浙江省高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)航 第4單元第17講 從微觀結(jié)構(gòu)看物質(zhì)的多樣性課件 新課標

一、同素異形體、同分異構(gòu)體一、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、富勒烯的比較金剛石石墨富勒烯結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)原子間以共價鍵結(jié)合成平面正六邊形碳原子形成的封閉籠狀分子，C60中有12個正六邊形，20個正五邊形性質(zhì)無色透明有光澤，十分堅硬，熔點高黑色，質(zhì)地軟，熔點高熔點低 (2)氧氣與臭氧的比較氧氣臭氧物理性質(zhì)氣體無色，液體呈淡藍色氣體呈淡藍色，固體呈紫黑色化學(xué)性質(zhì) 有強氧化性氧化性比氧氣強轉(zhuǎn)化O2在放電時轉(zhuǎn)化成O3，O3在催化劑存在時又可分解為O2 (3)紅磷與白磷的比較組成與結(jié)構(gòu)性質(zhì)紅磷結(jié)構(gòu)復(fù)雜紅棕色固體，著火點較高，不溶于水及有機溶劑白磷P4是正四面體蠟狀固體，不溶于水，易溶于CS2，有劇毒，著火點低，能自燃 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。有機化合物中形成同分異構(gòu)體的原因是每個碳原子可形成4個共價鍵。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)象的存在是有機物種類繁多的一個重要原因。 典型的同分異構(gòu)體對比如下： 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可電離出自由移動的陰、陽離子，能夠?qū)щ?；熔、沸點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，所以它們在固態(tài)和熔融狀態(tài)時都不導(dǎo)電。 3原子晶體 相鄰原子間以共價鍵相結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。原子間以很強的共價鍵相結(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、沸點的比較三、物質(zhì)熔、沸點的比較 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)點間的作用大，則熔沸點高，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，則其熔沸點就越高。 分子晶體：對于組成與結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，則熔沸點越高。 原子晶體：鍵長越小、鍵能越大，則熔沸點越高。 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，熔、沸點越高，如LiNaKRbCs。 3常溫常壓下狀態(tài) 熔點：固態(tài)物質(zhì)液態(tài)物質(zhì) 沸點：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CO2分子周圍距離最近且相等的CO2分子有12個，分子之間無化學(xué)鍵，晶體中有單個分子。石英晶體中，每個硅原子與相鄰4個氧原子以共價鍵相結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(gòu)，硅原子在正四面體的中心，每個氧原子連接2個硅原子，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個硅原子、6個氧原子。金剛石中，每個碳原子與相鄰的4個碳原子以共價鍵結(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個碳原子，這6個碳原子不在同一平面內(nèi)?？键c一 同素異形體、同分異構(gòu)體、同位素 例例1 幾種118號元素的原子半徑和主要化合價見下表： A白磷和紅磷 B16O與18O CO2與O3 DH2O與D2OFCH3CH2OCH2CH3(乙醚)和CH3CH2CH2CH2OH(丁醇)。 (1)互為同位素的是_(填字母編號，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。BACEF 【方法技巧點撥】同素異形體、同分異構(gòu)體、同位素幾個概念是學(xué)生易混淆的，一定要從本質(zhì)上去掌握其內(nèi)涵和外延，要用對比的方法分清它們的區(qū)別和聯(lián)系。考點二 晶體性質(zhì)分析 例例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，它們的熔點從高到低的順序是() A B C DA 【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)，所以晶體的熔點由微粒間的共價鍵強弱決定，這里共價鍵強弱主要由鍵長決定，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，所以鍵的強弱順序為CCCSiSiSi，熔點由高到低的順序為金剛石碳化硅晶體硅。 【方法技巧點撥】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。 例例3 近年來科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了由100個碳原子構(gòu)成一個具有完美對稱性的C100原子團，其中每個碳原子仍可形成4個化學(xué)鍵。最內(nèi)層是由20個碳原子構(gòu)成的正十二面體(即每個碳與其他三個碳相連)。外層的60個碳原子形成12個單獨的正五邊形(即每個碳原子與其他2個碳相連)。處于中間層次的碳原子連接內(nèi)外層碳原子。當它與氫氣或氟氣發(fā)生化合反應(yīng)形成分子時，其產(chǎn)物的分子式為() AC100H20和C100F20 BC100H60和C100F60 CC100H12和C100F12 DC100H40和C100F40考點三 晶體結(jié)構(gòu)分析 B 【解析】C100中，最內(nèi)層20個碳原子構(gòu)成正十二面體時，每個碳原子與其他三個碳原子相連，再分別與處在中間層次的20個碳原子以共價鍵相連，故最內(nèi)層20個碳原子中，每個碳原子都形成4個單鍵，不能再與H或F形成共價鍵，最外層60個碳原子，每個碳原子與其他2個碳原子相連，故60個碳原子少成602=120個共價鍵，中間20個碳原子與最內(nèi)層碳成20個共價鍵，與最外層碳成60個共價鍵，即可達每個碳成4個共價鍵的要求，所以最外層碳原子少成的共價鍵數(shù)目為12060=60，即1個C100還可與60個H原子或F原子形成60個共價單鍵。 【方法技巧點撥】富勒烯系列中，有多種碳的同素異形體，其結(jié)構(gòu)特點與C60相似，按每個碳原子可成4個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數(shù)。 考點四 晶胞中實際擁有微粒的數(shù)目 例例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)在該晶體中每個鈦離子周圍與它最近且相等距離的鈦離子有多少個？ (2)在該晶體中氧、鈣、鈦的粒子個數(shù)比是多少？ 【解析】在該晶體中每個鈦離子周圍與它最近且相等距離的鈦離子，相當于取八個鈣鈦。 礦的最小單位結(jié)構(gòu)進行堆積，共有前后、左右、上下，共6個。 鈣鈦礦的最小單位結(jié)構(gòu)中，n(Ti)=8 =1；n(O)=12 =3；n(Ca)=11=1。 n(Ti) n(O) n(Ca)=1 3 1。1814【答案】 (1)6個(2)1 3 1 【方法技巧點撥】一個晶胞中實際擁有微粒的數(shù)目=頂點微粒數(shù) +棱上微粒數(shù) +面上微粒數(shù) +內(nèi)部微粒數(shù)1。 181412 1.下列說法正確的是() 可用丁達爾現(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個氧原子構(gòu)成的化合物 CuSO45H2O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 -3NO-3HCO1682O1882OA 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) H0，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CuSO45H2O是一種帶有結(jié)晶水的化合物。同位素的研究對象是原子(核素)，現(xiàn)提供是單質(zhì)分子，錯，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，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具有強氧化性，很顯然兩者的原理是不同的，錯，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。-3HCO-3NO 2.(2011新課標全國新課標全國)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形成共價化合物XZ2A 【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，又因為W、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，二者可以形成共價化合物CS2，D正確。B 3.(2011四川四川) 下列推論正確的() ASiH4的沸點高于CH4，可推測PH3的沸點高于NH3 B 為正四面體結(jié)構(gòu)，可推測出 也為正四面體結(jié)構(gòu) CCO2晶體是分子晶體，可推測SiO2晶體也是分子晶體 DC2H6是碳鏈為直線型的非極性分子，可推測C3H8也是碳鏈為直線型的非極性分子+4NH+4PH 【解析】氨氣分子之間存在氫鍵，沸點高于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 Aa-BN是一種堅硬耐磨材料，類似于金剛石 B若層狀結(jié)構(gòu)中有n個硼原子，則有n個六元環(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HNO3 Da-BN晶體中各原子均達到八電子穩(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)的無機材料，其結(jié)構(gòu)應(yīng)該類似于石墨，其硬度不會大，選項A不正確。由圖可知，每個B由三個六邊形共用，則折算后每個六邊形中B個數(shù)為31/3=1個，所以選項B正確。a-BN中，B顯+3，N為-3價，根據(jù)水解機理可知，水分子中的氫應(yīng)該與顯負價N結(jié)合成NH3另一產(chǎn)物為B(OH)3，所以選項C不正確。B原子沒有達到八電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以選項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)ZW BXW2熔點為-107 ，沸點為12.5 ，說明固態(tài)XW2為分子晶體 CYW3水溶液蒸干并灼燒可得YW3固體 DZW2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對應(yīng)的元素分別為Be、Al、S、Cl，所以很容易得出C項是不正確的，因為AlCl3的溶液蒸干并灼燒后得到的是Al2O3。C 6.氟化氫鉀(KHF2)熔點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 時有氟化氫逸出。用以制造無水氟化氫，熔融電解時可制得單質(zhì)氟等。下列說法不正確的是() A氟化氫鉀晶體中每個K+緊鄰的K+有12個 B氟化氫鉀晶體中的陽離子和陰離子的個數(shù)比為1 1 C電解時可在陰極析出氟氣 D氟化氫鉀溶液中，c(K+)c( )-2HF 【解析】在A選項中，根據(jù)提示氟化氫鉀晶體結(jié)構(gòu)與NaCl類似，則每個K+緊鄰的K+有12個；在B選項中氟化氫鉀中的陽離子為K+，陰離子為HF，其個數(shù)比為1 1，在C選項中，F(xiàn)-在陽極放電析出氟氣，在D選項中，由題意“溶液顯酸性”，可知HF要電離，故溶液中c(K+)c( )。-2HF 7. (1)有五列同族元素的物質(zhì)，在101.3 kPa時測得它們的沸點()如下表所示： He 268.8(a) 249.5Ar 185.8Kr 151.7F2 187.0Cl2 33.6(b) 58.7I2 184.0(c) 19.4HCl 84.0HBr 67.0HI 35.3H2O 100.0H2S 60.2(d) 42.0H2Te 1.8CH4 161.0 SiH4 112.0 GeH4 90.0(e) 52.0 對應(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”或“減弱”)；第行物質(zhì)對應(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 為 ：_； H2S的沸點比HI_。Ne、Br2、HF 減弱 氫氟酸(或HF) H2OH2SH2SeH2Te 低 (2)下表為長式周期表的一部分，其中的編號代表對應(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 22C 在測定a與f形成化合物的相對分子質(zhì)量時，實驗 測 得 的 值 一 般 高 于 理 論 值 的 主 要 原 因 是 ：_。 元素d的最高價氧化物對應(yīng)的水化物稀溶液與元素g的單質(zhì)反應(yīng)時，元素被還原到最低價，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是：_。 將過量的X通入含有元素j的藍色硫酸鹽溶液中，其離子方程式為：_。HF氣態(tài)時會形成(HF)n分子(或“HF分子間形成氫鍵”) 4Mg+10HNO3=4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O Cu2+4NH3=Cu(NH3)42+ 【解析】 (1)本題以元素周期律為主要命題點，考查元素周期表、元素周期律的有關(guān)知識，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，其余為強酸；第行為氧族元素的氫化物，由元素周期律知識可知穩(wěn)定性順序為H2OH2SH2SeH2Te；H2S的相對分子質(zhì)量小，H2S的沸點比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，容易形成締合分子即(HF)n，實際上就是較強的分子間作用力即氫鍵作用。 據(jù)題意，元素d的最高價氧化物對應(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)42+。22C