2019届高考化学二轮复习专题十二物质结构与性质——突破选考第35题课件（147张）

2019届高考化学二轮复习专题十二物质结构与性质——突破选考第35题课件（147张）

专题 十二 　 物质结构与性质 —— 突破选 　　　　　 考第 35 题 [ 考纲要求 ] 　 1. 原子结构与元素的性质： (1) 了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，能正确书写 1 ～ 36 号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和电子排布图； (2) 了解电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质； (3) 了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用； (4) 了解电负性的概念并能用以说明元素的某些性质。 2. 化学键与分子结构： (1) 理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质； (2) 了解共价键的形成、极性、类型 (σ 键和 π 键 ) ，了解配位键的含义； (3) 能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质； (4) 了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型 (sp 、 sp 2 、 sp 3 ) ； (5) 能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。 3. 分子间作用力与物质的性质： (1) 了解范德华力的含义及对物质性质的影响； (2) 了解氢键的含义，能列举存在氢键的物质，并能解释氢键对物质性质的影响。 4. 晶体结构与性质： (1) 了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别； (2) 了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响； (3) 了解分子晶体结构与性质的关系； (4) 了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系； (5) 理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质，了解金属晶体常见的堆积方式； (6) 了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。 内容索引 考点一　原子结构与性质 考点二　分子结构与性质 考点三　晶体结构与性质 原子结构与性质 考点一 ( 一 ) 基态原子的核外电子排布 1. 排布规律 (1) 能量最低原理：基态原子核外电子优先占据能量最低的原子轨道，如 Ge ： 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 2 。 (2) 泡利原理：每个原子轨道上最多只能容纳 2 个自旋状态相反的电子。 (3) 洪特规则：原子核外电子在能量相同的各轨道上排布时，电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同。 核心知识透析 2. 表示方法 表示方法 举例 电子排布式 Cr ： 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 简化电子排布式 Cu ： [Ar]3d 10 4s 1 价电子排布式 Fe ： 3d 6 4s 2 电子排布图 ( 或轨道表示式 ) 3. 特殊原子的核外电子排布式 (1)Cr 的核外电子排布： 先按能量从低到高排列： 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 4 ，因 3d 5 为半充满状态，比较稳定，故需要将 4s 轨道的一个电子调整到 3d 轨道，得 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5 ，再将同一能层的排到一起，得该原子的电子排布式： 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 。 (2)Cu 的核外电子排布： 先按能量从低到高排列： 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 9 ，因 3d 10 为全充满状态，比较稳定，故需要将 4s 轨道的一个电子调整到 3d 轨道，得 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 10 ，再将同一能层的排到一起，得该原子的电子排布式： 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 。 易错提醒 　 (1) 在写基态原子的电子排布式时，常出现以下错误： ① 3d 、 4s 书写顺序混乱。 ② 违背洪特规则特例。 (2) 在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误： ① 　 ( 违反能量最低原理 ) ② ( 违反 泡利原理 ) ③ ( 违反洪特规则 ) ④ ( 违反洪特规则 ) (3) 注意元素电子排布式、简化电子排布式、元素价电子排布式的区别与联系。 如 Fe 的电子排布式： 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 ；简化电子排布式： [Ar] 3d 6 4s 2 ；价电子排布式： 3d 6 4s 2 。 ( 二 ) 元素的第一电离能和电负性的递变性及应用 1. 元素的电离能 第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能。常用符号 I 1 表示，单位为 kJ·mol － 1 。 (1) 原子核外电子排布的周期性 随着原子序数的增加，元素原子的外围电子排布呈现周期性的变化：每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布重复出现 从 到 的 周期性变化 。 n s 1 n s 2 n p 6 (2) 元素第一电离能的周期性变化 随着原子序数的递增，元素的第一电离能呈周期性变化： 同周期从左到右，第一电离能有 逐渐 的 趋势，稀有气体的第一电离能 最 ， 碱金属的第一 电离能最 ； 同主族从上到下，第一电离能 有 逐渐 的 趋势。 增大 大 小 减小 说明 　同周期元素，从左到 右 第一 电离能呈增大趋势。同 能 级 的轨道为全满、半满时较 相 邻元素 要大，即第 Ⅱ A 族、第 Ⅴ A 族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素。如 Be 、 N 、 Mg 、 P 。 (3) 元素电离能的应用 ① 判断元素金属性的强弱 电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之，则越弱。 ② 判断元素的化合价 如果某元素的 I n ＋ 1 ≫ I n ，则该元素的常见化合价为＋ n 价，如钠元素 I 2 ≫ I 1 ，所以钠元素的化合价为＋ 1 价。 2. 元素的电负性 (1) 元素电负性的周期性变化 元素的电负性：不同元素的原子对键合电子吸引力的大小叫做该元素的电负性。 随着原子序数的递增，元素的电负性呈周期性变化：同周期从左到右，主族元素电负性 逐渐 ； 同一主族从上到下，元素电负性 呈现 的 趋势。 增大 减小 (2) 角度一　基态原子的核外电子排布 ( 一 )2018 高考试题汇编 1.[2018· 全国卷 Ⅰ ， 35(1)(2)](1) 下列 Li 原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为 ___ 、 ___( 填标号 ) 。 高考真题研究 答案 D C 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 (2)Li ＋ 与 H － 具有相同的电子构型， r (Li ＋ ) 小于 r (H － ) ，原因是 _________ _______ 。 答案 Li ＋ 核电荷 数较大 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 答案 2.[2018· 全国卷 Ⅱ ， 35(1)] 基态 Fe 原子价层电子的电子排布图 ( 轨道 表达 式 ) 为 ____________________________________________ ， 基态 S 原子 电 子 占据最高能级的电子云轮廓图为 _______ _ __ 形。 ( 或 ) 哑铃 ( 纺锤 ) 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 答案 3.[2018· 全国卷 Ⅲ ， 35(1)(2)](1)Zn 原子核外电子排布式为 _____________ _______________________ 。 (2) 黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由 Zn 和 Cu 组成。第一电离能 I 1 (Zn )_____ I 1 (Cu )( 填 “ 大于 ” 或 “ 小于 ” ) 。原因是 __________________ _________________________ 。 大于 [ Ar]3d 10 4s 2 ( 或 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 ) Zn 核外电子排布 为 全满稳定结构，较难失电子 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 ( 二 )2017 、 2016 真题回顾 4.[2017· 全国卷 Ⅰ ， 35(1)(2)](1) 元素 K 的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为 ________ nm( 填标号 ) 。 A.404.4 　 B . 553.5 　 C.589.2 　 D.670.8 　 E.766.5 (2) 基态 K 原子中，核外电子占据的最高能层的符号是 ___ ， 占据该能层电子的电子云轮廓图形状为 _____ 。 N 球形 √ 答案 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 5.[2017· 全国卷 Ⅱ ， 35(1)] 氮原子价层电子的轨道表达式 ( 电子排布图 ) 为 ______________________________ 。 答案 ( 或 ) 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 6.[2017· 全国卷 Ⅲ ， 35(1)]Co 基态原子核外电子排布式为 _________________ ___________ _ _ 。元素 Mn 与 O 中，第一电离能较大的是 ___ ， 基态原子核外未成对电子数较多的是 _____ 。 答案 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 7 4s 2 ( 或 [Ar] 3d 7 4s 2 ) O Mn 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 7.[2016· 全国卷 Ⅰ ， 37(1)] 基态 Ge 原子的核外电子排布式为 [Ar ] _________ ，有 ___ 个 未成对电子。 答案 3d 10 4s 2 4p 2 2 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 8.[2016· 全国卷 Ⅱ ， 37(1)] 镍元素基态原子的电子排布式为 ________________ ___________ _ _ ， 3d 能级上的未成对的电子数为 ___ 。 答案 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2 2 ( 或 [Ar] 3d 8 4s 2 ) 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 9.[2016· 全国卷 Ⅲ ， 37(1)] 写出基态 As 原子的核外电子排布式 ： ____________________________ ________ _ 。 答案 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 ( 或 [Ar] 3d 10 4s 2 4p 3 ) 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 反思归纳 “ 两原理，一规则 ” 的正确理解 (1) 原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特规则、泡利原理，若违背其一，则电子能量不处于最低状态。 易误警示 　在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误 ： ① ( 违反能量最低原理 ) ② ( 违反泡利原理 ) ③ ( 违反洪特规则 ) ④ ( 违反洪特规则 ) 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 (2) 同能级的轨道半充满、全充满或全空状态的原子结构稳定。 如 n p 3 、 n p 6 Cr ： 3d 5 4s 1 　 Mn ： 3d 5 4s 2 　 Cu ： 3d 10 4s 1 　 Zn ： 3d 10 4s 2 (3) 31 Ga 、 33 As 等基态原子核外电子排布 ( 简写 ) 常出现以下错误： 31 Ga 　 [Ar]4s 2 4p 1 应为 [Ar]3d 10 4s 2 4p 1 33 As 　 [Ar]4s 2 4p 3 应为 [Ar]3d 10 4s 2 4p 3 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 角度二　元素的电离能和电负性 10.[2017· 江苏， 21(A) － (3)]C 、 H 、 O 三种元素的电负性由小到大的顺序为 ________ 。 答案 HGe>Zn 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 13.[2016· 全国卷 Ⅱ ， 37(3)] 元素铜与镍的第二电离能分别为 I Cu ＝ 1 959 kJ·mol － 1 ， I Ni ＝ 1 753 kJ·mol － 1 ， I Cu > I Ni 的原因是 __________________________________ ______________ 。 答案 铜失去的是全充满的 3d 10 电子，而镍 失 去的是 4s 1 电子 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 1. 按要求书写： (1)Sc 的价电子排布式 _______ 。 ( 2)V 的价电子排布图 __________________________ 。 (3) 基态铜原子的核外电子排布式 ( 简写 ) ： __________ 。 (4) 基态 Ga 原子的核外电子排布式 ( 简写 ) ： ____________ 。 (5) 第四周期核外电子排布未成对电子数和周期数相同的基态原子的核外电子排布式 ( 简写 ) ： _________ 。 考向题组集训 答案 3d 1 4s 2 [Ar]3d 10 4s 1 [Ar]3d 10 4s 2 4p 1 [Ar]3d 6 4s 2 2. 按要求回答问题： (1) 半夹心结构催化剂 M 能催化乙烯、丙烯、苯乙烯的聚合，其结构如下图所示。 组成 M 的元素中，电负性最大的是 ___( 填名称 ) 。 答案 氧 (2) 钛元素基态原子未成对电子数为 ___ 个 ，能量最高的电子占据的能级符号为 ____ 。 2 3d (3) ① 已知 Al 的第一电离能为 578 kJ·mol － 1 、第二电离能为 1 817 kJ·mol － 1 、第三电离能为 2 745 kJ·mol － 1 、第四电离能为 11 575 kJ·mol － 1 。请解释其第二电离能增幅较大的原因 _________________________________________ _______________ 。 ② 第二电离能 I (Cu )____( 填 “ ＞ ” 或 “ ＜ ” ) I (Zn) 。 ③ 基态铜原子核外电子占有的空间运动状态有 ____ 种。 答案 Al 原子失去一个电子后，其 3s 上有 2 个电子为 全 满状态，较稳定 ＞ 29 (4) 以第二周期为例，除 Be 、 N 外，其他元素的第一电离能从左到右逐渐增大的原因是 __________________________________________________ ___________________________________________________________________ 。 答案 从左到右，随着核电荷数增加，原子半径逐渐 减小，原子 核对外层电子的吸引能力逐渐增大，故元素的第一电离能从左到右逐渐增大 (5) ① 科学家可以通过 ________ 法发现太阳存在有大量的铁元素，写出 基 态 Fe 原子的价电子排布图 _________________________ 。 从结构上 分析 Fe 3 ＋ 比 Fe 2 ＋ 稳定的原因 ： ________________________________________ _________________ 。 ② SCN － 常用来检测 Fe 3 ＋ 的存在，三种元素电负性由大到小的顺序为 _______ 。 答案 原子光谱 Fe 3 ＋ 价电子排布式为 3d 5 ，为半满结构，而 Fe 2 ＋ 价电子排布式为 3d 6 N>S>C 分子结构与性质 考点二 1. 分子构型与杂化轨道理论 杂化轨道的要点 当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构不同。 核心知识透析 杂化类型 杂化轨道数目 杂化轨道夹角 立体构型 实例 sp 2 180° 直线形 BeCl 2 sp 2 3 120° 平面三角形 BF 3 sp 3 4 109°28 ′ 正四面体形 CH 4 2. 分子构型与价层电子对互斥模型 价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对立体构型，不包括孤电子对。 (1) 当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致。 (2) 当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。 电子 对数 成键 对数 孤电子 对数 电子对立 体构型 分子立 体构型 实例 2 2 0 直线形 直线形 BeCl 2 3 3 0 三角形 平面三角形 BF 3 2 1 V 形 SO 2 4 4 0 四面体 四面体形 CH 4 3 1 三角锥形 NH 3 2 2 V 形 H 2 O 3. 中心原子杂化类型和分子立体构型的相互判断 中心原子的杂化类型和分子立体构型有关，二者之间可以相互判断。 分子组 成 (A 为 中心原子 ) 中心原子的 孤电子对数 中心原子的 杂化方式 分子立 体构型 实例 AB 2 0 sp 直线形 BeCl 2 1 sp 2 V 形 SO 2 2 sp 3 V 形 H 2 O AB 3 0 sp 2 平面三角形 BF 3 1 sp 3 三角锥形 NH 3 AB 4 0 sp 3 正四面体形 CH 4 特别提醒　 (1) 用价层电子对互斥理论判断分子的立体构型时，不仅要考虑中心原子的孤电子对所占据的空间，还要考虑孤电子对对成键电子对的排斥力大小。排斥力大小顺序为 LP—LP ≫ LP—BP>BP—BP(LP 代表孤电子对， BP 代表成键电子对 ) 。 (2) 三键、双键、单键之间的排斥力大小顺序： 三键 — 三键 > 三键 — 双键 > 双键 — 双键 > 双键 — 单键 > 单键 — 单键 。 (3) 排斥力大小对键角的影响 分子 杂化轨 道角度 排斥力分析 实际键角 H 2 O 109°28 ′ LP—LP ≫ LP—BP>BP—BP 105° NH 3 109°28 ′ LP—BP>BP—BP 107° COCl 2 120° C == O 对 C—Cl 的排斥力大于 C—Cl 对 C—Cl 的排斥力 形成两种键角分别为 124.3° 、 111.4° 4. 共价键 (1) 共价键的类型 ① 按成键原子间共用电子对的数目分为单键、双键和三键。 ② 按共用电子对是否偏移分为极性键、非极性键。 ③ 按原子轨道的重叠方式分为 σ 键和 π 键，前者的电子云具有轴对称性，后者的电子云具有镜像对称性 。 (2) 键参数 ① 键能：指气态基态原子形成 1 mol 化学键释放的最低能量，键能越大，化学键越稳定 。 ② 键长：指形成共价键的两个原子之间的核间距，键长越短，共价键越稳定。 ③ 键角：在原子数超过 2 的分子中，两个共价键之间的夹角。 ④ 键参数对分子性质的影响 键长越短，键能越大，分子越稳定。 (3)σ 键、 π 键的判断 ① 由轨道重叠方式判断 “ 头碰头 ” 重叠为 σ 键， “ 肩并肩 ” 重叠为 π 键。 ② 由共用电子对数判断 单键为 σ 键；双键或三键，其中一个为 σ 键，其余为 π 键。 ③ 由成键轨道类型判断 s 轨道形成的共价键全部是 σ 键；杂化轨道形成的共价键全部为 σ 键。 (4) 等电子原理 原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子具有相似的化学键特征。其物理性质相似，化学性质不同。 常见等电子体： (5) 配位键 ① 孤电子对 分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称为孤电子对。 ② 配位键 a. 配位键的形成：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成的共价键 ； b. 配位键的表示：常用 “ ― →” 来表示配位键，箭头指向接受孤 电子对 的 原子， 如 可 表示 为 ，在 中 ，虽然有一 个 N—H 键 形成的过程与其他 3 个 N—H 键形成的过程不同，但是一旦形成之后， 4 个共价键就完全相同。 ③ 配合物 如 [Cu(NH 3 ) 4 ] SO 4 配位体有孤电子对，如 H 2 O 、 NH 3 、 CO 、 F － 、 Cl － 、 CN － 等。中心原子有空轨道，如 Fe 3 ＋ 、 Cu 2 ＋ 、 Zn 2 ＋ 、 Ag ＋ 等。 5. 分子性质 (1) 分子构型与分子极性的关系 (2) 溶解性 ①“ 相似相溶 ” 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，若存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。 ②“ 相似相溶 ” 还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。 (3) 无机含氧酸分子的酸性 无机含氧酸可写成 (HO) m RO n ，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 HClO 氢键 > 范德华力 (4) 影响强度的因素：对于 A—H … B— ， A 、 B 的电负性越大， B 原子的半径越小，氢键键能越大。 (5) 对物质性质的影响：分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点： H 2 O>H 2 S ， HF>HCl ， NH 3 >PH 3 。 高考真题研究 角度一　 “ 两大理论 ” 与微粒构型 ( 一 )2018 高考试题汇编 1.[2018· 全国卷 Ⅰ ， 35(3)]LiAlH 4 是有机合成中常用的还原剂， LiAlH 4 中的阴离子空间构型是 _____ _ ___ ，中心原子的杂化形式为 ____ 。 LiAlH 4 中，存在 ____( 填标号 ) 。 A. 离子键 B.σ 键 C.π 键 D . 氢键 答案 正四面体 sp 3 AB 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 14 15 16 2.[2018· 全国卷 Ⅱ ， 35(2)(4)](2) 根据价层电子对互斥理论， H 2 S 、 SO 2 、 SO 3 的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是 ____ 。 答案 解析 H 2 S 解析　 根据价层电子对互斥理论可知， H 2 S 、 SO 2 、 SO 3 三种分子中 S 原子的价层电子对数分别为 4 、 3 、 3 ，因此 H 2 S 中 S 原子价层电子对数不同于其他两种分子。 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 14 15 16 ( 4) 气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为 _____ _ ___ 形，其中共价键的类型有 ___ 种 ；固体三氧化硫中存在如图 (b) 所示的三聚分子，该分子中 S 原子的杂化轨道类型为 ____ 。 答案 解析 平面三角 2 sp 3 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 14 15 16 解析　 SO 3 的中心原子为 S ，中心原子的孤电子对数＝ (6 － 2 × 3)/2 ＝ 0 ，中心原子结合 3 个氧原子，结合每个 O 原子有且只能有一个 σ 键 ， 所以 S 形成 3 个 σ 键， S 的价层电子对数为 0 ＋ 3 ＝ 3 ， S 为 sp 2 杂化 ， 根据 sp 2 杂化轨道构型可知， SO 3 为平面形分子，符合形成大 π 键的条件，可形成 4 中心 6 电子大 π 键，因此有两种共价键类型 。 如 图 (b) 所示的三聚分子中每个 S 原子与 4 个 O 原子结合，形成正四面体结构， S 原子的杂化轨道类型为 sp 3 。 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 14 15 16 3.[2018· 全国卷 Ⅲ ， 35(4)] 《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石 (ZnCO 3 ) 入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。 ZnCO 3 中，阴离子空间构型为 _______ ___ _ ， C 原子的杂化形式为 ____ 。 答案 平面三角形 sp 2 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 14 15 16 4.[2018· 江苏， 21(1)(3)(4)](1 ) 中心原子 轨道的杂化类型为 ___ ； 的 空间构型为 _______ ______ _( 用文字描述 ) 。 (3) 与 O 3 分子互为等电子体的一种阴离子为 _____( 填化学式 ) 。 (4)N 2 分子中 σ 键与 π 键的数目比 n (σ) ∶ n (π) ＝ _____ 。 答案 sp 3 平面 ( 正 ) 三角形 1 ∶ 2 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 14 15 16 5.[2018· 江苏， 21(5)][Fe(H 2 O) 6 ] 2 ＋ 与 NO 反应生成的 [Fe(NO)(H 2 O) 5 ] 2 ＋ 中， NO 以 N 原子与 Fe 2 ＋ 形成配位键。请在 [Fe(NO)(H 2 O) 5 ] 2 ＋ 结构示意图的相应位置补填缺少的配体。 答案 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 14 15 16 答案 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 14 15 16 ( 二 )2017 、 2016 真题回顾 6.[2017· 全国卷 Ⅰ ， 35(3)]X 射线衍射测定等发现， I 3 AsF 6 中 存在 离子。 离子 的几何构型为 ____ ， 中心原子的杂化形式为 ___ 。 答案 V 形 sp 3 7.[2017· 全国卷 Ⅲ ， 35(2)]CO 2 和 CH 3 OH 分子中 C 原子的杂化形式分别为 ___ 和 ____ 。 sp sp 3 8.[2016· 全国卷 Ⅰ ， 37(5) 节选 ]Ge 单晶具有金刚石结构，其中 Ge 原子的杂化方式为 ____ 。 sp 3 9.[2016· 全国卷 Ⅲ ， 37(3)]AsCl 3 分子的立体构型为 _________ ， 其中 As 的杂化轨道类型为 ____ 。 三角锥形 sp 3 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 14 15 16 角度二　微粒作用与分子性质 10.[2018· 全国卷 Ⅱ ， 35(3)] 图 (a) 为 S 8 的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为 ______________________________ _____ 。 答案 S 8 相对分子质量大，分子间 范德华 力强 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 14 15 16 11.[2018· 全国卷 Ⅲ ， 35(3)]ZnF 2 具有较高的熔点 (872 ℃ ) ，其化学键类型是 _______ ； ZnF 2 不溶于有机溶剂而 ZnCl 2 、 ZnBr 2 、 ZnI 2 能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是 ________________________________________ ___________________________ 。 答案 离子键 ZnF 2 为离子化合物， ZnCl 2 、 ZnBr 2 、 ZnI 2 的化 学键以共价键为主，极性较小 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 14 15 16 12.[2017· 全国卷 Ⅱ ， 35(3)] 经 X 射线衍射测得化合物 R 的晶体结构，其局部结构如 图 a (b ) 所示 。 ① 从结构角度分析， R 中两种阳离子的相同之处为 ______ ， 不同之处为 ____ 。 ( 填标号 ) A. 中心原子的杂化轨道类型 B. 中心原子的价层电子对数 C. 立体结构 D. 共价键 类型 答案 ABD C 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 14 15 16 答案 5 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 14 15 16 答案 13.[2017· 全国卷 Ⅲ ， 35(4)] 硝酸锰是制备 CO 2 ＋ 3H 2 == =CH 3 OH ＋ H 2 O 反应 的催化剂的原料， Mn(NO 3 ) 2 中的化学键除了 σ 键外，还存在 __________ _ _ 。 14.[2017· 全国卷 Ⅲ ， 35(3)] 研究发现，在 CO 2 低压合成甲醇反应 (CO 2 ＋ 3H 2 == =CH 3 OH ＋ H 2 O) 所涉及的 4 种物质中，沸点从高到低的顺序为 ____________________ ，原因 是 __________________________________ _________________________________________________________________________ 。 离子键、 π 键 H 2 O>CH 3 OH>CO 2 >H 2 H 2 O 与 CH 3 OH 均为极性分子 ， 水含有的 氢键比甲醇中的多； CO 2 与 H 2 均 为 非极性分子， CO 2 相对分子质量 较 大， 范德华力大 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 14 15 16 答案 15.[2016· 全国卷 Ⅰ ， 37(2)(3)](2)Ge 与 C 是同族元素， C 原子之间可以形成双键、叁键，但 Ge 原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析，原因是 ________________________________________________________ ________________________________________ 。 锗的原子半径大，原子之间形成的 σ 单键较长， p -p 轨道肩并肩 重 叠的程度很小或几乎不能重叠，难以形成 π 键 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 14 15 16 答案 (3) 比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因 __________ _________________________________________________________________________________________________ 。   GeCl 4 GeBr 4 GeI 4 熔点 / ℃ － 49.5 26 146 沸点 / ℃ 83.1 186 约 400 GeBr 4 、 GeI 4 熔、沸点依次升高；原因是分子结构相似，相对 分子 质 量 GeCl 4 、 依次增大，分子间相互作用力逐渐增强 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 14 15 16 答案 16.[2016· 全国卷 Ⅱ ， 37(2)] 硫酸镍溶于氨水形成 [Ni(NH 3 ) 6 ] SO 4 蓝色溶液。 ① [Ni(NH 3 ) 6 ]SO 4 中阴离子的立体构型是 _____ _ ___ 。 ② 在 [Ni(NH 3 ) 6 ] 2 ＋ 中 Ni 2 ＋ 与 NH 3 之间形成的化学键称为 _______ ， 提供孤电子对的成键原子是 ___ 。 ③ 氨的沸点 ___ _ _( 填 “ 高于 ” 或 “ 低于 ” ) 膦 (PH 3 ) ，原因是 ___________ _________ ；氨 是 _____ 分子 ( 填 “ 极性 ” 或 “ 非极性 ” ) ，中心原子的轨道杂化类型为 ___ 。 正四面体 配位键 N 高于 NH 3 分子间可 形成氢键 极性 sp 3 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 14 15 16 1.1 mol 乙醛分子中含有 σ 键的数目为 _____ ， 乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是 ________________________ 。 考向题组集训 答案 6 N A CH 3 COOH 存在分子间氢键 2. 与 OH － 互为等电子体的一种分子为 ____( 填化学式 ) 。 HF 3. 已知 a 是 H ， b 是 N ， c 是 O ， d 是 S ， a 与其他元素形成的二元共价化合物中，分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是 ______ ______( 填化学式，写出两种 ) 。 H 2 O 2 N 2 H 4 、 1 2 3 4 5 6 4. 若 BCl 3 与 XY n 通过 B 原子与 X 原子间的配位键结合形成配合物，则该配合物中提供孤电子对的原子是 ____ 。 X 解析　 由于在 BCl 3 中 B 原子无孤电子对，但有空轨道，所以提供孤电子对的原子是 X 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 5. 碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实： 答案 化学键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O 键能 / kJ·mol － 1 356 413 336 226 318 452 (1) 硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是 ____________________________________________________ ___________________________________________________________ 。 C—C 键和 C—H 键的键能较强，所形成的烷烃稳定，而 硅烷 中 Si—Si 键和 Si—H 键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以 生成 1 2 3 4 5 6 答案 (2)SiH 4 的稳定性小于 CH 4 ，更易生成氧化物，原因是 __________________________________________________________________________________________________________________________ 。 C—H 键的键能大于 C—O 键， C—H 键比 C—O 键稳定；而 Si—H 键的键能小于 Si—O 键，所以 Si—H 键不稳定而倾向于形成稳定性更强的 Si—O 键 1 2 3 4 5 6 答案 6.(1)BF 3 与一定量的水形成晶体 Q[(H 2 O) 2 ·BF 3 ] ， Q 在一定条件下可转化为 R ： 晶体 Q 中各种微粒间的作用力不涉及 ____( 填序号 ) 。 a. 离子键　 b . 共价键　 c . 配位键　 d . 金属键 e. 氢键　 f . 范德华力 ad 1 2 3 4 5 6 答案 (2) 已知苯酚 ( ) 具有弱酸性，其 K a ＝ 1.1 × 10 － 10 ；水杨酸第 一级 电离 形成的 离子 能 形成分子内氢键。据此判断，相同 温度下 电离平衡 常数 K a2 ( 水杨酸 )___ K a ( 苯酚 )( 填 “ > ” 或 “ < ” ) ，其原因 是 ____________________________________________ _ _ 。 < 中形成分子内氢键，使其更难电离出 H ＋ 1 2 3 4 5 6 晶体结构与性质 考点三 1. 典型晶体模型 核心知识透析 晶体 晶体结构 晶体详解 离 子 晶 体 NaCl( 型 ) (1) 每个 Na ＋ (Cl － ) 周围等距且紧邻的 Cl － (Na ＋ ) 有 6 个，每个 Na ＋ 周围等距且紧邻的 Na ＋ 有 12 个； (2) 每个晶胞中含 4 个 Na ＋ 和 4 个 Cl － 离 子 晶 体 CsCl( 型 ) (1) 每个 Cs ＋ 周围等距且紧邻的 Cl － 有 8 个，每个 Cs ＋ (Cl － ) 周围等距且紧邻的 Cs ＋ (Cl － ) 有 6 个； (2) 如图为 8 个晶胞，每个晶胞中含 1 个 Cs ＋ 、 1 个 Cl － CaF 2 ( 型 ) 在晶体中，每个 F － 吸引 4 个 Ca 2 ＋ ，每个 Ca 2 ＋ 吸引 8 个 F － ， Ca 2 ＋ 的配位数为 8 ， F － 的配位数为 4 金 属 晶 体 简单立方堆积 典型代表 Po ，空间利用率 52% ，配位数为 6 体心立方堆积 典型代表 Na 、 K 、 Fe ，空间利用率 68% ，配位数为 8 金 属 晶 体 六方最密堆积 典型代表 Mg 、 Zn 、 Ti ，空间利用率 74% ，配位数为 12 面心立方最密堆积 典型代表 Cu 、 Ag 、 Au ，空间利用率 74% ，配位数为 12 分子晶体 干冰 (1)8 个 CO 2 分子构成立方体且在 6 个面心又各占据 1 个 CO 2 分子； (2) 每个 CO 2 分子周围等距且紧邻的 CO 2 分子有 12 个 混合晶体 石墨晶体 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 采取的杂化方式是 sp 2 杂化 原子晶体 金刚石 (1) 每个碳原子与相邻的 4 个碳原子以共价键结合，形成正四面体结构； (2) 键角均为 109°28 ′ ； (3) 最小碳环由 6 个 C 组成且六原子不在同一平面内； (4) 每个 C 参与 4 条 C—C 键的形成， C 原子数与 C—C 键数之比为 1 ∶ 2 原子晶体 SiO 2 (1) 每个 Si 与 4 个 O 以共价键结合，形成正四面体结构； (2) 每个正四面体占有 1 个 Si,4 个 “ O ” ， n (Si) ∶ n (O) ＝ 1 ∶ 2 ； (3) 最小环上有 12 个原子，即 6 个 O ， 6 个 Si 2. 分子晶体、原子晶体、离子晶体与金属晶体的结构微粒，以及微粒间作用力的区别 晶体类型 原子晶体 分子晶体 金属晶体 离子晶体 结构微粒 原子 分子 金属阳离子、 自由电子 阴、阳 离子 微粒间 作用 ( 力 ) 共价键 分子间 作用力 金属键 离子键 熔、沸点 很高 很低 一般较高， 少部分低 较高 硬度 很硬 一般较软 一般较硬， 少部分软 较硬 溶解性 难溶解 相似相溶 难溶 (Na 等 与水反应 ) 易溶于极 性溶剂 导电情况 不导电 ( 除硅 ) 一般 不导电 良导体 固体不导电，熔化或溶于水后导电 实例 金刚石、 水晶、 碳化硅等 干冰、冰、 硫酸、 H 2 (S) 等 Na 、 Mg 、 Al 等 NaCl 、 CaCO 3 、 NaOH 等 3. 物质熔、沸点的比较 (1) 不同类型晶体：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，反之则低。 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，相对分子质量越大，则熔、沸点越高。 ③ 原子晶体：键长越短，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 。 4. 晶体结构的计算方法 晶体结构的计算常常涉及如下数据：晶体密度、 N A 、 M 、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。解答这类题时，一要掌握晶体 “ 均摊法 ” 的原理，二要有扎实的立体几何知识，三要熟悉常见晶体的结构特征，并能整合贯通，举一反三 。 (1) “ 均摊法 ” 原理 (2) 晶体微粒与 M 、 ρ 之间的关系 若 1 个晶胞中含有 x 个微粒，则 1 mol 该晶胞中含有 x mol 微粒，其质量为 xM g( M 为微粒的相对分子质量 ) ；若该晶胞的质量为 ρa 3 g( a 3 为晶胞的体积 ) ，则 1 mol 晶胞的质量为 ρa 3 N A g ，因此有 xM ＝ ρa 3 N A 。 5. 金属晶体空间利用率的计算方法 (1) 空间利用率的定义及计算步骤 ① 空间利用率：指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中所占有的体积百分比。 ② 空间利用率的计算步骤： a. 计算晶胞中的微粒数； b. 计算晶胞的体积。 (2) 金属晶体空间利用率分类简析 ① 简单立方堆积 ( 如图 1 所示 ) 立方体的棱长为 2 r ，球的半径为 r ② 体心立方堆积 ( 如图 2 所示 ) 过程： b 2 ＝ a 2 ＋ a 2 ③ 六方最密堆积 ( 如图 3 所示 ) ④ 面心立方最密堆积 ( 如图 4 所示 ) 角度一　 2018 高考试题汇编 1.[2018· 全国卷 Ⅰ ， 35(4)(5)](4)Li 2 O 是离子晶体，其晶格能可通过图 (a) 的 Born-Haber 循环计算得到。 高考真题研究 可知， Li 原子的第一电离能为 ____kJ·mol － 1 ， O == O 键键能为 ____kJ·mol － 1 ， Li 2 O 晶格能为 ______kJ·mol － 1 。 520 498 2 908 答案 解析 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 解析　 由题给信息可知， 2 mol Li(g) 变为 2 mol Li ＋ (g) 吸收 1 040 kJ 热量，因此 Li 原子的第一电离能为 520 kJ·mol － 1 ； 0.5 mol 氧气生成 1 mol 氧原子吸收 249 kJ 热量，因此 O = = O 键的键能为 498 kJ·mol － 1 ； Li 2 O 的晶格能为 2 908 kJ·mol － 1 。 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 (5)Li 2 O 具有反萤石结构，晶胞如图 (b) 所示。已知晶胞参数为 0.466 5 nm ， 阿伏加德罗 常数的值为 N A ，则 Li 2 O 的密度为 _________________g·cm － 3 ( 列出计算式 ) 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 解析　 由题给图示可知， Li 位于晶胞内部， O 位于顶点和面心，因此一个晶胞有 8 个 Li ， O 原子个数＝ 6 × 1 /2 ＋ 8 × 1/ 8 ＝ 4 。 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 2.[2018· 全国卷 Ⅱ ， 35(5)]FeS 2 晶体的晶胞如图 (c) 所示。晶胞边长为 a nm 、 FeS 2 相对式量为 M 、阿伏加德罗常数的值为 N A ，其晶体密度的计算 表达 式 为 ___________g·cm － 3 ；晶胞中 Fe 2 ＋ 位于 所 形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为 _____nm 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 因此每个晶胞中含有的 Fe 2 ＋ 个数＝ 12 × 1/4 ＋ 1 ＝ 4 ， 即每个晶胞中含有 4 个 FeS 2 。 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 3.[2018· 全国卷 Ⅲ ， 35(5)] 金属 Zn 晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为 __________________ 。六棱柱底边边长为 a cm ，高为 c cm ， 阿伏加德罗 常数的值为 N A ， Zn 的密度为 __________ __ ____ g·cm － 3 ( 列出计算式 ) 。 答案 解析 六方最密堆积 (A 3 型 ) 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 解析　 金属 Zn 晶体为六方最密堆积方式 (A 3 型 ) 。 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 角度二　 2017 、 2016 、 2015 真题回顾 4.[2017· 江苏， 21(A) － (5)] 某 Fe x N y 的晶胞如图 1 所示， Cu 可以完全替代该晶体中 a 位置 Fe 或者 b 位置 Fe ，形成 Cu 替代型产物 Fe ( x － n ) Cu n N y 。 Fe x N y 转化为两种 Cu 替代型产物的能量变化如图 2 所示，其中更稳定的 Cu 替代型产物的化学式为 ________ 。 答案 解析 图 1 　 Fe x N y 晶胞结构示意图 图 2 　转化过程的能量变化 Fe 3 CuN 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 5.[2017· 全国卷 Ⅰ ， 35(2)(4)(5)](2)K 和 Cr 属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属 K 的熔点、沸点等都比金属 Cr 低，原因是 _________ ___________________________________ 。 答案 解析 K 的 原子 半径较大且价电子数较小，金属键 较弱 解析　 K 原子半径大，且价电子数少 (K 原子价电子数为 1 ， Cr 原子价电子排布为 3d 5 4s 1 ，价电子数为 6) ，金属键弱，熔、沸点低 。 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 ( 4)KIO 3 晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为 a ＝ 0.446 nm ， 晶胞中 K 、 I 、 O 分别处于顶角、体心、面心 位 置 ，如图所示。 K 与 O 间的最短距离为 ___________________ nm ，与 K 紧邻的 O 个数为 ____ 。 答案 解析 12 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 (5) 在 KIO 3 晶胞结构的另一种表示中， I 处于各顶角位置，则 K 处于 __ _ __ 位置 ， O 处于 _____ 位置 。 答案 解析 棱心 体心 解析　 由 (4) 可知 K 、 I 的最短距离为体对角线的一半， I 处于顶角， K 处于体心， I 、 O 之间的最短距离为边长的一半， I 处于顶角， O 处于棱心。 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 6.[2017· 全国卷 Ⅱ ， 35(4)]R 的晶体密度为 d g·cm － 3 ，其立方晶胞参数为 a nm ，晶胞中含有 y 个 [(N 5 ) 6 (H 3 O) 3 (NH 4 ) 4 Cl] 单元，该单元的相对质量为 M ， 则 y 的 计算 表达式为 _____________________ 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 7.[2017· 全国卷 Ⅲ ， 35(5)]MgO 具有 NaCl 型结构 ( 如图 ) ，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式， X 射线衍射实验测得 MgO 的晶胞参数为 a ＝ 0.420 nm ，则 r (O 2 － ) 为 ______nm 。 MnO 也属于 NaCl 型结构，晶胞参数为 a ′ ＝ 0.448 nm ，则 r (Mn 2 ＋ ) 为 ______nm 。 答案 解析 0.148 0.076 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 解析　 由题意知在 MgO 中，阴离子采用面心立方堆积方式，氧离子沿晶胞的面对角线方向接触 ， MnO 的晶胞参数比 MgO 更大，说明阴离子之间不再接触，阴、阳离子沿坐标轴方向接触，故 2[ r (Mn 2 ＋ ) ＋ r (O 2 － )] ＝ a ′ ， r (Mn 2 ＋ ) ＝ 0.076 nm 。 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 8.[2016· 全国卷 Ⅰ ， 37(5)(6)](5)Ge 单晶具有金刚石型结构，则微粒之间存在的作用力是 _______ 。 共价键 答案 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 答案 解析 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 答案 解析 ② 晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知 Ge 单晶的晶胞参数 a ＝ 565.76 pm ，其密度为 __________________g·cm － 3 ( 列出计算式即可 ) 。 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 9.[2016· 全国卷 Ⅱ ， 37(3)(4)](3) 单质铜及镍都是由 _____ 键 形成的晶体。 答案 金属 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 (4) 某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。 ① 晶胞中铜原子与镍原子的数量比为 _____ 。 3 ∶ 1 答案 解析 解析　 根据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为 6 × 1 /2 ＝ 3 ，镍原子的个数为 8 × 1/ 8 ＝ 1 ， 则铜和镍的数量比为 3 ∶ 1 ； 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 ② 若合金的密度为 d g·cm － 3 ，晶胞参数 a ＝ __________ _____ ___ nm 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 10.[2016· 全国卷 Ⅲ ， 37(4)(5)](4)GaF 3 的熔点高于 1 000 ℃ ， GaCl 3 的熔点为 77.9 ℃ ，其原因是 ________________________________ 。 答案 解析 GaF 3 是离子晶体， GaCl 3 是分子晶体 解析　 由于 GaF 3 是离子晶体， GaCl 3 是分子晶体，所以离子晶体 GaF 3 的熔、沸点高。 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 (5)GaAs 的熔点为 1 238 ℃ ，密度为 ρ g·cm － 3 ，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为 _______ _ _ ， Ga 与 As 以 _____ 键 键合。 Ga 和 As 的摩尔质量分别为 M Ga g·mol － 1 和 M As g·mol － 1 ，原子半径分别为 r Ga pm 和 r As pm ，阿伏加德罗常数值为 N A ，则 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的 百分率 为 ____________________________ 。 答案 解析 原子晶体 共价 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 解析　 GaAs 的熔点较高，所以其晶体类型为原子晶体，其中 Ga 与 As 以共价键键合 。 二者的原子半径分别为 r Ga pm 和 r As pm ，阿伏加德罗常数值为 N A ， 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 答案 11.[2015· 全国卷 Ⅰ ， 37(4)(5)](4)CO 能与金属 Fe 形成 Fe(CO) 5 ，该化合物熔点为 253 K ，沸点为 376 K ，其固体属于 _____ 晶体。 (5) 碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示 ： 分子 ① 在石墨烯晶体中，每个 C 原子连接 ___ 个 六元环，每个六元环占有 ___ 个 C 原子 。 ② 在金刚石晶体中， C 原子所连接的最小环也为六元环，每个 C 原子连接 ____ 个 六元环，六元环中最多有 ___ 个 C 原子在同一平面 。 3 2 12 4 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 答案 12.[2014· 新课标全国卷 Ⅰ ， 37(3) 节选 (4)](3)Cu 2 O 为半导体材料，在其立方晶胞内部有 4 个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有 ____ 个铜原子。 (4)Al 单质为面心立方晶体，其晶胞参数 a ＝ 0.405 nm ，晶胞中铝原子的 配 位数 为 ___ 。 列式表示 Al 单质的密度 ____________________ _ ____ g·cm － 3 。 ( 不必计算出结果 ) 16 12 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 答案 13.[2015· 全国卷 Ⅱ ， 37(5)]A 、 B 、 C 、 D 为原子序数依次增大的四种元素， A 2 － 和 B ＋ 具有相同的电子构型： C 、 D 为同周期元素， C 核外电子总数是最外层电子数的 3 倍； D 元素最外层 有一个未成对电子。 A 和 B 能够形成化合物 F ，其晶胞结构如图所示，晶胞参数 a ＝ 0.566 nm ， F 的化学式为 ______ ； 晶胞中 A 原子的配位数为 ___ ； 列式计算晶体 F 的密度 (g·cm － 3 ) ________________________________________ _ ____ 。 解析 Na 2 O 8 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 以顶角氧原子为中心，与氧原子距离最近且等距离的钠原子有 8 个，即晶胞中 A 原子的配位数为 8 ； 1 2 3 4 5 6 8 9 11 12 13 7 10 题组一　有关晶体简答集训 1. 钛比钢轻，比铝硬，是一种新兴的结构材料。钛硬度比铝大的原因是 ___________________________________ 。 考向题组集训 答案 Ti 原子的价电子数比 Al 多，金属键更强 2. 已知 MgO 与 NiO 的晶体结构相同，其中 Mg 2 ＋ 和 Ni 2 ＋ 的离子半径分别为 66 pm 和 69 pm 。则熔点： MgO ____NiO ( 填 “ > ”“ < ” 或 “ ＝ ” ) ，理由是 _________________________________________ 。 ＞ Mg 2 ＋ 半径比 Ni 2 ＋ 小， MgO 的晶格能比 NiO 大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3. 金属铼的熔点高于锰，试从原子结构的角度加以 解释 ______________ _________________________________________________________________________________________________________ 。 4.Cu 2 O 与 Cu 2 S 比较，熔点较高的是 ______ ， 原因 是 __________ _ _______ ___________________________________________________________________ 。 答案 从 锰到铼原子序数增大，核对外层电子引力增大，电子层数增多，核对外层电子引力减小，但前者占主导，所以铼中的金属键更强，熔点更 高 Cu 2 O 两 物质均为离子化合物，且带电荷数相同， O 2 － 半径小于 S 2 － ，所以 Cu 2 O 的晶格能大，熔点更高 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5. 砷化镓以第三代半导体著称，熔点为 1 230 ℃ ，具有空间网状结构。已知氮化硼与砷化镓属于同种晶体类型。则两种晶体熔点较高的是 ____( 填化学式 ) ，其理由是 ______________________________________________ _____________ 。 答案 BN 两种晶体均为原子晶体， N 与 B 原子半径较小，键能 较 大，熔点更高 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 题组二　晶体空间结构集训 6. 金红石 (TiO 2 ) 是含钛的主要矿物之一，具有典型的四方晶系结构。其晶胞结构 ( 晶胞中相同位置的原子相同 ) 如图所示： (1)4 个微粒 A 、 B 、 C 、 D 中，属于氧原子的是 _____ 。 BD 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 解析　 晶体结构有 7 大晶系，每个晶胞含有 6 个晶胞参数 ( 棱长 a 、 b 、 c; 夹角 α 、 β 、 γ ) ，金红石 (TiO 2 ) 是典型的四方晶系，结构中 A 类原子 8 × 1 /8 ＝ 1 、 B 类原子 4 × 1/ 2 ＝ 2 、 D 类原子 2 × 1 ＝ 2 、体心原子 1 × 1 ＝ 1 ，原子 B 、 D 为 O 。 4 个微粒 A 、 B 、 C 、 D 中，属于氧原子的是 BD ； 原子 A 与体心原子为 Ti(Ti ∶ O ＝ 1 ∶ 2) 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (2) 若 A 、 B 、 C 的原子坐标分别为 A(0,0,0) 、 B(0.69 a ， 0.69 a ， c ) 、 C( a ， a ， c ) ，则 D 的原子坐标为 D(0.19 a ， ______ ， ____) ；钛氧键键长 d ＝ _______ _ __( 用代数式表示 ) 。 答案 解析 0.81 a 0.5 c 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 解析　 结合 晶系与晶胞参数可得原子坐标： A(0,0,0) 、 B(0.69 a ,0.69 a ， c ) 、 C( a ， a ， c ) 、 D(0.19 a ,0.81 a ,0.5 c ) 、体心 (0.5 a ,0.5 a ,0.5 c ) 。 7. 已知 NiO 的晶体结构如图 1 所示。 (1)NiO 的晶体结构可描述为：氧原子位于面心和顶点，氧原子可形成正八面体空隙和正四面体空隙，镍原子填充在氧原子形成的空隙中。则 NiO 晶体中镍原子填充在氧原子形成的 _______ 体 空隙中。 正八面 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 解析　 由图可知，氧原子形成的正四面体空隙中不含镍原子，中间是空的，形成的正八面体空隙中含有一个镍原子，则该晶体中镍原子填充在氧原子形成的正八面体空隙中。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (2) 一定温度下， NiO 晶体可以自发地分散并形成 “ 单分子层 ” ，可以认为 O 2 － 作密置单层排列， Ni 2 ＋ 填充 O 2 － 形成的正三角形空隙中 ( 如图 2) ， 已知 O 2 － 的半径为 a m ，每平方米面积上分散的 NiO 的质量为 _______ g 。 ( 用 a 、 N A 表示 ) 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 解析　 图中的单分子层可以如图画出一维重复单元： 重复单元呈平行四边形，是相邻四个氧原子球中心的连线，每个重复单元包含 1 个氧原子和 1 个 Ni 原子， NiO 的相对分子质量为 75 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 8.NiAs 的晶胞结构如图所示： (1) 镍离子的配位数为 ____ 。 4 答案 解析 解析　 根据图示，砷离子周围有 4 个镍离子，构成正四面体，配位数为 4 ，晶体中 Ni 和 As 的数目比为 1 ∶ 1 ，因此镍离子周围也有 4 个砷离子，配位数为 4 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (2) 若阿伏加德罗常数的值为 N A ，晶体密度为 ρ g·cm － 3 ，则该晶胞中 最近 的 Ni 2 ＋ 之间的距离为 _________ _ __ cm 。 ( 写出计算表达式 ) 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 9. 硒化锌的晶胞结构如图所示，图中 X 和 Y 点所堆积的原子均为 ____( 填元素符号 ) ；该晶胞中硒原子所处空隙类型为 _________( 填 “ 立方体 ”“ 正四面体 ” 或 “ 正八面体 ” ) ；若该晶胞密度为 ρ g·cm － 3 ，硒化锌的摩尔质量为 M g·mol － 1 。用 N A 代表阿伏加德罗常数的数值，则晶胞参数 a 为 ____________nm 。 答案 Zn 正四面体 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 则图中 X 和 Y 点所堆积的原子均为 Zn 原子，根 据图中原子的位置可知，该晶胞中硒原子所处空隙类型为正四面体； 若该晶胞密度为 ρ g·cm － 3 ，硒化锌的摩尔质量为 M g·mol － 1 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10.Cr 晶体的堆积模型是体心立方堆积。 (1) 下列金属晶体也采取这种堆积模型的是 ____ 。 A.Na B.Po C.Mg D.Cu 答案 解析 A 解析　 Cr 晶体的堆积模型是体心立方堆积。而碱金属也属于这种堆积，所以 Na 属于体心立方堆积。 Po 属于简单立方堆积， Mg 属于六方最密堆积， Cu 属于面心立方最密堆积，故选 A 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (2) 晶胞中 Cr 的配位数为 ____ 。 答案 解析 8 解析　 Cr 属于体心立方堆积的晶胞，中心 Cr 原子与立方体顶点的 8 个 Cr 原子距离都相同，所以晶胞中 Cr 的配位数为 8 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (3) 已知 Cr 的相对原子质量为 M ，密度为 ρ g·cm － 3 ，阿伏加德罗常数用 N A 表示 ，则 Cr 的原子半径是 _______________ __ _ pm 。 ( 写出表达式即可 ) 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10