重难点08 原子、分子、晶体结构与性质-2025年高考化学【热点·重点·难点】专练（广东专用）

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 原子结构与性质 2024·广东卷T12、T14；2023·广东卷T14； 预计2025年高考中原子、分子、晶体结构与性质会渗透在有机化学基础、元素周期表与周期律、化工流程分析中进行考查 分子结构与性质 2024·广东卷T4、T9； 晶体结构与性质 2024·广东卷T18；2023·广东卷T18； 【思维导图】 【高分技巧】 1、 原子结构 1.一个信息丰富的粒子(原子或离子)符号 2.粒子间的“四个”数量关系 （1）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。 3.核外电子排布规律 （1）能量最低原理:基态原子核外电子优先占据能量最低的原子轨道，如Ge:1s22s22p63s23p63d104s24p2。 （2）泡利原理:每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子。 （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。 4.核外电子排布的四种表达方式 表示方法 举例 电子排布式 Fe:1s22s22p63s23p63d64s2 简化电子排布式 Fe:[Ar]3d64s2 价层电子排布式 Fe:3d64s2 电子排布图 (或轨道表示式) O: 二、分子结构与性质 1.杂化轨道类型与分子空间结构的关系 杂化轨 道类型 杂化轨 道数目 分子空 间结构 实例 sp 2 直线形 CO2、BeCl2、HgCl2 sp2 3 平面三角形 BF3、BCl3、CH2O V形 SO2、SnBr2 sp3 4 四面体形 CH4、CCl4、CH3Cl 三角锥形 NH3、PH3、NF3 V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.分子空间结构与价层电子对互斥模型 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+(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”)。粒子为阳离子时，中心原子的价电子数要减去离子所带电荷数;粒子为阴离子时，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=1;H3O+中氧原子的孤电子对数为=1;C中碳原子的孤电子对数为=0。 [特别提醒] （1）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=0.5≈1，则价层电子对数为3，故VSEPR模型为平面三角形，分子空间结构为V形。 （2）利用价层电子对互斥模型判断分子(或离子)空间结构。 价层电 子对数 孤电子 对数 分子(或离子) 空间结构 示例 2 0 CO2、BeCl2 3 0 BF3、SO3、 C 3 1 SO2 4 0 CH4、N、 S、CCl4 4 1 NH3、PCl3、 H3O+ 4 2 H2S 3.共价键 （1）σ键、π键的判断。 ①由轨道重叠方式判断:“头碰头”重叠为σ键，“肩并肩”重叠为π键。 ②由共用电子对数判断:单键为σ键;双键或三键，其中一个为σ键，其余为π键。 ③由成键轨道类型判断:s轨道形成的共价键全部是σ键;杂化轨道形成的共价键全部为σ键。 （2）配位键与配合物。 ①配位键。 一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成的共价键。 ②配位化合物的组成。 如硫酸四氨合铜，化学式为[Cu(NH3)4]SO4，Cu2+为中心离子，NH3为配体，配位键的数目为4，配位数为4，表示为[]2+S。 ③配位化合物的形成条件。 配体:有孤电子对 中心原子(或离子):有空轨道，如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等。 4.分子性质 （1）分子结构与分子极性的关系。 （2）溶解性。 ①“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。 ②“相似相溶”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。 三、氢键对物质性质的影响 1.氢键的类型 氢键可分为分子间氢键和分子内氢键。 2.氢键对物质性质的影响 （1）当形成分子间氢键时，物质的熔、沸点将升高:分子间有氢键的物质熔化或汽化时，除了要克服纯粹的分子间作用力外，还必须破坏分子间的氢键，所以这些物质的熔、沸点比同系列氢化物的熔、沸点高，如:HF、H2O、NH3沸点反常。 （2）当形成分子内氢键时，往往会降低分子间作用力，从而使物质的熔、沸点降低，如:邻羟基苯甲醛(熔点:-7 ℃，沸点:193.7 ℃)和对羟基苯甲醛(熔点:115 ℃，沸点:246.6 ℃)。 （3）氢键也影响物质的溶解度:在极性溶剂中，如果溶质分子和溶剂分子之间可以形成氢键，则物质的溶解度增大，如NH3极易溶于水，因NH3与H2O之间能形成氢键()，且都是极性分子。 （4）对物质密度的影响:氢键可使固体或液体的密度减小;使气体物质的密度增大。 （5）氢键的存在使分子间因氢键而发生“缔合”，形成“缔合分子”:相当多的H2O分子、HF分子“缔合”而形成(H2O)n分子、(HF)n分子。 四、晶体结构分析与简单计算 1.晶胞参数的计算方法 2.晶体密度的计算方法 3.金属晶体空间利用率的计算方法 空间利用率=×100%，球体积为金属原子的总体积。 简单立 方堆积 空间利用率为×100%≈52% 体心立 方堆积 空间利用率为×100%=×100%≈68% 六方最 密堆积 空间利用率为×100%≈74% 面心立方 最密堆积 空间利用率为×100%≈74% 五、晶胞中原子坐标参数确定与投影图 1.体心晶胞结构模型的原子坐标参数和投影图 （1）若原子1为(0，0，0)，则原子9的坐标为(，，)。 （2）xy平面上的投影图为。 2.面心立方晶胞结构模型的原子坐标参数和投影图 （1）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，)。 （2）xy平面上的投影图为。 3.金刚石晶胞结构模型的原子坐标参数和投影图 （1）若a原子为坐标原点，晶胞边长的单位为1，则原子1、2、3、4的坐标分别为(，，)、(，，)、(，，)、(，，)。 （2）xy平面上的投影图为。 六、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、沸点就越高，如金刚石>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）形成分子间氢键的分子，其熔、沸点较高，如H2O>H2Se>H2S。 （2）组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，其熔、沸点就越高，如HI>HBr>HCl。 （3）组成和结构不相似的分子(相对分子质量接近)，分子极性越大，其熔、沸点就越高，如CO>N2。 （4）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。 （5）同分异构体中的芳香烃及其衍生物，邻位取代物>间位取代物>对位取代物的熔、沸点，如邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯。 （建议用时：40分钟） 考向01 原子结构与性质 1.（2025·广东·联考）下列化学用语或图示表述正确的是 A．的电子式为 B．溶液中的水合离子： C．金刚石中碳原子采取杂化 D．中共价键的电子云图： 【答案】A 【解析】A．与N2互为等电子体，电子式为，A正确； B．的电子层数为，的电子层数为3，因此的粒子半径比小，则氯化钠溶液中的水合离子为、，B错误； C．金刚石中每个碳原子与周围四个碳原子形成四个共价键，碳原子采取杂化，C错误； D．H原子的σ轨道为球形，中共价键的电子云图为，D错误； 故选A。 2.（2025·广东广州·阶段考）下列化学用语或图示表达正确的是 A．乙烯分子中原子杂化轨道示意图： B．的电子云轮廓图： C．由和形成离子键的过程： D．基态原子的价层电子排布式： 【答案】B 【解析】A．乙烯分子中C原子采用sp2杂化，杂化轨道的夹角为120°，图示为乙炔分子中C原子sp杂化轨道示意图，故A错误； B．HCl中H原子s轨道与Cl原子p轨道“头碰头”形成共价键，共价键的电子云轮廓图：，故B正确； C．由Na和Cl形成离子键的过程：，故C错误； D．基态铁原子失去最外层2个电子形成基态，基态价层电子排布式为，故D错误； 故选B。 3.（2025·广东肇庆·一模）下列化学用语或图示表达不正确的是 A．的电子式： B．丙烯的结构简式： C．电子云轮廓图： D．基态的价层电子轨道表示式： 【答案】B 【解析】A．过氧化钠为离子化合物，电子式正确，A正确； B．丙烯的结构简式：，B错误； C．电子云轮廓图为纺锤形，图示正确，C正确； D．基态的价层电子排布式为3s23p6，价电子轨道表示式正确，D正确； 故选B。 4.（2025·广东汕尾·一模）下列有关化学用语使用正确的是 A．KOH的电子式： B．分子的立体构型：直线形 C．乙烯的结构简式： D．基态的价层电子排布图： 【答案】B 【解析】A．KOH的电子式：，A错误； B．CO2分子中的C原子为sp杂化，立体构型为直线形，B正确； C．乙烯的结构简式中碳碳双键不能省略，应为CH2=CH2，C错误； D．基态Fe2+在基态Fe原子的基础上失去了4s轨道的两个电子，价层电子排布图为，D错误； 故答案选B。 5.（2025·广东肇庆·月考）我国运动员在2024年巴黎奥运会上取得了佳绩。下图所示可为运动员补充能量的物质分子结构式。其中R、W、Z、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z和Y同族。下列有关叙述正确的是 A．键角：ZR3<R2X B．Y的最高价氧化物对应的水化物是一种中强酸 C．第一电离能：W<Z<X D．分子式为W2R4X的有机物一定能发生银镜反应 【答案】B 【分析】Y可形成5个共价键，Z可形成3个共价键，Z和Y同族，Y原子序数比Z大，即Z为N元素，Y为P元素，W可形成4个共价键，原子序数比N小，即W为C元素，R可形成1个共价键，原子序数比C小，即R为H元素，X可形成2个共价键，原子序数在N和P之间，即X为O元素，综上：R为H元素、W为C元素、Z为N元素、X为O元素、Y为P元素。 【解析】A．氨分子中N—H键之间夹角为107°18′；水分子中O-H键角为104.5°；，故键角NH3＞H2O，A错误； B．P的最高价氧化物对应的水化物是H3PO4，是一种中强酸，B正确； C．同周期元素从左到右第一电离能有增大趋势，ⅡA族、ⅤA族原子第一电离能大于同周期相邻元素，即第一电离能C＜O＜N，C错误； D．C2H4O存在同分异构体，其中含有醛基的CH3CHO可以发生银镜反应，而环氧乙烷（）中不含醛基，不能发生银镜反应，D错误； 故选B。 6.（2025·广东·联考）“深中通道”、“嫦娥六号”等彰显了我国科技发展的巨大成就。下列科学技术涉及的相应化学知识正确的是 A．“深中通道”使用钢壳混凝土沉管隧道技术：基态铁原子的价层电子排布式为[Ar] B．“深中通道”隧道使用的LED灯具：发光过程电子吸收能量跃迁到较高能级 C．“嫦娥六号”探测器使用聚酰亚胺薄膜材料：聚酰亚胺薄膜材料属于人工高分子材料 D．“嫦娥六号”探测器使用太阳能电池板：该过程存在太阳能→化学能→电能 【答案】C 【解析】A．基态铁原子的价层电子排布式应为，A项错误； B．发光过程是电子由较高能级跃迁到较低能级，释放能量，B项错误； C．聚酰亚胺薄膜材料属于人工高分子材料，C项正确； D．探测器中的太阳能电池板将太阳能转化为电能，没有经过化学能的转化，D项错误； 答案选C。 考向02 分子结构与性质 7.（2025·广东·联考）3．科学家研究发现石墨烯在室温下具有前所未有的磁阻(一种物理参量)。已知：石墨烯比金刚石更坚硬，比铜更能导电。下列叙述错误的是 A．石墨烯中碳原子都采用杂化 B．石墨烯中碳碳键平均键能大于金刚石中的，石墨烯的熔点比金刚石的高 C．石墨烯可以看成由正六边形构成，碳原子、碳碳键数目之比为3∶2 D．石墨烯是二维结构，每个碳原子有1个电子能自由移动，具有良好的导电性 【答案】C 【解析】A．石墨烯中每个碳原子与3个碳原子形成共价键，碳原子的最外层无孤电子对，则碳原子都采用杂化，A正确； B．石墨烯中碳原子间通过p-p电子云的侧面重叠形成离域大π键，碳碳键长小于金刚石中碳碳键长，则碳碳键平均键能大于金刚石中的，所以石墨烯的熔点比金刚石的高，B正确； C．石墨烯可以看成由正六边形构成，每个碳原子与周围的3个碳原子形成共价单键，平均每个碳原子形成1.5个共价键，则碳原子、碳碳键数目之比为2∶3，C错误； D．石墨烯是二维结构，每个碳原子各提供1个电子形成离域大π键，离域大π键中的电子能自由移动，因此石墨烯具有良好的导电性，D正确； 故选C。 8.（2025·广东·联考）化合物X(结构简式如图)是合成医疗造影液碘番酸的中间体。关于化合物X，下列说法不正确的是 A．分子中所有碳原子可能共面 B．能与氨基酸中的氨基发生反应 C．碳原子杂化方式有和 D．该分子中共有四种官能团 【答案】D 【解析】A．化合物X中苯环平面和碳碳双键平面通过单键结合，可通过单键旋转使两个面重合，其他碳原子也可通过单键旋转处于该平面，A正确； B．化合物X含有羧基，能与氨基酸中的氨基发生反应形成酰胺基，B正确； C．苯环、碳碳双键和羧基的碳原子采取杂化，剩余两个碳原子采取杂化，C正确； D．化合物X含有碳碳双键、硝基和羧基三种官能团，苯环不是官能团，D不正确； 故选D。 9.（2025·广州·月考）从CPU针脚(含有铜、镍和钴等金属)中回收金的实验步骤如图。下列说法错误的是 A．除杂和溶金步骤需在通风橱中进行，产生的气体在空气中呈红棕色 B．溶金时，KBr的作用是增强了硝酸的氧化性 C．富集后，K［AuBr4］主要存在于滤渣中，K［AuBr4］中存在σ键 D．还原步骤中有生成 【答案】B 【解析】A．除杂和溶金步骤中会生成污染性气体二氧化氮、一氧化氮，需在通风橱中进行，二氧化氮为红棕色气体，A正确； B．KBr提供了溴离子，和金生成四溴合金离子，利于金与硝酸的反应的正向进行，B错误； C．图示可知，富集后，K[AuBr4]主要存在于滤渣中，K[AuBr4]存在配位键，即存在σ键，C正确； D．还原步骤中Na2S2O5做还原剂得到金属单质金，硫元素化合价升高，反应过程中有硫酸根生成，D正确； 故答案为：B。 10.（2025·上海·练习）NH3和PH3都具有四面体结构，NH3比PH3的分解温度高的原因是 A．NH3分子间有氢键 B．NH3分子极性强 C．N-H键键能大于P-H键 D．氨极易液化 【答案】C 【解析】A．NH3的分解温度比PH3高，说明NH3的稳定性比PH3的高，分子间氢键不影响分子的稳定性，影响的是分子的熔沸点，A不符合； B．NH3分子的极性强与NH3的稳定性无关，B不符合； C．由于N-H键键能大于P-H键键能，故NH3的稳定性大于PH3，NH3比PH3的分解温度高，C符合； D．氨气易液化与氨气分子的稳定性无关，D不符合； 答案选C。 11.（2025·湖北·联考）某多孔材料孔径大小和形状恰好将“固定”，利于工业废气中的高效转化为，其原理示意图如下。 下列说法正确的是 A．该过程属于氮的固定 B．“固定”过程体现超分子的识别功能 C．温度升高有利于的固定 D．转化为的原子利用率为83% 【答案】B 【解析】A．氮的固定是将游离态的氮转化为化合态的氮，该过程不属于氮的固定，A错误； B．根据原理示意图知，“固定”过程体现超分子的识别功能，B正确； C．，温度升高，平衡逆向移动，不利于被固定，C错误； D．转化为的反应是，其原子利用率为100%，D错误； 故选B。 12.（2025·河北·联考）下列有关物质结构、性质的说法正确的是 A．图1中，18-冠-6中原子(灰球)通过离子键与作用 B．图2物质相较摩尔质量更大，故具有更高的熔、沸点 C．图2中，阳离子与阴离子含有的键个数比为4：1 D．图3中，表示硅氧四面体，则该硅酸盐结构的通式为 【答案】D 【解析】A．冠醚中氧原子与K＋之间并非离子键，而是通过配位键结合，故A错误； B．图2中阳离子基团较大，离子键较弱，所以晶格能较小，熔沸点较低，则图2物质相较NaBF4更低的熔沸点，故B错误； C．单键都是键，双键中一个键，则图2中1个阳离子含有19个键，阴离子含有4个键，个数比不是4：1，故C错误； D．该结构的最小重复单元如图，最小重复单元中Si原子个数为4+4×=6，O原子个数为14+6×=17，Si元素化合价为+4价、O元素化合价为-2价，则(Si6O17)整体化合价为-10，所以该硅酸盐结构的通式为，故D正确； 故选D。 13.（2025·四川成都·期中）一种制备钴配合物的反应原理为：，设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．消耗标准状况下11.2LNH3时，反应中转移电子数为0.1NA B．氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2 C．N、O原子反应前后杂化方式相同 D．含有σ键的数目为18NA 【答案】D 【分析】在反应中，CoCl2中的Co元素由+2价升高到+3价，H2O2中的O元素由-1价降低到-2价，则CoCl2是还原剂，H2O2是氧化剂。 【解析】A．由反应方程式可建立如下关系式：10NH3—2e-，消耗标准状况下11.2LNH3(物质的量为=0.5mol)时，反应中转移电子数为=0.1NA，A正确； B．由分析可知，H2O2是氧化剂，CoCl2是还原剂，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2，B正确； C．反应前后，每个N原子都形成4个σ键，每个O原子都形成2个σ键，另有2个孤电子对，则N、O原子反应前后都发生sp3杂化，杂化方式相同，C正确； D．1个中，每个NH3分子形成3个共价键和1个配位键，即每个NH3分子共形成4个σ键，则含有σ键的数目为4mol×6×NAmol-1=24NA，D错误； 故选D。 14.（2025·河北·期中）下图所示化合物是制备某些药物的中间体，其中W、X、Y、Z、Q均为短周期元素，且原子序数依次增大，分子中的所有原子均满足稀有气体的稳定电子构型，z原子的电子数是Q的一半。下列说法正确的是 A．简单氢化物的键角：Z>Q B．第一电离能：Z>Y>X C．基态原子的未成对电子数：X>Q D．和空间结构均为平面三角形 【答案】A 【分析】由均为短周期元素，且原子序数依次增大，分子中的所有原子均满足稀有气体的稳定电子构型，Z原子的电子数是Q的一半，图中W含有1个化学键，原子序数最小，故W为H，X含有4个共价键，故X为C，Z和Q都含2个共价键，且Z原子的电子数是Q的一半，故Z为O，Q为S，Y含3个共价键，而且原子序数介于C和O之间，故Y为N，据此回答。 【解析】A．Z的简单氢化物为H2O，Q简单氢化物为H2S，电负性O>S，O原子周围成键电子多于S，成键电子对斥力大，键角大，键角H2O>H2S，A正确； B．同一周期从左到右第一电离能呈现增大的趋势，N元素2p轨道半充满稳定，故第一电离能N>O>C，即Y>Z>X，B错误； C．基态原子中C的未成对电子数为2个，S的未成对电子数也为2个，故基态原子的未成对电子数：X=Q，C错误； D．为，为，中心原子为N，价层电子对为3+，空间结构为平面三角形，中心原子为S，价层电子对为3+，空间构型为三角锥形，D错误； 答案选A。 考向03 晶体结构与性质 15.（2025·东三省·联考）晶胞如图所示。已知：为阿伏加德罗常数的值，晶胞体积为。下列叙述正确的是 A．晶体中只含1种化学键 B．在晶胞中，与相邻的个数为4 C．中碳原子采用杂化 D．晶体密度 【答案】C 【解析】A．由图可知，碳化钙中存在碳碳三键（非极性键）和离子键，故A错误； B．晶胞中1个周围有6个，大灰球四周有4个，上下各有一个，故B错误； C．由图可知，碳化钙中碳和碳为直线型，所以采用杂化，故C正确； D．晶胞中含位于顶点和体内，位于棱上和面上，所以1个晶胞中含有2个，，故D错误； 答案选C。 16.（2025·湖北·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)。图(b)晶胞中O原子出现缺陷，其中的化合价有＋3和＋4。下列说法正确的是 A．位于元素周期表中的区 B．图(a)晶胞中的配位数为4 C．图(a)物质的摩尔体积为 D．图(b)晶胞中化合价为＋3的的个数为2 【答案】D 【解析】A．是镧系元素，属于f区，A错误； B．根据晶胞结构可知的配位数为8，B错误； C．根据均摊法，图a中O原子的个数为8，Ce原子个数为，则晶胞中含有，且，则物质的摩尔体积为，C错误； D．图b中O原子的个数为7，Ce原子个数为，设化合价为＋4的有m个，＋3的有n个，则根据原子守恒和化合价代数和为0可得：，，解得，D正确； 答案选D。 17.（2025·河北·联考）元素基态原子的价层电子排布式为。元素的一种氧化物Z的晶体是由图1所示的结构平移构成。图1包含I型和Ⅱ型两种小立方体；图2是Z的晶胞，分别对应图1中的小立方体I或Ⅱ(其中阿伏加德罗常数的值用表示，Z的摩尔质量为)。下列说法错误的是 A．元素形成的氧化物Z的化学式为 B．图2中Ⅱ型小立方体可能是b、d、e、g C．Ⅱ型中两个最近距离为该小立方体边长的 D．若I型和Ⅱ型小立方体的边长均为，则Z的密度为 【答案】C 【分析】元素基态原子的价层电子排布式为，则N是Fe元素，Ⅰ型立体结构中Fe2+位于顶点和体心，离子数是4×+1，O2-位于晶胞内，离子数是4，Ⅱ型立方体中Fe2+位于顶点，离子数是4×，O2-位于晶胞内，离子数是4，Fe3+位于晶胞内，离子数是4，该立方晶胞由4个Ⅰ型和4个Ⅱ型小立方体构成，所以1个晶胞含有Fe2+数是8、O2-数是32、Fe3+数是16。 【解析】A．由分析可知，晶体中三种离子个数比N(Fe2+)∶N(Fe3+)∶N(O2-)=8∶16∶32= 1∶2∶4，故化学式为，A正确； B．由图可知，晶胞中Ⅰ型立体结构、Ⅱ型立方体交叉排列，所以Ⅱ型小立方体可能是b、d、e、g，B正确； C．Ⅱ型小立方体中位于顶点，最近距离两个为小立方体的面对角线，为边长的倍，C错误； D．由分析可知，图2所示晶胞质量为，晶胞体积为，所以密度为，则的密度为，D正确。 故选C。 18.（2025·河北·联考）KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。分别用o、●表示和K+，KH2PO4晶体的四方晶胞如图(a所示，图(b)、图(c)分别显示的是、K+在晶胞xz面、yz面上的位置。已知晶胞底边的边长均为apm、高为cpm。NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．KH2PO4属于酸式盐 B．金属钾燃烧产生的特殊焰色是一种发射光谱 C．该晶体的密度为g/cm3 D．该四方晶胞在x轴方向的投影图为 【答案】D 【解析】A．H3PO4属于三元酸，则KH2PO4属于酸式盐，A正确； B．焰色是电子从较高能级跃迁到较低能级时以光的形式释放能量产生的，则金属钾燃烧产生的特殊焰色是一种发射光谱，B正确； C．由图a可知，晶胞中有K个数为6×+4×=4个，有8×+4×+1=4，则每个晶胞中含有4个KH2PO4，所以晶体的密度ρ=g/cm3=g/cm3，C正确； D．该四方晶胞在x轴方向的投影图为，D错误； 故选D。 19.（2025·广西·月考）硒化锌是一种重要的半导体材料，其立方晶胞结构如图甲所示。已知晶胞参数为，图乙为晶胞沿z轴的俯视图，a点的原子分数坐标为。 下列说法错误的是 A．基态原子核外电子排布式： B．晶体中，与最近的原子有12个 C．晶胞中d点的原子分数坐标为 D．相邻两个原子间的最短距离为 【答案】C 【解析】A．Zn的原子序数为30，基态Zn原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s2，A正确； B．由图甲可知Se位于晶胞的顶点和面心上，故晶体中每个Se周围紧邻且距离相等(即最近)的Se共有12个，B正确； C．根据晶胞结构示意图和俯视图可知，若将该晶胞均分为8个小立方体，则d点位于晶胞的右下后方小立方体的体心，结合a点的坐标可知，d点的坐标为()，C错误； D．根据图乙可知，晶体中相邻两个Zn原子间的最短距离为面对角线长度的一半，即，D正确； 答案选C。 20.（2025·四川·诊断考）氢气的安全贮存和运输是氢能应用的关键，铁镁合金是已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，若该晶胞边长为dnm，其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是 A．铁镁合金的化学式为Mg8Fe4 B．Fe原子与最近的Mg原子的距离是 C．若该晶体储氢时，H2填充在Fe原子组成的八面体空隙中心位置，则含Mg 96g的该储氢合金可储存标准状况下H2的体积约为22.4L D．若NA为阿伏加德罗常数的值，则该合金的密度为 【答案】D 【解析】A．在晶胞中，Fe原子位于顶点和面心，个数为：8×+6×=4，Mg原子在晶胞内，个数为8，Mg：Fe=4：8=1：2，铁镁合金的化学式为Mg2Fe，A错误； B．由题干晶胞示意图可知，Fe原子与最近的Mg原子的距离是晶胞的体对角线的，即，B错误； C．晶胞中Mg原子为8，若该晶体储氢时，H2填充在Fe原子组成的八面体空隙中心位置，相当于H2分子位于体心和棱心上，则H2为1+12×=4，96gMg物质的量为4mol，储存的H2物质的量为2mol，在标准状况下，体积为2mol×22.4L/mol=44.8L，C错误； D．由A项分析可知，晶胞质量为，晶胞体积为（d×10-7）3cm3，该合金的密度ρ===，D正确； 故答案为：D。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 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 原子结构与性质 2024·广东卷T12、T14；2023·广东卷T14； 预计2025年高考中原子、分子、晶体结构与性质会渗透在有机化学基础、元素周期表与周期律、化工流程分析中进行考查 分子结构与性质 2024·广东卷T4、T9； 晶体结构与性质 2024·广东卷T18；2023·广东卷T18； 【思维导图】 【高分技巧】 1、 原子结构 1.一个信息丰富的粒子(原子或离子)符号 2.粒子间的“四个”数量关系 （1）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。 3.核外电子排布规律 （1）能量最低原理:基态原子核外电子优先占据能量最低的原子轨道，如Ge:1s22s22p63s23p63d104s24p2。 （2）泡利原理:每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子。 （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。 4.核外电子排布的四种表达方式 表示方法 举例 电子排布式 Fe:1s22s22p63s23p63d64s2 简化电子排布式 Fe:[Ar]3d64s2 价层电子排布式 Fe:3d64s2 电子排布图 (或轨道表示式) O: 二、分子结构与性质 1.杂化轨道类型与分子空间结构的关系 杂化轨 道类型 杂化轨 道数目 分子空 间结构 实例 sp 2 直线形 CO2、BeCl2、HgCl2 sp2 3 平面三角形 BF3、BCl3、CH2O V形 SO2、SnBr2 sp3 4 四面体形 CH4、CCl4、CH3Cl 三角锥形 NH3、PH3、NF3 V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.分子空间结构与价层电子对互斥模型 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+(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”)。粒子为阳离子时，中心原子的价电子数要减去离子所带电荷数;粒子为阴离子时，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=1;H3O+中氧原子的孤电子对数为=1;C中碳原子的孤电子对数为=0。 [特别提醒] （1）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=0.5≈1，则价层电子对数为3，故VSEPR模型为平面三角形，分子空间结构为V形。 （2）利用价层电子对互斥模型判断分子(或离子)空间结构。 价层电 子对数 孤电子 对数 分子(或离子) 空间结构 示例 2 0 CO2、BeCl2 3 0 BF3、SO3、 C 3 1 SO2 4 0 CH4、N、 S、CCl4 4 1 NH3、PCl3、 H3O+ 4 2 H2S 3.共价键 （1）σ键、π键的判断。 ①由轨道重叠方式判断:“头碰头”重叠为σ键，“肩并肩”重叠为π键。 ②由共用电子对数判断:单键为σ键;双键或三键，其中一个为σ键，其余为π键。 ③由成键轨道类型判断:s轨道形成的共价键全部是σ键;杂化轨道形成的共价键全部为σ键。 （2）配位键与配合物。 ①配位键。 一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成的共价键。 ②配位化合物的组成。 如硫酸四氨合铜，化学式为[Cu(NH3)4]SO4，Cu2+为中心离子，NH3为配体，配位键的数目为4，配位数为4，表示为[]2+S。 ③配位化合物的形成条件。 配体:有孤电子对 中心原子(或离子):有空轨道，如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等。 4.分子性质 （1）分子结构与分子极性的关系。 （2）溶解性。 ①“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。 ②“相似相溶”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。 三、氢键对物质性质的影响 1.氢键的类型 氢键可分为分子间氢键和分子内氢键。 2.氢键对物质性质的影响 （1）当形成分子间氢键时，物质的熔、沸点将升高:分子间有氢键的物质熔化或汽化时，除了要克服纯粹的分子间作用力外，还必须破坏分子间的氢键，所以这些物质的熔、沸点比同系列氢化物的熔、沸点高，如:HF、H2O、NH3沸点反常。 （2）当形成分子内氢键时，往往会降低分子间作用力，从而使物质的熔、沸点降低，如:邻羟基苯甲醛(熔点:-7 ℃，沸点:193.7 ℃)和对羟基苯甲醛(熔点:115 ℃，沸点:246.6 ℃)。 （3）氢键也影响物质的溶解度:在极性溶剂中，如果溶质分子和溶剂分子之间可以形成氢键，则物质的溶解度增大，如NH3极易溶于水，因NH3与H2O之间能形成氢键()，且都是极性分子。 （4）对物质密度的影响:氢键可使固体或液体的密度减小;使气体物质的密度增大。 （5）氢键的存在使分子间因氢键而发生“缔合”，形成“缔合分子”:相当多的H2O分子、HF分子“缔合”而形成(H2O)n分子、(HF)n分子。 四、晶体结构分析与简单计算 1.晶胞参数的计算方法 2.晶体密度的计算方法 3.金属晶体空间利用率的计算方法 空间利用率=×100%，球体积为金属原子的总体积。 简单立 方堆积 空间利用率为×100%≈52% 体心立 方堆积 空间利用率为×100%=×100%≈68% 六方最 密堆积 空间利用率为×100%≈74% 面心立方 最密堆积 空间利用率为×100%≈74% 五、晶胞中原子坐标参数确定与投影图 1.体心晶胞结构模型的原子坐标参数和投影图 （1）若原子1为(0，0，0)，则原子9的坐标为(，，)。 （2）xy平面上的投影图为。 2.面心立方晶胞结构模型的原子坐标参数和投影图 （1）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，)。 （2）xy平面上的投影图为。 3.金刚石晶胞结构模型的原子坐标参数和投影图 （1）若a原子为坐标原点，晶胞边长的单位为1，则原子1、2、3、4的坐标分别为(，，)、(，，)、(，，)、(，，)。 （2）xy平面上的投影图为。 六、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、沸点就越高，如金刚石>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）形成分子间氢键的分子，其熔、沸点较高，如H2O>H2Se>H2S。 （2）组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，其熔、沸点就越高，如HI>HBr>HCl。 （3）组成和结构不相似的分子(相对分子质量接近)，分子极性越大，其熔、沸点就越高，如CO>N2。 （4）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。 （5）同分异构体中的芳香烃及其衍生物，邻位取代物>间位取代物>对位取代物的熔、沸点，如邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯。 （建议用时：40分钟） 考向01 原子结构与性质 1.（2025·广东·联考）下列化学用语或图示表述正确的是 A．的电子式为 B．溶液中的水合离子： C．金刚石中碳原子采取杂化 D．中共价键的电子云图： 2.（2025·广东广州·阶段考）下列化学用语或图示表达正确的是 A．乙烯分子中原子杂化轨道示意图： B．的电子云轮廓图： C．由和形成离子键的过程： D．基态原子的价层电子排布式： 3.（2025·广东肇庆·一模）下列化学用语或图示表达不正确的是 A．的电子式： B．丙烯的结构简式： C．电子云轮廓图： D．基态的价层电子轨道表示式： 4.（2025·广东汕尾·一模）下列有关化学用语使用正确的是 A．KOH的电子式： B．分子的立体构型：直线形 C．乙烯的结构简式： D．基态的价层电子排布图： 5.（2025·广东肇庆·月考）我国运动员在2024年巴黎奥运会上取得了佳绩。下图所示可为运动员补充能量的物质分子结构式。其中R、W、Z、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z和Y同族。下列有关叙述正确的是 A．键角：ZR3<R2X B．Y的最高价氧化物对应的水化物是一种中强酸 C．第一电离能：W<Z<X D．分子式为W2R4X的有机物一定能发生银镜反应 6.（2025·广东·联考）“深中通道”、“嫦娥六号”等彰显了我国科技发展的巨大成就。下列科学技术涉及的相应化学知识正确的是 A．“深中通道”使用钢壳混凝土沉管隧道技术：基态铁原子的价层电子排布式为[Ar] B．“深中通道”隧道使用的LED灯具：发光过程电子吸收能量跃迁到较高能级 C．“嫦娥六号”探测器使用聚酰亚胺薄膜材料：聚酰亚胺薄膜材料属于人工高分子材料 D．“嫦娥六号”探测器使用太阳能电池板：该过程存在太阳能→化学能→电能 考向02 分子结构与性质 7.（2025·广东·联考）3．科学家研究发现石墨烯在室温下具有前所未有的磁阻(一种物理参量)。已知：石墨烯比金刚石更坚硬，比铜更能导电。下列叙述错误的是 A．石墨烯中碳原子都采用杂化 B．石墨烯中碳碳键平均键能大于金刚石中的，石墨烯的熔点比金刚石的高 C．石墨烯可以看成由正六边形构成，碳原子、碳碳键数目之比为3∶2 D．石墨烯是二维结构，每个碳原子有1个电子能自由移动，具有良好的导电性 8.（2025·广东·联考）化合物X(结构简式如图)是合成医疗造影液碘番酸的中间体。关于化合物X，下列说法不正确的是 A．分子中所有碳原子可能共面 B．能与氨基酸中的氨基发生反应 C．碳原子杂化方式有和 D．该分子中共有四种官能团 9.（2025·广州·月考）从CPU针脚(含有铜、镍和钴等金属)中回收金的实验步骤如图。下列说法错误的是 A．除杂和溶金步骤需在通风橱中进行，产生的气体在空气中呈红棕色 B．溶金时，KBr的作用是增强了硝酸的氧化性 C．富集后，K［AuBr4］主要存在于滤渣中，K［AuBr4］中存在σ键 D．还原步骤中有生成 10.（2025·上海·练习）NH3和PH3都具有四面体结构，NH3比PH3的分解温度高的原因是 A．NH3分子间有氢键 B．NH3分子极性强 C．N-H键键能大于P-H键 D．氨极易液化 11.（2025·湖北·联考）某多孔材料孔径大小和形状恰好将“固定”，利于工业废气中的高效转化为，其原理示意图如下。 下列说法正确的是 A．该过程属于氮的固定 B．“固定”过程体现超分子的识别功能 C．温度升高有利于的固定 D．转化为的原子利用率为83% 12.（2025·河北·联考）下列有关物质结构、性质的说法正确的是 A．图1中，18-冠-6中原子(灰球)通过离子键与作用 B．图2物质相较摩尔质量更大，故具有更高的熔、沸点 C．图2中，阳离子与阴离子含有的键个数比为4：1 D．图3中，表示硅氧四面体，则该硅酸盐结构的通式为 13.（2025·四川成都·期中）一种制备钴配合物的反应原理为：，设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．消耗标准状况下11.2LNH3时，反应中转移电子数为0.1NA B．氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2 C．N、O原子反应前后杂化方式相同 D．含有σ键的数目为18NA 14.（2025·河北·期中）下图所示化合物是制备某些药物的中间体，其中W、X、Y、Z、Q均为短周期元素，且原子序数依次增大，分子中的所有原子均满足稀有气体的稳定电子构型，z原子的电子数是Q的一半。下列说法正确的是 A．简单氢化物的键角：Z>Q B．第一电离能：Z>Y>X C．基态原子的未成对电子数：X>Q D．和空间结构均为平面三角形 考向03 晶体结构与性质 15.（2025·东三省·联考）晶胞如图所示。已知：为阿伏加德罗常数的值，晶胞体积为。下列叙述正确的是 A．晶体中只含1种化学键 B．在晶胞中，与相邻的个数为4 C．中碳原子采用杂化 D．晶体密度 16.（2025·湖北·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)。图(b)晶胞中O原子出现缺陷，其中的化合价有＋3和＋4。下列说法正确的是 A．位于元素周期表中的区 B．图(a)晶胞中的配位数为4 C．图(a)物质的摩尔体积为 D．图(b)晶胞中化合价为＋3的的个数为2 17.（2025·河北·联考）元素基态原子的价层电子排布式为。元素的一种氧化物Z的晶体是由图1所示的结构平移构成。图1包含I型和Ⅱ型两种小立方体；图2是Z的晶胞，分别对应图1中的小立方体I或Ⅱ(其中阿伏加德罗常数的值用表示，Z的摩尔质量为)。下列说法错误的是 A．元素形成的氧化物Z的化学式为 B．图2中Ⅱ型小立方体可能是b、d、e、g C．Ⅱ型中两个最近距离为该小立方体边长的 D．若I型和Ⅱ型小立方体的边长均为，则Z的密度为 18.（2025·河北·联考）KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。分别用o、●表示和K+，KH2PO4晶体的四方晶胞如图(a所示，图(b)、图(c)分别显示的是、K+在晶胞xz面、yz面上的位置。已知晶胞底边的边长均为apm、高为cpm。NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．KH2PO4属于酸式盐 B．金属钾燃烧产生的特殊焰色是一种发射光谱 C．该晶体的密度为g/cm3 D．该四方晶胞在x轴方向的投影图为 19.（2025·广西·月考）硒化锌是一种重要的半导体材料，其立方晶胞结构如图甲所示。已知晶胞参数为，图乙为晶胞沿z轴的俯视图，a点的原子分数坐标为。 下列说法错误的是 A．基态原子核外电子排布式： B．晶体中，与最近的原子有12个 C．晶胞中d点的原子分数坐标为 D．相邻两个原子间的最短距离为 20.（2025·四川·诊断考）氢气的安全贮存和运输是氢能应用的关键，铁镁合金是已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，若该晶胞边长为dnm，其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是 A．铁镁合金的化学式为Mg8Fe4 B．Fe原子与最近的Mg原子的距离是 C．若该晶体储氢时，H2填充在Fe原子组成的八面体空隙中心位置，则含Mg 96g的该储氢合金可储存标准状况下H2的体积约为22.4L D．若NA为阿伏加德罗常数的值，则该合金的密度为 / 学科网（北京）股份有限公司 $$