第十二单元听课答案

1、第十二单元物质结构与性质(选修)第40讲原子结构与性质【考点互动探究】考点一知识梳理1.(1)能量能量(2)能量s、p、d、fE(s)<E(p)<E(d)<E(f)2.(1)原子核外经常出现球形1哑铃形3(2)ns<np<nd<nf3.(1)最低状态2相反单独占据一个轨道相同1s22s22p63s23p63d54s1(2)1s22s22p63s23p63d104s1Ar3d104s21s22s22p63s23p63d64s23d64s2(3)1s22s22p63s23p4Ne3s23p43s23p44.吸收光谱发射光谱 题组训练1.D解析 根据原子的核外电子

2、排布规律可知,每个电子层最多容纳的电子数为2n2,A正确;B正确;同是s能级,在任一能层中都最多只能容纳2个电子,C正确;D选项中要注意1个原子轨道里排满2个电子时,其自旋状态相反。2.D解析 Na的简化电子排布式为Ne3s1。即上一周期的稀有气体元素符号+该原子的价电子排布。3.(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3As(2)氧(3)三角锥形(4)As2O3+6Zn+6H2SO42AsH3+6ZnSO4+3H2O(5)稳定性NH3>PH3>AsH3,因为键长越短,键能越大,化合物越稳定;沸点NH3>AsH3>PH3,NH3可以形成分子间氢键,沸点最高

3、,AsH3相对分子质量比PH3大,分子间作用力大,因而AsH3的沸点比PH3高解析 (1)因为X原子4p轨道上有3个未成对电子,可知其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3并推出其元素符号为As。(2)根据Y元素的最外层2p轨道上有2个未成对电子,Y和Z元素的原子序数之和为42-33=9,Y可能为1s22s22p2或1s22s22p4,再根据Z可形成负一价离子,Z为氢,推出Y电子排布式为后者,价层电子的轨道表示式为,元素名称为氧。(3)X与Z形成的化合物为AsH3,其空间构型可类比同主族的N的氢化物NH3,为三角锥形。 (4)根据得失电子守恒配平即可。 (5)氢化物的稳

4、定性和元素的非金属性有关,或与共价键的键长有关。键长越短,键能越大,氢化物越稳定,所以NH3>PH3>AsH3。沸点高低和分子间作用力有关,分子间作用力越大,沸点越高。NH3可以形成分子间氢键,沸点最高,AsH3比PH3的相对分子质量大,所以AsH3沸点高于PH3。4.(1)C或O(2)ClK(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2或Ar 3d64s2(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1(5)22p解析 (1)A元素基态原子次外层有2个电子,故次外层为K层,A元素有2个电子层,由题意可写出其电子排布图为,则该元素核外有6个电子,为碳

5、元素,其元素符号为C,另外氧原子同样也符合要求,其电子排布图为。 (2)B-、C+的电子层结构都与Ar相同,即核外都有18个电子,则B为17号元素Cl,C为19号元素K。 (3)D元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成+3价离子,其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,即为26号元素Fe。(4)根据题意要求,首先写出电子排布式1s22s22p63s23p63d104s1,该元素为29号元素Cu。(5)s能级只有1个原子轨道,故最多只能容纳2个电子,即n=2,所以元素F的原子最外层电子排布式为2s22p3,由此可知F是N;根据核外电子排布的能量最低原理,可知氮原

6、子的核外电子中的2p能级能量最高。5.(1)1s22s22p63s23p63d84s2(或Ar3d84s2)(2)1s22s22p31解析 (1)Ni是28号元素,位于元素周期表的第四周期第族,基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。(2)N为第7号元素,故基态原子核外电子排布式为1s22s22p3,基态铜原子核外价电子排布式为3d104s1,故基态原子最外层有1个电子。考点二知识梳理1.(1)Ne3s1181s22s22p63s23p6Ar4s1361s22s22p63s23p63d104s24p6(3)ns12ns2np16 2.(1)气态基态正离子a.最小最

7、大从左到右逐渐增大大于>>b.逐渐减小c.多大大大<<(2)强4.0小于1.8大于1.81.8左右增大减小a.越强越弱b.离子键共价键题组训练1.B解析 对于第三周期1117号元素,随着原子序数的增大,第一电离能呈现增大的趋势,但Mg、P特殊,A项错误;第三周期1117号元素原子半径逐渐减小,C项错误;形成基态离子转移的电子数:Na为1,Mg为2,Al为3,Si不易形成离子,P为3,S为2,Cl为1,D项错误。2.A解析 电负性X>Y,则X的非金属性比Y强,HmX比HmY稳定,最高价氧化物对应水化物的酸性(除F、O外)X的强于Y,若X为O(或S),Y为N(或P)时

8、,Y的第一电离能大于X。 3.(1)(2)从上到下依次减小(3)第三周期,第A族(4)同主族的上一周期元素的氢化物分子间存在氢键解析 从图中可以看出同一主族元素原子的第一电离能(I1)随原子序数的增加而减小,对于同一周期主族元素,元素原子的第一电离能(I1)总体趋势是随原子序数的增加而增大,但第A族元素原子满足全满结构、第A族元素原子满足半满结构,故原子的第一电离能(I1)反常的增大。图中5号元素是P,在元素周期表中位于第三周期,第A族;4、5、6三种元素的同主族上一周期的元素分别为O、N、F,它们的氢化物分子间存在氢键,沸点较高。4.Cu失去一个电子后,会变成稳定的3d10全满结构,所以Cu

9、就比较难失去第二个电子,而Zn失去两个电子后,会变成稳定的3d10全满结构,所以Cu的第二电离能比Zn大【考例考法直击】1.(1)AN球形K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱(2)同周期元素随核电荷数依次增大,原子半径逐渐变小,故结合一个电子释放出的能量依次增大N原子的2p轨道为半充满状态,具有额外稳定性,故不易结合一个电子(3)Ar3d74s2OMn(4)Ar3d5或1s22s22p63s23p63d5H<C<O解析 (1)紫色波长在400430 nm间,因此结合选项知A项正确。基态K原子的价层电子排布式为4s1,故其核外电子占据最高能层为第四层,其能层的符号是N;因最后一个

10、电子填充在s轨道(能级)上,其电子云轮廓图为球形;K和Cr虽属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但因金属K的原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱,故K的熔点、沸点等都比金属Cr低。(2)N原子位于第二周期第A族,价电子是最外层电子,依据泡利不相容原理和洪特规则可知其电子排布图为。根据图可知,第一电子亲和能增大(除N外),同周期元素从左向右随着核电荷数增大,原子半径逐渐减小,结合一个电子释放的能量依次增大;N的2p轨道为半充满状态,原子相对稳定,故不易结合一个电子。(3)Co为27号元素,基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s2。Mn是活泼金属,

11、第一电离能较小,而O是非金属性较强的非金属元素,第一电离能较大,故第一电离能大小Mn<O;Mn的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,3d轨道中有5个未成对电子,而O的基态原子核外电子排布式为1s22s22p4,2p轨道中有2个未成对电子,Mn和O的基态原子核外未成对电子数较多的是Mn。(4)Fe3+基态核外电子排布式为Ar3d5。C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为H<C<O。2.(1)(1)3d104s24p22(2)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s22(3)Ar3d104s24p3大于小于(4)1s22s22

12、p63s1或Ne3s1Cl解析 (1)Ge是32号元素,根据构造原理可写出基态Ge原子的核外电子排布式为Ar3d104s24p2,其中4p能级上有2个未成对电子。(2)镍的原子序数为28,则基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2;3d能级有5个轨道,其中3个轨道排满2个自旋相反的电子,另外2个轨道分别只排了1个未成对电子。(3)As位于第四周期第A族,核外有33个电子,基态原子As的核外电子排布式为Ar3d104s24p3。Ga、As同周期,根据同周期主族元素从左到右原子半径依次减小,可得原子半径:Ga>As。根据同周期元素从左到右第一电离

13、能呈增大趋势,可得第一电离能Ga<As。(4)由题意可知M为O,R为Na,X为S,Y为Cl,Z为Cr。因为非金属性Cl比S强,故电负性较大的是氯元素。3.(1)电子云2(2)O1s22s22p63s23p3(或Ne3s23p3)解析 (1)电子云图常用来形象地表示电子在原子核外空间出现的概率大小;C原子核外1s轨道、2s轨道各有一对自旋相反的成对电子,2p轨道有两个自旋方向相同的单电子。(2)由题意可知A为O,B为Na,C为P,D为Cl。电负性最大的元素即非金属性最强的元素,即O的电负性最大。根据P原子的结构示意图可写出核外电子排布式。4.(1)41s22s22p63s23p63d5血红

14、色(2)N解析 (1)基态Fe原子3d能级排有6个电子,即存在4个未成对电子,Fe3+是在基态Fe原子上失去4s能级上的2个电子和3d能级上的1个电子,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,Fe3+与SCN-形成的配合物呈血红色。(2)由题意可知a、b、c、d、e依次为H、N、O、S、Cu。第一电离能一般规律:同周期从左至右递增,同主族从上至下递减,但当原子轨道呈全满、半满、全空状态时稳定,第一电离能反常的大;由铜的价电子排布可画出价电子轨道示意图。第41讲分子结构与性质【考点互动探究】考点一知识梳理1.(1)共用电子对(2)方向性饱和性方向性饱和性2.头碰头肩并肩偏移不偏移12

15、33.(1)1 mol化学键核间距109°28'(2)越大越短稳定性立体构型4.(2)孤电子对空轨道孤电子对空轨道相同(3)内界外界中心原子配位体空轨道孤电子对5.原子总数价电子总数物理题组训练题组一1.C解析 乙烷分子中的键全为键而乙烯分子中含5个键和1个键,故C正确。键是轴对称,而键是镜面对称,故B错。键是由两个p轨道以“肩并肩”方式重叠而成,故A错。H2、Cl2中含的都是键,故D错。2.B解析 键长越长,键能越小,分子越不稳定,A项错误;水分子中键的夹角不是180°,C项错误;断裂2 mol HO键吸收2×462.8 kJ能量,18 g水分解成H2和

16、O2时,断裂2 mol OH键,同时还形成0.5 mol OO键、1 mol HH键,D项错误。3.C解析 配合物TiCl(H2O)5Cl2·H2O,配位体是Cl-和H2O,配位数是6,A错误;中心离子是Ti3+,内界离子是Cl-,外界离子也是Cl-,B错误;配合物TiCl(H2O)5Cl2·H2O,内界离子的Cl-为1,外界离子的Cl-为2,内界和外界中的Cl-的数目比是12,C正确;加入足量AgNO3溶液,外界离子Cl-与Ag+反应,内界离子Cl-不与Ag+反应,D错误。4.(1) (2)题组二1.B解析 CS2与NO2分子中原子个数相等,价电子总数不相同,所以不是等电

17、子体,则其空间构型不相似,A错误;C6H6与B3N3H6中原子个数相等,价电子总数相同,所以是等电子体,则其空间构型相似,B正确;H2O与NH3中原子个数不相等,所以不是等电子体,C错误;PCl3与BF3分子中原子个数相等,价电子总数不相同,所以不是等电子体,则其空间构型不相似,D错误。2.B解析 甲烷是正四面体形结构,键角是109°28',A项错误;NO3-和CO32-是等电子体,均为平面三角形结构,B项正确;H3O+和PCl3的价电子总数不相等,C项错误;苯的结构中存在“肩并肩”式的重叠轨道,故B3N3H6分子中也存在,D项错误。3.(1)N2CON2OCO2(2)SO2

18、O3解析 (1)仅由第二周期元素组成的共价分子,即C、N、O、F组成的共价分子中,如:N2与CO电子总数均为14,N2O与CO2电子总数均为22。(2)依题意,只要原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,即可互称为等电子体,NO2-为三原子,各原子最外层电子数之和为5+6×2+1=18,SO2、O3也为三原子,各原子最外层电子数之和为6×3=18。考点二知识梳理1.(2)直线形平面三角形V形正四面体形三角锥形V形2. 化学式孤电子对数a-xb2键电子对数价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子的立体构型名称中心原子杂化类型H2S224四面体形V形sp3SO2123平面三角形

19、V形sp2SO3033平面三角形平面三角形sp2CH4044正四面体形正四面体形sp3NCl3134四面体形三角锥形sp3HCN022直线形直线形spHCHO033平面三角形平面三角形sp2NO3-033平面三角形平面三角形sp2ClO-314四面体形直线形sp3H3O+134四面体形三角锥形sp3ClO3-134四面体形三角锥形sp3PO43-044正四面体形正四面体形sp3CHCH直线形spCH2CH2平面形sp2C6H6平面六边形sp2CH3COOHsp3、sp2题组训练题组一1.B解析 CO2分子中每个O原子和C原子形成两个共用电子对,所以C原子价层电子对数是2,且不含孤电子对,为直线

20、形结构,VSEPR模型与分子立体结构模型一致,故A不选;水分子中价层电子对数=2+12×(6-2×1)=4,VSEPR模型为四面体结构,含有2个孤电子对,略去孤电子对后,实际上分子空间构型是V型,VSEPR模型与分子立体结构模型不一致,故B选;CO32- 的中心原子C原子上含有3个 键,中心原子上的孤电子对数=12(4+2-2×3)=0,所以CO32- 的空间构型是平面三角形,VSEPR模型与离子立体结构模型一致,故C不选;CCl4分子中中心原子C原子价层电子对数=键个数+孤电子对数=4+12(4-1×4)=4,VSEPR模型为正四面体结构,中心原子不含

21、有孤电子对,分子构型为正四面体结构,VSEPR模型与分子立体结构模型一致,故D不选。2.C解析 甲烷是正四面体结构是由于四个碳氢键完全相同且互相排斥;而三氯甲烷(CHCl3)中由于氯原子有较强的吸引电子能力,故CCl键中的共用电子对偏向于Cl,使整个分子结构成为变形的四面体结构,因而正负电荷中心不能重合,是极性分子。3.C解析 中心原子采取sp3杂化的分子,其分子构型可以是正四面体形,也可以是三角锥形或V形,A项错误; SCl2中S原子采取sp3杂化轨道成键,B项错误; AB3型共价化合物,中心原子也可采取sp2杂化,如SO3等,D项错误。题组二1.A解析 首先求出SOCl2分子中S原子的价层

22、电子对数。孤电子对数=12×(6-2-2×1)=1,键电子对数为3,所以价层电子对数为4,S原子采取sp3杂化,由于孤电子对占据一个杂化轨道,分子构型为三角锥形。2.A解析 氮的最高价氧化物为N2O5,根据N元素的化合价为+5和原子组成,可知阴离子为NO3-、阳离子为NO2+,NO2+中N原子形成了2个键,孤电子对数目为0,所以杂化类型为sp,阳离子的构型为直线形,A项正确。3.B解析 CCl4中C原子杂化轨道数=键数+孤对电子对数=4+0=4,所以采取sp3杂化,SiCl4中Si原子杂化轨道数=键数+孤对电子对数=4+0=4,所以采取sp3杂化,SiH4中Si原子杂化轨道

23、数=键数+孤对电子对数=4+0=4,所以采取sp3杂化,中心原子都是sp3杂化,其键角相同,故A错误;H2S中S原子杂化轨道数=键数+孤对电子对数=2+6-22=4,所以采取sp3杂化,分子构型为V形,NF3中氮原子杂化轨道数=键数+孤对电子对数=3+5-32=4,所以采取sp3杂化,分子构型为三角锥形,CH4中C原子杂化轨道数=键数+孤对电子对数=4+0=4,所以采取sp3杂化,分子构型为正四面体形,中心原子都是sp3杂化,孤电子对数不同,分子的键角不相同,故B正确;BCl3中B原子杂化轨道数=键数+孤对电子对数=3+0=3,sp2杂化,分子的立体构型为平面三角形,NH3中氮原子杂化轨道数=

24、键数+孤对电子对数=3+5-32=4,所以采取sp3杂化,CO2中碳原子杂化轨道数=键数+孤对电子对数=2+0=2,所以采取sp杂化,BCl3、NH3、CO2中心原子杂化类型不相同,分子或离子的键角不相等,故C错误;SO3中,价层电子对个数=键数+孤对电子对数=3+12(6-3×2)=3,含孤电子对数为0,杂化轨道数为3,硫原子采用sp2杂化,分子立体构型为平面三角形;BF3中B原子杂化轨道数=键数+孤对电子对数=3+0=3,sp2杂化,分子的立体构型为平面三角形,H3O+中O原子杂化轨道数=键数+孤对电子对数=3+6-3-12=4,所以采取sp3杂化,分子构型为三角锥形,SO3、B

25、F3、H3O+中心原子杂化类型不相同,分子或离子的键角不相等,故D错误。考点三知识梳理1.(2)范德华力氢键(3)<<(4)越大越大(5)电负性氢原子电负性方向饱和分子内分子间升高降低2.(1)重合不重合非极性键或极性键对称不对称(2)非极性溶剂极性溶剂越好互溶减小(3)镜像不能重叠手性异构体四个不同基团原子(4)越大越强<<<题组训练题组一1.A解析 白磷(P4)晶体中, 含4个P原子,为正四面体结构,含6个PP键,则P原子与PP键数目比为23,A正确; 稀有气体形成的分子晶体不含化学键,含范德华力,B错误;HF分子间含氢键,沸点最高,其他氢化物相对分子质量越大

26、,沸点越大,则HCl、HBr、HI、HF四种物质的沸点依次升高,C错误;干冰变为气体化学键不变,氯化铵分解时离子键、共价键被破坏,则干冰和氯化铵分别受热变为气体所克服的粒子间相互作用不同,D错误。2.D解析 冰中含有氢键,其体积变大,则质量不变时冰的密度比液态水的密度小,A项不选;水分子间存在氢键形成缔合物,所以接近沸点的水蒸气的相对分子质量测量值大于18,B项不选;邻羟基苯甲醛分子间存在氢键,所以邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛,C项不选;H2O比H2S稳定是因为氧的非金属性强于硫,而与氢键无关,D项选。题组二1.B解析 极性分子的正电荷中心与负电荷中心不重合,极性分子虽然整体不带电,但每

27、一个乙醇分子都有带电的极性端,也可以理解为部分区域带电,所以它在电场作用下,会定向运动,所以测静电对液流影响,可以判断分子是否有极性,B项正确;而测定沸点、测定蒸气密度、测标准状况下气体摩尔体积等均不能判断分子极性,A、C、D项错误。2.C解析 NH3是极性分子,N原子处在三角锥形的顶点,3个H原子处于锥底,A错误。CCl4是非极性分子,四个Cl原子构成正四面体结构,C原子处在4个Cl原子所组成的四面体的中心,B错误。H2O是极性分子,是V形分子,O原子不处在2个H原子所连成的直线的中央,C正确。CO2是非极性分子,三个原子在一条直线上,C原子处在2个O原子所连成的直线的中央,D错误。3.(1

28、)2B(2)HOOH极性非极性极性H2O2为极性分子,而CS2为非极性溶剂,根据“相似相溶”规律,H2O2难溶于CS2-1价因OO键为非极性键,而OH键为极性键,共用电子对偏向氧,故氧为-1价解析 (1)在冰中,每个水分子与周围的4个水分子形成4个氢键,按“均摊法”计算,相当于每个水分子有2个氢键;水分子为V形结构。 (2)由H2O2的空间构型图可知,H2O2是极性分子,分子内既有极性键,又有非极性键,而CS2为非极性分子,根据“相似相溶”规律,H2O2难溶于CS2。题组三1.B解析 手性碳原子上应连接4个不同的原子或原子团。A项中同一个C原子上连接了2个Cl原子和2个F原子,不满足手性的定义

29、;C项中与OH 直接相连的C原子连接了2个相同的H原子;D项中间的C原子连接了2个CH2OH,不满足手性的定义;B项中与OH直接相连的C原子分别与1个H原子、1个COOH、1个CH3、1个OH相连,为手性碳原子。2.(1)(2)H3PO3+2NaOHNa2HPO3+2H2OH3AsO3+3NaOHNa3AsO3+3H2O(3)H3PO3为中强酸,不与盐酸反应,H3AsO3可与盐酸反应H3AsO3+3HClAsCl3+3H2O解析 (1)已知H3PO3为中强酸,H3AsO3为两性物质,依据题给信息可知H3PO3中含1个非羟基氧原子,H3AsO3中不含非羟基氧原子。(2)与过量NaOH溶液反应的化

30、学方程式的书写,需得知H3PO3和H3AsO3分别为几元酸,从题给信息可知,含氧酸分子结构中含几个羟基氢,则该酸为几元酸。故H3PO3为二元酸,H3AsO3为三元酸。(3)H3PO3为中强酸,不与盐酸反应;H3AsO3为两性物质,可与盐酸反应。3.弱于HIO4中碘的价态比HIO3中更高,导致IOH中O的电子向I偏移得更多,在水分子的作用下,就更容易电离出H+,故酸性更强【考例考法直击】1.(1)V形sp3(2)ABDC556(H3O+)OHN(N5-)(NH4+)NHN(N5-)(3)spsp3H2O>CH3OH>CO2>H2H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇

31、多;CO2与H2均为非极性分子,CO2的相对分子质量较大、范德华力较大离子键和键(46键)解析 (1)在I3+中中心原子I的价层电子对数为4(其中2个键、2个孤电子对),因此其轨道杂化类型为sp3杂化,但离子的空间几何构型同水分子一样为V形。(2)根据题图可知,阳离子是NH4+和H3O+,NH4+的中心原子N含有4个键,孤电子对数为(5-1)-(4×1)÷2=0,价层电子对数为4,杂化轨道类型为sp3,H3O+中心原子为O,含有3个键,孤电子对数为(6-1)-3÷2=1,价层电子对数为4,杂化类型为sp3,因含一对孤对电子,故空间构型为三角锥形,因此二者相同之处为

32、A、B、D,不同之处为C;图中N5-中键的总数为5个,根据信息可知N5-的大键应表示为56;图中还含有的氢键是(H3O+)OHN(N5-)、(NH4+)NHN(N5-)。(3)CO2中C原子的杂化形式为sp杂化,CH3OH中C原子的杂化方式为sp3杂化。反应CO2+3H2CH3OH+H2O中四种物质的沸点高低顺序为H2O>CH3OH>CO2>H2。Mn(NO3)2中存在离子键、键和键。2.(1)Ge原子半径大,原子间形成的单键较长,p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成键GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似,相对分子质量依次增大

33、,分子间相互作用力逐渐增强sp3共价键(2)正四面体配位键N高于NH3分子间可形成氢键极性sp3(3)三角锥形sp3(4)3sp3和spNH2-或解析 (1)由于Ge原子半径较大,原子间形成的单键较长,而p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不重叠,很难形成键,故Ge原子间难以形成双键或三键。从表格中数据可看出GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点逐渐升高,这是因为它们的分子结构相似,随着相对分子质量增大,分子间的相互作用力增强,导致其熔、沸点逐渐升高。晶体Ge为原子晶体,每个Ge原子与其他相邻的Ge原子间以共价键结合形成空间网状立体结构,Ge为sp3杂化。(2)Ni(NH3)6SO4中阴离子

34、为SO42-,由价层电子对互斥理论推断,SO42-具有正四面体的空间构型。Ni(NH3)6SO4中阳离子为Ni(NH3)62+,由基态Ni原子电子排布式可知,失去2个4s能级上的最外层电子后,所得的基态Ni2+具有空轨道,而NH3中中心氮原子周围有1对孤对电子,因此Ni2+与NH3之间形成配位键,提供孤电子对的成键原子是N。N、P位于同主族,NH3、PH3的组成和结构相似,但NH3的沸点高于PH3,原因是膦分子之间只有范德华力,而氨分子之间不仅有范德华力,还有分子间氢键,且分子间氢键比范德华力强;氨分子的空间构型是三角锥形,不对称,因此氨是极性分子;氨分子的中心氮原子的轨道杂化类型为sp3,其

35、中3个与氢原子的s轨道形成共价单键,另一个轨道由孤电子对占据。(3)AsCl3分子中As有一对孤电子对,立体构型为三角锥形,As的杂化轨道数为3+1=4,杂化类型为sp3。(4)HCHO的结构式为,单键全为键,双键中一个为键,一个为键,所以1 mol HCHO中存在3 mol 键;HOCH2CN中“CH2”中的C为sp3杂化,“CN”中C为sp杂化;N得一个电子与O的电子数相等,所以NH2-与H2O互为等电子体;Zn2+与CN-之间为配位键,配位键由C指向Zn。3.(1)C有4个价电子且半径小,难以通过得失电子达到稳定电子结构(2)键和键spCO2 、SCN-(或COS等)解析 (1)碳原子最

36、外层有4个电子,不容易完全失去4个电子形成2电子的稳定结构,也不易完全得到4个电子,形成8电子稳定结构,所以更多的是与其他电子形成共价键。(2)CS2结构式为SCS,其中化学键从成键元素角度理解为极性键;从共用电子对数目角度理解为双键;从电子云重叠方式理解为键和键。题目考查含有的化学键类型应为键和键;CS2中C原子价层电子对数目为(4-2)×22=2,C原子的杂化轨道类型为sp杂化;据等电子体理论可知与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子可为CO2 等。4.(1)6NACH3COOH存在分子间氢键(2)sp3、sp2第42讲晶体结构与性质【考点互动探究】考点一知识梳理1.(从

37、左至右,从上至下)周期性有序无序有无固定不固定各向异性各向同性熔点X-射线衍射3.(1)基本单元(2)任何间隙平行取向4.(1)kJ·mol-1(2)大小(3)稳定高大题组训练题组一1.D解析 晶体与非晶体最本质的区别是组成物质的粒子在微观空间是否有序排列,X-射线衍射可以看到微观结构。2.C解析 固态物质分为晶体和非晶体,二者的根本区别是晶体有三大特征:有规则的几何外形、有各向异性、有固定的熔点。B中冰中含有氢键,而碘中无氢键。所以,A、B、D错误,C项正确。3.C解析 分子晶体熔化时一般破坏分子间作用力,而不影响化学键,如碘单质熔化,故A错误;原子晶体的原子间只存在共价键,某些分

38、子晶体的分子间存在范德华力和氢键,如冰等,故B错误;构成晶体的粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列,晶体的这一结构特征可以通过X-射线衍射图谱反映出来,因此,区分晶体和非晶体的最可靠的科学方法是对固体进行X-射线衍射实验,故C正确;铵盐是非金属元素组成的化合物,属于离子化合物,氯化铝是金属元素与非金属元素组成的共价化合物,故D错误。题组二1.+3价解析 R:8×18+1=2G:8×14+8×14+4×12+2=8Q:8×14+2=4R、G、Q的个数之比为142,则其化学式为RQ2G4。由于R为+2价,G为-2价,所以Q为+3价。2.142解析

39、A粒子数为6×112=12;B粒子数为6×14+3×16=2;C粒子数为1;故A、B、C粒子数之比为142。3.1解析 根据晶胞结构可以判断,Cu:2×12+12×16+3=6;H:6×13+1+3=6,所以化学式为CuH,所以xy=1。4.5解析 La:2×12+12×16=3,Ni:12×12+6×12+6=15,所以n=5。5.(1)MgB2(2)BO2-解析 (1)每个Mg周围有6个B,而每个B周围有3个Mg,所以其化学式为MgB2。(2)从图可看出,每个单元中,都有一个B和一个O完全属

40、于这个单元,剩余的2个O分别被两个结构单元共用,所以N(B)N(O)=1(1+22)=12,化学式为BO2-。题组三1.B解析 在氯化钠晶体中,与每个Na+等距离且最近的Cl-有6个,正好位于Na+的上下左右前后,构成正八面体。2.211144解析 甲中N(x)N(y)=14×18=21;乙中N(a)N(b)=18×18=11;丙中N(c)=12×14+1=4,N(d)=8×18+6×12=4。3.(1)4(2)XY2或Y2X(3)23M2NA解析 (1)从晶胞结构图中可直接看出,每个Y同时吸引4个X。(2)在晶胞中,平均包含X的个数为4

41、15;18=12,平均包含Y的个数为1,所以在晶体中X和Y的个数之比为12,晶体的化学式为XY2或Y2X。(3)摩尔质量是指单位物质的量的物质的质量。由题意知,该晶胞中含有12个XY2或Y2X,设晶胞的边长为a cm,则有a3NA=12M,a=3M2NA,则晶胞中两个距离最近的X之间的距离为23M2NA cm。考点二知识梳理1.(1)金属阳离子自由电子(2)价电子电子气(3)金属键相对滑动排列方式化学键电子气定向移动能量交换题组训练题组一1.C解析 在反应中NH3、F2、NF3的晶体类型为分子晶体,Cu为金属晶体,NH4F为离子晶体。2.C解析 A项中固态Ar为分子晶体;B项中H2SO4为分子

42、晶体、石墨是混合型晶体;D项中玻璃是非晶体。3.分子4.(1)原子共价键(2)(3)HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可)(4)(5)D组晶体都为离子晶体,r(Na+)<r(K+)<r(Rb+)<r(Cs+),在离子所带电荷数相同的情况下,半径越小,晶格能越大,熔点就越高解析 (1)A组熔点很高,为原子晶体,是由原子通过共价键形成的。(2)B组为金属晶体,具有四条共性。(3)HF中含有分子间氢键,故其熔点反常。(4)D组属于离子晶体,具有两条性质。(5)D组属于离子晶体,其熔点与晶格能有关。题组二1.C解析 A、B项属于无氢键存在

43、的分子结构相似的情况,相对分子质量大的熔、沸点高,A、B错误;C项属于分子结构相似的情况,但存在氢键的熔、沸点高,C正确;D项属于相对分子质量相同,但分子结构不同的情况,支链少的熔、沸点高,D错误。2.B解析 一般来说,晶体熔、沸点高低顺序是:原子晶体>离子晶体>分子晶体,原子晶体熔、沸点与键长成反比,分子晶体熔、沸点与相对分子质量成正比,但含有氢键的熔、沸点较高,SiC和Si是原子晶体,熔、沸点较高,键长SiC<SiSi,所以熔、沸点SiC>Si;剩余这些物质都是分子晶体,且都不含氢键,相对分子质量大小顺序是>>>=>,氮气为非极性分子、CO为

44、极性分子,极性分子熔、沸点高于非极性分子,所以所有物质熔、沸点高低顺序是。3.B解析 A项,氧化铝的熔点高,属于离子晶体,则铝的化合物的晶体中有的是离子晶体,正确;B项,表中只有BCl3、AlCl3和干冰是分子晶体,错误;C项,同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体,例如CO2是分子晶体,二氧化硅是原子晶体,正确;D项,C、S是不同族元素,其氧化物都是分子晶体,正确。考点三知识梳理1.金刚石:4109°28'612SiO2:4121266干冰:12冰:42NaCl(型):61244CsCl(型):868金属晶体:6128122.共价键2sp2分子间作用力题组训练题组一1.C解析

45、 A、B图中X、Y原(离)子的数目比均为11,A、B错误;C图中X的数目为8×18=1,Y的数目为6×12=3,Z位于体心,数目为1,化学式为XY3Z,正确;D图中X的数目为8×18=1,Y的数目为12×14=3,Z位于体心,数目为1,化学式为XY3Z,错误。2.C解析 由图可推出晶体中阴离子的最小结构单元中含Fe2+个数为4×18=12,同样可推出含Fe3+个数也为12,CN-为12×14=3,因此阴离子为Fe2(CN)6-,则该晶体的化学式只能为MFe2(CN)6,由阴、阳离子形成的晶体为离子晶体,M的化合价为+1价,故A、B两项

46、正确。由图可看出与每个Fe3+距离最近且等距离的CN-为6个。题组二1.124M42d3NA解析 从图看该晶体中原子的堆积方式为面心立方最密堆积,与一个铝原子距离最近且相等的铝原子的个数为12,所以晶胞中铝原子的配位数为12;一个晶胞中铝原子的数目为8×18+6×12=4;该晶体属于面心立方晶体,其密度为一个晶胞的质量除以一个晶胞的体积。已知一个晶胞中有4个铝原子,设晶胞立方体边长为a,结合丙图可知;4d=2a,则a=22d,所以,该晶体的密度=4MNA·(22d)3=M42d3NA。2.A解析 该立方体中含1个氯离子,Cs+个数=8×18=1,根据V=

47、MNA知,M=VNA=a3NA,以g/mol为单位时,摩尔质量在数值上等于其相对分子质量,所以其相对分子质量是a3NA,故选A。题组三1.(1)(34,34,34)(2)34×378×4cNA×107解析 (1)由CaF2的晶胞结构可知:D点的原子位于晶胞体对角线的四等分点处,且D最靠近C原子,根据A、B、C三点的坐标可知D点的坐标为(34,34,34)。(2)设晶胞的边长为a nm,则晶胞体积V=(a×10-7)3 cm3,一个CaF2晶胞中含有8个F-和18×8+12×6=4个Ca2+,即含有4个CaF2,所以晶胞质量m=78&#

48、215;4NAg,密度=mV,则a=378×4cNA×107,F-位于晶胞体对角线的四等分点处,则晶胞中Ca2+与离它最近的F-之间的距离=34a nm,即34×378×4cNA×107 nm。2.(1)(14,14,14)(2)8×736.02×565.763×107解析 (1)结合D在晶胞内的位置可确定其坐标为(14,14,14);(2)由均摊法可确定该Ge晶胞中含有Ge原子为(18×8+12×6+4)个=8个,则(86.02×1023)mol×73 g·mol-1=(565.76×10-10cm)3,解得=8×736.02×565.763×107 g·cm-3。【考例考法直击】1.(1)0.31512体心棱心(2)602a3dM(或a3dNAM×10-21)(3)0.1480.076解析 (1)利用晶胞结构可知,晶胞中K与O间的