(完整版)化学键与晶体类型

第八讲化学键与晶体类型

考试大纲要求

1．理解离子键、共价键的涵义，了解键的极性。

2．了解几种晶体类型（离子晶体、原子晶体、分子晶体）及其性质。

知识规律总结

一、化学键与分子间作用力

二、化学键的分类

表4-2离子键、共价键和金属键的比较

三、共价键的类型

表4-3非极性键和极性键的比较

四、分子的极性

1．非极性分子和极性分子

表4-4 非极性分子和极性分子的比较

2．常见分子的类型与形状

表4-5常见分子的类型与形状比较

3．分子极性的判断

（1）只含有非极性键的单质分子是非极性分子。

（2）含有极性键的双原子化合物分子都是极性分子。

（3）含有极性键的多原子分子，空间结构对称的是非极性分子；空间结构不对称的为极性分子。

注意：判断AB n型分子可参考使用以下经验规律：①若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子，若不等则为极性分子；②若中心原子有孤对电子（未参与成键的电子对）则为极性分子，若无孤对电子则为非极性分子。

五、晶体类型

1．分类

表4-6各种晶体类型的比较

2

极性溶剂，熔化时能够导电，溶沸点高多数溶剂，导电性

差，熔沸点很高

液能够导电，

溶沸点低

电和热的良

导体，熔沸点

高或低

实例食盐晶体金刚石氨、氯化氢镁、铝

2．物质溶沸点的比较

（1）不同类晶体：一般情况下，原子晶体>离子晶体>分子晶体

（2）同种类型晶体：构成晶体质点间的作用大，则熔沸点高，反之则小。

①离子晶体：离子所带的电荷数越高，离子半径越小，则其熔沸点就越高。

②分子晶体：对于同类分子晶体，式量越大，则熔沸点越高。

③原子晶体：键长越小、键能越大，则熔沸点越高。

（3）常温常压下状态

①熔点：固态物质>液态物质

②沸点：液态物质>气态物质

3．“相似相溶”规律

极性分子组成的溶质易溶于由极性分子组成的溶剂；非极性分子组成的溶质易溶于由非极性分子组成的溶剂。

思维技巧点拨

一、化学键及分子极性的判断

【例1】下列叙述正确的是

A.P4和NO2都是共价化合物

l4和NH3都是以极性键结合的极性分子

C.在CaO和SiO2晶体中，都不存在单个小分子

D.甲烷的结构式：是对称的平面结构，所以是非极性分子

【解析】P4和NO2分子中都含有共价键，但P4是单质，故选项A错误。CCl4是含有极性键的非极性分子，故选项B错误。原子晶体、离子晶体和金属晶体中不存在小分子，只有分子晶体中才存在小分子，故选项C正确。甲烷分子为正四面体形的非极性分子，故选项D错误。本题正确答案为C。

【例2】关于化学键的下列叙述中，正确的是

A.离子化合物可能含共价键

B.共价化合物可能含离子键

C.离子化合物中含离子键

D.共价化合物中不含离子键

【解析】凡含有离子键的化合物不管是否含有共价键，一定属于离子化合物，所以共价化合物中不可能含有离子键。本题正确答案为ACD。

二、熔沸点判断

【例3】碳化硅（SiC）的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的

第3页

位置是交替的。在下列三种晶体①金刚石、②晶体硅、③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是

A.①③②

B.②③①

C.③①②

D.②①③

【解析】由于题给的三种物质都属于原子晶体，而且结构相似都是正四面体形的空间网状结构，所以晶体的熔点由微粒间的共价键强弱决定，这里共价键强弱主要由键长决定，可近似地看作是成键原子的半径之和，由于硅的原子半径大于碳原子，所以键的强弱顺序为C—C>C—Si>Si—Si，熔点由高到低的顺序为金刚石>碳化硅>晶体硅。本题正确答案为A。

三、晶体结构知识的应用

【例4】图4-1是石英晶体平面示意图，它实际上是立体的网状结构，其中硅、氧原子数之比为_______。原硅酸根离子SiO44-的结构如图4-2所示，二聚硅酸根离子Si2O76-中，只有硅氧键，它的结构可表示为_______。

【解析】由图4-1可以看出：每个硅原子周围结合4个氧原子，同时每个氧原子跟2个硅原子结合，因此二氧化硅晶体（石英）是由氧、硅原子按原子个数1∶2组成的立体空间网状结构的原子晶体。Si2O76-只有硅氧键，根据SiO44-的结构图可得Si2O76-的结构图见图4-3。

【例5】（1）中学化学教材中图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。NiO（氧化镍）晶体的结构与NaCl相同，Ni2+与最邻近O2-的核间距离为a×10-8cm，计算NiO晶体的密度（已知NiO的摩尔质量为74.7g/mol）。

（2）天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某氧化镍晶体中就存在如图4-4所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为Ni0.97O，试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。

4

第5页

【解析】 晶胞中阴、阳离子个数的确定通常采用“原子分割法”，具体如下：①处于顶点的离子，同时为8个晶胞共有，每个离子有1/8属于晶胞；②处于棱上的离子，同时为4个晶胞共有，每个离子有1/4属于晶胞；③处于面上的离子，同时为2个晶胞共有，每个离子有1/2属于晶胞；④处于内部的1个离子，则完全属于该晶胞，该离子数目为1。要确定NiO 的密度，就应确定单位体积中NiO 分子的个数，再结合NiO 的摩尔质量求算出该晶体中NiO 的质量，最后求出密度。本题解答如下：

（1）如图4-5所示，以立方体作为计算单元，此结构中含有Ni 2+—O 2-离子数为：4×81=

2

1

（个），所以1 mol NiO 晶体中应含有此结构的数目为6.02×1023÷2

1

=12.04×1023（个），又

因一个此结构的体积为（a×10-8cm ）3，所以1 mol NiO 的体积应为

12.04×1023×（a×10-8）cm 3，

NiO 的摩尔质量为74.7g/mol ，所以NiO 晶体的密度为3823)10(1004.127.74-⨯⨯⨯a =

3

62

a （g/cm 3）

（2）解法一（列方程）：设1 mol Ni 0.97O 中含Ni 3+为 x mol ，Ni 2+为y mol ，则得

解得x=0.06,y=0.91，故

n(Ni 3+)∶n(Ni 2+)=6∶91

解法二（十字交叉）：由化学式Ni 0.97O 求出Ni 的平均化合价为2/0.97，则有

故n(Ni 3+)∶n(Ni 2+)=6∶91。

基础知识

1．化学键 化 定义

学

相邻的原子之间强烈的相互作用