人教版化学选修三重点强化教案

1V1•重点强化教案

本节

选修三重难点精析

内容

1.分子中心原子的杂化类型及分子的立体构型

重点2.分类比拟晶体的熔沸点

难点3.常见的晶体模型的考察

4.晶胞的相关结构考察与计算(配位数、密度、相关的计算等)

根底回忆

【难点一分子中心原子的杂化类型及分子的立体构型】

1.价层电子对互斥理论

电子对数成健对数孤电子对电子对立分子立体实例键角

数体构型构型

(VSEPR)

220直线型

三角形

教330

学21

内440正四面体

形

容31

22

(1)价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的立体构型(也可以叫VSEPR模型)，

而分子的立体构型是指成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。

(2)孤电子对数的计算公式：(a-xb)/2

2.常见物质的杂化类型和立体模型

化学式孤电子键电子价层VSEPR模型分子或离子中心原

对数对数电子名称的立体模型子的杂

对数名称化类型

C02

CIO-

UCN

乙烘////

1L0

H2s

SO2

BF3

SO；i

CO，

NO/

HCHO

NH3

NC13

HO

SO32'

CIO；；

CH,

NH；

SO.,2'

PO?-

金刚石////

石墨////

CHZ=CH2////

C6H6////

CILCOOH/////

*等电子体原子结构相似，如C02是直线形分子，CNS-、NO；、N「与CO?是等电子体，

所以分子结构均为直线形，中心原子均采用SP杂化。

【难点二分类比拟晶体的溶沸点】

晶体类型物质类别及举例晶体的熔、沸点比拟及举例

分子晶体所有的非金属氢化物（1）分子间作用力越大，物质的熔沸

（如水、硫化氢）、局点越高；具有氢键的分子晶体，熔沸点

部非金属单质（如卤素

异常地高（试比拟H20,H2S.H2Se和H2Te

X2）、局部非金属氧化的熔沸点上下并说明原因）

物（如C02、S02）、几

乎所有的酸、绝大多数

的有机物（有机盐除外）

（2）

（3）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，（试比

拟SnH.i、俐、Sil和GeH,的熔沸点）

（4）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—O

如：_______________________________

（4）同分异构体的芳香烧，其熔沸点

的顺序为：邻＞间＞对位化合物

(1)NaCl型：在晶体中，每个Na'同时吸引一个Cr，每个C「同时吸引_八Na;

配位数为—o每个晶胞含—和Na'和一个C「；与Na~等距且最近的Na'有

一个，与Cr等距且最近的Cr有一个。

(2)CsCl型：在晶体中，每个C—同时吸引一个Cr，每个C「同时吸引—人Cs’,

配位数为—。每个晶胞含—和Cs♦和_个C「；与Cs，等距且最近的Cs‘有

_个，与C「等距且最近的Cl「有一个。

(3)CaF2型：在晶体中，每个Ca'同时吸引一个F，配位数为，每个F同时

吸引一个Ca1配位数为—o每个晶胞含—和Ca,和一个F;与Ca'等距且最近

的Ca'有一个，与F等距且最近的F有一个。

3.金属晶体

①简单立方堆积一P。：配位数为—，空间占用率—，每个晶胞含一个

原子。

②体心立方堆积一K型(Na、K、Fe)：配位数为—，空间占用率—,

每个晶胞含一个原子。

③六方最密堆积Tig型(Mg.Zn.Ti)：配位数为—，空间利用率—，

每个晶胞含一个原子。

④面心立方堆积一Cu型ICu、Ag、Au)：配位数为_，空间利用率_,

每个晶胞含个原子。

二、典例分析

【例题一高考选修三基此题型】

钙钛矿晶胞结构如以下图所示

(1)该晶体结构中氧、钛、钙的离子个数比是，化学式可表示

(2)在该物质的晶体结构中，每个钛离子周围与它最接近且距离相等的

钛离子、钙离子各有、个

(3)假设钙、钛、氧三元素的相对原子质量分别为a,b"，晶体结构

图中正方体边长(钛原子之间的距离)为dnm(lnm=109ni)，那么该晶体的

密度为g/cm3

［阿伏加德罗常数用NA表示〕

【提升训练】氮化硼(BN)是一种重要的功能陶凌材料。以天然硼砂为

起始物，经过一系列反响可以得到BF3和BN，如以下图所示

AB1pli一

请答复以下问题：

⑴由BQ制备BN的化学方程式是

(2)基态B原子的电子排布式为；B和N相比，电负性

较大的是,BN中B元素的化合价为

(3)在BF3分子中，F-B-F的键角是,B原子的杂化轨道类型

为,BFs和过量NaF作用可生成NaBF.l，BF”的立体构型为

(4)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间

的化学键为，层间作用力为

(5)六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金

刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm，立方氮化硼的一

个晶胞中含有个氮原子、个硼原子，立方氮化硼的密度是

g・c/(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏

加德罗常数为义，上图为金刚石晶胞)

【例题二考察常见晶体的根本知识点】

(2019•全国卷I•37)［化学----选修3：物质结构与性质］

碳及其化合物广泛存在于自然界中。答复以下问题：

(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用

形象化描述。在基态“C原子中，核外存在对自旋相反的电子。

⑵碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是二

(3)CS2分子中，共价键的类型有,C原子的杂化轨道类型是，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o

(4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253K,沸点为376K,其固

体属于晶体。

(5)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如下图：

①在石墨烯晶体中，每个C原子连接一个六元环，每个六元环占有个C

原子。

②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接

个六元环，六元环中最多有个C原子在同一平面。

【例题三陌生晶胞与元素推断】

前四周期原子序数依次增大的元素A,B,C,D中，4和8的价电子层中

未成对电子均只有1个，平且A和B'的电子相差为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

答复以下问题：

(1)O'的价层电子排布图为

(2)四种元素中笫-电离最小的是，电负性最大的是(填元

素符号)

(3)A、B和D三种元素组成的一个化合物的晶胞如下图

①该化合物的化学式为;D的配位数为

②列式计算该晶体的密度g.cm3

(4)A\B.和C”三种离子组成的化合物B：QV,其中化学键的类型

有;该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式

为，配位体是

【变式训练】(1)某晶体的局部结构为正三棱柱，这种晶体中A、B、C三种微

粒数目之比为

A.3：9：4B.1：4：2

C.2：9：4D.3：8：4

(2)前些年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最

高记录。如下图是该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，

且棱柱的上下底面还各有1个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。那么该化

合物的化学式可表示为()

A.MgBB.MgB2

C.Mg2BD.Mg3B2

【例题四】有关晶胞的计算题专练*

【原子坐标参数类考题】

1.晶胞有两个根本要素：

①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，以下图为G。单晶的晶胞，其

中原子坐标参数A为(0,0,0)；B为,0；C为,0)。那么

2222

D原子的坐标参数为______o

②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，Ge单晶的晶胞参数所565.76pm,其密度为

g-cm”(列出计算式即可)。

8x73

®(rrl);②xl07o

6.02x565.763

【晶胞密度类】

LM是第四周期元素，最外层只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满弓子。

元素丫的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同，M与丫形成的一种化合物的

立方晶胞如下图。

・Y

OM

①该化合物的化学式为，晶胞参数才0.542nm，此晶体的密度为

g-cm\(写出计算式，不要求计算结果。阿伏加德罗常数为AP

A一、

①CuCl।_~二_।

2.A、B为前三度期原子序数依次增大的两种元素，A?一和if具有相同的电子构型。

A和B能够形成化合物F,其晶胞结构如下图，晶胞参数a=0.566nm,F的化学式

为;晶胞中A原子的配位数为;列式计算晶体F的密度

(g,cm3)o

【解答】根据晶胞结构可知氧原子的个数=8X；+6X：=4,Na全部在晶胞中，共计

是8个，那么F的化学式为Na20o以顶点氧原子为中心,，与氧原子距离最近的钠

原子的个数是8个，即晶胞中A原子的配位数为8o晶体F的密度=1=

_1

4x62g-molf___3

（0.566X10-'on^xGOZxlOamol_1"'g'CID。

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

结构如以下图所示，其晶胞边长为540.0pm，密度为

g•cm，（列式并计算），a位置S?一离子与b位置Zr?+离子之间的距离为

pm（列式表示）

【与长度相关的晶胞计算题】

1.某镁白铜合金的立方晶胞结构如下图。

①晶胞中铜原子与镁原子的数量比为____。

3x1

的0,即为2个.由于一个顶点的K被八个晶胞共用，故与一个K紧邻的0有:

3x1x8=12

2(个)。

4.Mg0具有NaCl型结构1如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，:《射线

衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420nm，那么r(0")为nm。

MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a'=0,448nm，那么r(Mn')为

nnio(只用列出计算式)

。0

•Mg

【解析】因为一是面心立方最密堆积方式，面对角线是h-半径的4倍，即4『近

a，解得r=(0/4)XO.420nm；MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构,M/构

成的是体心立方堆积，体对角线是Mr?半径的4倍，面上相邻的两个Mr?距离是此

晶胞的一半，因此有(a/4)X(V2/2)XO.448nmo

【答案】(&/4)X0.420(V3/4)X(0/2)X0.448

【百分率相关计算】

LGaAs的熔点为1238C，密度为Qg・cm：'，其晶胞结构如下图。该晶体的类型为

,Ga与As以键键合。Ga和As的摩尔质量分别为.'瓜

g,moT1和mg•mol”,原子半径分别为小pn和pm，阿伏伽德罗常数值为AG,

那么GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为。

原子晶体：共价键；也如络士&xl()()%

3(MG“+MJ。

三、针对练习(课后作业)

1.在以下有关晶体的表达中错误的选项是()

A.分子晶体中，一定存在极性共价键

B.原子晶体中，只存在共价键

C.金属晶体的熔沸点差异很大

D.稀有气体的原子能形成分子晶体

2.以下有关晶体结构的表达中，不正确的选项是()

A.冰晶体中，每个水分子与周围最近的4个水分子通过氢键相吸弓，并

形成四面体

B.干冰晶体中，每个晶胞平均含有8个氧原子

C.金刚石晶体中，碳原子与C-C键之比为1：2

D.二氧化硅晶体中，最小环是由6个硅原子组成的六元环

3.以下有关离子晶体的数据大小比拟不正确的选项是()

A.熔点:NaF>MgF2>AlF3

B.晶格能:NaF>NaCl>NaBr

C阴离子的配位数:CsCl>NaCl>CaF2

D.硬度：MgO>CaO>BaO

4.有关物质的结构和组成如下图，以下说法中不正确的选项是()

A.在NaCl晶体中，距Na*最近的C中形成正八面体

B.该气态团簇分子的分子式为EF或FE

C.在C()2晶体中，一个COz分子周围有12个CO2分子紧邻

D.在碘晶体中，碘分子的排列有两种不同的方向

5.以下图为CaR、H3BO3(层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键结合)、

金属铜三种晶体的结构示意图，请答复以下问题：

图ICaF2晶胞图IIH3BO层状结构

(1)图I所示的CaFz晶体中与C『最近且等距人

的F数为，图III中未标号的铜原子形成

体后周围最紧邻的铜原子数为

(2)图H所示的物质结构中最外能层已达

是，卜口叫晶体中B原子个数与极性键个数比为

(3)金属铜具有很好的延展性、导电性、传热性，对此现象最简单的解

释是用理论

(4)三种晶体中熔点最低的是(填化学式)，其晶体受热熔化

时，克服的微粒之间的相互作用为

(5)两个距离最近的C『核间距离为aX10%m,结合CaFz晶体的晶胞示

意图，CaFz晶体的密度为(列出表达式,MCaF2-

78g•mol')

6.VIA族的氧、硫、硒(Se)、谛(Te)等元素在化合物中常表现出多种氧化

态，含VIA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请答复以

下问题：

(1)S单质的常见形式为S8,其环状结构如以下图所示,S原子采用的

轨道杂化方式是

(2)0、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为

(3)Se原子序数为，其核外M层电子的排布式为

(4)H?Se的酸性比H2s(填“强〃或“弱〃)。气态SeO：,分子的

立体构型为,SO；离子的立体构型为

⑸一SeOs的K1和心分别为2.7义1。3和2.5义1()8.HzSeOi第一步几乎完

全电离，K为1.2Xl(r,请根据结构与性质的关系解释：

@H2SeO3和HzSeO,第一步电离程度大于第二步电离的原因

②HzSeO,比XSeO?酸性强的原因________________________________

(6)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晶体结构如以下图所示，其晶胞边长为540.0pm,密度为

g-cm-3(列式并计算)，a位置S2-离子与b位置Zn2t

离子之间的距离为pm(列式表示)

7.（2019新课标三卷）37.［化学一一选修3：物质结构与性质］（15分）

理化钱（GaAs）是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料

等。答复以下问题：

（1）写出基态As原子的核外电子排布式o

（2）根据元素周期律，原子半径GaAs，第一电离能

GaAs。（填“大于”或"小于”）

（3）AsCL分子的立体构型为，其中As的杂化轨道类型为

O

（4）GaF3的熔点高于1000℃,GaCL的熔点为77.9℃，其原因是

____________________O

（5JGaAs的熔点为1238℃，密度为0g•cm其晶胞结构如-卜图。该晶体的类型

为,Ga与As以________键键合。Ga和As的摩尔质量分别为机

g,mol_1和M,g•moT1,原子半径分别为人pn和八pm,阿伏伽德罗常数值为A；,

那么GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为。

OA»

【高考真题检测】（定时完成+自我评分）

1.（2019全国III卷）［化学一一选修3：物质结构与性质］（15分）

研究发现，在C发低压合成甲醇反响（C02+3H2=CH30H+H20）中，Co氧化物负载的Mn

氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。答复以下问题:

(1)Co基态原子核外电子排布式为。元素Mn与0中，第一区离能

较大的是基态原子核外未成对电子数较多的是。

(2)C()2和CH..OH分子中C原子的杂化形式分别为和o

(3)在C02低压合成甲醇反响所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为

,原因是0

(4)硝酸镒是制备上述反响催化剂的原料，MI(N03)2中的化学键除了。键外，还

存在________O

(5)MgO具有XaCl型结构(如图)，其中除离子采用面心立方最密堆积方式,X

射线衍射实验测得UgO的晶胞参数为疔0.420nm，那么Ntf)为一向。MnO

也属于NaCl型结构,晶胞参数为a1=0.448nm,那么r(Mn2')为nm»

【答案】

(1)小25‘2日35"3d’3€1'452或[八1']3(1'4520Mn

(2)spsp'

(3)H20>CH：i0H>C02>H2比0与CHQH均为极性分子,乩0中氢键比甲醇多;

CO?与此均为非极性分子4。分子量较大、范德华力较大

(4)离子键和Ji键(或口：键〕

(5)0.1480.076

2.（2019全国1卷）［化学一一选修3：物质结构与性质］（15分）

钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。答复以下问题：

（1）元素K的焰色反响呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为nm（填标号）。

A.404.4B.553.5C.589.2I）.670.8

E.766.5

（2）基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是，占据该能层电子

的电子云轮廓图形状为___________oK和Cr属于同一周期，且核外最外层日子构

型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是

（3）X射线衍射测定等发现，LAsF6中存在I；离子。I；离子的几何构型为

,中心原子的杂化形式为O

（4）KIQ,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

长为炉0.446nm,晶胞中K、I、0分别处于顶角、体心、面心位置，如下图。K与

0间的最短距离为nm,与K紧邻的0个数为。

（5）在KI03晶胞结构的另一种表示中，1处亍各顶角位置，那么K处于______位

置，0处于位置。

3.（2019全国I】卷）［化学---选修3：物质结构与性质］（15分）

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（H,0）3（NH3cl（用R代

表）。答复以下问题：

（1）氮原子价层电子的轨道表达式（电子排布图）为O

(2)元素的基杰气