高考化學(xué)復(fù)習(xí)課件：第4單元第17講從微觀結(jié)構(gòu)看物質(zhì)的多樣性

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歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂 第17講從微觀結(jié)構(gòu)看物質(zhì)的多樣性 一 同素異形體 同分異構(gòu)體1 同素異形體同一種元素形成的不同單質(zhì) 互稱為同素異形體 形成的同素異形體可能是分子中原子的個(gè)數(shù)不同 可能是原子間的化學(xué)鍵不同 可能是原子的排列方式不同 幾種單質(zhì)的同素異形體比較如下 1 金剛石 石墨 富勒烯的比較 2 氧氣與臭氧的比較 3 紅磷與白磷的比較 2 同分異構(gòu)體具有相同的分子式而結(jié)構(gòu)式不同的化合物互稱同分異構(gòu)體 由于分子結(jié)構(gòu)不同 所以物理性質(zhì) 化學(xué)性質(zhì)都不同 有機(jī)化合物中形成同分異構(gòu)體的原因是每個(gè)碳原子可形成4個(gè)共價(jià)鍵 碳原子可形成碳鏈 也可形成碳環(huán) 還可與其他原子形成化學(xué)鍵 同分異構(gòu)現(xiàn)象的存在是有機(jī)物種類繁多的一個(gè)重要原因 典型的同分異構(gòu)體對(duì)比如下 3 同分異構(gòu)體 同素異形體 同位素和同一物質(zhì)之間的區(qū)別 二 離子晶體 原子晶體 分子晶體具有規(guī)則幾何外形的固體叫晶體 晶體中的粒子按一定的規(guī)則排列 常見的晶體有原子晶體 離子晶體 分子晶體 金屬晶體 1 離子晶體離子化合物中的陰 陽離子按一定的方式有規(guī)則的排列形成的晶體 離子化合物是陰陽離子通過離子鍵結(jié)合形成的 如NaCl CaCl2 KNO3 CsCl等 在常溫下均為離子晶體 離子晶體中均含陰 陽離子 溶于水或加熱熔化時(shí)可電離出自由移動(dòng)的陰 陽離子 能夠?qū)щ?熔 沸點(diǎn)較高的原因是離子鍵鍵能較大 2 分子晶體分子之間依靠分子間作用力按一定的方式有規(guī)則的排列形成的晶體 干冰 硫磺 碘和固態(tài)稀有氣體均為分子晶體 由于分子晶體是由分子構(gòu)成的 所以它們?cè)诠虘B(tài)和熔融狀態(tài)時(shí)都不導(dǎo)電 3 原子晶體相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體 原子間以很強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合 而且形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 要破壞它需要很大的能量 所以原子晶體的熔沸點(diǎn)高 硬度很大 如SiO2 晶體硅 金剛石等 4 金屬晶體金屬離子與自由電子之間的作用 三 物質(zhì)熔 沸點(diǎn)的比較1 不同類晶體 一般情況下 原子晶體 離子晶體 分子晶體 大多數(shù)金屬晶體熔 沸點(diǎn)較高 如 金剛石 氧化鎂 鐵 水 2 同種類型晶體 構(gòu)成晶體質(zhì)點(diǎn)間的作用大 則熔沸點(diǎn)高 反之則小 離子晶體 離子所帶的電荷數(shù)越高 離子半徑越小 則其熔沸點(diǎn)就越高 分子晶體 對(duì)于組成與結(jié)構(gòu)相似的分子晶體 相對(duì)分子質(zhì)量越大 則熔沸點(diǎn)越高 原子晶體 鍵長越小 鍵能越大 則熔沸點(diǎn)越高 金屬晶體 在同類金屬晶體中 金屬離子半徑越小 陽離子所帶的電荷數(shù)越多 金屬鍵越強(qiáng) 熔 沸點(diǎn)越高 如Li Na K Rb Cs 3 常溫常壓下狀態(tài) 熔點(diǎn) 固態(tài)物質(zhì) 液態(tài)物質(zhì) 沸點(diǎn) 液態(tài)物質(zhì) 氣態(tài)物質(zhì)中學(xué)階段應(yīng)熟知幾種典型晶體的結(jié)構(gòu) 干冰晶體中 每個(gè)CO2分子周圍距離最近且相等的CO2分子有12個(gè) 分子之間無化學(xué)鍵 晶體中有單個(gè)分子 石英晶體中 每個(gè)硅原子與相鄰4個(gè)氧原子以共價(jià)鍵相結(jié)合 形成正四面體結(jié)構(gòu) 硅原子在正四面體的中心 每個(gè)氧原子連接2個(gè)硅原子 硅氧原子交替連接形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 晶體中無分子存在 晶體中最小環(huán)有6個(gè)硅原子 6個(gè)氧原子 金剛石中 每個(gè)碳原子與相鄰的4個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合 形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 晶體中的最小碳環(huán)上有6個(gè)碳原子 這6個(gè)碳原子不在同一平面內(nèi) 考點(diǎn)一同素異形體 同分異構(gòu)體 同位素 例1幾種1 18號(hào)元素的原子半徑和主要化合價(jià)見下表 A 白磷和紅磷B 16O與18OC O2與O3D H2O與D2O F CH3 CH2 O CH2 CH3 乙醚 和CH3CH2CH2CH2OH 丁醇 1 互為同位素的是 填字母編號(hào) 下同 2 互為同素異形體的是 3 互為同分異構(gòu)體的是 解析 白磷和紅磷 O2與O3是同一種元素組成的不同性質(zhì)的單質(zhì) 16O與18O同種元素的不同原子 E F中的兩種物質(zhì)分子式是一樣的 但結(jié)構(gòu)是不同的 B AC EF 方法技巧點(diǎn)撥 同素異形體 同分異構(gòu)體 同位素幾個(gè)概念是學(xué)生易混淆的 一定要從本質(zhì)上去掌握其內(nèi)涵和外延 要用對(duì)比的方法分清它們的區(qū)別和聯(lián)系 考點(diǎn)二晶體性質(zhì)分析 例2碳化硅 SiC 的一種晶體具有類似金剛石的結(jié)構(gòu) 其中碳原子和硅原子的位置是交替的 在下列三種晶體 金剛石 晶體硅 碳化硅中 它們的熔點(diǎn)從高到低的順序是 A B C D A 解析 由于題給的三種物質(zhì)都屬于原子晶體 而且結(jié)構(gòu)相似都是正四面體形的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 所以晶體的熔點(diǎn)由微粒間的共價(jià)鍵強(qiáng)弱決定 這里共價(jià)鍵強(qiáng)弱主要由鍵長決定 可近似地看作是成鍵原予的半徑之和 由于硅的原子半徑大于碳原子 所以鍵的強(qiáng)弱順序?yàn)镃 C C Si Si Si 熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)榻饎偸?碳化硅 晶體硅 方法技巧點(diǎn)撥 解答此類題型必須理清晶體中的基本粒子 熟悉晶體中成鍵粒子之間的作用力 掌握影響晶體熔點(diǎn)高低的因素 明了物質(zhì)的狀態(tài)變化與化學(xué)鍵變化的關(guān)系 例3近年來科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了由100個(gè)碳原子構(gòu)成一個(gè)具有完美對(duì)稱性的C100原子團(tuán) 其中每個(gè)碳原子仍可形成4個(gè)化學(xué)鍵 最內(nèi)層是由20個(gè)碳原子構(gòu)成的正十二面體 即每個(gè)碳與其他三個(gè)碳相連 外層的60個(gè)碳原子形成12個(gè)單獨(dú)的正五邊形 即每個(gè)碳原子與其他2個(gè)碳相連 處于中間層次的碳原子連接內(nèi)外層碳原子 當(dāng)它與氫氣或氟氣發(fā)生化合反應(yīng)形成分子時(shí) 其產(chǎn)物的分子式為 A C100H20和C100F20B C100H60和C100F60C C100H12和C100F12D C100H40和C100F40 考點(diǎn)三晶體結(jié)構(gòu)分析 B 解析 C100中 最內(nèi)層20個(gè)碳原子構(gòu)成正十二面體時(shí) 每個(gè)碳原子與其他三個(gè)碳原子相連 再分別與處在中間層次的20個(gè)碳原子以共價(jià)鍵相連 故最內(nèi)層20個(gè)碳原子中 每個(gè)碳原子都形成4個(gè)單鍵 不能再與H或F形成共價(jià)鍵 最外層60個(gè)碳原子 每個(gè)碳原子與其他2個(gè)碳原子相連 故60個(gè)碳原子少成60 2 120個(gè)共價(jià)鍵 中間20個(gè)碳原子與最內(nèi)層碳成20個(gè)共價(jià)鍵 與最外層碳成60個(gè)共價(jià)鍵 即可達(dá)每個(gè)碳成4個(gè)共價(jià)鍵的要求 所以最外層碳原子少成的共價(jià)鍵數(shù)目為120 60 60 即1個(gè)C100還可與60個(gè)H原子或F原子形成60個(gè)共價(jià)單鍵 方法技巧點(diǎn)撥 富勒烯系列中 有多種碳的同素異形體 其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與C60相似 按每個(gè)碳原子可成4個(gè)單鍵的要求考查它們 可發(fā)現(xiàn)它們可與H原子或鹵素原子形成單鍵 從而可推知它們分子中碳碳鍵的類型與個(gè)數(shù) 考點(diǎn)四晶胞中實(shí)際擁有微粒的數(shù)目 例4在高溫超導(dǎo)領(lǐng)域中 有一種化合物叫鈣鈦礦 其晶體結(jié)構(gòu)中有代表性的最小單位結(jié)構(gòu)如圖所示試回答 1 在該晶體中每個(gè)鈦離子周圍與它最近且相等距離的鈦離子有多少個(gè) 2 在該晶體中氧 鈣 鈦的粒子個(gè)數(shù)比是多少 解析 在該晶體中每個(gè)鈦離子周圍與它最近且相等距離的鈦離子 相當(dāng)于取八個(gè)鈣鈦 礦的最小單位結(jié)構(gòu)進(jìn)行堆積 共有前后 左右 上下 共6個(gè) 鈣鈦礦的最小單位結(jié)構(gòu)中 n Ti 8 1 n O 12 3 n Ca 1 1 1 n Ti n O n Ca 1 3 1 答案 1 6個(gè) 2 1 3 1 方法技巧點(diǎn)撥 一個(gè)晶胞中實(shí)際擁有微粒的數(shù)目 頂點(diǎn)微粒數(shù) 棱上微粒數(shù) 面上微粒數(shù) 內(nèi)部微粒數(shù) 1 1 下列說法正確的是 可用丁達(dá)爾現(xiàn)象區(qū)分溶液與膠體 生石灰與水混合的過程只發(fā)生物理變化 O3是由3個(gè)氧原子構(gòu)成的化合物 CuSO4 5H2O是一種混合物 和互為同位素 性質(zhì)相似 常溫下 pH 1的水溶液中Na Fe2 可以大量共存 A A B C D 明礬和漂白粉常用于自來水的凈化和殺菌消毒 兩者的作用原理相同 C 石墨 s C 金剛石 s H 0 所以石墨比金剛石穩(wěn)定 解析 中生石灰與水混合生成熟石灰 反應(yīng)的方程式為CaO H2O Ca OH 2 中的O3是一種單質(zhì) 中的CuSO4 5H2O是一種帶有結(jié)晶水的化合物 同位素的研究對(duì)象是原子 核素 現(xiàn)提供是單質(zhì)分子 錯(cuò) 在酸性條件下將轉(zhuǎn)化為CO2氣體而不能大量存在 與Fe2 將發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存 錯(cuò) 明礬的凈水原理是Al3 水解生成Al OH 3膠體而具有吸附懸浮雜質(zhì)的功能 漂白粉的殺菌消毒作用是由于生成的HClO具有強(qiáng)氧化性 很顯然兩者的原理是不同的 錯(cuò) 石墨轉(zhuǎn)化為金剛石要吸收熱量 說明金剛石能量高于石墨 能量越高越活潑 因此有石墨比金剛石穩(wěn)定 正確 2 2011 新課標(biāo)全國 短周期元素W X Y和Z的原子序數(shù)依次增大 元素W是制備一種高效電池的重要材料 X原子的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的2倍 元素Y是地殼中含量最豐富的金屬元素 Z原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍 下列說法錯(cuò)誤的是 A 元素W X的氯化物中 各原子均滿足8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)B 元素X與氫形成的原子比為1 1的化合物有很多種C 元素Y的單質(zhì)與氫氧化鈉溶液或鹽酸反應(yīng)均有氫氣生成D 元素Z可與元素X形成共價(jià)化合物XZ2 A 解析 元素W是制備一種高效電池的重要材料 說明W是Li X原子的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的2倍 說明X是碳元素 元素Y是地殼中含量最豐富的金屬元素 因此Y是Al 短周期元素電子層數(shù)最多是3層 如果原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍 所以可能是He C和S 又因?yàn)閃 X Y和Z的原子序數(shù)依次增大 所以Z只能是S 元素W X的氯化物分別是LiCl和CCl4 前者鋰原子不能滿足8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu) A不正確 X與氫形成的原子比為1 1的化合物可以是C2H2 C6H6或C8H8 B正確 單質(zhì)鋁與氫氧化鈉溶液或鹽酸反應(yīng)均有氫氣生成 C正確 C和S均屬于非金屬元素 二者可以形成共價(jià)化合物CS2 D正確 B 3 2011 四川 下列推論正確的 A SiH4的沸點(diǎn)高于CH4 可推測(cè)PH3的沸點(diǎn)高于NH3B 為正四面體結(jié)構(gòu) 可推測(cè)出也為正四面體結(jié)構(gòu)C CO2晶體是分子晶體 可推測(cè)SiO2晶體也是分子晶體D C2H6是碳鏈為直線型的非極性分子 可推測(cè)C3H8也是碳鏈為直線型的非極性分子 解析 氨氣分子之間存在氫鍵 沸點(diǎn)高于PH3的 SiO2晶體也是原子晶體 C3H8不是直線型的 碳鏈呈鋸齒形且為極性分子 4 現(xiàn)有一種新型的無機(jī)非金屬材料BN 它的一種同分異構(gòu)體a BN晶體為層狀結(jié)構(gòu) 平面結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示 則關(guān)于該物質(zhì)的結(jié)構(gòu) 性質(zhì)和用途的敘述 正確的是 B A a BN是一種堅(jiān)硬耐磨材料 類似于金剛石B 若層狀結(jié)構(gòu)中有n個(gè)硼原子 則有n個(gè)六元環(huán)C 已知a BN在水蒸氣作用下能微弱水解 則水解產(chǎn)物為B2H6和HNO3D a BN晶體中各原子均達(dá)到八電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 解析 由題給信息可知 a BN是一種層狀結(jié)構(gòu)的無機(jī)材料 其結(jié)構(gòu)應(yīng)該類似于石墨 其硬度不會(huì)大 選項(xiàng)A不正確 由圖可知 每個(gè)B由三個(gè)六邊形共用 則折算后每個(gè)六邊形中B個(gè)數(shù)為3 1 3 1個(gè) 所以選項(xiàng)B正確 a BN中 B顯 3 N為 3價(jià) 根據(jù)水解機(jī)理可知 水分子中的氫應(yīng)該與顯負(fù)價(jià)N結(jié)合成NH3另一產(chǎn)物為B OH 3 所以選項(xiàng)C不正確 B原子沒有達(dá)到八電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 所以選項(xiàng)D不正確 5 X Y Z W是原子序數(shù)依次增大的短周期元素 且互不同族 其中只有兩種為金屬 X原子的最外層電子數(shù)與次外層電子數(shù)相等 X與W Y與Z這兩對(duì)原子的最外層電子數(shù)之和均為9 單質(zhì)Y和W都可與濃的NaOH溶液反應(yīng) 下列說法不正確的是 A 原子半徑Y(jié) Z WB XW2熔點(diǎn)為 107 沸點(diǎn)為12 5 說明固態(tài)XW2為分子晶體C YW3水溶液蒸干并灼燒可得YW3固體D ZW2分子結(jié)構(gòu)如右圖 說明ZW2是極性分子 C 解析 由題干可以推出X Y Z W對(duì)應(yīng)的元素分別為Be Al S Cl 所以很容易得出C項(xiàng)是不正確的 因?yàn)锳lCl3的溶液蒸干并灼燒后得到的是Al2O3 C 6 氟化氫鉀 KHF2 熔點(diǎn)225 晶體結(jié)構(gòu)與NaCl類似 易溶于水 水溶液呈酸性 加熱至310 時(shí)有氟化氫逸出 用以制造無水氟化氫 熔融電解時(shí)可制得單質(zhì)氟等 下列說法不正確的是 A 氟化氫鉀晶體中每個(gè)K 緊鄰的K 有12個(gè)B 氟化氫鉀晶體中的陽離子和陰離子的個(gè)數(shù)比為1 1C 電解時(shí)可在陰極析出氟氣D 氟化氫鉀溶液中 c K c 解析 在A選項(xiàng)中 根據(jù)提示氟化氫鉀晶體結(jié)構(gòu)與NaCl類似 則每個(gè)K 緊鄰的K 有12個(gè) 在B選項(xiàng)中氟化氫鉀中的陽離子為K 陰離子為HF 其個(gè)數(shù)比為1 1 在C選項(xiàng)中 F 在陽極放電析出氟氣 在D選項(xiàng)中 由題意 溶液顯酸性 可知HF要電離 故溶液中c K c 7 1 有五列同族元素的物質(zhì) 在101 3kPa時(shí)測(cè)得它們的沸點(diǎn) 如下表所示 對(duì)應(yīng)表中內(nèi)容 回答下列問題 a b c的化學(xué)式分別為 第 行物質(zhì)均有氧化性 其氧化性從左到右 填 增強(qiáng) 或 減弱 第 行物質(zhì)對(duì)應(yīng)水溶液均是酸 其中 是弱酸 第 橫行中各化合物的穩(wěn)定性順序?yàn)?H2S的沸點(diǎn)比HI Ne Br2 HF 減弱 氫氟酸 或HF H2O H2S H2Se H2Te 低 2 下表為長式周期表的一部分 其中的編號(hào)代表對(duì)應(yīng)的元素 元素g與h形成的化合物的晶體類型是 元素d與元素a形成的X分子的空間構(gòu)型為 請(qǐng)寫出與N2互為等電子體的分子 離子的化學(xué)式 各寫一種 離子晶體 三角錐形 CO 在測(cè)定a與f形成化合物的相對(duì)分子質(zhì)量時(shí) 實(shí)驗(yàn)測(cè)得的值一般高于理論值的主要原因是 元素d的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物稀溶液與元素g的單質(zhì)反應(yīng)時(shí) 元素 被還原到最低價(jià) 該反應(yīng)的化學(xué)方程式是 將過量的X通入含有元素j的藍(lán)色硫酸鹽溶液中 其離子方程式為 HF氣態(tài)時(shí)會(huì)形成 HF n分子 或 HF分子間形成氫鍵 4Mg 10HNO3 4Mg NO3 2 NH4NO3 3H2O Cu2 4NH3 Cu NH3 4 2 解析 1 本題以元素周期律為主要命題點(diǎn) 考查元素周期表 元素周期律的有關(guān)知識(shí) 由元素周期表可知 a b c的化學(xué)式分別為Ne Br2 HF 第 行為鹵素單質(zhì) 均有氧化性 其氧化性從左到右減弱 第 行為鹵化氫 其水溶液除氫氟酸為弱酸 其余為強(qiáng)酸 第 行為氧族元素的氫化物 由元素周期律知識(shí)可知穩(wěn)定性順序?yàn)镠2O H2S H2Se H2Te H2S的相對(duì)分子質(zhì)量小 H2S的沸點(diǎn)比HI低 2 元素g與h形成的化合物是MgCl2 是典型的離子晶體 元素d與元素a形成的X分子為NH3分子 其空間構(gòu)形為三角錐形 與N2互為等電子體的分子 離子有CO CN NO 等 元素a與f形成化合物時(shí) 容易形成締合分子即 HF n 實(shí)際上就是較強(qiáng)的分子間作用力即氫鍵作用 據(jù)題意 元素d的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物稀溶液即為稀HNO3 與Mg作用 根據(jù)題意即可寫出方程式 要注意質(zhì)量守恒與得失電子守恒 4Mg 10HNO3 4Mg NO3 2 NH4NO3 3H2O 元素j為29號(hào)元素Cu Cu2 通過配位鍵與NH3結(jié)合 形成配位化合物 Cu2 4NH3 Cu NH3 4 2 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全