題型4物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)考向1原子核外電子排布【真題研磨】典例1.(2023·全國乙卷節(jié)選)中國第一輛火星車“祝融號”成功登陸火星。探測發(fā)現(xiàn)火星上存在大量橄欖石礦物(MgxFe2-xSiO4)。基態(tài)Fe原子的價(jià)電子排布式為3d64s2。

橄欖石中,各元素電負(fù)性大小順序?yàn)镺>Si>Fe>Mg,鐵的化合價(jià)為+2。

2.(2022·海南選擇考節(jié)選)基態(tài)O原子的電子排布式為1s22s22p4,其中未成對電子有2個(gè)。

3.(2024·湖北選擇考節(jié)選)基態(tài)Be2+的軌道表示式為

。

4.(2022·湖南選擇考節(jié)選)基態(tài)Se原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s24p4。

5.(2022·河北選擇考節(jié)選)基態(tài)S原子的價(jià)電子中,兩種自旋狀態(tài)的電子數(shù)之比為1∶2(或2∶1)。

6.(2024·湖南選擇考節(jié)選)Cu屬于ds區(qū)元素,其基態(tài)原子的價(jià)電子排布式為3d104s1。

7.(2022·全國乙卷節(jié)選)氟原子激發(fā)態(tài)的電子排布式有ad,其中能量較高的是d。(填標(biāo)號)

a.1s22s22p43s1 b.1s22s22p43d2c.1s22s12p5 d.1s22s22p33p2【審答思維】題干劃線部分關(guān)鍵信息解讀關(guān)鍵信息答題思維價(jià)電子排布式Fe是第四周期過渡元素,價(jià)電子包括3d和4s能級上的電子,價(jià)電子排布式為3d64s2

未成對電子基態(tài)O的電子排布圖為,1s、2s能級沒有未成對電子,2p能級上有2

個(gè)未成對電子軌道表示式Be2+的電子排布式為1s2,軌道表達(dá)式為核外電子排布式為[Ar]原子實(shí)是上一周期稀有氣體,基態(tài)Se的原子實(shí)[Ar]之外應(yīng)為3d104s24p4

兩種自旋狀態(tài)的電子數(shù)基態(tài)S的價(jià)電子排布式為3s23p4,根據(jù)洪特規(guī)則和泡利原理,兩種自旋狀態(tài)的電子數(shù)分別是4和2

【失分警示】(1)對1~36號元素核外電子排布不熟悉,不能準(zhǔn)確寫出元素的核外電子排布式;(2)不能準(zhǔn)確提取題干信息,錯(cuò)寫核外電子排布式、價(jià)電子排布式、簡化電子排布式、軌道表示式等。【考場技法】1.核外電子排布規(guī)則(1)泡利原理:在一個(gè)原子軌道里,最多只能容納2個(gè)電子,而且它們的自旋相反,這個(gè)原理被稱為泡利原理。(2)洪特規(guī)則:當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時(shí),基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道,而且自旋平行。(3)能量最低原理:電子盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道,使整個(gè)原子的能量最低。2.電子排布式書寫方法(1)按照構(gòu)造原理將電子依次填充到能量逐漸升高的能級中,然后將同能層的能級移到一起。(2)特殊原子:當(dāng)p、d、f能級處于全空、全充滿或半充滿狀態(tài)時(shí),能量相對較低,原子結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。如Cr、Cu。(3)離子的電子排布式①原子失去電子時(shí),總是從能量高的能級失去電子。一般來說,主族元素只失去它們的最外層電子,而副族元素可能還會(huì)進(jìn)一步向里失去內(nèi)層電子。②原子得到電子形成陰離子,得到的電子填充在最外一個(gè)能層的某一個(gè)能級上?！径嗑S演練】1.★★(電子排布式)(1)基態(tài)Ti原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2。

(2)Fe2+基態(tài)核外電子排布式為[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6。

2.★★(價(jià)電子排布式)(1)Cu2O中陽離子的基態(tài)價(jià)電子排布式為3d10;(2)Hg為第6周期ⅡB族元素,其基態(tài)原子價(jià)電子排布式為5d106s2。

3.★★(軌道表示式)(1)基態(tài)Cu的價(jià)電子軌道表示式為

。

(2)第四周期基態(tài)原子中未成對電子數(shù)最多的元素是鉻,第三電子層上有3個(gè)能級,該元素基態(tài)原子的價(jià)電子軌道表示式為

。

4.★★★(未成對電子數(shù))(1)Ti(BH4)3是一種儲氫材料,可由TiCl4和LiBH4反應(yīng)制得?；鶓B(tài)Ti3+的未成對電子數(shù)有1個(gè)。

(2)鉻和錳基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)之比為6∶5。

考向2共價(jià)鍵類型與鍵參數(shù)【真題研磨】典例1.(2024·新課標(biāo)卷節(jié)選)Ni(CO)4結(jié)構(gòu)如圖所示,其中含有σ鍵的數(shù)目為8,Ni(CO)4晶體的類型為分子晶體。

2.(2023·湖北選擇考節(jié)選)SiCl4是生產(chǎn)多晶硅的副產(chǎn)物。利用SiCl4對廢棄的鋰電池正極材料LiCoO2進(jìn)行氯化處理以回收Li、Co等金屬。導(dǎo)致SiCl4比CCl4易水解的因素有abd(填標(biāo)號)。

a.Si—Cl鍵極性更大 b.Si的原子半徑更大c.Si—Cl鍵鍵能更大 d.Si有更多的價(jià)層軌道3.(2023·山東等級考節(jié)選)鹵素可形成許多結(jié)構(gòu)和性質(zhì)特殊的化合物。ClO2中心原子為Cl,Cl2O中心原子為O,二者均為V形結(jié)構(gòu),但ClO2中存在大π鍵(Π35)。O—Cl—O鍵角>(填“>”“<”或“=”)Cl—O—Cl鍵角。比較ClO2與Cl2O中Cl—O鍵的鍵長并說明原因:ClO2分子中Cl—O鍵的鍵長小于Cl2O中Cl—O鍵的鍵長,其原因是ClO2分子中既存在σ鍵,又存在大π鍵,原子軌道重疊的程度較大,因此其中Cl—O鍵的鍵長較小,而Cl2O只存在普通的σ鍵4.(2023·湖南選擇考節(jié)選)超純Ga(CH3)3是制備第三代半導(dǎo)體的支撐源材料之一,近年來,我國科技工作者開發(fā)了超純純化、超純分析和超純灌裝一系列高新技術(shù),在研制超純Ga(CH3)3方面取得了顯著成果。比較分子中的C—Ga—C鍵角大小:Ga(CH3)3>Ga(CH3)3(Et2O)(填“>”“<”或“=”),其原因是Ga(CH3)3中Ga為sp2雜化,所以為平面結(jié)構(gòu),而Ga(CH3)3(Et2O)中Ga為sp3雜化,所以為四面體結(jié)構(gòu),故夾角較小。(Et表示乙基)

【審答思維】題干劃線部分關(guān)鍵信息解讀關(guān)鍵信息答題思維Ni(CO)4結(jié)構(gòu)單鍵均為σ鍵,三鍵含有1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵

SiCl4比CCl4易水解原子半徑Si>C,Si有更多的價(jià)層軌道,SiCl4中的共用電子對更加偏向于Cl,

鍵極性Si—Cl>C—Cl,則Si—Cl鍵更易斷裂,SiCl4更易水解;Si原子更易受到水電離的OH-的進(jìn)攻,更易與水電離的OH-形成化學(xué)鍵

ClO2中心原子為Cl,Cl2O中心原子為O,二者均為V形結(jié)構(gòu),但ClO2中存在大π鍵(Π35);ClO2與Cl2O中由ClO2中存在Π35可以推斷,其中Cl原子只能提供1對電子,有一個(gè)O原子提供1個(gè)電子,另一個(gè)O原子提供1對電子,Cl的價(jià)層電子對數(shù)為3,則Cl原子的軌道雜化方式為sp2;Cl2O中心原子雜化方式為sp3,鍵角O—Cl—O>ClO2分子中存在σ鍵和大π鍵,而Cl2O中存在σ鍵,Cl—O鍵長ClO2<Cl2O分子中的C—Ga—C鍵角大小Ga(CH3)3中Ga為sp2雜化,而Ga(CH3)3(Et2O)中Ga為sp3雜化,故夾角Ga(CH3)3>Ga(CH3)3(Et2O)

【失分警示】(1)不能通過物質(zhì)結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確判斷不同類型共價(jià)鍵的數(shù)目,從而答錯(cuò)第1題;(2)不能準(zhǔn)確分析原子成鍵情況,從而在第2題中錯(cuò)誤分析鍵參數(shù);(3)不能準(zhǔn)確判斷原子雜化類型,從而在第3、4題中錯(cuò)誤分析成鍵情況和鍵角?！究紙黾挤ā?.σ鍵與π鍵的判斷單鍵——σ鍵,雙鍵——1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵,三鍵——1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵。2.鍵參數(shù)與分子性質(zhì)的關(guān)系【多維演練】1.★★(共價(jià)鍵類型)(1)陰離子是某材料的組成部分,則1mol該陰離子中含σ鍵的數(shù)目為8NA

(NA為阿伏加德羅常數(shù)的值),已知該離子是平面結(jié)構(gòu),則圖中標(biāo)記*的N和O原子之間的σ鍵是由N原子的sp2雜化軌道與O原子的2p軌道重疊形成。

(2)CrO5中有4個(gè)-1價(jià)的O。CrO5中σ鍵與π鍵個(gè)數(shù)比為7∶1。

2.★★★(鍵參數(shù))(1)鹵素單質(zhì)的化學(xué)鍵的鍵參數(shù)如表所示:化學(xué)鍵F—FCl—ClBr—BrI—I鍵長/pm141198228267鍵能/(kJ·mol-1)157242.7193.7152.7從物質(zhì)結(jié)構(gòu)角度分析,F—F鍵的鍵能反常的原因是F原子半徑小,F原子周圍孤電子對間的斥力大,互相排斥導(dǎo)致F—F鍵的鍵能反常。

(2)“點(diǎn)擊化學(xué)”的研究獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)表彰,如圖所示是點(diǎn)擊化學(xué)的化學(xué)反應(yīng),所得的產(chǎn)物中含有Π56大已知雜化軌道中s成分越多,所形成的化學(xué)鍵越穩(wěn)定。①產(chǎn)物中α(填“α”或“β”)位置的N原子更容易形成配位鍵。

②反應(yīng)物中氮氮鍵鍵長<(填“>”“<”或“=”)產(chǎn)物中氮氮鍵鍵長,原因是反應(yīng)物中,中心氮原子采用sp雜化,而產(chǎn)物中的N原子采用sp2雜化,反應(yīng)物中N原子雜化軌道中s成分多,所形成的化學(xué)鍵更穩(wěn)定,氮氮鍵的鍵長短。

③已知NO2中含有大π鍵(Π34)則NO2+、NO2與NO2-的鍵角由小到大的順序?yàn)镹O2(3)有一種觀點(diǎn)認(rèn)為:由于硅的價(jià)層中有可以利用的空d軌道,部分含硅化合物的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)會(huì)與硅的3d空軌道有關(guān)?；衔颪(SiH3)3為平面結(jié)構(gòu),如圖所示。①N(SiH3)3與H+形成配位鍵的能力弱于N(CH3)3,原因是N原子的孤電子對位于2p軌道上,與Si的3d空軌道形成

Π42(填大π鍵符號Πmn,m表示參與形成大π鍵的原子數(shù),n表示參與形成大π②N(SiH3)3與H+形成配位鍵后,Si—N鍵長變長(填“變長”或“變短”),Si—N—Si鍵角變小(填“變大”或“變小”)。

(4)CO32-為平面結(jié)構(gòu),其成鍵方式可看作碳(C)原子的一個(gè)2s軌道和兩個(gè)2p軌道形成了三個(gè)sp2雜化軌道,再與三個(gè)氧(O)的價(jià)層電子軌道形成了三個(gè)σ鍵。CO32-和SO2的中心原子均為sp2雜化,但O—C—O的鍵角大于O—S—O的鍵角,其原因是CO32-的中心原子上無孤電子對考向3雜化軌道、價(jià)電子對互斥理論與分子結(jié)構(gòu)【真題研磨】典例1.(2024·山東等級考節(jié)選)[BMIM]+BF4-(見圖)是MnOx晶型轉(zhuǎn)變的誘導(dǎo)劑。B空間構(gòu)型為正四面體形;[BMIM]+中咪唑環(huán)存在π56大π鍵,則N原子采取的軌道雜化方式為sp22.(2023·山東等級考節(jié)選)鹵素可形成許多結(jié)構(gòu)和性質(zhì)特殊的化合物。ClO2中心原子為Cl,Cl2O中心原子為O,二者均為V形結(jié)構(gòu),但ClO2中存在大π鍵(Π35)。ClO2中Cl原子的軌道雜化方式為sp23.(2024·北京等級考節(jié)選)SnCl2和SnCl4是錫的常見氯化物,SnCl2可被氧化得到SnCl4。(1)SnCl2分子的VSEPR模型名稱是平面三角形。

(2)SnCl4的Sn—Cl鍵是由錫的sp3雜化軌道與氯的3p軌道重疊形成σ鍵。

4.(2023·全國甲卷節(jié)選)將酞菁—鈷鈦菁—三氯化鋁復(fù)合嵌接在碳納米管上,制得一種高效催化還原二氧化碳的催化劑。氣態(tài)AlCl3通常以二聚體Al2Cl6的形式存在,其空間結(jié)構(gòu)如圖所示,二聚體中Al的軌道雜化類型為sp3。

【審答思維】題干劃線部分關(guān)鍵信息解讀關(guān)鍵信息答題思維[BMIM]+BF4[BMIM]+中咪唑環(huán)存在π56大BF4-中B形成4個(gè)σ鍵,雜化方式為sp3,空間構(gòu)型為正四面體N原子形成3個(gè)σ鍵,雜化方式為sp2

ClO2中Cl原子的軌道雜化方式ClO2中存在Π35,這5個(gè)電子處于互相平行的p軌道中形成大π鍵,Cl提供孤電子對與其中一個(gè)O形成配位鍵,與另一個(gè)O形成σ鍵,Cl的價(jià)層電子對數(shù)為3,則Cl原子的軌道雜化方式為sp2二聚體中Al的軌道雜化類型Al原子價(jià)層電子對數(shù)是4,Al原子與周圍的4個(gè)氯原子形成四面體

結(jié)構(gòu),Al的軌道雜化類型為sp3

【失分警示】(1)不能確定σ鍵的數(shù)目及價(jià)層電子對數(shù),從而在第1、3題中錯(cuò)誤判斷雜化方式;(2)不能準(zhǔn)確提取整合題干中的信息,從而在第2題中錯(cuò)誤判斷Cl的雜化方式;(3)不能準(zhǔn)確判斷原子成鍵方式,從而在第4題中錯(cuò)誤判斷中心原子雜化方式。【考場技法】1.用VSEPR理論判斷ABx型分子構(gòu)型的方法(1)中心原子的價(jià)層電子對數(shù)=σ鍵+12(a-xb(2)根據(jù)中心原子價(jià)層電子對數(shù)確定VSEPR模型價(jià)層電子對數(shù)234立體構(gòu)型名稱直線形平面三角形正四面體形(3)略去孤電子對,確定分子構(gòu)型。2.判斷雜化軌道類型的方法雜化軌道數(shù)=σ鍵+孤電子對數(shù)雜化類型spsp2sp3雜化軌道的數(shù)目234立體構(gòu)型名稱直線形平面三角形正四面體形【多維演練】1.★★(VSEPR模型與分子構(gòu)型)(1)SO2的VSEPR模型為平面三角形。

(2)Cu2+可形成[Cu(en)2NH3](BF4)2,其中en代表H2N—CH2—CH2—NH2。該化合物分子中,VSEPR模型為四面體的非金屬原子共有11個(gè)。

(3)Fe3+與水反應(yīng)會(huì)形成黃色的配離子[Fe(OH)]2+,為避免顏色干擾,常在Fe3+溶液中加入H3PO4形成無色的[Fe(PO4)2]3-。由此推測與Fe3+形成的配離子更穩(wěn)定的配體是PO43-2.★★★(雜化軌道類型)(1)C、N元素能形成一種類石墨的聚合物半導(dǎo)體,其單層平面結(jié)構(gòu)如圖1所示。該物質(zhì)中氮原子的雜化類型是sp2。

(2)疊氮酸的結(jié)構(gòu)如圖2所示,分子中②號N原子的雜化方式為sp。

(3)Al(C2H5)3中碳原子的雜化方式為sp3,[AlH4]-的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形,NaAlH4中不存在的化學(xué)鍵是D(填字母)。

A.σ鍵B.配位鍵C.離子鍵D.非極性鍵(4)甘氨酸銅有順式和反式兩種同分異構(gòu)體,結(jié)構(gòu)如圖所示。甘氨酸銅中銅原子的雜化類型為dsp2(填“sp3”或“dsp2”)。

考向4分子的性質(zhì)【真題研磨】典例1.(2024·山東等級考節(jié)選)MnOx可作HMF轉(zhuǎn)化為FDCA的催化劑(見圖)。FDCA的熔點(diǎn)遠(yuǎn)大于HMF,除相對分子質(zhì)量存在差異外,另一重要原因是FDCA形成的分子間氫鍵更多。

2.(2023·全國乙卷節(jié)選)中國第一輛火星車“祝融號”成功登陸火星。探測發(fā)現(xiàn)火星上存在大量橄欖石礦物(MgxFe2-xSiO4)。已知一些物質(zhì)的熔點(diǎn)數(shù)據(jù)如表:物質(zhì)熔點(diǎn)/℃NaCl800.7SiCl4-68.8GeCl4-51.5SnCl4-34.1Na與Si均為第三周期元素,NaCl熔點(diǎn)明顯高于SiCl4,原因是鈉的電負(fù)性小于硅,氯化鈉為離子晶體,而SiCl4為分子晶體。分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔點(diǎn)變化趨勢及其原因:隨著同族元素電子層數(shù)的增多,其熔點(diǎn)依次升高,其原因是SiCl4、GeCl4、SnCl4均形成分子晶體,分子晶體的熔點(diǎn)由分子間作用力決定,分子間作用力越大則其熔點(diǎn)越高,且隨著其相對分子質(zhì)量增大,其分子間作用力依次增大。

【審答思維】題干劃線部分關(guān)鍵信息解讀關(guān)鍵信息答題思維FDCA的熔點(diǎn)遠(yuǎn)大于HMFFDCA中含有的羥基更多,則形成的分子間氫鍵更多,熔點(diǎn)更高

同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔點(diǎn)變化趨勢SiCl4、GeCl4、SnCl4均形成分子晶體,分子晶體的熔點(diǎn)由分子間作用力決定,越大則其熔點(diǎn)越高

【失分警示】(1)不能準(zhǔn)確分析分子結(jié)構(gòu),從而在第1題中錯(cuò)誤分析熔點(diǎn)高的原因;(2)不能準(zhǔn)確判斷晶體類型,從而在第2題中錯(cuò)誤比較熔點(diǎn)高低。【考場技法】1.氫鍵對物質(zhì)熔沸點(diǎn)的影響:分子間氫鍵,使物質(zhì)熔沸點(diǎn)升高;分子內(nèi)氫鍵,使物質(zhì)熔沸點(diǎn)降低。2.物質(zhì)溶解性的影響因素(1)“相似相溶”規(guī)律:非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑,極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑。如NH3、蔗糖易溶于水,難溶于CCl4。(2)氫鍵:溶質(zhì)與溶劑之間存在氫鍵,可增大溶解度。如NH3、乙醇、甘油、乙酸等能與水混溶。(3)分子結(jié)構(gòu)的相似性:溶質(zhì)和溶劑分子結(jié)構(gòu)越相似,溶解度越大。如乙醇分子中的—OH與水分子中的—OH結(jié)構(gòu)相近,溶解度較大。(4)化學(xué)反應(yīng):若溶質(zhì)能與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),也會(huì)增大溶質(zhì)的溶解度。如SO2可與水反應(yīng),溶解度較大?！径嗑S演練】1.★★★(分子極性、溶解度)(1)甘氨酸銅有順式和反式兩種同分異構(gòu)體,結(jié)構(gòu)如圖所示。已知順式甘氨酸銅能溶于水,反式甘氨酸銅難溶于水的原因可能是順式甘氨酸銅是極性分子,反式甘氨酸銅是非極性分子,而水是極性溶劑。

(2)比較H2O與OF2的極性大小并說明理由:H2O的極性大于OF2,H2O和OF2都是V形結(jié)構(gòu),H和O之間的電負(fù)性的差值大于O和F之間電負(fù)性的差值,所以H2O的極性更大。

(3)氯化鈹在氣態(tài)時(shí)存在BeCl2分子(a)和二聚分子[(BeCl2)2](b)。①a屬于非極性(填“極性”或“非極性”)分子;

②二聚分子(BeCl2)2中Be原子的雜化方式相同,且所有原子都在同一平面上,b的結(jié)構(gòu)式為

。

2.★★★(熔沸點(diǎn))(1)在水溶液中,以H2O為電子供體,CO2在(CuGa)0.5ZnS2光催化劑上可還原為CO,部分氧化物的沸點(diǎn)如表所示:氧化物H2OSO2CO2沸點(diǎn)/℃100-10-78.5表中氧化物之間沸點(diǎn)差異的原因?yàn)槿N氧化物形成的晶體均為分子晶體,H2O分子間能形成氫鍵,SO2為極性分子,CO2為非極性分子,且SO2相對分子質(zhì)量大于CO2。

(2)乙二醇(HOCH2CH2OH)的相對分子質(zhì)量與丙醇(CH3CH2CH2OH)相近,但沸點(diǎn)比丙酮高,原因是乙二醇分子中羥基比丙醇的多,形成的分子間氫鍵比丙醇多,分子間作用力較大。

考向5晶胞結(jié)構(gòu)及相關(guān)計(jì)算【真題研磨】典例1.(2024·廣東選擇考節(jié)選)一種含Ga、Ni、Co元素的記憶合金的晶體結(jié)構(gòu)可描述為Ga與Ni交替填充在Co構(gòu)成的立方體體心,形成如圖所示的結(jié)構(gòu)單元。該合金的晶胞中,粒子個(gè)數(shù)最簡比Co∶Ga∶Ni=2∶1∶1,其立方晶胞的體積為8a3nm3。

2.(2024·黑、吉、遼選擇考節(jié)選)負(fù)載在TiO2上的RuO2催化活性高,穩(wěn)定性強(qiáng),TiO2和RuO2的晶體結(jié)構(gòu)均可用如圖表示,二者晶胞體積近似相等,RuO2與TiO2的密度比為1.66,則Ru的相對原子質(zhì)量為101(精確至1)。

3.(2024·甘肅選擇考節(jié)選)某含鈣化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖甲所示,沿x軸方向的投影為圖乙,晶胞底面顯示為圖丙,晶胞參數(shù)a≠c,α=β=γ=90°。圖丙中Ca與N的距離為

22apm;化合物的化學(xué)式是Ca3N3B,其摩爾質(zhì)量為Mg·mol-1,阿伏加德羅常數(shù)的值是NA,則晶體的密度為

MNAa2c×1030g·cm4.(2023·全國乙卷節(jié)選)中國第一輛火星車“祝融號”成功登陸火星。探測發(fā)現(xiàn)火星上存在大量橄欖石礦物(MgxFe2-xSiO4)。一種硼鎂化合物具有超導(dǎo)性能,晶體結(jié)構(gòu)屬于立方晶系,其晶體結(jié)構(gòu)、晶胞沿c軸的投影圖如圖所示,晶胞中含有3個(gè)Mg。該物質(zhì)化學(xué)式為MgB2,B—B最近距離為

33a。【審答思維】題干劃線部分關(guān)鍵信息解讀關(guān)鍵信息答題思維立方體體心取Ga為晶胞頂點(diǎn),晶胞面心也是Ga,Ni處于晶胞棱心和體心,Ga和Ni形成類似氯化鈉晶胞的結(jié)構(gòu),晶胞中Ga和Ni形成的8個(gè)小正方體體心為Co,故晶胞中Ga、Ni個(gè)數(shù)為4,Co個(gè)數(shù)為8

二者晶胞體積近似相等體積近似相等,則其密度之比等于摩爾質(zhì)量之比圖丙投影的圖丙為正方形,Ca位于正方形頂點(diǎn),N位于正方形中心,故Ca與N的距離為

22a晶胞投影圖由圖知,Mg位于正六棱柱的頂點(diǎn)和面心,由均攤法可以求出正六棱柱中含有3個(gè)Mg,B在正六棱柱體內(nèi)共6個(gè),則該物質(zhì)的化學(xué)式為MgB2

【失分警示】(1)不能準(zhǔn)確分析晶胞結(jié)構(gòu),從而在第1、3題中錯(cuò)誤計(jì)算個(gè)數(shù)比;(2)不能準(zhǔn)確分析投影圖,從而在第4題中錯(cuò)誤分析化學(xué)式和晶胞計(jì)算?！究紙黾挤ā?.平行六面體晶胞中微粒計(jì)算方法2.晶胞相關(guān)計(jì)算模型(1)立方晶胞的棱長a與面對角線、體對角線的關(guān)系:①面對角線=2a;②體對角線=3a。(2)立方晶胞的密度ρ與晶胞內(nèi)微粒數(shù)x之間的關(guān)系:a3·ρ=xNA·3.原子坐標(biāo)與投影圖(1)體心立方晶胞結(jié)構(gòu)模型圖的原子坐標(biāo)與投影圖①若原子1,原子3,原子7的坐標(biāo)分別為(0,0,0),(1,1,0),(1,1,1);則原子2,原子4,原子5,原子6,原子8,原子9的坐標(biāo)分別為(0,1,0),(1,0,0),(0,0,1),(0,1,1),(1,0,1),(12,12,1②沿x、y軸的投影圖為(2)面心立方晶胞結(jié)構(gòu)模型圖的原子坐標(biāo)與投影圖①原子10~15分別位于六個(gè)面的面心,原子1和原子2的坐標(biāo)為(0,0,0),(1,1,1);則確定坐標(biāo)參數(shù):10(0,12,12),11(12,12,1),12(1,12,12),13(12,12,0),14(1②沿x、y軸的投影圖為(3)金剛石的原子坐標(biāo)與投影圖①若a原子為坐標(biāo)原點(diǎn),晶胞棱長的單位為1,則原子1、2、3、4的坐標(biāo)分別為(14,14,14)、(14,34,34)、(34,14,34)②沿x、y軸的投影圖為【多維演練】1.★★★(晶體結(jié)構(gòu)和計(jì)算)(1)Co2O3可用于合成鈦酸鈷。一種鈦酸鈷的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示,該立方晶胞參數(shù)為apm,每個(gè)Co周圍等距且緊鄰的O共有12個(gè)。設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,該鈦酸鈷晶體的密度為

155a3×10-30NA(2)鋅黃錫礦外觀漂亮,晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示,請寫出鋅黃錫礦的化學(xué)式:Cu2SnZnSe4;并在晶胞中找出平移能完全重合的兩個(gè)Se1、6(或2、5或3、8或4、7)(請選擇合適的編號,填寫一種組合即可)。

(3)銅晶胞結(jié)構(gòu)如圖3所示。一種金銅合金晶胞可以看成是銅晶胞面心上的銅原子被金原子取代而成。已知:Cu、Au的原子半徑分別為r(Cu)pm、r(Au)pm,晶胞參數(shù)為apm,該金銅合金晶胞中原子空間占有率為4π[3r3(Au)+r3(Cu)]3a3×100%[2.★★★(晶胞投影)(1)鉀元素與氧元素形成的某些化合物可以作為宇宙飛船的供氧劑。其中一種化合物的晶胞在xy平面、xz平面、yz平面上的投影如圖所示,其晶胞棱長為anm,NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,該晶體的密度為

142×1021NA×a3g·cm-3(用含a(2)某富氫化物的晶胞結(jié)構(gòu)及該晶胞沿xOy、xOz、yOz三個(gè)平面的投影(沿三個(gè)平面的投影相同)如圖所示,該晶胞中,H之間相互連接形成籠狀結(jié)構(gòu)。①該晶胞中,H之間以共價(jià)鍵(選填“離子鍵”“共價(jià)鍵”或“分子間作用力”)相連接。

②該晶胞中,兩個(gè)氫原子之間的最近距離為apm,NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,則該晶體的密度為

232×103083.★★★★(原子坐標(biāo))一定條件下,B2O3、KBF4、BeO發(fā)生非氧化還原反應(yīng)可制得晶體BexByOzFm,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示(氧原子未畫出),晶胞參數(shù)a=b≠c,α=120°,β=γ=90°,若A、D、E三點(diǎn)的原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)分別為(0,0,0)、(23,13,d)、[13,23,(1-d)],晶胞中D、E間距離為

(33a)2+(c-2cd)2pm。設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA4.★★★(晶胞分析)利用納米鐵制成的改性Fe3O4是一種優(yōu)良的磁性材料,該Fe3O4晶胞的18的結(jié)構(gòu)如圖所示,研究發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中的Fe2+只可能出現(xiàn)在圖中某一“”所示位置上,請確定Fe2+所在晶胞的位置并說明理由:在c位,由均攤法計(jì)算可得該結(jié)構(gòu)中Fe3+的數(shù)目為2,O2-的數(shù)目為4,根據(jù)電荷守恒可得Fe2+的數(shù)目為1,所以Fe2+應(yīng)該在c位。

1.★★EDTA()是一種重要的配體,易與Mg2+、Fe2+、Fe3+等離子形成穩(wěn)定的配合物。回答下列問題:(1)Mg位于元素周期表中s區(qū);基態(tài)Fe3+價(jià)層電子排布式為3d5。

(2)EDTA中碳原子的雜化方式為sp2、sp3,每分子EDTA中所含σ鍵的數(shù)目為35。

(3)EDTA分子中鍵角∠HCH>∠CNC(填“>”“=”或“<”),原因?yàn)轱柡吞荚优c氮原子都是sp3雜化,而氮原子有一對孤電子對,孤電子對對成鍵電子對的斥力大。

(4)EDTA中能與Fe3+形成配位鍵的原子是N、O(填元素符號),原因?yàn)镋DTA分子中N原子和—COOH中O原子均有孤電子對,而Fe3+有空軌道,故能與Fe3+形成配位鍵。

(5)某鐵鎂合金的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。其中A、B原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)分別為(0,0,0)和(34,14,14),晶胞參數(shù)為apm,①C原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(14,34,34②鐵原子與鎂原子的配位數(shù)之比為2∶1;該合金的密度為

4.16×1032NA×a3g·cm-3(2.★★★硒(Se)是人體必需微量元素之一,含硒化合物在材料和藥物領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。Ⅰ.自我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)聚集誘導(dǎo)發(fā)光(AIE)效應(yīng)以來,AIE在發(fā)光材料、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注。一種含Se的新型AIE分子X的結(jié)構(gòu)如圖所示:(1)基態(tài)硒原子的價(jià)電子軌道表示式為

。

(2)分子X中電負(fù)性最大的元素是O(填元素符號,下同),雜化軌道類型為sp3的中心原子是Se、S。

(3)H2O、H2S和H2Se的沸點(diǎn)由高到低順序?yàn)镠2O>H2Se>H2S。

(4)比較SeO3分子和SeO32-離子的鍵角大小,并說明理由:鍵角:SeO3>SeO32-,SeO3結(jié)構(gòu)為平面三角形,鍵角近似120°,SeO32-結(jié)構(gòu)為三角錐形,鍵角近似Ⅱ.Cu2-xSe是一種鈉離子電池正極材料,充放電過程中正極材料立方晶胞(示意圖)的組成變化如圖所示,晶胞內(nèi)未標(biāo)出因放電產(chǎn)生的0價(jià)Cu原子。(5)每個(gè)Cu2-xSe晶胞中含有4x個(gè)Cu2+(用含x的表達(dá)式作答)。

(6)立方Na2Se晶胞的晶胞參數(shù)為apm,位于面心的Se2-所圍成的空間結(jié)構(gòu)為正八面體,該晶胞的密度為5.0×1032a3NAg·cm-33.★★★新質(zhì)生產(chǎn)力催生生物技術(shù)、新材料高質(zhì)量發(fā)展。(1)色胺酮來源于天然植物中藥板藍(lán)根,是板藍(lán)根抗菌、抗病毒的活性成分之一。以甲醇為溶劑,Co2+可與色胺酮分子配位結(jié)合,形成對DNA具有切割作用的色胺酮-鈷配合物(合成過程如圖所示)。①基態(tài)Co2+價(jià)層電子排布式為3d7。

②色胺酮分子中,含氧官能團(tuán)名稱酰胺基、羰基;所含同周期元素第一電離能由大到小的順序?yàn)镹>O>C;該分子結(jié)構(gòu)上具有較好配位的氮原子和氧原子以及平面的大π鍵體系,則分子中N原子的雜化類型為sp2;形成配位鍵的N原子是1(填“1”或“2”)。

③色胺酮-鈷配合物中鈷的配位數(shù)為4;X射線衍射分析顯示色胺酮-鈷配合物晶胞中還含有一個(gè)CH3OH分子,CH3OH是通過氫鍵作用與色胺酮-鈷配合物相結(jié)合。

(2)超高硬度生物材料Ti3Au合金是理想的人工髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)材料,其晶體有α-Ti3Au、β-Ti3Au兩種結(jié)構(gòu),如圖所示。①α-Ti3Au晶胞中,Ti原子周圍與它最近且距離相等的Ti原子有8個(gè)。

②β-Ti3Au的晶胞棱長為509pm,每個(gè)晶胞面上有兩個(gè)Ti原子。β-Ti3Au晶體的密度是ρ=6×48+2×197NA(5.09×10-8)3③與β-Ti3Au晶體相比,α-Ti3Au晶體有更長的Ti—Au鍵鍵長。上述兩種晶體中硬度較高的是β-Ti3Au(填“α-Ti3Au”或“β-Ti3Au”)。

4.★★★鎳是一種硬而有延展性并具有鐵磁性的金屬,在許多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。Ni-NTA-Nanogold可用于檢測或定位6x組氨酸(His)或Poly-His標(biāo)記的重組蛋白。Ni(Ⅱ)-NTA的結(jié)構(gòu)簡式如圖1所示。回答下列問題:(1)基態(tài)Ni原子價(jià)電子排布式為3d84s2。

(2)配體N(CH2COO-)3中4種元素的第一電離能I1從大到小的順序?yàn)镹>O>H>C(用元素符號表示)。

(3)與Ni2+配位的原子形成的空間結(jié)構(gòu)為八面體。

(4)已知存在大π鍵,其結(jié)構(gòu)中氮原子的雜化方式為sp2。

(5)Ni與Ca都位于第四周期且最外層電子數(shù)相同,但相應(yīng)單質(zhì)的熔點(diǎn)Ni明顯高于Ca,其原因是Ni與Ca同周期,Ni的原子半徑比Ca小且價(jià)電子數(shù)多,形成的金屬鍵比較強(qiáng),熔點(diǎn)比較高。

(6)某籠形包合物Ni(CN)a(NH3)b(C6H6)c的晶胞如圖2所示。①該籠形包合物溶于酸能形成一種弱酸HCN,HCN中σ鍵和π鍵個(gè)數(shù)之比為1∶1。

②推測該包合物中氨與苯分子數(shù)目之比,即b∶c為1∶1,氨分子極易溶于水的原因是氨分子和水分子間可以形成氫鍵,氨分子和水分子極性接近,溶解度大。

③若此晶胞體積為Vnm3,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,晶胞的摩爾質(zhì)量為Mg·mol-1,則晶體密度為

M×1021VNAg·cm15.物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.【解析】(1)①鋅元素的原子序數(shù)為30,基態(tài)鋅離子的電子排布式為[Ar]3d10,則基態(tài)Zn2+的價(jià)電子排布式為3d10;②L2-所含元素C、H、O中,第一電離能同周期從左到右依次增強(qiáng),第ⅡA周期第ⅤA族高于相鄰元素,同族由上到下減小,從小到大的順序?yàn)镠<C<O;由結(jié)構(gòu)簡式可知,配體中苯環(huán)碳原子和雙鍵碳原子雜化方式為sp2雜化,共有8個(gè);③若在L2-上引入能與水分子形成氫鍵的羥基和氨基,有利于增強(qiáng)X與水分子的吸附作用,若在L2-上引入不能與水分子形成氫鍵的氯原子、甲基,不能增強(qiáng)X與水分子的吸附作用,故選BC;④由X晶胞的組成結(jié)構(gòu)單元可知,單元結(jié)構(gòu)中位于頂點(diǎn)的[Zn4O]6+的個(gè)數(shù)為8×18=1,位于棱上的L2-的個(gè)數(shù)為12×14=3,設(shè)晶體的密度為dg·cm-3,由X晶體具有面心立方結(jié)構(gòu),其晶胞由8個(gè)結(jié)構(gòu)相似的組成單元構(gòu)成可得8×(3M1+M2)NA=(a×10(2)相比Zn2+,半徑更小的Co2+與碳酸根中的氧離子作用力更強(qiáng),更利于碳酸根分解為CO2,ZnCO3比CoCO3的分解溫度高。(3)H3PO3為中強(qiáng)酸,H3PO3分子中含1個(gè)非羥基氧原子,P原子最外層有5個(gè)電子,H3PO3的分子結(jié)構(gòu)為;H3AsO3為弱酸,H3AsO3分子中不含非羥基氧原子,As原