[学在课内]
１．晶体
（１）晶体与非晶体
结构特征 自范性 性质特征 熔点 异同表各向异性 现 各向同性 晶体 结构微粒周期性有序排列 有 固定 非晶体 结构微粒无序排列 无 不固定 间接方看是否有固定的熔点 二者区法 别方法 科学方对固体进行X射线衍射实验 法 （２）得到晶体的途径 １熔融态物质凝固。
２气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。 ３溶质从溶液中析出。 （３）晶胞
１概念：描述晶体结构的基本单元。 ２晶体中晶胞的排列——无隙并置 Ａ．无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。 Ｂ．并置：所有晶胞平行排列、取向相同。 （４）晶格能
１定义：气态离子形成１摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol—１。 ２影响因素
Ａ．离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。 Ｂ．离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。 ３与离子晶体性质的关系
晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。 [名师点拨]
（１）具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。
（２）晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的“平行六面体”，但不一定是最小的“平行六面体”。
２．四种晶体类型的比较
比较 分子晶体 类型 金属阳离子、 构成粒子 分子 原子 自由电子 粒子间的相 互作用力 范德华力 共价键 （某些含氢键） 有的很大， 硬度 较小 很大 有的很小 有的很高， 熔、沸点 较低 很高 有的很低 难溶于任 溶解性 相似相溶 何溶剂 一般不具有导电一般不导电，溶导电、传热性 于水后有的导电 体 大多数非金属单部分非金属单质质、气态氢化物、（如金刚石、硅、金属单质与合金酸、非金属氧化物质类别及举例 物（SiO２除外）、金属化合物（如绝大多数有机物SiC、SiO２） （有机盐除外） 数盐（如NaCl） 青铜） NaOH）、绝大多晶体硼），部分非（如Na、Al、Fe、强碱（如KOH、K２O、Na２O）、金属氧化物（如电 性，个别为半导电和热的良导体 溶液或熔融态导难溶 等极性溶剂 晶体不导电，水常见溶剂 大多易溶于水 较高 较大 金属键 离子键 离子 原子晶体 金属晶体 晶体 阴、阳 离子 [考在课外]
教材延伸 判断正误
（１）晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈周期性的有序排列。（√） （２）通过X射线衍射实验的方法不能区分晶体和非晶体。（×） （３）凡有规则外形的固体一定是晶体。（×） （４）晶体的熔点一定比非晶体的熔点高。（×）
（５）缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块。（√） （6）晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”。（×） （7）在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。（√） （8）在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。（×）
（9）由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体。（×） （１0）原子晶体一定含有非极性键。（×） （１１）固态CO２属于分子晶体。（√）
（１２）冰和固体碘晶体中相互作用力相同。（×） （１３）原子晶体的熔点一定比金属晶体的高。（×） （１４）分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。（×）
（１５）F—的离子半径小于Cl—，则CaF２的熔点高于CaCl２。（√） 拓展应用
在下列物质中：NaCl、NaOH、Na２S、H２O２、Na２S２、（NH４）２S、CO２、CCl４、C２H２、SiO２、SiC、晶体硅、金刚石。
（１）１其中只含有离子键的离子晶体是________；
２其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是________；
３其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是________； ４其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是________； ５其中含有极性共价键的非极性分子是________；
⑥其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是________； ⑦其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是________。 ⑧其中含有极性共价键的原子晶体是________。 答案 １NaCl、Na２S ２NaOH、（NH４）２S ３（NH４）２S ４Na２S２ ５CO２、CCl４、C２H２ ⑥C２H２ ⑦H２O２ ⑧SiO２、SiC
（２）氧化镁的晶格能________氧化钙（填“大于”或“小于”），由岩浆结晶规则可推测________先从岩浆中析出。 答案 大于 氧化镁
（３）SiC晶体结构与晶体硅相似，则SiC、SiO２、Si晶体熔沸点由高到低的顺序为________。 答案 SiO２ SiC Si 思维探究
（１）继C60后，科学家又合成了Si60、N60。熔点Si60＞N60＞C60，为什么破坏分子所需要的能量N60＞C60＞Si60。
答案 结构相似的分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力（或范德华力）越强，熔化所需的能量越多，故熔点：Si60＞N60＞C60；而破坏分子需断开化学键，元素电负性越强其形成的化学键越稳定，或成键原子半径越小，断键所需能量越多，故破坏分子需要的能量大小顺序为N60＞C60＞Si60 （２）原子晶体熔点一定比离子晶体高吗？
答案 不一定，如石英熔点为１ 7１0 ℃，氧化镁熔点为２ 8５２ ℃，氯化钠熔点为80１ ℃。
[基础点巩固]
１．下列关于晶体的结构和性质的叙述正确的是（ ） Ａ．分子晶体中一定含有共价键 Ｂ．原子晶体价键越强，熔点越高 Ｃ．离子晶体中含有离子键，不含有共价键 Ｄ．金属阳离子只能存在于离子晶体中 答案 B
２．NF３可由NH３和F２在Cu催化剂存在下反应直接得到：４NH３＋３F２错误!NF３＋３NH４F。上述化学方程式中的５种物质没有涉及的晶体类型为（ ） Ａ．离子晶体 Ｃ．原子晶体 答案 C
３．下列数据是对应物质的熔点（℃）：
BCl３ Al２O３ Na２O NaCl ２ 07—１07 ３ 据此做出的下列判断中错误的是（ ） Ａ．铝的化合物的晶体中有的是离子晶体 Ｂ．表中只有BCl３和干冰是分子晶体 Ｃ．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 Ｄ．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体 答案 B
４．有A、B、C三种晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组成，对这三种晶体进行实
9２0 80１ １ AlF３ １ ２9１90 —５7 ３ AlCl３ 干冰 SiO３ １ 7２
Ｂ．分子晶体 Ｄ．金属晶体
验，结果如表：
序号 熔点/℃ 硬度 水溶性 导电性 水溶液或熔A 8１１ 较大 易溶 融导电 B ３ ５00 —１１C ４．２ 很小 易溶 导电 很大 不溶 不导电 液态不 白色沉淀 不反应 白色沉淀 Ag＋反应水溶液与 （１）晶体的化学式分别为A______________、B__________________、 C____________。
（２）晶体的类型分别是A______________、B___________________、 C____________。
（３）晶体中微粒间作用力分别是A________、B__________________、 C________。
解析 根据A、B、C所述晶体的性质可知，A为离子晶体，只能为NaCl，微粒间的作用力为离子键；B应为原子晶体，只能为金刚石，微粒间的作用力为共价键；C应为分子晶体，且易溶于水，只能为HCl，微粒间的作用力为范德华力。 答案 （１）NaCl C HCl
（２）离子晶体 原子晶体 分子晶体 （３）离子键 共价键 范德华力 [名师点拨]
晶体类型的５种判断方法
１．依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断
（１）离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。
（２）原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。 （３）分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。
（４）金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。 ２．依据物质的分类判断
（１）金属氧化物（如K２O等）、强碱（NaOH、KOH等）和绝大多数的盐类是离子晶体。
（２）大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼等）、非金属氢化物、非金属氧化物（除SiO、几乎所有的酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是分子晶体。 ２外）
（３）常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。 （４）金属单质（注：汞在常温为液体）与合金是金属晶体。 ３．依据晶体的熔点判断
（１）离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。 （２）原子晶体熔点高，常在一千摄氏度至几千摄氏度。 （３）分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。 （４）金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。 ４．依据导电性判断
（１）离子晶体溶于水形成的溶液及熔融状态时能导电。 （２）原子晶体一般为非导体。
（３）分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质（主要是酸和强极性非金属氢化物）溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子，也能导电。 （４）金属晶体是电的良导体。 ５．依据硬度和机械性能判断 离子晶体硬度较大且脆。 原子晶体硬度大。
分子晶体硬度小且较脆。
金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。
注意：（１）常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体（Hg除外）。
（２）石墨属于混合型晶体，但因层内原子之间碳碳共价键的键长为１．４２×１0—１0 m，比金刚石中碳碳共价键的键长（键长为１．５４×１0—１0 m）短，所以熔、沸点高于金刚石。 （３）AlCl３晶体中虽含有金属元素，但属于分子晶体，其熔、沸点低（熔点１90 ℃）。 （４）合金的硬度比成分金属大，但熔、沸点比成分金属低。
[能力点提升]
５．下列排序正确的是（ ）
Ａ．酸性：H２CO３＜C6H５OH＜CH３COOH Ｂ．碱性：Ba（OH）２＜Ca（OH）２＜KOH Ｃ．熔点：MgBr２＜SiCl４＜BN Ｄ．沸点：PH３＜NH３＜H２O
解析 A项，酸性应为CH３COOH＞H２CO３＞C6H５OH，错误。B项，碱性应为Ba（OH）２＞KOH＞Ca（OH）２，错误。C项，熔点：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，即BN＞MgBr２＞SiCl４，错误。D项，由于NH３、H２O分子间形成氢键，所以沸点：H２O＞NH３＞PH３，正确。 答案 D
6．北京大学和中国科学院的化学工作者成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K３C60。实验测知该物质属于离子晶体，具有良好的超导性。下列关于K３C60的组成和结构的分析中正确的是（ ） Ａ．K３C60晶体中既有离子键又有极性键 Ｂ．K３C60晶体的熔点比C60晶体的熔点低 Ｃ．该晶体熔化时能导电
Ｄ．C60分子中碳原子是采用sp３杂化的
解析 该晶体为离子晶体，故熔化时能导电，C项正确；C60内部为非极性键，A项错误；离子晶体K３C60比分子晶体C60的熔点高，B项错误；C60中每个碳形成四条键，其中有一个为双键，故应为sp２杂化，D项错误。 答案 C
7．下图为几种晶体或晶胞的示意图：
请回答下列问题：
（１）上述晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是________。
（２）冰、金刚石、MgO、CaCl２、干冰５种晶体的熔点由高到低的顺序为________________________。 （３）NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能______（填“大于”或“小于”）MgO晶体，原因是________________________________________________。
（４）每个Cu晶胞中实际占有________个Cu原子，CaCl２晶体中Ca２＋的配位数为________。 （５）冰的熔点远高于干冰，除H２O是极性分子、CO２是非极性分子外，还有一个重要的原因是____________________________________。
解析 （２）离子晶体的熔点与离子半径及离子所带电荷数有关，离子半径越小，离子所带电荷数越大，则离子晶体熔点越高。金刚石是原子晶体，熔点最高，冰、干冰均为分子晶体，冰中存在氢键，冰的熔点高于干冰。（４）铜晶胞实际占有铜原子数用均摊法分析：8×错误!＋6×错误!＝４，氯化钙类似氟化钙，Ca２＋的配位数为8，Cl—配位数为４。 答案 （１）金刚石晶体
（２）金刚石＞MgO＞CaCl２＞冰＞干冰
（３）小于 MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数；且r（Mg２＋）＜r（Na＋）、r（O
２—）＜r（Cl—）
（４）４ 8
（５）H２O分子之间能形成氢键 [名师点拨] 晶体熔沸点的比较
（１）不同类型晶体熔、沸点的比较
１不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。 ２金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。 （２）同种晶体类型熔、沸点的比较 １原子晶体：
错误!―→错误!―→错误!―→错误! 如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅。 ２离子晶体：
Ａ．一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则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＞MgCl２＞NaCl＞CsCl。
Ｂ．衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。 ３分子晶体：
Ａ．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、沸点反常地高。如H２O＞H２Te＞H２Se＞H２S。
Ｂ．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。 Ｃ．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，
CH３OH＞CH３CH３。
Ｄ．同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。 如CH３—CH２—CH２—CH２—CH３＞ 。
４金属晶体：
金属离子半径越小，离子电荷数越多，金属阳离子与自由电子静电作用越强，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg＜Al。 （３）合金熔点低于组分金属。
[高考真题体验]
8．（２0１8·全国卷Ⅰ）Li２O是离子晶体，其晶格能可通过图（a）的BornHaber循环计算得到。
Li２O晶格能为________kJ·mol—１。
解析 晶格能是指气态离子结合生成１ mol晶体所释放的能量或１ mol晶体断裂离子键形成气态离子所吸收的能量，则Li２O的晶格能为２ 908 kJ·mol—１。 答案 ２ 908
9．（１）（２0１7·全国卷Ⅰ）K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是______________________________。 答案 K的原子半径较大且价电子数较小，金属键较弱
（２）（２0１6·全国卷Ⅰ）Ge单晶体具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为___________________________________________________________， 微粒之间存在的作用力是______________________________________。 答案 sp３ 共价键
（３）１（２0１6·全国卷Ⅲ）GaAs的熔点为１ ２３8 ℃，密度为ρ g·cm—３，其晶胞结构如图所示。
该晶体的类型为________，Ga与As以________键键合。
２GaF
３
的熔点高于１ 000 ℃，GaCl
３
的熔点为77．9 ℃，其原因是
_________________________________________________________________。 答案 １原子晶体 共价 ２GaF３为离子晶体，GaCl３为分子晶体。
（４）（２0１５·全国卷Ⅰ）１CO能与金属Fe形成Fe（CO）５，该化合物熔点为２５３ K，沸点为３76 K，其固体属于________晶体。
２[２0１５·全国卷Ⅱ，３7（２）节选]O和Na的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。 答案 １分子 ２分子晶体 离子晶体
考点二 常见的晶体模型与晶胞计算
[学在课内]
１．金属键、金属晶体
（１）金属键：金属阳离子与自由电子之间的作用。 （２）本质——电子气理论
该理论认为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有的金属原子维系在一起。
（３）金属晶体的物理性质及解释
２．典型晶体模型
晶体结晶体 构 解 晶体详 体 原子晶熔点/ ℃ 80１ １ ４7１４ １ ４１１90 —70 ５7．５沸点/ ℃ １３ ２ １80 7 有关表中所列四种氯化物的性质，有以下叙述：１氯化铝在加热时能升华，２四氯化硅在晶态时属于分子晶体，３氯化钠晶体中微粒之间以范德华力结合，４氯化铝晶体是典型的离子晶体。其中与表中数据一致的是（ ）
Ａ．１２ Ｂ．２３ Ｃ．１２４ Ｄ．２４ 答案 A
１２．通常情况下，氯化钠、氯化铯、二氧化碳和二氧化硅的晶体结构如下图所示：
下列关于这些晶体结构和性质的叙述不正确的是（ ）
Ａ．同一主族的元素与另一相同元素所形成的化学式相似的物质不一定具有相同的晶体结构 Ｂ．氯化钠、氯化铯和二氧化碳的晶体的晶胞结构都是立方体，它们具有相似的物理性质 Ｃ．二氧化碳晶体是分子晶体，其中不仅存在分子间作用力，而且也存在共价键 Ｄ．在二氧化硅晶体中，平均每个Si原子形成４个Si—O共价单键
解析 SiO２和CO２的化学式相似，但其晶体结构不同，A项正确。二氧化碳为分子晶体，分子间存在分子间作用力，分子内部碳原子和氧原子间形成共价键；氯化钠和氯化铯为离子晶体，所以三者物理性质不同，B项错误、C项正确。根据二氧化硅的结构可判断D项正确。
答案 B
１３．卤族元素的单质和化合物在生产生活中有重要的用途。
（１）基态溴原子的核外电子排布式为[Ar]______ _______________________。
（２）在一定浓度的HF溶液中，氟化氢是以缔合形式（HF）２存在的。使氟化氢分子缔合的作用力是_______________________________________。
（３）HIO３的酸性________（填“强于”或“弱于”）HIO４，原因是_____________________________________。 （４）ClO错误!中心氯原子的杂化类型为_________________________________， ClO错误!的空间构型为__________________________________________________。
（５）晶胞有两个基本要素：１原子坐标参数：表示晶胞内部各微粒的相对位置。下图是CaF２的晶胞，其中原子坐标参数A处为（0，0，0）；B处为（错误!，错误!，0）；C处为（１，１，１）。则D处微粒的坐标参数为________。
２晶胞参数：描述晶胞的大小和形状。已知CaF２晶体的密度为c g·cm—３，则晶胞中Ca２＋与离它最近的F—之间的距离为________ nm（设NA为阿伏加德罗常数的值，用含c、NA的式子表示；相对原子质量：Ca—４0 F—１9）。
解析 （１）基态溴原子的核外电子排布式为[Ar]３d１0４２４p５。（２）氟原子的半径小，电负性大，易与氢形成氢键。（３）同HIO３相比较，HIO４分子中非羟基氧原子数多，I的正电性高，导致I—O—H中O的电子向I偏移，因而在水分子的作用下，越容易电离出H＋，即酸性越强；所以HIO３的酸性弱于HIO（４）ClO错误!为角形，中心氯原子周围有四对价层电子，ClO错误!中心氯原子的杂化轨道类型为４。
３；根据价层电子对互斥理论，ClO错误!中心原子价电子对数为４，采取
sp
sp３杂化，轨道呈四面体构型，
但由于它配位原子数为３，所以有一个杂化轨道被一个孤电子对占据，所以分子构型为三角锥形。（５）氟化钙晶胞中，阳离子Ca２＋呈面心立方密堆积，阴离子F—填充在四面体空隙中，面心立方点阵对角线的１/４和３/４处；根据晶胞中D点的位置看出，D点的位置均为晶胞中３/４处；已知一个氟化钙晶胞中有４个氟化钙；设晶胞中棱长为L cm；氟化钙的式量为78；根据密度计算公式：ρ＝m/V＝４×78/（NA×L３）＝c，所以
L＝错误!；由晶胞中结构看出，与Ca２＋最近的F—距离为错误!，即错误!×错误! cm＝错误!
×错误!×１07 nm。
答案 （１）３d１0４s２４p５ （２）氢键
（３）弱于 同HIO３相比较，HIO４分子中非羟基氧原子数多，I的正电性高，导致I—O—H中O的电子向I偏移，因而在水分子的作用下，越容易电离出H＋，即酸性越强 （４）sp３ 三角锥形
（５）（错误!，错误!，错误!） 错误!×错误!×１07或错误!×错误!×１07
１４．诺贝尔化学奖授予三位美国科学家，以表彰他们在开发多尺度复杂化学系统模型方面所做的贡献。这种模型可以用量子化学计算小区间内（如生物固氮时固氮酶中）的化学反应。
（１）固氮酶有铁蛋白和钼铁蛋白两种，它们不仅能够催化N２还原成NH３，还能将环境底物乙炔（HC≡CH）催化还原成乙烯。
１乙炔是________（填“非极性”或“极性”）分子。 ２碳负离子CH错误!的立体构型为________。 ３根据等电子原理，NO＋的电子式为________。
（２）钒可用于合成电池电极，也可用于人工合成二价的钒固氮酶（结构如图a）。
１V２＋基态时核外电子排布式为______________________________。 ２钒固氮酶中钒的配位原子有________（填元素符号）。
（３）烟酰胺（结构如图b）可用于合成光合辅酶NADPH，烟酰胺分子中氮原子的杂化轨道类型有________，１ mol该分子中含σ键的数目为________。
（４）１２ g石墨烯（结构如图c）中含有的正六边形数目约为________；请你预测硅是否容易形成类似石墨烯的结构，并说明理由：__________________________。
解析 （１）１乙炔的结构简式为CH≡CH，为四原子直线型对称结构，为非极性分子。２CH错误!的价层电子对数为３＋错误!×（４＋１—３×１）＝４，故CH错误!的立体构型为三角锥形。３NO＋与N２为等电子体，故电子式为[∶N⋮⋮O∶]＋。
（２）２根据图a可知V的配位原子为N和S。（３）根据图b可知为sp３杂化。
为sp２杂化，
（４）石墨烯中形成大π键呈正六边形结构，而Si的原子半径较大，难形成π键，故不易形成类似石墨烯的结构。
答案 （１）１非极性 ２三角锥形 ３[∶N⋮⋮O∶]＋ （２）１１s２２s２２p6３s２３p6３d３或[Ar]３d３ ２S、N （３）sp２、sp３ １５NA
（４）0．５NA 不容易，硅原子半径大，３p轨道不易形成π键
培优训练6 物质结构 元素周期律
１．W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素。W的原子半径是周期表中最小的；X２—与Y＋
的电子层结构相同；Z的最高正价与最低负价的代数和为４，下列说法正确的是（ ） Ａ．原子半径：Z 解析 W的原子半径是周期表中最小的，W为H；X２—与Y＋的电子层结构相同，又为短周期元素，故为１0e—微粒，X为O，Y为Na；Z的最高正价与最低负价的代数和为４，故Z为ⅥA族元素，Z为S。A项原子半径O ２．W、X、Y、Z是原子序数依次递增的短周期主族元素，X和Y组成的某二元化合物是生产普通玻璃所需主要原料之一，Z的K层电子数与最外层电子数之和等于次外层电子数，WX２和W２X４中W的化合价相同，且二者可以互相转换。下列有关说法正确的是（ ） Ａ．原子半径大小：Z>X>W Ｂ．WX２与W２X４均能与水发生化合反应 Ｃ．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y>Z Ｄ．常压下，常见单质的熔点：Z>W 解析 X、Y组成的二元化合物可用于生产玻璃，该化合物为SiO２，X、Y分别为O、Si；Z的K层电子数与最外层电子数之和等于次外层电子数，最外层电子数为6，Z为S，WX２、W２X４中W化合价相同可知二者分别为NO２、N２O４，W为N。A项原子半径S>N>O，错误；B项NO２、N２O４均能与水反应，但不是化合反应，错误；C项最高价含氧酸酸性H２SO４强于H２SiO３，错误；D项，S常温下为固体，N ２常温下为气体，熔点 S高于N２，正确。 答案 D ３．（２0１8·山东潍坊质检）短周期主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大，其中W元素原子的最外层电子数是内层电子数的两倍。X与Z同主族，两原子的核外电子数之和为２４。Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的。下列说法正确的是（ ） Ａ．简单离子半径：Z>Y>X Ｂ．Y分别与X、Z形成二元化合物中不可能存在共价键 Ｃ．W、Y、Z的单质分别与X２反应时，条件不同产物均不同 Ｄ．如图所示实验可证明非金属性：Cl>Z 解析 W原子最外层电子数是内层电子数的两倍，W为C。X与Z同主族，且核外电子总数为２４，X为O、Z为S。Y的原子半径是短周期主族元素中最大的，Y为Na。A项离子半径S２—>O２—>Na＋，错误；B项Na与O、S形成的二元化合物分别为Na２O、Na２O２、Na２S，其中Na２O２中含非极性共价键，错误；C项C、Na、S与O２反应时，生成产物分别可能为CO与CO２、Na２O与Na２O２。SO２，错误；D项生成的Cl２通入H２S溶液中发生H２S＋Cl２===S↓＋２HCl，生成黄色沉淀，为置换反应，故可证明非金属性Cl>S，正确。 答案 D ４．（２0１8·山东济南质检）短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，WX２为红棕色气体，Y的单质既能与强酸又能与强碱反应，W、Z最外层电子数之和是X最外层电子数的２倍。下列说法中错误的是（ ） Ａ．Y与X、Y与Z均形成离子化合物 Ｂ．对应简单离子的半径：W>X>Y Ｃ．Z对应的最高价含氧酸是一元强酸 Ｄ．ZX２是一种消毒能力强于氯气且更加安全的自来水消毒剂 解析 WX２为红棕色气体，WX２为NO２，W、X分别为N、O。Y的单质既能与强酸反应，又能与强碱反应，Y为Al，W、Z的最外层电子数之和是X最外层电子数的２倍，又原子序数大于１３，Z为Cl。A项AlCl３为共价化合物，错误；B项离子半径N３—>O２—>Al３＋，正确；C项HClO４为一元强酸，正确；D项ClO２为一种强力、安全自来水消毒剂，正确。 答案 A ５．（２0１8·山东潍坊一模）a、b、c、d、e为原子序数依次增大的５种短周期主族元素。常温下，a、d最高价含氧酸的浓溶液均可盛放在由金属元素c的单质制成的容器中，a的气态氢化物遇到e的单质会产生白烟，负一价b离子的电子数等于e、a的质子数之差。下列叙述正确的是（ ） Ａ．简单离子半径：c>a Ｂ．最高价氧化物对应水化物的酸性：d>e Ｃ．d２e２分子中各原子最外层都达到了8电子结构 Ｄ．b与c形成的化合物是共价化合物 解析 a、d最高价含氧酸浓溶液均可用金属元素c的单质制成的容器盛放，又为短周期元素，可知a为N，d为S，c为Al。e的原子序数大于S且为短周期主族元素，e为Cl，b的负一价离子电子数为１7—7＝１0，故b为F。A项离子半径N３—>Al３＋，错误；B项最高价含氧酸酸性H２SO４ 解析 由m受热分解生成三种产物，其中产物n能使湿润红色石蕊试纸变蓝，n为氨气，产物q无色无味且能使澄清石灰水变浑浊，q为CO２，故a、b、c、d四种元素分别为H、C、N、O。A项原子半径H NH４HCO３、NH３、CO２，其中（NH４）２CO３、NH４HCO３中均含离子键，错误。 答案 B 7．第三周期元素，浓度均为0．0１ mol·L—１的最高价氧化物对应水化物的pH与原子半径的关系如图所示。则下列说法正确的是（ ） Ａ．气态氢化物的稳定性：N>R Ｂ．Z的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨水 Ｃ．Y和R形成的化合物既含离子键又含共价键 Ｄ．X和M两者最高价氧化物对应的水化物反应后溶液的pH>7 解析 由图像知，X、Y、Z、M、N、W、R分别是Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl元素。稳定性HCl>PH ３，Al（OH）３不溶于稀氨水，MgCl２只含离子键，A、B、C 均错误；Na２SiO３溶液中，因SiO错误!水 解溶液呈碱性，pH>7，正确。 答案 D 8．（２0１8·金太阳打靶卷）短周期元素A、B、C、D的原子序数依次增大，１、２、３、４、５、⑥是由上述元素构成的常见化合物，且４为含有非极性键的离子化合物；⑦为元素C的单质，通常为无色无味的气体；各物质间的转化关系如图所示。下列说法正确的是（ ） Ａ．原子半径：A Ｃ．物质４参与的上述反应中，４均既作氧化剂又作还原剂 Ｄ．１一定由A、B两种元素组成，且含A的质量分数为２５% 解析 ４为含非极性键的离子化合物，故为Na２O２，⑦为元素C的单质，故为O２，由此可知２、３分别为CO２、H２O，故１为含C、H化合物。综上分析A为H、B为C、C为O、D为Na。A项原子半径H 9．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，其对应的单质分别为m、n、p、q，Z是所有短周期主族元素中原子半径最大的；a、b、c、d为单质间相互反应生成的二元化合物。常温下，q为黄绿色气体，a为无色液体，0．１ mol·L—１c溶液的pH＝１，上述物质的转化关系如图所示。 下列说法不正确的是（ ） Ａ．非金属性：Y>W>X Ｂ．d中可能含有非极性共价键 Ｃ．Y、Z、W分别与X形成的简单化合物的沸点：Z １0．短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示。 下列有关说法正确的是（ ） Ａ．XY２和WY２化合物的结构相同 Ｂ．Q的含氧酸的酸性比X的含氧酸的酸性强 Ｃ．X的最简单气态氢化物的稳定性小于W的最简单气态氢化物的稳定性 Ｄ．由NaOH溶液分别滴入MgQ２、ZQ３溶液中的反应现象可比较Mg和Z金属性的强弱 解析 A项CO２是分子晶体，结构为O===C===O，SiO２是原子晶体，结构不同，错误；B项Cl的含氧酸种类较多如HClO４、HClO３、HClO２、HClO，HClO的酸性比H２CO３弱，错误；C项，C、Si同族，故CH４比SiH４稳定，错误；D项向MgCl２、AlCl３溶液中加入NaOH溶液出现的现象分别为生成白色沉淀、生成白色沉淀后溶解，说明Mg（OH）２为碱，而Al（OH）３为两性氢氧化物，碱性Mg（OH） ２强于 Al（OH）３，故可说明Mg比Al的金属性强，正确。 答案 D 培优训练7 物质结构与性质 １．（２0１8·山东实验中学二模）第四周期过渡元素如铁、锰、铜、锌等在太阳能电池、磁性材料等科技方面有广泛的应用，回答下列问题： （１）在现代化学中，常利用________上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。 （２）写出Cu２＋的外围电子排布式________；比较铁与锰的第三电离能（I３）：铁________锰（填“>”、“＝”或“<”），原因是_____________________________________。 （３）已知[Zn（CN）４]２—与甲醛在水溶液中发生反应可生成一种新物质HOCH２CN，试判断新物质中碳原子的杂化方式_______________________________； １ mol[Zn（CN）４]２—中的σ键数为________。 （４）如图是晶体Fe３O４的晶胞，该晶体是一种磁性材料，能导电。 １晶胞中二价铁离子处于氧离子围成的________（填空间结构）。 ２晶胞中氧离子的堆积方式与某金属晶体原子堆积方式相同，该堆积方式名称为________。 ３解释Fe３O４晶体能导电的原因________________________________________ __________________________________________________________； 若晶胞的体对角线长为a nm，则Fe３O４晶体的密度为________g·cm—３（阿伏加德罗常数的值用NA表示）。 解析 （２）Fe、Mn的外围电子排布分别为３d6４s２、３d５４s２，失去两个电子后，Mn２＋为半满状态，再失较难，故第三电离能I３较大。 （３）HOCH２CN的结构为，其中为sp３杂化，—C≡N为sp杂化。 一个[CN]—中含１个σ键，故１ mol[Zn（CN）]错误!中（形成４个配位键—σ键）中的σ键数为 （４×１＋４）＝8NA。 （４）该晶胞中含Fe２＋：１×１＝１，Fe３＋：４×错误!＋错误!×３＝２，O２—：１＋错误!×１２＝４ 晶胞的体积为错误!错误!＝错误!错误!×１0—２１cm３ 故Fe３O４晶体的密度为错误!＝错误!g·cm—３。 答案 （１）原子光谱 （２）３d9 小于 Mn２＋、Fe２＋的价电子排布式分别为３d５、３d6，Mn２＋处于３d５半满较稳定结构，再失去一个电子所需能量较高，所以第三电离能Fe小于Mn。 （３）sp３、sp 8NA （４）１正四面体 ２面心立方堆积 ３电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移 错误! ２．我们利用物质的结构与性质对周期表进行研究，有助于我们更好地掌握同类知识。 （１）基态砷原子中，价电子占用________个原子轨道；雌黄分子式为As２S３，分子结构如图，则砷原子的杂化方式为________。 （２）N２与CO互为等电子体，则１ mol CO分子中含有的π键数目是________个。 （３）向CuSO４溶液中加入少量氨水生成蓝色沉淀，继续加入过量氨水沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液，最后向该溶液中加入一定量乙醇，析出[Cu（NH３）４]SO４·H２O晶体；该晶体所含的非金属元素中，N、O、S第一电离能由大到小的顺序是________（填元素符号），SO错误!的空间构型为________，晶体中含有的化学键有________。加入乙醇后析出[Cu（NH ３ ） ４ ]SO ４ ·H ２ O晶体的原因是 ____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 （４）常温下PCl５是一种白色晶体，其立方晶系晶体结构模型如下左图所示，由A、B两种微粒构成。将其加热至１４8 ℃熔化，形成一种能导电的熔体。已知A微粒与CCl４具有相同的空间构型和相似的化学键特征，则A为________，B为________。 （５）磷化硼（BP）是一种超硬耐磨涂层材料，上右图为其立方晶胞。已知晶体中最近的硼原子和磷原子核间距为x cm，磷化硼的摩尔质量为b g·mol—１，阿伏加德罗常数为NA，则磷化硼晶体密度的表达式为________ g·mol—３。（列出计算式即可） 解析 （１）基态砷原子中，价电子排布式为４s２４p３，根据洪特规则，４p轨道的３个电子要分占不同的轨道并且自旋状态相同，所以其价电子共占用４个原子轨道；由雌黄分子结构示意图可知，每个砷原子与３个硫原子形成３个σ键，由于其价电子数是５个，所以该分子中砷原子有１个孤电子对，根据价层电子对互斥理论，中心原子的价电子对数为４，所以中心原子的杂化方式为sp３杂化。（２）N２与CO互为等电子体，氮气分子中有三键，三键中有１个σ键、２个π键，等电子体之间结构相似，所以CO分子中也有２个π键，则１ mol CO分子中含有的π键数目是２NA（或２×6．0２×１0２３）个。（３）一般非金属性越强的元素的第一电离能也越大，但是每个周期的ⅡA（s轨道全满）和ⅤA族（p轨道半充满）元素因其原子结构的特殊性，其第一电离能高于相邻元素，所以N、O、S第一电离能由大到小的顺序是N>O>S。SO错误!的中心原子价电子对数n＝错误!＝４，中心原子形成了４个σ键，所以其空间构型为正四面体。[Cu（NH３）４]SO４·H２O晶体是一种配合物，其内界中心原子铜离子和配体氨分子之间形成配位键，氨分子内有极性键，外界硫酸根与内界之间形成离子键。加入乙醇后析出[Cu（NH３）４]SO４·H ２O 晶体的原因是乙醇分子极性比水分子极性弱，加入乙醇降低溶剂的极性，从而减小溶质的溶解度。（４） A微粒与CCl４具有相同的空间构型和相似的化学键特征，所以A与四氯化碳是等电子体，则A为PCl错误!，由质量守恒和电荷守恒可知B为PCl错误!。 （５）该晶胞中含有４个硼原子和４个磷原子。如果把晶胞分成8个相同的小立方，则硼原子恰好可以位于其中４个小立方的体心，设晶胞的边长为２a，晶体中最近的硼原子和磷原子核间距为x cm，则x cm＝错误!a，所以a＝错误!x，１ mol该晶胞的体积为NA（２a）３＝NA（错误! cm）３，磷化硼的摩尔质量为b g·mol—１，则１ mol该晶胞中含BP ４ mol，其质量为４b g，所以磷化硼晶体密度的表达式为错误! g·cm—３。 答案 （１）４ sp３杂化 （２）２NA（或２×6．0２×１0２３） （３）N>O>S 正四面体 离子键、极性共价键和配位键 乙醇分子极性比水分子极性弱，加入乙醇降低溶剂的极性，从而减小溶质的溶解度 （４）PCl错误! PCl错误! （５）错误! ３．W、X、Y、Z为原子序数依次增大的前四周期元素，元素W是宇宙中最丰富的元素，元素X的原子最外层电子数是其内层的３倍，元素Z的基态原子核外电子有２４种运动状态，X、Y、Z不在同一周期，且Y原子核外p电子比s电子多５个。 （１）Z基态原子的核外电子排布式为_________________________________。 （２）Z的氧化物是石油化工中重要的催化剂之一，如催化异丙苯（１１ mol丙烯分子中的σ键与π键数目之比为________。 ２苯分子中碳原子的杂化轨道类型为________。 ）裂化生成苯和丙烯。 ３Z的一种氧化物ZO５中，Z的化合价为＋6价，则其中过氧键的数目为________个。 （３）W、X、Y三种元素的电负性由小到大的顺序为____________________________ （请用元素符号回答）。 （４） ZY３熔点为１ １５２ ℃，熔融状态下能够导电，据此可判断ZY３晶体属于______________________________________________________________（填晶体类型）。 （５） ZX２晶体的晶胞结构如图，每个Z原子周围最近的X原子数目为________。若该化合物的摩尔质量为M g/mol，晶胞边长为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为________ g/cm３。 解析 W、X、Y、Z为原子序数依次增大的前四周期元素，元素W是宇宙中最丰富的元素，则W是H；元素X的原子最外层电子数是其内层的３倍，则X是O；元素Z的基态原子核外电子有２４种运动状态，则Z是Cr，X、Y、Z不在同一周期，则Y是第三周期元素，Y原子核外p电子比s电子多５个，Y是Cl。 （１）Cr基态原子的核外电子排布式为[Ar]３d５４s１。 （２）１单键都是σ键，双键中含有１个σ键、１个π键，所以１ mol丙烯分子（CH２===CHCH３）中的σ键与π键数目之比为8∶１。２苯分子是平面六边形结构，分子中碳原子的杂化轨道类型为sp２。３设过氧键的数目为x，则—２价O的个数是５—２x，Cr的化合价为＋6，则根据化合物中正、负化合价代数和为0可知，２x＋（５—２x）×２＝6，解得x＝２。 （３）H、O、Cl三种元素的电负性由小到大的顺序为H （５）根据晶胞结构可知，每个Cr原子周围最近的O原子有6个。晶胞中Cr原子数为１＋8×错误!＝２，则该晶体的密度为错误! g/cm３＝错误! g/cm３。 答案 （１）[Ar]３d５４s１或１s２２s２２p6３s２３p6３d５４s１ （２）１8∶１ ２ sp２ ３２ （３） H 去CO的化学反应方程式为[Cu（NH３）２]OOCCH３＋CO＋NH３===[Cu（NH３）３（CO）]OOCCH３。 请回答下列问题： （１）基态Fe原子的价电子排布图为________。 （２）Fe（CO）５又名羰基铁，常温下为黄色油状液体，则Fe（CO）５的晶体类型是________，Fe（CO） ５ 在空气中燃烧后剩余固体呈红棕色，其化学方程式为 ____________________________________________________________。 （３）配合物[Cu（NH３）２]OOCCH３中碳原子的杂化类型是________，配体中提供孤对电子的原子是________。 （４）用[Cu（NH３）２]OOCCH３除去CO的反应中，肯定有________形成。 Ａ．离子键 Ｂ．配位键 Ｄ．σ键 Ｃ．非极性键 （５）单质铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示，面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的铁原子个数之比为________，面心立方堆积与体心立方堆积的两种铁晶体的密度之比为________（写出已化简的比例式即可）。 解析 （１）铁为２6号元素，根据构造原理确定，基态铁原子的价电子排布图为 。 （２）根据题意知Fe（CO）５又名羰基铁，常温下为黄色油状液体，熔点较低，则Fe（CO）５的晶体类型是分子晶体，Fe（CO）５在空气中燃烧生成氧化铁和二氧化碳，化学方程式为４Fe（CO）５＋１３O２ 错误!２Fe２O３＋２0CO２。 （３）配合物[Cu（NH３）２]OOCCH３中，羧基中碳原子的杂化类型是sp２，甲基中碳原子的杂化类型是sp３，配体中提供孤对电子的原子是氮原子。 （４）用[Cu（NH３）２]OOCCH３除去CO的反应中，肯定有配位键、σ键形成，选bd。 （５）根据晶胞结构利用均摊法分析，面心立方晶胞中含有的铁原子个数为8×错误!＋6×错误!＝４，体心立方晶胞中含有的铁原子数目为8×错误!＋１＝２，实际含有的铁原子个数之比为２∶１。设铁原子半径为r，面心立方堆积晶胞的棱长为a１，则错误!a１＝４r，体心立方堆积晶胞的棱长为a２，则错误!a２ ＝４r，设铁原子质量为m（Fe），则两种铁晶体的密度之比为。 答案 （１） （２）分子晶体 ４Fe（CO）５＋１３O２错误!２Fe２O３＋２0CO２ （３）sp２、sp３ N （４）bd （５）２∶１ ４错误!∶３错误!
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容
Copyright © 2019- 7swz.com 版权所有 赣ICP备2024042798号-8
违法及侵权请联系：TEL:199 18 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com
本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务