专题01 物质结构与性质（考题猜想）（8大题型）-2024-2025学年高二化学下学期期末考点大串讲（鲁科版2019）

专题01 物质结构与性质 题型一 原子核外电子排布 题型二 元素性质的周期性变化 题型三 共价键的类型与键参数 题型四 分子的空间结构 题型五 离子键、配位键与金属键 题型六 分子间作用力 题型七 常见的晶体模型分析 题型八 物质结构与性质综合 ◆题型一 原子核外电子排布 解题要点 1．原子核外电子排布三原理 能量最低原理 原子核外电子尽可能占有能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，这样使整个原子处于最低的能量状态。 泡利原理 1个原子轨道里最多容纳2个电子，且自旋方向相反。 洪特规则 电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋方向相同。 特例：若s、p、d轨道上全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)或全满(p6、d10、f14)，则结构较稳定！ 2．基态原子核核外电子排布式的表示方法 电子排布式 ①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如 K：1s22s22p63s23p64s1 ②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，例如K：[Ar]4s1 轨道表示式 每个方框或圆圈代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。 如基态硫原子的轨道表示式为： 【例1-1】下列说法正确的是 A．基态原子的2s电子的能量较高，其一定在比1s电子离核更远的区域运动 B．已知某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，该元素位于周期表中的d区 C．处于最低能量的原子叫做基态原子，→过程中形成的是吸收光谱 D．最外层电子数为ns2的元素都在元素周期表第2列或第12列 【例1-2】下列说法错误的是 A．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量不同 B．是激发态原子的电子排布式 C．基态溴原子的简化电子排布式是 D．某原子外围电子排布式是，则该元素位于元素周期表的p区 【变式1-1】下列有关构造原理的说法错误的是 A．原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d B．某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2 C．所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理 D．构造原理中的电子排布能级顺序，实质是各能级能量由低到高的顺序 【变式1-2】钛(Ti)是一种机械强度大、容易加工的耐高温金属，常用于制造合金。下列有关的化学用语中错误的是 A．原子结构示意图： B．简化电子排布式： C．轨道表示式： D．电子排布式： ◆题型二 元素性质的周期性变化 解题要点 1.微粒半径判断 范围 微粒半径的变化 举例 同周期(0族除外) 原子或离子半径从左到到右逐渐变小 Na＞Mg＞Al 同主族 原子或离子半径从上而下依次增大 Li＜Na＜K；Li＋＜Na＋＜K＋ 同元素 ①原子半径比其阳离子半径大 ②原子半径比其阴离子半径小 H＋＜H＜H－ 电子层结构相同离子 其核电荷数越大，离子半径越小 Al3＋＜Mg2＋＜Na＋＜F－＜O2－ 既不在同周期 又不在同主族 找与一种元素在同周期、与另一种元素在同主族的元素作参照物 如比较F、Na的原子半径，找Cl或Li作参照物：F＜Cl＜Na或F＜Li＜Na 2.元素的电离能和电负性 电离能 递变性 同周期从左到右，第一电离能有逐渐增大的趋势，稀有气体的第一电离能最大 同主族从上到下，第一电离能有逐渐减小的趋势。 应用 ①判断元素金属性的强弱：电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱 ②判断元素的化合价：如果某元素的In＋1≫In，则该元素的常见化合价为＋n，如钠元素I2≫I1，所以钠元素的化合价为＋1 电负性 递变性 同周期从左到右，主族元素电负性逐渐增大 同一主族从上到下，元素电负性呈现减小的趋势 应用 ①判断金属性怀非金属性强弱：金属的电负性通常小于1.8 ②判断元素在化合物中的价态：电负性大者显负价 ③判断化学键类型：两元素的电负性差值大于1.7为离子键 【例2-1】利用反应Na＋KClK↑＋NaCl可制备金属钾。下列说法正确的是 A．半径大小：r(K＋)＞r(Cl－) B．熔点高低：KCl＞NaCl C．电负性大小：χ(Cl)＞χ(Na) D．金属性强弱：Na＞K 【例2-2】前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。基态时，X原子核外有6个电子，Y原子3p原子轨道半充满，Z原子3p原子轨道上有2个未成对电子。W与Y处于同一主族。下列说法正确的是 A．第一电离能：Z＜Y B．Y的简单气态氢化物的热稳定性比W的弱 C．原子半径：r(W)＜r(Z) D．X的最高价氧化物对应水化物的酸性比Z的强 【例2-3】部分元素的相关信息如下表所示。 元素 相关信息 X 原子核外有6种不同运动状态的电子 Y 基态原子中s电子总数与p电子总数相等 Z 原子半径在同周期元素中最大 M 逐级电离能(kJ·mol-1)依次为578、1817、2745、11575、14830、18376 Q 基态原子的最外层p轨道上有两个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反 R 基态原子核外有7个能级且能量最高的能级上有6个电子 回答下列问题： （1）请写出Q元素基态原子的外围电子排布图： ，占据最高能级电子的电子云轮廓图为 形。 （2）X、Y、Z、M四种元素的原子半径由小到大的顺序是 (用元素符号表示)。 （3）R元素可形成R2+和R3+，其中较稳定的是R3+，原因是 。 （4）M元素原子的逐级电离能越来越大的原因是 。 （5）与M元素成“对角线规则”关系的某短周期元素T的最高价氧化物的水化物具有两性，写出该两性物质与Z元素的最高价氧化物的水化物反应的化学方程式： 。 【变式2-1】一种超导材料中含Cu、P、O、S等元素。下列说法正确的是 A．原子半径：r(P)＞r(S)＞r(O) B．第一电离能：I1(O)＞I1(S)＞I1(P) C．酸性强弱：H3PO4＞H2SO4 D．基态Cu原子3d轨道上有9个电子 【变式2-2】四种基态原子的价层电子排布式如下： 基态原子 X Y Z R 价电子排布式 下列有关推断正确的是 A．原子半径：Y>R>Z>X B．第一电离能：Y<X<R<Z C．电负性：Z>R>X>Y D．Z与Y或R形成的化合物均为共价化合物 【变式2-3】下图是元素周期表的一部分，图中所列字母分别代表一种化学元素。 请回答下列问题： （1）元素b位于周期表中 区，其基态原子核外有 种运动状态不同的电子。 （2）基态c原子中有 个未成对电子，其中能量最高的电子所在原子轨道的电子云轮廓图为 形。 （3）理论上为离子化合物，猜测其电子式为 。 （4）基态外围电子的轨道表示式为 ，已知高温下化合物比化合物更稳定，试从核外电子排布的角度解释原因 。 （5）b、c、d三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 （填元素符号）。 ◆题型三 共价键的类型与键参数 解题要点 共价键 分类依据 形成共价键的 原子轨道重叠方式 形成共价键的 电子对是否偏移 原子间 共用电子对的数目 类型 σ键 π键 极性键 非极性键 单键 双键 三键 电子云 “头碰头”重叠 电子云“肩并肩”重叠 共用电子对发生偏移 共用电子对不发生偏移 原子间有一对共用电子对 原子间有两对共用电子对 原子间有三对共用电子对 s—s s—p p—p p—p 实例 H2 HCl Cl2 N2 HCl I2 HCl CH2＝CH2 CH≡CH 提醒 σ键和π键判断：①σ键稳定，π键活泼；②共价单键是σ键；③共价双键中有一个σ键和一个π键；④共价三键中有一个σ键和两个π键。 σ键和π键的识别和计算 σ键和π键的识别 键线式呈现的结构，不能忽略省去的碳氢键 含有苯环的结构，不能忽略苯环中的碳氢键 1 mol苯分子中含有σ键的物质的量为12 mol。乙炔分子中σ键和π键的数目之比是3∶2。HCOONa中σ键和π键的数目之比是3∶1 配合物中的σ键和π键(一般，配位键是σ键) 由内界与外界组成的配合物：内界和外界之间一般存在离子键，如[Cu(NH3)4]SO4中，[Cu(NH3)4]2＋与SO之间是离子键，内界与外界中均含有σ键。1 mol [Cu(NH3)4]SO4中含有σ键的物质的量为20 mol 无外界的配合物，直接计算内界中的σ键数目。1 mol [Fe(CO)5]中含有σ键的物质的量为10 mol，π键的物质的量为10 mol 【例3-1】列有关共价键参数的比较中，不正确的是 A．键能： B．键长： C．分子中的键角： D．乙烯分子中碳碳键的键能：键>键 【例3-2】下列说法中正确的是 A．分子中共价键键能越高，键长越长，则分子越稳定 B．元素周期表中的ⅡA族和ⅦA族元素的原子间不能形成共价键 C．水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180° D．N—N、N=N、N≡N键能之比为1.00:2.17:4.90，说明N2分子中π键键能>σ键键能 【例3-3】按要求回答问题： （1）1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为 NA。 （2）CS2分子中，共价键的类型有 。 （3）下列物质中：①MgCl2；②Na2O2； ③CS2 ；④NaOH； ⑤H2，只存在极性键的是 (填序号，下同)，只存在非极性键的是 ，只存在离子键的是 ，既存在离子键又存在极性共价键的是 ，既存在离子键又存在非极性共价键的是 。 【变式3-1】下列说法中不正确的是 A．σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强 B．两个原子之间形成共价键时，最多有一个σ键 C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键 D．基态N原子核外电子有5种不同的空间运动状态 【变式3-2】Fe(NH4)[Fe(CN)6](俗称铵铁蓝)是一种蓝色的无机颜料。下列有关该物质的说法错误的是 A．电负性：N＞C＞H B．铵铁蓝中铁元素有两种化合价 C．NH中H－N－H的键角比NH3中的H－N－H的键角大 D．铵铁蓝中的配体是，该配体中σ键与π键的数目之比是2∶1 ◆题型四 分子的空间结构 解题要点 价层电子对理论、杂化轨道理论与分子间的空间构型关系 杂化轨类型 杂化轨道数目 孤电子对数 杂化轨道间夹角 空间构型 实例 分子构型 杂化轨道理论 sp 2 —— 180 直线 BeCl2 sp2 3 —— 120 平面三角形 BF3 sp3 4 无 10928' 四面体形 CH4 1 三角形 NH3 2 V形 H2O 价层电子对互斥理论 电子对数 成键对数 孤电子对数 电子对空间构型 分子空间构型 实例 2 2 0 直线 直线 BeCl2 3 3 0 三角形 三角形 BF3 2 1 V形 SnBr2 4 4 0 四面体 四面体 CH4 3 1 三角锥形 NH3 2 2 V形 H2O 说明：配位数为4的空间构型有：①四面体，如[Zn(NH3)4]2＋，②四方形，如[Ni(CN)4]2－。 【例4-1】列有关共价键参数的比较中，不正确的是 A．键能： B．键长： C．分子中的键角： D．乙烯分子中碳碳键的键能：键>键 【例4-2】用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是 A．SO2、CS2、HCN都是直线形的分子 B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120° C．CH2O、CO、SO3都是平面三角形的粒子 D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子 【变式4-1】氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C－C≡N，性质与卤素相似。下列说法正确的是 A．不和氢氧化钠溶液发生反应 B．分子中N≡C的键长大于C－C的键长 C．分子中含有两个σ键和四个π键 D．分子中既有极性键又有非极性键 【变式4-2】下列分子或离子的空间结构相同的是 A．BeCl2和SO2 B．BF3和PCl3 C．和 D．SO3和ClO 【变式4-3】下列化学用语表述正确的是 A．丙烷的空间填充模型： B．SO2的VSEPR模型： C．基态24Cr原子的价层电子轨道表示式： D．Cl-Cl的p-pσ键模型： ◆题型五 离子键、配位键与金属键 解题要点 化学键比较 化学键类型 离子键 共价键 金属键 非极性键 极性键 配位键 成键本质 阴阳离子 的相互作用 共用电子对 金属阳离子与自由电子的强烈相互作用 共用电子对无偏向 共用电子对有偏向 共用电子对由一方提供 成键规律 活泼金属与 活泼非金属相结合 同种 非金属原子 不同 非金属原子 一方有孤对电子 一方有空轨道 金属元素 或不同的金属元素 形成物质 离子化合物 非金属单质 共价化合物 金属单质和合金 形成晶体 离子晶体 分子晶体或原子晶体 金属晶体 键的强弱 衡量 晶格能 键能或键长 原子化热 决定 因素 离子电荷越____高，半径越____小，离子键就越强 键长越____短，键能越____大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定 金属阳离子电荷越____大，半径越____小，金属键越强 特征 方向性 无 有 无 饱和性 无 有 无 【例5-1】下列物质中，只含有离子键的化合物是 A． B． C． D． 【例5-2】胆矾可写成，其结构示意图如下： 下列有关说法正确的是 A．胆矾是离子晶体 B．通常H2O比NH3更易与铜离子形成配位键 C．在上述结构示意图中，存在的化学键有配位键、极性键、非极性键 D．中，每个与5个形成配位键 【变式5-1】金属的下列性质中，不能用金属键解释的是 A．易传热 B．加工易变性但不碎 C．易锈蚀 D．有特殊的金属光泽 【变式5-2】下列叙述正确的是 A．金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，是由于金属离子之间有较强的作用 B．因为离子键无饱和性，故一种离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子 C．金属是借助金属离子的运动，把能量从温度高的部分传到温度低的部分 D．[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空轨道，H2O中的O原子提供孤对电子形成配位键 【变式5-3】在合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前需经铜氨溶液除去CO，其反应为[Cu(NH3)2]++CO+NH3[Cu(NH3)3CO]+。下列说法中正确的是 A．原料气需净化是为了防止催化剂“中毒” B．铜氨溶液吸收CO适宜的条件是高温高压 C．[Cu(NH3)3CO]+中提供孤对电子形成配位键的原子是N和О D．[Cu(NH3)3CO]+中H一N一H的键角小于NH3分子中H一N一H的键角 ◆题型六 分子间作用力 解题要点 分子间作用力（范德华力和氢键）与分子的性质 范德华力 组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，熔、沸点越高 氢键 ①氢键表示方法 X—H…Y(X、Y为N、O、F原子，可以相同，也可不同) HF分子间的氢键 乙酸以分子间氢键缔合成的二聚体结构 邻羟基苯甲醛分子内形成了氢键 ②分子间氢键：使物质的熔沸点升高，在水中的溶解度增加 ③解释一些特殊现象： 接近水的沸点时水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些(解释：接近水的沸点的蒸气中存在一定量的水分子因氢键而相互缔合，形成所谓的缔合分子)。 HF分子的相对分子质量测定结果比理论值偏大(解释：HF分子间通过氢键形成缔合分子，使测定结果偏大) 相似相溶原理 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 影响分子溶解性的因素 ①首先考虑有无氢键，如氨气极易溶于水，主要是氨气分子与水分子之间形成了氢键 ②若无氢键，则考虑“相似相溶”规律，如HCl极易溶于水，HCl分子与水分子之间不存在氢键，所以考虑HCl分子与水分子均为极性分子，根据“相似相溶”，HCl易溶于水 ③最后考虑分子是否与水反应，如Cl2既不是极性分子，也不能与水分子形成氢键，但氯气能溶于水，原因是氯气能与水发生反应 【例6-1】下列各组物质熔化或升华时，所克服的粒子间作用力属于同种类型的是 A．和熔化 B．晶体硅和金刚石熔化 C．食盐和蔗糖熔化 D．汞和干冰升华 【例6-2】下列说法正确的是 A．沸点大小： B．很稳定性很强，是因为分子间能形成氢键 C．对羟基苯甲醛()比邻羟基苯甲醛()的沸点低 D．构成单质分子的微粒之间不一定存在共价键 【例6-3】下列现象不能用氢键解释的是 A．水分子高温下也很稳定 B．NH3容易液化 C．甲醇极易溶于水 D．液态氟化氢的化学式有时可以写成(HF)n的形式 【变式6-1】下列对分子结构及其性质的解释中，不正确的是 A．乙烷难溶于水、溴易溶于四氯化碳都可用相似相溶原理解释 B．酸性：，是因为分子中的氢原子数目比HClO多 C．羟基乙酸不属于手性分子，因其分子中不存在手性碳原子 D．的沸点高于，因乙醇分子中含—OH，能形成分子间氢键 【变式6-2】（1）常温下，在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷，原因是 。 （2）在常压下，甲醇的沸点(65 ℃)比甲醛的沸点(－19 ℃)高，主要原因是 。 （3）元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为 ，其沸点比NH3的 (填“高”或“低”)，其判断理由是 。 （4）苯胺与甲苯()的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(－5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(－95.0 ℃)、沸点(110.6 ℃)，原因是 。 【变式6-3】氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式如图所示，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。 （1）比较两元素的第一电离能N O(填>、<或=)。 （2）氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为 ，羰基碳原子的杂化轨道类型为 。 （3）查文献可知，可用2-氯-4-氨基吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲，其反应方程式如下所示： 反应过程中，每生成1mol氯吡苯脲，反应物断了 个键和 个键。(用表述阿伏加德罗常数) （4）膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有，，等 ①请用共价键知识解释分子比分子稳定的原因： 。 ②在水中极易溶解，其原因是 。 ◆题型七 常见的晶体模型分析 解题要点 1.晶胞中粒子数目的计算方法——均推法 原则 晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个粒子分得的份额就是 方法 长方体 非长方体(六棱柱晶胞) 2．晶胞中粒子配位数的判断 一个粒子周围最邻近的粒子的数目称为配位数，它反映了晶体中粒子排列的紧密程度。 （1）晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。常见晶胞的配位数如下： 简单立方：配位数为6 面心立方：配位数为12 体心立方：配位数为8 （2）离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。 以NaCl晶体为例 ①找一个与其离子连接情况最清晰的离子，如图中心的灰球(Cl－)。 ②数一下与该离子周围距离最近的异种电性离子数，如图标数字的面心白球(Na＋)。确定Cl－的配位数为6，同样方法可确定Na＋的配位数也为6。 3．晶体熔、沸点的比较 离子晶体 一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，晶格能越大（即离子间的作用力就越强），其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞NaCl＞CsCl 原子晶体 原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔沸点越高，如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅 分子晶体 ①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体，熔沸点反常的高。如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S 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SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4 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CO＞N2 ④烷烃的同分异构体，支链越多，对称性强，熔、沸点越低 金属晶体 一般来说，金属阳离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属键越强，金属熔沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg＜Al 异类晶体 一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，如SiO2＞NaCl＞CO2 4.计算晶体密度的方法 （1）思维流程 （2）计算公式：（N为晶胞中的粒子数，M为晶胞化学式的摩尔质量，NA为阿伏加德罗常数，a为晶胞边长）。 （3）常用到的单位换算: 1m=102cm=109nm=1010Å=1012pm。 5.计算晶体中粒子间距离的方法 （1）思维流程 （2）计算方法：微粒间距离的计算常常涉及晶体密度、NA、m、晶体体积等数据，解答这类题目时，一要掌握“均摊法”原理，二要熟悉常见晶体的结构特征，三要明确微粒的位置，结合数学知识，找出所求微粒间的距离与晶胞边长、面对角线或者体对角线的关系。 【例7-1】列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是 A．金刚石>晶体硅>金刚砂 B． C． D．金刚石>生铁>纯铁>钠 【例7-2】BN是一种无机非金属材料，立方BN的硬度仅次于金刚石，其晶胞如下图所示．下列说法不正确的是 A．立方BN属于共价晶体 B．1个晶胞中含有4个B和4个N C．距离每个B最近的N有4个 D．1 mol立方BN中含有2 mol共价键 【例7-3】催化剂的回收。将回收的废催化剂进行处理，制成的改性Fe3O4是一种优良的磁性材料，该Fe3O4晶胞的的结构如图所示，研究发现结构中的Fe2＋只可能出现在图中某一“▲”所示位置上，请确定Fe2＋所在晶胞的位置_______，请说明确定理由：__________________________________________________。 （2）分析MnO2的结构，下图是MnO2的一种晶型的晶胞，该晶胞中O2－所围成的空间构型是_____________。 【变式7-1】砷可用于制取新型半导体材料砷化镓，砷化镓晶胞如图所示。 下列说法正确的是 A．NO2－、NO3－的空间构型均为平面三角形 B．基态As原子的核外电子排布式为[Ar]4s24p3 C．NH3的沸点比PH3高的原因是NH3能形成分子间氢键 D．砷化镓晶胞中每个As原子周围与它最近且距离相等的Ga原子有6个 【变式7-2】某钛酸钙的晶体结构如图(a)，某钙钛矿型太阳能光伏电池的有机半导材料的结构如图(b)所示，其中A为，另两种离子为I-和Pb2+。 下列说法错误的是 A．钛酸钙的化学式为CaTiO3 B．图(b)中，X为Pb2+ C．中含有配位键 D．晶体结构中与每个Ca2+紧邻的O2-有12个 【变式7-3】碳元素的单质有多种形式，下图依次是、石墨和金刚石的结构图： 回答下列问题： （1）基态碳原子的最外层电子排布式为 。 （2）所属的晶体类型为 晶体。 （3）石墨所属的晶体类型为 晶体。 （4）上述三种单质互称为 。 a．同系物 b．同素异形体 c．同分异构体 （5）太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。硅和卤素单质反应可以得到SiX4，SiX4的熔沸点如下表所示： SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 熔点/K 183.0 203.2 278.6 393.7 沸点/K 187.2 330.8 427.2 560.7 SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4沸点依次升高的原因是 。 （6）由Cu、O构成的一种化合物常作为反应的催化剂，其晶胞结构如下图所示，该物质的化学式为 。 （7）Na、K等活泼金属在中燃烧得到的、具有强氧化性，常做消毒剂。已知的晶胞如下图所示： 设阿伏加德罗常数的值为，晶胞的参数为a nm。晶胞的密度为 (用含a、的代数式表示)。 ◆题型八 物质结构与性质综合 【例8-1】铜(Cu)、铁(Fe)、银(Ag)、镍(Ni)、钛(Ti)及其化合物在生产生活中应用广泛。 （1）基态Ni原子的外围电子排布式为 。 （2）［Ag(NH3)2］+中含有的σ键数目为 。 （3）配合物[Cu(NH3)4]SO4与NH3相比，H—N—H的键角前者 后者(填“>”、“<”或“=”)。 （4）某镍配合物由1个与2个离子组成。组成该镍配合物的元素中，属于第二周期元素非金属性由高到低的顺序为 (用元素符号表示)。 （5）已知Ti元素的电负性为1.5，O元素的电负性为3.5，则Ti、O原子之间通过 形成化合物TiO2(填“离子键”或“共价键”)。 （6）利用该纳米铁制成的改性Fe3O4是一种优良的磁性材料，该Fe3O4晶胞的的结构如图所示，研究发现结构中的Fe2+只可能出现在图中某一“▲”所示位置上，请确定Fe2+所在晶胞的位置 (填a或b或c)。 【例8-2】有机物中的(键较难断裂，活化键是有机反应研究的热点之一、由经两步反应合成，均需使键活化，步骤如下 （1）铬、铁位于元素周期表中的 (填序号)。 a．s区        b．d区        c．p区        d．ds区 （2）转化为的过程中，键中的 (填“”或“”)键断裂，发生加成反应，转化为键。 （3）利用有机金属框架(MOF)构筑双铁催化剂，制备过程的核心结构变化如下。 注：代表+2价铁，代表+3价铁。 ①与的相对分子质量相差较大，但二者的沸点却极为接近(相差1℃左右)，原因有： ⅰ．的极性强于；ⅱ． 。 ②易被氧化为，结合价层电子排布解释原因： 。 （4）铜铬催化剂的主要成分是CuCl、和(甲基硼酸)等，能有效抑制副产物的生成。 ①中B的杂化轨道类型是 。 ②已知：和均为一元弱酸。推测 (填“>”或“<”) 【变式8-1】铬与氮能形成多种化合物，其中氮化铬(CrN)具有高的硬度和良好的耐磨性，是一种很受重视的耐磨涂层。将低碳铬铁在真空加热炉于1150℃氮化得到粗氮化铬铁，再经硫酸处理，除去铁杂质。经过滤、水洗、干燥，即得氮化铬。也可由氨和卤化铬反应制得。 （1）三价铬离子能形成多种配位化合物。中提供电子对形成配位键的原子是N、O、Cl，配体是NH3、___________和Cl- ，中心离子的配位数为___________，N、O、Cl原子半径较大的是___________，N和O电负性较大的是___________，N和O第一电离能较大的是___________。 （2）Cr是24号元素，则基态Cr核外电子排布式为___________。 （3）中心原子轨道的杂化类型为___________。 （4）元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为___________，其沸点比的___________(填“高”或“低”)，其判断理由___________。 【变式8-2】我国在新材料领域研究的重大突破，为“天宫”空间站的建设提供了坚实的物质基础。“天宫”空间站使用的材料中含有B、C、N、P、Ni、Fe 等元素。回答下列问题： （1）下列不同状态的硼中，失去一个电子需要吸收能量最多的是 (填标号，下同)，用光谱仪可捕捉到发射光谱的是 。 A． B．    C．    D． （2）镍能形成多种配合物，其中Ni(CO)4是无色挥发性液体，K2[Ni(CN)4]是红黄色单斜晶体。K2[Ni(CN)4]的熔点高于Ni(CO)4的原因是 。 （3）氮化硼(BN)晶体有多种结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，质地软，可作润滑剂。立方相氮化硼与金刚石相似，是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构及晶胞如图所示。 ①石墨能导电，六方相氮化硼结构与石墨相似却不导电，原因是 。 ②立方相氮化硼晶体中“一般共价键”与配位键的数目之比为 。 ③立方相氮化硼晶胞边长为apm， NA代表阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为 g·cm-3。 （4）FeSO4·7H2O的结构如图所示，FeSO4·7H2O中∠1、∠2、∠3由大到小的顺序是 。 （5）镍的某种氧化物常用作催化剂，其晶胞有如图结构特征：镍离子形成面心立方结构，氧离子填充在镍离子构成的八面体空隙中，填充率为100%。 ①从该晶胞中能分割出来的结构图有 (填标号)。 a．    b．    c．   d．    e． ②已知该晶体密度为ρg•cm-3，NA为阿伏加德罗常数的值。该晶胞中镍离子周围与其等距离且最近的镍离子有 个，该距离为 pm(用含ρ和NA的代数式表示)。 学科网（北京）股份有限公司1 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题01 物质结构与性质 题型一 原子核外电子排布 题型二 元素性质的周期性变化 题型三 共价键的类型与键参数 题型四 分子的空间结构 题型五 离子键、配位键与金属键 题型六 分子间作用力 题型七 常见的晶体模型分析 题型八 物质结构与性质综合 ◆题型一 原子核外电子排布 解题要点 1．原子核外电子排布三原理 能量最低原理 原子核外电子尽可能占有能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，这样使整个原子处于最低的能量状态。 泡利原理 1个原子轨道里最多容纳2个电子，且自旋方向相反。 洪特规则 电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋方向相同。 特例：若s、p、d轨道上全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)或全满(p6、d10、f14)，则结构较稳定！ 2．基态原子核核外电子排布式的表示方法 电子排布式 ①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如 K：1s22s22p63s23p64s1 ②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，例如K：[Ar]4s1 轨道表示式 每个方框或圆圈代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。 如基态硫原子的轨道表示式为： 【例1-1】下列说法正确的是 A．基态原子的2s电子的能量较高，其一定在比1s电子离核更远的区域运动 B．已知某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，该元素位于周期表中的d区 C．处于最低能量的原子叫做基态原子，→过程中形成的是吸收光谱 D．最外层电子数为ns2的元素都在元素周期表第2列或第12列 【解析】A．能级和能层只是表示电子在该处出现的概率大小，并不代表电子运动的位置，故基态原子的2s电子的能量较高，不一定在比1s电子离核更远的区域运动，A错误；B．某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，离子的核外电子数是23，所以原子序数是26，即是铁元素，位于第四周期第Ⅷ族，属于d区，B 正确；C．1s22s22px1→1s22s22py1，2P轨道上的能量一样，两者之间没有能量变化，也就没有光谱，C错误；D．最外层电子数为ns2的元素在元素周期表第2列或第12列，还有第18列的He，还有一些过渡元素最外层电子数也为ns2，D错误；故选B。 【答案】B 【例1-2】下列说法错误的是 A．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量不同 B．是激发态原子的电子排布式 C．基态溴原子的简化电子排布式是 D．某原子外围电子排布式是，则该元素位于元素周期表的p区 【答案】C 【解析】A．同一能级，能层越大，能级上电子的能量越大，所以同一原子中，1s、2s、3s电子的能量不同，A正确； B．是激发态原子的电子排布式，根据能量最低原理，其基态电子排布式为，B正确； C．溴原子序数35，基态原子核外电子排布式：，C错误； D．外围电子排布式是的元素是钋元素，位于元素周期表的p区，D正确； 答案选C。 【变式1-1】下列有关构造原理的说法错误的是 A．原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d B．某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2 C．所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理 D．构造原理中的电子排布能级顺序，实质是各能级能量由低到高的顺序 【解析】A．根据构造原理ns＜(n−2)f＜(n−1)d＜np，可判断原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d，故A正确；B．根据构造原理ns＜(n−2)f＜(n−1)d＜np，某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2，故B正确；C．绝大多数基态原子的核外电子排布都遵循构造原理，但也有少数例外，如Cu，故C错误；D．构造原理中电子填入能级的顺序即各能级能量由低到高的顺序，故D正确。 综上所述，答案为C。 【答案】C 【变式1-2】钛(Ti)是一种机械强度大、容易加工的耐高温金属，常用于制造合金。下列有关的化学用语中错误的是 A．原子结构示意图： B．简化电子排布式： C．轨道表示式： D．电子排布式： 【解析】A．Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，因此原子结构示意图：，故A项正确；B．Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，因此简化电子排布式为，故B项正确；C．根据洪特规则[电子在能量相同的轨道(即等价轨道)上排布时，总是尽可能分占不同的轨道且自旋方向同向]可知，图示3d轨道电子排布错误，故C项错误；D．由A项分析可知，D项正确；综上所述，错误的是C项。 【答案】C ◆题型二 元素性质的周期性变化 解题要点 1.微粒半径判断 范围 微粒半径的变化 举例 同周期(0族除外) 原子或离子半径从左到到右逐渐变小 Na＞Mg＞Al 同主族 原子或离子半径从上而下依次增大 Li＜Na＜K；Li＋＜Na＋＜K＋ 同元素 ①原子半径比其阳离子半径大 ②原子半径比其阴离子半径小 H＋＜H＜H－ 电子层结构相同离子 其核电荷数越大，离子半径越小 Al3＋＜Mg2＋＜Na＋＜F－＜O2－ 既不在同周期 又不在同主族 找与一种元素在同周期、与另一种元素在同主族的元素作参照物 如比较F、Na的原子半径，找Cl或Li作参照物：F＜Cl＜Na或F＜Li＜Na 2.元素的电离能和电负性 电离能 递变性 同周期从左到右，第一电离能有逐渐增大的趋势，稀有气体的第一电离能最大 同主族从上到下，第一电离能有逐渐减小的趋势。 应用 ①判断元素金属性的强弱：电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱 ②判断元素的化合价：如果某元素的In＋1≫In，则该元素的常见化合价为＋n，如钠元素I2≫I1，所以钠元素的化合价为＋1 电负性 递变性 同周期从左到右，主族元素电负性逐渐增大 同一主族从上到下，元素电负性呈现减小的趋势 应用 ①判断金属性怀非金属性强弱：金属的电负性通常小于1.8 ②判断元素在化合物中的价态：电负性大者显负价 ③判断化学键类型：两元素的电负性差值大于1.7为离子键 【例2-1】利用反应Na＋KClK↑＋NaCl可制备金属钾。下列说法正确的是 A．半径大小：r(K＋)＞r(Cl－) B．熔点高低：KCl＞NaCl C．电负性大小：χ(Cl)＞χ(Na) D．金属性强弱：Na＞K 【答案】C 【解析】A项，K＋与Cl－的电子层结构相同，但K＋的核电荷数比Cl＋大，所以半径大小：r(K＋)＜r(Cl－)，错误；B项，K＋的半径大于Na＋，则KCl晶体中离子键键长大于NaCl晶体，键能较小，熔点NaCl＞KCl，错误；C项，在同一周期中，从左到右，元素的电负性是递增的，可知电负性χ(Na)＜χ(Cl)，正确；D项，同一主族元素从上到下，原子半径增加，有效核电荷增加不多，则原子半径增大的影响起主要作用，第一电离能由大变小，元素的金属性逐渐增强，金属性：Na＜K，错误。 【例2-2】前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。基态时，X原子核外有6个电子，Y原子3p原子轨道半充满，Z原子3p原子轨道上有2个未成对电子。W与Y处于同一主族。下列说法正确的是 A．第一电离能：Z＜Y B．Y的简单气态氢化物的热稳定性比W的弱 C．原子半径：r(W)＜r(Z) D．X的最高价氧化物对应水化物的酸性比Z的强 【答案】A 【解析】前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，基态时，X原子核外有6个电子，则X为C元素，Y原子3p原子轨道半充满，则Y为P元素，Z原子3p原子轨道上有2个未成对电子，则Z为S元素，W与Y处于同一主族，则W为As元素。由分析知，X为C，Y为P，Z为S，W为As。 A项，由于P的3p能级处于稳定的半充满状态，难失去电子，则第一电离能比S的大，故第一电离能：S＜P，正确；B项，非金属性越强，其对应的简单气态氢化物越稳定，同主族元素从上往下非金属性逐渐减弱，故P的非金属性大于As，则Y的简单气态氢化物的热稳定性比W的强，错误；C项，同主族从上往下原子半径逐渐增大，从左至右原子半径逐渐减小，故原子半径：r(As)＜r(S)，错误；D项，非金属性越强，其对应的最高价氧化物对应水化物的酸性越强，同周期元素从左至右非金属性逐渐增强，故C的最高价氧化物对应水化物的酸性比S的弱，错误。 【例2-3】部分元素的相关信息如下表所示。 元素 相关信息 X 原子核外有6种不同运动状态的电子 Y 基态原子中s电子总数与p电子总数相等 Z 原子半径在同周期元素中最大 M 逐级电离能(kJ·mol-1)依次为578、1817、2745、11575、14830、18376 Q 基态原子的最外层p轨道上有两个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反 R 基态原子核外有7个能级且能量最高的能级上有6个电子 回答下列问题： （1）请写出Q元素基态原子的外围电子排布图： ，占据最高能级电子的电子云轮廓图为 形。 （2）X、Y、Z、M四种元素的原子半径由小到大的顺序是 (用元素符号表示)。 （3）R元素可形成R2+和R3+，其中较稳定的是R3+，原因是 。 （4）M元素原子的逐级电离能越来越大的原因是 。 （5）与M元素成“对角线规则”关系的某短周期元素T的最高价氧化物的水化物具有两性，写出该两性物质与Z元素的最高价氧化物的水化物反应的化学方程式： 。 【答案】（每空2分） （1） 哑铃 （2）O<C<Al<Na （3）Fe3+的价层电子排布为3d5，处于d能级半充满状态，能量低，结构稳定 （4）因为随着电子逐个失去，阳离子所带正电荷数越来越多，再失去电子需要克服的电性吸引力越来越大，消耗能量越来越多 （5）Be(OH)2+2NaOH=Na2BeO2+2H2O 【分析】X、Y、Z、M、Q、R均为前四周期元素，且原子序数依次增大：X元素原子核外有6种不同运动状态的电子，则X为碳元素；Y元素的基态原子中s电子总数与p电子总数相等，则核外电子排布为1s22s22p4，则Y为氧元素；Z元素的原子半径在同周期元素中最大且应该在第三周期，则Z为钠元素；M原子的第四电离能剧增，表现+3价，则M为Al元素；Q元素的基态原子的最外层p轨道上有两个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反，则p轨道上有5个电子，则Q为氯元素；元素R基态原子核外有7个能级且能量最高的能级上有6个电子，则核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，则R为铁元素。 【解析】（1）Q是氯元素，价电子排布式3s23p5，基态原子的外围电子排布图为：；占据最高能级3p电子的电子云轮廓图为哑铃形； （2）一般地，电子层数越多，原子半径越大，若电子层数相同，质子数越多，原子半径越小。X、Y、Z、M四种元素的原子半径由小到大的顺序是O<C<Al<Na； （3）铁元素可形成Fe2+和Fe3+，其中较稳定的是Fe3+，因为Fe3+的价层电子排布为3d5，处于d能级半充满状态，能量低，结构稳定； （4）铝元素原子的逐级电离能越来越大的是因为随着电子逐个失去，阳离子所带正电荷数越来越多，再失去电子需要克服的电性吸引力越来越大，消耗能量越来越多； （5）与铝元素成“对角线规则”关系的某短周期元素铍的最高价氧化物的水化物Be(OH)2具有两性，Be(OH)2与钠元素的最高价氧化物的水化物氢氧化钠反应生成盐和水，化学方程式为：Be(OH)2+2NaOH=Na2BeO2+2H2O。 【变式2-1】一种超导材料中含Cu、P、O、S等元素。下列说法正确的是 A．原子半径：r(P)＞r(S)＞r(O) B．第一电离能：I1(O)＞I1(S)＞I1(P) C．酸性强弱：H3PO4＞H2SO4 D．基态Cu原子3d轨道上有9个电子 【答案】A 【解析】A项，电子层数相同的，核电荷数越大的离子半径越小，则半径大小r(P)＞r(S)＞r(O)，正确；B项，同一周期主族元素从左向右第一电离能呈增大的趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族比相邻元素的大，则第一电离能：I1(P)＞I1(S)，错误；C项，元素非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，非金属性：P＜S，酸性：H3PO4＜H2SO4，错误；D项，基态Cu原子的价电子排布为3d104s1，错误。 故选C。 【变式2-2】四种基态原子的价层电子排布式如下： 基态原子 X Y Z R 价电子排布式 下列有关推断正确的是 A．原子半径：Y>R>Z>X B．第一电离能：Y<X<R<Z C．电负性：Z>R>X>Y D．Z与Y或R形成的化合物均为共价化合物 【答案】C 【分析】根据价层电子排布式分析可知：X位于第二周期，最外层3个电子，为硼原子；Y位于第三周期，最外层是3个电子，为铝原子；Z位于第二周期，最外层是6个电子，为氧原子；R位于第二周期，最外层5个电子，为氮原子。 【解析】A．同周期元素，从左到右原子半径递减，同主族元素上到下，原子半径递增。所以四者原子半径大小顺序为： Al>B>N>O，即Y>X>R>Z，A错误； B．同周期元素第一电离能从左到右呈递增趋势，同主族元素从上到下第一电离能呈递减趋势。氮原子是第七号元素，其电子排布为1s22s22p3，最后的2p能级为半充满结构，比较稳定。所以，氮的第一电离能大于氧，故第一电离能：N>O>B>Al，第一电离能大小顺序为：R>Z>X>Y，B错误； C．同周期元素电负性从左到右呈递增趋势，同主族元素电负性从上到下呈递减趋势。故电负性大小顺序为：Z>R>X>Y，电负性：O>N>B>Al，C正确； D．Z与Y形成的化合物为Al2O3，属于离子化合物， D错误； 答案选C。 【变式2-3】下图是元素周期表的一部分，图中所列字母分别代表一种化学元素。 请回答下列问题： （1）元素b位于周期表中 区，其基态原子核外有 种运动状态不同的电子。 （2）基态c原子中有 个未成对电子，其中能量最高的电子所在原子轨道的电子云轮廓图为 形。 （3）理论上为离子化合物，猜测其电子式为 。 （4）基态外围电子的轨道表示式为 ，已知高温下化合物比化合物更稳定，试从核外电子排布的角度解释原因 。 （5）b、c、d三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 （填元素符号）。 【答案】（1）p 6 （2）3 哑铃（或纺锤） （3） （4） 的最外层电子排布式为，而的最外层电子排布式为，最外层电子排布达到全满时稳定，所以固态稳定性强于 （5） 【分析】由元素在周期表中的位置可知a为H，b为C，c为N，d为O，e为Na，f为Cu，据此分析解答。 【解析】（1）b为C，位于p区；其基态原子核外有6种运动状态不同的电子。 （2）c为N，其核外电子排布式为：1s22s22p3，核外有3个未成对电子；其中能量最高的电子位于2p轨道，轨道形状为哑铃形或纺锤形； （3）NH5为离子化合物，则其组成为铵根离子和氢负离子，电子式为：； （4）Cu2+外围电子的轨道表示式为；的最外层电子排布式为，而的最外层电子排布式为，最外层电子排布达到全满时稳定，所以高温下稳定性强于； （5）C、N、O为同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，但N的最外层为半满稳定状态，其第一电离能大于O，则第一电离能：。 ◆题型三 共价键的类型与键参数 解题要点 共价键 分类依据 形成共价键的 原子轨道重叠方式 形成共价键的 电子对是否偏移 原子间 共用电子对的数目 类型 σ键 π键 极性键 非极性键 单键 双键 三键 电子云 “头碰头”重叠 电子云“肩并肩”重叠 共用电子对发生偏移 共用电子对不发生偏移 原子间有一对共用电子对 原子间有两对共用电子对 原子间有三对共用电子对 s—s s—p p—p p—p 实例 H2 HCl Cl2 N2 HCl I2 HCl CH2＝CH2 CH≡CH 提醒 σ键和π键判断：①σ键稳定，π键活泼；②共价单键是σ键；③共价双键中有一个σ键和一个π键；④共价三键中有一个σ键和两个π键。 σ键和π键的识别和计算 σ键和π键的识别 键线式呈现的结构，不能忽略省去的碳氢键 含有苯环的结构，不能忽略苯环中的碳氢键 1 mol苯分子中含有σ键的物质的量为12 mol。乙炔分子中σ键和π键的数目之比是3∶2。HCOONa中σ键和π键的数目之比是3∶1 配合物中的σ键和π键(一般，配位键是σ键) 由内界与外界组成的配合物：内界和外界之间一般存在离子键，如[Cu(NH3)4]SO4中，[Cu(NH3)4]2＋与SO之间是离子键，内界与外界中均含有σ键。1 mol [Cu(NH3)4]SO4中含有σ键的物质的量为20 mol 无外界的配合物，直接计算内界中的σ键数目。1 mol [Fe(CO)5]中含有σ键的物质的量为10 mol，π键的物质的量为10 mol 【例3-1】列有关共价键参数的比较中，不正确的是 A．键能： B．键长： C．分子中的键角： D．乙烯分子中碳碳键的键能：键>键 【答案】C 【解析】A．键能：单键<双键<三键，键能：，故A项正确； B．同一主族元素，从上到下，原子半径增大，原子半径：，键长：，故B项正确； C．分子中O和中C都采取不等性杂化，分子中O上有两对孤电子对，分子中C上没有孤电子对，且电子对之间斥力大小顺序如下：孤电子对-孤电子对>孤电子对-成键电子对>成键电子对-成键电子对，分子中的键角：，分子中键角为105º，分子中键角为109º28´，故C项错误； D．键为“头碰头”重叠形成，强度大，键为“肩并肩”重叠形成，强度小，乙烯分子中碳碳键的键能：键>键，故D项正确； 答案选C。 【例3-2】下列说法中正确的是 A．分子中共价键键能越高，键长越长，则分子越稳定 B．元素周期表中的ⅡA族和ⅦA族元素的原子间不能形成共价键 C．水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180° D．N—N、N=N、N≡N键能之比为1.00:2.17:4.90，说明N2分子中π键键能>σ键键能 【答案】D 【解析】A．分子中键能越大，键长越短，则分子越稳定，键能越小键长越长则分子越不稳定，A错误；B．金属和非金属化合可能形成离子键，也可能形成共价键，C错误；C．水分子可表示为H—O—H，水分子空间构型为V形，分子中键角为105°，C错误；D．2倍N—N键能小于N=N键能，N—N和N=N键能和小于N≡N键能，说明N2分子中π键键能>σ键键能，D正确；答案选D。 【例3-3】按要求回答问题： （1）1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为 NA。 （2）CS2分子中，共价键的类型有 。 （3）下列物质中：①MgCl2；②Na2O2； ③CS2 ；④NaOH； ⑤H2，只存在极性键的是 (填序号，下同)，只存在非极性键的是 ，只存在离子键的是 ，既存在离子键又存在极性共价键的是 ，既存在离子键又存在非极性共价键的是 。 【答案】（1）3NA （2）极性键 （3）③ ⑤ ① ④ ② 【解析】（1）HCHO结构式是，共价单键都是σ键，共价双键中一个是σ键，一个是π键，可见1个HCHO分子中含有3个σ键，则在1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为3NA；（2）CS2是由分子构成，在1个CS2分子中C原子与2个S原子形成4个共价键，结构式是S=C=S，C=S键是两种不同的非金属元素的原子形成的共价键，因此属于极性键；（3）①MgCl2是离子化合物，Mg2+与2个Cl-之间以离子键结合，存在离子键；②Na2O2是离子化合物，2个Na+与以离子键结合，在中2个O原子之间以非极性共价键结合，故Na2O2中存在离子键、非极性共价键； ③CS2是由CS2分子构成的共价化合物，其结构式是S=C=S，分子中存在极性共价键；④NaOH是离子化合物，Na+与OH-之间以离子键结合，在OH-中H、O原子之间以极性键结合，故NaOH中含有离子键、极性共价键； ⑤H2是由分子构成的非金属单质，在H2中2个H原子之间以非极性键H-H键结合，故其中只含非极性键。 综上所述可知：只存在极性键的物质序号是③；只存在非极性键的物质序号是⑤；只存在离子键的物质序号是①；既存在离子键又存在极性共价键的物质序号是④；既存在离子键又存在非极性共价键的是②。 【变式3-1】下列说法中不正确的是 A．σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强 B．两个原子之间形成共价键时，最多有一个σ键 C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键 D．基态N原子核外电子有5种不同的空间运动状态 【答案】C 【解析】A．σ键是成键原子的电子云头对头发生重叠，π键是两个p电子云肩并肩发生重叠，所以σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强，A正确；B．两个原子之间形成共价键时，两个原子各有1个电子云头对头发生重叠，所以最多有一个σ键，B正确；C．气体单质中，若为单原子分子(如稀有气体)，则没有σ键，也没有π键，C不正确；D．基态N原子的电子排布式为1s22s22p3，则电子占据5个轨道，所以有5种不同的空间运动状态，D正确；故选C。 【变式3-2】Fe(NH4)[Fe(CN)6](俗称铵铁蓝)是一种蓝色的无机颜料。下列有关该物质的说法错误的是 A．电负性：N＞C＞H B．铵铁蓝中铁元素有两种化合价 C．NH中H－N－H的键角比NH3中的H－N－H的键角大 D．铵铁蓝中的配体是，该配体中σ键与π键的数目之比是2∶1 【答案】D 【解析】A项，同周期从左到右电负性逐渐增大，同主族从上到下电负性逐渐减小，则电负性：N＞C＞H，正确；B项，由化合物中正、负化合价的代数和为0可知，铵铁蓝中铁元素有＋2和＋3两种化合价，正确；C项，根据价层电子对互斥理论可知，NH的空间结构为正四面体形，NH3的空间结构为三角锥形，NH中H－N－H的键角比NH3中的H－N－H的键角大，正确；D项，CN－中C和N之间是三键，与氮气互为等电子体，1个CN－中有1个σ键和2个π键，则该配体中σ键与π键的数目之比是1∶2，错误。 ◆题型四 分子的空间结构 解题要点 价层电子对理论、杂化轨道理论与分子间的空间构型关系 杂化轨类型 杂化轨道数目 孤电子对数 杂化轨道间夹角 空间构型 实例 分子构型 杂化轨道理论 sp 2 —— 180 直线 BeCl2 sp2 3 —— 120 平面三角形 BF3 sp3 4 无 10928' 四面体形 CH4 1 三角形 NH3 2 V形 H2O 价层电子对互斥理论 电子对数 成键对数 孤电子对数 电子对空间构型 分子空间构型 实例 2 2 0 直线 直线 BeCl2 3 3 0 三角形 三角形 BF3 2 1 V形 SnBr2 4 4 0 四面体 四面体 CH4 3 1 三角锥形 NH3 2 2 V形 H2O 说明：配位数为4的空间构型有：①四面体，如[Zn(NH3)4]2＋，②四方形，如[Ni(CN)4]2－。 【例4-1】列有关共价键参数的比较中，不正确的是 A．键能： B．键长： C．分子中的键角： D．乙烯分子中碳碳键的键能：键>键 【答案】C 【解析】A．键能：单键<双键<三键，键能：，故A项正确； B．同一主族元素，从上到下，原子半径增大，原子半径：，键长：，故B项正确； C．分子中O和中C都采取不等性杂化，分子中O上有两对孤电子对，分子中C上没有孤电子对，且电子对之间斥力大小顺序如下：孤电子对-孤电子对>孤电子对-成键电子对>成键电子对-成键电子对，分子中的键角：，分子中键角为105º，分子中键角为109º28´，故C项错误； D．键为“头碰头”重叠形成，强度大，键为“肩并肩”重叠形成，强度小，乙烯分子中碳碳键的键能：键>键，故D项正确； 答案选C。 【例4-2】用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是 A．SO2、CS2、HCN都是直线形的分子 B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120° C．CH2O、CO、SO3都是平面三角形的粒子 D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子 【答案】C 【解析】A．二氧化硫分子中S原子价层电子对个数=2+=2+1=3，含有1个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断二氧化硫空间结构为V形；二硫化碳结构式为S=C=S，CS2中C原子价层电子对个数=2+=2+0=2，无孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断CS2为直线形；HCN结构式为，HCN中C原子价层电子对个数=2+=2+0=2，无孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断HCN为直线形，故A错误；B．BF3中心原子价层电子对个数=3+=3+0=3，无孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断BF3为平面三角形结构，键角为120°；SnBr2中价层电子对个数=2+=2+1=3，含有一个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断SnBr2为V型结构，孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以BF3键角为120°，SnBr2键角小于120°，故B错误；C．CH2O中碳形成3个σ键，所以是sp2杂化为平面三角形结构；中C原子价层电子对个数=3+=3+0=3，无孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断为平面三角形结构；SO3中S原子价层电子对个数=3+=3+0=3，无孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断SO3为平面三角形结构，故C正确；D．PCl3中P原子价层电子对个数=3+=3+1=4，含有一个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断PCl3为三角锥形结构；NH3中N原子价层电子对个数=3+=3+1=4，含有一个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断NH3为三角锥形结构；PCl5中P原子价层电子对个数=5+=5+0=5，不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断PCl5为三角双锥结构，故D错误；答案为C。 【变式4-1】氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C－C≡N，性质与卤素相似。下列说法正确的是 A．不和氢氧化钠溶液发生反应 B．分子中N≡C的键长大于C－C的键长 C．分子中含有两个σ键和四个π键 D．分子中既有极性键又有非极性键 【答案】D 【解析】A．氰气性质与卤素相似，能和氢氧化钠溶液发生反应，故A错误； B．同一周期元素中，原子半径随着原子序数的增大而减小，原子半径越大其键长越长，碳原子半径大于氮原子，所以氰分子中键长小于键长，故B错误； C．单键均为σ键，双键中含有1个σ键1个π键，叁键含有1个σ键2个π键；该分子的结构式为，该分子中含有3个键4个键，故C错误； D．同种原子间形成非极性键，不同原子形成极性键，该分子的结构式为，分子中既有极性键，又有非极性键，故D正确； 故选D。 【变式4-2】下列分子或离子的空间结构相同的是 A．BeCl2和SO2 B．BF3和PCl3 C．和 D．SO3和ClO 【答案】C 【解析】A．分子中中心原子σ键数为2，孤电子对数为，空间结构为直线形，SO2分子中中心原子σ键数为2，孤电子对数为，空间结构为V形，故A错误；B．分子中中心原子σ键数为3，孤电子对数为，空间结构为平面三角形，分子中中心原子σ键数为3，孤电子对数为，空间结构为三角锥形，故B错误；C．中中心原子原子σ键数为4，孤电子对数为，空间结构为正四面体形，中中心原子σ键数为4，孤电子对数为，空间结构为正四面体形，故C正确；D．分子中中心原子σ键数为3，孤电子对数为，空间结构为平面三角形，中中心原子σ键数为3，孤电子对数为，空间结构为三角锥形，故D错误；故答案选C。 【变式4-3】下列化学用语表述正确的是 A．丙烷的空间填充模型： B．SO2的VSEPR模型： C．基态24Cr原子的价层电子轨道表示式： D．Cl-Cl的p-pσ键模型： 【答案】B 【解析】A．图示为丙烷的球棍模型，A错误；B．SO2中心S原子的价层电子对数为：，SO2的VSEPR模型：平面三角形，B正确；C．基态24Cr原子的价层电子轨道表示式：，C错误；D．p轨道为纺锤形，Cl-Cl的p-pσ键模型：，D错误；故选B。 ◆题型五 离子键、配位键与金属键 解题要点 化学键比较 化学键类型 离子键 共价键 金属键 非极性键 极性键 配位键 成键本质 阴阳离子 的相互作用 共用电子对 金属阳离子与自由电子的强烈相互作用 共用电子对无偏向 共用电子对有偏向 共用电子对由一方提供 成键规律 活泼金属与 活泼非金属相结合 同种 非金属原子 不同 非金属原子 一方有孤对电子 一方有空轨道 金属元素 或不同的金属元素 形成物质 离子化合物 非金属单质 共价化合物 金属单质和合金 形成晶体 离子晶体 分子晶体或原子晶体 金属晶体 键的强弱 衡量 晶格能 键能或键长 原子化热 决定 因素 离子电荷越____高，半径越____小，离子键就越强 键长越____短，键能越____大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定 金属阳离子电荷越____大，半径越____小，金属键越强 特征 方向性 无 有 无 饱和性 无 有 无 【例5-1】下列物质中，只含有离子键的化合物是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．O2是只含有共价键的单质，A错误； B．HCl是只含有共价键的化合物，B错误； C．CaCl2是只含有离子键的化合物，C正确； D．NH4Cl是既含有离子键又含有共价键的化合物，D错误； 本题选C。 【例5-2】胆矾可写成，其结构示意图如下： 下列有关说法正确的是 A．胆矾是离子晶体 B．通常H2O比NH3更易与铜离子形成配位键 C．在上述结构示意图中，存在的化学键有配位键、极性键、非极性键 D．中，每个与5个形成配位键 【答案】A 【解析】A．胆矾是五水硫酸铜，胆矾是由水合铜离子及硫酸根离子构成的，属于离子晶体，A正确；B．往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2+配离子，故NH3比H2O更易与铜离子形成配位键，B错误；C．在题述结构示意图中，存在O→Cu配位键，H-O、S-O极性共价键和配离子与硫酸根离子之间形成离子键，C错误；D．根据图示结构，每个Cu2+与4个H2O形成配位键，D错误；故选A。 【变式5-1】金属的下列性质中，不能用金属键解释的是 A．易传热 B．加工易变性但不碎 C．易锈蚀 D．有特殊的金属光泽 【答案】C 【解析】A．金属晶体的导热是由于晶体内部，自由电子与金属阳离子的碰撞，能用金属晶体结构，即能用金属键理论解释加以解释，故A正确；B．金属有延展性，加工易变形，发生形变时，自由电子仍然可以在金属于离子之间流动，使金属不会断裂破碎，能用金属晶体结构，即能用金属键理论解释加以解释，故B正确；C．金属易锈蚀与金属晶体结构无关、与化学性质有关，金属的化学性质比较活泼，容易被空气中的氧气所氧化，故金属易锈蚀不能用金属晶体结构加以解释，故C错误；D．自由电子很容易被激发，所以它们可以吸收许多光并发射各种可见光，所以大部分金属为银白色，能用金属晶体结构加以解释，即能用金属键理论解释加以解释，故D正确；故选C。 【变式5-2】下列叙述正确的是 A．金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，是由于金属离子之间有较强的作用 B．因为离子键无饱和性，故一种离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子 C．金属是借助金属离子的运动，把能量从温度高的部分传到温度低的部分 D．[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空轨道，H2O中的O原子提供孤对电子形成配位键 【答案】D 【解析】A．金属受外力作用时变形而不易折断是因为金属晶体中各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，金属阳离子和自由电子之间的作用不被破坏，故A错误； B．离子键无饱和性，体现在一种离子周围尽可能多的吸引带异性电荷的离子，但还要受两种离子的半径比和电荷比的影响，如NaCl晶体中每个Na＋周围吸引6个Cl-，每个Cl-周围也只能吸引6个Na＋，故Cl-和Na＋的个数比为1∶1，故B错误； C．金属的导热性是由自由电子与金属阳离子碰撞将能量进行传递，故C错误； D．Cu2＋有空轨道，H2O中O原子有孤对电子，可以形成配位键，故D正确； 故选D。 【变式5-3】在合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前需经铜氨溶液除去CO，其反应为[Cu(NH3)2]++CO+NH3[Cu(NH3)3CO]+。下列说法中正确的是 A．原料气需净化是为了防止催化剂“中毒” B．铜氨溶液吸收CO适宜的条件是高温高压 C．[Cu(NH3)3CO]+中提供孤对电子形成配位键的原子是N和О D．[Cu(NH3)3CO]+中H一N一H的键角小于NH3分子中H一N一H的键角 【答案】A 【解析】A．CO等能与催化剂发生反应，从而失去活性，所以需要净化，A正确；B．该反应正反应方向为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，不利于CO和NH3的吸收，B错误；C．提供孤对电子形成配位键的原子是N和C，C错误；D．NH3形成配位键后，原有的孤对电子转化为成键电子对，键角变大，D错误；答案选A。 ◆题型六 分子间作用力 解题要点 分子间作用力（范德华力和氢键）与分子的性质 范德华力 组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，熔、沸点越高 氢键 ①氢键表示方法 X—H…Y(X、Y为N、O、F原子，可以相同，也可不同) HF分子间的氢键 乙酸以分子间氢键缔合成的二聚体结构 邻羟基苯甲醛分子内形成了氢键 ②分子间氢键：使物质的熔沸点升高，在水中的溶解度增加 ③解释一些特殊现象： 接近水的沸点时水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些(解释：接近水的沸点的蒸气中存在一定量的水分子因氢键而相互缔合，形成所谓的缔合分子)。 HF分子的相对分子质量测定结果比理论值偏大(解释：HF分子间通过氢键形成缔合分子，使测定结果偏大) 相似相溶原理 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 影响分子溶解性的因素 ①首先考虑有无氢键，如氨气极易溶于水，主要是氨气分子与水分子之间形成了氢键 ②若无氢键，则考虑“相似相溶”规律，如HCl极易溶于水，HCl分子与水分子之间不存在氢键，所以考虑HCl分子与水分子均为极性分子，根据“相似相溶”，HCl易溶于水 ③最后考虑分子是否与水反应，如Cl2既不是极性分子，也不能与水分子形成氢键，但氯气能溶于水，原因是氯气能与水发生反应 【例6-1】下列各组物质熔化或升华时，所克服的粒子间作用力属于同种类型的是 A．和熔化 B．晶体硅和金刚石熔化 C．食盐和蔗糖熔化 D．汞和干冰升华 【答案】B 【解析】A．是离子晶体，熔化时克服离子键，是共价晶体，熔化时克服共价键，克服的粒子间作用力不相同，A错误；B．晶体硅和金刚石都是共价晶体，熔化时都克服共价键，克服的粒子间作用力相同，B正确；C．食盐为离子晶体，熔化时克服离子键，蔗糖为分子晶体，熔化时克服范德华力，克服的粒子间作用力不相同，C错误；D．汞为金属晶体，升华时克服金属键，干冰为分子晶体，升华时克服范德华力，克服的粒子间作用力不相同，D错误；答案选B。 【例6-2】下列说法正确的是 A．沸点大小： B．很稳定性很强，是因为分子间能形成氢键 C．对羟基苯甲醛()比邻羟基苯甲醛()的沸点低 D．构成单质分子的微粒之间不一定存在共价键 【答案】D 【解析】A．HF、HCl、HBr、HI它们的结构相似，相对分子质量逐渐增大，范德华力逐渐增强，但是由于HF分子间可以形成氢键，故沸点HF﹥HI﹥HBr﹥HCl，A错误；B．HF的稳定性很强，是由于F的非金属性强，H-F键键能较大，与氢键无关，B错误；C．邻羟基苯甲醛存在分子内氢键(使其熔、沸点降低)，对羟基苯甲醛只存在分子间氢键(使其熔、沸点升高)，故对羟基苯甲醛的熔、沸点比邻羟基苯甲醛的高，C错误；D．稀气体之间不存任何化学键，所以构成单质分子的粒子之间不一定存在共价键，D正确；故选D。 【例6-3】下列现象不能用氢键解释的是 A．水分子高温下也很稳定 B．NH3容易液化 C．甲醇极易溶于水 D．液态氟化氢的化学式有时可以写成(HF)n的形式 【答案】A 【解析】A．水分子的稳定性与氧元素的非金属性强有关，与氢键无关，所以水分子高温下也很稳定不能用氢键解释，故A符合题意；B．氨分子间能形成分子间氢键，分子间作用力大，所以容易液化，则氨气容易液化能用氢键解释，故B不符合题意；C．甲醇分子中含有的羟基能与水分子形成氢键，所以极易溶于水，则甲醇极易溶于水能用氢键解释，故C不符合题意；D．氟化氢分子间能形成分子间氢键，分子间作用力大，所以液态氟化氢的化学式可以写成(HF)n，则液态氟化氢的化学式有时可以写成(HF)n的形式能用氢键解释，故D不符合题意；故选A。 【变式6-1】下列对分子结构及其性质的解释中，不正确的是 A．乙烷难溶于水、溴易溶于四氯化碳都可用相似相溶原理解释 B．酸性：，是因为分子中的氢原子数目比HClO多 C．羟基乙酸不属于手性分子，因其分子中不存在手性碳原子 D．的沸点高于，因乙醇分子中含—OH，能形成分子间氢键 【答案】B 【解析】A．水为极性分子，乙烷、溴、四氯化碳都为非极性分子，所以乙烷难溶于水、溴易溶于四氯化碳都可用相似相溶原理解释，A正确；B．酸性的强弱与分子中氢原子数目的多少无关，酸性：，是因为分子中的非羟基氧原子数目比HClO多，B不正确；C．羟基乙酸分子中没有手性碳原子，所以不属于手性分子，C正确；D．分子中含有-OH，能形成分子间的氢键，而分子间不能形成氢键，所以的沸点高于，D正确；故选B。 【变式6-2】（1）常温下，在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷，原因是 。 （2）在常压下，甲醇的沸点(65 ℃)比甲醛的沸点(－19 ℃)高，主要原因是 。 （3）元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为 ，其沸点比NH3的 (填“高”或“低”)，其判断理由是 。 （4）苯胺与甲苯()的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(－5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(－95.0 ℃)、沸点(110.6 ℃)，原因是 。 【答案】（1）乙醇与水之间形成氢键而氯乙烷没有。（2）甲醇分子间存在氢键。（3）三角锥形 NH3分子间存在氢键。（4） 苯胺分子之间存在氢键。 【解析】（1）由于乙醇与水分子间存在氢键，而氯乙烷和水分子间不存在氢键，故乙醇在水中的溶解度大于氯乙烷的溶解度。（2）甲醇分子中含有羟基，分子间可以形成氢键，而甲醛分子间只有范德华力，氢键强于范德华力，因此常压下，甲醇的沸点比甲醛高。（3）元素As与N位于同主族，As的氢化物(AsH3)分子的立体结构与N的氢化物(NH3)分子的立体结构相同，均为三角锥形；AsH3的沸点比NH3的低，原因为NH3分子间存在氢键。（4）苯胺的晶体类型为分子晶体，苯胺分子中有氨基，可以形成分子间氢键使得苯胺晶体的熔点、沸点分别高于甲苯。 【变式6-3】氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式如图所示，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。 （1）比较两元素的第一电离能N O(填>、<或=)。 （2）氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为 ，羰基碳原子的杂化轨道类型为 。 （3）查文献可知，可用2-氯-4-氨基吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲，其反应方程式如下所示： 反应过程中，每生成1mol氯吡苯脲，反应物断了 个键和 个键。(用表述阿伏加德罗常数) （4）膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有，，等 ①请用共价键知识解释分子比分子稳定的原因： 。 ②在水中极易溶解，其原因是 。 【答案】（1）> （2）、 （3） （4）H—O键的键能大于N—H键的键能 和均为极性分子，极性分子易溶于极性溶解，且与之间形成氢键 【解析】（1）同一周期主族元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，由于N的最高能级电子半满，更稳定，第一电离能大于同周期相邻的两种元素，故第一电离能N>O； （2）氯吡苯脲晶体中，环外N原子杂化方式为sp3，环上氮原子杂化方式为sp2，故氮原子的杂化轨道类型为sp3、sp2，羰基碳原子的杂化轨道类型为sp2； （3）2-氯-4-氨基吡啶与异氰酸苯酯反应生成氯吡苯脲的过程中，异氰酸苯酯中碳氮双键中的π键断开，2-氯-4-氨基吡啶中一个氮氢单键断开，氮氢单键为σ键，故每生成1mol氯吡苯脲，反应物断了NA个σ键和NA个π键； （4）①O元素非金属性大于N元素，H—O键的键能大于N—H键的键能，故H2O分子比NH3分子稳定； ②NH3和H2O均为极性分子，极性分子易溶于极性溶解，且NH3与H2O之间形成氢键，故NH3在水中极易溶解。 ◆题型七 常见的晶体模型分析 解题要点 1.晶胞中粒子数目的计算方法——均推法 原则 晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个粒子分得的份额就是 方法 长方体 非长方体(六棱柱晶胞) 2．晶胞中粒子配位数的判断 一个粒子周围最邻近的粒子的数目称为配位数，它反映了晶体中粒子排列的紧密程度。 （1）晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。常见晶胞的配位数如下： 简单立方：配位数为6 面心立方：配位数为12 体心立方：配位数为8 （2）离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。 以NaCl晶体为例 ①找一个与其离子连接情况最清晰的离子，如图中心的灰球(Cl－)。 ②数一下与该离子周围距离最近的异种电性离子数，如图标数字的面心白球(Na＋)。确定Cl－的配位数为6，同样方法可确定Na＋的配位数也为6。 3．晶体熔、沸点的比较 离子晶体 一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，晶格能越大（即离子间的作用力就越强），其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞NaCl＞CsCl 原子晶体 原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔沸点越高，如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅 分子晶体 ①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体，熔沸点反常的高。如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S 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SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4 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CO＞N2 ④烷烃的同分异构体，支链越多，对称性强，熔、沸点越低 金属晶体 一般来说，金属阳离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属键越强，金属熔沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg＜Al 异类晶体 一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，如SiO2＞NaCl＞CO2 4.计算晶体密度的方法 （1）思维流程 （2）计算公式：（N为晶胞中的粒子数，M为晶胞化学式的摩尔质量，NA为阿伏加德罗常数，a为晶胞边长）。 （3）常用到的单位换算: 1m=102cm=109nm=1010Å=1012pm。 5.计算晶体中粒子间距离的方法 （1）思维流程 （2）计算方法：微粒间距离的计算常常涉及晶体密度、NA、m、晶体体积等数据，解答这类题目时，一要掌握“均摊法”原理，二要熟悉常见晶体的结构特征，三要明确微粒的位置，结合数学知识，找出所求微粒间的距离与晶胞边长、面对角线或者体对角线的关系。 【例7-1】列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是 A．金刚石>晶体硅>金刚砂 B． C． D．金刚石>生铁>纯铁>钠 【解析】A．金刚石、晶体硅、金刚砂都是共价晶体，原子半径越小，键能越大，熔沸点越高，熔沸点：金刚石>金刚砂>晶体硅，故A错误；B．都是分子晶体，相对分子质量越大熔沸点越高，熔沸点 ，故B正确；C．MgO是离子晶体，熔沸点最高，H2O、Br2、O2都是分子晶体，H2O 分子间能形成氢键，熔沸点较高，Br2的相对分子质量大于O2，所以熔沸点，故C错误；D．金刚石是共价晶体，熔沸点最高，生铁、纯铁、钠都是金属晶体，合金的熔沸点低于成分金属，所以熔沸点：金刚石>纯铁>生铁>钠，故D错误；选B。 【答案】B 【例7-2】BN是一种无机非金属材料，立方BN的硬度仅次于金刚石，其晶胞如下图所示．下列说法不正确的是 A．立方BN属于共价晶体 B．1个晶胞中含有4个B和4个N C．距离每个B最近的N有4个 D．1 mol立方BN中含有2 mol共价键 【答案】D 【解析】A项，立方BN的硬度仅次于金刚石，属于共价晶体，正确；B项，根据均摊法，该晶胞中位于顶点和面心的原子个数为8×＋6×＝4，位于晶胞内部的原子个数为4，则1个晶胞中含有4个B和4个N，正确；C项，根据晶胞结构可知，每个B最近的N有4个，每个N最近的B有4个，正确；D项，立方BN中每个B形成4个B－N键，1 mol立方BN中含有4 mol共价键，错误。 【例7-3】催化剂的回收。将回收的废催化剂进行处理，制成的改性Fe3O4是一种优良的磁性材料，该Fe3O4晶胞的的结构如图所示，研究发现结构中的Fe2＋只可能出现在图中某一“▲”所示位置上，请确定Fe2＋所在晶胞的位置_______，请说明确定理由：_________________________________________________________________________________________。 （2）分析MnO2的结构，下图是MnO2的一种晶型的晶胞，该晶胞中O2－所围成的空间构型是________________。 【答案】（1）c 该Fe3O4晶胞中含4×＋3×＝2个Fe3＋、12×＋1＝4个O，结合化学式可知，还缺1个Fe2＋离子，则Fe2＋所在晶胞的位置体内c位置 （2）八面体 【解析】（1）根据“均摊法”，该Fe3O4晶胞的中含4×＋3×＝2个Fe3＋、12×＋1＝4个O，结合化学式可知，还缺1个Fe2＋离子，则Fe2＋所在晶胞的位置体内c位置；（2）由晶胞结构可知，晶胞中位于面上的4个氧离子与位于体内的2个氧离子围成的空间构型为八面体，故答案为：八面体。 【变式7-1】砷可用于制取新型半导体材料砷化镓，砷化镓晶胞如图所示。 下列说法正确的是 A．NO2－、NO3－的空间构型均为平面三角形 B．基态As原子的核外电子排布式为[Ar]4s24p3 C．NH3的沸点比PH3高的原因是NH3能形成分子间氢键 D．砷化镓晶胞中每个As原子周围与它最近且距离相等的Ga原子有6个 【答案】C 【解析】A项，NO2－中N原子价层电子对数＝2＋＝3，其中有一个孤电子对，所以其空间构型为V形；NO3－中N原子价层电子对数＝3＋＝3，没有孤电子对，所以其空间构型为平面三角形形；错误；B项，砷元素的原子序数为33，基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p3，错误；C项，N属于电负性强的元素，NH3能形成分子间氢键，使NH3的沸点比PH3高；正确；D项，由晶胞示意图可知，砷化镓晶胞中每个As原子周围与它最近且距离相等的Ga原子有4个，错误。 【变式7-2】某钛酸钙的晶体结构如图(a)，某钙钛矿型太阳能光伏电池的有机半导材料的结构如图(b)所示，其中A为，另两种离子为I-和Pb2+。 下列说法错误的是 A．钛酸钙的化学式为CaTiO3 B．图(b)中，X为Pb2+ C．中含有配位键 D．晶体结构中与每个Ca2+紧邻的O2-有12个 【答案】B 【解析】A．根据图(a)所示晶胞结构可知：在一个晶胞中含有Ca2+原子数目是8×=1；含有Ti原子数目是1，含有O2-数目是6×=3，故该晶体化学式为CaTiO3，A正确；B．根据图(b)晶胞结构可知其中含有位于晶胞顶点，其数目是1个，B为1个，X为3个，由于X、B是I-和Pb2+中的一种，根据化合物中化合价代数和为0，结合微粒数目可知B为Pb2+，X为I-，B错误；C．是CH3NH2的N原子与H+通过配位键结合形成的阳离子，故其中含有配位键，C正确；D．以顶点Ca2+为研究对象，在一个晶胞中与该Ca2+距离相等且最近的O2-有3个，分别位于通过该顶点Ca2+的三个面心上，通过该Ca2+可以形成8个晶胞，每个O2-被重复计算了2次，则与该Ca2+距离相等且最近的O2-数目为：个，D正确；故合理选项是B。 【变式7-3】碳元素的单质有多种形式，下图依次是、石墨和金刚石的结构图： 回答下列问题： （1）基态碳原子的最外层电子排布式为 。 （2）所属的晶体类型为 晶体。 （3）石墨所属的晶体类型为 晶体。 （4）上述三种单质互称为 。 a．同系物 b．同素异形体 c．同分异构体 （5）太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。硅和卤素单质反应可以得到SiX4，SiX4的熔沸点如下表所示： SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 熔点/K 183.0 203.2 278.6 393.7 沸点/K 187.2 330.8 427.2 560.7 SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4沸点依次升高的原因是 。 （6）由Cu、O构成的一种化合物常作为反应的催化剂，其晶胞结构如下图所示，该物质的化学式为 。 （7）Na、K等活泼金属在中燃烧得到的、具有强氧化性，常做消毒剂。已知的晶胞如下图所示： 设阿伏加德罗常数的值为，晶胞的参数为a nm。晶胞的密度为 (用含a、的代数式表示)。 【答案】（1） （2）分子 （3）混合型 （4）b （5）SiX4都是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，沸点依次升高 （6）Cu2O （7） 【解析】（1）C是6号元素，基态碳原子最外层中，2s、2p能级分别有2个电子，最外层电子排布式为； （2）C60是由一个个C60分子构成，属于分子晶体； （3）石墨所属的晶体类型为混合型晶体； （4）同种元素组成，结构不同的单质互称同素异形体，上述三种物质均为碳元素组成的结构不同的单质，互为同素异形体，故选：b； （5）SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4沸点依次升高的原因是：SiX4都是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，沸点依次升高； （6）晶胞中内部原子为1，顶点原子为，黑球代表Cu,该晶胞含有4个铜原子，白球代表O，该晶胞含有1+×8=2个O原子，因而化学式为Cu2O； （7）由均摊法，晶胞中K+数目为，数目为，则晶胞质量为，晶胞的参数为a nm，晶胞体积为(a×10-7)3cm3=a3×10-21cm3，晶胞的密度为。 ◆题型八 物质结构与性质综合 【例8-1】铜(Cu)、铁(Fe)、银(Ag)、镍(Ni)、钛(Ti)及其化合物在生产生活中应用广泛。 （1）基态Ni原子的外围电子排布式为 。 （2）［Ag(NH3)2］+中含有的σ键数目为 。 （3）配合物[Cu(NH3)4]SO4与NH3相比，H—N—H的键角前者 后者(填“>”、“<”或“=”)。 （4）某镍配合物由1个与2个离子组成。组成该镍配合物的元素中，属于第二周期元素非金属性由高到低的顺序为 (用元素符号表示)。 （5）已知Ti元素的电负性为1.5，O元素的电负性为3.5，则Ti、O原子之间通过 形成化合物TiO2(填“离子键”或“共价键”)。 （6）利用该纳米铁制成的改性Fe3O4是一种优良的磁性材料，该Fe3O4晶胞的的结构如图所示，研究发现结构中的Fe2+只可能出现在图中某一“▲”所示位置上，请确定Fe2+所在晶胞的位置 (填a或b或c)。 【答案】（1）3d84s2 （2）8mol （3）> （4）O>N>C （5）离子键 （6）c 【解析】（1）Ni为28号元素，基态Ni原子的外围电子排布式为3d84s2； （2）［Ag(NH3)2］+中存在Ag+和NH3之间存在2个配位键，NH3中存在3个N-H键，故1mol［Ag(NH3)2］+中含有的σ键数目为8mol； （3）[Cu(NH3)4]2+中N价层电子对数为4+0=4，NH3中N价层电子对数为3+1=4，存在孤电子对，孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对对成键电子对的斥力，故NH3中H—N—H的键角变小，配合物[Cu(NH3)4]SO4与NH3相比，H—N—H的键角前者大于后者； （4）属于第二周期的元素有O、N、C，同周期元素从左至右非金属性依次增强，故非金属性：O>N>C； （5）Ti元素的电负性为1.5，O元素的电负性为3.5，电负性差值大于1.7，Ti、O原子之间为离子键； （6）Fe2+所在晶胞的位置为在c位，由均摊法计算可得该结构中Fe3+的数目为2，O2-的数目为4，根据电荷守恒可得Fe2+的数目为1，所以Fe2+应该在位置c。 【例8-2】有机物中的(键较难断裂，活化键是有机反应研究的热点之一、由经两步反应合成，均需使键活化，步骤如下 （1）铬、铁位于元素周期表中的 (填序号)。 a．s区        b．d区        c．p区        d．ds区 （2）转化为的过程中，键中的 (填“”或“”)键断裂，发生加成反应，转化为键。 （3）利用有机金属框架(MOF)构筑双铁催化剂，制备过程的核心结构变化如下。 注：代表+2价铁，代表+3价铁。 ①与的相对分子质量相差较大，但二者的沸点却极为接近(相差1℃左右)，原因有： ⅰ．的极性强于；ⅱ． 。 ②易被氧化为，结合价层电子排布解释原因： 。 （4）铜铬催化剂的主要成分是CuCl、和(甲基硼酸)等，能有效抑制副产物的生成。 ①中B的杂化轨道类型是 。 ②已知：和均为一元弱酸。推测 (填“>”或“<”) 【答案】（1）b （2）π （3）甲醇分子间存在氢键 FeⅡ价层电子排布为3d6，易失去1个e-达到3d5半满稳定结构（2分） （4）sp2 > 【解析】（1）Cr、Fe均位于周期表的d区；（2）C=O中含有一个σ键和一个π 键，而π键不如σ牢固，所以转化过程中π键断裂；（3）①甲醇分子间存在氢键，使沸点增大；②FeⅡ价层电子排布为3d6，易失去1个e-达到3d5半满稳定结构；（4）①B原子与两个-OH和一个-CH3相连，价层电子对数为3，属于sp2杂化；②由于电负性O>C>B，则O-B键的极性大于C-B键，导致B(OH)3中B原子更易与OH形成配位键，故Ka[B(OH)3]>Ka[CH3B(OH)2]。 【变式8-1】铬与氮能形成多种化合物，其中氮化铬(CrN)具有高的硬度和良好的耐磨性，是一种很受重视的耐磨涂层。将低碳铬铁在真空加热炉于1150℃氮化得到粗氮化铬铁，再经硫酸处理，除去铁杂质。经过滤、水洗、干燥，即得氮化铬。也可由氨和卤化铬反应制得。 （1）三价铬离子能形成多种配位化合物。中提供电子对形成配位键的原子是N、O、Cl，配体是NH3、___________和Cl- ，中心离子的配位数为___________，N、O、Cl原子半径较大的是___________，N和O电负性较大的是___________，N和O第一电离能较大的是___________。 （2）Cr是24号元素，则基态Cr核外电子排布式为___________。 （3）中心原子轨道的杂化类型为___________。 （4）元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为___________，其沸点比的___________(填“高”或“低”)，其判断理由___________。 【答案】（1）H2O     6     Cl     O     N （2）或 （3） （4）三角锥形     低     分子间存在氢键 【解析】（1）金属Cr3+离子提供空轨道，Cr3+离子与3个NH3、2个H2O分子、1个Cl-形成配位键，则提供电子对形成配位键的原子是N、O、Cl，配体是NH3、H2O和Cl-，配位数为6；电子层数越多的原子半径越大，电子层数相同的原子序数越大的原子半径越小，则N、O、Cl原子半径较大的是Cl，同周期从左到右非金属性增强，非金属性：O>N，非金属性越强的电负性越大，则N和O电负性较大的是O，同一周期元素的第一电离能随着原子序数增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，总体上金属元素第一电离能较小，非金属元素第一电离能较大，因此N和O第一电离能较大的是N；故答案为：H2O；6；Cl；O；N； （2）Cr原子核外电子数为24，3d能级上的原子轨道处于半满时，能量较低，因此核外电子排布式为或，故答案为：或； （3）中成键原子数为BP=4，孤电子对数为LP==0，则其价电子对数为VP=BP+LP=4+0=4，根据杂化轨道理论，中心原子S的杂化类型为sp3杂化，故答案为：sp3； （4）N和As同族，其氢化物结构相似，氨气三角锥形结构，所以砷化氢也为三角锥形结构，AsH3分之间只有范德华力，而NH3分子间有氢键，所以氨气沸点高，故答案为：三角锥形；低；NH3分子间存在氢键。 【变式8-2】我国在新材料领域研究的重大突破，为“天宫”空间站的建设提供了坚实的物质基础。“天宫”空间站使用的材料中含有B、C、N、P、Ni、Fe 等元素。回答下列问题： （1）下列不同状态的硼中，失去一个电子需要吸收能量最多的是 (填标号，下同)，用光谱仪可捕捉到发射光谱的是 。 A． B．    C．    D． （2）镍能形成多种配合物，其中Ni(CO)4是无色挥发性液体，K2[Ni(CN)4]是红黄色单斜晶体。K2[Ni(CN)4]的熔点高于Ni(CO)4的原因是 。 （3）氮化硼(BN)晶体有多种结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，质地软，可作润滑剂。立方相氮化硼与金刚石相似，是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构及晶胞如图所示。 ①石墨能导电，六方相氮化硼结构与石墨相似却不导电，原因是 。 ②立方相氮化硼晶体中“一般共价键”与配位键的数目之比为 。 ③立方相氮化硼晶胞边长为apm， NA代表阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为 g·cm-3。 （4）FeSO4·7H2O的结构如图所示，FeSO4·7H2O中∠1、∠2、∠3由大到小的顺序是 。 （5）镍的某种氧化物常用作催化剂，其晶胞有如图结构特征：镍离子形成面心立方结构，氧离子填充在镍离子构成的八面体空隙中，填充率为100%。 ①从该晶胞中能分割出来的结构图有 (填标号)。 a．    b．    c．   d．    e． ②已知该晶体密度为ρg•cm-3，NA为阿伏加德罗常数的值。该晶胞中镍离子周围与其等距离且最近的镍离子有 个，该距离为 pm(用含ρ和NA的代数式表示)。 【答案】（1）A CD（1分） （2）K2[Ni(CN)4]为离子晶体，熔化破坏离子键，离子键键能大，故熔沸点高，Ni(CO)4为分子晶体，熔化破坏分子间作用力，分子间作用力小，故熔沸点小 （3）六方相氮化硼中氮的电负性大，π电子很大程度上被定域在氮原子周围，不能自由移动，不可以导电 3：1 （4）∠3>∠1>∠2 （5）La2Cu5As3O2 4 【解析】（1）A中各轨道都处于全满状态比较稳定，较难失去电子，因此失去一个电子需要的能量最高；发射光谱是指电子从高能量轨道跃迁到低能量轨道时释放能量的现象，即原子从激发态到稳态过程发出电离辐射的过程，选项中处于激发态的原子为C、D；（2）K2[Ni(CN)4]为离子晶体，熔化破坏离子键，离子键键能大，故熔沸点高，Ni(CO)4为分子晶体，熔化破坏分子间作用力，分子间作用力小，故熔沸点小；（3）①石墨能导电，六方相氮化硼结构与石墨相似却不导电，原因是：六方相氮化硼与石墨一样都具有层状结构，但石墨中每个碳原子最外层4个电子，形成3条共价键后，还有1个电子自由移动，而六方相氮化硼中没有自由移动电子，不可以导电；②立方相氮化硼晶体中B-N原子之间存在“一般共价键”，N原子含有孤电子对，B原子含有空轨道，可以形成配位键，由立方相氮化硼晶体结构可知“一般共价键”与配位键的数目之比为：3：1；③由晶胞结构可知，晶胞中含有4个N、8×+6×=4个B，即4个BN，故晶胞的摩尔质量为[4×(11+14) ]g/mol，NA=；（4）H2O中O原子是sp3杂化，有2个孤电子对，空间构型为V形，两个H-O之间的夹角∠2为105°，∠3为中两个氧硫键之间的夹角，中S原子是sp3杂化，且没有孤电子对，空间构型为正四面体形，键角为109°28′，∠3为109°28′，形成∠1的水分子中的O原子和Fe原子形成了配位键，仍然是sp3杂化，但只有1个孤电子对，空间构型为三角锥形，105°＜∠1＜109°28′，故FeSO4·7H2O中∠1、∠2、∠3由大到小的顺序是∠3>∠1>∠2；（5）由晶胞结构可知，晶胞中位于棱上和体内的镧原子个数为8×+1=4，位于面上、棱上的铜原子个数为18×+4×=10，位于顶点、棱上、面心的砷原子个数为8×+8×+4×=6，位于面上的氧原子个数为8×=4，则晶胞的化学式为La2Cu5As3O2；晶胞中8个氧原子分别位于4个不同的面心上，上下面心的原子坐标相同，则晶胞中原子分数坐标不同的氧原子有4个；设晶体的密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式可得：=10—21a2cd，解得d=，故答案为：La2Cu5As3O2；4；。 学科网（北京）股份有限公司1 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$