2018届二轮复习物质结构与性质课件（58张）（全国通用）

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PART 5 第五单元 专题十六　物质结构与性质 高频考点探究 命题考向追踪 教师备用习题 · · · 考纲展示 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轨道表达式。 (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 (δ 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。 表示方法 以硫原子为例 电子排布式 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 简化电子排布式 [Ne]3s 2 3p 4 电子排布图 ( 轨道表示式 ) 价电子排布式 3s 2 3p 4 高频考点探究  1 ．原子核外电子的 “ 三个原理 ” 及其表示方法 (1) 三个原理：能量最低原理、泡利原理、洪特规则。 (2) 基态原子核外电子排布的表示方法 【 核心透析 】 考点一　原子结构与元素的性质 2 ．电离能 (1) 电离能的应用 图 161 ( 2) 第一电离能的周期性 图 162 3 ．电负性的应用 图 163 例 1 (1)[2017· 全国卷Ⅰ ] 回答下列问题： 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 ________( 填标号 )nm 。 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 ________ 。 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 _______________________ 。 (2)[2017· 全国卷Ⅱ ] 我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐 (N 5 ) 6 (H 3 O) 3 (NH 4 ) 4 Cl( 用 R 代表 ) 。回答下列问题： ①氮原子价层电子的轨道表达式 ( 电子排布图 ) 为 ____________________ 。 ②元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能 ( E 1 ) 。 【 典例探究 】 第二周期部分元素的 E 1 变化趋势如图 164 所示，其中除氮元素外，其他元素的 E 1 自左而右依次增大的原因是 __________ ；氮元素的 E1 呈现异常的原因是 _________ 。 (3)[2017· 全国卷Ⅲ ] 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 ______ 。 图 164 【 答案 】 (1)①A 　 ②N 　球形　 K 原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱 (2)① ②同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大　 N 原子的 2p 轨道为半充满状态，具有额外稳定性，故不易结合一个电子 (3)[ Ar ]3d 7 4s 2 　 O 　 Mn 【 解析 】 (1)① 紫色波长在 400 ～ 430 nm 间，因此结合选项知 A 项正确。 ② 基态 K 原子的价层电子排布式为 4s 1 ，故其核外电子占据最高能层为第四层，其能层的符号是 N ；因最后一个电子填充在 s 轨道 ( 能级 ) 上，其电子云轮廓图为球形； K 和 Cr 虽属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但因金属 K 的原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱，故 K 的熔点、沸点等都比金属 Cr 低。 (2)①N 原子位于第二周期 ⅤA 族，价电子是最外层电子，依据泡利不相容原理和洪特规则可知其电子排布图为 。 ② 根据图可知，第一电子亲和能增大 ( 除 N 外 ) ，同周期元素从左向右随着核电荷数增大，原子半径逐渐减小，结合一个电子释放的能量依次增大； N 的 2p 轨道为半充满状态，原子相对稳定，故不易结合一个电子。 (3)Co 为 27 号元素，基态原子核外电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 7 4s 2 或 [ Ar ]3d 7 4s 2 。 Mn 是活泼金属，第一电离能较小，而 O 是非金属性较强的非金属元素，第一电离能较大，故第一电离能大小 Mn ＜ O ； Mn 的基态原子核外电子排布式 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2 ， 3d 轨道中有 5 个未成对电子，而 O 的基态原子核外电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 4 ， 2p 轨道中有 2 个未成对电子， Mn 和 O 的基态原子核外未成对电子数较多的是 Mn 。。 变式 (1)[2016· 全国卷Ⅰ ] 锗 ( Ge ) 是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题： ①基态 Ge 原子的核外电子排布式为 [ Ar ]________ ，有 ________ 个未成对电子。②光催化还原 CO 2 制备 CH 4 反应中，带状纳米 Zn 2 GeO 4 是该反应的良好催化剂。 Zn 、 Ge 、 O 电负性由大至小的顺序是 ________ 。 (2)[2016· 全国卷Ⅱ ] 东晋《华阳国志 · 南中志》卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜 ( 铜镍合金 ) 闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题： ① 镍元素基态原子的电子排布式为 ________ ， 3d 能级上的未成对电子数为 ________ 。 ②单质铜及镍都是由 ________ 键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为 I Cu ＝ 1958 kJ·mol － 1 、 I Ni ＝ 1753 kJ · mol － 1 ， I Cu > I Ni 的原因是 ___________________________ 。 (3)[2016· 全国卷Ⅲ ] 砷化镓 ( GaAs ) 是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题： ①写出基态 As 原子的核外电子排布式： __________ 。 ②根据元素周期律，原子半径 Ga____As ，第一电离能 Ga___As 。 ( 填 “ 大于 ” 或 “ 小于 ”) 【 答案 】 (1)①3d 10 4s 2 4p 2 　 2 　 ②O> Ge >Zn (2)①1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2 或 [ Ar ]3d 8 4s 2 　 2 ②金属　铜失去的是全充满的 3d 10 电子，镍失去的是 4s 1 电子 (3)①[ Ar ]3d 10 4s 2 4p 3 　 ② 大于　小于 【 解析 】 (1)① Ge 是 32 号元素，根据构造原理可写出基态 Ge 原子的核外电子排布式为 [ Ar ]3d 10 4s 2 4p 2 ，其中 4p 能级上有 2 个未成对电子。 ② 根据三种元素在周期表中的位置关系和电负性递变规律可知，电负性 O ＞ Ge ＞ Zn 。 (2)① 镍的原子序数为 28 ，则基态 Ni 原子的电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2 或 [ Ar ]3d 8 4s 2 ； 3d 能级有 5 个轨道，其中 3 个轨道排满 2 个自旋相反的电子，另外 2 个轨道分别只排了 1 个未成对电子。 ② 单质铜及镍都是金属单质，金属单质通常是由金属键形成的晶体；基态镍、铜原子的电子排布式分别为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2 或 [ Ar ]3d 8 4s 2 、 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 或 [ Ar ]3d 10 4s 1 ，失去 1 个最外层电子后所得＋ 1 价金属阳离子的电子排布式分别为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 1 或 [ Ar ]3d 8 4s 1 、 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 或 [ Ar ]3d 10 ，再失去 1 个最外层电子时，镍失去的是半充满的 4s 能级上的 1 个电子，而铜失去的是全充满的 3d 能级上的 1 个电子，因此前者比后者容易发生，这是铜的第二电离能大于镍的第二电离能的原因。 (3)①As 位于第四周期第 ⅤA 族，核外有 33 个电子，基态原子 As 的核外电子排布式为 [ Ar ]3d 10 4s 2 4p 3 。 ② Ga 、 As 同周期，根据同周期主族元素从左到右原子半径依次减小，可得原子半径： Ga ＞ As 。根据同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，可得第一电离能 Ga ＜ As 。 1 ．键参数对分子性质的影响 【 核心透析 】 考点二　 分子结构与性质 图 165 2 ．中心原子价层电子对 (N) 的求解方法 (1) 计算法：先求中心原子孤电子对数＝ 0.5( a － xb ) ， N ＝孤电子对数＋ σ 键数。 (2) 电子式或结构式法：先写出分子相应的电子式或结构式，观察后再用 N ＝孤电子对数＋ σ 键数计算。 (3) 价态法：若中心原子的化合价绝对值等于其价电子数，则 N ＝ σ 键数。 3 ．中心原子价层电子对数、杂化类型与粒子的立体构型 价层电子对数 2 3 4 杂化轨道类型 sp sp 2 sp 3 价层电子对模型 直线形 平面三角形 四面体形 粒子组成形式与构型 AB 2 直线形 AB 2 V 形 AB 3 三角形 AB 2 V 形 AB 3 三角锥形 AB 4 　正 四面体形 规律 当中心原子无孤电子对时，分子构型与价层电子对模型一致；当有孤电子对时，分子的模型为去掉孤电子对后剩余部分的空间构型 4 ．配位键与配位化合物的结构 ( 以 [Cu(NH 3 ) 4 ]SO 4 为例 ) 图 166 5 ．分子构型与分子极性的关系 图 167 6 ．等电子原理 等电子体具有相似的化学键特征，其物理性质相似，化学性质不同。常见等电子体有： 微粒 原子个数 价电子总数 立体构型 CO 2 、 NO 2 + 、 SCN － 、 N 3 - 3 16e － 直线形 CO 3 2- 、 SO 3 、 NO 3 - 4 24e － 平面三角形 SO 2 、 NO 2 - 、 O 3 3 18e － V 形 SO 4 2- 、 PO 4 3- 5 32e － 正四面体形 PO 3 3- 、 SO 3 2- 、 ClO 3 - 4 26e － 三角锥形 CO 、 N 2 2 10e － 直线形 CH 4 、 NH 4 + 5 8e － 正四面体形 7 ．分子间的作用力范德华力、氢键与共价键的比较 范德华力 氢键 共价键 特征 无方向性、无饱和性 有方向性、有饱和性 有方向性、有饱和性 作用微粒 分子或稀有气体原子 氢、氟、氮、氧原子 ( 分子内、分子间 ) 原子 强度比较 共价键 > 氢键 > 范德华力 影响因素 ① 随着分子极性和相对分子质量的增大而增大 ② 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大 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 成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定 范德华力 氢键 共价键 性质的影响 组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔沸点升高，如 F 2 H 2 S ， HF>HCl ， NH 3 >PH 3 ① 影响分子的稳定性 ②共价键键能越大，分子稳定性越强 例 2 (1)[2017· 全国卷Ⅰ ] X 射线衍射测定等发现， I 3 AsF 6 中存在 I 3 + 离子。 I 3 + 离子的几何构型为 ____________ ，中心原子的杂化形式为 ________________ 。 (2)[2017· 全国卷Ⅱ ] 我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐 (N 5 ) 6 (H 3 O) 3 (NH 4 ) 4 Cl( 用 R 代表 ) 。经 X 射线衍射测得化合物 R 的晶体结构，其局部结构如图 168 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 【 典例探究 】 图 168 ② R 中阴离子 N 5 - 中的 σ 键总数为 ____ 个。分子中的大 π 键可用符号 表示，其中 m 代表参与形成大 π 键的原子数， n 代表参与形成大 π 键的电子数 ( 如苯分子中的大 π 键可表示为 ) ，则 N 5 - 中的大 π 键应表示为 ________ 。 ③图中虚线代表氢键，其中表示式为 (NH 4 + )N—H… Cl 、 __________________ 、 __________________ 。 (3)[2017· 全国卷Ⅲ ] ①CO 2 和 CH 3 OH 分子中 C 原子的杂化形式分别为 ____ 和 ________ 。 ②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 ________________ 。 ③硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料， Mn (NO 3 ) 2 中的化学键除了 σ 键外，还存在 ________________ 。 【 答案 】 (1)V 形　 sp 3 　 (2)①ABD 　 C 　 ②5 　 Π 5 6 ③ (H 3 O ＋ )O—H…N(N 5 - ) 　 (NH 4 + )N—H…N(N 5 - ) (3)①sp 　 sp 3 　 ②H 2 O>CH 3 OH>CO 2 >H 2 　 H 2 O 与 CH 3 OH 均为极性分子， H 2 O 中氢键比甲醇多； CO 2 与 H 2 均为非极性分子， CO 2 的相对分子质量较大、范德华力较大　 ③ 离子键和 π 键 (Π 4 6 键 ) 【 解析 】 (1) 在 I 3 + 中中心原子 I 的价层电子对数为 4( 其中 2 个 σ 键、 2 个孤电子对 ) ，因此其轨道杂化类型为 sp 3 杂化，但离子的空间几何构型同水分子一样为 V 形。 (2)① 根据图可知，阳离子是 NH 4 + 和 H 3 O ＋ ， NH 4 + 的中心原子 N 含有 4 个 σ 键，孤电子对数为 [(5 － 1) － (4×1)]/2 ＝ 0 ，价层电子对数为 4 ，杂化轨道类型为 sp 3 ， H 3 O ＋ 中心原子为 O ，含有 3 个 σ 键，孤电子对数为 [(6 － 1) － 3]/2 ＝ 1 ，价层电子对数为 4 ，杂化类型为 sp 3 ，因含一对孤对电子，故空间构型为三角锥形，因此二者相同之处为 A 、 B 、 D ，不同之处为 C ； ② 图中 N 5 - 中 σ 键的总数为 5 个，根据信息可知 N 5 - 的大 π 键应表示为 Π 5 6 ； ③ 图中还含有的氢键是 (H 3 O ＋ )O—H…N(N 5 - ) 、 (NH 4 + )N—H…N(N 5 - ) 。 (3)①CO 2 中 C 原子的杂化形式为 sp 杂化， CH 3 OH 中 C 原子的杂化方式为 sp 3 杂化。 ② 反应 CO 2 ＋ 3H 2 =CH 3 OH ＋ H 2 O 中四种物质的沸点高低顺序为 H 2 O ＞ CH 3 OH ＞ CO 2 ＞ H 2 。 ③ Mn (NO 3 ) 2 中存在离子键、 σ 键和 π 键。 变式 (1)[2016· 全国卷Ⅰ ] 锗 ( Ge ) 是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。 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 ___________ 。 (2)[2016· 全国卷Ⅱ ] 东晋《华阳国志 · 南中志》卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜 ( 铜镍合金 ) 闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。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 ________ 。 【 答案 】 (1) Ge 原子半径大，原子间形成的 σ 单键较长， p p 轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成 π 键 (2)① 正四面体　 ② 配位键　 N ③高于　 NH 3 分子间可形成氢键　极性　 sp 3 【 解析 】 (1) 由于 Ge 原子半径较大，原子间形成的 σ 单键较长，而 pp 轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不重叠，很难形成 π 键，故 Ge 原子间难以形成双键或叁键。 (2)①[Ni(NH 3 ) 6 ]SO 4 中阴离子为 SO 4 2- ，由价层电子对互斥理论推断， SO 4 2- 具有正四面体的空间构型。 ②[Ni(NH 3 ) 6 ]SO 4 中阳离子为 [Ni(NH 3 ) 6 ] 2 ＋ ，由基态 Ni 原子电子排布式可知，失去 2 个 4s 能级上的最外层电子后，所得的基态 Ni 2 ＋ 具有空轨道，而 NH 3 分子中中心氮原子周围有 1 对孤对电子，因此 Ni 2 ＋ 与 NH 3 之间形成配位键，提供孤电子对的成键原子是 N 。 ③N 、 P 位于同主族， NH 3 、 PH 3 的组成和结构相似，但 NH 3 的沸点高于 PH 3 ，原因是膦分子之间只有范德华力，而氨分子之间不仅有范德华力，还有分子间氢键，且分子间氢键比范德华力强；氨分子的空间构型是三角锥形，不对称，因此氨是极性分子；氨分子的中心氮原子的轨道杂化类型为 sp 3 。 方法技巧 用价层电子对互斥理论推测分子或离子的思维程序图 169 图 169 【 核心透析 】 考点三　 晶体的结构和性质 1 ．晶胞组成的计算方法 —— 均摊法 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 － 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 2 ．典型晶体模型 晶体 晶体结构 晶体详解 金属 晶体 简单方堆积 典型代表 Po ，空间利用率 52% ，配位数为 6 体心方堆积 典型代表 Na 、 K 、 Fe ，空间利用率 68% ，配位数为 8 六方密堆积 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 晶体 晶体结构 晶体详解 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 分子周围等距紧邻的 CO 2 分子有 12 个 混合型晶体 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 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 “1/2O ”， n (Si) ∶ n (O) ＝ 1∶2 ； (3) 最小环上有 12 个原子，即 6 个 O ， 6 个 Si 3 ．物质的熔、沸点比较及规律 (1) 不同类型的晶体，一般来讲，熔、沸点：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。 (2) 同类晶体 ①原子晶体看成键原子半径和，半径和越小，晶体的熔、沸点越高，硬度越大； ②离子晶体依据静电原理进行分析，一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，相应的晶格能越大，熔、沸点越高； ③分子晶体中，组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔、沸点越高 ( 分子间存在氢键的物质熔、沸点高些 ) 。 例 3 (1)[2017· 全国卷Ⅰ ] ①KIO 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 1610 所示。 K 与 O 间的最短距离为 ______nm ，与 K 紧邻的 O 个数为 ______ 。 ②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。 (2)[2017· 全国卷Ⅱ ] 我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐 (N 5 ) 6 (H 3 O) 3 (NH 4 ) 4 Cl( 用 R 代表 ) 。 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 ___ 。 (3)[2017· 全国卷Ⅲ ] MgO 具有 NaCl 型结构 ( 如图 1611) ，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 。 【 典例探究 】 图 1610 图 1611 变式 (1)[2016· 全国卷Ⅰ ] 锗 ( Ge ) 是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题： ①比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因： ___________________ 。 图 1612 GeCl 4 GeBr 4 GeI 4 熔点 /℃ － 49.5 26 146 沸点 /℃ 83.1 186 约 400 　　　　　　　　　 ②晶胞有两个基本要素： a ．原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。图 1612 为 Ge 单晶的晶胞，其中原子坐标参数 A 为 (0 ， 0 ， 0) ； B 为（ 1/2,0,1/2 ）； C 为（ 1/2, 1/2, 0 ）。则 D 原子的坐标参数为 ___________ 。 b ．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 ) 。 图 1613 　　　　　　　　　 (2)[2016· 全国卷Ⅱ ] 某镍白铜合金的立方晶胞结构如图 1613 所示。 ①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为 ________ 。 ②若合金的密度为 d g · cm － 3 ，晶胞参数 a ＝ ______________nm 。 (3)[2016· 全国卷Ⅲ ] 砷化镓 ( GaAs ) 是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题： ① GaF 3 的熔点高于 1000 ℃ ， GaCl 3 的熔点为 77.9 ℃ ，其原因是 _________ 。 ② GaAs 的熔点为 1238 ℃ ，密度为 ρ g · cm － 3 ，其晶胞结构如图 1614 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 ，阿伏伽德罗常数值为 N A ，则 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为 _________________ 。 图 1614 方法技巧 晶体密度的求解 观察晶胞组成 → 求出一个晶胞中结构单元数目 ( 设为 N 个 )→ 求晶胞中相应物质的物质的量 ( n ＝ N / N A )→ 晶胞的质量 ( m ＝ nM )→ 密度 ( ρ ＝ m/V ) 。 1 ． [2017· 海南卷 ] 第 ⅣA 族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。回答下列问题： (1) 碳的一种单质的结构如图 1615(a) 所示。该单质的晶体类型为 ________ ，原子间存在的共价键类型有 ______ ，碳原子的杂化轨道类型为 ________ 。 命题考向追踪 【 历年动态 】 图 1615 (2)SiCl 4 分子的中心原子的价层电子对数为 ________ ，分子的立体构型为 ____________ ，属于 ________( 填 “ 极性 ” 或 “ 非极性 ”) 分子。 (3) 四卤化硅 SiX 4 的沸点和二卤化铅 PbX 2 的熔点如图 (b) 所示。 ① SiX 4 的沸点依 F 、 Cl 、 Br 、 I 次序升高的原因是 _____ 。 ②结合 SiX 4 的沸点和 PbX 2 的熔点的变化规律，可推断：依 F 、 Cl 、 Br 、 I 次序， PbX 2 中化学键的离子性 ________ 、共价性 ________( 填 “ 增强 ”“ 不变”或“减弱” ) 。 (4) 碳的另一种单质 C 60 可以与钾形成低温超导化合物，晶体结构如图 (c) 所示。 K 位于立方体的棱上和立方体的内部，此化合物的化学式为 ______ ；其晶胞参数为 1.4 nm ，晶体密度为 ________ g·cm － 3 。 【 答案 】 (1) 混合晶体　 σ 键、 π 键　 sp 2 (2)4 　正四面体　非极性 (3)①SiX 4 属于分子晶体，相对分子质量越大，沸点越高　 ② 减弱　增强　 (4)K 3 C 60 　 2.0 【 解析 】 (1) 碳的一种单质的结构如图 (a) 所示，应为石墨，属于混合型晶体，在石墨晶体中，同层的每一个碳原子以 sp 2 杂化轨道方式与相邻的三个碳原子以 σ 键结合，六个碳原子在同一个平面上形成了正六边形的环，伸展成片层结构，在同一平面的碳原子还各剩下一个 p 轨道，其中有一个 2p 电子。这些 p 轨道又都互相平行，并垂直于碳原子 sp 2 杂化轨道构成的平面，形成了大 π 键。 (2)SiCl 4 分子的中心原子为 Si ，形成 4 个 σ 键，价层电子对数为 4 ，具有正四面体结构，属于非极性分子。 (3)① 四卤化硅的沸点逐渐升高，为分子晶体，沸点与相对分子质量有关，相对分子质量越大，沸点越高。 ②PbX 2 的熔点先降低后升高，其中 PbF 2 为离子晶体， PbBr 2 、 PbI 2 为分子晶体，可知依 F 、 Cl 、 Br 、 I 次序， PbX 2 中的化学键的离子性减弱、共价性增强。 (4)K 位于棱上和内部，晶胞中的个数为 12×1/4 ＋ 9 ＝ 12 ， C 60 位于顶点和面心，个数为 8 × 1/8 ＋ 6×1/2 ＝ 4 ，化学式为 K 3 C 60 ，则晶胞的质量为 4 × 837/ N A g ，其晶胞参数为 1.4 nm ＝ 1.4×10 － 7 cm ，则体积为 (1.4×10 － 7 ) 3 cm 3 ，所以密度为 4 × 837/ N A g ÷（ 1.4×10 － 7 ） 3 cm 3 ≈ 2.0 g · cm － 3 。  2 ． [2017· 江苏卷 ] 铁氮化合物 ( Fe x N y ) 在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某 Fe x N y 的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。 (1)Fe 3 ＋ 基态核外电子排布式为 __________ 。 (2) 丙酮 ( ) 分子中碳原子轨道的杂化类型是 ___ ， 1 mol 丙酮分子中含有 σ 键的数目为 ________ 。 (3)C 、 H 、 O 三种元素的电负性由小到大的顺序为 ________ 。 (4) 乙醇的沸点高于丙酮，这是因为 __________ 。 (5) 某 Fe x N y 的晶胞如图 1616(a) 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 (b) 所示，其中更稳定的 Cu 替代型产物的化学式 为 ________ 。 (a) 　 Fe x N y 晶胞结构示意图 (b) 　转化过程的能量变化 图 16-6 【 答案 】 (1)[ Ar ]3d 5 或 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 (2)sp 2 和 sp 3 　 9 mol (3)H”) FeO 。 (3) 铜能与类卤素 (SCN) 2 反应生成 Cu(SCN) 2 ， 1 mol(SCN) 2 分子中含有 σ 键的数目为 __________ ；类卤素 (SCN) 2 对应的酸有两种，理论上硫氰酸 (H—S—C≡N) 的沸点低于异硫氰酸 (H—N ＝ C ＝ S) 的沸点，其原因是 _________ ；写出一种与 SCN － 互为等电子 体的分子 ________( 用化学式表示 ) 。 (4) 氨基乙酸铜的分子结构如图，碳原子的杂化方式为 ________ 。 教师备用习题  (5) 立方 NiO ( 氧化镍 ) 晶体的结构如图所示，其晶胞边长为 a pm ，列式表示 NiO 晶体的密度为 ________g/cm 3 ( 不必计算出结果，阿伏伽德罗常数的值为 N A ) 。人工制备的 NiO 晶体中常存在缺陷 ( 如图 ) ：一个 Ni 2 ＋ 空缺，另有两个 Ni 2 ＋ 被两个 Ni 3 ＋ 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。已知某氧化镍样品组成为 Ni 0.96 O ，该晶体中 Ni 3 ＋ 与 Ni 2 ＋ 的离子个数之比为 ________ 。