苏教版化学选修3物质结构与性质专题3知识点.doc

第一单元金属键金属晶体金 属 键 与 金 属 特 性基础初探1.金属键(1)概念：金属离子与自由电子之间强烈的相互作用称为金属键。(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。与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.金属特性特性解释导电性在外电场作用下，自由电子在金属内部发生定向移动，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，从而使整块金属达到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突破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，则Na比K难失电子，金属性Na比K弱。【温馨提醒】1.并非所有金属的熔点都较高，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行比较。金 属 晶 体基础初探1.晶胞：反映晶体结构特征的基本重复单位。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)常见堆积方式平面内金属原子在平面上(二维空间)紧密放置，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一定的规律堆积，有4种基本堆积方式。堆积方式图式实例简单立方堆积钋体心立方堆积钠、钾、铬、钼、钨等面心立方堆积金、银、铜、铅等六方堆积镁、锌、钛等3.合金(1)定义一种金属与另一种或几种金属(或非金属)的融合体。(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突破1.晶胞的特点(1)习惯采用的晶胞是平行六面体，其三条边的长度不一定相等，也不一定互相垂直。晶胞的形状和大小由具体晶体的结构所决定。(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与其一样的无数晶胞，决定了晶胞的8个顶角、平行的面以及平行的棱完全相同。2.晶胞粒子数计算的原则(1)对于平行六面体晶胞；每个晶胞的上、下、左、右、前、后共有六个与之共面的晶胞。如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有属于这个晶胞。(2)非长方体(正方体)晶胞中粒子视具体情况而定，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，则每个六边形占。【规律方法】 晶胞的一般计算公式已知：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 成基础初探1.形成过程离子化合物中，阴、阳离子之间的静电引力使阴、阳离子相互吸引，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、阳离子相互排斥。当阴、阳离子之间的静电引力和静电斥力达到平衡时，阴、阳离子保持一定的平衡核间距，形成稳定的离子键，整个体系达到能量最低状态。2.定义阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。3.特征核心突破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)与活泼的非金属元素(指第A和A族的元素)之间形成的化合物。(2)金属元素与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，或铵根离子与非金属元素之间形成的盐。【温馨提醒】1.离子晶体不一定都含有金属元素，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.金属元素与非金属元素构成的键不一定是离子键，如AlCl3含有共价键。4.熔化后能导电的化合物不一定是离子化合物，如金属等。离 子 晶 体基础初探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吸收的能量。用符号U表示，单位为kJmol1。4.常见的两种结构类型氯化钠型氯化铯型晶体结构模型配位数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5.影响离子晶体配位数的因素离子晶体中离子配位数的多少与阴、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(一种离子周围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周围等距离最近的Na有几个？【提示】12。(4)Na周围的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？为什么与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周围的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周围最近等距离的Cs有几个？【提示】6。核心突破1.离子晶体的性质(1)熔、沸点离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作用(离子键)，要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾，就需要较多的能量。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Al2O3MgO，NaClCsCl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，导致晶体破碎。(3)导电性离子晶体中，离子键较强，离子不能自由移动，即晶体中无自由移动离子，因此，离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够能量克服离子间的相互作用，成为自由移动的离子，在外界电场作用下，离子定向移动而导电。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移动的离子(或水合离子)，在外界电场作用下，阴、阳离子定向移动而导电。难溶于水的强电解质如BaSO4、CaCO3等溶于水，由于浓度极小，故导电性极差，通常情况下，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，使晶体中的离子克服离子间的相互作用而离开晶体，变成在水中自由移动的离子。【注意】具有导电性的晶体不一定是离子晶体，如石墨为混合晶体；溶于水能导电的晶体也不一定是离子晶体，如HCl、CO2。2.离子晶体的判断方法(1)依据晶体微粒判断：由阴、阳离子构成的晶体，一定是离子晶体。(2)依据物质类别判断：金属氧化物、强碱和大部分盐类，是离子晶体。(3)依据导电性判断：离子晶体在固体状态下不导电，而熔融状态下可以导电。(4)依据熔点判断：离子晶体熔点较高，常在数百至一千摄氏度。(5)依据硬度和机械性能判断：离子晶体硬度较大，但较脆。第三单元共价键原子晶体第1课时共价键基础初探教材整理共价键的形成与特征1.共价键的定义原子之间通过共用电子对形成的强烈的相互作用，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(电负性相同)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，当它们的距离适当，引力和斥力达到平衡时，则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相互接近时，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一定的。(2)方向性成键时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会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机会越多，体系的能量就下降越多，形成的共价键越牢固。核心突破1.共价键的饱和性因为每个原子所能提供的未成对电子的数目是一定的，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与另一个原子中的一个未成对电子配对成键后，一般来说就不能再与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一定的，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一定的分布特点。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 类基础初探1.键和键(1)分类依据：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)键和键的判断方法一般规律是：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能力相同，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能力不同，共用电子对发生偏移。在极性键中，成键原子吸引电子的能力差别越大，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：由一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的共价键。(2)表示常用“”表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，如NH的结构式可表示为，其实NH中4个NH键是完全相同的。核心突破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2.键与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判断依据4.极性键的极性强弱【温馨提醒】1.s轨道与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，但不是绝对的。第2课时共价键的键能与化学反应的反应热 原子晶体共 价 键 的 键 能 与 化 学 反 应 的 反 应 热基础初探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原子的过程中所吸收的能量，称为AB间共价键的键能。(2)影响因素：温度和压强。(3)与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)与共价键强弱的关系键长越短键能越大共价键越强。3.键能与反应热的关系E1、E2分别表示反应物和生成物的键能HE1E2核心突破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。在相同温度和压强下，键能越大，断开时需要吸收的能量越多，这个共价键就越牢固；反之，键能越小，断开时需要吸收的能量就越少，这个化学键越不牢固。(2)判断共价型分子或晶体的稳定性在其他条件相同时，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)判断物质在化学反应过程中的能量变化在物质的化学变化中，旧化学键(反应物中的化学键)的断裂吸收能量，新化学键(生成物中的化学键)的形成放出能量，旧化学键断裂吸收的能量之和(E吸)与新化学键形成放出的能量之和(E放)的相对大小决定着物质化学变化过程中的放热或吸热。2.化学键的键能与反应热的关系(1)定性关系化学反应中发生旧化学键的断裂和新化学键的形成。化学键断裂需要吸收能量，形成化学键要释放出能量。化学反应中的能量变化由旧化学键断裂所吸收的总能量与新化学键形成所释放的总能量的相对大小来决定。如果化学反应中旧化学键断裂所吸收的总能量大于新化学键形成所释放的总能量，该化学反应通常为吸热反应；反之，该化学反应为放热反应。(2)定量关系H反应物键能总和生成物键能总和。H0，为吸热反应，反应体系能量增加；H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项目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强烈相互作用确定作用力强弱的一般判断方法离子电荷、半径键长(原子半径)组成结构相似时，比较相对分子质量离子半径、外围电子数熔、沸点较高高低差别较大(汞常温下为液态，钨熔点为3 410 )硬度略硬而脆大较小差别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似相溶一般不溶于水，少数与水反应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】 晶体类型的判断方法(1)根据组成微粒判断：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，由金属离子与自由电子构成的晶体是金属晶体。(2)根据微粒间的作用判断：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与自由电子间的金属键形成。(3)根据性质判断：不同晶体有不同的性质，特别是物理性质。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)根据物质的分类判断：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)与合金是金属晶体。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。专题知识网络构建