2023年高考化學(xué)復(fù)習(xí) 大一輪復(fù)習(xí)講義 第32講　物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合題研究

第32講物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合題研究

【復(fù)習(xí)目標(biāo)】1.熟練掌握物質(zhì)結(jié)構(gòu)常見考點(diǎn)，構(gòu)建解題模型。2.借助圖像理解，培養(yǎng)空間想象

力。3.能用抽象理論對(duì)陌生情境進(jìn)行判斷并加以解釋。

■歸納整合夯實(shí)必備知識(shí)

I.物質(zhì)結(jié)構(gòu)常見考點(diǎn)剖析

（1）以原子或離子結(jié)構(gòu)為主線的考查角度

,l-s（球形）-I

,出現(xiàn)概率牛形狀.p（啞鈴形）一座查

原子核外電子云Ld（花瓣形）-

（離子）運(yùn)動(dòng)特征I能戰(zhàn)高低

能層一原子軌道

離核遠(yuǎn)近

廠①電子排布式------

電負(fù)性大小一|考查一②軌道表示式一

電離能大小」結(jié)構(gòu)簿至性質(zhì)

一③電子的成對(duì)情況一

L④洪特規(guī)則特例一

（2）以分子結(jié)構(gòu)為主線的考查角度

電負(fù)性差通常形成?？疾殡x子鍵的

大于1.7,離子鍵'強(qiáng)弱比較

孤電子對(duì)

配位鍵

成及空軌道'

鍵

共用電子.極性鍵與

原共價(jià)

子對(duì)偏移’非極性鍵

「鍵的-

原子間共用單鍵、雙

分類

電子對(duì)數(shù)鍵、三鍵

電負(fù)性差通常形成

小于1.7,共價(jià)鍵原子軌道.

言登方式’σ鍵與π健

常

原子雜專SP、SP2、］分子

L化軌道遒＞sp，卜空間

類型孤電子對(duì)J結(jié)構(gòu)

（3）以晶體結(jié)構(gòu)為主線的考查角度

分子.分子晶體

分子間’及性質(zhì)廣晶胞參數(shù)、密度

作用力計(jì)~微粒間的距離

陰、陽高子離子晶體算L空間利用率

離子鍵’及性質(zhì)

晶考查

體一熱點(diǎn)

原子共價(jià)晶體晶胞中L原子坐標(biāo)

共價(jià)鍵’及性質(zhì)

微粒-透視圖

空間位置空隙問題

金屬原子，金屬晶體L

金屬鉞'及性質(zhì)

2.性質(zhì)比較及解釋類問題模型構(gòu)建

(1)“原因解釋”類試題的解題流程

提取要解聯(lián)系與該性質(zhì)

釋的性質(zhì)相關(guān)的因素

?

晶體類型、氫鍵、相對(duì)分子

熔、沸點(diǎn)分析關(guān)

質(zhì)量、共價(jià)鍵強(qiáng)弱等

鍵因素

溶解度分子極性、氫鍵、化學(xué)反應(yīng)＞所造成

對(duì)應(yīng)原子或離子的最外層電

電離能的影響

子排布(全空、半充滿、全充滿)，

(2)模板構(gòu)建

敘述結(jié)構(gòu)一闡述原理一回扣結(jié)論

(3)模板應(yīng)用示例

比較下列錨鹵化物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，分析其變化規(guī)律及原因:

GeCI4GeBΓ4GeI4

熔點(diǎn)/￠-49.526146

沸點(diǎn)/℃83.1186約400

［答題模板］

精準(zhǔn)描述

GeCI八GeBr,GeL的熔、沸點(diǎn)

直白結(jié)論4

依次增大

敘述結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)相似

相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分子間

闡述原理‘相互作用力逐漸增強(qiáng)

［標(biāo)準(zhǔn)答案］GeeI八GeBr八GeI4的熔、沸點(diǎn)依次增大。原因：分子結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)

量依次增大，分子間相互作用力逐漸增強(qiáng)

例1Fe3O4晶體中，O?一的重復(fù)排列方式如圖所示，該排列方式中存在著由如1、3、6、7

的0"圍成的正四面體空隙和3、6、7、8、9、12的O2一圍成的正八面體空隙。Fe3O4中有一

半的Fe?+填充在正四面體空隙中，另一半Fe?+和Fe?+填充在正八面體空隙中，則Fe3O4晶體

中，正四面體空隙數(shù)與02一數(shù)目之比為。有%的正八面體空隙沒有填充陽

離子。FeKh晶胞中有8個(gè)圖示結(jié)構(gòu)單元，晶體密度為5.18g?cm^^3,則該晶胞參數(shù)a=cm

(寫出計(jì)算表達(dá)式即可)。

O2-的重復(fù)排列方式

(白球表示。2-)

.3/8X232

口案2.15075.18X6.02X1023

解析結(jié)構(gòu)中如1、3、6、7的O?一圍成的正四面體空隙有8個(gè)，由圖可知晶體結(jié)構(gòu)中O?一數(shù)

目為8×∣+6X∣=4,則正四面體空隙數(shù)與CP-數(shù)目之比為8;4=2：1;Fe3O4中有一半的

oZ

Fe3+填充到正四面體空隙中，另一半Fe?+和Fe?+填充在正八面體空隙中，則有50%的正八面

體空隙沒有填充陽離子；含有Fe3+和Fe?+的總數(shù)為3,晶胞中有8個(gè)圖示結(jié)構(gòu)單元，則ImOl

晶胞的質(zhì)量為8×(3×56+4×16)g=8×232g,lmol晶胞即有6.02XItP個(gè)晶胞,?個(gè)晶胞的

o義23?

體積為求所以晶體密度為23Yag?cm13=5.18g?cm^3,*所以晶胞邊長a=

6.02X10"X050°

3/8X232

?/5.18義6.02義1023cm。

例2鋰一磷酸氧銅電池正極的活性物質(zhì)是Cu4O(PO4)2.可通過下列反應(yīng)制備：2Na3PO4+

4CuSO4+2NH3?H2O=Cu4O(PO4)21+3Na2SO4+(NH4)2SO4+H2Oo

(1)寫出基態(tài)CM卡的電子排布式：O

(2)P、S元素第一電離能大小關(guān)系為，

原因是。

(3)氨基乙酸銅分子結(jié)構(gòu)如圖所示，碳原子的雜化方式為,基態(tài)碳原子核外電子有

____________種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

OO

H2NIfCuTNH2

OO

(4)在硫酸銅溶液中加入過量KCN,生成配合物［Cu(CN)F二則1mol該配合物含有兀鍵的數(shù)

目為(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。

(5)晶體銅的晶胞結(jié)構(gòu)如圖甲所示，原子之間相對(duì)位置關(guān)系的平面圖如圖乙所示，銅原子的配

位數(shù)為,銅的原子半徑為127.8pm,NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，晶體

銅的密度為g?cπΓ3(列出計(jì)算式即可).

甲乙

答案(I)IS22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9)(2)P>SP原子3p軌道上的電子處于半充滿狀態(tài)，

4X64

較穩(wěn)定，比S難失去電子⑶sp3和sp26(4)8NA(5)12NAX(27X127.8X1。嚀

解析(4)CN-存在碳氮三鍵，1個(gè)碳氮三鍵中有2個(gè)兀鍵，所以ImOI該配合物含有8mol兀

鍵，數(shù)目為8NA。(5)離銅原子距離最近且相等的原子為銅原子的配位原子，根據(jù)圖甲可知銅

原子配位數(shù)是12;根據(jù)圖乙可知，晶胞的面對(duì)角線長為127.8X4pm,則晶胞棱長為2吸

-l

×127.8×100cm,每個(gè)晶胞含有銅原子數(shù)為8×∣+6×∣=4o1個(gè)晶胞的體積為(2吸

4X644X64

X127.8X0加，質(zhì)量為bg,所以晶體銅的密度為訴后EE蘆

Cm-3。

例3(2022?河北石家莊二中模擬)黃銅礦(主要成分為CUFeS*是一種天然礦石。中國在商代

或更早就掌握了由它冶煉銅的技術(shù)。醫(yī)藥上，黃銅礦有促進(jìn)骨折愈合的作用。請(qǐng)回答下列問

題：

⑴基態(tài)Cu+比C/+穩(wěn)定的原因是.

(2)SO歹的空間結(jié)構(gòu)為。

(3)圖為某陽離子的結(jié)構(gòu),加熱時(shí)該離子先失去的配位體是(填

化學(xué)式)，原因是。

(4)四方晶系的CUFeS2晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示。

①CUFeS2中各元素電負(fù)性數(shù)值從小到大的順序?yàn)?晶胞中S原子的雜

化方式為0

②晶胞中CU和Fe的投影位置如圖2所示。設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則該晶體的密度

為g?cm^3<,

③以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置,稱作原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo),

例如圖1中原子1的坐標(biāo)為d，?,I),則原子2的坐標(biāo)為。晶體中距離Fe

最近的S有個(gè)。

答案(I)CU'的價(jià)電子式為3d?為全充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，CM+的價(jià)電子式為3d9,較不穩(wěn)定

(2)三角錐形

(3)H2OO的電負(fù)性強(qiáng)于N,NH3更容易提供孤電子對(duì)，NJh的配位能力更強(qiáng)

C1…3.68X1032

(4)①Fe<Cu<Ssp?②WNA

③g，1，；)4

解析(2)SOT的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+∣×(6+2-2×3)=3+l=4,其空間結(jié)構(gòu)為三

角錐形。

(3)圖為某陽離子的結(jié)構(gòu)，其配體分別為上下水分子，四周氨氣分子，由于N電負(fù)性比O小，

氯氣與銅離子形成配位鍵比水與銅離子形成配位鍵穩(wěn)定，因此加熱時(shí)該離子先失去的配位體

是H20。

(4)①根據(jù)同周期元素從左到右電負(fù)性逐漸增大，同主族元素從上到下電負(fù)性逐漸減小，因此

CUFeS2中各元素電負(fù)性數(shù)值從小到大的順序?yàn)镕eVeUVS;從圖中可以看出S連了四個(gè)價(jià)鍵，

因此晶胞中S原子的雜化方式為SP3。

②晶胞中Cu和Fe的投影位置如圖2所示，銅原子有4XJ+6x?=4個(gè),鐵原子有8xJ+4x?

4ZoZ

4X(64+56+32X2)g?mo□

,,,二」,mNAmOI」

+1=4I,硫原子有8I,則該晶體的密度為P=,=qχ[0roχ4χ1(Γ∣°X2。*10-H)Cm3=

簫X1032g?cmj

③根據(jù)原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，如圖1中原子1的坐標(biāo)為d，1),則原子2的坐標(biāo)為(；，1,1),

根據(jù)圖中體心Fe與硫的關(guān)系得到晶體中距離Fe最近的S有4個(gè)。

真題演練明確考向

L(2021?湖南，18)硅、褚(Ge)及其化合物廣泛應(yīng)用于光電材料領(lǐng)域?；卮鹣铝袉栴}：

(1)基態(tài)硅原子最外層的電子排布圖為,晶體硅和碳化硅熔點(diǎn)較高的是

(填化學(xué)式)。

(2)硅和鹵素單質(zhì)反應(yīng)可以得到SiX4O

SiXa的熔、沸點(diǎn)

SiF4SiCl4SiBr4SiI4

熔點(diǎn)/K183.0203.2278.6393.7

沸點(diǎn)/K187.2330.8427.2560.7

①OC時(shí)，SiFjSiCl八SiBr4、SiI4呈液態(tài)的是(填化學(xué)式)，沸點(diǎn)依次升高的原因

是，

氣態(tài)SiX4分子的空間結(jié)構(gòu)是。

②SiCl4與N-甲基咪R?(H3CTt5N)反應(yīng)可以得到M2+,其結(jié)構(gòu)如圖所示：

H￡-C?考Q-叫.

H￡-N%Γ*IO~CH3

N-甲基味晚分子中碳原子的雜化軌道類型為,H、C、N的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?/p>

.1個(gè)M2'中含有個(gè)σ鍵。

(3)下圖是Mg、Ge、O三種元素形成的某化合物的晶胞示意圖。

eX

@Y

oZ

①已知化合物中Ge和O的原子個(gè)數(shù)比為1：4,圖中Z表示原子(填元素符號(hào))，該

化合物的化學(xué)式為。

②已知該晶胞的晶胞參數(shù)分別為anm?bnm、cnm,a=￡=y=90。，則該晶體的密度p=

____________g?cπΓ3(設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,用含。、Ac、NA的代數(shù)式表示)。

3s________3p

答案(1)*3MI7ISiC(2)①Siel4SiX4都是結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子

質(zhì)量依次增大，分子間作用力依次增大正四面體

740

321

②SP2、spN>C>H54(3)φ0Mg2GeO4IO

解析(1)硅元素的原子序數(shù)為14,價(jià)電子排布式為3s23p2,則價(jià)電子排布圖為

3s3p

RC上/；共價(jià)晶體的熔點(diǎn)取決于共價(jià)鍵的強(qiáng)弱，晶體硅和碳化硅都是共價(jià)晶體,

碳原子的原子半徑小于硅原子，非金屬性強(qiáng)于硅原子，碳硅鍵的鍵能大于硅硅鍵、鍵長小于

硅硅鍵，則碳硅鍵強(qiáng)于硅硅鍵，碳化硅的熔點(diǎn)高于晶體硅。

(2)①由題給熔、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)可知，OC時(shí)，四氟化硅為氣態(tài)，四氯化硅為液態(tài)，四；臭化硅、四

碘化硅為固態(tài)；分子晶體的沸點(diǎn)取決于分子間作用力的大小，SiX4都是結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，

相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分子間作用力依次增大，則SiX4的沸點(diǎn)依次升高；SiX4分子中硅原

子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,孤電子對(duì)數(shù)為0,則分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體。

②由M2+的結(jié)構(gòu)可知，離子中含有雜化方式為sp3雜化的單鍵碳原子和sp2雜化的雙鍵碳原子；

元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越大，元素的非金屬性強(qiáng)弱順序?yàn)镹>C>H,則元素電負(fù)性的

大小順序?yàn)镹>C>H;Vp+的結(jié)構(gòu)中含有單鍵、雙鍵和配位鍵，單鍵和配位鍵都是σ鍵，雙鍵

中含有1個(gè)σ鍵，則1個(gè)M2+中含有54個(gè)σ鍵。

(3)①由晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中位于頂點(diǎn)、面心、棱上和體內(nèi)的X原子數(shù)為8X1+6XJ+4X)

oZ4

+3=8,位于體內(nèi)的Y原子數(shù)和Z原子數(shù)分別為4和16,由Ge和O原子的個(gè)數(shù)比為1：4

可知，X為Mg原子、Y為Ge原子、Z為O原子，則晶胞的化學(xué)式為MgzGeCUo

213

②由晶胞的質(zhì)量公式可得嶺粵g=abc×IOFcm3X",解得P=-^-X∣Qg?cm^o

/v?CIUCLI\

2.(2021?廣東，20)很多含疏基(一SH)的有機(jī)化合物是重金屬元素汞的解毒劑。例如，解毒劑

化合物I可與氧化汞生成化合物n。

產(chǎn)一SHCH2-SCH2-SH

CH-SHCH-SCH-SH

III

CH2-OHCH2-OHCH2-SO3Na

I∏DI

(1)基態(tài)硫原子的價(jià)電子排布式為。

(2)H2S.CH4、HzO的沸點(diǎn)由高到低順序?yàn)椤?/p>

(3)汞的原子序數(shù)為80,位于元素周期表第周期第IlB族。

(4)化合物Hl也是一種汞解毒劑?；衔颕v是一種強(qiáng)酸。下列說法正確的有。

A.在I中S原子采取sp3雜化

B.在H中S元素的電負(fù)性最大

C.在ΠI中C-C-C鍵角是180°

D.在HI中存在離子鍵與共價(jià)鍵

E.在IV中硫氧鍵的鍵能均相等

(5)汞解毒劑的水溶性好，有利于體內(nèi)重金屬元素汞的解毒?；衔颕與化合物HI相比，水溶

性較好的是O

(6)理論計(jì)算預(yù)測(cè)，由汞(Hg)、褚(Ge)、睇(Sb)形成的一種新物質(zhì)X為潛在的拓?fù)浣^緣體材料。

X的晶體可視為Ge晶體(晶胞如圖a所示)中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。

①圖b為Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一種單元結(jié)構(gòu)，它不是晶胞單元,

理由是O

②圖C為X的晶胞，X的晶體中與Hg距離最近的Sb的數(shù)目為；該晶胞中粒子個(gè)數(shù)

比Hg：Ge：Sb=。

③設(shè)X的最簡式的式量為Mr,則X晶體的密度為g?cm-3(列出算式)。

答案⑴3s23p4(2)H2O>H2S>CH4⑶六

(4)AD(5)化合物HI⑹①不能無隙并置成晶體，不是最小重復(fù)單元②41：1：2

IO21

JNA?*y

解析⑴基態(tài)硫原子核外電子排布式為Is22s22p63s23pt因此基態(tài)琉原子價(jià)電子排布式為

24

3s3po

(2)H2S,CH外H2O均為分子晶體，出0分子間存在氫鍵，沸點(diǎn)較高，H?S、CE的分子間作

用力隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增加，因此沸點(diǎn)由高到低順序?yàn)镠20>H2S>CH4O

(3)第六周期0族元素的原子序數(shù)為86,因此第80號(hào)元素Hg位于第六周期第HB族。

CH-SH

I

CH-SH

6—7×?

(4)CH2—。H中s原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+—2—=4,因此S原子采取sp3雜化，故A

CH2-S

\

Hg

CH一Sz

I

正確；CH2-OH中含有的元素為H、C、O、S、Hg,同周期從左至右元素的電負(fù)性逐漸

增大，同主族從上至下元素的電負(fù)性逐漸減小，因此5種元素中電負(fù)性最大的為O元素，故

CH,-SH

I

CH-SH

I

B錯(cuò)誤；CHz-SOsNa中C原子成鍵均為單鍵，因此C原子采取sp3雜化，所以C一C-C鍵

CH-SH

I2

CH-SH

南接近109o28,,故C錯(cuò)誤；CH2—S(%Na中存在C—H、C—C、C—S、S=0、S-O、S-H

CH2-SH()

IIl

CH-SHH3C-S-OH

I?Il

共價(jià)鍵和CH2-S()?i與Na卡之間的離子鍵，故D正確；()中硫氧鍵分為硫氧單

鍵和硫氧雙鍵，共價(jià)鍵種類不同，因此二者的鍵能不同，故E錯(cuò)誤。

(6)①對(duì)比圖b和圖c可得X晶體的晶胞中上下兩個(gè)單元內(nèi)的原子位置不完全相同，不符合晶

胞是晶體的最小重復(fù)單元要求。②以晶胞立方體中右側(cè)面心中Hg原子為例，同一晶胞中與

Hg距離最近的Sb的數(shù)目為2,右側(cè)晶胞中有2個(gè)Sb原子與Hg原子距離最近，因此X的晶

體中與Hg距離最近的Sb的數(shù)目為4。該晶胞中Sb原子均位于晶胞內(nèi)，因此1個(gè)晶胞中含

有Sb原子數(shù)為8;Ge原子位于晶胞頂角、面上、體心，因此1個(gè)晶胞中含有Ge原子數(shù)為1

+8×∣÷4×5=4:Hg原子位于棱邊、面上，因此1個(gè)晶胞中含有Hg原子數(shù)為6X；+4X(=

4;則該晶胞中粒子個(gè)數(shù)比Hg:Ge：Sb=4:4:8=1：1:2。③1個(gè)晶胞的質(zhì)量〃?=與￥g,l

tγι

個(gè)晶胞的體積V=(x×10^7cm)2×^×I0^7cm)=x2γ×10^2lcm3,則X晶體的密度為歹=

4XM

NAg4M-3

?-τ;-T7~×IO-1g?cm?o

x2γ×xzι1z0λ-,lcm3NA?Λ?Jo

3.(2021?全國甲卷，35)我國科學(xué)家研發(fā)的全球首套千噸級(jí)太陽能燃料合成項(xiàng)目被形象地稱為

“液態(tài)陽光”計(jì)劃。該項(xiàng)目通過太陽能發(fā)電電解水制氫，再采用高選擇性催化劑將二氧化碳

加氫合成甲醇?；卮鹣铝袉栴}：

⑴太陽能電池板主要材料為單晶硅或多晶硅。Si的價(jià)電子層的電子排布式為

;單晶硅的晶體類型為。SiCI4是生產(chǎn)高純硅的前驅(qū)體，其

中Si采取的雜化類型為。SiCl4可發(fā)生水解反應(yīng)，機(jī)理如下：

含s、p、d軌道

的雜化

含s、p、d軌道的雜化類型有：①dsp2、②sp3d、③sp%2,中間體SiCI4(H2O)中Si采取的雜

化類型為(填標(biāo)號(hào))。

(2)CO2分子中存在個(gè)σ鍵和個(gè)π鍵。

⑶甲醇的沸點(diǎn)(64.7℃)介于水(IOo℃)和甲硫醇(CH3SH,7.6℃)之間，其原因是

(4)我國科學(xué)家發(fā)明了高選擇性的二氧化碳加氫合成甲醇的催化劑，其組成為ZnO/ZrO?固溶

4

體。四方ZrO2晶胞如圖所示°Zr+離子在晶胞中的配位數(shù)是,晶胞參數(shù)為?pm、apm、

cpm,該晶體密度為g?cn<3(寫出表達(dá)式)。在ZrO2中摻雜少量Zno后形成的催

化劑，化學(xué)式可表示為ZnZiOy,則y=(用x表達(dá))。

o0?Zr

答案(I)3s23p2共價(jià)晶體sp?②(2)22(3)甲硫醇不能形成分子間氫鍵，而水和甲醇

均能形成氫鍵，且水比甲醇的氫鍵多(4)8,晨N2—X

解析⑴基態(tài)Si原子的核外電子排布式為ls22s22p63s23p2,因此Si的價(jià)電子層的電子排布式

為3s23p2;晶體硅中Si原子與Si原子之間通過共價(jià)鍵相互結(jié)合，整塊晶體是一個(gè)三維的共價(jià)

4—4×1

鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此單晶硅為共價(jià)晶體；SiCI4中Si原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4+—2—=4,因此

Si原子采取sp3雜化；由圖可知，SiCI4(氏0)中Si原子的σ鍵數(shù)為5,說明Si原子的雜化軌

道數(shù)為5,由此可知Si原子的雜化類型為sp3d。

(2)CO2的結(jié)構(gòu)式為O=C=O,1個(gè)雙鍵中含有1個(gè)◎鍵和1個(gè)兀鍵，因此1個(gè)CCh分子中含

有2個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵。

(3)甲醇分子之間和水分子之間都存在氫鍵，因此沸點(diǎn)高于不含分子間氫鍵的甲硫醇，甲醇分

子間氫鍵的總強(qiáng)度低于水分子間氫鍵的總強(qiáng)度，因此甲醇的沸點(diǎn)介于水和甲硫醇之間。

⑷以晶胞中右側(cè)面心的Zi4+為例，同一晶胞中與Zd+連接最近且等距的O?-數(shù)為4,同理可

知右側(cè)晶胞中有4個(gè)O?-與Zr4+相連，因此Zr4+在晶胞中的配位數(shù)是4+4=8;1個(gè)晶胞中含

4X91-4-8X]6

有4個(gè)ZrO2微粒，1個(gè)晶胞的質(zhì)量/〃=---~~j?∕[--------g,l個(gè)晶胞的體積為伍義l()-∣°cm)X

4X91+8X16

mNA,

(α×10^l0cm)×(c×10"10cm)=a2c×10^30cm3,因此該晶體密度為指=，V…O~~T=

Vazc×10?iυcm3

?v.,v,n-√jg?cm^;在Zrc)2中摻雜少量Zno后形成的催化劑，化學(xué)式可表示為

ac^/VAXI(J

ZnvZr∣-v0v,其中Zn元素為+2價(jià)，Zr為+4價(jià)，O元素為一2價(jià)，根據(jù)化合物化合價(jià)為O

可知2x+4X(I-X)=2y,解得y=2-χ°

4.[2020?全國卷I,35(3)(4)]GOOdenoUgh等人因在鋰離子電池及鉆酸鋰、磷酸鐵鋰等正極材

料研究方面的卓越貢獻(xiàn)而獲得2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。回答下列問題：

(3)磷酸根離子的空間結(jié)構(gòu)為,其中P的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為,雜化軌道類型為

(4)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(diǎn)、共棱形成空間鏈結(jié)構(gòu)。每個(gè)晶胞中含有LiFePo4的單元數(shù)有個(gè)。

電池充電時(shí)，LiFePO4脫出部分Li+,形成Lii-FePCh,結(jié)構(gòu)示意圖如(b)所示，則X=

w(Fe2+):n(Fe3+)=。

3

答案(3)正四面體4sp3(4)4篇(或0.1875)13：3

5+3—2X4

解析(3)根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型，POr中P的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4+-------2-------=4，無孤

電子對(duì)，故雜化軌道類型為sp3,空間結(jié)構(gòu)為正四面體。

(4)根據(jù)(a)圖，小圓點(diǎn)為Li+,位于頂點(diǎn)的Li卡有8個(gè)，位于棱上的Li*有4個(gè)，位于面心的

Li+有4個(gè)，晶胞中共含有Li卡的個(gè)數(shù)為8X1+4X；+4X、=4,所以每個(gè)晶胞中含有LiFePO4

的單元數(shù)為4。由(b)圖與(a)圖相比知，(b)圖中少了2個(gè)Li+,一個(gè)是棱上的，一個(gè)是面心上

的，所以(b)圖中物質(zhì)含Li*的個(gè)數(shù)為8><5+3><；+3X；=號(hào)，?。=F7,?=?°設(shè)化合物

o4Z414^410

313

中Fe?+為y,Fe3+為1—y,由化合物呈電中性，(1—γ^)×l+2γ+3(l-y)=3,解得y=啟1

3

一尸定n(Fe2+):Zi(Fe3+)=B:3。

課時(shí)精練

1.(2022.昆明高三質(zhì)檢)礎(chǔ)化鋁(AIAS)常用作光譜分析試劑和制備電子組件的原料，是一種新

型半導(dǎo)體材料。回答下列問題：

(1)基態(tài)As原子的核外價(jià)電子排布圖為；

第一電離能Zi(As)∕1(Se)(填“大于”或“小于”)，其原因是

(2)AS4S4的分子結(jié)構(gòu)中均為單鍵，且每個(gè)原子最外層均滿足8e一穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則該分子中所含共

價(jià)鍵數(shù)目為;分子中As、S原子的雜化軌道類型分別為、。

⑶A%的熔點(diǎn)約為1040℃,AlCl3的熔點(diǎn)為194℃,其晶體類型分別是、

(4)高純AlAs(碎化鋁)可用于芯片制造。芯片制造中的一種刻蝕過程如圖1所示，其中的致密

保護(hù)膜可阻止H2O2刻蝕液與下層GaAs(碑化錢)反應(yīng)。

HQ?刻蝕液

光刻掩膜光刻掩膜

/I\__GaAs

Λ^A1As

L-GaAs

致密保護(hù)膜

—GaAs

手二AlAS

L-GaAs

①上述致密保護(hù)膜是一種常見的氧化物，其化學(xué)式為

②已知AIAS的立方晶胞如圖2所示，其中AS的配位數(shù)為；該晶體密度為-gpm、，

設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，晶胞參數(shù)為pm。

4s4p

答案(1)[OIfI山I大于As最外層的4p能級(jí)為半充滿結(jié)構(gòu)，能量更低，更

穩(wěn)定

(2)10sp3sp3

(3)離子晶體分子晶體

(4)①AkCh②44粽XI。'。

解析Q)As4S4的分子結(jié)構(gòu)中均為單鍵，且每個(gè)原子最外層均滿足8片穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，可先確定

AS4的結(jié)構(gòu)，即空心正四面體，就有6個(gè)AS—As,4個(gè)AS—AS中間插入1個(gè)S原子，就再成

仁

了,則該分子中所含共價(jià)鍵數(shù)目為10;As、S原子的雜化軌道類型分別為SP3、

Sp3O

(3)A1F3的熔點(diǎn)約為1040℃,熔點(diǎn)較高，其晶體類型是離子晶體，AlCl3的熔點(diǎn)為194℃,熔

點(diǎn)較低，其晶體類型是分子晶體。

(4)①由圖可知，GaAS能被H2O2腐蝕，AlAS和H2O2發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成致密的氧化物薄

膜，H2O2作氧化劑，則AlAS中AS元素被氧化，所以得到的氧化物為Aho3。

②根據(jù)AlAS晶胞的結(jié)構(gòu)圖可知，Al位于晶胞的頂角和面心，AS位于晶胞內(nèi)部，一個(gè)AS原

102XA

子周圍距離最近且相等的Al原子的個(gè)數(shù)為4,則AS的配位數(shù)為4;晶胞的質(zhì)量為F—g,

/VA

則晶胞的邊長為XIO10pmo

2.(2022?深圳模擬)鐵(Fe)、鉆(C0)、銀(Ni)是第四周期第Vnl族的元素，在化學(xué)上稱為鐵系元

素，其化合物在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛。

(1)鐵系元素能與CO形成Fe(Co)5、Ni(Ce))4等金屬城基化合物。已知室溫時(shí)Fe(CO)5為淺黃

色液體，沸點(diǎn)103℃,則Fe(CO)5中含有的化學(xué)鍵類型包括(填字母)。

A.極性共價(jià)鍵B.離子鍵

C.配位鍵D.金屬鍵

(2)以甲醇為溶劑，Co2+可與色胺酮分子配位結(jié)合形成對(duì)DNA具有切割作用的色胺酮鉆配合

物(合成過程如下所示)。色胺酮分子中所含元素(H、C、N、0)第一電離能由大到小的順序?yàn)?/p>

，色胺酮分子中N原子的雜化類型為。X射線衍射分析顯示色胺酮鉆

配合物晶胞中還含有一個(gè)CMOH分子，CH3OH是通過作用與色胺酮鉆配合物相

結(jié)合。

CH,0H,CoCI2?OH2O

水熱條件，Uo(C

色胺酮

色胺酮鉆配合物

(3)Fe、Co、Ni與Ca都位于第四周期且最外層電子數(shù)相同，但相應(yīng)單質(zhì)的熔點(diǎn)，F(xiàn)e、Co、

Ni明顯高于Ca,其原因是0

(4)ZnS是一種使用廣泛的熒光材料。己知立方ZnS的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：

①已知A、B點(diǎn)的原子坐標(biāo)分別為(0,0,0)和(1,?,則C點(diǎn)的原子坐標(biāo)為：

②立方ZnS的晶胞參數(shù)?=541pm,則其晶體密度為g?cn<3(列出計(jì)算表達(dá)式,

設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。

答案(I)AC

⑵N>O>C>HSP2、sp3氫鍵

(3)Fe、Co、Ni的原子半徑比Ca的小，金屬鍵強(qiáng)，因此熔點(diǎn)高

3…65×4+32×4

(4)①卬4-4)②5.4NXNAxloF

解析(1)根據(jù)物理性質(zhì)，可以推知Fe(Co)5為分子晶體，故存在的化學(xué)鍵為極性共價(jià)鍵和配

位鍵。(2)色胺酮分子中氨原子有單鍵和雙鍵兩種成鍵方式，故雜化類型為SP2、sp3,CH3OH

是通過氫鍵與色胺酮鉆配合物相結(jié)合。(4)②0=￡=§H]()Ag-cm"3o

3.(2022?鄭州模擬)吳夢(mèng)昊研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一系列穩(wěn)定的由超堿PnH；和超鹵素MXI組成的

PnEMXMPn=N'P；M=B、AKFe；X=CKBr)超鹽晶體。

(1)基態(tài)鐵原子價(jià)電子排布中未成對(duì)電子數(shù)與成對(duì)電子對(duì)數(shù)之比為。

(2)第二周期元素中，第一電離能介于元素B和N之間的元素有種。

(3)鍵角：PH：PH3(±X"大于"或“小于”),請(qǐng)分析原因：O

(4)六方相氮化硼晶體結(jié)構(gòu)與石墨相似(如圖1),晶體中氮原子的雜化方式為。氮

化硼晶體不導(dǎo)電的原因是。

(5)磷化硼晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示，晶胞中P原子空間堆積方式為:已知晶體中

硼和磷原子半徑分別為rlPm和pm,距離最近的硼和磷原子核間距為二者原子半徑之和。

則磷化硼晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為(寫出計(jì)算式)。

答案(1)2：1(2)3(3)大于PH3分子中磷原子上孤電子對(duì)對(duì)共價(jià)鍵的排斥作用大于共價(jià)

鍵之間的斥力⑷sp2層狀結(jié)構(gòu)中沒有自由移動(dòng)的電子(5)面心立方最密堆積

4

鏟5+6)X4

'",、—X100%

A(n+r2)

解析(1)基態(tài)鐵原子價(jià)電子排布式為3d64s2,則未成對(duì)電子數(shù)與成對(duì)電子對(duì)數(shù)之比為4:2=

2：Io(2)同一周期元素從左到右第一電離能呈增大趨勢(shì)，但第HA族、第VA族反常，則第

二周期元素中，第一電離能介于元素B和N之間的元素有Be、C、O共3種。(4)六方相氮

化硼晶體結(jié)構(gòu)與石墨相似，石墨中碳原子的雜化方式是sp2,則晶體中氮原子的雜化方式為

sp2;氮化硼晶體不導(dǎo)電的原因是層狀結(jié)構(gòu)中沒有自由移動(dòng)的電子。(5)磷化硼晶胞中P原子在

正六面體的面心，則其空間堆積方式為面心立方最密堆積；P原子個(gè)數(shù)是8X！+6XJ=4,B

原子個(gè)數(shù)是4,設(shè)晶胞的邊長為“pm,體對(duì)角線是?/5ɑpm,B原子與P原子最近距離等于體

對(duì)角線的四分之一，即4=也詈?,則磷化硼晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為

4

^π(^+d)×4

’“工、—X100%o

4(r∣+r2)v

f-√Γ^l

4.人類文明的發(fā)展歷程，也是化學(xué)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)和發(fā)現(xiàn)的歷程。

(1)銅原子在基態(tài)時(shí)價(jià)電子排布式為。已知高溫下Cu2O比

CUo更穩(wěn)定，試從核外電子排布的角度解釋：0

⑵銅與類鹵素(SCN)2反應(yīng)生成Cu(SCN)2,Imol(SCN)2中含有π鍵的數(shù)目為

類鹵素(SCN)2對(duì)應(yīng)的酸有兩種，理論上硫氟酸(H—S-C三N)的沸點(diǎn)低于異硫氟酸

(H—N=C=S)的沸點(diǎn)、,其原因是?

(3)硝酸鉀中NO3的空間結(jié)構(gòu)為。

(4)6-氨基青霉烷酸的結(jié)構(gòu)如圖甲所示，其中采取sp3雜化的原子有

_______________________(填寫元素符號(hào))。