（新课标）2020高考化学二轮复习 第1部分 专题6 分子结构（含化学键）与晶体结构及其性质教案（含解析）VIP

分子结构(含化学键)与晶体结构及其性质1化学键与分子结构：(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、极性、类型(键和键)，了解配位键的含义；(3)能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质；(4)了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3)；(5)能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。2.分子间作用力与物质的性质：(1)了解范德华力的含义及对物质性质的影响；(2)了解氢键的含义，能列举存在氢键的物质，并能解释氢键对物质性质的影响。3.晶体结构与性质：(1)了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别；(2)了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响；(3)了解分子晶体结构与性质的关系；(4)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；(5)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；(6)了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。真题引领感悟高考真题1(2019全国卷)科学家合成出了一种新化合物(如图所示)，其中w、x、y、z为同一短周期元素，z核外最外层电子数是x核外电子数的一半，下列叙述正确的是()awz的水溶液呈碱性b元素非金属性的顺序为xyzcy的最高价氧化物的水化物是中强酸d该新化合物中y不满足8电子稳定结构cw、x、y、z为同一短周期元素，可能同处于第二或第三周期，观察新化合物的结构示意图可知，x为四价，x可能为c或si。若x为c，则z核外最外层电子数为c原子核外电子数的一半，即为3，对应b元素，不符合成键要求，不符合题意，故x为si，w能形成1价阳离子，可推出w为na元素，z核外最外层电子数为si原子核外电子数的一半，即为7，可推出z为cl元素。y能与2个si原子形成共价键，另外得到1个电子达到8电子稳定结构，说明y原子最外层有5个电子，进一步推出y为p元素，即w、x、y、z分别为na、si、p、cl元素。a项，wz为nacl，其水溶液呈中性，错误；b项，元素非金属性：clpsi，错误；d项，p原子最外层有5个电子，与2个si原子形成共价键，另外得到1个电子，在该化合物中p元素满足8电子稳定结构，错误。2(2018全国卷)w、x、y和z为原子序数依次增大的四种短周期元素。w与x可生成一种红棕色有刺激性气味的气体；y的周期数是族序数的3倍；z原子最外层的电子数与w的电子总数相同。下列叙述正确的是()ax与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物by与其他三种元素分别形成的化合物中只含有离子键c四种元素的简单离子具有相同的电子层结构dw的氧化物对应的水化物均为强酸a由题意可推知w、x、y、z分别为n、o、na、cl。o能与n形成no、no2、n2o5等化合物，o与na能形成na2o和na2o2，o与cl能形成clo2、cl2o7等化合物，a项正确；na与o形成的na2o2中既含离子键又含共价键，b项错误；n3、o2、na均含10个电子，而cl含18个电子，c项错误；n元素的最高价氧化物对应的水化物hno3为强酸，而该选项中没有指明是n元素的最高价氧化物对应的水化物，d项错误。3(2019全国卷)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为fesmasfo组成的化合物。回答下列问题：(相对原子质量：fe：56，sm：150，as：75，f：19，o：16)(1)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_。(2)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中sm和as原子的投影位置如图2所示。 图1图2图中f和o2共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1x代表，则该化合物的化学式表示为_；通过测定密度和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它们关系表达式：_gcm3。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图1中原子1的坐标为，则原子2和3的坐标分别为_、_。解析(2)由题图可知，as、sm都在晶胞的面上，该晶胞中as的原子个数41/22，sm的原子个数41/22，fe在晶胞的棱上和体心，fe的原子个数141/42，f和o2在晶胞的顶点和上下底面，f和o2的个数和282，已知f和o2的比例依次为x和1x，所以该物质的化学式为smfeaso1xfx。1个晶胞的质量 g，晶胞的体积a2c1030 cm3，所以晶胞的密度 gcm3。根据图1中原子1的坐标为，可看出原子2的z轴为0，x、y轴均为，则原子2的坐标为；原子3的x、y轴均为0，z轴为，则原子3的坐标为。答案(1)三角锥形低nh3分子间存在氢键(2)smfeaso1xfx4(2018全国卷)li是最轻的固体金属，采用li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题：(1)lialh4是有机合成中常用的还原剂，lialh4中的阴离子空间构型是_、中心原子的杂化形式为_。lialh4中，存在_(填标号)。a离子键b键c键 d氢键(2)li2o是离子晶体，其晶格能可通过图(a)的bornhaber循环计算得到。图(a)可知，li原子的第一电离能为_ kjmol1，o=o键键能为_ kjmol1，li2o晶格能为_ kjmol1。图(b)(3)li2o具有反萤石结构，晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm，阿伏加德罗常数的值为na，则li2o的密度为_ gcm3(列出计算式)。解析(1)alh4中al采用sp3杂化，呈正四面体结构。四氢铝锂中存在离子键、配位键，配位键也是键。(2)锂原子的第一电离能为520 kjmol1。o=o键键能为249 kjmol12498 kjmol1。晶格能是指气态离子结合生成1 mol晶体所释放的能量，则li2o的晶格能为2 908 kjmol1。(3)1个氧化锂晶胞含o的个数为864，含li的个数为8，1 cm107 nm，代入密度公式计算可得li2o的密度为 gcm3。答案(1)正四面体sp3ab(2)5204982 908(3)5(2018全国卷)锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：(1)znf2具有较高的熔点(872 )，其化学键类型是_；znf2不溶于有机溶剂而zncl2、znbr2、zni2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是_。(2)中华本草等中医典籍中，记载了炉甘石(znco3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。znco3中，阴离子空间构型为_，c原子的杂化形式为_。(3)金属zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为_。六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为na，zn的密度为_gcm3(列出计算式)。解析(1)根据znf2晶体的熔点较高可知，znf2为离子晶体，含有离子键，而zncl2、znbr2、zni2的化学键以共价键为主、极性较小，故能够溶解在有机溶剂中。(2)co中碳原子的价层电子对数为3，中心碳原子采取sp2杂化，故co的空间构型为平面三角形。(3)六棱柱底部正六边形的面积为6a2 cm2，六棱柱的体积为6a2c cm3，该晶胞中zn原子个数为12236，已知zn的相对原子质量为65，阿伏加德罗常数的值为na，则zn的密度 gcm3。答案(1)离子键znf2为离子化合物，zncl2、znbr2、zni2的化学键以共价键为主，极性较小(2)平面三角形sp2(3)六方最密堆积(a3型)上述真题涉及的题型有选择题和填空题。命题角度主要涉及：(1)分子结构与性质：粒子立体构型，粒子间作用力比较，中心原子杂化类型，共价键类型(、键)，分子的性质，氢键，如t3(1)、t4(1)(2)、t5(1)(2)。(2)晶体结构与性质：晶体的有关密度计算，晶胞参数的计算，金属堆积类型，晶体熔点比较，晶胞中原子利用率计算等，如t3(2)、t4(2)(3)、t5(3)。预测2020年高考仍会在上述命题角度方面继续关注并有所创新。特别要注意晶胞有关计算这一角度创新命题。复习时要加强空间立体结构的想象能力。分子结构与性质(对应学生用书第39页)重难突破重难知识梳理1化学键的一般分类2共价键(1)分类配位键：形成配位键的条件是成键原子一方(a)能够提供孤电子对，另一方(b)具有能够接受孤电子对的空轨道，可表示为ab。(2)键和键的判断方法共价单键为键，双键中有一个键和一个键，三键中有一个键和两个键。但注意配位键也属于键，如1 mol cu(nh3)42中含键16na。(3)大键简介：大键一般是三个或更多个原子间形成的，是未杂化轨道中原子轨道“肩并肩”重叠形成的键。表达式：m代表参与形成大键的原子数，n代表参与形成大键的电子数。示例：，ch2=chch=ch2：，no：，so2：，o3：，co：。3中心原子价层电子对数、杂化类型与粒子的立体构型(ab型)价层电子对数(杂化轨道数)234轨道杂化类型spsp2sp3价层电子对模型(vsepr)直线形三角形四面体形粒子组成形式与构型ab2：直线形ab2：v形ab3：三角形ab2：v形ab3：三角锥形ab4：(正)四面体形规律当中心原子无孤电子对时，分子构型与价层电子对模型一致；当不相等时，分子的构型为去掉孤电子对后剩余部分的立体构型，且孤电子对会对分子构型产生“挤压”效果，使键角变小4.分子构型与分子极性的关系5三种作用力及对物质性质的影响范德华力氢键共价键作用微粒分子h与n、o、f原子强度比较共价键氢键范德华力影响因素组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大ahb中形成氢键元素的电负性(a、b的电负性)原子半径对性质的影响影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质分子间氢键使熔点、沸点升高，溶解度增大键能越大，稳定性越强6.无机含氧酸(ho)mron的酸性强弱n越大，r的化合价越高，oh在水中越易电离，酸性越强。7等电子原理原子总数相同，价电子总数相同的不同粒子，具有相似的化学键特征和立体构型。如n2o与co2，h3o与nh3。8配位化合物(1)概念：金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物。(2)形成条件配体有孤电子对，中性分子如h2o、nh3和co等；离子如f、cl、cn等，对于配体中两端均有孤电子对时，电负性小的原子为配位原子，如配体co、cn中的c为配位原子。中心原子有空轨道，如fe3、cu2、zn2、ag等。(3)组成考能提升高考类题集训化学键与化合物的关系及判断1下列说法正确的是()anacn是含有共价键的离子化合物balbr3是含离子键的共价化合物ccao2是只含离子键的离子化合物dnh4h是只含共价键的共价化合物ab项，albr3含共价键，错误；c项，cao2含共价键oo键，错误；d项，nh4h是既含离子键又含共价键的离子化合物，错误。2(2019长沙模拟)已知w、x、y、z为原子序数依次增大的四种短周期元素。w、z同主族，x、y、z同周期，其中只有x为金属元素，z元素原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。下列说法不正确的是()a原子半径：xyzwbx与w形成的化合物中只存在离子键cw与z形成的化合物中既有键又有键d简单氢化物的稳定性：wzyb根据“w、x、y、z为原子序数依次增大的四种短周期元素”“z元素原子的最外层电子数是其电子层数的2倍”，可推出z是s元素；由“w、z同主族”，可推出w为o元素；由“x、y、z同周期”“其中只有x为金属元素”，可知x为na、mg、al元素中的一种，y为si元素或p元素。x与w形成的na2o2中既有离子键又有共价键，b错误。3(2019衡水信息卷)短周期主族元素w、x、y、z的原子序数依次增大，w单质与x的简单氢化物在一定条件下发生反应，生成两种通常为气态的燃料；x、z同主族；y原子的最外层电子数是z原子最外层电子数的。下列说法正确的是()a原子半径：wxyzby的氧化物属于共价化合物cz的最高价氧化物对应水化物的浓溶液可干燥氨气dw、x均可形成既含极性键又含非极性键的氢化物d由信息推知：w、x、y、z分别为c、o、al、s。原子半径：ocssp2sp3。杂化类型相同，中心原子孤电子对越多，键角越小，如h2oph3。杂化类型和孤电子对数相同，配位原子的电负性越大，键角越小，如ncl3mg2，cu2的配位数比mg2大，故乙二胺与cu2形成的配合物更稳定。(2)在蒸汽状态下fecl3以双聚分子存在，即分子式为fe2cl6；每个fe原子与3个cl原子形成共价键，还可以提供空轨道与另1个cl原子提供的孤对电子形成配位键，结构式可表示为或；由结构式可知，fe的配位数为4。答案(1)sp3sp3乙二胺的两个n提供孤对电子给金属离子形成配位键cu2(2)48(2017全国卷)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)经x射线衍射测得化合物r的晶体结构，其局部结构如图所示。从结构角度分析，r中两种阳离子的相同之处为_，不同之处为_。(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r中阴离子n中的键总数为_个。分子中的大键可用符号表示，其中m代表参与形成大键的原子数，n代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为)，则n中的大键应表示为_。图(b)中虚线代表氢键，其表示式为(nh)nhcl、_、_。(2)r的晶体密度为d gcm3，其立方晶胞参数为a nm，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_。解析(1)r中两种阳离子分别为h3o和nh。a选项，两种阳离子中心原子的杂化轨道类型均为sp3，所以两者相同；b选项，h3o中心原子的价层电子对数为(631)/24，nh中心原子的价层电子对数为(541)/24，所以两者相同；c选项，h3o和nh的立体结构分别为三角锥形和正四面体形，所以两者不同；d选项，h3o和nh均含有极性共价键和配位键，所以两者相同。由题给图示可知，n与n之间形成5个nn键，因此有5个键。n中有5个氮原子参与形成大键，每个n原子与其他2个n原子形成共价键，每个n原子还可以提供1个电子参与大键的形成，加上得到的1个电子，共有6个电子参与形成大键，因此n中的大键可表示为。根据题给表示式可知，除表示出形成氢键的原子外，还要表示出形成氢键的原子所在的原子团和该原子在原子团中的成键情况，因此氢键的表示式为(nh)nhcl、(h3o)ohn(n)、(nh)nhn(n)。(2)晶胞的质量为d gcm3(a107 cm)3a3d1021 g，na个该单元的质量为m g，则，故y。答案(1)abdc5(h3o)ohn(n)(nh)nhn(n)(2)9(2018全国卷，节选)硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：h2ss8fes2so2so3h2so4熔点/85.5115.2600(分解)75.516.810.3沸点/60.3444.610.045.0337.0回答下列问题：(1)根据价层电子对互斥理论，h2s、so2、so3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是_。(2)图(a)为s8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为_。图(a)图(b)(3)气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为_形，其中共价键的类型有_种；固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子，该分子中s原子的杂化轨道类型为_。解析(1)价层电子对数包括成键电子对数和孤电子对数，h2s中s的成键电子对数为2，孤电子对数为2，故价层电子对数为4(或价层电子对数为4)，同理，so2中s的价层电子对数为3，so3中s的价层电子对数为3，h2s中s的价层电子对数不同于so2、so3。(3)气态so3为单分子，分子中s无孤电子对，其分子的立体构型为平面三角形，s和o之间形成双键，故共价键有键和键两种。固态so3为三聚分子，分子中每个s与4个o成键，s无孤电子对，故原子的杂化轨道类型为sp3。答案(1)h2s(2)s8相对分子质量大，分子间范德华力强(3)平面三角2sp3晶体结构与性质(对应学生用书第42页)重难突破重难知识梳理1四类晶胞结构及其代表物(1)离子晶体(2)金属晶体：简单立方堆积(po)，体心立方堆积(na、k)，六方最密堆积(mg、zn)，面心立方最密堆积(cu、ag)。(3)分子晶体(图a)(4)原子晶体(图b)图a图b2晶胞计算的思维方法(1)“均摊法”原理注意：立方体晶胞中各线段之间的关系对于不是平行六面体的晶胞，用均摊法计算粒子数时，要注意均摊比例的不同，如三棱柱晶胞和六棱柱晶胞等。(2)晶体密度的相关计算若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol晶胞中含有x mol微粒，其质量为xm g(m为微粒的相对“分子”质量)；1个晶胞的质量为v g(v为晶胞的体积)，则1 mol晶胞的质量为vna g，因此有xmvna。注意计算v时要注意晶胞的立体形状灵活计算，且注意v与单位一致。(3)晶胞中原子空间利用率100%。如面心立方最密堆积(如图所示)分析：a2r；v(球)4r3；v(晶胞)a3(2r)316r3；空间利用率100%100%74%。3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。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，晶格能就越大，其晶体的熔、沸点就越高。如熔点：mgonaclcscl。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h2oh2teh2seh2s。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snh4geh4sih4ch4。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con2。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：almgna。考能提升高考类题集训晶体结构及其晶胞计算1(2019潍坊模拟)某磷青铜晶胞结构如下图所示：(1)其中原子坐标参数a为(0，0，0)；b为。则p原子的坐标参数为_。(2)该晶体中距离cu原子最近的sn原子有_个，这些sn原子所呈现的构型为_。(3)若晶体密度为a gcm3，最近的cu原子核间距为_pm(用含na和a的代数式表示)。答案(1)(2)4平面正方形(3)10102(2019济宁模拟)萤石(caf2)的晶胞如图所示。(1)白球的代表粒子为_。(2)ca2和f的配位数分别为_、_。(3)晶体中f配位的ca2形成的空间结构为_形；ca2配位的f形成的空间结构为_形。(4)已知晶胞参数为0.545 nm，阿伏加德罗常数的值为na，则萤石的密度为_gcm3(列出计算式，不必计算)。解析萤石的化学式为caf2，即晶胞中钙离子与氟离子个数比为12，从晶胞示意图看，每个晶胞中实际占有黑球的个数81/861/24，晶胞中实际占有白球的个数为8，据此可知黑球代表ca2，白球代表f。将该面心立方晶胞分割成8个小立方，每个小立方的4个顶点上是ca2，体心是f，先选取1个顶点(ca2)作为考查对象，经过该顶点的小立方体有8个，即与该顶点的ca2距离相等且最近的f共有8个，所以ca2的配位数为8。萤石的一个晶胞中实际占有4个ca2和8个f，即4个caf2组成。根据(0.545107)3na478，可得。答案(1)f(2)84(3)正四面体、立方体(4)3(2019青岛模拟)某种离子型铁的氧化物晶胞如下图所示，它由a、b组成。则该氧化物的化学式为_，已知该晶体的晶胞参数为a nm，阿伏加德罗常数的值为na，则密度为_gcm3(用含a和na的代数式表示)。解析1个a和1个b中含有的fe2、fe3、o2分别为2，4，8，故1个晶胞中含8个fe3o4。故：(a107)3na8m(fe3o4)。答案fe3o44利用新制的cu(oh)2检验醛基时，生成红色的cu2o，其晶胞结构如下图所示。(1)该晶胞原子坐标参数a为(0，0，0)；b为(1，0，0)；c为。则d原子的坐标参数为_，它代表_原子。(2)若cu2o晶体的密度为d gcm3，cu和o的原子半径分别为rcu pm和ro pm，阿伏加德罗常数值为na，列式表示cu2o晶胞中原子的空间利用率为_。解析(1)根据晶胞的结构，d在a和c中间，因此d的坐标是，白色的原子位于顶点和体心，个数为812，d原子位于晶胞内，全部属于晶胞，个数为4，根据化学式，推出d为cu。(2)空间利用率是晶胞中球的体积与晶胞体积的比值，晶胞中球的体积为(4r2r)1030cm3，晶胞的体积可以采用晶胞的密度进行计算，即晶胞的体积为 cm3，因此空间利用率为100%。答案(1)cu(2)100%(答案合理即可)5如图为碳化钨晶体结构的一部分，碳原子嵌入金属钨的晶格的间隙，并不破坏原有金属的晶格，形成填隙固溶体。(1)在此结构中，1个钨原子周围距离该钨原子最近的碳原子有_个，该晶体的化学式为_。(2)该部分晶体的体积为v cm3，则碳化钨的密度为_gcm3(用na表示阿伏加德罗常数的值)。解析(1)据图可知，距离一个钨原子最近的碳原子的个数为6，钨原子位于顶点、棱上、面上、内部，属于该晶胞的个数为126216，6个碳原子位于内部，即化学式为wc。(2)晶胞的质量为 g，根据密度的定义可知，wc的密度为 gcm3。答案(1)6wc(2)三类典型晶胞的体积计算(1)立方体(晶胞边长为a)：va3。(2)长方体：vabc。(3)三棱柱或六棱柱：vs底面h。晶体的主要性质6(1)mn与re属于同一族，研究发现，mn的熔点明显高于re的熔点，原因可能是_。(2)cuso4的熔点为560 ，cu(no3)2的熔点为115 ，cuso4熔点更高的原因是_。(3)根据下表提供的数据判断，熔点最高、硬度最大的是_(填化学式)。离子晶体nafmgf2alf3晶格能/(kjmol1)9232 9575 492(4)已知金刚石结构中cc比石墨结构中cc的键长长，则金刚石的熔点_石墨的熔点(填“高于”或“低于”或“等于”)理由是_。(5)碳酸盐的热分解示意图如图所示：热分解温度：caco3_(填“高于”或“低于”)srco3，原因是_。答案(1)mn的金属键比re的金属键强(2)cuso4和cu(no3)2均为离子晶体，so所带电荷比no多，故cuso4晶格能较大，熔点较高(3)alf3(4)低于键长越长，键能越小，键越不稳定，熔点越低(5)低于cao晶格能大于sro晶格能，故caco3更易分解生成cao7(2019模拟精选)(1)mno的熔点(1650 )比mns的熔点(1610 )高，它们都属于_晶体。前者熔点较高的原因是_。(2)sicl4和sncl4通常均为液体。si、sn、cl三种元素电负性由小到大的顺序为_(用元素符号表示)。sicl4的立体构型为_。sicl4的熔点低于sncl4的原因为_。(3)晶格能不可以用实验的方法直接测得，但是可以根据“盖斯定律”间接计算。nacl是离子晶体，其形成过程中的能量变化如图所示：由图可知，na原子的第一电离能为_kjmol1，nacl