2025年高考化学复习考点追踪与预测（新高考）专题15 物质结构与性质综合讲义（原卷版）

专题15物质结构与性质综合01专题网络·思维脑图02考情分析·解密高考03高频考点·以考定法考点二晶胞结构分析与计算【高考解密】考点二晶胞结构分析与计算【高考解密】命题点01晶体密度的计算命题点02微粒间距离的计算命题点03原子分数坐标的确定命题点04微粒配位数的确定【技巧解密】【考向预测】考点一结构决定性质原因解释【高考解密】命题点01原子结构与性质命题点02微粒的空间构型及分子极性命题点03微粒间作用力与物质性质的关系命题点04配位键、配合物的结构与性质【技巧解密】【考向预测】04核心素养·微专题微专题晶胞投影考点考查内容考情预测结构决定性质原因解释1、原子结构与性质2、微粒的空间构型及分子极性3、微粒间作用力与物质性质的关系4、配位键、配合物的结构与性质物质结构与性质综合题一般是以元素推断或某主族元素为背景，以“拼盘”形式呈现，各小题之间相对独立，主要考查原子结构与性质、分子结构与性质、晶体结构与性质。试题背景新颖，注重体现科学新成果或新发现，更注重“结构决定性质”思想的树立，考查空间想象能力。在原子结构部分主要命题点有电子排布式或排布图的书写，电离能、电负性大小的比较与判断；在分子结构部分主要命题点有化学键类型的判断，分子构型的判断，中心原子杂化方式的判断；在晶体结构部分主要命题点有晶体类型的判断，晶体结构的计算等。预计2024年的高考命题热点主要集中以下：(1)原子结构与性质：基态原子核外电子排布、第一电离能和电负性递变规律等；(2)分子结构与性质：共价键类型的判断、原子轨道杂化类型、分子构型判断等；(3)晶体结构与性质：晶体类型的判断、晶体熔沸点高低的比较、氢键对溶解性的影响、晶体密度和晶体参数的计算、晶体空间利用率的计算等。从题型上看，一般给出一定的知识背景，然后设置3～4个小问题，每一个小题考查相应的知识要点仍是今后命题的基本模式。原子核外电子排布式(价电子排布式)、杂化方式、化学键类型、晶体结构、配合物、电负性、电离能大小的比较、等电子体知识是高考的热点。晶胞结构分析与计算1、晶体密度的计算2、微粒间距离的计算3、原子分数坐标的确定4、微粒配位数的确定考点一结构决定性质原因解释命题点01原子结构与性质典例01(2023•北京卷•节选)硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根(S2O32-)可看作是SO42-中的一个原子被原子取代的产物。(1)基态原子价层电子排布式是。(2)比较原子和原子的第一电离能大小，从原子结构的角度说明理由：。【答案】(1)3s23p4(2)I1(O)>I1(S)，氧原子半径小，原子核对最外层电子的吸引力大，不易失去一个电子【解析】(1)S是第三周期ⅥA族元素，基态S原子价层电子排布式为3s23p4；(2)S和O为同主族元素，O原子核外有2个电子层，S原子核外有3个电子层，O原子半径小，原子核对最外层电子的吸引力大，不易失去1个电子，即O的第一电离能大于S的第一电离能。典例02(2022•全国甲卷•节选)2008年北京奥运会的“水立方”，在2022年冬奥会上华丽转身为“冰立方”，实现了奥运场馆的再利用，其美丽的透光气囊材料由乙烯(CH2=CH2)与四氟乙烯(CF2=CF2)的共聚物(ETFE)制成。回答下列问题：(1)基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为_______。(2)图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能Ⅰ变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图是_______(填标号)，判断的根据是_______；第三电离能的变化图是_______(填标号)。【答案】(1)(2)

图a

同一周期第一电离能的总体趋势是依次升高的，但由于N元素的2p能级为半充满状态，因此N元素的第一电离能较C、O两种元素高

图b【解析】(1)F为第9号元素其电子排布为1s22s22p5，则其价电子排布图为。(2)C、N、O、F四种元素在同一周期，同一周期第一电离能的总体趋势是依次升高的，但由于N元素的2p能级为半充满状态，因此N元素的第一电离能较C、O两种元素高，因此C、N、O、F四种元素的第一电离能从小到大的顺序为C<O<N<F，满足这一规律的图像为图a，气态基态正2价阳离子失去1个电子生成气态基态正3价阳离子所需要的的能量为该原子的第三电离能，同一周期原子的第三电离能的总体趋势也依次升高，但由于C原子在失去2个电子之后的2s能级为全充满状态，因此其再失去一个电子需要的能量稍高，则满足这一规律的图像为图b。典例03(2021•山东卷•节选)非金属氟化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题：(1)基态F原子核外电子的运动状态有________种。(2)O、F、Cl电负性由大到小的顺序为____________；OF2分子的空间构型为_______；OF2的熔、沸点_______(填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是______________________。【答案】(1)9(2)F>O>Cl角(V)形低于OF2和Cl2O都是分子晶体，结构相似，Cl2O的相对分子质量大，Cl2O的熔、沸点高【解析】(1)基态F原子共有9个核外电子，则每个电子都有对应的轨道和自旋状态，所以核外电子的运动状态有9种；(2)电负性一定程度上相当于得电子能力，半径越小，得电子能力越强，电负性越大，半径由小到大的顺序为F、O、Cl，所以电负性大小顺序为F>O>Cl；根据VSEPR理论有，去掉2对孤对电子，知OF2分子的空间构型是角形；OF2和Cl2O都是分子晶体，结构相似，Cl2O的相对分子质量大，Cl2O的熔、沸点高。命题点02微粒的空间构型及分子极性典例01（2024·浙江卷·节选）氮和氧是构建化合物的常见元素。已知：请回答：(3)①，其中的N原子杂化方式为；比较键角中的中的(填“>”、“<”或“=”)，请说明理由。②将与按物质的量之比1:2发生化合反应生成A，测得A由2种微粒构成，其中之一是。比较氧化性强弱：(填“>”、“<”或“=”)；写出A中阴离子的结构式。【答案】(3)①sp3＜有孤电子对，孤电子对对成键电子排斥力大，键角变小②＞【解析】（3）①的价层电子对数，故杂化方式为sp3；价层电子对数为4，有一对孤电子对，价层电子对数，无孤对电子，又因为孤电子对对成键电子的排斥力大于成键电子对成键电子的排斥力，故键角中的＜中的；②将与按物质的量之比1:2发生化合反应生成A，测得A由2种微粒构成，其中之一是，则A为NO2HS2O7，为硝酸失去一个OH-，得电子能力更强，氧化性更强，故氧化性强弱：＞；阴离子为根据已知可知其结构式为。典例02（2023·北京卷·节选）硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根可看作是中的一个原子被原子取代的产物。(3)的空间结构是。【答案】(3)四面体形【解析】（3）的中心原子S的价层电子对数为4，无孤电子对，空间构型为四面体形，可看作是中1个O原子被S原子取代，则的空间构型为四面体形。答案为四面体形；典例03（2022·河北卷·节选）含Cu、Zn、Sn及S的四元半导体化合物(简写为CZTS)，是一种低价、无污染的绿色环保型光伏材料，可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题：(3)SnCl的几何构型为，其中心离子杂化方式为。【答案】(3)三角锥形sp3杂化【解析】（3）三氯化锡离子在锡离子的价层电子对数为4、孤对电子对数为1，所以锡离子杂化方式为sp3杂化，离子的空间构型为三角锥形，故答案为：三角锥形；sp3杂化；命题点03微粒间作用力与物质性质的关系典例01（2022·山东卷·节选）研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出)，每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为。回答下列问题：

(4)在水中的溶解度，吡啶远大于苯，主要原因是①，②。(5)、、的碱性随N原子电子云密度的增大而增强，其中碱性最弱的是。【答案】(4)吡啶能与H2O分子形成分子间氢键吡啶和H2O均为极性分子相似相溶，而苯为非极性分子(5)

【解析】（4）已知苯分子为非极性分子，H2O分子为极性分子，且吡啶中N原子上含有孤电子对能与H2O分子形成分子间氢键，从而导致在水中的溶解度，吡啶远大于苯。答案为：吡啶能与H2O分子形成分子间氢键；吡啶和H2O均为极性分子相似相溶，而苯为非极性分子；（5）已知-CH3为推电子基团，-Cl是吸电子基团，则导致N原子电子云密度大小顺序为：＞＞，题干信息显示：碱性随N原子电子云密度的增大而增强，则碱性最弱的为：。答案为：。典例02（2021·广东卷·节选）很多含巯基(-SH)的有机化合物是重金属元素汞的解毒剂。(2)H2S、CH4、H2O的沸点由高到低顺序为。(5)汞解毒剂的水溶性好，有利于体内重金属元素汞的解毒。化合物I与化合物Ⅲ相比，水溶性较好的是。【答案】(2)H2O>H2S>CH4(5)化合物III【解析】(2)H2S、CH4、H2O均为分子晶体，H2O分子间存在氢键，沸点较高，H2S、CH4的分子间范德华力随相对分子质量增大而增加，因此沸点由高到低顺序为：H2O>H2S>CH4，故答案为：H2O>H2S>CH4。(5)中羟基能与水分子之间形成分子间氢键，为易溶于水的钠盐，溶于水后电离出的中O原子均能与水分子之间形成氢键，相同物质的量两种物质溶于水后，形成的氢键更多，因此化合物III更易溶于水，故答案为：化合物III。典例03（2020·山东卷·节选）CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：(2)NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为(填化学式，下同)，还原性由强到弱的顺序为，键角由大到小的顺序为。【答案】(2)NH3、AsH3、PH3AsH3、PH3、NH3NH3、PH3、AsH3【解析】（2）NH3、PH3、AsH3的结构相似，结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越强，物质的沸点越高，但是NH3分子间能形成氢键，故这三种物质的沸点NH3＞AsH3＞PH3；N、P、As这三种元素位于元素周期表中第ⅤA族，原子序数依次增大，同一主族从上到下，随着核电荷数的增加，原子半径逐渐增大，非金属性逐渐减弱，氢化物的还原性逐渐增强，故这三种物质的还原性由强到弱的顺序为AsH3＞PH3＞NH3；NH3、PH3、AsH3中中心原子都是sp3杂化，都有1对孤电子对，中心原子的电负性越小，成键电子对之间的斥力越小，成键电子对之间的斥力越小，键角越小，所以这三种物质键角由大到小的顺序为NH3＞PH3＞AsH3；命题点04配位键、配合物的结构与性质典例01（2023·海南卷·节选）我国科学家发现一种钒配合物Ⅰ可以充当固氮反应的催化剂，反应过程中经历的中间体包括Ⅱ和Ⅲ。(代表单键、双键或叁键)回答问题：(1)配合物Ⅰ中钒的配位原子有4种，它们是。(2)配合物Ⅰ中，R′代表芳基，空间结构呈角形，原因是。(3)配合物Ⅱ中，第一电离能最大的配位原子是。(4)配合物Ⅱ和Ⅲ中，钒的化合价分别为和，配合物Ⅱ、Ⅲ和三者中，两个氮原子间键长最长的是。【答案】(1)C、O、P、Cl(2)根据VSEPR模型，氧原子的价层电子对数为4，其中孤电子对数为2，成键电子对之间呈角形(3)N(4)配合物Ⅱ【解析】（1）根据题干配合物Ⅰ的结构图，中心原子钒的配位原子有C、O、P、Cl；（2）根据VSEPR模型，中心原子氧原子的价层电子对数为4，其中孤电子对数为2，空间结构呈角形；（3）配合物Ⅱ中，第一电离能最大的配位原子是N；（4）结合题干所给配合物Ⅱ和Ⅲ的结构，钒的化合价分别为和，配合物Ⅱ中氮原子间是氮氮单键，配合物Ⅲ中为氮氮双键，中为氮氮三键，故配合物Ⅱ中两个氮原子间键长最长；典例02（2023·北京卷·节选）硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根可看作是中的一个原子被原子取代的产物。(6)浸金时，作为配体可提供孤电子对与形成。分别判断中的中心原子和端基原子能否做配位原子并说明理由：。【答案】(6)中的中心原子S的价层电子对数为4，无孤电子对，不能做配位原子；端基S原子含有孤电子对，能做配位原子【解析】（6）具有孤电子对的原子就可以给个中心原子提供电子配位。中的中心原子S的价层电子对数为4，无孤电子对，不能做配位原子；端基S原子含有孤电子对，能做配位原子。典例03（2023·全国卷·节选）将酞菁—钴钛菁—三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上，制得一种高效催化还原二氧化碳的催化剂。回答下列问题：(2)酞菁和钴酞菁的分子结构如图2所示。酞菁分子中所有原子共平面，其中轨道能提供一对电子的原子是(填图2酞菁中原子的标号)。钴酞菁分子中，钴离子的化合价为，氮原子提供孤对电子与钴离子形成键。【答案】(2)③+2配位【解析】（2）已知酞菁分子中所有原子共平面，则其分子中所有的C原子和所有的N原子均为杂化，且分子中存在大π键，其中标号为①和②的N原子均有一对电子占据了一个杂化轨道，其p轨道只能提供1个电子参与形成大π键，标号为③的N原子的p轨道能提供一对电子参与形成大π键，因此标号为③的N原子形成的N—H键易断裂从而电离出；钴酞菁分子中，失去了2个的酞菁离子与钴离子通过配位键结合成分子，因此，钴离子的化合价为+2，氮原子提供孤对电子与钴离子形成配位键。一、原子结构与性质1.原子或离子中各微粒间的数量关系(1)对于原子:质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数。(2)质量数=质子数+中子数。(3)质子数=阳离子的核外电子数+阳离子所带正电荷数。(4)质子数=阴离子的核外电子数-阴离子所带负电荷数。2.元素、核素、同位素之间的关系3.核外电子排布(1)核外电子排布规律(2)原子结构示意图(3)基态原子的核外电子排布原理1)能量最低原理：即电子尽可能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：2)泡利不相容原理每个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋状态相反。如2s轨道上的电子排布为，不能表示为。3)洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同。如2p3的电子排布为，不能表示为或洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。(4)表示基态原子核外电子排布的四种方法表示方法举例电子排布式Cr:1s22s22p63s23p63d54s1简化表示式Cu:[Ar]3d104s1价电子排布式Fe:3d64s2电子排布图(或轨道表示式)O:4．明确“4个同”所代表的描述对象(1)同位素——原子，如eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H；(2)同素异形体——单质，如O2、O3；(3)同系物——化合物，如CH3CH3、CH3CH2CH3；(4)同分异构体——化合物，如正戊烷、异戊烷、新戊烷。5.第一电离能、电负性(1)元素第一电离能的周期性变化规律。一般规律同一周期,随着原子序数的增加,元素的第一电离能呈现增大的趋势,稀有气体元素的第一电离能最大,碱金属元素的第一电离能最小;同一主族,随着电子层数的增加,元素的第一电离能逐渐减小特殊情况第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。通常情况下,当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)和全满(p6、d10、f14)结构时,原子的能量较低,该元素具有较大的第一电离能。如同周期主族元素,第ⅡA族元素的原子最外层s能级全充满、ⅤA族元素的原子最外层p能级半充满,比较稳定,所以其第一电离能大于同周期相邻的主族元素(2)电负性大小判断。规律在周期表中,同周期主族元素电负性从左到右逐渐增大,同主族从上往下逐渐减小方法常常应用化合价及物质类别判断电负性的大小,如O与Cl的电负性比较:①HClO中Cl为+1价、O为-2价,可知O的电负性大于Cl;②Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物,可知O的电负性大于Cl6.三种作用力及对物质性质的影响范德华力氢键共价键作用微粒分子H与N、O、F原子强度比较共价键>氢键>范德华力影响因素组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大形成氢键元素的电负性原子半径对性质的影响影响物质的熔、沸点,溶解度等物理性质分子间氢键使物质熔、沸点升高,溶解度增大键能越大,稳定性越强二、分子结构与性质1．与分子结构有关的两种理论(1)杂化轨道理论①基本观点：杂化轨道成键满足原子轨道最大重叠原理；杂化轨道形成的共价键更加牢固。②杂化轨道类型与分子立体构型的关系杂化轨道类型杂化轨道数目分子立体构型实例sp2直线形CO2、BeCl2、HgCl2sp23平面三角形BF3、BCl3、CH2OV形SO2、SnBr2sp34四面体形CH4、CCl4、CH3Cl三角锥形NH3、PH3、NF3V形H2S、H2O注意：杂化轨道数＝与中心原子结合的原子数＋中心原子的孤电子对数。(2)价层电子对互斥理论①基本观点：分子的中心原子上的价层电子对(包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对)由于相互排斥，尽可能趋向彼此远离。②价层电子对数的计算中心原子的价层电子对数＝σ键电子对数(与中心原子结合的原子数)＋中心原子的孤电子对数＝σ键电子对数＋eq\f(1,2)(a－xb)其中a为中心原子的价电子数，x、b分别为与中心原子结合的原子数及与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(H为1，其他原子为“8－该原子的价电子数”)。微粒为阳离子时，中心原子的价电子数要减去离子所带电荷数；微粒为阴离子时，中心原子的价电子数要加上离子所带电荷数。如SO2中硫原子的孤电子对数为eq\f(6－2×2,2)＝1；H3O＋中氧原子的孤电子对数为eq\f(6－1－3×1,2)＝1；COeq\o\al(2－,3)中碳原子的孤电子对数为eq\f(4＋2－3×2,2)＝0。【易错提醒】在计算孤电子对数时，出现0.5或1.5，则把小数进位为整数，即1或2。如NO2的中心原子N的孤电子对数为eq\f(5－2×2,2)＝0.5≈1，则价层电子对数为3，故VSEPR模型为平面三角形，分子立体构型为V形。③利用价层电子对互斥理论判断分子(或离子)立体构型价层电子对数孤电子对数分子(或离子)立体构型示例20CO2、BeCl230BF3、SO3、COeq\o\al(2－,3)31SO240CH4、NHeq\o\al(＋,4)、SOeq\o\al(2－,4)、CCl441NH3、PCl3、H3O＋42H2O、H2S2、判断杂化轨道类型的一般方法(1)看中心原子有没有形成双键或叁键，如果有1个叁键，则其中有2个π键，是sp杂化；如果有1个双键，则其中有1个π键，是sp2杂化；如果全部是单键，则是sp3杂化。(2)杂化轨道数等于中心原子的孤对电子对数与相连的其他原子个数之和。若和为2，则中心原子sp杂化；若和为3，则中心原子sp2杂化；若和为4，则中心原子sp3杂化。如NH3，N原子有1对孤电子对，另外与3个氢原子成键，所以为1＋3＝4，为sp3杂化；再如CO2，C原子没有孤电子对，与2个氧原子成键，所以为0＋2＝2，为sp杂化。3、中心原子A的价层电子对数的计算方法：对ABm型化合物，中心原子A的价层电子对数n＝eq\f(A的价电子数＋B提供的电子数×m,2)，计算时一般说来，价电子数即为最外层电子数，但B为卤素原子、氢原子时，提供1个价电子，若为氧原子、硫原子时，则不提供电子。4、等电子体的判断方法（1）判断方法：一是同主族变换法，如CO2与CS2、CF4与CCl4是等电子体，二是左右移位法，如N2与CO，COeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)与SO3是等电子体。如果是阴离子，价电子应加上阴离子所带的电荷数；如果是阳离子，价电子应减去阳离子所带的电荷数。如NHeq\o\al(＋,4)价电子为8，COeq\o\al(2－,3)价电子为24。（2）常见的等电子体微粒通式价电子总数立体构型CH4、NHeq\o\al(＋,4)AX48e－正四面体形CO、N2AX10e－直线形CO2、CNS－、NOeq\o\al(＋,2)、Neq\o\al(－,3)AX216e－直线形SO2、O3、NOeq\o\al(－,2)AX218e－V形COeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)、SO3AX324e－平面三角形POeq\o\al(3－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、ClOeq\o\al(－,3)AX326e－三角锥形SOeq\o\al(2－,4)、POeq\o\al(3－,4)AX432e－正四面体形5、分子性质(1)分子极性1)分子构型与分子极性的关系2)键的极性与分子极性的关系类型实例两个键之间的夹角键的极性分子的极性空间构型X2H2、N2－非极性键非极性分子直线型XYHCl、NO－极性键极性分子直线型XY2(X2Y)CO2、CS2180°极性键非极性分子直线型SO2120°极性键极性分子三角形H2O、H2S104．5°极性键极性分子V形XY3BF3120°极性键非极性分子平面三角形NH3107．3°极性键非极性分子三角锥形XY4CH4、CCl4109．5°极性键非极性分子正四面体(2)溶解性——“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。(3)无机含氧酸分子的酸性无机含氧酸可写成(HO)mROn，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，如酸性：HClO<HClO2<HClO3<HClO4。6.配合物(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孤电子对。(2)配位键①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共价键。②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NHeq\o\al(＋,4)可表示为，在NHeq\o\al(＋,4)中，虽然有一个N—H键形成过程与其他3个N—H键形成过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。(3)配合物。如[Cu(NH3)4]SO4配位体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等。中心原子有空轨道，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。7.分子结构性质认识的5个易错易混点(1)误认为分子的稳定性与分子间作用力和氢键有关,其实分子的稳定性与共价键的强弱有关。(2)误认为组成相似的分子,中心原子的杂化类型相同,其实要看其σ键和孤电子对数是否分别相同。如CO2和SO2中心原子的杂化方式不同,CO2分子中C原子是sp杂化,SO2分子中S原子是sp2杂化。(3)误认为只要含有氢键物质的熔、沸点就高,其实不一定,分子间的氢键会使物质的熔、沸点升高,而分子内氢键一般会使物质的熔、沸点降低。(4)误认为只含有极性键的分子都一定是极性分子,其实不ー定。如CO2、BF3等是非极性分子。(5)误认为杂化轨道构型和分子构型一致,其实不一定。如H2O中氧原子是sp3杂化,杂化轨道构型为四面体,但由于分子中存在孤对电子,根据价层电子对互斥理论可知,H2O的分子构型是V形。三、物质结构类答题规范1.有关电离能的考点的答题模板①氮元素的第一电离能比同周期相邻元素都大的原因是:基态原子电子占据的最高能级为半充满，较稳定。②第一电离能F＞N＞0的原因:同一周期从左至右第一电离能逐增大，但N元素2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能反常增大，因而F＞N＞0。2.有关电子亲和能的考点的答题板板：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(E1)。第二周期除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次増大，原因是:同一周期，从左往右，元素的非金性逐渐增强，得电子能力逐渐增强，形成的筒单明离子越稳定，释放出的能量越多，因此第一电子亲和能逐渐增大；氮元素的E1呈现异常的原因是:由于氮元素的2p轨道为半充满结构，能量较低，相对稳定，不易结合一个电子，释放能量较低。3.物质稳定性比较答题模板①Cu0在1273K时分解为Cu20和02，请从铜的原子结构来说明在高温下Cu20比Cu0更稳定的原因:最外层电子排布，Cu20中Cu+为3d10，而Cu0中Cu2+为3d9，最外层电子排布达到全满时更稳定。②铁元素常见的离子有Fe2+和Fe3+，稳定性Fe2+小于Fe3+，原因是:Fe2+的价电子排布式为3d6，Fe3+的价电子排布式为3d5，Fe3+的3d能级为半满状态，能低更稳定。4、焰色反应的答题模板：元素的焰色反应呈绿色，很多金属元素能发生焰色反应的微观原因为:电子从较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态乃至基态时，以光的形式释放能星，形成焰色反应。5.分子的稳定性答题板①稳定性HS＞HSe的原因是:S原子半径比Se小，S-H键的键能比Se-H的键能大。②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-H健和C-C较强，所以形成的烷烃稳定，而硅烷中Si-Si健和si-H的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以形成。③SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是:C-H的键能大于C-0健，C-H健比C-0键稳定，而Si-H健的键能却远小于Si-0，所以Si-H健不稳定而傾向于形成稳定性更的Si-0。④TiCl4分子结构与CCl4相同，二者在常温下都是液体，TiCl4的稳定性比CCl4差，极易水解，试从结构的角度分析其原因:钛原子半径比原子大，Ti-Cl健比C-Cl健的键长长，键能低，易断裂。6.键角的答题模板：CH4、NH3、H20的键角由大到小的顺序为:CH4＞NH3＞H20，原因是:三种氢化物的中心原子价层电子对数均为4，VSEPR模型均为正四面体，但中心原子的孤电子对数依次增多，排斥力越大，导致o健之问的键角变小。7.酸性强弱的答题模板：H2Se04比H2Se03酸性强的原因:H2Se04和H2Se03可分别表示成(HO)2SeO2和(HO)2SeO，H2Se04的非羟基氧比H2Se03的非羟基氧多，H2Se04中的Se为+6价，而H2Se03中的se为+4价，H2Se04中的Se正电性更高，导致Se-0-H中0的电子更向Se偏移，越易电离出H。8.配位键的形成答题模板①CN-做配体时，提供孤电子对的通常是C原子，而不是N原子，其原因是:碳元素的电负性小于氨元素的电负性，对孤对电子的吸引能力弱，给出电子对更容易。②C0作配体时，配位原子是C而不是0，其原因是:的电负性小于0，对孤对电子的吸引能力弱，给出电子对更容易。③NaBH4的阴离子中一个B原子能形成4个共价键，而冰品石(Na3AIF6)的阴离子中一个AI原子可以形成6个共价键，原因是:B原子价电子层上没有d轨道，AI原子价电子层上有d轨道。④已知NF3与NH3的空间构型相同，但NF3不易与Cu2+形成配离子，其原因是:在NF3中，共用电子对偏向F原子，偏离N原子，使得N原子核对其孤对电子的吸引能力増强，难与Cu2+形成配位键。9.氢键的答题模板①冰中氢键的键能为18.8KJ/mol，而冰的熔化热为5.0KJ/mol，解释原因:液态水中仍然存在大量氢键(或冰融化时只破坏了部分氢键）。②水由液体形成固体后密度却减小，原因为:水在形成晶体时，由于氢键的作用使分子间距离增大，空间利用率降低，密度减小。③氨气极易溶于水的原因为:氨气和水都是极性分子，相似相溶;氨气与水分子能形成氢键。④一定压强下，将NH3和PH3的混合气体降温，首先液化的是NH3，解释原因:NH3存在分子间氢键，分子问作用力强。10.物质溶解性的答题模板：请解释加入乙醇后析出[Cu(NH3)4]S04·2H20品体的原因:乙醇分子极性比水分子极性弱，加入乙醇降低溶剂极性，从而减小溶质的溶解度。11.分子极性大小比较答题模板：C、0电负性相差1.0，由此可以判断CO应为极性较强的分子，但实际上CO的极性较弱，请解释其原因:从电负性分析，CO中的共用电子对偏向氧原子，但分子中形成配位健的电子对是氧原子单方面提供的，抵消了共用电子对偏向O而产生的极性。12.相对分子质量大小比较答题模板：测定化合物HF的相对分子质量时，发现实验值一般高于理论值，其主要原因是:HF分子间存在氢键，易形成缔合分子(HF)n。13.晶体导电原因答题模板：①Fe304晶体能导电的原因:电子可在两种不同价态的铁离子快速发生移动。②金属Ni导电的原因是:Ni单质是金属晶体，由金属阳离子和自由电子构成，自由电子在外加电场的作用下可发生定向移动。14.晶体熔点沸点比较答题模板①H20沸点高于H2S的原因:H20分子间存在氢键，且比范德华力强。②SiH4沸点高于CH4的原因:SiH4和CH4的组成和结构相似的物质，SiH4的相对分子质量大，分子间作用力大（范德华力大），熔沸点高。③氮化硼(BN)和磷化硼(BP)都是受到高度关注的耐磨涂料，它们的结构相似，但是氮化硼晶体的熔点要比磷化硼晶体高，其原因是：氮化硼(BN)和磷化硼(BP)都属于原子晶体，而氮原子的半径比磷原子小，B-N共价键键长比B-P短，键能大，所以氮化硼晶体的熔点要比磷化硼晶体高。④从结构角度分析并比较CoF2与CoCl2晶体的熔点高低:氟离子半径比氯离子半径小，CoF2的晶格能比CoCl2晶格能大，则CoF2比CoCl2的熔点高。⑤K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:由于K原子的半径比较大而且价电子数较少，其纯金属存在的金属键的强度没有的Cr高，所以其熔沸点较低。⑥从结构的角度分析Si02比C02熔沸点高的原因:Si02属于原子晶体，C02属于分子晶体，故Si02沸点高。⑦氯化铝的熔点为190°C，而氟化铝的熔点为1290°C，导致这种差异的原因为:AlCl3是分子晶体，而AlF3是离子晶体，离子健比分子问作用力大得多。15.晶体类型形成的答题模板：S(黑球)和Cu(白球)形成某种晶体的晶胞如图所示，若CuS中S2-被02-代替，形成的晶体只能采取NaCl型堆积，试从晶体结构分析其不同及原因:将S2-替换为后，由于r(02-)＜r(S2-)，导致r+/r-的值增大，增加了空间利用率，减少了配位排斥，使之更易于配位，因此中心阳离子的配位数由4増至6，导致晶体堆积方式发生改变。考向01原子结构与性质1.（2024·陕西西安·西北工业大学附属中学校考二模·节选）Ⅰ．镓及其化合物在合金工业、制药工业、电池工业有广泛的应用。回答下列问题：(1)基态Ga原子的价层电子排布式为。Ⅱ．硒是人体需要的重要微量元素之一，参与体内多种代谢。(3)①在同一周期中比Se元素的第一电离能大的元素有种。2．（2024·四川南充·统考一模·节选）蓝色晶体二草酸合铜(Ⅱ)酸钾是一种常用化工原料。回答下列问题：(1)中四种元素电负性由大到小顺序为。3．（2024·陕西安康·统考一模·节选）美国某大学一课题组在金属有机框架(MOF)中成功构筑了含有双核镍氢中心的新型催化剂，用以催化有机物的选择性氢化反应。回答下列问题：提示：，为芳烃基，，为烃基。(1)基态镍原子的价层电子排布式为。(4)上述物质所含第二周期元素中，第一电离能由大到小的顺序为(填元素符号，下同)，电负性由小到大的顺序为。4．（2024·四川绵阳·统考二模·节选）配位化合物在化工、医药、催化剂等工农业生产领域中有着广泛的应用，根据各种配合物的相关信息，回答下列问题。(1)镍离子常与含的原子团形成配位化合物。写出基态镍原子的价电子排布式，元素的第一电离能由大到小的顺序排列是。5．（2024·陕西宝鸡·统考模拟预测·节选）国际权威学术期刊《自然》最近报道，我国科学家选择碲化锆(ZrTe5)和砷化镉(Cd3As2)为材料验证了三维量子霍尔效应。请回答下列问题：(1)Zr是Ti的同族相邻元素，位于周期表的区；Ti元素在周期表中的位置。(2)周期表中As与Se同周期相邻，Te与Se同主族且相邻，这三种元素第一电离能由大到小的顺序是。基态As原子的价电子排布式是。考向02微粒的空间构型及分子极性1．（2024·山东潍坊·昌乐二中校考模拟预测·节选）中国海军航母建设正在有计划、有步骤地向前推进，建造航母需要大量的新型材料。航母的龙骨要耐冲击，航母的甲板要耐高温，航母的外壳要耐腐蚀。(3)海洋是元素的摇篮，海水中含有大量卤族元素。②根据价层电子对互斥理论，预测ClO的空间构型为形；写出一个ClO的等电子体的化学符号：。(4)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是、。乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子，其原因是，其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是(填“Mg2+”或“Cu2+”)。2．（2023·河南安阳·安阳一中校考模拟预测·节选）硅、锗(Ge)、镓及其化合物广泛应用于光电材料领域。请回答：(2)分子是(填“极性”或“非极性”)分子。(3)氮化硅()是一种耐磨损、耐高温的结构陶瓷材料，其部分空间结构如图所示，其结构中每个原子杂化类型相同且最外层均达到8电子稳定结构，比较晶体结构中键角大小：(填“>”“<”“=”)。3．（2023·陕西渭南·统考一模·节选）中科院大连化学物理研究所科学家用、Ni-LiH等作催化剂，实现了在常压、100~300℃的条件下合成氨，这一成果发表在《NatureEnergy》杂志上。(2)氨在粮食生产、国防中有着无可替代的地位，也是重要的化工原料，可用于合成氨基酸、硝酸、TNT等。甘氨酸()是组成最简单的氨基酸，熔点为182℃，沸点为233℃。①硝酸溶液中的空间构型为。甘氨酸的晶体类型是，其分子中碳原子的杂化方式为。(3)比较分子(前者)和在中(后者)分子中的键角大小，前者后者(填“>”、“<”或“=”)，原因是。1mol中含有σ键的物质的量为mol。4．（2023·四川乐山·统考一模·节选）碳酸丙烯酯是一种水溶性颜料的分散剂，工业上常用作催化剂用1，2-丙二醇和尿素合成，原理如下：回答下列问题：(3)碳酸丙烯酸酯中C原子的杂化方式为；(4)能与形成稳定的配离子，其中配体的立体结构为，配离子中的键角比的键角大，试从物质结构的角度解释其原因。5．（2023·四川南充·四川省南充高级中学校考一模·节选）钛及其化合物被广泛应用于飞机、火箭、卫星、舰艇、医疗等领域。(2)与互为等电子体，与甲基咪唑反应可以得到其结构如下图所示。①分子的空间构型为。②甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为，C、N、Si的电负性由大到小的顺序为，1个中含有个σ键。考向03微粒间作用力与物质性质的关系1．（2024·四川内江·统考一模·节选）铁和氮是化学学习中的重要元素，高附加值的铁和氮的化合物也逐渐融入我们的学习和生活中｡Ⅰ、富马酸亚铁()是一种补铁剂，富马酸分子结构模型如图：Ⅲ、雷氏盐是分析化学中常用的试剂，其化学式为｡(6)的沸点比高的主要原因是，分子易与形成配离子，而不易形成配离子的原因是｡2．（2023·陕西汉中·统考一模·节选）砷化铝(AlAs)常用作光谱分析试剂和制备电子组件的原料，是一种新型半导体材料。回答下列问题：(3)的熔点约为712℃，的熔点约为194℃，其晶体类型分别是、。3．（2023·海南·模拟预测·节选）N、P、为第VA族元素，该族元素及其化合物在生产，生活中有广泛应用。回答下列问题：(3)《本草纲目》中记载砒霜()可入药，已知：的熔点为312.3℃，沸点为465℃。古代采用“升华法”提纯砒霜，砒霜升华时破坏的作用力有；4．（2023·四川资阳·统考一模·节选）硫是组成生命的重要元素。回答下列问题：(4)的结构简图如图所示，其中不存在的作用力有(填字母)。A．氢键

B．共价键

C．金属键

D．配位键5．（2023·内蒙古赤峰·统考一模）钙钛矿型材料具有与天然钙矿()相同的晶体结构，其化学通式为ABX3通过元素的替换和掺杂，可以调控钙钛矿型材料的催化性能。(1)Ti的四卤化物熔点如下表所示，TiF4熔点高于其他三种卤化物，自TiCl4至TiI4熔点依次升高，原因是。化合物TiF4TiCl4TiBr4TiI4熔点/℃377-241238.3155考向04配位键、配合物的结构与性质1．（2023·宁夏银川·银川一中校考一模·节选）完成下列问题。(1)Ni2+和Fe2+可形成如图所示的配合物离子，其中Ni2+的外围电子排布式为，S元素的杂化方式为。该配合物离子中，C≡O(Ⅰ)和气态C≡O分子(Ⅱ)，键长较长的为(用Ⅰ或Ⅱ表示)。(2)写出SCN﹣的一个等电子体分子，检验Fe3+时，SCN﹣以S原子配位不以N原子配位的原因是。2．（2023·广西柳州·柳州高级中学校联考模拟预测·节选）2023年1月30日，中国科学院研究团队研究六方相砷化镍(NiAs)型到正交相磷化锰(MnP)，实现了对锂硫催化剂的精确设计。回答下列问题：(2)Mn的一种配合物化学式为[Mn(CO)5(CH3CN)]。①该配合物中锰原子的配位数为，配体CO中提供狐对电子的原子是氧，理由是。②CH3CN中C原子的杂化类型为。3．（2023·福建宁德·福建省宁德第一中学校考一模·节选）Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题：(4)无水硫酸铜为白色粉末溶于水形成蓝色溶液，则硫酸铜稀溶液中不存在的微粒间作用力有。A．配位键

B．金属键

C．离子键

D．共价键

E．氢键

F．范德华力4．（2024·浙江金华·浙江省义乌中学校考模拟预测·节选）铁、铜、锌是形成许多金属材料和有机材料的重要组成元素。回答下列问题：(3)向溶液中滴加氨水可以得到型离子化合物，其阳离子结构如图所示。①下列说法正确的是。A．该阳离子中存在的化学键有极性共价键、配位键和氢键B．溶液中的阴离子为正四面体结构C．电负性大小：D．往该溶液中继续加95%乙醇，并用玻璃棒摩擦试管壁，析出深蓝色晶体②该化合物加热时首先失去的组分是，原因是。5．（2023·四川南充·阆中中学校考一模·节选）金属钛有“生物金属、海洋金属、太空金属”的美称。有些含钛的化合物在耐高温、环保或者抑菌方面有着重要的应用，钛元素也被称为“健康钛”。(3)TiCl4可以与胺形成配合物，如TiCl4(H2NCH2CH2NH2)。H2NCH2CH2NH2中提供电子对形成配位键的原子是。考点二晶胞结构分析与计算命题点01晶体密度的计算典例01（2023·北京卷·节选）硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根可看作是中的一个原子被原子取代的产物。(5)的晶胞形状为长方体，边长分别为、，结构如图所示。

晶胞中的个数为。已知的摩尔质量是，阿伏加德罗常数为，该晶体的密度为。典例02（2022·重庆卷·节选）配位化合物X由配体L2-(如图)和具有正四面体结构的[Zn4O]6+构成。(4)X晶体具有面心立方结构，其晶胞由8个结构相似的组成单元(如图)构成。④已知晶胞参数为2anm，阿伏加德罗常数的值为NA，L2-与[Zn4O]6+的相对分子质量分别为M1和M2，则X的晶体密度为g•cm-3(列出化简的计算式)。典例03（2021·全国卷·节选）我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目被形象地称为“液态阳光”计划。该项目通过太阳能发电电解水制氢，再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢合成甲醇。回答下列问题：(4)我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂，其组成为ZnO/ZrO2固溶体。四方ZrO2晶胞如图所示。Zr4+离子在晶胞中的配位数是，晶胞参数为apm、apm、cpm，该晶体密度为g·cm-3(写出表达式)。在ZrO2中掺杂少量ZnO后形成的催化剂，化学式可表示为ZnxZr1-xOy，则y=(用x表达)。命题点02微粒间距离的计算典例01（2023·全国卷·节选）中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量橄榄石矿物()。回答下列问题：(3)一种硼镁化合物具有超导性能，晶体结构属于六方晶系，其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如下所示，晶胞中含有个。该物质化学式为，B-B最近距离为。

典例02（2022·广东卷·节选）硒()是人体必需微量元素之一，含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。自我国科学家发现聚集诱导发光()效应以来，在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一种含的新型分子的合成路线如下：(6)我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图1，沿x、y、z轴方向的投影均为图2。①X的化学式为。②设X的最简式的式量为，晶体密度为，则X中相邻K之间的最短距离为(列出计算式，为阿伏加德罗常数的值)。典例03（2021·山东卷·节选）非金属氟化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答(4)XeF2晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，该晶胞中有个XeF2分子。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标，如A点原子的分数坐标为(，，)。已知Xe—F键长为rpm，则B点原子的分数坐标为；晶胞中A、B间距离d=pm。命题点03原子分数坐标的确定典例01（2022·河北卷·节选）含Cu、Zn、Sn及S的四元半导体化合物(简写为CZTS)，是一种低价、无污染的绿色环保型光伏材料，可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题：(6)如图是CZTS四元半导体化合物的四方晶胞。①该物质的化学式为。②以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图中A原子的坐标为(，，)，则B原子的坐标为。典例02（2020·山东卷·节选）CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：(4)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子的分数坐标。四方晶系CdSnAs2的晶胞结构如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞中部分原子的分数坐标如下表所示。坐标原子xyzCd000Sn000.5As25一个晶胞中有个Sn，找出距离Cd(0，0，0)最近的Sn(用分数坐标表示)。CdSnAs2晶体中与单个Sn键合的As有个。典例03（2019·全国卷·节选）近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为Fe−Sm−As−F−O组成的化合物。回答下列问题：（4）一种四方结构的超导化合物的晶胞结构如图1所示，晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。

图中F−和O2−共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1−x代表，则该化合物的化学式表示为，通过测定密度ρ和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它们关系表达式：ρ=g·cm−3。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图1中原子1的坐标为()，则原子2和3的坐标分别为、。命题点04微粒配位数的确定典例01（2023·全国卷·节选）将酞菁—钴钛菁—三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上，制得一种高效催化还原二氧化碳的催化剂。回答下列问题：(3)结构属立方晶系，晶胞如图3b所示，的配位数为。若晶胞参数为，晶体密度(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为)。典例02（2021·湖南卷·节选）铁和硒()都是人体所必需的微量元素，且在医药、催化、材料等领域有广泛应用，回答下列问题：(4)钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示：①该超导材料的最简化学式为；②Fe原子的配位数为；典例03（2021·天津卷·节选）铁单质及其化合物的应用非常广泛。(2)用X射线衍射测定，得到Fe的两种晶胞A、B，其结构如图所示。晶胞A中每个Fe原子紧邻的原子数为。每个晶胞B中含Fe原子数为。1、晶体类型的判断(1)依据物质的分类判断金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)都是分子晶体。常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质(除汞外)与合金是金属晶体。(2)依据组成晶体的晶格质点和质点间的作用判断离子晶体的晶格质点是阴、阳离子，质点间的作用是离子键；原子晶体的晶格质点是原子，质点间的作用是共价键；分子晶体的晶格质点是分子，质点间的作用为分子间作用力；金属晶体的晶格质点是金属离子和自由电子，质点间的作用是金属键。(3)晶体的熔点判断离子晶体的熔点较高，常在数百度至一千余度；原子晶体熔点高，常在一千度至几千度；分子晶体熔点低，常在数百度以下至很低温度；金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。(4)依据导电性判断离子晶体水溶液及熔化时能导电；原子晶体一般为非导体，但有些能导电，如晶体硅；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(如酸和部分非金属气态氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电；金属晶体是电的良导体。(5)依据硬度和机械性能判断离子晶体硬度较大或略硬而脆；原子晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。2、均摊法确定晶胞组成(1)方法：晶胞中任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个原子对这个晶胞的贡献就是eq\f(1,n)。(2)类型①长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：②非长方体(非正方体)晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为eq\f(1,3)。在如图所示的正三棱柱形晶胞中：③熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目。A．NaCl(含4个Na＋，4个Cl－)B．干冰(含4个CO2)C．CaF2(含4个Ca2＋，8个F－)D．金刚石(含8个C)E．体心立方(含2个原子)F．面心立方(含4个原子)3.金属晶体空间利用率的计算方法Ⅰ.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。空间利用率＝eq\f(球体积,晶胞体积)×100%②空间利用率的计算步骤：a．计算晶胞中的粒子数；b．计算晶胞的体积。Ⅱ.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2r，球的半球为r过程：V(球)＝eq\f(4,3)πr3V(晶胞)＝(2r)3＝8r3空间利用率＝eq\f(V球,V晶胞)×100%＝eq\f(\f(4,3)πr3,8r3)×100%≈52%②体心立方堆积(如图2所示)过程：b2＝a2＋a2(4r)2＝a2＋b2＝3a2，所以：a＝eq\f(4,\r(3))r空间利用率＝eq\f(2×\f(4,3)πr3,a3)×100%＝eq\f(2×\f(4,3)πr3,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,\r(3))r))3)×100%＝eq\f(\r(3)π,8)×100%≈68%③六方最密堆积(如图3所示)过程：S＝2r×eq\r(3)r＝2eq\r(3)r2h＝eq\f(2\r(6),3)rV(球)＝2×eq\f(4,3)πr3V(晶胞)＝S×2h＝2eq\r(3)r2×2×eq\f(2\r(6),3)r＝8eq\r(2)r3空间利用率＝eq\f(V球,V晶胞)×100%＝eq\f(2×\f(4,3)πr3,8\r(2)r3)×100%≈74%④面心立方最密堆积(如图4所示)过程：a＝2eq\r(2)rV(球)＝4×eq\f(4,3)πr3V(晶胞)＝a3＝(2eq\r(2)r)3＝16eq\r(2)r3空间利用率＝eq\f(V球,V晶胞)×100%＝eq\f(4×\f(4,3)πr3,16\r(2)r3)×100%≈74%4.计算晶体密度的方法5.计算晶体中粒子间距离的方法6.原子分数坐标参数1）概念原子分数坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。2）原子分数坐标的确定方法(1)依据已知原子的坐标确定坐标系取向。(2)一般以坐标轴所在正方体的棱长为1个单位。(3)从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。3）金刚石晶胞中碳原子坐标的确定以金刚石晶胞结构为例，金刚石晶体整体上是正四面体立体网状结构。每个碳原子L能层的4个电子采用sp3杂化，形成4个等同的杂化轨道，相邻的两个碳原子之间形成σ键。这样每个碳原子与周围4个碳原子形成4个σ键，每个碳原子都是直接相连的4个碳原子的重心。在一个金刚石晶胞中有8个碳原子位于立方体的顶点，6个碳原子位于面心，4个碳原子位于晶胞内部。每个晶胞中8个顶点中有4个顶点、6个面心和4个晶胞内部的碳原子形成4个正四面体，每个正四面体的4个顶点分别是一个晶胞顶点和这个顶点所在平面的面心，正四面体中心是晶胞内的1个碳原子。用解析几何知识研究晶体中各个微粒间的位置关系更具体更直接。以底面一个顶点的碳原子(通常取后左下)为原点建立一个三维坐标系。原点上的原子坐标为(0，0，0)，晶胞边长参数看作1，并据此分析坐标参数。在晶胞进行“无隙并置”时，可以看出，8个顶点的原子都可以作为原点，注意看清楚，与这个原点原子重合的是晶胞上哪一个顶点的碳原子。所以顶点上的8个原子坐标都是(0，0，0)，这与纯粹立体几何不同，所以高中阶段我们只标注顶点以外的晶胞内和晶胞上点的坐标；棱心和面心坐标点中数据中不会出现“1”。以下是晶胞中各点碳原子对应的三维坐标和晶体中坐标的对应关系。(1)6个面心坐标上面心下面心左面心右面心前面心后面心三维坐标晶体中坐标(2)12个棱中心坐标上面四条棱三维坐标晶体中坐标下面四条棱三维坐标晶体中坐标垂直底面四条棱三维坐标晶体中坐标(3)晶胞内部4个碳原子的坐标金刚石晶胞有两种取向，由于金刚石晶胞内部有4个碳原子，在空间分布是不对称的，所以从不同方向观察晶胞时，内部的4个碳原子的位置是不相同的。我们把左边的图叫作取向1，右边的图叫作取向2它们各自绕竖直中心轴旋转90°，就能够变为对方。金刚石晶胞内4个碳原子坐标：取向1：取向2：所以金刚石晶胞的取向不同时，晶胞内部不对称的4个原子的坐标会发生改变。4）常见晶胞的原子坐标(1）金刚石晶胞的原子坐标（a）取向一：金刚石晶胞中碳原子的坐标：8个顶点碳原子的坐标：0，0，0；6个面中心碳原子的坐标：1/2，0，1/2；1/2，1/2，0；0，1/2，1/2；4个内部碳原子的坐标：1/4，1/4，3/4；3/4，1/4，1/4；3/4，3/4，3/4；1/4，3/4，1/4；（b）取向二：金刚石晶胞中碳原子的坐标：8个顶点碳原子的坐标：0，0，0；6个面中心碳原子的坐标：1/2，0，1/2；1/2，1/2，0；0，1/2，1/2；4个内部碳原子的坐标：1/4，1/4，1/4；3/4，3/4，1/4；3/4，1/4，3/4；1/4，3/4，3/4；注：金刚石晶胞的取向不同时，即使都是取前左下的顶点原子作原点，晶胞内部不对称的4个碳原子的坐标，也会发生改变。(2）氟化钙晶体：每个CaF2晶胞有4个Ca2＋和8个F－原子分数坐标如下：Ca2＋：0，0，01/2，1/2，01/2，0，1/20，1/2，1/2F－：1/4，1/4，1/43/4，1/4，1/41/4，3/4，1/41/4，1/4，3/43/4，3/4，1/43/4，1/4，3/41/4，3/4，3/43/4，3/4，3/4(3）氯化钠晶胞：每个晶胞含有4个Cl－和4个Na＋，它们的原子分数坐标为：Na＋：1/2，1/2，1/21/2，0，00，1/2，00，0，1/2Cl－：0，0，01/2，1/2，00，1/2，1/21/2，0，1/2注：碱金属的卤化物、氢化物，碱土金属的氧化物、硫化物、硒化物、碲化物，过渡金属的氧化物、硫化物，以及间隙型碳化物、氮化物都属NaCl型结构。考向01晶体密度的计算1．（2024·陕西宝鸡·统考模拟预测·节选）国际权威学术期刊《自然》最近报道，我国科学家选择碲化锆(ZrTe5)和砷化镉(Cd3As2)为材料验证了三维量子霍尔效应。请回答下列问题：(5)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子的分数坐标。四方晶系Cd-Sn-As形成的化合物的晶胞结构如下图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞中部分原子的分数坐标如下表所示。坐标原子xyzCd000Sn000.5As25②该化合物的化学式为，此晶体的密度为g/cm3(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。2．（2023·四川绵阳·校考三模·节选）铁及其化合物在生活、生产中有重要应用。回答下列问题：(3)由铁、钾、硒形成的一种超导材料，其晶胞结构如图1所示。①该超导材料的化学式是。②该晶胞参数a=0.4nm、c=1.4nm，该晶体密度ρ=g·cm-3。(用NA表示阿伏加德罗常数，写出计算表达式即可)3．（2023·四川乐山·统考一模·节选）碳酸丙烯酯是一种水溶性颜料的分散剂，工业上常用作催化剂用1，2-丙二醇和尿素合成，原理如下：回答下列问题：(5)有多种晶体结构，其中一种六方晶胞的结构如图所示，则锌的配位数为；该晶体的密度为(写出计算式，阿伏加德罗常数的值为)。4．（2023·四川成都·棠湖中学校考一模·节选）阿尔维德卡尔森因发现多巴胺获得了2000年诺贝尔生理学或医学奖，多巴胺是一种神经传导物质，用来帮助细胞传送脉冲的化学物质。这种脑内分泌物也能传递兴奋及开心的信息。其结构式如下图a所示，化学式为C8H11NO2。回答下列问题：(5)盐酸多巴胺形成的晶体的晶胞结构如图所示，其晶胞中阳离子为面心立方最密堆积，阳离子半径为Rpm，则晶胞氯离子的配位数是，晶胞的密度是。5．（2023·四川南充·阆中中学校考一模·节选）金属钛有“生物金属、海洋金属、太空金属”的美称。有些含钛的化合物在耐高温、环保或者抑菌方面有着重要的应用，钛元素也被称为“健康钛”。(4)有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似(如图)，其中阴离子(N3-)采用面心立方、最密堆积方式，X-射线衍射实验测得氮化钛的晶胞参数(晶胞边长)为apm，则r(N3-)为pm。该氮化钛的密度为g•cm-3(NA为阿伏加德罗常数的值，只列计算式)。考向02微粒间距离的计算1．（2024·四川南充·统考一模·节选）蓝色晶体二草酸合铜(Ⅱ)酸钾是一种常用化工原料。回答下列问题：(4)一种的氧化物属于立方晶系，其晶胞沿c轴不同位置的投影(ab平面)如下图，黑球为、灰球为。该晶体化学式为。已知立方晶胞参数为ynm，则与之间距离为。2．（2023·河南安阳·安阳一中校考模拟预测·节选）硅、锗(Ge)、镓及其化合物广泛应用于光电材料领域。请回答：(4)GaAs的熔点为1238℃，其晶胞结构如图所示，该晶体中Ga和As以键结合，Ga的配位数为。若GaAs晶胞边长为，则Ga与最近As的核间距为pm。3．（2023·四川绵阳·统考一模·节选）某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管作电极材料，以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物作固态电解质，其电池总反应为：6MnO2+3Zn+(6+x)H2O+ZnSO46MnOOH+ZnSO4[Zn(OH)2]3•xH2O。其电池结构如图1所示，图2是有机高聚物的结构片段，图3是碳纳米管。回答下列问题：(4)一种新型稀磁半导体LiZnmMnnAs，其立方晶胞结构如图所示。①m=，n=。②已知NA为阿伏加德罗常数的值，LiZnmMnnAs的摩尔质量为Mg•mol-1，晶体密度为dg•cm-3。晶胞中As原子与Mn原子之间的最短距离为nm(列出计算式)。4．（2023·浙江绍兴·绍兴一中校考一模·节选）2023年8月1日起，我国对镓(Ga)、锗(Ge)相关物质实施出口管制。镓、锗元素及其化合物有许多用途。请回答：(3)砷化镓是一种重要的半导体材料。砷化镓的晶胞如图1所示，Ga原子做面心立方密堆积，As原子填充在一半由Ga原子构成的四面体空隙中。沿晶胞对角线A→B方向观察得到的投影图如2所示。请回答：①Ga原子的半径为apm，As原子的半径为bpm，最近的两个Ga原子的距离为pm(用含a、b的式子表示)。5．（2023·福建宁德·福建省宁德第一中学校考一模·节选）Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题：(5)N和P是同主族元素，但是NH3分子中的键角大于PH3分子中的键角，原因是：。Li2O为离子晶体，具有反萤石结构，晶胞如图所示。若晶胞参数为bnm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为g∙cm-3(列出计算式即可)，O2-和Li+的最短距离等于nm(用含b的代数式表示)。

考向03原子分数坐标的确定1．（2024·陕西西安·西北工业大学附属中学校考二模·节选）(4)的一种晶体为闪锌矿型结构，晶胞结构如图所示。其中原子坐标参数A为，则C的原子坐标参数分别为。2．（2024·陕西宝鸡·统考模拟预测·节选）国际权威学术期刊《自然》最近报道，我国科学家选择碲化锆(ZrTe5)和砷化镉(Cd3As2)为材料验证了三维量子霍尔效应。请回答下列问题：(5)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子的分数坐标。四方晶系Cd-Sn-As形成的化合物的晶胞结构如下图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞中部分原子的分数坐标如下表所示。坐标原子xyzCd000Sn000.5As25①找出此晶胞中距离Cd(0，0，0)最远的As的位置或(用分数坐标表示)。3．（2023·四川南充·四川省南充高级中学校考一模·节选）钛及其化合物被广泛应用于飞机、火箭、卫星、舰艇、医疗等领域。(3)属于四方晶系，晶胞棱边夹角均为90°。研究表明，通过氮掺杂反应可生成，能使对可见光具有活性，反应如图所示。①以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标。已知上述晶胞中所有键键长为rpm，B点钛原子分数坐标为，占据氧原子围成的八面体空隙，则A点钛原子的分数坐标为(，0，)。若晶体密度为，则阿伏加德罗常数的值。②晶体中。4．（2023·四川资阳·统考一模·节选）硫是组成生命的重要元素。回答下列问题：(5)ZnS在光导体材料、涂料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如图所示，其晶体密度为，若将a位置离子的分数坐标确定为(0，0，0)，则b位置离子的分数坐标为，离子与离子的最近距离为pm(列出计算式，阿伏加德罗常数用表示)。5．（2024·四川成都·成都七中校考一模·节选）我国在新材料领域研究的重大突破，为“天宫”空间站的建设提供了坚实的物质基础。回答下列问题：(4)CeO2是重要的稀土抛光材料，图甲为理想的CeO2的立方晶胞模型，但是几乎不存在完美的晶型，实际晶体中常存在缺陷（如图乙）。已知：CeO2缺陷晶型中X处原子的分数坐标为（0，0，0），Y处原子的分数坐标为，则氧空位处原子的分数坐标为，该缺陷晶型的化学式可表示为。设阿伏加德罗常数的值为NA，CeO2理想晶型的密度为，则Ce原子与O原子的最近距离为pm（列出表达式）。考向04微粒配位数的确定1．（2023·浙江温州·瑞安中学校考模拟预测·节选）氮元素可形成多种结构和性质特殊的化合物。回答下列问题：(4)一定条件下，和反应生成碳单质和化合物X。已知X属