内容正文:
重难点08 原子、分子、晶体结构与性质
考点
三年考情分析
2025考向预测
1.化学用语
2024·广西卷;2024·甘肃卷;2024·湖南卷;2024·江苏卷;2023·江苏卷;2023·北京卷;2023·浙江卷;2023·湖南卷;2022·辽宁卷;2022·江苏卷;
预计2025年高考会以新载体,考查原子核外电子排布式(图)、电离能、电负性、σ键、π键、杂化方式、分子或离子的空间构型(价层电子对互斥理论)、化学键及氢键、晶体结构特点及微粒间作用力、晶体的熔、沸点比较及晶胞的计算。
2.原子结构与性质
2024·重庆卷;2024·湖北卷;2024·上海卷;2024·安徽卷;2024·江苏卷;2023·河北卷;2023·重庆卷;2023·湖南卷;2023·浙江卷;2023·福建卷;2022·天津卷;2022·江苏卷;2022·海南卷;2022·浙江卷;
3.分子结构与分子的性质
2024·福建卷;2024·海南卷;2024·福建卷;2024·重庆卷;2024·江西卷;2024·贵州卷;2024·广东卷;2024·北京卷;2024·甘肃卷;2024·湖南卷;2024·河北卷;2024·山东卷;2024·湖北卷;2024·浙江卷;2023·河北卷;2023·天津卷;2023·福建卷;2023·重庆卷;2023·江苏卷;2023·山东卷;2023·湖北卷;2022·福建卷;2022·湖北卷;2022·辽宁卷;2022·海南卷;
4.晶体结构与性质
2024·天津卷;2024·广西卷;2024·重庆卷;2024·江西卷;2024·贵州卷;2024·甘肃卷;2024·湖南卷;2024·河北卷;2024·山东卷;2024·湖北卷;2024·安徽卷;2024·辽宁卷;2023·河北卷;2023·重庆卷;2023·湖南卷;2023·湖北卷;2023·辽宁卷;2022·湖北卷;2022·江苏卷;
【思维导图】
【高分技巧】
一、电子排布式、电离能和电负性
1.原子核外电子排布遵循的原理及表示方法
(1)遵循的原理:构造原理、泡利原理、洪特规则、能量最低原理。
(2)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
价电子排布式
Fe:3d64s2
电子排布图(或轨道表示式)
O:
【特别提醒】能量相同的原子轨道在全满(s2、p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时,体系的能量最低。
(3)未成对电子数的判断方法
①根据电子排布式判断
设电子排布式中未充满电子的能级的电子数为n,该能级的原子轨道数为m,则n≤m时,未成对电子数为n;n>m时,未成对电子数为2m-n。
②根据电子排布图判断
电子排布图能够直观地表示未成对电子数,即单独占据一个方框的箭头的个数。
2.第一电离能、电负性
(1)规律:在元素周期表中,元素的第一电离能从左到右总体呈增大的趋势,从上向下逐渐减小,电负性从左到右逐渐增大,从上向下逐渐减小。如C、N、O、F元素。第一电离能由大到小顺序为F>N>O>C,电负性由大到小顺序为:F>O>N>C。
(2)特例:同周期主族元素,第ⅡA族(ns2)全充满、ⅤA族(np3)半充满,比较稳定,所以其第一电离能大于同周期相邻的ⅢA和ⅥA族元素。
(3)判断: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Cl。
二、共价键 杂化轨道与分子的空间结构
1.共价键的类型
(1)分类
(2)σ键和π键的判断方法
共价单键为σ键,双键中有一个σ键和一个π键,三键中有一个σ键和两个π键。
(3)配位键与配位化合物的结构
(以[Cu(NH3)4]SO4为例)
配合物的组成
①配体:含有孤电子对的分子或离子,如NH3、H2O、CO、Cl-、Br-、I-、SCN-等。
②中心离子:一般是金属离子,特别是过渡金属离子,如Cu2+、Fe3+等。
③配位数:直接同中心原子(或离子)配位的含有孤电子对的分子(或离子)的数目。
④常见配合物:如[Cu(NH3)4](OH)2、[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH、Fe(SCN)3、Fe(CO)5等。
2.“四方法”判断分子中心原子的杂化类型
(1)根据杂化轨道的空间构型判断
①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形,则分子的中心原子发生sp3杂化。
②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形,则分子的中心原子发生sp2杂化。
③若杂化轨道在空间的分布呈直线形,则分子的中心原子发生sp杂化。
(2)根据杂化轨道之间的夹角判断
若杂化轨道之间的夹角为109.5°,则分子的中心原子发生sp3杂化;若杂化轨道之间的夹角为120°,则分子的中心原子发生sp2杂化;若杂化轨道之间的夹角为180°,则分子的中心原子发生sp杂化。
(3)根据中心原子的价层电子对数判断
如中心原子的价层电子对数为4,是sp3杂化,为3是sp2杂化,为2是sp杂化。
(4)根据分子或离子中化学键类型判断
如没有π键为sp3杂化,含1个π键(如碳碳双键、碳氧双键)为sp2杂化,含2个π键(如碳碳三键、碳氮三键)为sp杂化。
3.用价层电子对互斥理论(VSEPR)推测分子的空间结构
(1)价层电子对数的计算
(2)应用
价层电子对数
σ键电子对数
孤电子对数
VSEPR模型名称
分子的空间结构
实例
2
2
0
直线形
直线形
CO2
3
3
0
三角形
平面三角形
BF3
2
1
V形
SO2
4
4
0
四面体形
正四面体形
CH4
3
1
三角锥形
NH3
2
2
V形
H2O
4.键角大小的判断方法
(1)不同杂化类型:如键角:CH4<BF3<CO2。
(2)单键、双键、三键的影响:三键、双键、单键之间的排斥力大小顺序:三键—三键>三键—双键>双键—双键>双键—单键>单键—单键。
(3)杂化类型相同,中心原子孤电子对数越多,键角越小,如键角:CH4>NH3>H2O;>NH3;H3O+>H2O。
(4)杂化类型和孤电子对数均相同,中心原子的电负性越大,键角越大,如键角:NH3>PH3>AsH3。
(5)杂化类型和孤电子对数相同,配位原子电负性越大,键角越小,如键角:NF3<NH3。
三、微粒间作用力对物质性质的影响
1.非极性分子与极性分子的判断
2.范德华力、氢键、共价键对物质性质的影响
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
影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质
分子间氢键使熔、沸点升高,溶解度增大
键能越大,稳定性越强
3.晶体熔、沸点高低的比较
(1)一般情况下,不同类型晶体的熔、沸点高低规律:共价晶体>离子晶体>分子晶体,如:金刚石>NaCl>Cl2;(金属晶体熔、沸点有的很高,如钨、铂等;有的则很低,如汞等)。
(2)形成共价晶体的原子半径越小、键长越短,则键能越大,其熔、沸点越高,如:金刚石>石英>碳化硅>晶体硅。
(3)形成离子晶体的阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子键越强,熔、沸点就越高,如:MgO>MgCl2;NaCl>CsCl。
(4)金属晶体中金属离子半径越小,离子所带电荷数越多,其形成的金属键越强,金属单质的熔、沸点就越高,如Al>Mg>Na。
(5)分子晶体的熔、沸点比较规律
①组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,其熔、沸点就越高,如:HI>HBr>HCl;
②组成和结构不相似的分子,分子极性越大,其熔、沸点就越高,如:CO>N2;
③同分异构体分子中,支链越少,其熔、沸点就越高,如:正戊烷>异戊烷>新戊烷;
④同分异构体中的芳香烃及其衍生物的沸点,邻位取代物>间位取代物>对位取代物,如:邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯。
四、晶胞的结构分析及计算
1.晶胞分析的方法——均摊法
晶胞
平行四面体
正六棱柱
正三棱柱
均摊
规则
顶点 ;棱上;面心;体内1。
顶点;水平棱,竖直棱;面心;体内1。
顶点;水平棱,竖直棱;面心;体内1。
2.晶体密度及粒子间距离的计算方法
(1)计算晶体密度的方法
(2)计算晶体中粒子间距离
①分析思路
②常见堆积模型粒子之间的距离(a为晶胞参数,r为粒子半径)
简单立方
体心立方
面心立方
六方密堆积
金刚石型
a=2r
a=4r
a=4r
a=2r
a=8r
3.常见离子晶体结构分析
晶胞
配位数及影响因素
密度的计算(a为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数)
配位数
影响因素
NaCl型
6
阳离子与阴离子的半径比值越大,配位数越多,另外配位数还与阴、阳离子的电荷比有关等
CsCl型
8
ZnS型
4
CaF2型
F-:4
Ca2+:8
4.运用立体几何模型突破原子坐标参数难题
(1)要看懂晶胞模型,找到原点
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,例如图中原子1的坐标为( ,,),则原子2和3的坐标分别为( ,,0)、( 0,0,)。
没有给出原点,我们需要看坐标系提示的方向:,确定原子4的坐标为(0,0,0)。
(2)确定顶点坐标
顶点坐标一般在三个方向上都占坐标单位的整数值,如图,确定原子1~8的坐标:1(0,0,0),2(0,1,0),3(1,1,0),4(1,0,0),5(0,0,1),6(0,1,1),7(1,1,1),8(1,0,1)。
(3)确定体心的坐标
如图,9原子位于体心,分别占据三个方向坐标单位的一半,因此原子9的坐标为( ,,)。
(4)确定面心的坐标
如图所示,原子10~15分别位于六个面的面心,原子1的坐标为(0,0,0),则确定坐标参数:
10(0,,),11( ,,1),12( 1,,),13( ,,0),14( ,0,),15( ,1,)
(5)特殊位置原子坐标参数
如图,金刚石晶胞,试确定原子1~4的坐标参数。
原子1~4位于晶胞内,但是不位于体心,在x轴上,原子1、2位于位置,原子3、4位于位置,x轴、y轴俯视图如图。
以此类推:x轴、z轴俯视图如图所示。
按照此方法我们可以确定原子坐标:1(,,),2(,,),3(,,),4(,,)。
(建议用时:40分钟)
考向01 化学用语
1.(安徽省芜湖一中2024届高三一模)下列化学用语正确的是
A.基态碳原子的核外电子排布图:
B.乙烯的结构简式:
C.He原子的核外电子排布式为,故氦原子属于s区
D.HCl分子中s-p键的电子云轮廓图:
2.(陕西省2024-2025学年高三一模)化学用语的选择和书写是化学学习的基础,下列化学用语正确的是
A.基态C原子核外价电子的轨道表达式:
B.NH3分子的VSEPR模型:
C.HClO的电子式:
D.和互为同素异形体
3.(山东省威海市文登区2024-2025学年高三一模)下列化学用语表示正确的是
A.1-丙醇的结构简式:
B.电子云轮廓图:
C.分子的空间结构模型:
D.水合氢离子的电子式:
4.(四川省绵阳一中2024-2025学年高三第一次诊断性)下列化学用语或图示表达正确的是
A.F2的共价键类型:s-sσ键
B.基态Cu的价电子排布式
C.CaCl2的电子式:
D.顺-2-丁烯的分子结构模型:
5.(四川省德阳市2025届高三一模)下列物质对应的描述中,正确的是
A.的VSEPR模型:
B.、中心原子杂化方式相同
C.用电子式表示KCl的形成过程:
D.基态的结构示意图:
考向02 电离能和电负性
6.(浙江省2025届高三模拟)X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期,且X、Y基态原子核外均有2个未成对电子,W原子位于周期表的第13列。下列说法不正确的是
A.第二电离能:Y > Z > X B.热稳定性:XH4>HZ
C.氧化性强弱:YZ > HYZ3 D.失电子能力:WH > BH
7.(山东省威海市文登区2024-2025学年高三一模)X、Y、Z、M是四种短周期元素,Q是第四周期的过渡元素。X、Y、Z同周期,Z、M同主族,X的最高正价与最低负价的和为0,Y是同周期除稀有气体外半径最大的元素,基态M原子中s能级电子总数与p能级电子总数相等且M位于第二周期,Q的基态原子只有1个单电子且在外层。下列说法错误的是
A.基态原子的第一电离能:M>Z>X
B.简单离子半径:Z>Y>M
C.单质的熔点:Q>Z>Y
D.Y、Z、Q分别与M均可组成多种二元化合物
8.(广东省肇庆市2025届高三一模)化合物M可作为一种废水处理剂,去除废水中的金属离子。其结构如图所示。W、X、Y和Z均为短周期主族元素,X、Y和Z位于同一周期。W原子核外的电子只有一种自旋取向,基态Z原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等。下列说法正确的是
A.第一电离能: B.原子半径:
C.简单氢化物沸点: D.化合物M中X、Y、Z均满足8电子结构
9.(2025届河北省石家庄市高三上学期模拟)是原子序数依次增大的前20号主族元素,且分布在四个不同的周期。化合物是贝壳的主要成分,可发生反应:。下列说法错误的是
A.第一电离能: B.电负性:
C.离子半径: D.简单氢化物的稳定性:
10.(2025届河南省豫西北教研联盟高三联考)短周期主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大,X的最外层电子数是次外层电子数的3倍,X、Z同主族,Y元素在周期表中非金属性最强,其原子的最外层电子数与W原子的核外电子总数相等。四种元素能组成如图所示化合物,下列说法正确的是
A.原子半径:
B.四种元素中,最高价含氧酸酸性最强的为Y
C.简单气态氢化物的沸点:
D.第一电离能:
考向03 共价键 杂化轨道与分子的空间结构
11.(江苏省镇江市2023-2024学年高三模拟)W、X、Y、Z、R为原子序数依次增大的短周期元素,其中X、Y位于同一周期,由五种元素组成的配合物的结构如图所示。下列说法正确的是
A.X、Y简单氢化物的键角:X<Y
B.W、R的电负性:R<W
C.该配合物中Y的杂化方式为sp杂化
D.所有原子都满足最外层8电子稳定结构
12.(广西南宁市第二中学2025届高三模拟)由C、F、Cu三种元素组成的一种离子可用作重要的催化剂,其结构如图所示。下列说法错误的是
A.该离子中含共价键、离子键和配位键
B.该结构中Y代表F
C.该离子中Cu元素为+3价
D.该结构中X的杂化方式为sp3杂化
13.(湖南省邵阳市绥宁一中2024届高三模拟)由五种元素组成的某配离子是一种常用的有机催化剂,结构如图。X、Y、Z、M、Q五种元素原子序数依次增大,Y、Z、M同周期,Y元素化合物种类数最多,Q2+离子的价电子排布式为3d9。下列说法不正确的是
A.含有X、Y、Z的酸的分子式可能是X2YZ3
B.元素电负性大小:M>Z>Y
C.M单质与水反应能放出气体
D.Q的最高价氧化物对应的水化物能溶于强酸,不溶于任何碱
14.(2024届吉林省长春市四中高三调研)某种化学品的结构如图所示,已知、、、、均为短周期主族元素,其中、、在同一周期,Z、同处另一周期,基态原子的价电子中,在不同形状原子轨道运动的电子数之比为2:1.下列说法错误的是
A.简单气态氢化物稳定性:
B.与可以形成只含极性键的非极性分子
C.同一周期中,第一电离能处在和之间的元素有1种
D.简单离子半径:
15.(甘肃省兰州市五中2024-2025学年高三模拟)原子序数依次增大的元素分属前四周期,其中只有Y和Z位于同一周期且相邻,Z的单质常充入食品包装袋内用以防腐,常温下,W的单质为有毒气体,T的单质为紫红色固体。下列说法错误的是
A.X、Y可组成平面形分子 B.的单质可与的最高价含氧酸反应
C.最简单氢化物的稳定性: D.仅由Y、W组成的二元化合物难溶于水
考向04 晶胞的结构分析及计算
16.(四川省内江市2024-2025学年高三一模)硫化锌()是一种优良的电池负极材料,其在充电过程中晶胞的组成变化如图所示。下列说法错误的是
A.基态原子核外电子的空间运动状态有15种
B.在晶胞和晶胞中的配位数相同
C.在体对角线的一维空间上会出现“”的排布规律
D.充电过程中该电极反应式为
17.(陕西省2024-2025学年高三一模)磷化硼是一种半导体材料,其晶胞结构如下图所示。已知阿伏加德罗常数的值为NA,下列说法错误的是
A.晶胞结构中,硼原子的配位数为4
B.磷化硼为分子晶体
C.硼原子与磷原子间的最短距离为nm
D.磷化硼晶体g·cm-3
18.(安徽省华大新高考联盟2024届高三二模)氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好,是一种具有潜力的固体储氢材料,研究发现,氨硼烷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,。氨硼烷的超晶胞结构如图所示。下列叙述错误的是
A.氨硼烷中N和B的杂化方式均为
B.氨硼烷能溶于水
C.氨硼烷分子内存在配位键
D.氨硼烷晶体的密度为
19.(吉林省长春市2024-2025学年高三一模)朱砂(硫化汞)在众多先秦考古遗址中均有发现,其立方晶系β型晶胞如下图所示,晶胞参数为anm,A原子的分数坐标为(0,0,0),阿伏加德罗常数的值为NA,下列说法正确的是
A.S原子的配位数是8 B.晶胞中B原子分数坐标为
C.该晶体的密度是ρ= D.相邻两个Hg的最短距离为anm
20.(湖北省腾云联盟2024-2025学年高三联考)铈(Ce,镧系元素)的氧化物是一种常用的催化剂,能作为汽车尾气的净化器。下图展示的是两种铈的氧化物的晶胞结构(晶胞参数为xnm)。图(b)晶胞中O原子出现缺陷,其中Ce的化合价有和。下列说法正确的是
A.Ce位于元素周期表中的ds区
B.图(a)晶胞中Ce的配位数为4
C.图(a)物质的摩尔体积为
D.图(b)晶胞中化合价为的Ce的个数为2
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重难点08 原子、分子、晶体结构与性质
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预计2025年高考会以新载体,考查原子核外电子排布式(图)、电离能、电负性、σ键、π键、杂化方式、分子或离子的空间构型(价层电子对互斥理论)、化学键及氢键、晶体结构特点及微粒间作用力、晶体的熔、沸点比较及晶胞的计算。
2.原子结构与性质
2024·重庆卷;2024·湖北卷;2024·上海卷;2024·安徽卷;2024·江苏卷;2023·河北卷;2023·重庆卷;2023·湖南卷;2023·浙江卷;2023·福建卷;2022·天津卷;2022·江苏卷;2022·海南卷;2022·浙江卷;
3.分子结构与分子的性质
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4.晶体结构与性质
2024·天津卷;2024·广西卷;2024·重庆卷;2024·江西卷;2024·贵州卷;2024·甘肃卷;2024·湖南卷;2024·河北卷;2024·山东卷;2024·湖北卷;2024·安徽卷;2024·辽宁卷;2023·河北卷;2023·重庆卷;2023·湖南卷;2023·湖北卷;2023·辽宁卷;2022·湖北卷;2022·江苏卷;
【思维导图】
【高分技巧】
一、电子排布式、电离能和电负性
1.原子核外电子排布遵循的原理及表示方法
(1)遵循的原理:构造原理、泡利原理、洪特规则、能量最低原理。
(2)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
价电子排布式
Fe:3d64s2
电子排布图(或轨道表示式)
O:
【特别提醒】能量相同的原子轨道在全满(s2、p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时,体系的能量最低。
(3)未成对电子数的判断方法
①根据电子排布式判断
设电子排布式中未充满电子的能级的电子数为n,该能级的原子轨道数为m,则n≤m时,未成对电子数为n;n>m时,未成对电子数为2m-n。
②根据电子排布图判断
电子排布图能够直观地表示未成对电子数,即单独占据一个方框的箭头的个数。
2.第一电离能、电负性
(1)规律:在元素周期表中,元素的第一电离能从左到右总体呈增大的趋势,从上向下逐渐减小,电负性从左到右逐渐增大,从上向下逐渐减小。如C、N、O、F元素。第一电离能由大到小顺序为F>N>O>C,电负性由大到小顺序为:F>O>N>C。
(2)特例:同周期主族元素,第ⅡA族(ns2)全充满、ⅤA族(np3)半充满,比较稳定,所以其第一电离能大于同周期相邻的ⅢA和ⅥA族元素。
(3)判断: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Cl。
二、共价键 杂化轨道与分子的空间结构
1.共价键
(1)分类
(2)σ键和π键的判断方法
共价单键为σ键,双键中有一个σ键和一个π键,三键中有一个σ键和两个π键。
(3)配位键与配位化合物的结构
(以[Cu(NH3)4]SO4为例)
配合物的组成
①配体:含有孤电子对的分子或离子,如NH3、H2O、CO、Cl-、Br-、I-、SCN-等。
②中心离子:一般是金属离子,特别是过渡金属离子,如Cu2+、Fe3+等。
③配位数:直接同中心原子(或离子)配位的含有孤电子对的分子(或离子)的数目。
④常见配合物:如[Cu(NH3)4](OH)2、[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH、Fe(SCN)3、Fe(CO)5等。
2.“四方法”判断分子中心原子的杂化类型
(1)根据杂化轨道的空间构型判断
①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形,则分子的中心原子发生sp3杂化。
②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形,则分子的中心原子发生sp2杂化。
③若杂化轨道在空间的分布呈直线形,则分子的中心原子发生sp杂化。
(2)根据杂化轨道之间的夹角判断
若杂化轨道之间的夹角为109.5°,则分子的中心原子发生sp3杂化;若杂化轨道之间的夹角为120°,则分子的中心原子发生sp2杂化;若杂化轨道之间的夹角为180°,则分子的中心原子发生sp杂化。
(3)根据中心原子的价层电子对数判断
如中心原子的价层电子对数为4,是sp3杂化,为3是sp2杂化,为2是sp杂化。
(4)根据分子或离子中化学键类型判断
如没有π键为sp3杂化,含1个π键(如碳碳双键、碳氧双键)为sp2杂化,含2个π键(如碳碳三键、碳氮三键)为sp杂化。
3.用价层电子对互斥理论(VSEPR)推测分子的空间结构
(1)价层电子对数的计算
(2)应用
价层电子对数
σ键电子对数
孤电子对数
VSEPR模型名称
分子的空间结构
实例
2
2
0
直线形
直线形
CO2
3
3
0
三角形
平面三角形
BF3
2
1
V形
SO2
4
4
0
四面体形
正四面体形
CH4
3
1
三角锥形
NH3
2
2
V形
H2O
4.键角大小的判断方法
(1)不同杂化类型:如键角:CH4<BF3<CO2。
(2)单键、双键、三键的影响:三键、双键、单键之间的排斥力大小顺序:三键—三键>三键—双键>双键—双键>双键—单键>单键—单键。
(3)杂化类型相同,中心原子孤电子对数越多,键角越小,如键角:CH4>NH3>H2O;>NH3;H3O+>H2O。
(4)杂化类型和孤电子对数均相同,中心原子的电负性越大,键角越大,如键角:NH3>PH3>AsH3。
(5)杂化类型和孤电子对数相同,配位原子电负性越大,键角越小,如键角:NF3<NH3。
三、微粒间作用力对物质性质的影响
1.非极性分子与极性分子的判断
2.范德华力、氢键、共价键对物质性质的影响
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
影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质
分子间氢键使熔、沸点升高,溶解度增大
键能越大,稳定性越强
3.晶体熔、沸点高低的比较
(1)一般情况下,不同类型晶体的熔、沸点高低规律:共价晶体>离子晶体>分子晶体,如:金刚石>NaCl>Cl2;(金属晶体熔、沸点有的很高,如钨、铂等;有的则很低,如汞等)。
(2)形成共价晶体的原子半径越小、键长越短,则键能越大,其熔、沸点越高,如:金刚石>石英>碳化硅>晶体硅。
(3)形成离子晶体的阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子键越强,熔、沸点就越高,如:MgO>MgCl2;NaCl>CsCl。
(4)金属晶体中金属离子半径越小,离子所带电荷数越多,其形成的金属键越强,金属单质的熔、沸点就越高,如Al>Mg>Na。
(5)分子晶体的熔、沸点比较规律
①组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,其熔、沸点就越高,如:HI>HBr>HCl;
②组成和结构不相似的分子,分子极性越大,其熔、沸点就越高,如:CO>N2;
③同分异构体分子中,支链越少,其熔、沸点就越高,如:正戊烷>异戊烷>新戊烷;
④同分异构体中的芳香烃及其衍生物的沸点,邻位取代物>间位取代物>对位取代物,如:邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯。
四、晶胞的结构分析及计算
1.晶胞分析的方法——均摊法
晶胞
平行四面体
正六棱柱
正三棱柱
均摊
规则
顶点 ;棱上;面心;体内1。
顶点;水平棱,竖直棱;面心;体内1。
顶点;水平棱,竖直棱;面心;体内1。
2.晶体密度及粒子间距离的计算方法
(1)计算晶体密度的方法
(2)计算晶体中粒子间距离
①分析思路
②常见堆积模型粒子之间的距离(a为晶胞参数,r为粒子半径)
简单立方
体心立方
面心立方
六方密堆积
金刚石型
a=2r
a=4r
a=4r
a=2r
a=8r
3.常见离子晶体结构分析
晶胞
配位数及影响因素
密度的计算(a为晶胞边长,NA为阿伏加德罗常数)
配位数
影响因素
NaCl型
6
阳离子与阴离子的半径比值越大,配位数越多,另外配位数还与阴、阳离子的电荷比有关等
CsCl型
8
ZnS型
4
CaF2型
F-:4
Ca2+:8
4.运用立体几何模型突破原子坐标参数难题
(1)要看懂晶胞模型,找到原点
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,例如图中原子1的坐标为( ,,),则原子2和3的坐标分别为( ,,0)、( 0,0,)。
没有给出原点,我们需要看坐标系提示的方向:,确定原子4的坐标为(0,0,0)。
(2)确定顶点坐标
顶点坐标一般在三个方向上都占坐标单位的整数值,如图,确定原子1~8的坐标:1(0,0,0),2(0,1,0),3(1,1,0),4(1,0,0),5(0,0,1),6(0,1,1),7(1,1,1),8(1,0,1)。
(3)确定体心的坐标
如图,9原子位于体心,分别占据三个方向坐标单位的一半,因此原子9的坐标为( ,,)。
(4)确定面心的坐标
如图所示,原子10~15分别位于六个面的面心,原子1的坐标为(0,0,0),则确定坐标参数:
10(0,,),11( ,,1),12( 1,,),13( ,,0),14( ,0,),15( ,1,)
(5)特殊位置原子坐标参数
如图,金刚石晶胞,试确定原子1~4的坐标参数。
原子1~4位于晶胞内,但是不位于体心,在x轴上,原子1、2位于位置,原子3、4位于位置,x轴、y轴俯视图如图。
以此类推:x轴、z轴俯视图如图所示。
按照此方法我们可以确定原子坐标:1(,,),2(,,),3(,,),4(,,)。
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考向01 化学用语
1.(安徽省芜湖一中2024届高三一模)下列化学用语正确的是
A.基态碳原子的核外电子排布图:
B.乙烯的结构简式:
C.He原子的核外电子排布式为,故氦原子属于s区
D.HCl分子中s-p键的电子云轮廓图:
【答案】A
【解析】基态C原子的电子排布式为1s22s22p2,根据泡利原理和洪特规则,电子排布图为: ,故A正确;碳碳双键不能省略,乙烯的结构简式: ,故B错误;He位于元素周期表p区,故C错误;s轨道为球形,p轨道为哑铃形,则氯化氢分子中s-pσ键的电子云图为,故D错误;故选A。
2.(陕西省2024-2025学年高三一模)化学用语的选择和书写是化学学习的基础,下列化学用语正确的是
A.基态C原子核外价电子的轨道表达式:
B.NH3分子的VSEPR模型:
C.HClO的电子式:
D.和互为同素异形体
【答案】C
【解析】已知C是6号元素,根据洪特规则可知,基态C原子核外价电子的轨道表达式:,A错误;NH3分子中中心原子N周围的价层电子对数为:3+=4,根据价层电子对互斥理论可知,其VSEPR模型为:,B错误;已知HClO是共价化合物,H、Cl周围能够形成1对共用电子对,O周围能够形成2对共用电子对,故HClO的电子式为:,C正确;和是质子数相同而中子数不同的原子,故互为同位素,D错误;故选C。
3.(山东省威海市文登区2024-2025学年高三一模)下列化学用语表示正确的是
A.1-丙醇的结构简式:
B.电子云轮廓图:
C.分子的空间结构模型:
D.水合氢离子的电子式:
【答案】C
【解析】A. 1-丙醇的结构简式是,是分子式,A错误;
B.电子云轮廓图为,B错误;
C.分子的空间结构模型为,C正确;
D.为水的电子式,水合氢离子的电子式为,D错误;故选C。
4.(四川省绵阳一中2024-2025学年高三第一次诊断性)下列化学用语或图示表达正确的是
A.F2的共价键类型:s-sσ键
B.基态Cu的价电子排布式
C.CaCl2的电子式:
D.顺-2-丁烯的分子结构模型:
【答案】D
【解析】A.F是9号元素,原子核外电子排布式是1s22s22p5,因此F2的共价键类型是F原子的p电子与F原子的p电子之间形成的p-pσ键,A错误;
B.Cu是29元素,根据构造原理可知基态Cu的价电子排布式3d104s1,B错误;
C.2个Cl-不能合并,Ca2+与2个Cl-之间以离子键结合,其电子式为:,C错误;
D.顺-2-丁烯是CH3HC=CHCH3分子中两个相同的原子H和原子团-CH3分别位于碳碳双键的同侧,故顺-2-丁烯的分子结构模型是:,D正确;故合D。
5.(四川省德阳市2025届高三一模)下列物质对应的描述中,正确的是
A.的VSEPR模型:
B.、中心原子杂化方式相同
C.用电子式表示KCl的形成过程:
D.基态的结构示意图:
【答案】B
【解析】A.SO3分子中S原子价层电子对个数为,VSEPR模型为平面三角形,A错误;
B.NH3、 H2O中心原子杂化方式相同,均为sp3杂化,B正确;
C.氯化钾属于离子化合物,用电子式表示KCl的形成过程:,C错误;
D.Fe2+失去的是4s上电子,结构示意图是,D错误;故选B。
考向02 电离能和电负性
6.(浙江省2025届高三模拟)X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期,且X、Y基态原子核外均有2个未成对电子,W原子位于周期表的第13列。下列说法不正确的是
A.第二电离能:Y > Z > X B.热稳定性:XH4>HZ
C.氧化性强弱:YZ > HYZ3 D.失电子能力:WH > BH
【答案】B
【分析】X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大,X、Y与Z位于同一周期,且X、Y基态原子核外均有2个未成对电子,基态原子核的核外电子排布式为1s22s22p2、1s22s22p4,则X为碳元素,Y为氧元素,Z为氟元素,W原子位于周期表的第13列,W为铝元素。
【解析】A.第二电离能即失去第二个电子的能力,F失去2p4的电子,O失去2p3的电子,半充满比较稳定,C失去2p1的电子,同样是2p上的电子,2p3半充满比较稳定,F的原子核对电子吸引力大,所以第二电离能O>F>C,故A正确;
B.同一周期F的非金属性强于C,所以氢化物的热稳定性更强,故B错误;
C.OF和HOF3相比较,中O为+3价,HOF3中O为+2价,F越多,阻碍了O得电子,氧化性变弱,故C正确;
D.AlH和BH结构相似,Al的金属性比B强,更容易失去电子,故D正确;答案选B。
7.(山东省威海市文登区2024-2025学年高三一模)X、Y、Z、M是四种短周期元素,Q是第四周期的过渡元素。X、Y、Z同周期,Z、M同主族,X的最高正价与最低负价的和为0,Y是同周期除稀有气体外半径最大的元素,基态M原子中s能级电子总数与p能级电子总数相等且M位于第二周期,Q的基态原子只有1个单电子且在外层。下列说法错误的是
A.基态原子的第一电离能:M>Z>X
B.简单离子半径:Z>Y>M
C.单质的熔点:Q>Z>Y
D.Y、Z、Q分别与M均可组成多种二元化合物
【答案】B
【分析】M位于第二周期且基态M原子中s能级电子总数与p能级电子总数相等,说明M为O元素;Z、M同主族,说明Z为S元素;X的最高正价与最低负价的和为0,说明X为Si元素;Y是同周期除稀有气体外半径最大的元素,且X、Y、Z同周期,说明Y为Na元素;Q是第四周期的过渡元素,Q的基态原子只有1个单电子且在外层,Q为Cu元素。
【解析】A.同族元素从上到下,其基态原子第一电离能逐渐减小,同周期元素从左到右,其基态原子第一电离能呈逐渐增大变化趋势,则基态原子的第一电离能:,A正确;
B.电子层数多,离子半径越大,电子层数相同,原子序数越大,离子半径越小,离子半径:,B错误;
C.金属Na熔点较低,则单质熔点:,C正确;
D.Na元素可组成二元化合物:、,S元素可组成二元化合物:、,Cu元素可组成二元化合物:、,D正确;答案选B。
8.(广东省肇庆市2025届高三一模)化合物M可作为一种废水处理剂,去除废水中的金属离子。其结构如图所示。W、X、Y和Z均为短周期主族元素,X、Y和Z位于同一周期。W原子核外的电子只有一种自旋取向,基态Z原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等。下列说法正确的是
A.第一电离能: B.原子半径:
C.简单氢化物沸点: D.化合物M中X、Y、Z均满足8电子结构
【答案】D
【分析】W、X、Y和Z均为短周期主族元素,X、Y和Z位于同一周期,W原子核外的电子只有一种自旋取向,电子排布式为1s1,W为H元素;基态Z原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等,电子排布式为1s22s22p4或1s22s22p63s2,结合Z连接2个共价键,则Z为O元素,Y连接4各共价键且带1各正电荷,Y为N元素,X为C元素。
【解析】A.同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大,但第ⅤA族的大于第ⅥA族的,则第一电离能:,A错误;
B.同一周期主族元素,从左往右原子半径依次减小,则原子半径:,B错误;
C.O的电负性大于N,H2O分子间氢键强度比NH3分子间氢键大,则沸点:H2O>NH3,C错误;
D.化合物M中O连接2个共价键,N原子连接4个共价键,C原子连接4个共价键,均满足8电子结构,D正确;故选D。
9.(2025届河北省石家庄市高三上学期模拟)是原子序数依次增大的前20号主族元素,且分布在四个不同的周期。化合物是贝壳的主要成分,可发生反应:。下列说法错误的是
A.第一电离能: B.电负性:
C.离子半径: D.简单氢化物的稳定性:
【答案】D
【分析】化合物是贝壳的主要成分,故为CaCO3,W、X、Y分别为Ca、C、O;为碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水,Q为H、Z为Cl;综上有分别为H、C、O、Cl、Ca。
【解析】A.同周期从左到右第一电离能呈增大的趋势,第一电离能:C<O,A正确;
B.CH4中C为-4价,H为+1价,说明C吸引电子能电力大于H,电负性:H<C,B正确;
C.Cl-和Ca2+具有相同的核外电子排布,核电荷越多,半径越小,离子半径:Cl- >Ca2+,C正确;
D.非金属性越强,气态氢化物越稳定,非金属O>Cl,简单氢化物的稳定性:H2O>HCl,D错误;
答案选D。
10.(2025届河南省豫西北教研联盟高三联考)短周期主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大,X的最外层电子数是次外层电子数的3倍,X、Z同主族,Y元素在周期表中非金属性最强,其原子的最外层电子数与W原子的核外电子总数相等。四种元素能组成如图所示化合物,下列说法正确的是
A.原子半径:
B.四种元素中,最高价含氧酸酸性最强的为Y
C.简单气态氢化物的沸点:
D.第一电离能:
【答案】C
【分析】由题干信息可知,W、X、Y、Z为短周期主族元素且原子序数依次增大,X的最外层电子数是次外层电子数的3倍,X的电子排布为1s22s22p4,X为O元素,X、Z同主族,Z为S元素,Y元素在周期表中非金属性最强,Y为F元素,W原子的核外电子总数与F的最外层电子数相等,则W为N元素,据此分析解题。
【解析】A.同周期主族元素从左向右,原子半径逐渐减小,同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,则原子半径:,A错误;
B.Y为F元素,没有最高价含氧酸,B错误;
C.H2O和HF中含有氢键,沸点比H2S高,且HF分子间氢键的强度高于H2O,则沸点:H2O>HF>H2S,C正确;
D.同周期主族元素从左到右,第一电离能总体上呈增大趋势,但N的2p轨道处于半充满状态,第一电离能大于O,则第一电离能:F>N>O,D错误;故选C。
考向03 共价键 杂化轨道与分子的空间结构
11.(江苏省镇江市2023-2024学年高三模拟)W、X、Y、Z、R为原子序数依次增大的短周期元素,其中X、Y位于同一周期,由五种元素组成的配合物的结构如图所示。下列说法正确的是
A.X、Y简单氢化物的键角:X<Y
B.W、R的电负性:R<W
C.该配合物中Y的杂化方式为sp杂化
D.所有原子都满足最外层8电子稳定结构
【答案】C
【分析】W、X、Y、Z、R为原子序数依次增大的短周期元素,其中X、Y位于同一周期,且成键数W为1、X为4、Y为4、Z为4、R为1,可判断Z为+3价,则五种元素分别为H、C、N、Al、Cl。
【解析】A.X、Y简单氢化物分别为CH4、NH3,中心原子的杂化方式均为sp3杂化,但N原子含有一个孤电子对,对成键电子对有排斥作用,所以键角CH4>NH3,A错误;
B.HCl中Cl的化合价为-1,故电负性Cl>H,B错误;
C.由题给结构可知,Y形成2个σ键,则Y为sp杂化,C正确;
D.H原子不满足最外层8电子稳定结构,D错误;故选C。
12.(广西南宁市第二中学2025届高三模拟)由C、F、Cu三种元素组成的一种离子可用作重要的催化剂,其结构如图所示。下列说法错误的是
A.该离子中含共价键、离子键和配位键
B.该结构中Y代表F
C.该离子中Cu元素为+3价
D.该结构中X的杂化方式为sp3杂化
【答案】A
【分析】C可形成4条化学键、卤素原子可形成1条化学键。本题给定的C、F分别可形成4条化学键和1条化学键,则X为C,Y为F,剩余的Z为Cu;
【解析】A.该离子为阴离子,不含离子键,A说法错误;
B.由分析可知,Y为F,B说法正确;
C.该离子化学式为,其中C为+2价,故Cu为+3价,C说法正确;
D.该结构中X有4条共价键,则X的杂化方式为sp3杂化,D说法正确;故选A。
13.(湖南省邵阳市绥宁一中2024届高三模拟)由五种元素组成的某配离子是一种常用的有机催化剂,结构如图。X、Y、Z、M、Q五种元素原子序数依次增大,Y、Z、M同周期,Y元素化合物种类数最多,Q2+离子的价电子排布式为3d9。下列说法不正确的是
A.含有X、Y、Z的酸的分子式可能是X2YZ3
B.元素电负性大小:M>Z>Y
C.M单质与水反应能放出气体
D.Q的最高价氧化物对应的水化物能溶于强酸,不溶于任何碱
【答案】D
【分析】X、Y、Z、M、Q五种元素原子序数依次增大,Y元素化合物种类数最多,则Y为C元素;Y、Z、M同周期,由有机催化剂结构可知,X形成1个共价键、Z形成2个共价键、M形成1个共价键,则X为H元素、Z为O元素、M为F元素;Q2+离子的价电子排布式为3d9,则Q为Cu元素。
【解析】A.氢、碳、氧三种元素形成的含氧酸可能为H2CO3、CH3COOH、H2C2O4等,故A正确;
B.Y为 C,Z为O,M为F,电负性F>O>C, 故B正确;
C.F2与水反应放出O2,故C正确;
D.氢氧化铜是弱碱,能溶于弱碱氨水形成四氨合铜离子,故D错误;故选D。
14.(2024届吉林省长春市四中高三调研)某种化学品的结构如图所示,已知、、、、均为短周期主族元素,其中、、在同一周期,Z、同处另一周期,基态原子的价电子中,在不同形状原子轨道运动的电子数之比为2:1.下列说法错误的是
A.简单气态氢化物稳定性:
B.与可以形成只含极性键的非极性分子
C.同一周期中,第一电离能处在和之间的元素有1种
D.简单离子半径:
【答案】C
【分析】、、、、均为短周期主族元素,其中、、在同一周期,Z、同处另一周期,基态原子的价电子中,在不同形状原子轨道运动的电子数之比为2:1,M能形成+3价阳离子,M为Al元素;Z能形成6个共价键,Z是S元素;X形成1个共价键,X是F元素;Y形成4个共价键,Y是C元素;W形成2个共价键,W是O元素。
【解析】A.非金属性F>O>S,简单气态氢化物稳定性:HF>H2O>H2S,故A正确;
B.C与O可以形成只含极性键的非极性分子CO2,故B正确;
C.同一周期中,第一电离能处在S和Al之间的元素有Mg、Si,故C错误;
D.电子层数越多半径越大,电子层数相同,质子数越多半径越小,简单离子半径:S2->F-> Al3+,故D正确;
选C。
15.(甘肃省兰州市五中2024-2025学年高三模拟)原子序数依次增大的元素分属前四周期,其中只有Y和Z位于同一周期且相邻,Z的单质常充入食品包装袋内用以防腐,常温下,W的单质为有毒气体,T的单质为紫红色固体。下列说法错误的是
A.X、Y可组成平面形分子 B.的单质可与的最高价含氧酸反应
C.最简单氢化物的稳定性: D.仅由Y、W组成的二元化合物难溶于水
【答案】C
【分析】原子序数依次增大的元素分属前四周期,其中只有Y和Z位于同一周期且相邻,Z的单质常充入食品包装袋内用以防腐,则Z为N元素,Y为C元素;常温下,W的单质为有毒气体,则W为Cl元素,T的单质为紫红色固体,则T为Cu元素; X的原子序数小于C,且元素分属前四周期,则X为第一周期的H元素,据此分析解答。
【解析】A.H、C可组成平面形分子,如苯分子,A正确;
B.Cu的单质可与的最高价含氧酸HNO3反应,B正确;
C.非金属越强,简单氢化物的稳定性越强,非金属性:,故最简单氢化物的稳定性:,C错误;
D.仅由C、Cl组成的二元化合物四氯化碳(CCl4)和六氯乙烷(C2Cl6)等均难溶于水,D正确;
答案选C。
考向04 晶胞的结构分析及计算
16.(四川省内江市2024-2025学年高三一模)硫化锌()是一种优良的电池负极材料,其在充电过程中晶胞的组成变化如图所示。下列说法错误的是
A.基态原子核外电子的空间运动状态有15种
B.在晶胞和晶胞中的配位数相同
C.在体对角线的一维空间上会出现“”的排布规律
D.充电过程中该电极反应式为
【答案】B
【解析】A.Zn是第30号元素,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,原子轨道数目与核外电子空间运动状态相等,s、p、d轨道分别有1、3、5,共15种空间运动状态,A正确;
B.晶胞中从图像上可知,硫离子的配位数为4,晶胞中从图像上可知,硫离子的配位数为8,B错误;
C.根据ZnS结构,在体对角线上,两个顶点为S2-,靠近其中一个S2-是Zn2+,故在ZnS体对角线的一维空间上会出现“”的排布规律,C正确;
D.由均摊法可知,LixZnyS中Li+和Zn2+共有7个,S2-有8 =4,由化合价代数和为零可知,Li+和Zn2+的个数比为6:1, 化学式为Li6ZnS4,即,充电过程中该电极为阴极,得电子,电极反应式为,D正确; 故选B。
17.(陕西省2024-2025学年高三一模)磷化硼是一种半导体材料,其晶胞结构如下图所示。已知阿伏加德罗常数的值为NA,下列说法错误的是
A.晶胞结构中,硼原子的配位数为4
B.磷化硼为分子晶体
C.硼原子与磷原子间的最短距离为nm
D.磷化硼晶体g·cm-3
【答案】B
【解析】A.根据磷化硼的晶胞结构图可知,每个B原子与4个P原子形成4个共价键,故晶胞结构中,硼原子的配位数为4,A项正确;
B.磷化硼是一种半导体材料,其晶体的微观空间里没有分子,不是分子晶体,而是共价晶体,B项错误;
C.晶胞中P原子和B原子之间最短的距离为体对角线长度的,而体对角线长度等于晶胞棱长的倍,则P原子与B原子的最短距离为nm,C项正确;
D.根据磷化硼的晶胞结构图可知,该晶胞中B原子位于立方体内,个数为4,P原子位于顶点和面心,个数为8×+6×=4,则磷化硼的化学式为BP,晶胞质量为g,晶胞体积为(a×10-7)3cm3,晶胞密度g·cm-3,D项正确;答案选B。
18.(安徽省华大新高考联盟2024届高三二模)氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好,是一种具有潜力的固体储氢材料,研究发现,氨硼烷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,。氨硼烷的超晶胞结构如图所示。下列叙述错误的是
A.氨硼烷中N和B的杂化方式均为
B.氨硼烷能溶于水
C.氨硼烷分子内存在配位键
D.氨硼烷晶体的密度为
【答案】D
【解析】A.由晶胞结构可知,N和B的杂化方式均为sp3,A正确;
B.氨硼烷与水分子能形成氢键,所以氨硼烷能溶于水,B正确;
C.氨硼烷N有孤电子对,B有空轨道,因此氨硼烷分子能形成BN配位键,C正确;
D.lmolNH3BH3的2×2×2超晶胞中含有16molNH3BH3,质量为g,体积为 2a×2b×2c×10-30cm-3,故氨硼烷晶体的密度为,D错误;故选D。
19.(吉林省长春市2024-2025学年高三一模)朱砂(硫化汞)在众多先秦考古遗址中均有发现,其立方晶系β型晶胞如下图所示,晶胞参数为anm,A原子的分数坐标为(0,0,0),阿伏加德罗常数的值为NA,下列说法正确的是
A.S原子的配位数是8 B.晶胞中B原子分数坐标为
C.该晶体的密度是ρ= D.相邻两个Hg的最短距离为anm
【答案】C
【解析】A.由晶胞图知,S原子周围距离最近的Hg原子有4个,S的配位数是4,故A错误;
B.由A原子的分数坐标为(0,0,0),结合投影图知,晶胞中B原子位于“左上前”的小四面体体心,其分数坐标为(,,),故B错误;
C.由晶胞图可知,S原子位于体内,含S原子=4×1=4个,Hg原子位于8个顶角和6个面心,共含Hg原子数=6×+8×=4,故该晶体的密度是,故C正确;
D.相邻两个Hg的最短距离为面对角线的一半,为anm,故D错误;故选C。
20.(湖北省腾云联盟2024-2025学年高三联考)铈(Ce,镧系元素)的氧化物是一种常用的催化剂,能作为汽车尾气的净化器。下图展示的是两种铈的氧化物的晶胞结构(晶胞参数为xnm)。图(b)晶胞中O原子出现缺陷,其中Ce的化合价有和。下列说法正确的是
A.Ce位于元素周期表中的ds区
B.图(a)晶胞中Ce的配位数为4
C.图(a)物质的摩尔体积为
D.图(b)晶胞中化合价为的Ce的个数为2
【答案】D
【解析】A.铈为镧系元素位于d区,A错误;
B.如图所示,图a晶胞中Ce的配位数为8,B错误;
C.根据均摊法,图a中Ce原子个数为:,O原子的个数为:8,每个晶胞的体积为(a×10-9)3m3, 故晶体的摩尔体积为:,C错误;
D.图b中,Ce原子个数为:,O原子的个数为: 7,Ce的化合价有+3和+4,则根据化合价代数和为0,+3 的Ce的数目为2,D正确;故选D。
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