2021新高考化學(xué)二輪學(xué)案第1部分專題6分子結(jié)構(gòu)（含化學(xué)鍵）與晶體結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)

1．(2020·山東卷，T4)下列關(guān)于C、Si及其化合物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的論述錯誤的是()A．鍵能C—C>Si—Si、C—H>Si—H，因此C2H6穩(wěn)定性大于Si2H6B．立方型SiC是與金剛石成鍵、結(jié)構(gòu)均相似的共價晶體，因此具有很高的硬度C．SiH4中Si的化合價為＋4，CH4中C的化合價為－4，因此SiH4還原性小于CH4D．Si原子間難形成雙鍵而C原子間可以，是因為Si的原子半徑大于C，難形成p-pπ鍵C[化合物中鍵能越大，該物質(zhì)越穩(wěn)定，由于鍵能C—C>Si—Si、C—H>Si—H，故可判斷穩(wěn)定性：C2H6>Si2H6，A項正確；SiC與金剛石均為立體網(wǎng)狀的共價晶體，二者成鍵和結(jié)構(gòu)均相似，均具有很高的硬度，B項正確；根據(jù)非金屬性：C>Si，可知還原性：SiH4>CH4，C項錯誤；由于原子半徑：Si>C，Si原子間難形成p-pπ鍵，故決定了Si原子間很難形成雙鍵，D項正確。]2．(2020·山東卷，T7)B3N3H6(無機苯)的結(jié)構(gòu)與苯類似，也有大π鍵。下列關(guān)于B3N3H6的說法錯誤的是()A．其熔點主要取決于所含化學(xué)鍵的鍵能B．形成大π鍵的電子全部由N提供C．分子中B和N的雜化方式相同D．分子中所有原子共平面A[B3N3H6與苯的結(jié)構(gòu)相似，屬于共價化合物，共價化合物的熔點與分子間作用力有關(guān)，與化學(xué)鍵的鍵能無關(guān)，A項錯誤；B3N3H6中形成大π鍵的電子全部由N提供，B項正確；由于B3N3H6和苯的結(jié)構(gòu)類似，則該分子中B和N均為sp2雜化，C項正確；由于B3N3H6和苯分子結(jié)構(gòu)相似，則B3N3H6分子中12個原子共面，D項正確。]3．(2020·山東卷，T17)CdSnAs2是一種高遷移率的新型熱電材料，回答下列問題：(1)Sn為ⅣA族元素，單質(zhì)Sn與干燥Cl2反應(yīng)生成SnCl4。常溫常壓下SnCl4為無色液體，SnCl4空間構(gòu)型為______________，其固體的晶體類型為______________。(2)NH3、PH3、AsH3的沸點由高到低的順序為_____________(填化學(xué)式，下同)，還原性由強到弱的順序為______________________，鍵角由大到小的順序為____________________。(3)含有多個配位原子的配體與同一中心離子(或原子)通過螯合配位成環(huán)而形成的配合物為螯合物。一種Cd2＋配合物的結(jié)構(gòu)如圖所示，1mol該配合物中通過螯合作用形成的配位鍵有________mol，該螯合物中N的雜化方式有________種。(4)以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子的分數(shù)坐標。四方晶系CdSnAs2的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90°，晶胞中部分原子的分數(shù)坐標如表所示。坐標原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125一個晶胞中有________個Sn，找出距離Cd(0,0,0)最近的Sn________________________(用分數(shù)坐標表示)。CdSnAs2晶體中與單個Sn鍵合的As有________個。[解析](1)Sn為元素周期表中ⅣA族元素，最外層有4個電子，故SnCl4的中心原子Sn的價電子對數(shù)為4＋eq\f(4－4×1,2)＝4，且均為成鍵電子對，故SnCl4的空間構(gòu)型為正四面體形。由SnCl4常溫常壓下為液體的物理性質(zhì)可知SnCl4符合分子晶體的特點，故其為分子晶體。(2)NH3中存在分子間氫鍵，導(dǎo)致其沸點比與N元素同主族的P、As元素的氫化物PH3、AsH3的沸點要高，而PH3、AsH3中均不存在分子間氫鍵，故影響PH3、AsH3沸點的因素為范德華力，相對分子質(zhì)量越大，沸點越高，則沸點由高到低的順序為NH3、AsH3、PH3。通常同主族元素隨著原子序數(shù)的遞增，氣態(tài)氫化物的還原性逐漸增強，則還原性由強到弱的順序是AsH3、PH3、NH3。同主族元素，隨著原子序數(shù)的遞增，電負性逐漸減弱，則其氣態(tài)氫化物中的成鍵電子對逐漸遠離中心原子，致使成鍵電子對的排斥力降低，鍵角逐漸減小，故鍵角由大到小的順序是NH3、PH3、AsH3。(3)該螯合物中Cd2＋與5個N原子、2個O原子形成化學(xué)鍵，其中與1個O原子形成的為共價鍵，另外的均為配位鍵，故1mol該配合物中通過螯合作用形成6mol配位鍵。該螯合物中無論是硝基中的N原子，還是NOeq\o\al(－,3)中的N原子，還是六元環(huán)中的N原子，N均為sp2雜化，即N只有1種雜化方式。(4)由四方晶系CdSnAs2晶胞及原子的分數(shù)坐標可知，有4個Sn位于棱上，6個Sn位于面上，則屬于一個晶胞的Sn的個數(shù)為4×1/4＋6×1/2＝4。與Cd(0,0,0)最近的Sn原子為如圖所示的a、b兩個Sn原子，a位置的Sn的分數(shù)坐標為(0.5,0,0.25)，b位置的Sn的分數(shù)坐標為(0.5,0.5,0)。CdSnAs2晶體中Sn除與該晶胞中的2個As鍵合外，還與相鄰晶胞中的2個As鍵合，故晶體中單個Sn與4個As鍵合。[答案](1)正四面體形分子晶體(2)NH3、AsH3、PH3AsH3、PH3、NH3NH3、PH3、AsH3(3)61(4)4(0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0)44．(2020·天津卷，T13)Fe、Co、Ni是三種重要的金屬元素?；卮鹣铝袉栴}：(1)Fe、Co、Ni在周期表中的位置為__________________，基態(tài)Fe原子的電子排布式為_______________________。(2)CoO的面心立方晶胞如圖1所示。設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則CoO晶體的密度為________g·cm－3；三種元素二價氧化物的晶胞類型相同，其熔點由高到低的順序為____________________。(3)Fe、Co、Ni能與Cl2反應(yīng)，其中Co和Ni均生成二氯化物，由此推斷FeCl3、CoCl3和Cl2的氧化性由強到弱的順序為________________，Co(OH)3與鹽酸反應(yīng)有黃綠色氣體生成，寫出反應(yīng)的離子方程式：___________________。圖1圖2(4)95℃時，將Ni片浸在不同質(zhì)量分數(shù)的硫酸中，經(jīng)4小時腐蝕后的質(zhì)量損失情況如圖2所示，當(dāng)ω(H2SO4)大于63%時，Ni被腐蝕的速率逐漸降低的可能原因為_____________________________。由于Ni與H2SO4反應(yīng)很慢，而與稀硝酸反應(yīng)很快，工業(yè)上選用H2SO4和HNO3的混酸與Ni反應(yīng)制備NiSO4。為了提高產(chǎn)物的純度，在硫酸中添加HNO3的方式為____________(填“一次過量”或“少量多次”)，此法制備NiSO4[解析](1)在元素周期表中Fe、Co、Ni都是第四周期第Ⅷ族的元素；Fe為26號元素，其基態(tài)原子的電子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2。(2)根據(jù)CoO晶胞的結(jié)構(gòu)，利用均攤法得出，1個CoO晶胞中有4個Co2＋和4個O2－，故CoO晶體的密度為eq\f(m晶胞,V晶胞·NA)＝eq\f(4×59＋16,a×10－73·NA)g·cm－3＝eq\f(3×1023,a3·NA)g·cm－3。因為Fe、Co、Ni的二價氧化物是離子化合物，F(xiàn)e2＋、Co2＋、Ni2＋半徑依次減小，晶體的晶格能依次增大，熔點依次升高，故熔點順序是NiO>CoO>FeO。(3)Fe、Co、Ni與Cl2反應(yīng)時分別生成FeCl3、CoCl2、NiCl2，故氧化性強弱順序是Co3＋(或Ni3＋)>Cl2>Fe3＋；Co3＋可以氧化Cl－生成Cl2，故有2Co(OH)3＋6H＋＋2Cl－=2Co2＋＋6H2O＋Cl2↑。(4)當(dāng)ω(H2SO4)大于63%時，Ni被腐蝕的速率隨H2SO4濃度增大而逐漸降低，說明Ni表面生成了致密的氧化膜，阻止了內(nèi)部的Ni被進一步氧化(是一種鈍化現(xiàn)象)；Ni與硫酸反應(yīng)較慢，加入稀硝酸可以使Ni的氧化速率加快(生成NiO后被稀硫酸溶解生成NiSO4)，但硝酸過量會使產(chǎn)物中存在Ni(NO3)2而導(dǎo)致純度降低，為此，加入稀硝酸應(yīng)采用少量多次的操作方法，反應(yīng)的化學(xué)方程式是3Ni＋3H2SO4＋2HNO3=3NiSO4＋2NO↑＋4H2O或Ni＋H2SO4＋2HNO3=NiSO4＋2NO2↑＋2H2O。[答案](1)第四周期第Ⅷ族1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2(2)eq\f(3×1023,NA·a3)NiO>CoO>FeO(3)CoCl3>Cl2>FeCl32Co(OH)3＋6H＋＋2Cl－=2Co2＋＋Cl2↑＋6H2O(4)隨H2SO4質(zhì)量分數(shù)增加，Ni表面逐漸形成致密氧化膜少量多次3Ni＋3H2SO4＋2HNO3=3NiSO4＋2NO↑＋4H2O或Ni＋H2SO4＋2HNO3=NiSO4＋2NO2↑＋2H2O5.(2020·全國卷Ⅱ，T13)一種由短周期主族元素組成的化合物(如圖所示)，具有良好的儲氫性能，其中元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大、且總和為24。下列有關(guān)敘述錯誤的是()A．該化合物中，W、X、Y之間均為共價鍵B．Z的單質(zhì)既能與水反應(yīng)，也可與甲醇反應(yīng)C．Y的最高化合價氧化物的水化物為強酸D．X的氟化物XF3中原子均為8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)D[由題意，4種短周期元素中，Z的原子序數(shù)最大，且能形成Z＋，則Z為鈉元素，W的原子序數(shù)最小，且形成一個化學(xué)鍵，則W為氫元素，再由4種元素的原子序數(shù)之和為24，可知X與Y的原子序數(shù)之和為12，結(jié)合題給化合物中X與Y的成鍵數(shù)，可知X為硼元素，Y為氮元素。從該化合物的成鍵情況可確定H、B、N之間均為共價鍵，A項正確；Na為活潑金屬，既能與水反應(yīng)，又能與CH3OH發(fā)生置換反應(yīng)生成H2，B項正確；氮元素的最高價氧化物對應(yīng)的水化物為HNO3，是典型的強酸，C項正確；BF3中硼原子不滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，D項錯誤。]6．(2020·全國卷Ⅰ，T35(3)(4))(1)磷酸根離子的空間構(gòu)型為_______，其中P的價層電子對數(shù)為________、雜化軌道類型為_______。(2)LiFePO4的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如(a)所示。其中O圍繞Fe和P分別形成正八面體和正四面體，它們通過共頂點、共棱形成空間鏈結(jié)構(gòu)。每個晶胞中含有LiFePO4的單元數(shù)有________個。(a)LiFePO4(b)Li1－xFePO4(c)FePO4電池充電時，LiFePO4脫出部分Li＋，形成Li1－xFePO4，結(jié)構(gòu)示意圖如(b)所示，則x＝________，n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝________。[解析](1)POeq\o\al(3－,4)的中心原子P的價層電子對數(shù)為4，孤電子對數(shù)為0，中心原子P為sp3雜化，故POeq\o\al(3－,4)的空間構(gòu)型為正四面體。(2)由題圖可知，小白球表示鋰原子，由圖(a)知，每個晶胞中的鋰原子數(shù)為8×1/8＋4×1/4＋4×1/2＝4，故一個晶胞中有4個LiFePO4單元。由圖(b)知，Li1－xFePO4結(jié)構(gòu)中，一個晶胞含有13/4個鋰原子，此時鋰原子、鐵原子的個數(shù)比為13∶16，進而推出x＝3/16。設(shè)Li13Fe16(PO4)16中二價鐵離子的個數(shù)為a，三價鐵離子的個數(shù)為b，由2a＋3b＋13＝48，a＋b＝16，得到a∶b＝13∶3，即n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝13∶3。[答案](1)正四面體4sp3(2)4eq\f(3,16)13∶37．(2020·全國卷Ⅲ，T35)氨硼烷(NH3BH3)含氫量高、熱穩(wěn)定性好，是一種具有潛力的固體儲氫材料?；卮鹣铝袉栴}：(1)H、B、N中，原子半徑最大的是________。根據(jù)對角線規(guī)則，B的一些化學(xué)性質(zhì)與元素________的相似。(2)NH3BH3分子中，N—B化學(xué)鍵稱為________鍵，其電子對由________提供。氨硼烷在催化劑作用下水解釋放氫氣：3NH3BH3＋6H2O=3NHeq\o\al(＋,4)＋B3Oeq\o\al(3－,6)＋9H2B3Oeq\o\al(3－,6)的結(jié)構(gòu)為。在該反應(yīng)中，B原子的雜化軌道類型由________變?yōu)開_______。(3)NH3BH3分子中，與N原子相連的H呈正電性(Hδ＋)，與B原子相連的H呈負電性(Hδ－)，電負性大小順序是________________。與NH3BH3原子總數(shù)相等的等電子體是________________(寫分子式)，其熔點比NH3BH3________(填“高”或“低”)，原因是在NH3BH3分子之間，存在________________________，也稱“雙氫鍵”。(4)研究發(fā)現(xiàn)，氨硼烷在低溫高壓條件下為正交晶系結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)分別為apm、bpm、cpm，α＝β＝γ＝90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。氨硼烷晶體的密度ρ＝________________g·cm－3(列出計算式，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。[解析](1)根據(jù)同一周期從左到右主族元素的原子半徑依次減小，可知H、B、N中原子半徑最大的是B。元素周期表中B與Si(硅)處于對角線上，二者化學(xué)性質(zhì)相似。(2)NH3BH3中N有孤電子對，B有空軌道，N和B形成配位鍵，電子對由N提供。NH3BH3中B形成四個σ鍵，為sp3雜化，B3Oeq\o\al(3－,6)中B形成3個σ鍵，為sp2雜化。(3)電負性用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小。與N原子相連的H呈正電性，與B原子相連的H呈負電性，故電負性N>H>B。原子數(shù)相同、價電子總數(shù)相同的微?；シQ為等電子體，與NH3BH3互為等電子體的分子為CH3CH3。帶相反電荷的粒子能形成靜電引力，NH3BH3分子間存在Hδ＋與Hδ－的靜電引力，也稱為“雙氫鍵”，“雙氫鍵”能改變物質(zhì)的熔、沸點，而CH3CH3分子間不存在“雙氫鍵”，熔、沸點較低。(4)氨硼烷的相對分子質(zhì)量為31，一個氨硼烷的2×2×2超晶胞中含有16個氨硼烷，該超晶胞的質(zhì)量為(31×16/NA)g，體積為2a×10－10cm×2b×10－10cm×2c×10－10cm＝8abc×10－30cm3，則氨硼烷晶體的密度為[62/(NAabc[答案](1)BSi(硅)(2)配位Nsp3sp2(3)N＞H＞BCH3CH3低Hδ＋與Hδ－的靜電引力(4)eq\f(62,NAabc×10－30)本專題主要有以下幾個命題角度：1．化學(xué)鍵與化合物的判斷和電子式。2．分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：(1)粒子立體構(gòu)型；(2)粒子間作用力比較；(3)中心原子雜化類型；(4)共價鍵類型(σ、π鍵)；(5)分子的性質(zhì)；(6)氫鍵。3．晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：(1)晶體的有關(guān)密度計算；(2)晶胞參數(shù)的計算；(3)金屬堆積類型；(4)晶體熔點比較；(5)晶胞中原子利用率計算等。預(yù)測2021年高考仍會以新科技為情境素材對上述命題角度關(guān)注和創(chuàng)新。特別是對空間結(jié)構(gòu)和晶胞結(jié)構(gòu)的微觀粒子位置和計算仍會加強創(chuàng)新。分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．化學(xué)鍵的一般分類2．共價鍵(1)分類②配位鍵：形成配位鍵的條件是成鍵原子一方(A)能夠提供孤電子對，另一方(B)具有能夠接受孤電子對的空軌道，可表示為A→B。(2)σ鍵和π鍵的判斷方法共價單鍵為σ鍵，雙鍵中有一個σ鍵和一個π鍵，三鍵中有一個σ鍵和兩個π鍵。但注意配位鍵也屬于σ鍵，如1mol[Cu(NH3)4]2＋中含σ鍵16NA。(3)大π鍵①簡介：大π鍵一般是三個或更多個原子間形成的，是未雜化軌道中原子軌道“肩并肩”重疊形成的π鍵。②表達式Πeq\o\al(n,m)：m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)。③示例：：Πeq\o\al(6,6)，CH2=CH—CH=CH2：Πeq\o\al(4,4)，NOeq\o\al(－,3)：Πeq\o\al(6,4)，SO2：Πeq\o\al(4,3)，O3：Πeq\o\al(4,3)，COeq\o\al(2－,3)：Πeq\o\al(6,4)。3．中心原子價層電子對數(shù)、雜化類型與粒子的立體構(gòu)型(ABeq\o\al(m±,n)型)價層電子對數(shù)(雜化軌道數(shù))234軌道雜化類型spsp2sp3價層電子對模型(VSEPR)直線形三角形四面體形粒子組成形式與構(gòu)型AB2：直線形AB2：V形AB3三角形：AB2：V形AB3：三角錐形AB4：(正)四面體形規(guī)律當(dāng)中心原子無孤電子對時，分子構(gòu)型與價層電子對模型一致；當(dāng)不相等時，分子的構(gòu)型為去掉孤電子對后剩余部分的立體構(gòu)型，且孤電子對會對分子構(gòu)型產(chǎn)生“擠壓”效果，使鍵角變小4.等電子體的確定(1)等電子原理：原子數(shù)相同、價電子總數(shù)相同的粒子互為等電子體。等電子體具有相同的結(jié)構(gòu)特征(立體結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵類型)，其性質(zhì)相似。(2)等電子體的尋找方法原子數(shù)相同、價電子總數(shù)相同的粒子互為等電子體，根據(jù)等電子體定義，尋找等電子體的常用方法就是換原子。方法一(豎換——同族替換)：換同族原子(同族原子價電子數(shù)相同)。如O3和SO2、CO2和CS2。方法二(橫換——左右移位)：換相鄰族的原子，這時價電子發(fā)生變化，再通過得失電子使價電子總數(shù)相等。以尋找CO的等電子體為例：eq\x(CO)eq\o(→,\s\up9(把O換成前一個原子N),\s\do9(少了1個電子，再得1個電子))eq\x(CN－)eq\o(→,\s\up9(把N換成前一個原子C),\s\do9(少了1個電子，再得1個電子))eq\x(C\o\al(2－,2))eq\x(CO)eq\o(→,\s\up9(把C換成后一個原子N多1個電子),\s\do9(把O換成前一個原子N少1個電子))eq\x(N2)[想一想]寫出BF3的等電子體分子和離子。[答案]SO3、SeO3、BCl3；COeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)、POeq\o\al(－,3)、SiOeq\o\al(2－,3)5．三種作用力及對物質(zhì)性質(zhì)的影響范德華力氫鍵共價鍵作用微粒分子H與N、O、F原子強度比較共價鍵＞氫鍵＞范德華力影響因素組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大A—H…B中形成氫鍵元素的電負性(A、B的電負性)原子半徑對性質(zhì)的影響影響物質(zhì)的熔點、沸點、溶解度等物理性質(zhì)分子間氫鍵使熔點、沸點升高，溶解度增大鍵能越大，穩(wěn)定性越強6.配位化合物(1)概念：金屬離子(或原子)與某些分子或離子(稱為配體)以配位鍵結(jié)合形成的化合物。(2)形成條件①配體有孤電子對：中性分子如H2O、NH3和CO等；離子如F－、Cl－、CN－等；對于配體中兩端均有孤電子對時，電負性小的原子為配位原子，如配體CO、CN－中的C為配位原子。②中心原子有空軌道：如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。(3)組成(4)常見配離子：[Cu(NH3)4]2＋，[Ag(NH3)2]＋，[Zn(NH3)4]2＋，[Fe(SCN)]2＋，[Fe(CN)6]3－。[想一想]1molFe(CO)5中含有σ鍵的數(shù)目是多少？配體是什么？配位原子是什么？[答案]含有的σ鍵數(shù)目為10NA，配體是CO，配位原子是C。7．?？嫉姆肿有再|(zhì)(1)分子極性(2)無機含氧酸[(HO)mROn]的酸性強弱n越大，R的化合價越高，—OH在水中越易電離，酸性越強。(3)溶解性的影響因素①相似相溶包括極性和結(jié)構(gòu)上的相似相溶②溶質(zhì)分子與溶劑分子形成氫鍵③溶質(zhì)分子與溶劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(4)分子的手性①手性碳原子：(X、Y、Z、W為不相同的原子或原子團)②含有手性碳原子的分子為手性分子，含有手性異構(gòu)體。[練一練]1．(1)POeq\o\al(3－,4)的中心原子的雜化方式為________，該離子的空間構(gòu)型為________，鍵角為________，其等電子體有________(請寫出兩種)。(2)1molNH4BF4(氟硼酸銨)中含有的配位鍵數(shù)是________。(3)pH＝6時，EDTA可滴定溶液中Fe2＋的含量，EDTA的結(jié)構(gòu)如圖所示。①結(jié)構(gòu)中電負性最大的元素是________，其中C、N原子的雜化方式分別為________、________。②EDTA可與多種金屬陽離子形成穩(wěn)定配合物的原因是______。[解析](1)POeq\o\al(3－,4)的價層電子對數(shù)為4＋eq\f(1,2)(5＋3－4×2)＝4。(2)1molNHeq\o\al(＋,4)含1mol配位鍵，1molBFeq\o\al(－,4)含1mol配位鍵，故1molNH4BF4含2mol配位鍵。[答案](1)sp3正四面體形109°28′SOeq\o\al(2－,4)、ClOeq\o\al(－,4)(其他合理答案也可)(2)2NA或2×6.02×10232．(1)甲醇(CH3OH)在Cu催化作用下被氧化成甲醛(HCHO)。甲醛分子內(nèi)σ鍵與π鍵個數(shù)之比為______。甲醇分子內(nèi)的O—C—H鍵角________________(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子內(nèi)的O—C—H鍵角，理由是________________________________。(2)分子中∠HCO略大于∠HCH的理由是________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)比較下列分子中鍵角大小。①H2S________NH3②H2O________H2S③NCl3________NF3[答案](1)3∶1小于甲醇分子中碳采用sp3雜化，鍵角約為109°28′，甲醛分子中碳采用sp2雜化，鍵角約為120°(2)中碳與氧形成π鍵，排斥力較大(3)①<②>③>鍵角大小比較的四種類型(1)雜化類型不同時，sp>sp2>sp3。(2)雜化類型相同，中心原子孤電子對越多，鍵角越小，如H2O<NH3。(3)雜化類型和孤電子對數(shù)相同，中心原子電負性越大，鍵角越大。如NH3>PH3。(4)雜化類型和孤電子對數(shù)相同，配位原子的電負性越大，鍵角越小，如NCl3<NBr3。3．(1)H2O比NH3的熔沸點高的理由是_______________________________________________________________________________________________。(2)HF的水溶液中存在的氫鍵有__________________(用A—H…B形式表示)。的熔點________(填“高”或“低”)理由是_____________________________________________。(4)乙醇在水中的溶解度比CH3CH3大得多的理由是___________________________________________________________________________________。[答案](1)H2O分子間形成氫鍵比NH3的多(2)F—H…OF—H…FO—H…FO—H…O(3)低形成分子內(nèi)氫鍵而形成分子間氫鍵，后者熔點較高(4)乙醇與H2O能形成分子間氫鍵，溶解度增大題組1分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．(2020·山東模擬)利用反應(yīng)CCl4＋4Naeq\o(=,\s\up9(937K),\s\do9(Ni－Co))C(金剛石)＋4NaCl可實現(xiàn)人工合成金剛石。下列關(guān)于該反應(yīng)的說法錯誤的是()A．C(金剛石)屬于共價晶體B．該反應(yīng)利用了Na的強還原性C．CCl4和C(金剛石)中C的雜化方式相同D．CCl4與CH3Cl均為正四面體形分子D[CH3Cl為四面體形分子但不是正四面體形分子，D錯誤。]2．(2020·齊魯名校聯(lián)考)短周期元素A、B、D、E的原子序數(shù)依次增大，B、E位于同主族，四種元素組成的一種化合物M的結(jié)構(gòu)式為。下列說法不正確的是()A．E的最簡單氫化物的穩(wěn)定性比B的弱B．D與E形成的二元化合物的水溶液顯堿性C．A與D形成的二元化合物中含有離子鍵D．B與E形成的化合物都是極性分子D[根據(jù)題意可知，A、B、D、E四種元素依次為H、O、Na、S。非金屬性：O>S，則簡單氫化物的穩(wěn)定性：H2S<H2O，故A正確；Na和S形成的二元化合物為Na2S，Na2S屬于強堿弱酸鹽，其水溶液顯堿性，故B正確；H、Na形成的二元化合物為NaH，含有離子鍵，故C正確；O與S形成的化合物有SO2和SO3，其中SO2是極性分子，SO3是非極性分子，故D錯誤。]3．(2020·濰坊模擬)在抗擊新冠病毒肺炎中瑞德西韋是主要藥物之一。瑞德西韋的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法正確的是()A．瑞德西韋中N、O、P元素的電負性：N>O>PB．瑞德西韋中的N—H鍵的鍵能大于O—H鍵的鍵能C．瑞德西韋中所有N都為sp3雜化D．瑞德西韋結(jié)構(gòu)中存在σ鍵、π鍵和大π鍵D[電負性：O>N>P，A項錯誤；N—H鍵比O—H鍵的鍵長長，故N—H鍵比O—H鍵的鍵能小，B項錯誤；瑞德西韋中C=N鍵中的氮原子的雜化類型為sp2，C≡N鍵中氮原子采取sp雜化，C項錯誤；瑞德西韋中含有雙鍵、三鍵，因此存在σ鍵、π鍵，含有苯環(huán)，故含有大π鍵，D項正確。]4．(1)Co、Ni可形成[Co(NH3)6]Cl2、K3[Co(NO3)6]、Ni(CO)4、[Ni(NH3)6]SO4等多種配合物。①SOeq\o\al(2－,4)的空間構(gòu)型為________，NOeq\o\al(－,3)中N原子的雜化軌道類型為________。②C、N、O、S四種元素中，第一電離能最大的是________。③1mol[Co(NH3)6]Cl2中含有σ鍵的數(shù)目為________(令NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，下同)；已知NF3比NH3的沸點小得多，試解釋原因____________________________________________________。(2)微量元素硼和鎂對植物的葉的生長和人體骨骼的健康有著十分重要的作用，其化合物也應(yīng)用廣泛。①三價B易形成配離子，如[B(OH)4]－、[BH4]－等。[B(OH)4]－的結(jié)構(gòu)簡式為________(標出配位鍵)，其中心原子的雜化方式為________，寫出[BH4]－的一種陽離子等電子體________。②下圖表示多硼酸根的一種無限長的鏈式結(jié)構(gòu)，其化學(xué)式可表示為________(以n表示硼原子的個數(shù))。③硼酸晶體是片層結(jié)構(gòu)，下圖表示的是其中一層的結(jié)構(gòu)。每一層內(nèi)存在的作用力有________。[解析](1)①SOeq\o\al(2－,4)中存在4個σ鍵，硫原子以sp3方式雜化，且無孤電子對，SOeq\o\al(2－,4)的空間構(gòu)型為正四面體形；NOeq\o\al(－,3)中N原子價層電子對數(shù)是3，雜化軌道類型為sp2。②C、N、O三種元素第一電離能大小順序為N>O>C，又第一電離能O>S，故第一電離能最大的是N。③1mol[Co(NH3)6]Cl2中，Co與NH3之間有6個σ鍵(配位鍵)，每個NH3分子中存在3個σ鍵，6個NH3含有18個σ鍵，所以1mol[Co(NH3)6]Cl2中含有σ鍵的總數(shù)目為24NA；NF3比NH3的沸點小的原因是NH3分子間存在氫鍵。(2)②根據(jù)均攤法一個B占有2個O，化學(xué)式為(BO2)eq\o\al(n－,n)。③硼酸晶體是片層結(jié)構(gòu)，硼酸分子內(nèi)存在共價鍵，分子間存在氫鍵，分子之間還存在范德華力。[答案](1)①正四面體形sp2②N③24NANH3分子間存在氫鍵(2)①sp3NHeq\o\al(＋,4)②(BO2)eq\o\al(n－,n)③共價鍵、氫鍵、范德華力5．(2018·全國卷Ⅱ，節(jié)選)硫及其化合物有許多用途，相關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)如下表所示：H2SS8FeS2SO2SO3H2SO4熔點/℃－85.5115.2>600(分解)－75.516.810.3沸點/℃－60.3444.6－10.045.0337.0回答下列問題：(1)根據(jù)價層電子對互斥理論，H2S、SO2、SO3的氣態(tài)分子中，中心原子價層電子對數(shù)不同于其他分子的是________。(2)圖(a)為S8的結(jié)構(gòu)，其熔點和沸點要比二氧化硫的熔點和沸點高很多，主要原因為_____________________________________。圖(a)圖(b)(3)氣態(tài)三氧化硫以單分子形式存在，其分子的立體構(gòu)型為________形，其中共價鍵的類型有________種；固體三氧化硫中存在如圖(b)所示的三聚分子，該分子中S原子的雜化軌道類型為________。[解析](1)價層電子對數(shù)包括成鍵電子對數(shù)和孤電子對數(shù)，H2S中S的成鍵電子對數(shù)為2，孤電子對數(shù)為eq\f(6－1×2,2)＝2，故價層電子對數(shù)為4(或價層電子對數(shù)為eq\f(6＋1×2,2)＝4)，同理，SO2中S的價層電子對數(shù)為eq\f(6＋0×2,2)＝3，SO3中S的價層電子對數(shù)為eq\f(6＋0×3,2)＝3，H2S中S的價層電子對數(shù)不同于SO2、SO3。(3)氣態(tài)SO3為單分子，分子中S無孤電子對，其分子的立體構(gòu)型為平面三角形，S和O之間形成雙鍵，故共價鍵有σ鍵和π鍵兩種。固態(tài)SO3為三聚分子，分子中每個S與4個O成鍵，S無孤電子對，故原子的雜化軌道類型為sp3。[答案](1)H2S(2)S8相對分子質(zhì)量大，分子間范德華力強(3)平面三角2sp36．(1)在實驗室中常利用丁二酮肟()檢驗Ni2＋，丁二酮肟分子中碳原子的雜化方式為________________；σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為________________；N、O的雜化方式分別為________。(2)銅能與類鹵素(SCN)2反應(yīng)生成Cu(SCN)2，(SCN)2對應(yīng)的酸有硫氰酸(H—S—C≡N)、異硫氰酸(H—N=C=S)兩種，理論上前者沸點低于后者，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)利用反應(yīng)：Cu2Cl2＋C2H2＋2NH3→Cu2C2(乙炔亞銅，紅色)＋2NH4①Cu2C2②C2H2分子中C原子的雜化軌道類型是________，寫出兩個與C2H2具有相同空間構(gòu)型的含碳無機物分子的分子式____________。[答案](1)sp2、sp315∶2sp2、sp3(2)異硫氰酸分子間可形成氫鍵而硫氰酸分子間不能形成氫鍵(3)①離子鍵、非極性鍵3∶2②spCO2、CS2晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)一、晶胞結(jié)構(gòu)及有關(guān)計算1．四類晶胞結(jié)構(gòu)及其代表物(1)離子晶體(2)金屬晶體：簡單立方堆積(Po)，體心立方堆積(Na、K)，六方最密堆積(Mg、Zn)，面心立方最密堆積(Cu、Ag)。(3)分子晶體(圖a)(4)原子晶體(圖b)圖a圖b2．晶胞的有關(guān)計算(1)“均攤法”確定粒子數(shù)目①平行六面體②三棱柱③六棱柱(2)金屬晶體中體心立方堆積、面心立方堆積中的幾組公式(設(shè)棱長為a)①面對角線長＝eq\r(2)a。②體對角線長＝eq\r(3)a。③體心立方堆積4r＝eq\r(3)a(r為原子半徑)。④面心立方堆積4r＝eq\r(2)a(r為原子半徑)。(3)立方體中粒子周圍粒子的個數(shù)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①A周圍有4個B，B周圍有12個A,②A周圍有2個C，C周圍有6個A,③B周圍有6個D，D周圍有2個B,④B周圍有8個C，C周圍有8個B,⑤C周圍有12個D，D周圍有4個C,⑥A周圍有4個D，D周圍有4個A))(4)晶體密度的相關(guān)計算若1個晶胞中含有x個微粒，則1mol晶胞中含有xmol微粒，其質(zhì)量為xMg(M為微粒的相對“分子”質(zhì)量)；1個晶胞的質(zhì)量為ρVg(V為晶胞的體積)，則1mol晶胞的質(zhì)量為ρVNAg，因此有xM＝ρVNA。其中V的計算為①立方體(晶胞邊長為a)：V＝a3。②長方體：V＝abc。③三棱柱或六棱柱：V＝S底面×h。(5)晶胞中原子空間利用率＝eq\f(晶胞中含有粒子的體積,晶胞體積)×100%。如面心立方最密堆積(如圖所示)分析：a＝2eq\r(2)r；V(球)＝4×eq\f(4,3)πr3；V(晶胞)＝a3＝(2eq\r(2)r)3＝16eq\r(2)r3；空間利用率＝eq\f(V球,V晶胞)×100%＝eq\f(4×\f(4,3)πr3,16\r(2)r3)×100%≈74%。(6)晶胞中粒子的三維坐標參數(shù)以下立方體晶胞為例若以A為原點，棱長為1，則下列粒子坐標參數(shù)B(1,0,0)，C(eq\f(1,2)，eq\f(1,2)，eq\f(1,2))，D(eq\f(1,4)，eq\f(1,4)，eq\f(1,4))E(eq\f(3,4)，eq\f(3,4)，eq\f(1,4))，F(xiàn)(1,1,1)，G(eq\f(1,4)，eq\f(3,4)，eq\f(3,4))[練一練]1．(2020·全國卷Ⅱ節(jié)選，T35(3)(4))鈣鈦礦(CaTiO3)型化合物是一類可用于生產(chǎn)太陽能電池、傳感器、固體電阻器等的功能材料?；卮鹣铝袉栴}：(1)CaTiO3的晶胞如圖(a)所示，其組成元素的電負性大小順序是_____________________；金屬離子與氧離子間的作用力為________，Ca2＋的配位數(shù)是________。(2)一種立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物光電材料的組成為Pb2＋、I－和有機堿離子CH3NHeq\o\al(＋,3)，其晶胞如圖(b)所示。其中Pb2＋與圖(a)中________的空間位置相同，有機堿CH3NHeq\o\al(＋,3)中，N原子的雜化軌道類型是________；若晶胞參數(shù)為anm，則晶體密度為________________g·cm－3(列出計算式)。圖(a)圖(b)[解析](1)O為非金屬元素，其電負性在三種元素中最大，Ca和Ti同為第四周期元素，金屬性Ca大于Ti，故電負性大小順序為O>Ti>Ca；金屬陽離子與O2－之間形成離子鍵；圖(a)晶胞中Ca2＋位于體心，O2－位于棱上，12條棱上每條棱上均有一個O2－，Ca2＋的配位數(shù)為12。(2)由圖(b)可知，該晶胞中I－位于面心上，每個Pb2＋周圍有6個I－，圖(a)中每個Ti4＋周圍有6個O2－，由此可知，Pb2＋與圖(a)中的Ti4＋位置相同。CH3NHeq\o\al(＋,3)中N原子與2個H原子、1個C原子形成三個共價鍵，與H＋形成一個配位鍵，故N原子的雜化軌道類型為sp3；利用均攤法可知圖(b)晶胞中I－個數(shù)是6×eq\f(1,2)＝3，CH3NHeq\o\al(＋,3)個數(shù)是8×eq\f(1,8)＝1，Pb2＋個數(shù)為1，晶胞體積為(a×10－7cm)3，則晶胞密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(620,a3×NA)×1021g·cm－3。[答案](1)O＞Ti＞Ca離子鍵12(2)Ti4＋sp3eq\f(620,a3×NA)×10212.螢石(CaF2)的晶胞如圖所示。(1)白球的代表粒子為________。(2)Ca2＋和F－的配位數(shù)分別為________、________。(3)晶體中F－配位的Ca2＋形成的空間結(jié)構(gòu)為________形；Ca2＋配位的F－形成的空間結(jié)構(gòu)為________形。(4)已知晶胞參數(shù)為0.545nm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則螢石的密度為________g·cm－3(列出計算式，不必計算)。[解析]螢石的化學(xué)式為CaF2，即晶胞中鈣離子與氟離子個數(shù)比為1∶2，從晶胞示意圖看，每個晶胞中實際占有黑球的個數(shù)＝8×1/8＋6×1/2＝4，晶胞中實際占有白球的個數(shù)為8，據(jù)此可知黑球代表Ca2＋，白球代表F－。將該面心立方晶胞分割成8個小立方，每個小立方的4個頂點上是Ca2＋，體心是F－，先選取1個頂點(Ca2＋)作為考查對象，經(jīng)過該頂點的小立方體有8個，即與該頂點的Ca2＋距離相等且最近的F－共有8個，所以Ca2＋的配位數(shù)為8。螢石的一個晶胞中實際占有4個Ca2＋和8個F－，即4個CaF2組成。根據(jù)(0.545×10－7)3ρNA＝4×78，可得ρ。[答案](1)F－(2)84(3)正四面體立方體(4)eq\f(4×78,0.545×10－73NA)3．某磷青銅晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示：(1)其中原子坐標參數(shù)A為(0,0,0)；B為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，\f(1,2)，\f(1,2)))。則P原子的坐標參數(shù)為________。(2)該晶體中距離Cu原子最近的Sn原子有________個，這些Sn原子所呈現(xiàn)的構(gòu)型為________。(3)若晶體密度為ag·cm－3，最近的Cu原子核間距為________pm(用含NA和a的代數(shù)式表示)。[答案](1)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))(2)4平面正方形(3)eq\f(\r(2),2)eq\r(3,\f(342,a·NA))×10104．GaAs的熔點為1238℃，密度為ρg·cm－3，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGag·mol－1和MAsg·mol－1，原子半徑分別為rGapm和rAspm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA[解析]V(原子)＝eq\f(4,3)π(req\o\al(3,Ga)＋req\o\al(3,As))×10－30×4cm3，V(晶胞)＝eq\f(4MGa＋MAs,ρNA)cm3，原子利用率為eq\f(V原子,V晶胞)×100%。[答案]eq\f(4π×10－30NAρr\o\al(3,Ga)＋r\o\al(3,As),3MGa＋MAs)×100%二、晶體的重要性質(zhì)1．比較晶體熔、沸點高低的規(guī)律方法(1)不同類型晶體的熔、沸點高低一般規(guī)律原子晶體>離子晶體>分子晶體。金屬晶體的熔、沸點差別很大。如鎢、鉑等熔點很高，汞、銫等熔點很低。(2)同類型晶體的熔、沸點高低一般規(guī)律①原子晶體由共價鍵形成的原子晶體中，原子半徑小的鍵長短，鍵能大，晶體的熔、沸點高。如熔點：金剛石>碳化硅>硅。②離子晶體一般來說，陰、陽離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子間的作用力就越強，晶格能就越大，其晶體的熔、沸點就越高。如熔點：MgO>NaCl>CsCl。③分子晶體a．分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點越高；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點反常地高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S。b．組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，熔、沸點越高。如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。c．組成和結(jié)構(gòu)不相似的分子晶體(相對分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點越高。如CO>N2。④金屬晶體金屬離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，金屬鍵越強，金屬熔、沸點就越高。如熔、沸點：Al>Mg>Na。2．晶格能及應(yīng)用[練一練]5．(1)苯胺()的晶體類型是________。苯胺與甲苯()的相對分子質(zhì)量相近，但苯胺的熔點(－5.9℃)、沸點(184.4℃)分別高于甲苯的熔點(－95.0℃)、沸點(110.6℃)，原因是___(2)CaO比BaO的熔點高的原因是________________________________。(3)CaCO3比MgCO3熱分解溫度高的原因是_________________________________________________________________________________________。[答案](1)分子晶體苯胺分子間可形成氫鍵而甲苯不能形成氫鍵(2)r(Ca2＋)<r(Ba2＋)，CaO的晶格能大于BaO的晶格能(3)MgO的晶格能大于CaO的，CaCO3分解生成CaO較難6．Li2O是離子晶體，其晶格能可通過如圖的Born—Haber循環(huán)計算得到?？芍?，Li原子的第一電離能為________kJ·mol－1，O=O鍵鍵能為________kJ·mol－1，Li2O晶格能為________kJ·mol－1。[答案]5204982908題組晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．(2020·濟寧模擬)用NaBH4進行“化學(xué)鍍”鍍鎳，可以得到堅硬、耐腐蝕的保護層(3Ni3B＋Ni)，反應(yīng)的離子方程式為20Ni2＋＋16BHeq\o\al(－,4)＋34OH－＋6H2O=2(3Ni3B＋Ni)＋10B(OH)eq\o\al(－,4)＋35H2↑，下列說法不正確的是()A．1molB(OH)eq\o\al(－,4)含有σ鍵的數(shù)目為8NAB．BHeq\o\al(－,4)的立體構(gòu)型是正四面體形C．B原子核外電子的運動狀態(tài)和能量均不相同D．Ni的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，鎳原子的配位數(shù)為12C[B(OH)eq\o\al(－,4)中含3個B—O共價鍵、1個B—O配位鍵、4個O—H共價鍵，故1molB(OH)eq\o\al(－,4)中含8NAσ鍵，A項正確；BHeq\o\al(－,4)的中心B原子周圍的電子對數(shù)為(3＋4＋1)/2＝4對，因4對電子對均成鍵，故其立體構(gòu)型為正四面體形，B項正確；原子核外不同電子的運動狀態(tài)一定不同，但處于相同能級的電子能量相等，C項錯誤；以頂點的Ni原子為研究對象，與其距離最近且相等的是交叉形成該頂點的面中心的3個Ni原子，每個晶胞含有8個相同的頂點Ni原子，又因每個面上的Ni原子為2個晶胞所共有，故其配位數(shù)為eq\f(3×8,2)＝12，D項正確。]2．(1)第三周期某元素的前5個電子的電離能如圖1所示。該元素是________(填元素符號)，判斷依據(jù)是_______________________。圖1圖2(2)CN－、NH3、H2O和OH－等配體都能與Zn2＋形成配離子。1mol[Zn(NH3)4]2＋含σ鍵________mol，中心離子的配位數(shù)為________。(3)鋁鎂合金是優(yōu)質(zhì)儲鈉材料，原子位于面心和頂點，其晶胞如圖2所示。1個鋁原子周圍最近且等距離的鎂原子有________個。(4)在二氧化鈦和光照條件下，苯甲醇可被氧化成苯甲醛：苯甲醇中C原子雜化類型是________，苯甲醇的沸點高于苯甲醛，其原因是______________________________________________。(5)鈦晶體有兩種晶胞，如圖3、圖4所示。圖3圖4圖3所示晶胞的空間利用率為________(用含π的式子表示)，圖4中六棱柱邊長為xcm，高為ycm。該鈦晶胞密度為Dg·cm－3，NA為________mol－1(用含x、y和D的式子表示)。[解析](5)根據(jù)圖3，令原子半徑為r，則晶胞棱長為eq\f(4,3)eq\r(3)r。故原子空間利用率為eq\f(\f(4,3)πr3×2,\f(4,3)\r(3)r3)×100%。由圖4知晶胞中含有6個Ti原子，由題意可知eq\f(3,2)eq\r(3)x2yDNA＝6×48，可求出NA。[答案](1)MgI3是I2的5倍多，說明最外層有2個電子(2)164(3)8(4)sp2、sp3苯甲醇分子間存在氫鍵，苯甲醛分子間不存在氫鍵(5)eq\f(\r(3),8)π×100%eq\f(192\r(3),3D×x2×y)3.(1)鹽酸中加入六次甲基四胺對鋼鐵有一定緩蝕作用，如圖為其結(jié)構(gòu)簡式，其分子式為(CH2)6N4，其中碳原子采用________雜化，其緩蝕作用是因為分子中________原子的孤對電子能與鐵原子形成配位鍵，覆蓋在鋼鐵表面。(2)CO與N2屬于等電子體，1個CO分子中含有的π鍵數(shù)目是________個。C、N、O三種元素的第一電離能最大的是________，電負性最大的是________。(3)如圖是某化合物的晶胞示意圖，硅原子與鋁原子之間都以共價鍵連接。①該化合物的化學(xué)式是________。②Al元素基態(tài)原子的電子排布式是____________________。③已知晶胞邊長為5.93×10－8cm，Si與Al之間的共價鍵鍵長是________cm(只要求列算式，不必計算出數(shù)值，下同)，晶體的密度是________g·cm－3[解析](3)①根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知Si原子個數(shù)是4，Al原子個數(shù)是8×1/8＋6×1/2＝4，Li原子個數(shù)是12×1/4＋1＝4，因此該化合物的化學(xué)式是LiAlSi。②鋁元素的核外電子數(shù)是13，基態(tài)原子的電子排布式是1s22s22p63s23p1。③已知晶胞邊長為5.93×10－8cm，則其體對角線是eq\r(3)×5.93×10－8cm。Si與Al之間的共價鍵鍵長是體對角線的1/4，即eq\f(\r(3)×5.93×10－8,4)cm。晶體的密度是ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(4×7＋27＋28,6.02×1023×5.93×10－83)g·cm－3。[答案](1)sp3氮(2)2NO(3)①LiAlSi②1s22s22p63s23p1③eq\f(\r(3)×5.93×10－8,4)eq\f(4×7＋27＋28,6.02×1023×5.93×10－83)專項突破6晶體結(jié)構(gòu)中的原子坐標與晶胞俯視圖1．體心立方晶胞結(jié)構(gòu)模型圖的原子坐標與俯視圖(1)若原子1，原子3，原子7的坐標分別為(0,0,0)，(1,1,0)，(1,1,1)；則原子2，原子4，原子5，原子6，原子8，原子9的坐標分別為(0,1,0)，(1,0,0)，(0,0,1)，(0,1,1)，(1,0,1)，eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))。(2)沿x、y軸的俯視圖為2．面心立方晶胞結(jié)構(gòu)模型圖的原子坐標與俯視圖(1)原子10～15分別位于六個面的面心，原子1的坐標為(0,0,0)，則確定坐標參數(shù)：10eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，\f(1,2)，\f(1,2)))11eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，1))12eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1，\f(1,2)，\f(1,2)))13eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))14eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，0，\f(1,2)))15eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，1，\f(1,2)))(2)沿x、y軸的俯視圖為3．金剛石的原子坐標與俯視圖(1)若a原子為坐標原點，晶胞邊長的單位為1，則原子1,2,3,4的坐標分別為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\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(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)))。(2)沿x、y軸的俯視圖為[提醒]在確定各原子的坐標時，要注意x、y、z軸的單位標準不一定相同，如2020·山東卷T17中，z軸單位標準為2apm為1，x、y軸單位標準apm為11．CdSe的一種晶體為閃鋅礦型結(jié)構(gòu)，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。其中原子坐標參數(shù)A為(eq\f(1,4)，eq\f(1,4)，eq\f(1,4))，則B、C的原子坐標參數(shù)分別為________、________。該晶胞中CdSe鍵的鍵長為________nm。已知Cd和Se的原子半徑分別為rCdnm和rSenm，則該晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為_______________。[解析]CdSe鍵的鍵長為晶胞體對角線長的eq\f(1,4)故鍵長為eq\f(\r(3),4)anm。晶胞中原子占的總體積為(eq\f(4,3)πreq\o\al(3,Cd)＋eq\f(4,3)πreq\o\al(3,Se))×4nm3，晶胞體積為a3nm3，故晶胞中原子利用率＝eq\f(\f(4,3)πr\o\al(3,Cd)＋\f(4,3)πr\o\al(3,Se)×4,a3)×100%。[答案](eq\f(3,4)，eq\f(3,4)，eq\f(1,4))(eq\f(1,4)，eq\f(3,4)，eq\f(3,4))eq\f(\r(3),4)aeq\f(\f(4,3)πr\o\al(3,Cd)＋\f(4,3)πr\o\al(3,Se)×4,a3)×100%2．磷化硼為立方晶系晶體，該晶胞中原子的分數(shù)坐標為：B：(0,0,0)；(eq\f(1,2)，eq\f(1,2)，0)；(eq\f(1,2)，0，eq\f(1,2))；(0，eq\f(1,2)，eq\f(1,2))……P：(eq\f(1,4)，eq\f(1,4)，eq\f(1,4))；(eq\f(1,4)，eq\f(3,4)，eq\f(3,4))；(eq\f(3,4)，eq\f(1,4)，eq\f(3,4))；(eq\f(3,4)，eq\f(3,4)，eq\f(1,4))……(1)請在圖中畫出磷化硼晶胞的俯視圖。(2)與每個磷原子緊鄰的硼原子有________個，與每個硼原子緊鄰的硼原子有________個。[答案](1)(2)4123．自然界中的SiO2硬度較大，主要原因是_________________。如圖為SiO2晶胞中Si原子沿z軸方向在xy平面的投影圖(即俯視投影圖)，其中O原子略去，Si原子旁標注的數(shù)字表示每個Si原子位于z軸的高度，則SiA與SiB的距離是________。[解析]SiO2具有類似金剛石的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，屬于硬度比較大的原子(共價)晶體，形成的Si—O共價鍵牢固。A、B在z軸方向上的距離為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)－\f(1,4)))d＝eq\f(d,2)，由圖示Si原子的位置關(guān)系可知A、B在y軸方向上的距離為eq\f(d,2)，則SiA到SiB的距離為eq\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2＋\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2)＝eq\f(\r(2),2)d。[答案]SiO2是一種空間網(wǎng)狀的共價晶體，共價鍵結(jié)合較為牢固eq\f(\r(2),2)d4．研究發(fā)現(xiàn)，只含Ni、Mg和C三種元素的晶體竟然也具有超導(dǎo)性，該晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：(1)與C原子緊鄰的Ni原子有________個。(2)已知該晶胞中a原子的坐標參數(shù)為(1,0,0)，b原子的坐標參數(shù)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))，則c原子的坐標參數(shù)為________。(3)已知該晶體的密度為dg·cm－3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則晶胞中Ni原子、Mg原子之間的最短距離為________pm(用含d、NA的代數(shù)式表示)。[解析](1)由題圖可知，與C原子緊鄰的Ni原子有6個。(2)c原子的坐標參數(shù)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，0，\f(1,2)))。(3)設(shè)晶胞中Ni原子、Mg原子之間的最短距離為apm，則晶胞棱長為eq\r(2)apm，晶胞體積＝(eq\r(2)a×10－10)3cm3，該晶胞中Mg原子個數(shù)＝8×eq\f(1,8)＝1、Ni原子個數(shù)＝6×eq\f(1,2)＝3、C原子個數(shù)是1。故dg·cm－3＝eq\f(\f(213,NA)g,\r(2)a×10－103cm3)，所以a＝eq\f(\r(2),2)×eq\r(3,\f(213,dNA))×1010(pm)。[答案](1)6(2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，0，\f(1,2)))(3)eq\f(\r(2),2)×eq\r(3,\f(213,dNA))×1010專項突破7簡答題專練“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”大題中的簡答題，是每年必定涉及的題型，答題時有答不到位，答不全等方面而失分，也可能答非所問，不知所云造成不得分。簡答題常涉及①第一電離能、電負性大小的原因；②物質(zhì)穩(wěn)定性原因；③熔、沸點高低原因；④配位鍵的形成原因；⑤鍵角大小的原因；⑥溶解性大小的原因等命題角度，復(fù)習(xí)時加強總結(jié)與積累。原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．(1)Cr的價電子排布式為3d54s1而不是3d44s2的理由是________________________________________________________________。(2)P的第一電離能比S的第一電離能大的理由是______________________________________________________________________________________。(3)若I4表示元素的第四電離能，則I4(Co)________I4(Fe)(填“>”或“<”)。理由是___________________________________________________________。(4)在高溫條件下CuO轉(zhuǎn)化為Cu2O的理由是________________________________________________________________________________________。[答案](1)3d54s1為半充滿，能量低，穩(wěn)定(2)P的3p軌道為3p3，電子半充滿，能量低，穩(wěn)定，難失去電子(3)<Co、Fe失去3個e－后的價電子排布式為3d6、3d5,3d5為半充滿，穩(wěn)定，難失去電子(4)Cu2O中＋1價Cu的價電子排布式為3d10，軌道處于全充滿狀態(tài)，能量低，較穩(wěn)定2．煙花燃放過程中，天空呈現(xiàn)五彩繽紛的煙花，其理由是________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案]處于激發(fā)態(tài)的電子躍遷至較低能級的激發(fā)態(tài)或基態(tài)，以光的形式釋放能量3．已知電離能：I2(Ti)＝1310kJ·mol－1，I2(K)＝3051kJ·mol－1，I2(Ti)<I2(K)，其原因為____________________________________________________________。[答案]K＋失去的是全充滿的3p6電子，Ti＋失去的是4s1電子，相對較易失去，故I2(Ti)<I2(K)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)4．C與O易形成π鍵而Si與O難形成π鍵的理由是_________________________________________________________________________________。[答案]Si的原子半徑較大，p軌道“肩并肩”重疊程度很小，難形成π鍵5．硅烷種類沒有烷烴多，從鍵能角度解釋，其主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案]碳原子半徑小于硅原子，烷烴中碳碳鍵鍵長較短，鍵能較大6．二氟甲烷(CH2F2)難溶于水，而三氟甲烷(CHF3)可溶于水，其可能的原因_____________________________________________________________________________________________________________________________。[答案]三氟甲烷中由于3個F原子的吸引使得C原子的正電性增強，從而三氟甲烷中的H原子可與H2O中的O原子之間形成氫鍵7．HF能與BF3化合得到HBF4，從化學(xué)鍵形成角度分析HF與BF3能化合的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________。[答案]BF3中硼原子有空軌道，HF中氟原子有孤電子對，兩者之間可形成配位鍵8．化肥(NH4)2SO4中會含有N4H4(SO4)2，該物質(zhì)在水中電離出SOeq\o\al(2－,4)和N4Heq\o\al(4＋,4)，N4Heq\o\al(4＋,4)遇到堿性溶液會生成一種形似白磷(P4)的N4分子。N4比P4的沸點________，原因為_____________________________________________________________________________________________________________________。[答案]低N4和P4都為非極性分子，N4的相對分子質(zhì)量低于P4，分子間作用力比P4弱9．W的含氧酸有HWO4、H2WO4、H2WO3，則這三種含氧酸的酸性由弱到強的順序為________________________，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案]H2WO3<H2WO4<HWO4非羥基氧原子越多，W的正電性越高，對—OH中共用電子對的吸引力越強，—OH越易電離，酸性越強10．尿素[CO(NH2)2]易溶于水，其原因除都是極性分子外，還有________________________________________________________________。[答案]尿素分子與H2O分子之間可以形成氫鍵11．SO2易溶于水的原因有_________________________________________________________________________________________________________。[答案]SO2與H2O均為極性分子，SO2與H2O反應(yīng)生成H2SO3晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)12．鈣和鐵都是第四周期元素，且原子的最外層電子數(shù)相同，為什么鐵的熔沸點遠大于鈣？___________________________________________________________________________________________________________________。[答案]Fe的核電荷數(shù)較大，核對電子的引力較大，且Fe的原子半徑小于Ca，F(xiàn)e的金屬鍵強于Ca13．(2020·全國卷Ⅱ節(jié)選，T35(2))鈣鈦礦(CaTiO3)型化合物是一類可用于生產(chǎn)太陽能電池、傳感器、固體電阻器等的功能材料?；卮鹣铝袉栴}：Ti的四鹵化物熔點如表所示，TiF4熔點高于其他三種鹵化物，自TiCl4至TiI4熔點依次升高，原因是________________________________________________________________________________________?；衔颰iF4TiCl4TiBr4TiI4熔點/℃377－24.1238.3155[解析]TiF4為離子化合物，熔點高，TiCl4、TiBr4、TiI4為共價化合物，TiCl4、TiBr4、TiI4為分子晶體，其結(jié)構(gòu)相似，隨相對分子質(zhì)量的增大分子間作用力增大，熔點逐漸升高，故熔點由高到低的順序為TiF4>TiI4>TiBr4＞TiCl4。[答案]TiF4為離子化合物，熔點高，其他三種均為共價化合物，隨相對分子質(zhì)量的增大分子間作用力增大，熔點逐漸升高