高考化学考点突破:物质结构与性质知识汇总!(2)

2019-06-25 10:17 来源: 高考学习网 本文影响了:45人

分子间作用力与分子的性质

1.分子间作用力

(1)概念

物质分子之间普遍存在的相互作用力,称为分子间作用力。

(2)分类

分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。

(3)强弱

范德华力<氢键<化学键。

(4)范德华力

范德华力主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质。范德华力越强,物质的熔点、沸点越高,硬度越大。一般来说,组成和结构相似的物质,随着相对分子质量的增加,范德华力逐渐增大。

(5)氢键

①形成

已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力,称为氢键。

②表示方法:A—H…B

【特别提示】

a.A、B是电负性很强的原子,一般为N、O、F三种元素。

b.A、B可以相同,也可以不同。

③特征

具有一定的方向性和饱和性。

④分类

氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。

⑤分子间氢键对物质性质的影响

主要表现为使物质的熔、沸点升高,对电离和溶解度等产生影响。

2.分子的性质

(1)分子的极性

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(2)分子的溶解性

①“相似相溶”的规律:非极性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。若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键,则溶质的溶解度增大。

②随着溶质分子中憎水基个数的增大,溶质在水中的溶解度减小。如甲醇、乙醇和水以任意比互溶,而戊醇在水中的溶解度明显减小。

(3)分子的手性

①手性异构:具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左手和右手一样互为镜像,在三维空间里不能重叠的现象。

②手性分子:具有手性异构体的分子。

③手性碳原子:在有机物分子中,连有四个不同基团或原子的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子。

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(4)无机含氧酸分子的酸性

无机含氧酸的通式可写成(HO)mROn,如果成酸元素R相同,则n值越大,R的正电性越高,使R—O—H中O的电子向R偏移,在水分子的作用下越易电离出H,酸性越强,如酸性:HClO<HClO2<HClO3<HClO4

晶体和晶胞

1.晶体与非晶体

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2.得到晶体的途径

(1)熔融态物质凝固。

(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。

(3)溶质从溶液中析出。

3.晶胞

(1)概念

描述晶体结构的基本单元。

(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置

①无隙:相邻晶胞之间没有任何间隙。

②并置:所有晶胞平行排列、取向相同。

4.晶胞计算的思维方法

晶胞计算是晶体考查的重要知识点之一,也是考查学生分析问题、解决问题能力的较好素材。晶体结构的计算常常涉及如下数据:晶体密度、NAM、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等,密度的表达式往往是列等式的依据。解决这类题,一是要掌握晶体“均摊法”的原理,二是要有扎实的立体几何知识,三是要熟悉常见晶体的结构特征,并能融会贯通,举一反三。

(1)“均摊法”原理

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【特别提示】

①在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时,要注意晶胞的形状,不同形状的晶胞,应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有,如六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。

②在计算晶胞中粒子个数的过程中,不是任何晶胞都可用均摊法。

(2)晶体微粒与Mρ之间的关系

若1个晶胞中含有x个微粒,则1 mol晶胞中含有xmol 微粒,其质量为xMg(M为微粒的相对“分子”质量);1个晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积,ρ为晶胞的密度),则1 mol晶胞的质量为ρa3NA g,因此有xMρa3NA

常见晶体类型

1.四类晶体的比较

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2.离子晶体的晶格能

(1)定义

气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量,通常取正值,单位:kJ/mol。

(2)影响因素

①离子所带电荷数:离子所带电荷数越多,晶格能越大。

②离子的半径:离子的半径越小,晶格能越大。

(3)与离子晶体性质的关系

晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,且熔点越高,硬度越大。

3.晶体类型的5种判断方法

(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断

①离子晶体的构成微粒是阴、阳离子,微粒间的作用是离子键。

②原子晶体的构成微粒是原子,微粒间的作用是共价键。

③分子晶体的构成微粒是分子,微粒间的作用为分子间作用力。

④金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子,微粒间的作用是金属键。

(2)依据物质的分类判断

①金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。

②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。

③常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等,常见的化合类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。

④金属单质是金属晶体。

(3)依据晶体的熔点判断

①离子晶体的熔点较高。

②原子晶体的熔点很高。

③分子晶体的熔点低。

④金属晶体多数熔点高,但也有少数熔点相当低。

(4)依据导电性判断

①离子晶体溶于水及熔融状态时能导电。

②原子晶体一般为非导体。

③分子晶体为非导体,而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水,使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子,也能导电。

④金属晶体是电的良导体。

(5)依据硬度和机械性能判断

①离子晶体硬度较大、硬而脆。

②原子晶体硬度大。

③分子晶体硬度小且较脆。

④金属晶体多数硬度大,但也有较低的,且具有延展性。

【注意事项】

(1)常温下为气态或液态的物质,其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。

(2)石墨属于混合型晶体,但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.42×10-10m,比金刚石中碳碳共价键的键长(键长为1.54×10-10m)短,所以熔、沸点高于金刚石。

(3)AlCl3晶体中虽含有金属元素,但属于分子晶体,熔、沸点低(熔点190 ℃)。

(4)合金的硬度比其成分金属大,熔、沸点比其成分金属低。

4.分类比较晶体的熔、沸点

(1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律

原子晶体>离子晶体>分子晶体

金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,如汞、镓、铯等熔、沸点很低,金属晶体一般不参与比较。

(2)原子晶体

由共价键形成的原子晶体中,原子半径小的键长短,键能大,晶体的熔、沸点高。如熔点:金刚石>石英>碳化硅>硅。

(3)离子晶体

一般地说,阴、阳离子所带电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用就越强,其离子晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。

(4)分子晶体

①分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有氢键的分子晶体,熔、沸点反常的高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S。

②组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高,如F2<Cl2<Br2<I2

③组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近),分子的极性越大,其熔、沸点越高,如CO>N2,CH3OH>CH3CH3

④同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。

突破五类晶体模型

1.原子晶体(金刚石和二氧化硅)

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(1)金刚石晶体中,每个C与另外4个C形成共价键,C—C键之间的夹角是109°28′,最小的环是六元环。含有1 mol C的金刚石中,形成的共价键有2 mol。

(2)SiO2晶体中,每个Si原子与4个O成键,每个O原子与2个硅原子成键,最小的环是十二元环,在“硅氧”四面体中,处于中心的是Si原子,1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键。

2.分子晶体

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(1)干冰晶体中,每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。

(2)冰的结构模型中,每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接,含1 mol H2O的冰中,最多可形成2 mol“氢键”。

3.离子晶体

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(1)NaCl型:在晶体中,每个Na同时吸引6个Cl,每个Cl同时吸引6个Na,配位数为6。每个晶胞含4个Na和4个Cl

(2)CsCl型:在晶体中,每个Cl吸引8个Cs,每个Cs吸引8个Cl,配位数为8。

4.石墨晶体

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石墨层状晶体中,层与层之间的作用是分子间作用力,平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2,C原子采取的杂化方式是sp2

5.常见金属晶体的原子堆积模型

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晶体结构的相关计算

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