2018届二轮复习物质结构与性质学案（全国通用）(5)

2018届二轮复习物质结构与性质学案（全国通用）(5)

专题五　选考部分 第 15 讲　物质结构与性质 最新考纲 考向分析 1.原子结构与元素的性质 (1)了解原子核外电子的排布原理及能级分布，能用电子排布式表示常见元素 (1～36 号)原子核外电子、价电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。 (2)了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。 (3)了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。 (4)了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。 2.化学键与物质的性质 (1)理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。 (2)了解共价键的形成，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。 (3)了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质 的关系。 (4)理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解金属 晶体常见的堆积方式。 (5)了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3)。 (6)能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的 空间结构。 3.分子间作用力与物质的性质 (1)了解化学键和分子间作用力的区别。 (2)了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含有氢键的物质。 (3)了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用 力的区别。 (4)能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。 (5)了解晶格能的概念及其对离子晶体性质的影响 近几年全国 新课标高考 重点考查了 电子排布式 的书写，电 离能、电负 性、分子的 立体构型及 杂化方式的 判断，有关 晶胞的计算。 在复习时我 们除要掌握 书写、判断、 计算方法外， 还要记住一 些常见晶胞 中含有的微 粒个数及配 位数 考点一　原子结构与性质 K 考点盘查 ao dian pan cha (课前) 1．(2017·江苏·21 节选)铁氮化合物(Fe xNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某 FexNy 的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。 (1)Fe3＋基态核外电子排布式为__[Ar]3d5 或 1s22s22p63s23p63d5__。 (2)C、H、O 三种元素的电负性由小到大的顺序为__H”“<”或“＝”表示元素 C、N、O、Si 的下列关系： ①第一电离能：__N>O>C>Si__(用元素符号表示，下同)。 ②电负性：__O>N>C>Si__。 ③非金属性：__O>N>C>Si__。 2．填写下列空白： (1)根据元素周期律，原子半径 Ga__>__As，第一电离能 Ga__<__As。(填“>”或“<”) (2)光催化还原 CO2 制备 CH4 反应中，带状纳米 Zn2GeO4 是该反应的良好催化剂。Zn、 Ge、O 电负性由大至小的顺序是__O>Ge>Zn__。 (3)A、B、C、D 为原子序数依次增大的四种元素，A2－和 B＋具有相同的电子构型；C、 D 为同周期元素，C 核外电子总数是最外层电子数的 3 倍；D 元素最外层有一个未成对电子。 则四种元素中电负性最大的是__O__(填元素符号)。 (4)CH4 和 CO2 所含的三种元素电负性从小到大的顺序为__H__Si，电负性：N__<__O。(用“>”或“<”) (6)第一电离能 Si__<__S。(用“>”或“<”) (7)F、K、Fe、Ni 四种元素中第一电离能最小的是__K__，电负性最大的是__F__。(填 元素符号) [解析]　(1)同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，第一电离能呈增大趋势。(2) 锗、锌位于同周期，同一周期从左至右元素的电负性逐渐增大(除稀有气体元素外)，而氧位 于元素周期表右上角，电负性仅次于氟。由此得出氧、锗、锌的电负性依次减小。(3)中 C 元素原子核外电子总数是最外层电子数的 3 倍，为 P 元素。与 P 同周期的元素 D 最外层有 1 个未成对电子，推出 D 为 Cl。原子序数小于 15 的 A2－与 B＋具有相同的电子构型，则推出 A 为 O，B 为 Na。4 种元素中 O 的非金属性最强，电负性最大。(4)元素非金属性强弱顺序： O>C>H，故三种元素电负性大小顺序为 O>C>H。(5)Al 与 Si 同属第三周期，故原子半径 Al>Si。(6)Si 与 S 周属第三周期，从左到右第一电离能逐渐增大，故第一电离能 SiCH3OH>CO2>H2__，原因是__H2O 与 CH3OH 均为极性分子，H2O 中氢键比甲醇多； CO2 与 H2 均为非极性分子，CO2 分子量较大、范德华力较大__。 (3)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2 中的化学键除了 σ 键外，还存在__ 离子键和 π 键(Π 64键)__。 [解析]　本题考查物质的结构与性质。(1)CO2 中 C 的价层电子对数为 2，故为 sp 杂化； CH3OH 分子中 C 的价层电子对数为 4，故为 sp 杂化。(2)水和甲醇均为极性分子，常温常压 下两种物质均呈液态；二氧化碳和氢气均为非极性分子，常温常压下两种物质均呈气态，根 据四种物质在相同条件下的状态可以判断出水、甲醇的沸点均高于二氧化碳、氢气的沸点。 由于水分子中的 2 个氢原子都能参与氢键的形成，而甲醇分子中只有羟基上的氢原子能够形 成氢键，所以水中的氢键比甲醇多，则水的沸点高于甲醇的沸点。二氧化碳和氢气都属于分 子晶体，但由于二氧化碳的相对分子质量大于氢气，所以二氧化碳的沸点高于氢气的沸点。 (3)Mn(NO3)2 是离子化合物，存在离子键；此外在 NO －3 中，3 个 O 原子和中心原子 N 之间 还形成一个 4 中心 6 电子的大 π 键(Π 64键)，所以 Mn(NO3)2 中的化学键有 σ 键、π 键和离子 键。 3．(2017·全国Ⅱ卷·35 节选)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐 (N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用 R 代表)。回答下列问题： (1)从结构角度分析，R 中两种阳离子的相同之处为__ABD__，不同之处为__C__。(填 标号) A．中心原子的杂化轨道类型 B．中心原子的价层电子对数 C．立体结构 D．共价键类型 (2)R 中阴离子 N －5 中的 σ 键总数为__5__个。分子中的大 π 键可用符号 π nm表示，其中 m 代表参与形成大 π 键的原子数，n 代表参与形成的大 π 键电子数(如苯分子中的大 π 键可表 示为 π66)，则 N －5 中的大 π 键应表示为__Π65__。 (3)图(b)中虚线代表氢键，其表示式为(NH ＋4 )N—H…Cl、__(H3O＋)O－H…N(N－5 )__、 __(NH＋4 )N—H…N(N－5 )__。 [解析]　(1)结合图(b)可知：晶体 R 中两种阳离子为 NH ＋4 和 H3O＋，两种阳离子的中心 原子均采取 sp3 杂化；NH ＋4 中成键电子对数为 4，H3O＋中含 1 个孤电子对和 3 个成键电子 对，即中心原子的价层电子对数均为 4；两种阳离子中均存在极性键，不存在非极性键。NH ＋4 和 H3O＋分别为正四面体结构和三角锥形结构，即立体结构不同。(2)从图(b)可以看出：阴 离子 N －5 呈五元环状结构，其含有的 σ 键总数为 5 个；N －5 中参与形成大 π 键的电子数为 6， 故可将其中的大 π 键表示为 Π65。 4．(2017·全国Ⅰ卷·35 节选)X 射线衍射测定等发现，I 3AsF6 中存在 I ＋3 离子。I ＋3 离子的 几何构型为__V 形__，中心原子的杂化形式为__sp3__。 [解析]　I ＋3 中 I 原子为中心原子，则其孤电子对数为1 2×(7－1－2)＝2，且其形成了 2 个 σ 键，中心原子采取 sp3 杂化，I ＋3 为 V 形结构。 R 弱点突破 uo dian tu po (课堂) 1．不能由不同元素组成的微粒来推断原子之间的成键情况，中心原子的杂化方式及微 粒的立体构型，如盘查 T1、T3。 2．忽视氢键对分子性质(特别是熔、沸点)的影响，如盘查 T2(2)。 1．归纳记忆分子极性、非极性的判断方法 (1)由非极性键构成的双原子分子一定是非极性分子，如 H2、O2 等。 (2)由极性键构成的分子可能是极性分子或非极性分子。 ①若分子的空间构型对称，则为非极性分子，如 CO2、CH4 等； ②若分子的空间构型不对称，则为极性分子，如 NH3、CH3Cl 等。 (3)判断 ABn 型分子极性的经验规律。 ①化合价法：ABn 型分子中中心原子 A 的化合价的绝对值等于该元素所在主族的序数 即该主族元素的价电子数时，该分子为非极性分子；若中心原子的化合价的绝对值不等于该 元素所在主族的序数即该主族元素的价电子数时，该分子为极性分子。 具体实例见下表： 化学式 BF3 CO2 PCl5 SO3 H2O NH3 SO2 中心原子化合价绝 对值 3 4 5 6 2 3 4 中心原子价电子数 3 4 5 6 6 5 6 分子极性 非极性 非极性 非极性 非极性 极性 极性 极性 ②ABn 型的多原子分子是否有极性，常根据分子中是否有孤对电子来判断。如果中心原 子的价层电子对全部为成键电子对，该分子一般为非极性分子；如果中心原子的价层电子既 有成键电子对，又有孤电子对，该分子常为极性分子。 2．巧妙运用价层电子对互斥理论判断分子空间构型 (1)价层电子对互斥模型说的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键 电子对空间构型，不包括孤电子对。 ①当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致； ②当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。 分子或离子 中心原子的孤电 子对数 分子或离子的价 层电子对数 电子对空间构 型 分子或离子的 立体构型 CO2 0 2 直线线 直线形 SO2 1 3 平面三角形 V 形 H2O 2 4 正四面体形 V 形 BF3 0 3 平面三角形 平面三角形 CH4 0 4 正四面体形 正四面体形 NH＋4 0 4 正四面体形 正四面体形 NH3 1 4 正四面体形 三角锥形 (2)运用价层电子对互斥模型可预测分子或离子的立体结构，但要注意判断其价层电子 对 数 ， 对 ABm 型 分 子 或 离 子 ， 其 价 层 电 子 对 数 的 判 断 方 法 为 n ＝ 中心原子的价电子数＋每个配位原子提供的价电子数 × m ± 电荷数 2 【注意】①氧族元素的原子作为中心原子 A 时提供 6 个价电子，作为配位原子 B 时不 提供价电子； ②若为分子，电荷数为 0； ③若为阳离子，则减去电荷数，如 NH＋4 ，n＝5＋1 × 4－1 2 ＝4； ④若为阴离子，则加上电荷数，如 SO2－4 ，n＝6＋2 2 ＝4。 3．理解记忆常见杂化轨道类型与分子构型规律 杂化轨道类型 参加杂化的原子轨道 分子构型 示例 sp 1 个 s 轨道，1 个 p 轨道 直线形 CO2、BeCl2、HgCl2 sp2 1 个 s 轨道，2 个 p 轨道 平面三角形 BF3、BCl3、HCHO 等性杂化 正四面体 CH4、CCl4、NH＋4 sp3 1 个 s 轨道，3 个 p 轨道 不等性 杂化 具体情 况不同 NH3(三角锥形)、 H2S、H2O(V 形) 4.配合物理论 (1)配合物的组成 ①配体：含有孤电子对的分子或离子，如 NH3、H2O、Cl－、Br－、I－、SCN－等。 ②中心离子：一般是金属离子，特别是过渡金属离子，如 Cu2＋、Fe3＋等。 ③配位数：直接同中心原子(或离子)配位的含有孤电子对的分子(或离子)的数目。 (2) 常 见 配 合 物 ： 如 [Cu(NH3)4](OH)2 、 [Cu(NH3)4]SO4 、 [Ag(NH3)2]OH 、 Fe(SCN)3 、 [Fe(SCN)6]3－等。 5．范德华力、氢键及共价键比较 范德华力 氢键 共价键 对物质性 质的影响 ①影响物质的熔点、沸点、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，如 F2H2S，HF>HCl， NH3>PH3 ①影响分子的稳定性　 ②共价键键能越大， 分子稳定性越强 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 1．填写下列空白： (1)(2016·全国甲卷)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4 蓝色溶液。 ①[Ni(NH3)6]SO4 中阴离子的立体构型是__正四面体__。 ②在[Ni(NH3)6]2＋中 Ni2＋与 NH3 之间形成的化学键称为__配位键__，提供孤电子对的成 键原子是__N__。 ③氨的沸点__高于__(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是__NH3 分子间可形成氢键 __；氨是__极性__分子(填“极性”或“非极性”)，中心原子的轨道杂化类型为__sp3__。 (2)①Ge 与 C 是同族元素，C 原子之间可以形成双键、叁键，但 Ge 原子之间难以形成 双键或叁键。从原子结构角度分析，原因是__Ge 原子半径大，原子间形成的 σ 单键较长，p －p 轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成 π 键__。 ②比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因__GeCl4、GeBr4、CeI4 的熔、 沸点依次增高。原因是分子结构相似，分子量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强__。 GeCl4 GeBr4 GeI4 熔点/℃ －49.5 26 146 沸点/℃ 83.1 186 约 400 ③Ge 单晶具有金刚石型结构，其中 Ge 原子的杂化方式为__sp3__，微粒之间存在的作 用力是__共价键__。 (3)AsCl3 分子的立体构型为__三角锥形__，其中 As 的杂化轨道类型为__sp3__。 [解析]　(1)①SO 2－4 中 S 无孤电子对，立体构型为正四面体。②[Ni(NH3)6]2＋为配离子， Ni2＋与 NH3 之间为配位键。配体 NH3 中提供孤电子对的为 N。③NH3 分子间存在氢键，故 沸点比 PH3 高。NH3 中 N 有一个孤电子对，立体构型为三角锥形，因此 NH3 为极性分子，N 的杂化轨道数为 3＋1＝4，杂化类型为 sp3。 (2)①该题从单键、双键、叁键的特点切入，双键、叁键中都含有 π 键，难以形成双键、 叁键，实质是难以形成 π 键，因为锗的原子半径较大，形成单键的键长较长，p－p 轨道肩 并肩重叠程度很小。 ②根据表格数据得出，三种锗卤化物都是分子晶体，其熔、沸点分别依次增高，而熔、 沸点的高低与分子间作用力强弱有关，分子间相互作用力强弱与分子量大小有关。 ③类比金刚石，晶体锗是原子晶体，每个锗原子与其周围的 4 个锗原子形成 4 个单键， 故锗原子采用 sp3 杂化。微粒之间的作用力是共价键。 (3)AsCl3 的中心原子(As 原子)的价层电子对数为(5＋1×3)/2＝4，所以是 sp3 杂化。AsCl3 的立体构型为三角锥形。 2．按要求回答下列问题： (1)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是__C 有 4 个价电子且半径小，难 以通过得或失电子达到稳定电子结构__。 CS2 分子中，共价键的类型有__σ 键和 π 键__，C 原子的杂化轨道类型是__sp__，写出 两个与 CS2 具有相同空间构型和键合形式的分子或离子__CO2、SCN－(或 COS 等)__。 (2)P 和 Cl 反应可生成组成比为 1∶3 的化合物 E，E 的立体构型为__三角锥形__，中心 原子的杂化轨道类型为__sp3__。化合物 Cl2O 的立体构型为__V 形__，中心原子的价层电子 对数为__4__，Cl2 与湿润的 Na2CO3 反应可制备 Cl2O，其化学方程式为__2Cl2＋2Na2CO3＋ H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl(或 2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋CO2＋2NaCl)__。 (3)①V2O5 常用作 SO2 转化为 SO3 的催化剂。SO2 分子中 S 原子价层电子对数是__3__对， 分子的立体构型为__V 形__；SO3 气态为单分子，该分子中 S 原子的杂化轨道类型为__sp2__； SO3 的三聚体环状结构如图 1 所示，该结构中 S 原子的杂化轨道类型为__sp3__；该结构中 S—O 键长有两类，一类键长约 140 pm，另一类键长约为 160 pm，较短的键为__a__(填图 1 中字母)，该分子中含有__12__个 σ 键。 ②V2O5 溶解在 NaOH 溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)，该盐阴离子的立体构型为__正 四面体形__；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图 2 所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的 化学式为__NaVO3__。 [解析]　(1)碳的子核外最外层有 4 个电子，在化学反应中很难失去 4 个电子形成阳离子， 也很难得到 4 个电子形成阴离子。因此，碳在形成化合物时，主要通过共用电子对形成共价 键。CS2 分子中，存在 σ 键和 π 键。CS2 分子中，C 原子的价层电子对数为 2，杂化轨道类 型为 sp。根据等电子理论，与 CS2 具有相同空间构型和键合形式的分子有 CO2、COS 和 N2O，离子有 NO－2 、SCN－。(2)P 和 Cl 元素形成的组成比为 1∶3 的化合物 E 为 PCl3，中心 原子 P 形成 3 个 σ 键且含有 1 对未成键的孤电子对，故 P 原子采取 sp3 杂化，分子构型为三 角锥形。化合物 Cl2O 中，其中 O 原子形成 2 个 σ 键且含有 2 对未成键的孤电子对，则 O 原 子采取 sp3 杂化，故 Cl2O 为 V 形结构，中心原子 O 的价层电子对数为 4。Cl2 与湿润的 Na2CO3 反应可生成 Cl2O，据氧化还原反应规律可知，还生成还原产物 NaCl，反应的化学方 程式为 2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===2NaCl＋Cl2O＋2NaHCO3。 (3)①SO2 分子中 S 原子价电子排布式为 3s23p4，价层电子对数是 3 对，分子的立体构型 为 V 形；SO3 气态为单分子，该分子中 S 原子的杂化轨道类型为 sp2 杂化；SO3 的三聚体环 状结构如图 1 所示，该结构中 S 原子的杂化轨道类型为 sp3 杂化；该结构中 S—O 键长有两 类，较短的键为 a，该分子中含有 12 个 σ 键。 ②钒酸钠(Na3VO4)中阴离子的立体构型为正四面体形；则偏钒酸的化学式为 NaVO3。 判断分子或离子中中心原子的杂化轨道类型的一般方法 (1)看中心原子有没有形成双键或三键。如果有 1 个三键，则其中有 2 个 π 键，用去了 2 个 p 轨道，则为 sp 杂化；如果有 1 个双键则其中有 1 个 π 键，则为 sp2 杂化；如果全部是单 键，则为 sp3 杂化。 (2)由分子的空间构型结合价电子对互斥理论判断。没有填充电子的空轨道一般不参与 杂化，1 对孤电子对占据 1 个杂化轨道。如 NH3 为三角锥形，且有一对孤电子对，即 4 条杂 化轨道应呈正四面体形，为 sp3 杂化。 考点三　晶体结构与性质 K 考点盘查 ao dian pan cha (课前) 1．(2017·江苏·21 节选)铁氮化合物(Fe xNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某 FexNy 的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。 某 FexNy 的晶胞如图 1 所示，Cu 可以完全替代该晶体中 a 位置 Fe 或者 b 位置 Fe，形成 Cu 替代型产物 Fe(x－n)CunNy。FexNy 转化为两种 Cu 替代型产物的能量变化如图 2 所示，其 中更稳定的 Cu 替代型产物的化学式为__Fe3CuN__。 [解析]　能量越低越稳定，从图 2 知，Cu 替代 a 位置 Fe 型会更稳定，其晶胞中 Cu 位 于 8 个顶点，N(Cu)＝8×1 8＝1，Fe 位于面心，N(Fe)＝6×1 2＝3，N 位于体心，N(N)＝1，其 化学式为 Fe3CuN。 2．(2017·全国Ⅲ卷·35 节选)MgO 具有 NaCl 型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最 密堆积方式，X 射线衍射实验测得 MgO 的晶胞参数为 a＝0.420 nm，则 r(O2－)为__0.148__ nm。MnO 也属于 NaCl 型结构，晶胞参数为 α′＝0.448 nm，则 r(Mn2＋)为__0.076__ nm。 [解析]　因为 O2－采用面心立方最密堆积方式，所以面对角线长度是 O2－半径的 4 倍， 则有[4r(O2－)]2＝2a2，解得 r(O2－)＝ 2 4 ×0.420 nm≈0.148 nm；MnO 也属于 NaCl 型结构， 根据晶胞的结构可得 2r(Mn2＋)＋2r(O2－)＝a′，代人数据解得 r(Mn2＋)＝0.076 nm。 3．(2017·全国Ⅱ卷·35 节选)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐 (N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用 R 代表)。R 的晶体密度为 dg·cm －3，其立方晶胞参数为 anm，晶胞 中含有 y 个[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]单元，该单元的相对质量为 M，则 y 的计算表达式为__ 602a3d M (或a3dNA M ×10－21)__。 [解析]　该晶胞的体积为(a×10－7 cm)3，根据 y NA×M＝(a×10－7)3d，可求出 y＝602a3d M (或 a3dNA M ×10－21)。 4．(2017·全国Ⅰ卷·35 节选)(1)KIO 3 晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛 矿型的立方结构，边长为 a＝0.446 nm，晶胞中 K、I、O 分别处于顶角、体心、面心位置， 如图所示。K 与 O 间的最短距离为__0.315__ nm，与 K 紧邻的 O 个数为__12__。 (2)在 KIO3 晶胞结构的另一种表示中，I 处于各顶角位置，则 K 处于__体心__位置，O 处于__棱心__位置。 [解析]　(1)二者间的最短距离为晶胞面对角线长的一半，即 2 2 ×0.446 nm≈0.315 mn。 与钾紧邻的氧原子有 12 个。(2)想象 4 个晶胞紧密堆积，则 I 处于顶角，O 处于棱心，K 处 于体心。 R 弱点突破 uo dian tu po (课堂) 不能根据题目提供的晶胞立体图形，用均摊法确定相关物质的组成，进而再计算晶胞中 的相关参数，如盘查 T1－4。 1．掌握比较晶体熔、沸点高低的规律方法 (1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律 原子晶体>离子晶体>分子晶体。 金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔点很高，汞、铯等熔点很低。 (2)同类型晶体的熔、沸点高低一般规律 ①原子晶体 由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如熔 点：金刚石>碳化硅>硅。 ②离子晶体 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，其晶体 的熔、沸点就越高，如熔点：MgO>NaCl>CsCl。 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 。 SnH4>GeH4>SiH4>CH4。 c．组成和结构不相似的分子晶体(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。 ④金属晶体 金属离子半径越小，离子电荷数越多，金属键越强，金属熔、沸点就越高。如熔、沸点： Al>Mg>Na。 2．辨清析透几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目 A．NaCl(含 4 个 Na＋，4 个 Cl－) B．干冰(含 4 个 CO2) C．CaF2(含 4 个 Ca2＋，8 个 F－) D．金刚石(含 8 个 C) E．体心立方(含 2 个原子) F．面心立方(含 4 个原子) 1．按要求回答下列问题： (1)单质铜及镍都是由__金属__键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为：ICu＝1 958 kJ·mol－1，INi＝1 753 kJ·mol－1，ICu>INi 的原因是__铜失去的是全充满的 3d10 电子，镍失 去的是 4s1 电子__。 (2)①GaF3 的熔点高于 1 000 ℃，GaCl3 的熔点为 77.9 ℃，其原因是__GaF3 为离子晶体， GaCl3 为分子晶体__。 ②GaAs 的熔点为 1 238 ℃，其晶胞细胞如图所示，该晶体的类型为__原子晶体__，Ga 与 As 以__共价__键结合。 (3)单质 O 有两种同素异形体，其中沸点高的是__O3__(填分子式)，原因是__O3 相对分 子质量较大，范德华力大__；O 和 Na 的氢化物所属的晶体类型分别为__分子晶体__和__离 子晶体__。 [解析]　(1)单质铜及镍都是由金属键形成的晶体，Cu、Ni 失去一个电子后电子排布式 分别为[Ar]3d10、[Ar]3d84s1，铜的 3d 轨道全充满，达到稳定状态，所以 Cu 的第二电离能相 对较大。(2)①根据晶体类型比较熔点，一般来说，离子晶体的熔点高于分子晶体的熔点。② 根据晶胞结构示意图可以看出，As 原子与 Ga 原子形成了空间网状结构的晶体，结合 GaAs 的熔点知其是原子晶体。(3)O 元素形成 O2 和 O3 两种同素异形体，固态时均形成分子晶体， 而分子晶体中，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的沸点越高，故 O3 的沸点高 于 O2。O 元素形成的氢化物有 H2O 和 H2O2，二者均能形成分子晶体。Na 元素形成的氢化 物为 NaH，属于离子晶体。 2．(1)C60 和金刚石都是碳的同素异形体，二者相比较熔点高的是__金刚石__。 (2)超高导热绝缘耐高温纳米氮化铝在绝缘材料中应用广泛，氮化铝晶体与金刚石类似， 每个 Al 原子与__4__个 N 原子相连，与同一个 N 原子相连的 Al 原子构成的空间构型为__正 四面体形__，氮化铝晶体属于__原子__晶体。 (3)金属镍粉在 CO 气流中轻微加热，生成无色挥发性液态 Ni(CO)4，呈正四面体构型。 试推测 Ni(CO)4 的晶体类型是__分子晶体__，Ni(CO)4 易溶于下列__B、C__(填字母)。 A．水　　　　　 B．四氯化碳 C．苯 D．硫酸镍溶液 (4)AlCl3 在 177.8 ℃时升华，蒸气或熔融状态以 Al2Cl6 形式存在。下列关于 AlCl3 的推 断错误的是__B、C__。 A．氯化铝为共价化合物 B．氯化铝为离子化合物 C．氯化铝难溶于有机溶剂 D．Al2Cl6 中存在配位键 [解析]　(1)C60 是分子晶体、金刚石是原子晶体，所以金刚石的熔点远远高于 C60 的。(2) 由金刚石结构每个 C 原子均以 sp3 杂化与其他四个 C 原子相连形成四个共价键构成正四面 体结构可推测。(3)由挥发性液体可知 Ni(CO)4 是分子晶体，由正四面体构型可知 Ni(CO)4 是 非极性分子。(4)由 AlCl3 易升华可知 AlCl3 是分子晶体，Al—Cl 键不属于离子键应该为共价 键，Al 原子最外层三个电子全部成键，形成三个 Al—Cl σ 键，无孤电子对，是非极性分子， 易溶于有机溶剂，Al 有空轨道，与 Cl 的孤电子对能形成配位键，A、D 正确。 晶体类型的判断方法 (1)据各类晶体的概念判断，即根据构成晶体的粒子和粒子间的作用力类别进行判断。 ①由分子通过分子间作用力(范德华力、氢键)形成的晶体属于分子晶体； ②由原子通过共价键形成的晶体属于原子晶体； ③由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体； ④由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体，或由金属原子形成的 晶体属于金属晶体。 (2)据各类晶体的特征性质判断。 ①低熔、沸点的晶体属于分子晶体； ②熔、沸点较高，且在水溶液中或熔化状态下能导电的晶体属于离子晶体； ③熔、沸点很高，不导电，不溶于一般溶剂的晶体属于原子晶体； ④能导电、传热、具有延展性的晶体属于金属晶体。 3．按要求回答下列问题： (1)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。 ①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为__3∶1__。 ②若合金的密度为 d g·cm－3，晶胞参数 a＝__[ 251 6.02 × 1023 × d]1 3×107__ nm。 (2)晶胞有两个基本要素： ①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。下图为 Ge 单晶的晶胞，其中原子 坐标参数 A 为(0,0,0)；B 为( 1 2，0， 1 2)；C 为( 1 2，1 2，0)，则 D 原子的坐标参数为__( 1 4，1 4， 1 4)__。 ②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知 Ge 单晶的晶胞参数 a＝565.76 pm，其密度 为__ 8 × 73 6.02 × 565.763×107__ g·cm－3(列出计算式即可)。 (3)GaAs 的熔点为 1 238 ℃，密度为 ρ g·cm－3，其晶胞结构如图所示。Ga 和 As 的摩尔 质量分别为 MGa g·mol－1 和 MAs g·mol－1，原子半径分别为 rGa pm 和 rAs pm，阿伏加德罗常 数值为 NA，则 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为__4π10－30 × NAρ(r 3Ga＋r 3As) 3(MGa＋MAs) ×100%__。 [解析]　(1)①由晶胞结构图可知，Ni 原子处于立方晶胞的顶点，Cu 原子处于立方晶胞 的面心，根据均摊法，每个晶胞中含有 Cu 原子的个数为 6×1 2＝3，含有 Ni 原子的个数为 8× 1 8＝1，故晶胞中 Cu 原子与 Ni 原子的数量比为 3∶1。 ②根据 m＝ρV 可得，1 mol 晶胞的质量为(64×3＋59) g＝a 3×d g·cm －3×NA，则 a＝ [ 251 6.02 × 1023 × d]1 3 cm＝[ 251 6.02 × 1023 × d]1 3×107 nm。 (2)①根据题给图示可知，D 原子坐标参数为(1 4，1 4，1 4)。 ② 每 个 晶 胞 中 含 有 锗 原 子 8×1/8 ＋ 6×1/2 ＋ 4 ＝ 8( 个 ) ， 每 个 晶 胞 的 质 量 为 8 × 73 g·mol－1 NA ， 晶 胞 的 体 积 为 (565.76×10 － 10 cm)3 ， 所 以 晶 胞 的 密 度 为 8 × 73 g·mol－1 NA × (565.76 × 10－10 cm)3 。 (3)分析 GaAs 的晶胞结构，4 个 Ga 原子处于晶胞体内，8 个 As 原子处于晶胞的顶点、 6 个 As 原子处于晶胞的面心，结合“均摊法”计算可知，每个晶胞中含有 4 个 Ga 原子，含 有 As 原子个数为 8×1/8＋6×1/2＝4(个)，Ga 和 As 的原子半径分别为 r Ga pm＝rGa×10－10 cm，rAs pm＝rAs×10－10 cm，则原子的总体积为 V 原子＝4×4 3π×[(rGa×1010 cm)3＋(rAs×10－10 cm)3]＝ 16π 3 ×10－30(r 3Ga＋r 3As) cm3。又知 Ga 和 As 的摩尔质量分别为 MGa g·mol －1 和 MAs g·mol－1，晶胞的密度为 ρ g·cm－3，则晶胞的体积为 V 晶胞＝4(MGa＋MAs)/ρNA cm3，故 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为V原子 V晶胞×100%＝ 16π 3 × 10－30(r 3Ga＋r 3As) cm3 4(MGa＋MAs) ρNA cm3 ×100% ＝4π10－30 × NAρ(r 3Ga＋r 3As) 3(MGa＋MAs) ×100%。 4．填写下列空白： (1)Na 和 O 能够形成化合物 F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数 a＝0.566 nm，F 的化学 式为__Na2O__ ；晶胞中 O 原子的配位数为__8__ ；列式计算晶体 F 的密度(g·cm －3)__ 4 × 62 g·mol－1 (0.566 × 10－7 cm)3 × 6.02 × 1023 mol－1 ＝2.27__g·cm－3__。 (2)前四周期原子序数依次增大的元素 A、B、C、D 中，A 和 B 的价电子层中未成对电 子均只有 1 个，并且 A－和 B＋的电子数相差为 8；与 B 位于同一周期的 C 和 D，它们价电 子层中的未成对电子数分别为 4 和 2，且原子序数相差为 2。A、B 和 D 三种元素组成的一 个化合物的晶胞如图所示。 ①该化合物的化学式为__K2NiF4__；D 的配位数为__6__。 ②列式计算该晶体的密度__ 39 × 4＋59 × 2＋19 × 8 6.02 × 1023 × 4002 × 1 308 × 10－3≈3.4__ g·cm－3。 ③A－、B＋和 C3＋三种离子组成的化合物 B3CA6，其中化学键的类型有__离子键、配位 键__；该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为__[FeF6]3－__，配位体是__F－__。 (3)ZnS 在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方 ZnS 晶体结构如 图所示，其晶胞边长为 540.0 pm，密度为__4 × (65＋32) g·mol－1 6.02 × 1023 mol－1 (540 × 10－10 cm)3 ≈4.1__ g·cm－3(列式并 计算)，a 位置 S2－与 b 位置 Zn2＋之间的距离为__ 270 1－cos 109°28′(或 135 2 sin 109°28′ 2 或 135 3)__ pm(列式表示)。 [解析]　(1)O2－半径大于 Na＋半径，由 F 的晶胞结构可知，大球代表 O2－，小球代表 Na ＋，每个晶胞中含有 O2－个数为 8×1 8＋6×1 2＝4，含有 Na＋个数为 8，故 O2－、Na＋离子个数 之比为 4∶8＝1∶2，从而推知 F 的化学式为 Na2O。由晶胞结构可知，每个 O 原子周围有 8 个 Na 原子，故 O 原子的配位数为 8。晶胞参数 a＝0.566 nm＝0.566×10－7 cm，则晶胞的体 积为(0.566×10－7 cm)3，从而可知晶体 F 的密度为 4 × 62 g·mol－1 (0.566 × 10－7 cm)3 × 6.02 × 1023 mol－1 ＝2.27 g·cm－3。 (2)①一个该晶胞中，有 16 个 F－位于晶胞的棱上，2 个 F－位于晶胞内部，4 个 F－位于 晶胞的面上，根据均摊法，该晶胞中真正占有的 F－数为 16×1 4＋2＋4×1 2＝8；有 8 个 K＋位 于晶胞的棱上，2 个 K＋位于晶胞内部，故该晶胞中真正占有的 K＋数为 8×1 4＋2＝4；有 8 个 Ni2＋位于晶胞的顶点，1 个 Ni2＋位于晶胞内部，故该晶胞中真正占有的 Ni2＋数为 8×1 8＋ 1＝2。因此，该化合物中 K＋、Ni2＋、F－的数目比为 4∶2∶8＝2∶1∶4，则该化合物的化 学式为 K2NiF4，由图可知 Ni 的配位数为 6。 ②1 mol 晶胞中含有 2 mol K2NiF4，其质量为 2 mol×213 g·mol －1,1 mol 晶胞的体积为 6.02×1023×4002×1 308×10 － 30 cm3 ， 故 该 晶 体 的 密 度 为 2 mol × 213 g·mol－1 6.02 × 1023 × 4002 × 1 308 × 10－30 cm3＝3.4 g·cm－3。 ③K3FeF6 中含有离子键和配位键，其中 K＋与[FeF6]3－之间形成离子键，Fe3＋与 F－之间 形成配位键，K3FeF6 中存在的复杂离子为[FeF6]3－，其中配位体是 F－。 (3)每个晶胞的质量为(540.0×10－10 cm)3×ρ；运用均摊法可求得每个晶胞中含有 4 个 “ZnS”，故每个晶胞的质量又可表示为4 × (65＋32) g·mol－1 6.02 × 1023 mol－1 。因此有(540.0×10－10 cm)3×ρ ＝4 × (65＋32) g·mol－1 6.02 × 1023 mol－1 ×4 g，解得 ρ＝4.1 g·cm －3；如图所示，b 位于正四面体的中心(类 似于 CH4 分子中的 C)。设 ab＝bc＝x pm，∠abc＝109°28′，ac＝2 2 ×540.0 pm＝270 2 pm。 在三角形 abc 中，由余弦定理得：ac 2 ＝x 2 ＋x 2 －2x·x·cos∠abc，代入数据解得：x＝ 270 1－cos 109°28′ pm。 1．均摊法确定晶胞的化学组成 (1)方法 晶胞中任意位置上的一个原子如果是被 n 个晶胞所共有，那么，每个原子对这个晶胞的 贡献就是1 n。 (2)类型 ①长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献： ②非长方体(非正方体)晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。如石墨晶胞每一层内 碳原子排成六边形，其顶点(1 个碳原子)对六边形的贡献为1 3，再如图所示的正三棱柱形晶胞 中： 2．晶体密度及微粒间距离的计算 (1)计算晶体密度的方法 以一个晶胞为研究对象，根据 m＝ρ·V，其一般的计算规律和公式可表示为： M NA×n＝ ρ×a3，其中 M 为晶体的摩尔质量，n 为晶胞所占有的粒子数，NA 为阿伏加德罗常数，ρ 为 晶体密度，a 为晶胞参数。 (2)计算晶体中微粒间距离的方法 1．(2017·武昌调研)氧元素和卤族元素都能形成多种物质，我们可以利用所学物质结构 与性质的相关知识去认识和理解。 (1)COCl2 的空间构型为__平面三角形__；溴的基态原子价电子排布式为__4s24p5__。 (2)已知 CsICl2 不稳定，受热易分解，倾向于生成晶格能更大的物质，则它按下列__A__ 式发生，(填字母代号，下同) A．CsICl2===CsCl＋ICl　 B．CsICl2===CsI＋Cl2 (3)根据下表提供的第一电离能数据判断，最有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原 子是__碘(或 I)__。 元素 氟 氯 溴 碘 第一电离能(kJ·mol－1) 1 681 1 251 1 140 1 008 (4)下列分子既不存在“s－p”σ 键，也不存在“p－p”π 键的是__D__。 A．HCl　　 B．HF　　 C．SO2　　 D．SCl2 (5)已知 ClO －2 为三角形，中心氯原子周围有四对价层电子。ClO －2 中心氯原子的杂化轨 道类型为__sp3 杂化__，写出一个与 CN－互为等电子体的物质的分子式__N2(或 CO)__。 (6)钙在氧气中燃烧时得到一种钙的氧化物晶体，其结构如图所示，由此可判断钙的氧 化物的化学式为__CaO2__。已知该氧化物的密度是 ρ g·cm －3，则晶胞内离得最近的两个钙 离子的间距为__3 72 × 4 ρNA × 2 2 __cm。(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常 数为 NA) [解析]　(1)COCl2 分子中中心原子 C 的杂化轨道类型为 sp2 杂化，故其空间构型为平面 三角形；溴的基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p5，故其价电子排布式为 4s24p5； (2)因 CsCl 的晶格能大于 CsI 的晶格能，故按 A 方式发生； (3)第一电离能越小，越容易形成较稳定的单核阳离子，故最有可能生成较稳定的单核 阳离子的卤素原子为碘(或 I)； (4)HCl、HF 分子中均存在“s－p”σ 键，SO2 中存在“p－p”π 键，SCl2 存在“p－p”σ 键，故 D 项符合题意。 (6)由图可知晶胞中含有 Ca2＋个数为 8×1 8＋6×1 2＝4 个，O 2－2 个数为 12×1 4＋1＝4 个， 故钙的氧化物的化学式为 CaO2； 设晶胞内离得最近的两个钙离子的间距为 x cm，则晶胞的边长为 2x cm， ( 2x)3·ρ 4 ＝ 72 NA，( 2x)3＝72 × 4 NAρ ，x＝ 2 2 3 72 × 4 Naρ 。 2．(2017·河北保定第二次模拟·11)硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)均属于硼族元素(第ⅢA 族)， 它们的化合物或单质都有重要用途，请回答下列问题： (1)写出基态镓原子的电子排布式__1s22s22p63s23p63d104s24p1 或[Ar]3d104s24p1__。 (2)已知：无水氯化铝在 178℃升华，它的蒸气是缔合的双分子(Al 2Cl6)，结构如图 。缔合双分子(Al2Cl6)中 Al 原子的杂化轨道类型是__sp3__。 (3)B 原子的电子有__3__个不同的能级；晶体硼熔点为 2300℃，则其为__原子__晶体。 (4)磷化硼(BP)是一种有价值的耐磨硬涂层材料，它是通过在高温氢气氛围中(>750℃)三 溴化硼和三溴化磷反应制得。BP 晶胞如图所示。 ①画出三溴化硼和三溴化磷的空间结构式：三溴化硼__ __；三溴化磷__ (每个 1 分，体现平面三角形和三角锥形)__ ②在 BP 晶胞中 B 的堆积方式为__面心立方堆积__。 ③计算当晶胞晶格参数为 a pm(即图中立方体的每条边长为 a pm)时磷化硼中硼原子和 磷原子之间的最近距离__ a 2 1－cos109°28′__pm 或 a 2 4 sin 109°28′ 2 __pm 或 a 3/4__pm__ [解析]　(1)镓是 31 号元素，其原子核外有 31 个电子，根据构造原理知道其核外电子排 布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p1。 (2)氯化铝中每个铝原子含有 3 个共价键，且不含孤对电子对，为平面三角形结构，缔 合分子 Al2Cl6 中铝原子的轨道杂化类型为 sp3。 (3)B 原子核外电子排布式为 1s22s22p1，有 3 个不同的能级，晶体硼熔点为 2300℃，熔 点很高，属于原子晶体。 (4)①溴化硼中硼原子的价层电子对数位 3＋(3－1×3)/2＝3，没有孤对电子对，所以分 子空间构型为平面三角形，结构式为 ，溴化磷中磷原子价层电子对数位 3＋(5－ 1×3)/2＝4，磷原子有个孤对电子，所对分子空间构型为三角锥形，结构式为 。 ②由晶胞结构可知，B 原子处于晶胞顶点与面心，在 BP 晶胞中 B 的堆积方式为面心立 方最密堆积。 ③P 原子与周围的 4 个 B 原子最近且形成正四面体结构，二者连线处于体对角线上，是 体对角线的 1/4，立方体的每条边长为 a pm，则晶胞体对角线长为 3a pm，则 P 原子与 B 原子最近距离为 a 3/4 pm。 考点：原子核外电子排布，判断简单分子或离子的构型，晶胞的计算，不同晶体的结果 微粒及微粒间作用力的区别。 3．(河北衡水中学 2017 届全国高三大联考·11)砷，镓和铜均为重要的合金材料，在工业 生产和科研领域均有重要应用。 请回答下列问题： (1)基态 Ga 原子中有__8__种能量不同的电子，其未成对电子数目为__1__。 (2)GaAs 的晶胞与金刚石相似，其中 As 原子位于晶胞的顶点和面心，则 Ga 原子的配位 数为__4__。Ga、Ge、As、Se 四种基态原子的第一电离能由大到小的顺序为__As>Se>Ge>Ga__。 (3)Cu3(AsO4)2 是一种木材防腐剂，其阴离子中 As 原子的杂化轨道类型为__sp3__， H3AsO4 的酸性强于 H3AsO3 的原因为__H3AsO4 的非羟基氧原子多，As 的正电性更高，羟基 中的 O 原子的电子向 As 偏移程度大，更容易电离出 H＋__。 (4)[Cu(NH3)4]SO4 是一种重要的配合物，与 SO 2－4 互为等电子体的分子的化学式为 __CCl4 或(SiCl4 或 CBr4 或 SiF4)__(任写种)，一定压强下，将 NH3 和 PH3 的混合气体降温， 首先液化的为__NH3__。 (5)晶胞有两个基本要素： ①原子坐标参数：表示晶胞内部各原子的相对位置，一种钇钡铜氧晶体的晶胞结构如图 所示，其中原子坐标参数 A 为(0,0,0)，B 为(0,1,1)，C 为(1,1,0)；则 D 原子的坐标参数为 __(1/2,1/2，/1/2)__。 ②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知：该钇钡铜氧晶体的晶饱参数分别为 a nm、 b nm，阿伏加德罗常数的值为 NA，其密度为__6.67 × 103 a2bNA __g·cm－3(列出计算式即可)。 [解析]　(1)基态 Ga 原子的电子排布为 1s22s22p63s23p63d104s24p1 有 8 种轨道，所以有 8 种能量不同的电子，其未成对电子在 4p 轨道，数目为 1。 (2)GaAs 的晶胞与金刚石相似，两者为等电子体，金刚石中 C 原子的配位数也为 4，所 以 Ga 原子的配位数也为 4。第ⅤA(np3 半充满)元素的价电子排布比较特殊，所以第一电离 能也是比较特殊的，它们高于邻近的元素，所以 Ga、Ge、As、Se 四种基态原子的第一电离 能由大到小的顺序为 As>Se>Ge>Ga。 (3)Cu3(AsO4)2 是一种木材防腐剂，其阴离子中 As 原子的杂化轨道类型为 sp3，H3AsO4 的酸性强于 H3AsO3 的原因为 H3AsO4 的非羟基氧原子多，As 的正电性更高，羟基中的 O 原 子的电子向 As 偏移程度大，更容易电离出 H＋。 (4)[Cu(NH3)4]SO4 是一种重要的配合物，与 SO 2－4 互为等电子体的分子的化学式为 CCl4(或 SiCl4 或 CBr4 或 SiF4)，一定压强下，将 NH3 和 PH3 的混合气体降温，因为氨分子间 为可以形成氢键，所以首先液化的是 NH3。 (5) ①由原子坐标参数 A 为(0,0,0)、B 为(0,1,1)、C 为(1,1,0)可知，该晶胞底部为一正方 体，所以 D 原子的坐标参数为(1/2,1/2,1/2)。 ②由图可知，该晶胞中有 1 个 Y 原子、2 个 Ba 原子、12×1 4＋8×1 2＝7 个 O 原子、8× 1 8＋8×1 4＝3 个 Cu 原子，所以该晶体的化学式为 YBa2Cu3O7、摩尔质量为 667 g/mol，则 1 mol 该晶胞的质量为 667 g、体积为 NA(a×10－7)2×(b×10－7) cm3＝a2b NA×10－21 cm3，所以该 钇钡铜氧晶体密度为 ρ＝m V＝ 667 a2b NA × 10－21＝6.67 × 1023 a2b NA g·cm－3。 4．第四周期中的 18 种元素具有重要的用途，在现代工业中备受青睐。 (1)铬是一种硬而脆、抗腐蚀性强的金属，常用于电镀和制造特种钢。基态 Cr 原子中， 电子占据最主能层的符号为__N__，该能层上具有的原子轨道数为__16__，电子数为__1__。 (2)第四周期元素的第一电离能随原子序数的增大，总趋势是逐渐增大的，30Zn 与 31Ga 的第一电离能是否符合这一规律？__否__(填“是”或“否”)，原因是__30Zn 的 4s 能级有 2 个电子，处于全满状态，较稳定__(如果前一问填“是”，此问可以不答)。 (3)镓与第ⅤA 族元素可形成多种新型人工半导体材料，砷化镓(GaAs)就是其中一种， 其晶胞结构如图所示(白色球代表 As 原子)。在 GaAs 晶体中，每个 Ga 原子与__4__个 As 原 子相连，与同一个 Ga 原子相连的 As 原子构成的空间构型为__正四面体__。 (4)与 As 同主族的短周期元素是 N、P。AsH3 中心原子的杂化类型为__sp3__；一定压强 下将 AsH3、NH3 和 PH3 的混合气体降温时首先液化的是__NH3__，理由是__NH3 分子之间 有氢键，沸点较高__。 (5)铁的多种化合物均为磁性材料，氮化铁是其中一种，某氮化铁的晶胞结构如图所示， 则氮化铁的化学式为__Fe4N__；设晶胞边长为 a cm，阿伏加德罗常数为 NA，该晶体的密度 为__ 238 NAa3__g·cm－3。(用含 a 和 NA 的式子表示)。 [解析]　(1)基态 Cr 原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1，则最高能层为 N， 该能层具有 4s4p4d4f 轨道，轨道数为 16，电子数为 1。(5)由图可得晶胞中含有 Fe 的个数为 8×1 8＋6×1 2＝4 个，含有 N 的个数为 1 个，则氮化铁的化学式为 Fe4N；a3ρ＝56 × 4＋14 NA ＝ 238 NA ，故 ρ＝ 238 NAa3。 5．(2017·佛山模拟)有些食物中铁元素含量非常丰富，其中非血红素铁是其存在形式之 一，主要是三价铁与蛋白质和羧酸结合成络合物。 (1)Fe3＋的电子排布式为__1s22s2p63s23p63d5 或[Ar]3d5__。 (2)配合物 Fe(CO)5 的配位体是__CO__；常温下，Fe(CO)5 为黄色液体，易溶于非极性溶 剂，熔点为 251 K，沸点为 376 K，据此，可判断 Fe(CO)5 晶体属于__分子__晶体。(填“离 子”、“原子”、“分子”或“金属”) (3)金属晶体可看成金属原子在三维空间中堆积而成，单质铁中铁原子采用钾型模式堆 积，原子空间利用率为 68%，铁原子的配位数为__8__。 (4)乙醛能被氧化剂氧化为乙酸，乙醛中碳原子的轨道杂化类型是__sp2、sp3__；1 mol 乙醛分子中含有的 σ 键的数目为__6×6.02×1023 或 6NA__。 (5)FeO 晶体结构如图所示，FeO 晶体中 Fe2＋的配位数为__6__，若该晶胞边长为 b cm， 则该晶体的密度为__ 288 b3NA__g·cm－3。 [解析]　(1)Fe 的原子序数为 26，核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2，故 Fe3＋的电 子排布式为 1s22s22p63s23p63d5 或[Ar]3d5。 (2)Fe(CO)5 的 配位体为 CO，Fe(CO)5 的熔沸点低，易溶于非极性溶剂，故其为分子晶 体。 (3)钾型堆积为体心立方堆积，故 Fe 的配位数为 8。 (4)CH3CHO 中甲基碳原子为 sp3 杂化，而醛基碳原子为 sp2 杂化。CH3CHO 的结构式为 ，单键为 σ 键，1 个双键中含 1 个 σ 键、1 个 π 键，故 1 mol CH3CHO 中含有 6 mol σ 键。 (5)该晶胞中有 Fe2＋周围最近等距离的 O2－有 6 个，则 Fe2＋的配位数为 6。该晶胞中含 有 4 个 Fe2＋、4 个 O2－，则晶体密度为 (56＋16) × 4 NA (b cm)3 ＝ 288 b3·NAg·cm－3。 6．(2017·太原模拟)前四周期元素 A、B、C、D、E 的原子序数依次增大，A 的最简单 气态氢化物分子中含 5 个原子和 10 个电子；基态 B 原子有 3 个未成对电子，在短周期元素 中 C 的第一电离能最小，D 的最高价氧化物对应的水化物是二元强酸。E＋核外 3 个电子层 均排满电子。回答下列问题： (1)基态 E 原子的外围电子排布图为__ __。 (2)1 mol(AB)2 中含 σ 键数目为__3NA__；在 A、B、D 的含氧酸根离子中，呈平面三角 形结构的是__CO2－3 、NO－3 __(填离子符号)。 (3)在 A、B、D 的气态氢化物中，属于极性分子的是__NH3、H2S__；CB3 的晶体类型是 __离子晶体__，它的阴离子的等电子体分子有__CO2(或 N2O)__(填一种)。 (4)B、E 两种元素形成某种化合物晶胞结构如图(白色球代表 B 原子)。已知 B、E 的原 子半径分别为 a pm、b pm。在该晶胞中，B 原子的配位数为__6__。该晶胞的空间利用率 φ 为__π(a3＋3b3) 6(a＋b)3 ×100%__。 [解析]　含 5 个原子、10 个电子的分子是 CH4，则 A 为碳元素；基态 N 原子有 3 个未 成对电子，B 为氮元素。短周期元素中钠元素的第一电离能最小，C 为钠元素。硫酸是强酸， 又是二元酸，D 为硫元素，3 个电子层排满电子，依次为 2、8、18，所以 E 的原子序数为 29，E 为铜元素。(1)基态铜 原子的外围电子排布图为 。 (2)1 个 NCCN 分子中含 3 个 σ 键。1 mol(CN)2 中含 σ 键数目为 3NA；C、N、S 的含氧 酸根离子分别为 CO2－3 、NO－3 、NO－2 、SO2－3 、SO 2－4 等，其中中心原子价层电子对数为 3、 成键电子对数为 3 的有 CO2－3 、NO－3 ，二者均呈平面三角形。 (3)CH4、NH3、H2S 分子中，极性分子有 NH3、H2S。NaN3 是离子晶体，与 N －3 互为等 电子体的分子有 CO2、N2O。 (4)该晶胞由氮、铜原子构成，从图看出，N 原子的配位数为 6。1 个晶胞中，氮原子个 数为 8×1 8＝1，铜原子个数：12×1 4＝3，它的化学式为 Cu3N。观察晶胞知，设晶胞边长为 L，L＝2(a＋b)pm。该晶胞的空间利用率 φ＝ 4 3πa3＋4 3πb3 × 3 (2a＋2b)3 ×100%＝π(a3＋3b3) 6(a＋b)3 ×100%。 7．T、W、X、Y、Z 是元素周期表前四周期中的常见元素，原子序数依次增大，相关 信息如下表。 元素 相关信息 T T 元素可形成自然界硬度最大的单质 W W 与 T 同周期，核外有一个未成对电子 X X 原子的第一电离能至第四电离能分别是 I1＝578 kJ·mol－1，I2＝1 817 kJ·mol－ 1，I3＝2 745 kJ·mol－1，I4＝11 575 kJ·mol－1 Y 常温常压下，Y 单质是固体，其氧化物是形成酸雨的主要物质 Z Z 的一种同位素的质量数为 63，中子数为 34 (1)TY2 是一种常用的溶剂，是__非极性分子__(填“极性分子”或“非极性分子”)，分 子中存在__2__个 σ 键。W 的最简单氢化物容易液化，理由是__分子间形成氢键__。 (2)在 25 ℃、101 kPa 下，已知 13.5 g 的 X 固体单质在 O2 中完全燃烧后恢复至原状态， 放 热 419 kJ ， 该 反 应 的 热 化 学 方 程 式 为 __4Al(s) ＋ 3O2(g)===2Al2O3(s)__ΔH ＝ － 3__352__kJ·mol－1__。 (3)基态 Y 原子中，电子占据的最高能层符号为__M__，该能层具有的原子轨道数为 __9__、电子数为__6__。Y、氧、W 元素的电负性由大到小的顺序为__F>O>S__(写元素符 号)。 (4)已知 Z 的晶胞结构如图所示，又知 Z 的密度为 9.00 g·cm－3，则晶胞边长为3 47.2×10－ 8cm(用含立方根的式子表示)；ZYO4 常作电镀液，其中 YO 2－4 的空间构型是__正四面体形__， 其中 Y 原子的杂化轨道类型是__sp3__。Z 的单质与人体分泌物中的盐酸以及空气反应可生 成超氧酸：Z＋HCl＋O2===ZCl＋HO2，HO2(超氧酸)不仅是一种弱酸而且也是一种自由基， 具有极高的活性。下列说法或表示正确的是__AD__。 A．O2 是氧化剂 B．HO2 是氧化产物 C．HO2 在碱中能稳定存在 D．1 mol Z 参加反应有 1 mol 电子发生转移 [解析]　由题目提供的信息可推得 T、W、X、Y 和 Z 分别为 C、F、Al、S 和 Cu。 (1)CS2 的结构式为 S===C===S 左右对称，为非极性分子，分子中存在两个 σ 键，两个 π 键，因为 H、F 之间易形成氢键，故 HF 的熔、沸点高，易液化。 (2)n(Al)＝ 13.5 g 27 g·mol－1＝0.5 mol 放出 419 kJ，则 4Al(s)＋3O 2(g)===2Al2O3(s)　ΔH＝－ 419×8＝－3 352kJ·mol－1。 (3)硫原子的核外电子排布图为 故最高 能层符号为 M，该能层具有的原子轨道数为 9，电子数为 6；因同周期从左到右，主族元素 的电负性逐渐增强，同主族从上到下，电负性逐渐减弱，故 S、O、F 元素的电负性由大到 小的顺序为 F>O>S。 (4)由图可知 Cu 的晶胞为面心立方最密堆积，则每个晶胞有 4 个 Cu 原子，设晶胞边长 为 x，则 x3×9.00 g·cm－3＝ 64 × 4 g·mol－1 6.02 × 1023 mol－1，故 x＝3 47.2×10－8cm。