　　B.只含有极性键的分子一定是极性分子

　　C.双原子单质分子中的共价键一定是非极性键

　　D.非金属原子间不可能形成离子化合物

　　4.下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子的是

　　A.CO2、H2S B.C2H2、CH4 C.CHCl3、C2H4 D.NH3、HCl

　　5.下列叙述正确的是

　　A.同主族金属的原子半径越大熔点越高 B.稀有气体原子序数越大沸点越高

　　C.分子间作用力越弱的物质熔点越低 D.同周期元素的原子半径越小越易失电子

　　6.下列有关晶体的叙述中，不正确的是

　　A.在金刚石中，有共价键形成的最小的碳原子环上有6个碳原子

　　B.在氯化钠晶体中，每个Na+周围距离最近且相等的Na+共有6个

　　C.在干冰晶体中，每个CO2分子与12个CO2分子紧邻

　　D.在石墨晶体中，每一层内碳原子数与碳碳键数之比为2:3

　　7.下列电子式中错误的是 H H

　　A.Na+ B.[:O:H] C.H:N:H D.H:C::O:

　　8.CaC2和MgC2都是能跟水反应的离子化合物，下列叙述中正确的是

　　A. 的电子式是 [:CC:]2

　　B.CaC2和MgC2中各元素都达到稀有气体的稳定结构

　　C.CaC2在水中以Ca2+和 形式存在

　　D.MgC2的熔点很低，可能在100℃以下

　　9.根据“相似相溶”的溶解规律，NH4Cl可溶解在下列哪一种溶剂中

　　A.苯 B.乙醚 C.液氨 D.四氯化碳

　　10.下列分子结构中，原子的最外层电子数不能都满足8电子稳定结构的是

　　A.CCl4 B.PCl5 C.PCl3 D.BeCl2

　　11.下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是

　　A.COCl2 B.SF6 C.XeF2 D.BF3

　　12.能说明BF3分子中4个原子在同一平面上的理由是

　　A.BF3是非极性分子 B.B－F键是非极性键

　　C.3个B－F键长度相等 D.3个B－F键的夹角为120

　　13.下列每组物质发生状态变化所克服微粒间的相互作用属同种类型的是

　　A.实验和蔗糖熔化 B.钠和硫的熔化

　　C.碘和干冰的升华 D.二氧化硅和氯化钠熔化

　　14.有关晶体的下列说法中正确的是

　　A.晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 B.原子晶体中共价键越强，熔点越高

　　C.冰熔化时水分子中共价键发生断裂 D.氯化钠熔化时离子键未被破坏

　　15.据报道，近来发现了一种新的星际分子氰基辛炔，其结构式为：

　　H－C≡C－C≡C－C≡C－C≡C－C≡N。对该物质判断正确的是

　　A.晶体的硬度与金刚石相当 B.能使酸性高锰酸钾溶液褪色

　　C.不能发生加成反应 D.可由乙炔和含氮化合物加聚得到

　　16.下列过程中，共价键被破坏的是

　　A.碘升华 B.溴蒸气被木炭吸附

　　C.酒精溶于水 D.HCl气体溶于水

　　17.下列物质的沸点高低顺序正确的是

　　A.金刚石 > 晶体硅 > 水晶 > 金刚砂 B.CI4 > CBr4 > CCl4 > CH4

　　C.正丙苯 > 邻二甲苯 > 间二甲苯 > 对二甲苯 D.金刚石 > 生铁 > 纯铁 > 钠

　　18.关于晶体的下列说法中正确的是

　　A.晶体中只要有阴离子就一定有阳离子 B.晶体中只要有阳离子就一定有阴离子

　　C.原子晶体的熔点一定比金属晶体的高 D.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低

　　19.已知食盐的密度为2.2 g/cm3。在食盐晶体中，两个距离最近的钠离子中心间的距离最接近下面4个数值中的

　　A.3.0×108 cm B.3.5×108 cm C.4.0×108 cm D.4.5×108 cm

　　20.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1个CH4分子或1个游离H2O分子。根据上述信息，回答：

　　（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.CH4是极性分子，H2O是非极性分子

　　C.两种都是非极性分子 D.H2O是极性分子，CH4是非极性分子

　　（2）若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离的H2O分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为

　　A.CH414H2O B.CH48H2O C.CH4(23/3)H2O D.CH46H2O