2025届高三化学二轮复习 物质结构与性质 课件

专题十四 物质结构与性质 分类突破之知识重构 分类突破之题型解码 分类突破之真题改编 分类突破之新题快递 分类突破之原创好题 1 专题十四 物质结构与性质 分类突破之知识重构 2 电子层、能级与原子轨道 1.电子层 ：在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照电子的能量差 异将其分成不同电子层。通常用、、、 表示，能量依次升高。 2.能级：同一电子层里电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级，通常 用、、、等表示，同一电子层里，各能级的能量按、、、 的顺序依次升高， 即 。 专题十四 物质结构与性质 3 3.原子轨道：电子在原子核外的一个空间运动状态。 原子轨道 轨道形状 轨道个数 球形 1 哑铃形 3 温馨提示：第一电子层，只有能级；第二电子层，有、两种能级， 能级上有三个原子轨道、、，它们具有相同的能量；第三电子层，有 、 、 三种能级。 专题十四 物质结构与性质 4 原子核外电子的排布规律 构造原理 在构建基态原子时，原子核外电子按照以下顺序填入能级： 洪特规则 基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行 泡利原理 每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋方向相反的电子 能量最低原理 在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使 整个原子的能量最低 专题十四 物质结构与性质 5 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 简化电子排布式 价层电子排布 轨道表示式（或电子排布图） _______________________________________________ 专题十四 物质结构与性质 6 ①常见原子或离子基态简化电子排布式 微粒 简化电子排布式 微粒 简化电子排布式 微粒 简化电子排布式 原子 原子 原子 专题十四 物质结构与性质 7 ②基态原子轨道表示式书写的常见错误 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 ________________________ ________________________ 违背洪特规则 ________________________ 专题十四 物质结构与性质 8 电离能、电负性 1.元素第一电离能的周期性变化规律 一 般 规 律 同一周期，随着原子序数的增加，元素的第一电离能呈现增大的趋势，稀有 气体元素的第一电离能最大，碱金属元素的第一电离能最小；同一主族，随 着电子层数的增加，元素的第一电离能逐渐减小 特 殊 情 况 第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。通常情况下，当原子核 外电子排布在能量相等的轨道上形成全空、、、半充满、、 和全充满、、、 结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第 一电离能 专题十四 物质结构与性质 9 2.电离能、电负性大小判断 规 律 一般来说，在元素周期表中，主族元素的电负性从左到右逐渐增大，从上到 下逐渐减小 特 性 同周期主族元素，ⅡA族全充满、ⅤA族 半充满，比较稳定，所以 其第一电离能大于同周期相邻的元素 方 法 常常应用化合价及物质类别判断电负性的大小，如与 的电负性比较： 中为价、为价，可知的电负性大于； 是离子化合 物、是共价化合物，可知的电负性大于 专题十四 物质结构与性质 10 共价键类型 分类依据 类型 特征 形成共价键的原子轨道重叠 方式 键 两个原子轨道“头碰头”重叠 键 两个原子轨道“肩并肩”重叠 形成共价键的电子对是否偏 移 极性键 共用电子对发生偏移 非极性键 共用电子对不发生偏移 原子间共用电子对的数目 单键 原子间有一对共用电子对 双键 原子间有两对共用电子对 三键 原子间有三对共用电子对 专题十四 物质结构与性质 11 中心原子杂化类型和分子空间结构的判断 分子 （A为中心原 子） 中心原子杂化方 式 中心原子孤 电子对数 空间结构 示例 0 直线形 1 形 2 形 0 平面三角形 1 三角锥形 0 四面体形 专题十四 物质结构与性质 12 原子个数相同，价电子数相同的粒子 粒子 价电子总数 空间结构 、、、、、、 16 直线形 、、 24 平面三角形 、、 18 形 、 32 四面体形 、、 26 三角锥形 、、 10 直线形 、 8 正四面体形 专题十四 物质结构与性质 13 键的极性与分子极性的关系 类型 实例 两个键之间的夹角 键的极性 分子的极性 空间结构 、 — 非极性键 非极性分子 直线形 、 — 极性键 极性分子 直线形 、 极性键 非极性分子 直线形 极性键 极性分子 形 极性键 非极性分子 平面三角形 极性键 极性分子 三角锥形 、 极性键 非极性分子 正四面体形 专题十四 物质结构与性质 14 范德华力、氢键、共价键的比较 范德华力 氢键 共价键 概念 分子间普遍存在的一种 相互作用力，但不是化 学键 已经与电负性很大的原子 、、 形成共价键的氢原 子与另一个电负性很大的原 子、、 之间的作用力 原子间通过共用 电子对形成的化 学键 存在范 围 分子之间 已经与、、 形成共价键的 氢原子与另外的、、 原子 之间 相邻原子间 专题十四 物质结构与性质 15 特征 无方向性、无饱和性 有方向性、有饱和性 有方向性、有饱 和性 强度比 较 共价键 氢键 范德华力 影响强 度的因 素 ①随着分子极性和相对 分子质量的增大而增 大；②组成和结构相似 的物质，相对分子质量 越大，范德华力越大 对于 ，A、B原子的 电负性越大，B原子的半径越 小，氢键键能越大 一般来说，成键 原子半径越小、 键长越短，键能 越大，共价键越 稳定 专题十四 物质结构与性质 对物质 性质的 影响 ①影响物质的熔、沸点 和溶解度等物理性质； ②组成和结构相似的物 质，随相对分子质量的 增大，物质的熔、沸点 升高 分子间氢键的存在，使物质 的熔、沸点升高，在水中的 溶解度增大；分子内氢键会 使物质的熔、沸点降低，在 水中的溶解度减小 ①影响分子的稳 定性，共价键键 能越大，分子稳 定性越强； ②影响共价晶体 的熔、沸点和硬 度 专题十四 物质结构与性质 17 共价键、离子键、金属键的比较 共价键 离子键 金属键 存在 分子或物质内部 强弱判断 一般来说，键长越 短，键能越大，共价 键越强 ①电荷数越大，离子键 越强；②成键的阴、阳 离子的半径越小，离子 键越强 ①与金属阳离子所带电 荷成正比；②与阳离子 半径成反比；③与价电 子数成正比 对物质性 质的影响 分子晶体的化学性 质；共价晶体的物理 性质和化学性质 物理性质和化学性质 物理性质和化学性质 专题十四 物质结构与性质 18 配合物 配合物的组 成 ［中心离子（配体） ［外界］ 典型配合物 中心离子 中心离子结 构特点 一般是金属离子，特别是过渡金属离子，必须有空轨道 配体 专题十四 物质结构与性质 19 配体结构特 点 分子或离子，必须含有孤电子对（如、、、、 等） 配位数 4 3 2 外界 无 颜色 深蓝色 红色 无色 配离子所含 化学键 配体通过配位键与中心离子结合；配体中一般存在共价键 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 专题十四 物质结构与性质 20 配合物的常 见性质 若为离子化合物，多数能溶解、能电离，多数有颜色 金属羰基配 合物 是过渡金属和一氧化碳配位形成的配合物，如四羰基镍 。在 许多有机化合物的合成反应中，金属羰基配合物常常作为这些反应的 催化剂 _________________________ 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，两个戊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，类似芳香族化合物 专题十四 物质结构与性质 21 物质熔、沸点高低比较的规律 一般情况下，熔、沸点大小顺序为共价晶体 离子晶体 分子晶体，如金刚石 ；一般情况下，熔、沸点大小为金属晶体 分子晶体，如 。 （金属晶体熔、沸点有的很高，如钨、铂等，有的则很低，如汞等） 共价晶体 ___________________________________________________________________，如金刚石石英 晶体硅 离子晶体 一般来说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子 键越强，熔、沸点就越高。如， 金属晶体 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 专题十四 物质结构与性质 22 分子晶体 ①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有分子间氢 键的分子晶体熔、沸点反常得高，如 ②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸 点越高，如 ③组成和结构不相似的物质（相对分子质量接近），分子的 极性越大，其熔、沸点越高，如 ④在同分异构体中，一般支链越多，熔、沸点越低，如正戊 烷 异戊烷 新戊烷 专题十四 物质结构与性质 23 几种典型晶体模型 1.常见共价晶体结构分析 晶体 晶体结构 结构分析 金刚 石 ___________________________________ 原子半径 与棱 长 的关系： （1）每个碳与相邻4个碳以共价键结合，形成正四面体 结构，键角均为 （2）每个金刚石晶胞中含有8个碳原子，最小的碳环为 六元环，并且不在同一平面（实际为椅式结构），碳原 子为 杂化 专题十四 物质结构与性质 24 晶体 晶体结构 结构分析 金刚 石 ___________________________________ 原子半径 与棱 长 的关系： （3）每个碳原子被12个六元环共用，每个共价键被6个 六元环共用，一个六元环实际拥有 个碳原子 （4）C原子数与数之比为， 金刚石中有 共价键 （5）密度（ 为晶胞棱长） 专题十四 物质结构与性质 25 晶体 晶体结构 结构分析 _________________________________________ （1） 晶体中最小的环为十二元环，即每个十二元 环上有6个、6个 （2）每个与4个 以共价键结合，形成正四面体结 构，每个正四面体占有1个、4个“ ”， 专题十四 物质结构与性质 26 晶体 晶体结构 结构分析 _________________________________________ （3）每个原子被12个十二元环共用，每个 原子被6 个十二元环共用 （4）每个晶胞中含有8个原子，含有16个 原子 （5）硅原子与共价键之比为， 晶体 中有 共价键 （6）密度（ 为晶胞棱长） 专题十四 物质结构与性质 27 晶体 晶体结构 结构分析 、 、 __________________________________ （1）每个原子与4个另一种原子形成正四面体结构 （2）密度： ； ； （ 为晶胞棱长） （3）若与C最近距离为，则棱长与最近距离 的关系： 专题十四 物质结构与性质 28 2.常见分子晶体结构分析 晶 体 晶体结构 结构分析 干 冰 ________________________________________________ （1）面心立方最密堆积：立方体的每个顶点有一个 分子，每个面心上也有一个 分子，每个晶胞中有4个 分子 （2）每个分子周围等距且紧邻的 分子有12个 （3）密度（ 为晶胞棱长） 专题十四 物质结构与性质 29 晶 体 晶体结构 结构分析 白 磷 _____________________________________ （1）面心立方最密堆积 （2）密度（ 为晶胞棱长） 专题十四 物质结构与性质 晶 体 晶体结构 结构分析 冰 ___________________________________ __________________________________________ （1）每个水分子与相邻的4个水分子 以氢键相连 （2）每个水分子实际拥有两个“氢键” （3）冰晶体和金刚石晶胞相似的原 因：每个水分子与周围四个水分子形 成氢键 专题十四 物质结构与性质 31 晶 体 晶体结构 结构分析 【微点拨】 （1）若分子间只有范德华力，则分子晶体采取分子密堆积，每个分子周围有12个 紧邻的分子。在分子晶体中，原子先以共价键形成分子，分子再以范德华力形成 晶体。由于范德华力没有方向性和饱和性，分子间尽可能采取密堆积的排列方 式。如干冰、、、 等分子 （2）若分子间靠氢键形成的晶体，则采取非密堆积结构，每个分子周围紧邻的分 子数要小于12个。因为氢键有方向性和饱和性，一个分子周围其他分子的位置和 数目是一定的。如冰晶体、苯甲酸晶体 专题十四 物质结构与性质 32 3.常见离子晶体结构分析 晶体 晶体结构 结构分析 _________________________________________ （1）一个晶胞中，有4个，有4个 （2）在晶体中，每个同时强烈吸引6个 ， 形成正八面体；每个同时强烈吸引6个 （3）在晶体中，和 的配位数分别为6、6 （4）在晶体中，每个 周围与它最接近且距离 相等的共有12个，每个 周围与它最接近且距离 相等的 共有12个 （5）密度（ 为晶胞棱长） 专题十四 物质结构与性质 33 晶体 晶体结构 结构分析 ________________________________________________ （1）一个晶胞中，有1个，有1个 （2）在晶体中，每个同时强烈吸引8个 ， 即的配位数为8，每个同时强烈吸引8个 ，即 的配位数为8 （3）在晶体中，每个 周围与它最接近且距离 相等的共有6个，形成正八面体，在 晶体中， 每个周围与它最接近且距离相等的 共有6个 （4）密度（ 为晶胞棱长） 专题十四 物质结构与性质 34 晶体 晶体结构 结构分析 _________________________________________ （1）1个晶胞中，有4个，有4个 （2）的配位数为4， 的配位数为4 （3）密度 专题十四 物质结构与性质 晶体 晶体结构 结构分析 ____________________________________________ （1）1个的晶胞中，有4个，有8个 （2）晶体中，和的配位数不同， 配 位数是8， 的配位数是4 （3）密度 离子晶体的配位数 离子晶体中与某离子距离最近的相反电性离子的数目 叫该离子的配位数 专题十四 物质结构与性质 36 晶体 晶体结构 结构分析 影响离子晶体配位数的因 素 （1）正、负离子半径比。 型离子晶体中，阴、阳离 子的配位数相等，但正、负离子半径比越大，离子的 配位数越大。如、、 （2）正、负离子的电荷比。如晶体中，和 的配位数不同 4.常见金属晶体结构分析 （1）金属晶体的几种堆积模型分析 专题十四 物质结构与性质 简单立方 堆积 体心立方堆 积（钾型） 面心立方最密堆 积（铜型） 六方最密堆 积（镁型） 晶胞 _________________________ ______________________________ ______________________________________ _____________________________ 代表金属 、、 、、 、、 配位数 6 8 12 12 晶胞占有的原子数 1 2 4 2 原子半径 与立方体棱 长为 的 关系 — 专题十四 物质结构与性质 38 （2）金属晶胞中原子空间利用率的计算： 空间利用率 ①简单立方堆积（如图1）：原子的半径为，立方体的棱长为，则 球 ， ，空间利用率 。 图1 专题十四 物质结构与性质 39 ②体心立方堆积（如图2）：原子的半径为，体对角线为，面对角线 为 ，由得 。1个晶胞中有2个原子，故空间利用率 。 图2 专题十四 物质结构与性质 40 ③面心立方最密堆积（如图3）：原子的半径为，面对角线为， ， ,1个晶胞中有4个原子，则空间利用率 。 图3 专题十四 物质结构与性质 41 ④六方最密堆积（如图4）：原子的半径为，底面为菱形（棱长为 ，其中一 个角为），则底面面积， ， ，1个晶胞中有2个原子，则空间利用率 。 图4 专题十四 物质结构与性质 42 （3）晶体密度的计算公式推导过程： 若1个晶胞中含有个微粒，则晶胞的物质的量 ，晶胞的质量 ；密度 。 专题十四 物质结构与性质 43 专题十四 物质结构与性质 分类突破之题型解码 44 题型1 原子结构与性质（选择题） 例1 （2024·湖北高考） 在超高压下转化为平行六面 体的 分子（如图）。下列说法错误的是( ) D A.和互为同素异形体 B. 中存在不同的氧氧键 C.转化为是熵减反应 D.常压低温下 能稳定存在 专题十四 物质结构与性质 45 [解析] 和是由元素组成的不同单质，二者互为同素异形体，A项正确； 分 子为平行六面体，由其结构可知， 中存在两种氧氧键，为上下底面中的氧氧键和 上下底面间的氧氧键，B项正确；转化为的反应可表示为 ，反应后 气体分子数减少，故转化为是熵减反应，C项正确；在超高压下转化成 ， 则在常压、低温下会转化成， 不能稳定存在，D项错误。 专题十四 物质结构与性质 变式1 （2024·山东高考）由、、组成化学式为 的化合物，能体现其成键结 构的片段如图所示。下列说法正确的是( ) C A.图中 代表 原子 B.该化合物中存在过氧键 C.该化合物中 原子存在孤电子对 D.该化合物中所有碘氧键的键长相等 专题十四 物质结构与性质 47 [解析] 由图中信息可知，白色的小球可形成2个共价键，代表 原子，灰色的小球只 形成1个共价键，代表原子，则黑色的大球代表 原子，A项错误;根据均摊法可知， 形成两个共价单键的原子被原子各占0.5个 原子（ ），刚好符合 其化合物的化学式，若存在过氧键，其化学式为, 项错误；由上述推测 可知，该化合物片段结构为 ，原子形成4个 键和1个 键，存在1个 孤电子对，C项正确；该化合物中既存在，又存在 ，单键和双键的键长 是不相等的，D项错误。 专题十四 物质结构与性质 48 解题技法 专题十四 物质结构与性质 49 题型2 分子结构与性质（选择题） 例2 （2024·浙江6月选考）中的原子均通过杂化轨道成键，与 溶 液反应元素均转化成 。下列说法不正确的是( ) A A.分子结构可能是 B. 与水反应可生成一种强酸 C.与溶液反应会产生 D.沸点低于相同结构的 专题十四 物质结构与性质 50 [解析] 元素原子最外层有7个电子，该结构中， 的两个 原子（被 框住）分别形成了2个共价键，因此其中1个键应为配位键，而原子均通过 杂化 轨道成键，则这两个硅原子（被 专题十四 物质结构与性质 51 框住）含有单电子，不稳定，因此 分子结构不是 ，A项错误； 与水反应可生成，是一种强酸，B项正确；与 溶液反应， 元素均转化成，元素的化合价升高，根据得失电子守恒可知， 元素的 化合价降低，会有生成，C项正确；的相对分子质量大于 的，因此 的范德华力更大，沸点更高，D项正确。 专题十四 物质结构与性质 变式2 （2024·河北高考） 是火箭固体燃料重要的氧载体，与某些易燃物作 用可全部生成气态产物，如 。下列有关化 学用语或表述正确的是( ) B A. 的形成过程可表示为 B.中的阴、阳离子有相同的 模型和空间结构 C.在、石墨、金刚石中，碳原子有、和 三种杂化方式 D.和 都能作制冷剂是因为它们有相同类型的分子间作用力 专题十四 物质结构与性质 53 [解析] 是共价化合物，其电子式为 ， 的形成过程可表示 为 ，A项错误；中的中心 原子的孤电子对数为 ，价层电子对数为4，的中心 原子的孤电子对数为 ，价层电子对数为4，则二者的 模型和空间结构均为四 面体形，B项正确；、石墨、金刚石中碳原子的杂化方式分别为、、 ， 共有2种杂化方式，C项错误； 易液化，其汽化时吸收热量，可作制冷剂，干冰 易升华，其升华时吸收热量，也可作制冷剂， 的分子间作用力为氢键和范德华 力， 的分子间作用力仅存在范德华力，D项错误。 专题十四 物质结构与性质 54 解题技法 专题十四 物质结构与性质 55 题型3 晶体结构与性质（选择题） 例3 （2024·河北高考）金属铋及其化合物广泛应用于电子设备、医药等领域。铋 的一种氟化物的立方晶胞及晶胞中 点的截面图如图所示，晶胞的棱长为 ， 为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( ) D A.该铋氟化物的化学式为 B.粒子、之间的距离为 C.该晶体的密度为 D.晶体中与铋离子距离最近且等距的氟离 子有6个 专题十四 物质结构与性质 56 [解析] 根据题给晶胞结构，由均摊法可知，每个晶胞中含有个 ， 含有个，故该铋氟化物的化学式为 ，A项正确；将晶胞 均分为8个小立方体，由晶胞中点的截面图可知，晶胞体内的8个 位于8个小 立方体的体心，以为原点建立坐标系，令的原子分数坐标为，与、 均 在同一条棱上的的原子分数坐标为，则的原子分数坐标为，，， 的 原子分数坐标为，，，所以粒子、 之间的距离为 专题十四 物质结构与性质 57 ，B项正确； 由A项分析可知，每 个晶胞中有4个、12个，晶胞体积为 ，则晶体密度 为 ，C项正确；以晶胞体心处的铋 离子为分析对象，距离其最近且等距的氟离子位于晶胞体内，有8个，D项错误。 专题十四 物质结构与性质 变式3 （2024·辽宁高考）某锂离子电池电极材料结构如图。结构1是钴硫化物晶胞 的一部分，可代表其组成和结构；晶胞2是充电后的晶胞结构；所有晶胞均为立方 晶胞。下列说法错误的是( ) B A.结构1钴硫化物的化学式为 B.晶胞2中与的最短距离为 C.晶胞2中距最近的 有4个 D.晶胞2和晶胞3表示同一晶体 专题十四 物质结构与性质 59 [解析] 由均摊法得，结构1中含有的数目为，含有 的数目为 ，与的原子个数之比为 ，因此结构1钴硫化物的化学式为 ，A项正确；由图可知，晶胞2中与的最短距离为面对角线长的 ，晶胞棱长 为，即与的最短距离为，B项错误； ，以图中的 （图中画圈的灰球）为例，与其最近的 （图中画圈的白球）共4个，C项正确； 专题十四 物质结构与性质 60 （如图所示）当2个晶胞2放在一起时，图中加粗黑框截取的 部分就是晶胞3，晶胞2和晶胞3表示同一晶体，D项正确。 专题十四 物质结构与性质 解题技法 专题十四 物质结构与性质 62 题型4 物质结构与性质（综合题） 例4 （2024·全国甲卷）ⅣA族元素具有丰富的化学性质，其化合物有着广泛的应用。 回答下列问题： （1）该族元素基态原子核外未成对电子数为___，在与其他元素形成化合物时，呈 现的最高化合价为____。 [解析] ⅣA族元素基态原子的价层电子排布为 ，其核外未成对电子数为2， 因最外层电子数均为4，所以在与其他元素形成化合物时，呈现的最高化合价为 。 专题十四 物质结构与性质 63 （2） 俗称电石，该化合物中不存在的化学键类型为____（填字母）。 .离子键 .极性共价键 .非极性共价键 .配位键 [解析] 俗称电石，其为离子化合物，由和 构成，两种离子之间存在离 子键， 中两个C原子之间存在非极性共价键，因此，该化合物中不存在的化学键 类型为极性共价键和配位键，故选 。 专题十四 物质结构与性质 64 （3）一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷 ，其中电负性最大的元素是___ （填元素符号），硅原子的杂化轨道类型为____。 C [解析] 一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷 ，含C、、 三种元素，其电负 性大小为 ，则电负性最大的元素是C，硅原子与周围的4个原子形成共价 键，没有孤电子对，价层电子对数为4，则硅原子的杂化轨道类型为 。 专题十四 物质结构与性质 65 （4）早在青铜器时代，人类就认识了锡。锡的卤化物的熔点数据如表，结合变化 规律说明原因：__________________________________________________________ ________________________________________________________________________ __________。 物质 熔点/ 442 29 143 属于离子晶体，、、属于分子晶体，离子晶体的熔点一般比分子晶体的高，分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔点越高 专题十四 物质结构与性质 66 （5）结晶型 可作为放射性探测器元件材料，其立方晶胞如图 所示。其中的配位数为___。设 为阿伏加德罗常数的值，则 该晶体密度为_ _______________________________（列出计算 式） 。 6 ［或 [解析] 由晶胞结构图可知，该晶胞中有4个和4个 ，且距离 每个原子周围最近的其他元素的原子数均为6，因此的配位数为6。设 为阿伏加 德罗常数的值，则个晶胞的质量为， 个晶胞的体积为 ，因此该晶体密度为 。 专题十四 物质结构与性质 67 变式4 （2024· 新课标卷节选） （四羰合镍，沸点为 ）可用于制备高 纯镍，也是有机化合物羰基化反应的催化剂。回答下列问题： （1）基态 原子价层电子的轨道表示式为_ __________________________。镍的晶 胞结构类型与铜的相同，晶胞体积为 ，镍原子半径为_ ____。 专题十四 物质结构与性质 68 [解析] 为28号元素，其基态原子的核外电子排布式为 ，则其价层电子 的轨道表示式为 ；铜晶胞示意图为 ， 镍的晶胞结构类型与铜的相同，则镍原子半径为晶胞面对角线长度的 ，因为晶胞体 积为，所以晶胞棱长为，面对角线长为，则镍原子半径为 。 专题十四 物质结构与性质 69 （2）结构如图所示，其中含有 键数目为___， 晶体的类型为__________。 8 分子晶体 [解析] 由的结构可知，4个配体与中心原子 形成的4 个配位键均为 键，而每个配体中含有1个 键和2个 键，因 此1个分子中含有8个 键。 的沸点很低，结合其 结构可知，该物质由分子构成，因此其晶体类型为分子晶体。 专题十四 物质结构与性质 70 解题技法 1.立方体（长方体）晶胞组成的计算方法 专题十四 物质结构与性质 71 2.有关晶胞各物理量之间的关系 3.晶体微粒与、 之间的关系 若1个晶胞中含有个微粒，则晶胞中含有微粒，其质量为 （为微粒的相对“分子”质量）；又1个晶胞的质量为（ 为晶胞的体积）， 则晶胞的质量为，因此有 。 专题十四 物质结构与性质 72 专题十四 物质结构与性质 分类突破之真题改编 73 1.（2023·湖南高考改编）下列有关物质结构和性质的说法错误的是( ) A A.有机物分子中手性碳所连4个原子一定不同 B.邻羟基苯甲酸的沸点低于对羟基苯甲酸的 C.酰胺在酸或碱存在并加热的条件下可发生水解反应 D.“杯酚”与 通过分子间相互作用形成超分子可实现“分子识别” [解析] 有机物分子中手性碳所连4个原子或原子团一定不同，但不同原子团可能有 相同的中心原子，如和 ，A项错误；邻羟基苯甲酸形成分子内氢键， 对羟基苯甲酸形成分子间氢键，前者的沸点低于后者，B项正确；酰胺在酸性条件 下反应生成羧酸和铵盐，在碱性条件下反应生成羧酸盐和氨气，二者均为水解反应， C项正确；“杯酚”与 通过分子间相互作用形成超分子，通过尺寸适配可实现“分子 识别”，D项正确。 （选择题 题，每题3分；非选择题第5题12分；第6题11分；第7题8分，总计43分） 专题十四 物质结构与性质 74 2.（2023·湖北高考改编）物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错 误的是( ) 选项 性质差异 结构因素 A 沸点：正戊烷高于新戊烷 分子间作用力 B 硬度：金刚石远远大于石墨 晶体内部的作用 力 C 酸性： 远强于 羟基极性 D 碱性： 第一电离能 D 专题十四 物质结构与性质 75 [解析] 正戊烷和新戊烷形成的晶体都是分子晶体，由于新戊烷支链多，对称性好， 分子间作用力小，所以沸点较低，A项正确；金刚石是共价晶体，粒子间作用力为 共价键，石墨是混合型晶体，层状结构，层内碳原子间是共价键，层间是分子间作 用力，由于共价键强于分子间作用力，故金刚石的硬度远大于石墨的，性质差异与 结构因素匹配正确，B项正确； 是吸电子基团，使得三氟乙酸中羧基上的羟基 极性更大，氢原子更容易电离，故三氟乙酸的酸性更强，C项正确；元素的金属性 越强，其最高价氧化物的水化物的碱性越强，D项错误。 专题十四 物质结构与性质 76 3.（2023·辽宁高考改编）某富锂超离子导体的晶胞是立方体（图1），进行镁离子 取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料（图2）。下列说法正确的是 ( ) D 图1 图2 A.基态溴原子的简化电子排布式为 B.图1晶体中原子周围距离最近且相等的 原子数目为4 C.图1晶体的化学式为 D.图2表示的化学式为 专题十四 物质结构与性质 77 [解析] 溴原子核外有35个电子，则基态原子的简化电子排布式为 ， A项错误；由图可知，图1中与原子距离最近且相等的 原子的个数为8，B项错误； 由均摊法可知，图1晶体含有原子的个数为， 原子的个数为 ，原子的个数为，则该晶体的化学式为 ，C项错误；由图 可知，晶胞中含有或原子的个数为，含有原子的个数为 ， 含有原子的个数为1，含有或空位数为 ，根据化合物中各元素化合价 代数和为0可知，图2晶体的化学式为 ，D项正确。 专题十四 物质结构与性质 78 4.（2023·湖北高考改编）镧和 可以形成一系列 晶体材料 ，在储氢和超导等领域具有重要应 用。 属于立方晶系，晶胞结构和参数如图所示。 高压下，中的每个结合4个形成类似 的结 构，即得到晶体 。下列说法正确的是( ) D A.晶体中周围等距紧邻的 有4个 B.晶体中和的最短距离： C.在晶胞中， 形成一个顶角数为40的闭合多面体笼 D.单位体积中含氢质量的计算式为 专题十四 物质结构与性质 79 [解析] 由的晶胞结构可知，位于顶角和面心，若以顶角 研究，与其周围等 距紧邻的有12个，A项错误；由的晶胞结构可知，每个结合4个 形成类似 的结构，和之间的最短距离变小，则晶体中和 的最短距离大小为 ，B项错误；由题干信息可知，在晶胞中，每个结合4个 形成类 似的结构，这样的结构有8个，顶角数为 ，但不是闭合的结构，C项 错误；1个晶胞中含有个原子，含质量为 ，晶胞的体积 为，则 单位体积中含氢质量的计算 式为 ，D项正确。 专题十四 物质结构与性质 80 5.（2023·浙江1月选考改编）硅材料在生活中占有重要地位。请回答： （1）位于元素周期表的位置为_________________。基态 原子核外电子共具有___ 种不同的能量，其中电子占据最高能级的电子云轮廓图的形状为________。（3分） 第三周期第ⅣA族 5 哑铃形 [解析] 的原子序数为14，位于元素周期表第三周期第ⅣA族，核外电子排布式为 ，电子共占据5个不同能级，所以核外电子共具有5种不同的能量， 其中电子占据的最高能级为， 轨道的电子云轮廓图呈哑铃形。 专题十四 物质结构与性质 81 （2）工业制备粗硅的化学方程式为______________________。（2分） [解析] 工业制备粗硅是在高温下用C还原 得粗硅，化学方程式为 。 专题十四 物质结构与性质 82 （3）由硅原子核形成的3种微粒，电子排布式分别为 ， ， ，有关这些微粒的叙述，正确的是_____ （填字母）。（1分） AB A.微粒半径： B.电子排布属于基态原子（或离子）的是①② C.电离一个电子所需最低能量： D.得电子能力： 专题十四 物质结构与性质 83 [解析] 由①②③的电子排布式可推知其分别为基态原子、、激发态 原子。激 发态原子有4个电子层， 失去了一个电子，根据微粒电子层数及各层电子数可 推知，微粒半径 ②，A项正确；电子排布属于基态原子（或离子）的是 ①②，B项正确；激发态原子不稳定，容易失去电子，基态 原子失去一个电子所 需要的最低能量是硅的第一电离能， 失去一个电子所需要的最低能量是硅的第二 电离能，由于，可以得出电离一个电子所需最低能量 ③，C项错误； 由C项分析可知，②比①更难失电子，则②比①更容易得电子，即得电子能力 ①，D项错误。 专题十四 物质结构与性质 84 图1 （4）与 形成的某化合物晶体的晶胞为立方体，棱长为 ，结构如图1所示。该晶体类型是__________，已知该 化合物的最简式的式量为 ，则该晶体密度为___________ 。（列出算式，已知 为阿伏加德罗常数的数值） （3分） 共价晶体 [解析] 根据均摊法可知，一个晶胞中含有4个原子、8个 原子，故该化合物的最 简式为，该晶体密度为 。 专题十四 物质结构与性质 85 （5）在硅酸盐中， 四面体（如图2所示）通过共用顶角氧离子可形成岛状、 链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图3为一种无限长单链结构的多硅酸根离 子，其中原子的杂化方式为____，与 的原子数之比为____。（3分） 1:3 图2 图3 [解析] 由图2可知，硅酸盐中的硅酸根离子 为四面体形结构，所以中心原子 原子采取了杂化方式；图3的一个结构单元中含有1个原子、个 原子，与的原子数之比为 。 专题十四 物质结构与性质 86 6.（2023·山东高考改编）卤素、、、 可形成许多结构和性质特殊的化合物。 回答下列问题。 （1）原子的核外电子有___种空间运动状态，的第一电离能___（填“ ”或“ ”） 的第一电离能。（2分） [解析] 原子的核外电子排布式为 ，核外电子占据5个轨道，有5种空间运 动状态；原子轨道全充满，比较稳定，故的第一电离能小于 的第一电离能。 专题十四 物质结构与性质 87 （2）时，与冰反应生成和。常温常压下， 为无色气体，固态 的晶体类型为__________， 水解的产物为__________（填化学式）。（2分） 分子晶体 、 [解析] 常温常压下，为无色气体，可知的沸点较低，为分子晶体；中 为价，水解时会与水电离出的结合生成，则会与水电离出的 反应 生成 。 专题十四 物质结构与性质 88 （3）的中心原子为，原子的轨道杂化类型为_____；的中心原子为 ， 其分子空间结构与相同，但中存在大 键，则中 的键 角___（填“ ”“ ”或“”）中 的键角。（2分） [解析] 的中心原子的价层电子对数为，为 杂化，有2个孤电 子对，分子的空间结构为形；的中心原子为，其分子的空间结构也为 形， 中存在大 键，模型为平面三角形，故中的键角大于 中 的键角。 专题十四 物质结构与性质 89 （4）卤化钠和四卤化钛的熔点如图所示， 的熔点呈如图变化趋势 的原因为________________________________________________________________ ___________________________________________________________。（2分） 、、为结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大，熔点依次升高，为离子晶体，熔点最高 专题十四 物质结构与性质 90 （5）一定条件下，、和反应生成和化合物。已知 属于四方晶系，晶 胞结构如图所示（晶胞参数，），其中的化合价为 价，的化学式为________，若阿伏加德罗常数的值为，则化合物 的密度为 _ ________（用含、、的代数式表示） 。（3分） 专题十四 物质结构与性质 91 [解析] 由晶胞结构可知，该晶胞中含有黑球个数为 ，白球个数为 ，灰球个数为，含有3种元素，、、 的原 子个数之比为，由于元素的化合价为价，元素的化合价为价， 元素 的化合价为价，根据化合价代数和为0，可推断的化学式为 ；该晶胞中 含有4个、8个、2个，晶胞的体积为 ，则该化合物的密度为 。 专题十四 物质结构与性质 7.（2023·全国甲卷改编）将酞菁-钴钛菁-三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上，制得一 种高效催化还原二氧化碳的催化剂。回答下列问题： （1）酞菁和钴酞菁的分子结构如图所示。 酞菁分子中所有原子共平面，利用杂化轨道理论判断，其中 轨道能提供一对电子 的原子是____（填图酞菁中 原子的标号）。钴酞菁分子中，钴离子的化合价为 ____，氮原子提供孤电子对与钴离子形成______键。（3分） 配位 专题十四 物质结构与性质 93 [解析] 已知酞菁分子中所有原子共平面，则其分子中所有C原子和所有 原子均为 杂化，且分子中存在大 键，其中标号为①和②的 原子均有一对电子占据了一 个杂化轨道，其轨道只能提供1个电子参与形成大 键，标号为③的原子的 轨道能提供一对电子参与形成大 键；钴酞菁分子中，失去了2个 的酞菁离子与 钴离子通过配位键结合，因此钴离子的化合价为 价，氮原子提供孤电子对与钴离 子形成配位键。 专题十四 物质结构与性质 94 （2）气态通常以二聚体 的形式存在，其空间结构如图a所示，二聚体中 的轨道杂化类型为_____。若晶胞棱长为，晶体密度 _ ______ （列出计算式，为阿伏加德罗常数的值） 。（3分） 图a 的分子结构 图b 的晶体结构 专题十四 物质结构与性质 95 [解析] 由的空间结构结合相关元素的原子结构可知， 原子与其周围的4个氯 原子形成四面体结构，因此，二聚体中的轨道杂化类型为。由 的晶胞结构 可知，其中含的个数为，含的个数为，若 晶胞棱长 为，则晶胞的体积为，晶胞的质量为 ，则其晶体 密度为 。 专题十四 物质结构与性质 96 （3）氮镓 合金由于其良好的电学 传导和光学透明性被广泛用于薄膜太阳能 电池领域，氮化镓晶胞结构可看作金刚石 晶胞内部的碳原子被 原子代替，顶角和面 心的碳原子被 原子代替。（2分） 专题十四 物质结构与性质 97 ①晶胞中与原子距离相等且最近的 原子个数为____。 ②以晶胞棱长为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中的原子位置，称作原子分数 坐标。A原子分数坐标为，， ，则B原子分数坐标为__________。 12 ，， [解析] 晶胞中，以上底面的原子为参照，与上底面顶角的4个 原子、下面晶胞 和上面晶胞面上的原子距离都相等，故晶胞中与原子距离相等且最近的 原子 个数为12。 专题十四 物质结构与性质 98 专题十四 物质结构与性质 分类突破之新题快递 99 （选择题 题，每题3分；非选择题第6题15分；第7题13分；第8题12分；第9题 9分，总计64分） 专题十四 物质结构与性质 100 1.下列关于物质结构与性质的说法正确的是( ) D A.臭氧是由极性键构成的极性分子，因此其在水中的溶解度大于在四氯化碳中的溶 解度 B.的键能大于 的键能，因此水的沸点高于氟化氢的沸点 C.石墨层间靠范德华力维系，因此石墨的熔点较低 D.水晶内部微观粒子呈现周期性有序排列，因此水晶不同方向的导热性不同 [解析] 臭氧的极性微弱， 是极性分子，四氯化碳是非极性分子，臭氧在水中的 溶解度小于在四氯化碳中的溶解度，A项错误；因为水分子间形成的氢键数目大于 氟化氢分子间形成的氢键数目，因此水的沸点高于氟化氢的沸点，B项错误；石墨 层间靠范德华力维系，但是其共价键的键能大，故石墨的熔点很高，C项错误；水 晶内部质点排列的有序性，导致水晶的导热具有各向异性，D项正确。 专题十四 物质结构与性质 101 2.下列有关物质结构与性质的表述正确的是( ) A A.易溶于，可从和 都是非极性分子的角度解释 B.的极性大于的极性，分子的极性小于 C.中氢键数目比的少，可推断的稳定性比 的弱 D.超分子是两种或两种以上的分子（或离子）通过化学键形成的分子聚集体 专题十四 物质结构与性质 102 [解析] 和都是非极性分子，根据“相似相溶”规律可知，在 中的溶解度较 大，A项正确； 分子的空间结构为三角锥形，分子的正电中心和负电中心不重 合，为极性分子， 分子的空间结构为正四面体形，分子的正电中心和负电中心 重合，为非极性分子，则分子的极性 ，B项错误；氢键为分子间作用力， 只影响物质的物理性质，不影响物质的化学性质，则的稳定性比 的弱， 与中的氢键数目比 少无关，C项错误；超分子是由两种或两种以上的分 子（或离子）通过分子间相互作用形成的分子聚集体，D项错误。 专题十四 物质结构与性质 103 3.有机物（ 噻吩基）苯并咪唑］可用于制备杀菌剂抑霉唑和咪鲜胺的中间 体，其分子结构如图所示，分子中所有原子均在同一平面上。下列说法错误的是 ( ) C A.有机物的晶体中存在 氢键 B.基态原子的第一电离能： C.基态原子未成对电子数： D.有机物中两个 原子的杂化轨道类型相同 [解析] 根据分子结构，有机物的晶体中存在 氢键，A项正确；基态原子 的第一电离能，B项正确；基态原子未成对电子数 ，C项错误； 有机物分子中所有原子均在同一平面上，因此两个原子的杂化轨道类型均为 ， D项正确。 专题十四 物质结构与性质 104 4.意大利化学家阿伏加德罗的重大贡献之一是提出分子 学说。下列说法不正确的是( ) C A.18个碳原子构成的碳环分子的结构如图甲所示，该物 质也是碳的一种同素异形体 B.的结构如图乙所示，可看作分子中 原子被 硝基取代， 是极性分子 C.白磷晶胞结构如图丙所示，白磷晶体中1个 分子 周围有8个紧邻的 分子 D.图丁中，环戊二烯中的碳原子的杂化方式有和 ， 环戊二烯负离子和亚铁离子形成的二茂铁中无离子键 专题十四 物质结构与性质 105 [解析] 18个碳原子构成的碳环分子的结构如图甲所示，分子式为 ，属于碳单质， 该物质也是碳的一种同素异形体，A项正确；的结构如图乙所示，可看作 分子中原子被硝基取代而形成， 分子的正电中心和负电中心不重合，是极性 分子，B项正确；白磷 晶胞结构如图丙所示，属于面心立方晶胞，白磷晶体中1 个 分子周围有12个紧邻的白磷分子，C项错误；图丁中，环戊二烯中的碳原子有 、 两种杂化方式，已知二茂铁的沸点较低，应属于分子晶体，故环戊二烯负 离子与 形成配位键，无离子键，D项正确。 专题十四 物质结构与性质 106 5.代表或是有机合成中常用的卤化剂，和 的晶胞结构分别如图1 和图2所示。下列叙述错误的是( ) B 图1 图2 A.晶体由和构成，晶体由和 构成 B.每个晶胞中含有6个原子，每个晶胞中含有8个 原子 C.1、2号原子之间的距离与3、4号原子之间的距离相等 D.晶体和晶体的构成微粒不同，可能的原因是 专题十四 物质结构与性质 107 [解析] 晶体分别是由正四面体结构和正八面体结构的两种离子构成的，即由 和构成，晶体由和构成，A项正确；根据晶胞结构，每个 晶胞中含有4个原子，每个晶胞中含有4个 原子，B项错误；根据晶胞结构可 知，1、2号原子之间的距离与3、4号原子之间的距离相等，C项正确； 较大， 而较小，所以周围可以容纳6个，而无法容纳6个 ，所以无法形成 ，D项正确。 专题十四 物质结构与性质 108 图1 6.镍是一种性能优良的金属，在许多领域 应用广泛。 可用于检 测或定位 组氨酸或 标 记的重组蛋白，（Ⅱ） 的结构简 式如图1所示。 回答下列问题： 专题十四 物质结构与性质 109 （1）基态 原子核外电子的空间运动状态有____种，其价层电子的轨道表示式为 _ __________________________。（2分） 15 [解析] 是28号元素，基态原子的核外电子排布式为 ， 核外电子共占据15个原子轨道，故基态 原子核外电子的空间运动状态有15种，其 价层电子的轨道表示式为 。 专题十四 物质结构与性质 110 （2）（Ⅱ）的配体之一为 。（5分） ①（Ⅱ）中与 配位的原子形成的空间结构为________形。 八面体 [解析] 由（Ⅱ）的结构简式可知，有6个原子与 配位，根据价层电子对 互斥模型可知，原子形成的空间结构为八面体形。 专题十四 物质结构与性质 111 ②中第二周期元素的第一电离能 从大到小的顺序为___________ （用元素符号表示），其中 原子的杂化方式为____。 [解析] 中第二周期元素为C、、，第一电离能 从大到小的顺序 为，其中原子的价层电子对数为4，杂化方式为 。 专题十四 物质结构与性质 112 （3）与都位于第四周期且最外层电子数相同，但相应单质的熔点 明显高于 ，其原因是____________________________________________________________ ________________________。（2分） 与同周期，的原子半径比小且价电子数多，形成的金属键比较强，熔、沸点比的高 图2 （4）某笼形包合物 的晶 胞结构如图2所示，其中 位于面心。（6分） ①该笼形包合物溶于酸能形成一种弱酸 ，1 个分子中含有 键的数目为___。 2 [解析] 的结构式为，单键为 键， 三键中有1个 键和2个 键。 专题十四 物质结构与性质 113 ②该包合物中氨与苯分子的数目之比为_____，极易溶于水，而 微溶于水， 其原因是__________________________________________________________。 分子可与分子形成氢键，不可以与分子形成氢键 [解析] 根据均摊法，该包合物中氨分子个数为，苯分子个数为 ， 所以该包合物中氨分子与苯分子的数目之比为。极易溶于水，而 微溶于 水，其原因是分子可与分子形成氢键，分子不可以与 分子形成氢键。 专题十四 物质结构与性质 114 ③若此晶胞体积为，阿伏加德罗常数的值为 ，则该晶体密度为_ ________ 。 [解析] 该晶胞中含有、、、的个数依次为 、 、2、2，则晶体的化学式为 ，则晶体密度为 。 专题十四 物质结构与性质 115 7.某钠离子电池以的碳酸丙烯酯溶液作电解质溶液， 作正极 材料， 作负极材料。 （1） 与环氧丙烷（ ）在一定条件下反应制得碳酸丙烯酯。（5分） ① 是________（填“极性”或“非极性”）分子。 非极性 [解析] 分子中碳原子为 杂化，分子的空间结构是直线形，分子中的正电中心 和负电中心重合，是非极性分子。 专题十四 物质结构与性质 116 ②环氧丙烷中， 原子的杂化轨道类型是____。 [解析] 环氧丙烷中，原子的孤电子对数为 ，成键电子对数为2， 所以其价层电子对数为，所以的杂化轨道类型是 。 专题十四 物质结构与性质 117 ③沸点：环氧丙烷___（填“ ”或“ ”） 。其原因是________________________ _____________________________________。 二者均为分子晶体，环氧丙烷的相对分子质量更大，范德华力更大 [解析] 环氧丙烷和 均为分子晶体，分子晶体的相对分子质量越大，范德华力越 大，熔、沸点越高，环氧丙烷的相对分子质量大于 的，所以环氧丙烷的沸点大 于 的。 专题十四 物质结构与性质 118 （2）溶液与溶液混合可制备 晶体。（6分） ①基态 原子的核外电子排布式是_______________________。 [解析] 是25号元素，所以基态 原子的核外电子排布式是 。 专题十四 物质结构与性质 119 ②的性质与卤素离子相近，被称为拟卤离子， 被称为拟卤素。 与反应的生成物的结构式分别是 、______________。 有酸性，但乙炔无明显酸性， 的酸性比乙炔强的原因是______________ ____________________________________________________________。 原子的电负性大，具有吸电子效应，使中的极性更大，更易断裂 [解析] 由的性质与卤素离子相近，被称为拟卤离子， 被称为拟卤素可 知，与发生反应生成和，其结构式分别是 、 。 专题十四 物质结构与性质 120 ③为防止晶体缺陷过多，制备时反应需缓慢且平稳。先将 溶液与柠檬酸钠 溶液混合，发生反应 ，再加入 溶液以制备 晶体。阐述制备晶体过程中柠檬酸钠溶液 的作用： _______________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ __________ 。 柠檬酸钠与反应生成，降低了 的浓度，使制 备晶体的反应速率减小；随着反应进行， 的浓度持续降低，反应 逆向进行，释放出 ，使制备晶体的反应 缓慢且平稳 专题十四 物质结构与性质 121 （3）钠离子电池的正极材料 在充、放电过程中某时刻的晶胞示意 图如图所示。（2分） ① 中存在的化学键有配位键、________________________。 离子键、（极性）共价键 [解析] 中，和之间以离子键结合，C、 原子之 间以（极性）共价键结合。 专题十四 物质结构与性质 122 ②该时刻的晶胞所示的中， ___。 [解析] 由晶胞示意图可知，每个晶胞中含有的个数为4，或 的个数为 ，即原子和原子的个数之比为，所以 。 专题十四 物质结构与性质 123 8.、 及其化合物在工业生产中起着重要的作用。回答下列问题： （1）基态氮原子的核外电子排布式为___________，其最高能级的轨道形状为 ________。（2分） 哑铃形 [解析] 为7号元素，基态氮原子的核外电子排布式为 ，其最高能级为 ， 轨道形状为哑铃形。 专题十四 物质结构与性质 124 （2）比较键角大小：___（填“ ”或“ ”）。第一电离能用 表示，已知 大于 ，其原因是_________________________________________________ __________________________________________________________。（3分） 原子的价层电子排布为，原子的价层电子排布为，原子的轨道处于半充满状态，能量较低，较稳定 [解析] 和分子中的中心原子均采取杂化， 分子的中心原子含有2个 孤电子对， 分子的中心原子含有1个孤电子对，由于孤电子对有较大斥力，孤电 子对数越多，键角越小，故键角 。 专题十四 物质结构与性质 125 （3）镍能形成多种配合物，其中常温下是无色液体， 是红黄色 晶体且熔融态下可以导电。的熔点高于 的原因是 ________________________________________________________________________ ________。（2分） 属于离子晶体，属于分子晶体，离子晶体的熔点一般高于分子晶体的 [解析] 是红黄色晶体，熔融态下可以导电，属于离子晶体，常温下 是无色液体，属于分子晶体，离子晶体的熔点一般高于分子晶体的。 专题十四 物质结构与性质 126 （4）某有机物 ，其环上所有原子与甲基上的碳原子共平面，则分子中 原子的杂化方式为____。（1分） [解析] 某有机物 ，其环上所有原子与甲基上的碳原子共平面，则分子 中两个原子的杂化方式均为 。 专题十四 物质结构与性质 127 （5） 的空间结构为__________。（1分） 四面体形 [解析] 根据价层电子对互斥模型可知，的中心原子采取杂化， 的空 间结构为四面体形。 专题十四 物质结构与性质 128 （6） 是一种离子化合物，为白色晶体，其晶胞结构如图 所示。晶胞中含有由原子和 原子构成的一种正四面体形阳 离子和一种正八面体形阴离子（黑色球表示 原子，灰色球 表示原子）。阳离子和阴离子中 原子的配位数之比为____， 2:3 [解析] 晶胞中含有由和原子构成的一种正四面体形阳离子 和一种正八面体 形阴离子，两种离子中原子的配位数之比为 ；根据均摊法可知，晶胞中含 有1个和1个，则晶体的密度为 。 若晶胞棱长为， 为阿伏加德罗常数的值，则晶体的密度为____________ （列出计算式） 。（3分） 专题十四 物质结构与性质 129 9.高熵合金是指由多种元素（如、、、、、、 等）形成的合金，因 其独特的元素组成、微观结构和性能，被认为是极具应用潜力的新型结构材料。 （1） 是目前采用最多的高熵合金元素组合。（3分） ① 元素与同周期相邻的元素比较，第一电离能由大到小的顺序是_____________ （用元素符号表示）。 [解析] 同周期元素从左到右，第一电离能呈增大的趋势，原子 能级全充满， 比较稳定，的第一电离能大于同周期相邻元素，所以 元素与同周期相邻元素的 第一电离能由大到小的顺序是 。 专题十四 物质结构与性质 130 ②基态 原子的价层电子的轨道表示式为_ __________________________。 [解析] 是26号元素，基态原子的价层电子排布为 ，价层电子的轨道表示 式为 。 专题十四 物质结构与性质 131 ③ 元素位于元素周期表的___区。 [解析] 元素是第族元素，位于元素周期表的 区。 专题十四 物质结构与性质 132 （2）研究人员发现，在离子液体中可制备均一粒径分布的高 熵合金纳米颗粒。离子液体是在室温和接近室温时呈液态的 ① 的空间结构为____________。 正四面体形 [解析] 中心原子B的价层电子对数为4，无孤电子对，空间结构为正四面体形。 盐类物质，一般由有机阳离子和无机阴离子构成。一种离子液体的结构如图所示。 （3分） 专题十四 物质结构与性质 133 ②研究发现通过改变阳离子侧链可调控离子化合物的熔点。A、B两种离子液体的结 构如图所示。熔点 的原因是 __________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________ 。 A、B均为离子晶体，阴离子相同，阳离子所带 电荷量也相同，当阳离子侧链从乙基增长到丙基时，阳离子的体积（或半径）增大， 离子键的强度减弱，熔点也随之降低 专题十四 物质结构与性质 134 （3）一种由、、 元素形成的高熵合金，其晶胞结构如图所示，晶胞棱边夹 角均为 。（3分） ①原子与邻近的、 原子构成的空间结构为__________。 四面体形 [解析] 根据图示，原子与邻近的、 原子构成的空间结构为四面体形。 专题十四 物质结构与性质 135 ②设阿伏加德罗常数的值为 ，该晶体的密度为_ ____________________ （列出计算式） 。 [解析] 根据均摊法，晶胞中原子数为、 原子数为 、原子数为8，该晶体的密度为 。 专题十四 物质结构与性质 136 专题十四 物质结构与性质 分类突破之原创好题 137 （选择题 题，每题3分；非选择题第3题11分；第4题13分，总计30分） 专题十四 物质结构与性质 138 1.（分子结构与性质）九氟丁烷磺酰氟,沸点为 被开发为一种双功能添加 剂，用于增强锂金属阳极的稳定。 的结构式如图所示。 下列叙述错误的是( ) C A.中C、原子都采取 杂化 B. 中第一电离能最大的元素是氟 C. 挥发时破坏了极性键和非极性键 D.分子中 键、 键数目之比为 [解析] 该分子中C、原子的价层电子对数都为4，均采取 杂化，A项正确；该有 机物含C、、、元素，第一电离能最大的元素是，B项正确； 的沸点低，由 沸点可知，它是由分子构成的物质，挥发时只破坏分子间作用力，不破坏共价键， C项错误；1个分子含16个 键、2个 键，D项正确。 专题十四 物质结构与性质 139 2.（晶胞结构与计算）已知铝、氧化镁的晶胞结构如图所示。设 为阿伏加德罗常 数的值，晶胞的棱长为 。 下列叙述正确的是( ) D A.可切割成铝晶胞的数目为 B.铝晶胞中两个 原子的最近距离为 C. 晶胞中阳离子位于顶角和面心 D.铝、氧化镁的密度之比为 专题十四 物质结构与性质 140 [解析] 1个铝晶胞含4个铝原子，的物质的量为 ，可切割成铝晶胞的 数目为 ，A项错误；铝晶胞中，铝原子位于顶角和面心，两个铝原子的最近距 离等于面对角线长的一半，即 ，B项错误；氧化镁中，阳离子半径 小于阴离子半径，阳离子位于立方晶胞的棱上和体心，C项错误；铝、氧化镁晶胞 都是立方晶胞，1个铝晶胞含4个铝原子，1个氧化镁晶胞含4个“ ”，根据密度公 式计算，这两种晶体密度分别为 ， ，这两种晶体的密度之比为 ，D 项正确。 专题十四 物质结构与性质 141 3.（物质结构）某大学科研团队开发铜基催化 剂并用于催化还原制取 ，铜基催化剂结 构如图所示。 回答下列问题： （1）基态原子的价层电子的轨道表示式为_ __________________。 位于元素周 期表___区。（2分） [解析] 铜位于元素周期表 区。 专题十四 物质结构与性质 142 （2）在、 中，配位原子是___（填元素符号）。（1分） [解析] 观察图示，前者3个原子与铜形成配位键，后者4个 原子与铜形成配位键。 专题十四 物质结构与性质 143 （3）在 中，C原子采用_____杂化，6个C原子形成的六元环中，原子数与 共价键数之比为____。（2分） 2:3 [解析] 六元碳环中每个碳被3个六元环分摊，每条边被2个六元环分摊。所以，每个 六元碳环中含碳原子数为，共价键数为 ，原子数与共价键数之比 为 。 专题十四 物质结构与性质 144 （4）在铜表面被催化还原成。分子的空间结构是________； 是 ________（填“极性”或“非极性”）分子。（2分） 直线形 非极性 （5）一种铜化合物的晶胞结构如图所示（有缺陷）。 晶胞参数如图， ，设阿伏加德罗常数 的值为 。（4分） 专题十四 物质结构与性质 145 [解析] 观察晶胞结构图可知，钡离子和钇离子位于体内，铜离子位于顶角和棱上， 氧离子位于棱上和面上。1个晶胞中，， ， ， ，化学式为 ，该晶体密度为 。 专题十四 物质结构与性质 146 ① 是钇。该晶体中第一电离能最大的元素是___（填元素符号）。 ②该晶体的化学式为_____________（填原子个数最简整数比）。该晶体的密度为 _ ________。（相对原子质量：、、、 ） 专题十四 物质结构与性质 147 4.（原子坐标与结构）近日，中国科学院化学研究所科研人员研制了一种新催化剂， 能在低温 、无贵金属、无氢气、无溶剂的条件下，将废弃聚乙烯塑料“变”为 高品质汽油。 回答下列 问题： 专题十四 物质结构与性质 148 （1）基态氧原子核外轨道、轨道上电子总数之比为_____。基态原子核外 层 的电子云有___个伸展方向。（2分） 4 [解析] 基态原子的核外电子排布式为， 能级的电子云有1个伸 展方向， 能级的电子云有3个伸展方向。 专题十四 物质结构与性质 149 （2）在上述催化剂（含、和 元素）中，电负性最大的元素是___（填元素符 号）。（1分） （3）甲是______（填“线型”或“网状”）结构的高分子。乙中C原子杂化类型是 __________。（2分） 线型 、 [解析] 聚乙烯是线型高分子材料。 专题十四 物质结构与性质 150 （4）沸点：乙______（填“高于”或“低于”）丙，判断依据是_____________________ ____________________________________________________。（3分） 低于 乙、丙都是由分子构成的物质，丙的相对分子质量大于乙，丙的范德华力大于乙 [解析] 烃类都是由分子构成的物质，根据相对分子质量大小判断烃类的熔、沸点高低。 专题十四 物质结构与性质 151 （5）由、、 构成的某三元化合物固态晶胞结构如图所示：（5分） ①该晶体中与原子紧邻的原子有个，与原子紧邻的原子有个，则 _____。 [解析] 根据晶胞结构图可得，晶体中与原子距离最近的原子有6个，与 距离最 近的 有12个。 专题十四 物质结构与性质 152 ②晶体中和构成型晶体结构，原子和原子构成型晶体结构。则、 依次 是___（填字母）。 B A.、 B.、金刚石 C.、 D.金刚石、 [解析] 晶体中原子和原子构成类似晶胞的结构；晶体中、 原子构成四 面体形结构，与金刚石的空间结构相同。 专题十四 物质结构与性质 153 ③图中所指 原子的坐标为__________。 ，， [解析] 根据晶胞结构图可得，图中所指原子的坐标为 。 专题十四 物质结构与性质 154 ④该晶体密度为，则它的摩尔体积___ 。 [解析] 该晶胞中，原子个数为，原子个数为， 原子个数为4，原子个数之比为 。根据密度公式计算， ， 。 专题十四 物质结构与性质 155 $$