2022届新高考化学二轮复习教学案-专题十五　物质结构与性质

高考考纲再现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(层)电子的电子排布式和轨道表示式(或电子排布图)。(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、sp2、sp3)。(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构型(或立体构型)。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。微专题一原子结构与性质一、原子核外电子排布1．掌握3组必备概念(1)能层(电子层)与能级能层(n)一二三四五六七符号KLMNOPQ能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s…………原子轨道数11313513571…………最多容纳的电子数22626102610142…………2818322n2电子离核远近近→远电子能量高低低→高(2)原子轨道与电子云轮廓图原子轨道电子云轮廓图形状轨道个数原子轨道伸展方向种数s球形11p哑铃形(纺锤形)3(px；py；pz)3d—55(3)基态、激发态、光谱2．理解基态原子核外电子排布遵循的规则、表示方法(1)3个规则和1个特例能量最低原理原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，即原子核外电子大多优先占据能量较低的原子轨道，电子填入能级的顺序为1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p……泡利(不相容)原理在一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋状态相反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，而且自旋状态相同洪特规则特例能量相同的原子轨道在全充满、半充满或全空时能量最低(2)基态原子核外电子排布的四种表示方法表示方法举例电子排布式Cr：1s22s22p63s23p63d54s1简化电子排布式Cu：[Ar]3d104s1价(层)电子排布式Fe：3d64s2电子排布图(或轨道表示式)(小方框也可用小圆圈表示)二、原子结构与元素性质1．元素周期表的分区与原子价电子排布的关系列123～78～101112族ⅠAⅡAⅢB～ⅦBⅧⅠBⅡB价电子排布ns1ns2(n－1)d1～5ns1～2(n－1)d6～10ns0～2(n－1)d10ns1(n－1)d10ns2分区s区d区(镧系、锕系元素除外)ds区列131415161718族ⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0价电子排布ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np51s2或ns2np6分区p区[注]镧系、锕系元素位于ⅢB族，价电子排布为(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2，属于f区。2．原子(或离子)半径(1)同主族元素从上到下，原子半径和离子半径均逐渐增大。(2)同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小；离子半径需要看核外电子排布，核外电子排布相同时，核电荷数越大，离子半径越小。(3)同种元素形成的各种粒子，核外电子数越多，半径越大。如r(H－)>r(H)>r(H＋)，r(Fe)>r(Fe2＋)>r(Fe3＋)。3．电离能概念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称为第一电离能，用I1表示规律同周期：从左到右，元素的第一电离能整体呈增大的趋势同主族：从上到下，元素的第一电离能逐渐减小同种元素：逐级电离能越来越大，即I1<I2<I3……特例同周期主族元素，第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能分别大于第ⅢA族、第ⅥA族元素的第一电离能。这是因为第ⅡA族元素原子的价电子排布为全充满(ns2)，第ⅤA族元素原子的价电子排布式为ns2np3，其中np轨道为半充满，比较稳定，具有较大的第一电离能应用(1)判断元素的金属性或非金属性强弱：一般情况下，第一电离能越小，元素原子越容易失去电子，元素的金属性越强、非金属性越弱(2)判断元素的化合价：如果某主族元素的In＋1≫In，则该元素的常见化合价为＋n，如钠元素的I2≫I1，所以钠元素的常见化合价为＋14.元素的电负性用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。(1)元素电负性的周期性变化随着原子序数的递增，元素的电负性呈现周期性变化：同周期从左到右，主族元素的电负性逐渐增大；同主族从上到下，元素的电负性逐渐减小。(2)元素电负性的应用5．对角线规则在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素(如图所示)的有些性质是相似的，被称为“对角线规则”。如硼和硅的含氧酸盐都能形成玻璃且互熔；铍和铝的氢氧化物均为两性氢氧化物。题组一基态原子的核外电子排布1．[电子排布式和电子排布图](1)(2021·高考全国甲卷)Si的价层电子排布式为________。(2)(2020·高考全国卷Ⅱ)基态Ti原子的核外电子排布式为________________。(3)(2019·高考全国卷Ⅱ)Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为________。(4)(2018·高考全国卷Ⅰ)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)。A． B．C． D．[核外未成对电子数](5)(2020·高考全国卷Ⅰ)基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对的电子数之比为________。[电子运动状态和电子云轮廓图](6)(2019·高考全国卷Ⅲ改编)镁元素基态原子核外M层电子的自旋状态________(填“相同”或“相反”)。(7)(2018·高考全国卷Ⅱ)基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。答案：(1)3s23p2(2)1s22s22p63s23p63d24s2(3)4s4f5(4)DC(5)4∶5(6)相反(7)哑铃(纺锤)2．(1)(2021·新高考河北卷)KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大KH2PO4晶体已应用于大功率固体激光器，填补了国家战略空白。回答下列问题：①在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排布相同的是________(填离子符号)。②原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用＋eq\f(1,2)表示，与之相反的用－eq\f(1,2)表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态的磷原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为________。(2)基态镍原子的电子排布式为____________________，它核外有________种运动状态不同的电子。(3)Ga的价电子排布式为____________。该基态原子电子占据最高能级的电子云轮廓图形状为________。(4)基态Co2＋的价电子排布图为___________________________________；基态硫原子的M层电子排布式为_________________________________。(5)Zr(锆)在元素周期表中位于第五周期，与Ti(钛)同族，则基态Zr的价电子排布式为_____________________________________________。解析：(1)①H、O、P、K四种元素各自所能形成的简单离子中P3－、K＋的核外电子排布相同。②基态磷原子的价电子排布式为3s23p3，其中3s轨道中自旋磁量子数的代数和为0，3p轨道中3个电子自旋状态相同，所以自旋磁量子数的代数和为＋eq\f(3,2)(或－eq\f(3,2))。(2)镍原子的核电荷数为28，基态镍原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2；原子核外不存在运动状态完全相同的电子，则基态Ni核外有28种运动状态不同的电子。(3)Ga为31号元素，基态镓原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，故其价电子排布式为4s24p1；基态镓原子的电子占据的最高能级为4p，电子云轮廓图形状为哑铃形或纺锤形。(4)Co为27号元素，基态Co2＋的价电子排布式为3d7，则其价电子排布图为；基态硫原子的M层电子为3s电子和3p电子，则基态硫原子的M层电子排布式为3s23p4。(5)Zr(锆)在元素周期表中位于第五周期，与Ti(钛)同族，则其价电子排布与Ti相似，只是价电子的能级数相应增大1，即基态Zr的价电子排布式为4d25s2。答案：(1)①P3－、K＋②＋eq\f(3,2)(或－eq\f(3,2))(2)1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2)28(3)4s24p1哑铃(或纺锤)形(4)3s23p4(5)4d25s2eq\a\vs4\al()1．防范两类常见的有关核外电子排布的错误(1)电子排布式①3d、4s书写顺序混乱：当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p64s23d6(×)，1s22s22p63s23p63d64s2(√)。在失去电子时，先失去4s轨道上的电子，如Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6。②不符合洪特规则特例，如Cu：1s22s22p63s23p63d94s2(×)，1s22s22p63s23p63d104s1(√)。(2)基态原子核外电子排布图错误类型错因剖析改正违背能量最低原理违背泡利原理违背洪特规则2.核外电子排布书写的解题模型题组二原子结构与元素性质3．[原子半径或离子半径](1)(2019·高考全国卷Ⅱ)比较离子半径：F－________O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。(2)(2018·高考全国卷Ⅰ)Li＋与H－具有相同的电子构型，r(Li＋)小于r(H－)，原因是__________________________________________________________。[电离能](3)(2020·高考全国卷Ⅰ)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na)，原因是____________________________________________。I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因是______________________________________。I1/(kJ·mol－1)Li520Be900B801Na496Mg738Al578(4)(2019·高考全国卷Ⅰ)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是________(填标号)。(5)(2018·高考全国卷Ⅰ改编)由2Li(晶体)eq\o(→,\s\up8(318kJ·mol－1))2Li(g)eq\o(→,\s\up8(1040kJ·mol－1))2Li＋(g)可知，Li原子的第一电离能为________kJ·mol－1。[电负性](6)(2020·高考全国卷Ⅱ)CaTiO3的组成元素的电负性大小顺序是________________。(7)(2019·高考全国卷Ⅲ)NH4H2PO4中，电负性最高的元素是________。[对角线规则](8)(2020·高考全国卷Ⅲ)根据对角线规则，B的一些化学性质与元素________的相似。(9)(2019·高考全国卷Ⅲ)在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是________。解析：(4)[Ne]3s1是基态的Mg＋，由于Mg的第二电离能大于其第一电离能，故其再失去一个电子所需能量较高；[Ne]3s2是基态镁原子，其失去一个电子变为基态Mg＋；[Ne]3s13p1是激发态镁原子，其失去一个电子所需能量低于基态镁原子；[Ne]3p1是激发态Mg＋，其失去一个电子所需能量低于基态Mg＋。答案：(1)小于(2)Li＋核电荷数较大(3)Na与Li同主族，Na电子层数多，原子半径大，易失电子Li、Be、B同周期，核电荷数依次增加。Be为1s22s2全满稳定结构，第一电离能最大。与Li相比，B核电荷数大，原子半径小，较难失去电子，第一电离能较大(4)A(5)520(6)O>Ti>Ca(7)O(8)Si(9)Mg4．(1)(2021·贵州高三三模)基态钴原子的价电子排布式为________，Mn位于元素周期表的________区。(2)(2021·宝鸡高三三模)LiPF6、LiAsF6、LiCl等常用作锂离子聚合物电池的材料。LiPF6、LiAsF6和LiCl中所含的四种非金属元素的电负性由大到小的顺序为____________________。(3)(2021·洛阳高三联考)对于处于基态的钙原子和铁原子，下列参数前者小于后者的是________(填标号)。a．最外层电子数 b．未成对电子数c．第一电离能 d．原子半径解析：(1)Co的核电荷数为27，基态钴原子的价电子排布式为3d74s2。Mn位于元素周期表的第四周期ⅦB族，属于d区元素。(2)同周期主族元素从左向右电负性逐渐增大，同主族元素自上而下电负性逐渐减小，故P、F、As、Cl的电负性由大到小的顺序为F>Cl>P>As。(3)基态钙原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，基态铁原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，二者最外层电子数相等，故a不符合题意；基态钙原子核外没有未成对电子，基态铁原子核外有4个未成对电子，故b符合题意；基态Ca与基态Fe的4s轨道均为全充满稳定结构且Ca与Fe同周期，同周期元素第一电离能从左至右整体呈增大的趋势，则第一电离能Ca<Fe，故c符合题意；Ca与Fe同周期，电子层数相同，核电荷数越大，原子半径越小，则原子半径Ca>Fe，故d不符合题意。答案：(1)3d74s2d(2)F>Cl>P>As(3)bc5．(1)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)，负一价气态离子再获得一个电子的能量变化称作第二电子亲和能(E2)。已知E1(Cl)＝349kJ/mol、E1(Br)＝325kJ/mol、E1(I)＝295kJ/mol、E1(O)＝141kJ/mol、E1(O－)＝－780kJ/mol。下列说法正确的是________(填标号)。A．电子亲和能越大，说明越难得到电子B．一个基态的气态氧原子得到一个电子形成O2－时放出141kJ的能量C．O的第二电子亲和能是－780kJ/molD．基态的气态氧原子得到两个电子形成O2－时需要吸收能量(2)锌化铜是一种金属互化物，其化学式有多种形式，如CuZn、Cu5Zn8、CuZn3等。其中Cu的第二电离能________(填“大于”“小于”或“等于”)Zn的第二电离能。解析：(1)A项，根据题给已知数据知，得电子能力越强，电子亲和能越大，错误；B项，一个基态的气态氧原子得到一个电子形成O－时放出141kJ的能量，错误；C项，O－得到一个电子形成O2－时的电子亲和能就是O的第二电子亲和能，正确；D项，O的第一电子亲和能为正值，即放出能量，第二电子亲和能为负值，即吸收能量，且O的第一电子亲和能小于第二电子亲和能的绝对值，所以基态的气态氧原子得到两个电子形成O2－时需要吸收能量，正确。(2)Cu＋的价电子排布式为3d10，处于全充满状态，而Zn＋的价电子排布式为3d104s1，故Cu的第二电离能大于Zn的第二电离能。答案：(1)CD(2)大于微专题二分子结构与性质一、共价键、配合物1．共价键分子中的大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。2．配合物配合物的形成中心离子(或原子)提供空轨道，配体提供孤电子对，通过配位键结合形成配合物。配位键本质上属于共价键配合物所含化学键配位键、离子键；配体或外界中可能还含有共价键配合物的常见性质属于离子化合物，多数能溶解、能电离，多数有颜色配合物的组成典型配合物Cu(NH3)4SO4K3[Fe(CN)6]Ag(NH3)2OHNa3AlF6中心离子Cu2＋Fe3＋Ag＋Al3＋中心离子(原子)结构特点一般是金属离子或原子(特别是过渡金属离子或原子)，必须有空轨道配体NH3CN－NH3F－配位原子NCNF配体结构特点分子或离子，必须含有孤电子对(如NH3、H2O、CO、Cl－、F－、OH－、CN－等)配位数4626外界SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))K＋OH－Na＋多齿配位配体有多个配位原子，与中心原子形成螯合物。如铜离子与乙二胺形成配离子：金属羰基配合物过渡金属和一氧化碳配位形成的配合物，如四羰基镍[Ni(CO)4]二茂铁的结构为一个铁原子处在两个平行的环戊二烯的环之间。在固体状态下，两个茂环相互错开成全错位构型，温度升高时则绕垂直轴相对转动。二茂铁的化学性质稳定，类似芳香化合物二、分子的性质、等电子体1．分子极性的判断分子总体来说是呈电中性的，但由于不同原子的电负性不同，分子内部电荷的分布不一定对称，成键电子对偏向电负性较大的原子，从而使分子有了极性分子与非极性分子之分。(1)根据空间构型判断(2)根据物质类别判断(3)判断ABn型分子的极性：一般情况下，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，则该分子为非极性分子，否则为极性分子。如CH4中C为－4价，碳元素化合价的绝对值等于其所在的主族序数，则CH4为非极性分子；NH3中N为－3价，但氮元素为第ⅤA族元素，氮元素化合价的绝对值不等于其所在的主族序数，则NH3为极性分子。2．氢键及其对物质性质的影响氢键不是化学键，氢键的作用力要大于范德华力。氢键对物质物理性质的影响：(1)分子间氢键使物质沸点升高。例如，沸点：NH3>PH3(NH3分子间形成氢键)、H2O>H2S(H2O分子间形成氢键)、HF>HCl(HF分子间形成氢键)、C2H5OH>CH3OCH3(C2H5OH分子间形成氢键)。(2)使物质易溶于水。例如，NH3、C2H5OH、CH3CHO、H2O2、CH3COOH等易溶于水(这些分子与水分子间形成氢键)。(3)解释一些特殊现象。例如，水结冰体积膨胀(水分子间形成氢键，体积变大，密度变小)。3．等电子体(1)等电子体原理——等电子体具有相同的结构特征(立体结构和化学键类型)及相近的性质。(2)等电子体：原子总数相同、价电子总数相同的微粒互为等电子体。(3)确定等电子体的方法(变换过程中注意电荷改变，并伴有元素种类的改变)方法示例竖换：把同族元素(同族元素原子价电子数相同)上下交换，即可得到相应的等电子体CO2与CS2、O3与SO2横换：换相邻主族元素，这时候价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等N2与CO可以将分子变换为离子，也可以将离子变换为分子O3与NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))、CH4与NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、CO与CN－(4)常见等电子体的空间构型等电子体类型(原子总数和价电子总数)常见等电子体空间构型2原子10电子N2、CN－、Ceq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))、CO、NO＋直线形2原子14电子F2、Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))、Cl2直线形3原子16电子CO2、N2O、CNO－、Neq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))、NOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))、SCN－、BeCl2(g)直线形3原子18电子O3、SO2、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))V形4原子8电子NH3、PH3、CHeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))、H3O＋三角锥形4原子24电子SO3(g)、COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))、POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))、BF3平面三角形4原子26电子SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))、BrOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))、IOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))、XeO3三角锥形5原子8电子CH4、SiH4、NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、PHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、BHeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))正四面体形5原子32电子CCl4、SiF4、SiOeq\o\al(\s\up1(4－),\s\do1(4))、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))、ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))、POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))、CF4正四面体形12原子30电子C6H6、B3N3H6(俗称无机苯)平面六边形三、杂化轨道理论、价层电子对互斥(VSEPR)理论1．判断中心原子杂化类型的“四方法”(1)根据中心原子的价层电子对数判断中心原子的价层电子对数432杂化类型sp3sp2sp中心原子的价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子上的孤电子对数中心原子上的孤电子对数＝eq\f(1,2)(a－xb)，其中a为中心原子的价电子数(阳离子需要减去离子所带电荷数，阴离子需要加上离子所带电荷数)，x为与中心原子结合的原子数，b为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”)。如SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的中心原子为S，a＝6＋2＝8，b＝2，x＝4，中心原子上的孤电子对数＝eq\f(1,2)×(8－4×2)＝0，价层电子对数为4，S为sp3杂化。在计算孤电子对数时，若出现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上的孤电子对数为eq\f(5－2×2,2)＝0.5≈1，则价层电子对数为3。(2)根据分子的结构式判断一般用于有机物分子中C、N的杂化类型判断。杂化类型sp3sp2spC的成键方式4个单键1个双键和2个单键2个双键或1个三键和1个单键N的成键方式3个单键1个双键和1个单键1个三键(3)根据键角判断若键角为109.5°或接近109.5°，则为sp3杂化；若键角为120°或接近120°，则为sp2杂化；若键角为180°，则为sp杂化。(4)根据等电子原理判断如CO2是直形线分子，SCN－、Neq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))与CO2互为等电子体，所以其空间构型也为直线形，中心原子均为sp杂化。2．常见分子的中心原子的杂化类型与推广常见分子分子的空间构型中心原子的杂化方式推广CH4正四面体形sp3CCl4、NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、BHeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))、POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))、ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))、SiOeq\o\al(\s\up1(4－),\s\do1(4))NH3三角锥形PH3、PCl3、H3O＋、—NH2、NF3H2OV形H2S、Ieq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))BH3平面三角形sp2BF3、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))、SO3、COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、SiOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、HCHOSO2V形NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))C2H4平面形C6H6(平面正六边形)C2H2直线形spHCNCO2CS2BeCl2BeI23.VSEPR模型与微粒空间构型的判断中心原子上的价层电子对数中心原子上的孤电子对数杂化类型VSEPR模型微粒空间构型示例20spCO2、BeCl2、NOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))30sp2BF3、SO3(g)、COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))1SO2、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))、O340sp3CH4、NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))1NH3、PCl3、H3O＋2H2O、H2S、OF2、ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))当中心原子的价电子部分参与成键时，不同电子对之间的斥力不同：lp－lp>lp－bp>bp－bp(lp指孤电子对，bp指σ键电子对)，电子对之间的斥力越大，形成共价键的键角越小。如H2O分子中，lp－lp>lp－bp>bp－bp，空间构型为V形，键角约为105°；NH3分子中，lp－bp>bp－bp，空间构型为三角锥形，键角约为107°。题组一共价键、配位键、大π键1．(1)(2021·高考全国甲卷)CO2分子中存在________个σ键和________个π键。(2)(2020·高考全国卷Ⅲ)NH3BH3分子中，N—B化学键称为________键，其电子对由________提供。(3)(2020·新高考山东卷改编)Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成p­pπ键。这种说法是否正确________(填“是”或“否”)。(4)(2020·新高考山东卷)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2＋配合物的结构如图所示，1mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有________mol，该螯合物中N的杂化方式有________种。(5)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂。LiAlH4中，存在________(填标号)。A．离子键 B．σ键C．π键 D．氢键(6)气态三氧化硫以单分子形式存在，其中共价键的类型有________种。(7)经X射线衍射测得化合物R[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]的晶体结构，其局部结构如图所示。R中阴离子Neq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(5))中的σ键总数为________个。分子中的大π键可用符号Пeq\o\al(\s\up1(n),\s\do1(m))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Пeq\o\al(\s\up1(6),\s\do1(6)))，则Neq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(5))中的大π键应表示为____________。(8)Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在________。解析：(6)气态SO3为单分子，其中S和O之间形成双键，故共价键有σ键和π键两种。(7)从题图可以看出：阴离子Neq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(5))呈五元环状结构，其含有的σ键总数为5个；Neq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(5))中参与形成大π键的电子数为6，故可将其中的大π键表示为Пeq\o\al(\s\up1(6),\s\do1(5))。(8)Mn(NO3)2是离子化合物，存在离子键；此外在NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))中，3个O原子和中心原子N之间还形成一个4中心6电子的大π键(键)，所以Mn(NO3)2中的化学键有σ键、π键和离子键。答案：(1)22(2)配位N(3)是(4)61(5)AB(6)2(7)5(8)离子键和π键(键)2．(1)(2021·福建高三联考)1mol[Co(NO3)4]2－含σ键的数目为________NA。NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))中存在大π键，形成该大π键的电子数为________。(2)(2021·吉林高三模拟)Be和B都易与配体形成配位键，如BeFeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))、B(OH)eq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))等，从原子结构分析其原因：__________________________________。(3)(2021·太原高三模拟)配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中，中心离子的配位数是________，向1mol该配合物中加入足量AgNO3溶液，可以得到________molAgCl沉淀。(4)AlCl3在178℃时升华，其蒸气的相对分子质量约为267，蒸气分子的结构式为_______________________________(标明配位键)。(5)有机物丁二酮肟常用于检验Ni2＋：在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni2＋反应可生成鲜红色沉淀，其结构如图所示。①该结构中，碳碳之间的共价键类型是σ键，碳氮之间的共价键类型是____________，氮镍之间形成的化学键类型是________。②该结构中，氧氢之间除共价键外还存在________。解析：(1)1个NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))中有3个σ键，Co2＋与NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))形成的配位键也属于σ键，故1mol[Co(NO3)4]2－中σ键的数目为(3×4＋4)NA＝16NA。NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))中存在大π键，氮原子的价层电子对数为3＋eq\f(5＋1－2×3,2)＝3，为sp2杂化，氮原子还有1个垂直于分子平面的p轨道。NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的价电子总数为24，3个σ键有6个电子，每个氧原子有2个容纳孤电子对的轨道不与形成大π键的p轨道平行，因此4个平行p轨道中电子数为24－3×2－2×2×3＝6。(2)Be、B的价电子轨道表示式分别为、，均存在空轨道，易与能够提供孤电子对的配体形成配位键。(3)配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中配体是内界的Cl－和H2O，故中心离子的配位数是6。作为配体的Cl－难以电离出来与Ag＋发生反应，故向1mol该配合物中加入足量AgNO3溶液，可以得到2molAgCl沉淀。答案：(1)166(2)铍原子和硼原子均存在空轨道(3)62(4)(5)①σ键和π键配位键②氢键题组二分子的性质等电子体3．(1)(2021·新高考湖南卷)硅和卤素单质反应可以得到SiX4。SiX4的熔、沸点SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔点/K183.0203.2278.6393.7沸点/K187.2330.8427.2560.70℃时，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液态的是________(填化学式)，沸点依次升高的原因是________________________________________。(2)(2020·高考全国卷Ⅱ)Ti的四卤化物熔点如表所示，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/℃377－24.1238.3155(3)(2020·高考全国卷Ⅲ)NH3BH3分子中，与N原子相连的H呈正电性(Hδ＋)，与B原子相连的H呈负电性(Hδ－)。与NH3BH3原子总数相等的等电子体是________(写分子式)，其熔点比NH3BH3____________(填“高”或“低”)，原因是在NH3BH3分子之间，存在____________________，也称“双氢键”。(4)(2021·高考全国甲卷)甲醇的沸点(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CH3SH，7.6℃)之间，其原因是_____________________________________。(5)(2019·高考全国卷Ⅲ)苯胺()与甲苯()的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(－5.9℃)、沸点(184.4℃)分别高于甲苯的熔点(－95.0℃)、沸点(110.6℃)，原因是_____________________________________。(6)如图为S8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：(1)SiCl4SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4均为分子晶体，结构相似，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大(2)TiF4为离子化合物，熔点高，其他三种均为共价化合物，随相对分子质量的增大，分子间作用力增大，熔点逐渐升高(3)CH3CH3低Hδ＋与Hδ－的静电引力(4)甲硫醇不能形成分子间氢键，而水和甲醇均能形成分子间氢键，且水比甲醇的氢键多(5)苯胺分子之间存在氢键(6)S8相对分子质量大，分子间范德华力强4．(1)(2021·呼和浩特高三模拟)HF的浓溶液中因F－与HF结合形成HFeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))而使溶液酸性大大增强，HFeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))的结构式为____________。(2)(2021·郑州外国语高三模拟)硒的含氧酸有H2SeO3和H2SeO4。酸性：H2SeO3________(填“>”“<”或“＝”)H2SeO4。(3)石墨烯可用化学方法进行制备，如用六氯苯、六溴苯等作为原料可制备石墨烯。六氯苯、六溴苯、苯六甲酸的熔点和水溶性如表所示：物质六氯苯六溴苯苯六甲酸熔点/℃232325286～288水溶性不溶不溶易溶六溴苯的熔点比六氯苯高的原因是_________________________，苯六甲酸与六溴苯、六氯苯的水溶性存在明显差异的本质原因是____________________。解析：(1)HFeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))的空间构型为直线形，且氢原子与氟原子之间形成氢键，故其结构式为[F—H…F]－。(2)H2SeO3、H2SeO4中的非羟基氧原子数分别为1和2，所以酸性：H2SeO3<H2SeO4。(3)六溴苯和六氯苯均属于分子晶体，且结构相似，六溴苯的相对分子质量大于六氯苯，范德华力强，熔点高；苯六甲酸分子中含多个羧基，与水分子能形成氢键，从而易溶于水，六氯苯、六溴苯均为非极性分子，根据“相似相溶”规律可知，均不溶于水。答案：(1)[F—H…F]－(2)<(3)六溴苯和六氯苯均属于分子晶体，且结构相似，六溴苯的相对分子质量大于六氯苯，范德华力强，熔点高苯六甲酸分子中含多个羧基，与水分子能形成氢键，从而易溶于水，六氯苯、六溴苯均为非极性分子，根据“相似相溶”规律可知，均不溶于水5．(1)(2021·新高考河北卷)与POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))电子总数相同的等电子体的分子式为________________。(2)(2021·兰州高三模拟)写出与CH3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(3))互为等电子体的一种分子的化学式：__________。CH3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(3))中含有的化学键类型有____________________。(3)(2021·太原高三二诊)稀土元素指原子序数为57到71的15种镧系元素及与镧系元素化学性质相似的钪元素(Sc)和钇元素(Y)，共17种。①钪元素为21号元素，位于周期表中的________区，其基态原子的价电子排布图为____________________。②Sm与1，2­二碘乙烷可发生反应Sm＋ICH2CH2I→SmI2＋CH2=CH2↑。ICH2CH2I中碳原子的杂化轨道类型为________；1molCH2=CH2中含有的σ键数目为________NA。与Neq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))互为等电子体的分子有____________(填化学式，任写2个)。解析：(1)POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))的原子数为5，价电子数为32，总电子数为50，则与POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))电子总数相同的等电子体的分子式为SiF4。(2)可用“横换法”找与CH3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(3))互为等电子体的分子，将氮原子向前换为碳原子，并去掉1个单位的正电荷，则与该离子互为等电子体的分子为CH3CH3。CH3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(3))中原子间存在共价键，带正电荷可看作H原子失电子，存在空轨道，N原子提供孤电子对，形成配位键。(3)①钪元素为21号元素，根据核外电子排布规律可知Sc的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2，其位于元素周期表中的d区，其基态原子的价电子排布图为。②ICH2CH2I中的碳原子是饱和碳原子，其杂化轨道类型为sp3。CH2=CH2中的单键都是σ键，双键中含有1个σ键，则1molCH2=CH2中含有的σ键数目为5NA。寻找离子的等电子体分子可采用“横换法”，将1个N向后换为O，去掉1个单位的负电荷，变为N2O；也可采用“综合法”，1个N向前换成C，添加1个单位的负电荷后变为CNeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))，再将2个单位的负电荷平均分配给剩下的2个N，相当于将N换成O，变为CO2。据此还可写出CS2、BeF2等。答案：(1)SiF4(2)CH3CH3共价键、配位键(3)①d②sp35N2O、CO2、CS2、BeF2等(任写2个，合理即可)题组三两大理论与微粒空间构型6．(1)(2021·高考全国甲卷)SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为________。SiCl4可发生水解反应，机理如下：含s、p、d轨道的杂化类型有①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为________(填标号)。(2)(2020·高考全国卷Ⅰ)磷酸根离子的空间构型为____________，其中P的价层电子对数为________、杂化轨道类型为____________。(3)(2020·高考全国卷Ⅱ)有机碱CH3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(3))中，N原子的杂化轨道类型是________。(4)(2020·高考全国卷Ⅲ)氨硼烷(NH3BH3)在催化剂作用下水解释放氢气：3NH3BH3＋6H2O=3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋B3Oeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(6))＋9H2B3Oeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(6))的结构为。在该反应中，B原子的杂化轨道类型由______变为______。(5)(2020·新高考山东卷改编)B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似，也有大π键。该分子中B和N的杂化方式________(填“相同”或“不同”)。(6)(2020·新高考山东卷)Sn为ⅣA族元素，单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4，SnCl4空间构型为________。NH3、PH3、AsH3的键角由大到小的顺序为________________________。(7)(2019·高考全国卷Ⅱ)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为__________。答案：(1)sp3②(2)正四面体形4sp3(3)sp3(4)sp3sp2(5)相同(6)正四面体形NH3、PH3、AsH3(7)三角锥形7．(1)AsOeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))的空间构型为________；As4O6的结构如图所示，则在该化合物中As的杂化方式是________。(2)CaCO3高温分解可制得CaO。CaCO3中阴离子的空间构型为________。(3)已知三聚氰胺的结构简式为。①三聚氰胺分子中的氮原子、碳原子的杂化方式依次为________、________。②NH3的空间构型为________。③三聚氰胺分子中含________个σ键。(4)用乙醇作为溶剂，Co(NO3)2可与某多齿配体结合形成具有催化活性的配合物。下列化合物与上述配合物中C和N的杂化类型均相同的是________(填标号)。解析：(1)AsOeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))中As的σ键电子对数为4，孤电子对数＝eq\f(1,2)×(5＋3－2×4)＝0，故As的价层电子对数为4，采用sp3杂化，则AsOeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))的空间构型为正四面体形。由题图可知，As4O6中每个砷原子形成3个σ键，As与N同主族，每个砷原子上还有一对孤电子对，故As的价层电子对数为4，采用sp3杂化。(2)COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))中C的σ键电子对数为3，孤电子对数＝eq\f(1,2)×(4＋2－2×3)＝0，故C的价层电子对数为3，采用sp2杂化，则COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))的空间构型为平面三角形。(3)①三聚氰胺分子中环上氮原子的σ键电子对数为2，孤电子对数为1，故其价层电子对数为3，采用sp2杂化；碳原子的σ键电子对数为3，孤电子对数为0，故其价层电子对数为3，采用sp2杂化；—NH2中氮原子的σ键电子对数为3，孤电子对数为1，故其价层电子对数为4，采用sp3杂化。②NH3中N的σ键电子对数为3，孤电子对数＝eq\f(1,2)×(5－3×1)＝1，故其价层电子对数为4，采用sp3杂化，NH3的空间构型为三角锥形。③由三聚氰胺的结构简式可知其分子中含15个σ键。(4)题给配合物中碳原子采用sp3杂化和sp2杂化，氮原子采用sp2杂化。中碳原子采用sp2杂化，氮原子采用sp3杂化，故A错误；中环上的氮原子和碳原子均采用sp2杂化，甲基上的碳原子采用sp3杂化，故B正确；中C和N均采用sp3杂化，故C错误；中C和N均采用sp3杂化，故D错误。答案：(1)正四面体形sp3(2)平面三角形(3)①sp2和sp3sp2②三角锥形③15(4)Beq\a\vs4\al()中心原子的杂化类型及微粒的空间构型判断微专题三晶体结构与性质1．不同晶体的结构与性质比较晶体离子晶体金属晶体分子晶体原子晶体概念由阳离子和阴离子通过离子键结合而形成的晶体通过金属阳离子与自由电子之间的较强作用而形成的晶体只含分子的晶体相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体构成晶体的微粒阴、阳离子金属阳离子、自由电子分子原子微粒间作用力离子键金属键分子间作用力共价键物理性质熔、沸点较高有的高(如钨)、有的低(如汞)低很高硬度硬而脆有的大、有的小小很大溶解性一般情况下，易溶于极性溶剂(如水)，难溶于有机溶剂一般不溶于水(活泼金属如钠等可与水、醇类、酸类物质反应而溶解)极性分子一般易溶于极性溶剂；非极性分子一般易溶于非极性溶剂一般不溶于任何溶剂导电性固体不导电，熔融状态或溶于水后导电电的良导体不导电(部分溶于水后导电)不导电(硅等半导体除外)涉及的物质类别活泼金属氧化物和过氧化物、强碱、大多数盐金属单质、合金部分非金属单质、部分非金属氧化物、所有非金属氢化物、几乎所有的酸和绝大多数有机物某些单质(如金刚石、硅、锗、灰锡、硼等)、某些化合物(如SiC、SiO2、AlN、BP、GaAs)延展性：金属晶体具有延展性，因为金属键无方向性；离子晶体无延展性，因为离子键虽然无方向性，但是发生形变后，同种电性粒子相邻，离子键被破坏；原子晶体无延展性，因为共价键有方向性。2．化学键类型以及分子间作用力大小比较化学键分子间作用力共价键离子键金属键范德华力氢键存在原子间离子间金属离子与自由电子间分子间分子间或分子内强弱判断键长越短，键能越大，共价键越强①离子所带电荷越多，离子键越强②成键的阴、阳离子半径越小，离子键越强①与金属离子所带电荷数(或金属原子价电子数)成正比②与金属离子(或金属原子)半径成反比①分子组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大②分子的极性越大，范德华力越大在X—H…Y中，X、Y元素的电负性越大，形成的氢键越强(X、Y为N、O或F等)对物质性质的影响物理性质和化学性质(如分子的稳定性)物理性质和化学性质物理性质和化学性质熔、沸点(物理性质)熔、沸点，溶解度(物理性质)3.晶体熔、沸点高低的判断规律(1)不同类型晶体：一般情况下，原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。金属晶体熔、沸点有的高、有的低，视具体情况而定。(2)同种类型晶体：构成晶体的微粒间的作用力越大，则熔、沸点越高，反之则低。晶体类型比较方法举例原子晶体原子半径小的键长越短→键能越大→晶体的熔、沸点越高金刚石>碳化硅>硅离子晶体阴、阳离子的电荷数越多、离子半径越小→晶格能越大→离子晶体的熔、沸点越高MgO>MgCl2>NaCl>CsCl金属晶体金属离子所带电荷越多，离子半径越小(或金属原子价电子数越多，原子半径越小)，熔、沸点越高Al>Mg>Na；Li>Na>K分子晶体分子组成和结构相似的物质，分子间存在氢键的比不存在氢键的熔、沸点高；分子组成和结构相似且分子间不存在氢键的物质，一般相对分子质量越大→范德华力越大→熔、沸点越高；相对分子质量相近的物质，分子极性越大→范德华力越大→熔、沸点越高HF>HI>HBr>HCl；CO>N2有机物的同分异构体一般来说，支链越多，熔、沸点越低正戊烷>异戊烷>新戊烷[说明]晶格能指气态离子形成1mol离子晶体释放的能量，通常取正值。4．晶胞结构及其计算(1)晶胞中粒子数目的计算——均摊法(切割法)(2)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．体心立方晶胞(含2个原子)F．面心立方晶胞(含4个原子)(3)有关晶胞密度的计算晶体微粒与M、ρ之间的关系：ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(xM,VNA)①若1个晶胞中含有x个微粒，则1mol晶胞中含有xmol微粒，其质量为xMg(M为微粒的相对原子或分子质量)。②1个晶胞的质量为ρVg(V为晶胞的体积)，则1mol晶胞的质量为ρVNAg，因此有xM＝ρVNA。③单位换算：1nm＝10－7cm；1pm＝1×10－10cm。(4)运用晶胞平移复制方法解决配位数问题一般利用晶胞空间平移的方法，选择顶点、面心、棱上、体心的微粒，求其周围最近且等距离的原子或离子数，即配位数；常见的配位数为4、6、8、12。(5)原子坐标①概念：原子P的位置可用向量eq\o(OP,\s\up6(→))表示：eq\o(OP,\s\up6(→))＝xa＋yb＋zc，定义x、y、z为原子P的分数坐标。②示例ⅰ.CsCl型离子晶体的离子分数坐标A(Cs＋)为(0，0，0)，B(Cl－)为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))ⅱ.NaCl型离子晶体的离子分数坐标A(Cl－)为(0，0，0)，eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))，eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，0，\f(1,2)))，eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，\f(1,2)，\f(1,2)))B(Na＋)为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))，eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，0，0))，eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，\f(1,2)，0))，eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，0，\f(1,2)))ⅲ.ZnS型离子晶体的离子分数坐标A(Zn2＋)为(0，0，0)，eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))，eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，0，\f(1,2)))，eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，\f(1,2)，\f(1,2)))B(S2－)为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)，\f(1,4)，\f(3,4)))，eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)，\f(3,4)，\f(1,4)))，eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(3,4)，\f(3,4)))，eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))题组一晶体结构与性质1．[晶体类型的判断](1)(2020·新高考山东卷)Sn为ⅣA族元素，单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常压下SnCl4为无色液体，其固体的晶体类型为________。(2)(2019·高考全国卷Ⅲ改编)已知苯胺()的熔点为－5.9℃，沸点为184.4℃。苯胺的晶体类型是________。(3)碳的一种单质的结构如图所示。该单质的晶体类型为________。[晶体微粒间作用力](4)(2020·高考全国卷Ⅱ)CaTiO3中金属离子与氧离子间的作用力为________。(5)(2018·高考全国卷Ⅲ)ZnF2具有较高的熔点(872℃)，其化学键类型是________。[晶体熔、沸点高低的比较](6)(2020·新高考天津卷)Fe、Co、Ni三种元素二价氧化物的晶胞类型相同，其熔点由高到低的顺序为________________。(7)(2019·高考全国卷Ⅰ)一些氧化物的熔点如表所示：氧化物Li2OMgOP4O6SO2熔点/℃1570280023.8－75.5解释表中氧化物之间熔点差异的原因：______________________________。(8)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：(1)分子晶体(2)分子晶体(3)混合晶体(4)离子键(5)离子键(6)NiO>CoO>FeO(7)Li2O、MgO为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgO＞Li2O。分子间作用力(相对分子质量)P4O6＞SO2(8)K原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱2．(1)已知下列化合物的熔点：化合物AlF3GaF3AlCl3熔点/℃10401000194表格中卤化物的熔点产生差异的原因：_____________________________。(2)直链多磷酸盐的阴离子有复杂的结构，焦磷酸根离子、三磷酸根离子如图：这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为________________________(用n代表P原子数)。解析：(1)AlF3与GaF3为离子晶体，AlCl3为分子晶体，离子晶体的熔点高于分子晶体，又由于Al3＋半径小于Ga3＋，AlF3中离子键较强(晶格能较大)，所以熔点AlF3>GaF3>AlCl3。(2)磷酸根离子为POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))，焦磷酸根离子为P2Oeq\o\al(\s\up1(4－),\s\do1(7))，三磷酸根离子为P3Oeq\o\al(\s\up1(5－),\s\do1(10))。结合图示可知，每增加1个P原子，O原子数增加3，离子所带负电荷数增加1，故可推出这类磷酸根离子通式为(PnO3n＋1)(n＋2)－。答案：(1)AlF3与GaF3为离子晶体，AlCl3为分子晶体，一般，离子晶体的熔点高于分子晶体，又由于Al3＋半径小于Ga3＋，AlF3中离子键较强(晶格能较大)，熔点AlF3>GaF3>AlCl3(2)(PnO3n＋1)(n＋2)－题组二有关晶胞的计算3．(1)(2021·高考全国甲卷)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)。(2)(2020·新高考山东卷)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表所示。坐标原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125一个晶胞中有______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。(3)(2020·高考全国卷Ⅱ)一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2＋、I－和有机碱离子CH3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(3))，其晶胞如图所示。若晶胞参数为anm，则晶体密度为____________________g·cm－3(列出计算式)。(4)(2019·高考全国卷Ⅰ)图(a)是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x＝________pm，Mg原子之间最短距离y＝________pm。设阿伏加德罗常数的值为NA，则MgCu2的密度是____________________g·cm－3(列出计算表达式)。(5)(2020·高考全国卷Ⅲ)研究发现，氨硼烷(NH3BH3)在低温高压条件下为正交晶系结构，晶胞参数分别为apm、bpm、cpm，α＝β＝γ＝90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞结构如图所示。氨硼烷晶体的密度ρ＝______________________g·cm－3(列出计算式，设NA为阿伏加德罗常数的值)。答案：(1)8eq\f(4×91＋8×16,NAa2c×10－30)2－x(2)4(0.5，0，0.25)、(0.5，0.5，0)4(3)eq\f(620,a3×NA)×1021(4)eq\f(\r(2),4)aeq\f(\r(3),4)aeq\f(8×24＋16×64,NAa3×10－30)(5)eq\f(62,NAabc×10－30)eq\a\vs4\al()晶胞的计算非选择题集训七晶胞的结构与计算一、根据晶胞的结构示意图，计算晶胞中的微粒数或化学式1．硼酸的结构与石墨相似，如图所示，层内的分子以氢键相连，含1mol硼酸的晶体中有________mol氢键。答案：32．利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为________，该功能陶瓷的化学式为________。答案：2BN3．(2021·新高考湖南卷)下图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。已知化合物中Ge和O的原子个数比为1∶4，图中Z表示________原子(填元素符号)，该化合物的化学式为________。答案：OMg2GeO44．131I2晶体的晶胞结构如图甲所示，该晶胞中含有________个131I2分子；KI的晶胞结构如图乙所示，每个K＋紧邻________个I－。答案：465．石墨烯可转化为富勒烯(C60)，某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图所示，M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为________，该材料的化学式为________。答案：12M3C60二、根据晶胞的结构示意图，计算晶胞中原子的坐标参数、晶胞边长或密度等6．(2021·泰州高三期中测试)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。如图1所示为磷化硼晶体的晶胞，图2是晶胞沿着体对角线方向的投影图。(1)图1中，原子1的分数坐标是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))，则原子2的分数坐标为________。(2)图2中“N”表示________(填元素符号)。解析：(1)题图1中原子1的分数坐标是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))，原子1位于底面面心，原子2位于体对角线的eq\f(1,4)处，则原子2的分数坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))。(2)根据晶胞结构分析，磷化硼晶体的晶胞沿着体对角线方向可以观察到P形成的六边形，其中的1个B与体对角线上的2个P重合，形成六边形的中心，所以“N”表示B。答案：(1)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))(2)B7．(2021·宿州高三测试)Cu­Mn­Al合金的晶胞如图1所示，该晶胞可视为Mn、Al位于Cu形成的立方体体心位置，图2是沿立方格子对角面取得的截图。(1)若A的坐标参数为(0，0，0)，C的坐标参数为(1，1，1)，则B的坐标参数为________。(2)该合金的化学式为________。(3)假设r(Cu)≈r(Mn)＝127pm，r(Al)＝143pm，则铜原子之间的最短距离为________pm。(4)该晶体的密度为______________g·cm－3(列出计算式即可，设阿伏加德罗常数的值为NA)。解析：(1)A的坐标参数为(0，0，0)，C的坐标参数为(1，1，1)，B位于右侧面的面心，所以B的坐标参数为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1，\f(1,2)，\f(1,2)))。(2)根据均摊法，该晶胞中铜原子的个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋12×eq\f(1,4)＋1＝8，锰原子的个数为4，铝原子的个数为4，所以该合金的化学式为AlMnCu2。(3)根据题图2并结合几何知识可知[2r(Cu)＋2r(Al)]为体对角线长度的一半，设晶胞的棱长为a，则有eq\r(3)a＝2[2r(Cu)＋2r(Al)]＝4×(127＋143)pm，则a＝eq\f(270×4,\r(3))pm；根据晶胞结构可知铜原子之间的最短距离为棱长的一半，即eq\f(1,2)a＝180eq\r(3)pm。(4)晶胞的质量m＝eq\f(27×4＋55×4＋64×8,NA)g，晶胞的体积V＝a3＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(270×4,\r(3))))eq\s\up12(3)pm3＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(270×4,\r(3))×10－10))eq\s\up12(3)cm3，所以晶体的密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(27×4＋55×4＋64×8,NA)g,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(270×4,\r(3))×10－10))\s\up12(3)cm3)＝eq\f(27×4＋55×4＋64×8,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(270×4,\r(3))×10－10))\s\up12(3)NA)g·cm－3。答案：(1)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1，\f(1,2)，\f(1,2)))(2)AlMnCu2(3)180eq\r(3)(4)eq\f(27×4＋55×4＋64×8,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(270×4,\r(3))×10－10))\s\up12(3)NA)8．(2021·广州三校联考)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。(1)图中F－和O2－共同占据晶胞的上下底面位置，若二者的比例依次用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。(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，如图1中原子1的坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))，则原子2和3的坐标分别为________、________。解析：(1)由题图1可知，每个晶胞中含Sm的个数为4×eq\f(1,2)＝2，含Fe的个数为4×eq\f(1,4)＋1＝2，含As的个数为4×eq\f(1,2)＝2，含O的个数为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(8×\f(1,8)＋2×\f(1,2)))×(1－x)＝2(1－x)，含F的个数为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(8×\f(1,8)＋2×\f(1,2)))x＝2x，所以该化合物的化学式为SmFeAsO1－xFx。1个晶胞中含有2个SmFeAsO1－xFx，质量为eq\f(2[281＋16(1－x)＋19x],NA)g，晶胞的体积为a2c×10－30cm3，则密度ρ＝eq\f(2[281＋16(1－x)＋19x],a2cNA×10－30)g·cm－3。(2)根据原子1的坐标eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))可知，原子2和3的坐标分别为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))、eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，0，\f(1,2)))。答案：(1)SmFeAsO1－xFxeq\f(2[281＋16(1－x)＋19x],a2cNA×10－30)(2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，0，\f(1,2)))9．(2021·新高考河北卷)分别用eq\a\vs4\al\co1