物質結構與性質-沖刺2022年高考化學大題限時集訓（解析版）

題型04物質結構與性質

凄題型簡介

“物質結構與性質，，試題多數省市選考題的形式出現(xiàn)，分值為15分，考試大綱對這部分內容要求不高，

都是較為基礎的知識點。各小題之間相對獨立，主要考查原子結構與性質、分子結構與性質、晶體結構與

性質：①在原子結構部分主要命題點有電子排布式或排布圖的書寫，電離能、電負性大小的比較與判斷；

②在分子結構部分主要命題點有化學鍵類型的判斷，分子構型的判斷，中心原子雜化方式的判斷；③在晶

體結構部分主要命題點有晶體類型的判斷，晶體結構的計算等?？疾榈臒狳c涉及①核外電子排布、②元素

性質（電離能、電負性）、③共價鍵類型、④分子間作用力（范德華力、氫鍵）、⑤分子立體構型、⑥雜化類型、

⑦等電子體、⑧鍵角比較、⑨晶體熔點比較、⑩晶胞計算、?晶體中的粒子位置坐標等。

空、典例在線

___|__________________________________._

一、原子結構與性質

【例1】根據原子結構、元素周期表和元素周期律的知識回答下列問題：

（1）A元素次外層電子數是最外層電子數的占其外圍軌道表示式是?

（2）B是1?36號元素原子核外電子排布中未成對電子數最多的元素，B元素的名稱是,在元

素周期表中的位置是。

（3）C元素基態(tài)原子的軌道表示式是下圖中的（填序號），另一軌道表示式不能作為基態(tài)原子的軌

道表示式是因為它不符合（填序號）。

、Is2s2p3s3p

①和和研由MNKII

Is2s2p3s3p

②和和研而和rwn

A.能量最低原理B.泡利原理C.洪特規(guī)則

（4）第三周期元素的氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去最外層一個電子轉化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需的最低能量叫

作第一電離能（設為E）。如圖所示：

I800

二1500

gI200

3900

&600

300

0

①同周期內，隨著原子序數的增大，

②根據圖中提供的信息，可推斷出入以（填“域"="，下同）；

③根據第一電離能的含義和元素周期律，可推斷出E鐵七鈣。

2s2p

【答案】（1）四①R]（2）銘第四周期第VIB族

（3）0C⑷①增大②<③>

【解析】（1）次外層電子數是最外層電子數的（的元素是短。（2）1?36號元素中，原子核外電子排布中未

成對電子數最多的元素是倍，共有6個未成對電子。（3）由該基態(tài)原子的軌道表示式中的電子數可知，C元

素是硅，根據洪特規(guī)則，當電子排布在同一能級的不同軌道時，總是優(yōu)先單獨占據一個軌道，且自旋方向

相同，故硅元素基態(tài)原子的軌道表示式為②.（4）同周期內，隨著原子序數的增大，第一電離能變化的總趨

勢是增大：同主族內，隨著電子層數的增多，第一電離能變化的總趨勢是減小。

1.電子層、能級和原子軌道

電子層KLMN

能級1s2s>2p3s、3p>3d4s>4p、4d、4f

原子軌

11+3=41+3+5=91+3+5+7=16

道數目

最多容納電子數目281832

2.原子軌道的形狀、數目及能量關系

fs電子的原子軌道呈球形對稱

（1）軌道形狀（P電子的原子軌道呈啞鈴形

（2）s、p、d、f能級上的原子軌道數目依次為1、3、5、7（其中〃p、〃p、np三個原子軌道在三維空間

xyz

相互垂直（各能級的原子軌道半徑隨電子層數5）的增大而增大。

,①相同電子層上原子凱道能茸的高低：

ns<np<nd<nf

②形狀相同的原子軌道能量的高低：

Is<2s<3s<4s

③同一電子層內形狀相同的不同原子軌道

的能量相等。如2p“、2py、2Pz軌道的

（3）能量關系、能量相同

3.基態(tài)原子核外電子排布的表示

⑴依據

①能量最低原理:基態(tài)原子的核外電子排布遵循構造原理能使整個原子的能量處于最低狀態(tài)。構造原理

表明了基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的填充順序：

②泡利原理:一個原子軌道里最多只能容納2個電子（并且其自旋狀態(tài)相反。

③洪特規(guī)則:對于基態(tài)原子（當電子排布在同一能級的不同軌道時（將盡可能分占不同的軌道（并且自旋狀

態(tài)相同。

（2）表示形式

①電子排布式。

②電子排布圖（或軌道表示式）。

及有電子

3PI為空”

甲1■囪2a叵［甑.）（

不電F）

?一1個加I程示1個

一用個自■狀1NH反的電子

4.元素電離能的變化規(guī)律及其應用

（1）變化規(guī)律

①同周期從左到右（元素第一電離能總的趨勢是逐漸增大。

②同主族元素自上而下第一電離能依次減?。ǖ谕桓弊逯校ㄗ陨隙碌谝浑婋x能變化幅度不大（且不

太規(guī)律。

③同種元素的逐級電離能逐漸增大（即人</2<，3。

（2）電離能的3個重要應用

①判斷元素的金屬性和非金屬性強弱。人越大（元素的非金屬性越強；八越?。ㄔ氐慕饘傩栽綇姟?/p>

②判斷元素在化合物中的化合價。如K:/1?12<“表明K原子易失去1個電子形成+1價陽離子。

③判斷元素核外電子的分層排布情況。如Li:/）?h<〃表明Li原子核外的三個電子排布在兩個電子層

（K、L層）上（且最外層上只有一個電子。

5.元素電負性的變化規(guī)律及其應用

（I）變化規(guī)律

①金屬元素的電負性一般較?。ǚ墙饘僭氐碾娯撔砸话爿^大（而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”（如

錯、鋪等）的電負性一般在1.8左右（它們既有金屬性（又有非金屬性。

②在元素周期表中（同周期從左至右（主族元素的電負性逐漸增大；同主族從上至下（元素的電負性逐漸

減小。在元素周期表中氟的電負性數值最大（鈉的電負性數值最?。ǚ派湫栽爻猓?。

（2）電負性的一般應用

①判斷元素金屬性、非金屬性強弱。電負性越大（非金屬性越強（金屬性越弱。

②判斷化學鍵的類型。一般認為:如果兩種成鍵原子間的電負性差值大于1.7（通常形成離子鍵；若差值

小于1.7（通常形成共價鍵。

③判斷元素在化合物中的價態(tài)。共價化合物中（成鍵元素電負性大的表現(xiàn)負價。如ClCh中氯呈+4價（氧

呈-2價。

【變式1】元素周期表前四周期A、B、C、D、E五種元素，A元素的原子最外層電子排布式為〃siB

元素的原子價電子排布式為〃s2〃p2；C元素位于第二周期且原子中p能級與s能級電子總數相等；D元素原

子的M能層的p能級中有3個未成對電子；E元素原子有5個未成對電子。

（1）寫出元素名稱：C、D、Eo

（2）C基態(tài)原子的軌道表示式為o

（3）當”=2時，B的最簡單氣態(tài)氫化物的電子式為，BC2分子的結構式是；

當n=3時，B與C形成的化合物與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式是。

（4）若A元素的原子最外層電子排布式為2slB元素的原子價電子排布式為3s23P2,A、B、C、D四種

元素的第一電離能由大到小的順序是（用元素符號表示）。

（5）E元素原子的價電子排布式是，在元素周期表中的位置是,其

最高價氧化物的化學式是.

【答案】⑴氧磷鎰

1s2s2p

⑵麗同干

H

H：C：11

-

(3)H0=C=0SiO2+2OH=SiOr+H2O

(4)0>P>Si>Li(5)3d54s2第四周期VUB族Mn2O7

【解析】A元素的原子最外層電子排布式為ns1,則A為IA族元素或Cr、Cu；B元素的原子價電子

排布式為〃s2〃p2,則B為IVA族元素；C元素位于第二周期且原子中p能級與s能級電子總數相等，則C

為氧元素；D元素原孑的M能層的p能級中有3個未成對電子，則D為磷元素；E元素原子有5個未成對

電子，則E為25號元素鐳元素。(1)C,D、E元素名稱依次為氧、磷、鎰；(2)氧元素核電荷數為8,則根

Is2s2P

據構造原理、能量最低原理、洪特規(guī)則和泡利原理，其軌道表示式為四￡3國工巴；(3)當〃=2時，B為

碳元素，則B的最簡單氣態(tài)氫化物的電子式為HH)H：CO2分子的結構式是O=C=O；當"=3

時，則B為硅元素，SiCh與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式是SiO2+2OH=SiOr+H2O;(4)若A元素

的原子最外層電子排布式為2sl則A為Li；B元素的原子價電子排布式為3s23P2,則B為Si；C為O,D

為P；A、B、C、D四種元素的第一電離能由大到小的順序是O>P>Si>Li；(5)E元素是德元素，原子序數為

25,位于元素周期表第四周期VIIB族，所以價電子排布式為3d54s2,最高正價為+7價，其最高價氧化物的

化學式是Mn207o

知識點2分子結構與性質

【例2】已知：①紅磷在氯氣中燃燒可以生成兩種化合物——PCb和PCL;氮與氫也可形成兩種化合物

----N%和NH5O

②PCI5分子中，P原子的1個3s軌道、3個3P軌道和1個3d軌道發(fā)生雜化形成5個sp3d雜化軌道；

PC15分子呈三角雙錐形(

(1)NH3、PCb和PC15分子中，所有原子的最外層電子數都是8個的是(填分子式)，該分子的

立體構型是。

(2)有同學認為，NHs與PCL類似，N原子的1個2s軌道、3個2P軌道和1個2d軌道可能發(fā)生sp3d雜

化。請你對該同學的觀點進行評價：

(3)經測定，NHs中存在離子鍵，N原子的最外層電子數是8,所有氫原子的最外層電子數都是2,則

NH5的電子式是。

【答案】(l)PCb三角錐形

(2)不對，因為N原子沒有2d軌道

II

JI：N：11]：：11]

⑶H

【解析】(1)寫出NH3、PCb和PCI5分子的電子式不難發(fā)現(xiàn)，氫原子是2e穩(wěn)定，氯原子是8e穩(wěn)定。在

PCb中磷原子外圍是8e，PCI5中磷原子外圍是105，所有原子的最外層電子數都是8個的只有PCb；聯(lián)

想到氨分子的立體構型，PCb分子的立體構型是三角錐形；(3)要滿足N原子的最外層電子數是8,所有氫

H

11：N：II]：：II]'

原子的最外層電子數都是2,則NH5的電子式應是11o

1.判斷分子極性的方法

(1)由非極性鍵構成的雙原子分子一定是非極性分子，如：H2>02等。

(2)由極性鍵構成的分子可能是極性分子也可能為非極性分子：

①若分子的空間構型呈對稱結構，則為非極性分子，如：C02、CH4等；

②若分子的空間構型不對稱，則為極性分子，如：NH3、CH3cl等。

(3)中心原子上有孤電子對的分子均為極性分子。

2.判斷分子或離子中中心原子的雜化軌道類型的一般方法

(1)看中心原子有沒有形成雙鍵或三鍵。如果有1個三鍵，則其中有2個兀鍵，用去了2個p軌道，則

為sp雜化；如果有1個雙鍵則其中有1個兀鍵，則為sp2雜化；如果全部是單鍵，則為sp3雜化。

(2)由分子的空間構型結合價層電子對互斥理論判斷。沒有填充電子的空軌道一般不參與雜化，1對孤電

子對占據1個雜化軌道。如NH3為三角錐形，且有一對孤電子對，則N為sp3雜化。

3.中心原子雜化類型與分子構型

分子組成(A為中心原子的中心原子的分子立

示例

中心原子)孤電子對數雜化方式體構型

0sp直線型C()2

AB21SP?V形SO2

2sp3V形H,()

sp2

0平面三角形BF3

AB3

Sp'

1三角錐形NH3

sp3

AB40正四面體形CH)

4.三種作用力及對物質性質的影響

X范德華力氫鍵共價鍵

作用

分子H與N、O、F原子

微粒

強度

共價鍵〉氫鍵>范德華力

比較

X范德華力氫鍵共價鍵

組成和結構相似的形成氫鍵

影響

物質，相對分子質量元素的電原子半徑

因素

越大，范德華力越大負性

分子間氫鍵

①影響物質的熔沸

的存在，使

點、溶解度等物理

物質的熔、①影響分子

性質

對物沸點升高，的穩(wěn)定性

②組成和結構相似

質性在水中的溶②共價鍵

的物質，隨相對分子

質的解度增大，鍵能越大，

質量的增大，物質的

影響如熔、沸點：分子穩(wěn)定

熔沸點升高，如F2V

H2（）>H2S,性越強

Cl<Br<I,CF<

2224HF>HC1,

CCL<CBr.

NH3>PH3

5.配位鍵

配子（提供■電子時）

中心原刊RW予）

內鼻外KP?

6.價層電子對互斥理論

(1)分子中的中心原子上的價層電子對數

。鍵電子對數每個a鍵有1對電子

價層電子對一

中心原子上的孤電子對數i(a-xb)

價層電c鍵電子孤電價層電子對立體構型

分子立體構型實例鍵角

子對數對數子對數(VSEPR模型)

220直線形直線形BeCl2180°

30平面正三角形BF3120°

3三角形

21V形SnBra105°

40正四面體形109028,

CH4

431正四面體形三角錐形107°

NH3

22V形H2O105°

7.無機含氧酸分子的酸性

無機含氧酸的通式可寫成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，貝！1"值越大，R的正電性越高，使R-O—H

中O的電子向R偏移程度越大，在水分子的作用下越易電離出H+,酸性越強,如酸性:HC1O<HC1O2<HC1O3<

HC1O4O

變式訓練

【變式2】氮元素是地球大氣中含量最多的元素。

(1)氮元素基態(tài)原子核外電子成對電子數與未成對電子數之比為。

(2)氨分子中氮原子與氫原子之間的作用力是,而在氨水中，分子間的作用力有。

(3)甘氨酸(結構簡式如下)是最簡單的一種氨基酸，其相對分子質量為75,而戊烷相對分子質量為72,

與甘氨酸相差不大，但甘氨酸易溶解于水，戊烷卻難溶解于水，出現(xiàn)這種差異的原因是

()

II

IK)—C—('H2—NH2

(4)氮的氫化物除氨氣外，還有聯(lián)氨，其結構簡式為NH2-NH2O在聯(lián)氨分子中，N原子采取

雜化，聯(lián)氨中的六個原子(填“在"或“不在”)同一個平面上。

HN.N.Xllo

2-YY-人

NNUN\11

AA

o'NO

(5)三聚鼠胺(Y712)俗稱“蛋白精”。動物攝入三聚鼠胺和三聚氟酸(II)后，三聚劄酸

與三聚鼠胺分子相互之間通過結合。在腎臟內易形成結石。

【答案】⑴4：3

(2)共價鍵氫鍵、范德華力(或分子間作用力)

(3)甘氨酸分子與水分子之間存在氫鍵，而戊烷與水分子不能形成氫鍵

(4)sp3不在(5)氫鍵

【解析】(I)基態(tài)氮原子核外電子排布式為Is22s22P3,故有兩對成對電子，即4個成對電子，3個未成

對電子；(2)氨水中，氨分子與水分子，氨分子與氨分子，水分子與水分子之間都存在氫鍵及分子間作用力；

(3)甘氨酸分子中存在按基和氨基，竣基中的羥基氧原子與水分子中氫原子，羥基氫原子與水分子中的氧原

子、氨基氮原子與水分子中氫原子，氨基氫原子與水分子中的氧原子都能形成氫鍵；(4)NH2—NH2分子中，

每個N原子的三個未成對電子與兩個H原子和另外一個N原子形成單鍵，氮原子外層還有一對孤電子對,

故每個氮原子周圍是4對電子(3對成鍵電子和1對孤電子對)，故N原子采取sp3雜化；由此可推知，?個

氮原子和與其相連的兩個氫原子及另外一個氮原子類似于氨氣的三角錐形結構，故六個原子不可能共面。

三、晶體結構與性質

【例3】如圖所示Coo、金剛石、石墨、二氧化碳和氯化鈉的結構模型如圖所示(石墨僅表示出其中的一

層結構)：

CM金剛石石墨

C02CsCl

(1)C6O、金剛石和石墨三者的關系是互為。

A.同分異構體B.同素異形體C.同系物D.同位素

(2)固態(tài)時，C60屬于(填“原子”或“分子”)晶體，C60分子中含有雙鍵的數目是.

(3)晶體硅的結構跟金剛石相似，1mol晶體硅中含有硅一硅單鍵的數目約是NA

(4)石墨層狀結構中，平均每個正六邊形占有的碳原子數是o

⑸觀察CO2分子晶體結構的一部分，試說明每個CO2分子周圍有個與之緊鄰且等距的CO2分

子；該結構單元平均占有個C02分子。

（6）觀察圖形推測，CsCI晶體中兩距離最近的Cs+間距離為a,則每個Cs+周圍距離相等且次近的Cs+數

目為,每個Cs+周圍緊鄰且等距的cr數目為?

【答案】（1）B（2）分子30（3）2（4）2（5）124（6）128

【解析】（1）所給三種物質均為只由碳元素組成的單質，故它們互為同素異形體；（2）C6o中只含碳元素，

且不具有向空間無限伸展的網狀結構，所以為分子晶體；C60分子中共有60x4=240個成鍵電子，可以形成

3

120個共價鍵，在C?）分子中一個碳原子與三個碳原子相連，若全是單鍵，則有60x-=90個鍵，但實際是

2

120個，所以有30個雙鍵：（3）由金剛石的結構模型可知，每個碳原子都與相鄰的4個碳原子形成一個單鍵，

每條碳碳鍵被2個碳原子所共有，故每個碳原子相當于形成，x4=2個單鍵，則1mol硅中可形成2moi硅

2

硅單鍵：（4）石墨層狀結構中每個碳原子為三個正六邊形共有，即對每個六邊形貢獻g個碳原子，所以每個

正六邊形占有1x6=2個碳原子；（5）題給出CO2分子晶體的一部分。如果把CO2分子看做是一個球，則CCh

3

分子構成了面心立方最密堆積，面心立方最密堆積的配位數為12,所以每個CO2分子周圍有12個與之緊鄰

且等距的CO2分子；在此結構中，8個CCh分子處于頂角，為8個同樣結構共用，6個CO2分子處于面心，

為2個同樣結構共用。所以，該結構單元平均占有的CO2分子個數為8X：+6X；=4：（6）以圖中大立方體中

心的Cs+為基準，與其最近的Cs+分別位于其上、下、前、后、左、右的六個方位；與其次近的Cs+分別位

于通過中心Cs+的三個切面的大正方形的頂點，個數為4x3=12；每個Cs+周圍緊鄰且等距的Ct數目為8。

1.常見晶體的類型與性質

晶體類型離子晶體分子晶體原子晶體金屬晶體

晶體微粒陰、陽離子分子原子金屬陽高子、自由電子

微粒間分子間作用力（有些

離子鍵共價鍵金屬鍵

相互作用還存在氫鍵）

硬度較硬一般很軟很硬無規(guī)律

易溶于

溶解性相似相溶難溶難溶（部分與水反應）

極性溶劑

導電情況晶體不導電（熔融晶體和熔融狀態(tài)下都不一般不導電（有晶體導電

狀態(tài)下導電導電的是半導體

熔、沸點較高很低很高無規(guī)律

離子多數非金屬單質及化合金剛石、SiC,晶

物質類別金屬單質及其合金

化合物物體硅、SiO2等

2.幾種典型晶體模型

晶體晶體結構晶體詳解

(1)每個碳原子與4個碳原子以共價鍵結合(形成正四面體結構

金(2)鍵角均為109°28'

原剛lAr*(3)最小碳環(huán)由6個C組成且六原子不在同一平面內

子石(4)每個C參與4個C—C鍵的形成(C原子數與C—C鍵數之比為

晶1:2

體5篝(1)每個Si與4個0以共價鍵結合(形成正四面體結構

SiO2(2)每個正四面體占有1個Si(4個“1/20”(〃(Si)：n(O)=l：2

(3)最小環(huán)上有12個原子(即6個0(6個Si

分

子干(1)8個CO2分子構成立方體且在6個面心又各占據1個CO2分子

晶冰L(2)每個C02分子周圍等距緊鄰的C02分子有12個

體

⑴每個Na+(C「)周圍等距且緊鄰的C「(Na+)有6個。每個Na卡周圍

NaCl

離等距且緊鄰的Na+有12個

（型）

子(2)每個晶胞中含4個Na+和4個Cl-

>>

晶(1)每個Cs+周圍等距且緊鄰的C1-有8個(每個周圍等距且緊鄰

CsCl券

體A的Cs+有8個

（型）

?***,

⑵如圖為8個晶胞(每個晶胞中含1個Cs+、1個cr

O

金簡單立方

典型代表P。(空間利用率52%(配位數為6

屬堆積u6

0

晶體心立方

典型代表Na、K、Fe(空間利用率68%(配位數為8

體堆積J

3

六方最密

典型代表Mg、Zn、Ti(空間利用率74%(配位數為12

堆積

1*)

jfl

面心立方

典型代表Cu、Ag、Au(空間利用率74%(配位數為12

最密堆積0

3.均攤法確定晶胞的化學組成

晶胞中任意位置上的一個原子如果是被n個晶胞所共有，那么，每個原子對這個晶胞的貢獻就是！

(1)立方晶胞

1

①每個頂點上的粒子被8個晶胞共用，每個粒子只有至屬于該晶胞。

1

②每條棱上的粒子被4個晶胞共用，每個粒子只有W屬于該晶胞。

1

③每個面心上的粒子被2個晶胞共用，每個粒子只有5屬于該晶胞。

④晶胞內的粒子完全屬于該晶胞。

(2)六方晶胞

①每個頂點上的粒子被6個晶胞共用。

②每條橫棱上的粒子被4個晶胞共用；每條縱棱上的粒子被3個晶胞共用。

③每個面心上的粒子被2個晶胞共用。

④晶胞內的粒子完全屬于該晶胞。

(3)三棱晶胞

①每個頂點上的粒子被12個晶胞共用。

②每條橫棱上的粒子被4個晶胞共用；每條縱棱上的粒子被6個晶胞共用。

③每個面心上的粒子被2個晶胞共用。

④晶胞內的粒子完全屬于該晶胞。

【變式3](1)石墨晶體由層狀石墨“分子”按ABAB方式堆積而成，如圖中所示，圖中用虛線標出了石

墨的一個晶胞.該晶胞中含有的碳原子數為。

甲壬然B(石墨晶胞)乙(石墨烯)

(2)石墨烯是一種由單層碳原子構成的平面結構新型碳材料，如圖乙所示，Imol石墨烯中含有的六元環(huán)

個數為,下列有關石墨烯的說法正確的是(填序號)。

a.晶體中碳原子間全部是碳碳單鍵

b.石墨烯中所有碳原子處于同一個平面內

c.從石墨中剝離得到石墨烯需克服分子間作用力

(3)金剛石晶胞如圖丙所示，則金剛石晶胞中原子的配位數為,原子空間利用率為o

(4)石墨烯可轉化為C60,C60的結構如圖丁所示，該分子是由五邊形和六邊形碳環(huán)構成的球體，其中五

邊形碳環(huán)有12個，六邊形碳環(huán)有個。

【答案】4O.5NAabc434%20

【解析】(1)由晶胞結構可知，石墨晶胞中處于頂點的8個碳原子被8個晶胞所共有，處于棱上的4個

碳原子被4個晶胞所共有，處于面上的2個碳原子分別被2個晶胞所共有，晶胞內還有1個碳原子，則每

個晶胞中含有的碳原子數為8X1+4XL+2XL+1=4；(2)由晶胞結構可知，石墨烯中6個碳原子構成1

個環(huán)，每個碳原子被3個環(huán)所共有，每個環(huán)中含有的碳原子個數為6X：=2,則Imol碳原子構成的環(huán)的個

數為0.5NA;a.根據碳原子成鍵特點，石墨烯中每個碳原子與周圍3個碳原子形成3個碳碳單鍵，故正確；

b.石墨烯為平面結構，晶體中所有碳原子處于同一個平面內，故正確；c.石墨烯是分子晶體，從石墨中

剝離得到石墨烯需克服分子間作用力，故c正確；故abc正確；(3)由金剛石晶胞結構可知，晶胞中碳原子

的配位數為4,把整個晶胞拆分成8個小立方體，每2個相鄰的小立方體的原子才夠湊成一個標準的體心立

方晶胞，則金剛石晶胞中原子空間利用率等于體心立方晶胞的原子空間利用率的一半，即34%；(4)設Cco

中六邊形、五邊形碳環(huán)的個數分別為x、y,每個C原子被3個環(huán)共用，則可得：2x+g產60,由已知可得

y=12,解得x=20o

四、晶體結構的相關計算

【例4】圖(a)是MgCuz的拉維斯結構，Mg以金剛石方式堆積，八面體空隙和半數的四面體空隙中，填

入以四面體方式排列的Cu。圖(b)是沿立方格子對角面取得的截圖?？梢?，Cu原子之間最短距離A

pm,Mg原子之間最短距離尸pm。設阿伏加德羅常數的值為NA，則MgCu?的密度是

gem,列出計算表達式)。

【答案】448x24+16x64

NR/X10-30

【解析】根據晶胞結構可知Cu原子之間最短距離為面對角線的1/4,由于邊長是apm,則面對角線是

-J2apm,則x=pm；Mg原子之間最短距離為體對角線的1/4,由于邊長是apm,則體對角線是6apm，

4

則y=@a；根據晶胞結構可知晶胞中含有鎂原子的個數是8xl/8+6xl/2+4=8,則Cu原子個數16,晶胞

4

8x24+16x648x24+16x64

的質量是go由于邊長是apm,則MgCuz的密度是NYXIO^Og-cm-3。

1.解答有關晶胞計算的流程

理解晶_找出晶胞，晶胞是晶體組成的最基本單位，確定

胞結構一晶胞內所有原子或離子的種類和位置。

工

根據晶胞中不同位置的原子或離子對晶胞的不

確定晶

一同貢獻，確定一個晶胞的組成,如一個NaCl晶

胞組成

胞相當于4個Na。。

根據相對原子質量，計算1mol晶胞質量，然后

訐“—除以阿伏加德羅常數得到一個晶胞的質量，如

胞產一個NaCl晶胞質量為;；2S：；o烈

確定晶常見晶體的晶胞多為立方體，利用數學方法,計

胞住前一算一個晶胞的體積。

|體密度|—利用公式P=節(jié)，計算晶體的密度。

2.晶胞質量=晶胞含有的微粒的質量=晶胞含有的微粒數微

晶胞含有的微粒體積

3.空間利用率=xl00%?

晶胞體積

4.金屬晶體中體心立方堆積、面心立方堆積中的幾組公式(設棱長為“)

(1)面對角線長=m4；

(2)體對角線長=小〃；

(3)體心立方堆積4r=，§a(r為原子半徑);

(4)面心立方堆積4r=@a(r為原子半徑)。

【變式4］一種立方鈣鈦礦結構的金屬鹵化物光電材料的組成為Pb2+、「和有機堿離子CH3NH3+,其晶

胞如圖(b)所示。其中Pb2+與圖(a)中的空間位置相同，有機堿CH3NH3+中，N原子的雜化軌道類

型是:若晶胞參數為〃nm,則晶體密度為gcmW列出計算式)。

0CaTi

圖（a）

620c2i

【答案】(4)Ti4+sp3X11021

aXNA

【解析】比較晶胞(a)(b)可知，將圖(b)中周圍緊鄰的八個晶胞中體心上的離子連接起來，就能變?yōu)閳D⑶

所示晶胞結構，圖(b)中體心上的Pb2+就變?yōu)榱税藗€頂點，即相當于圖(a)中的Ti4+；圖(b)中頂點上的「就變

成了體心，即相當于圖(a)中的Ca2+；圖(b)面心上中的CH3NH3+就變成了棱心，即相當于圖(a)中的02-：故

圖(b)中的Pb?+與圖(a)中的Ti，+的空間位置相同；有機堿CH3NH3+中N原子上無孤對電子，周圍形成了4個

◎鍵，故N原子采用sp3雜化;從圖(b)可知，一個晶胞中含有Pb2+的數目為1x1=1個,CH3NH3+的數目為8二=1

8

個，I-的數目為6*：=3個，故品胞的密度為

__w_Imolx(207+3*127+12+14+6><l)gmol獸xlOrg/cm5。

p―――=------------------="-：----------------------

vy

竽、和J模擬

1.(2022.江西省九江市一模)我國硒含量居世界首位，含硒化合物與材料被廣泛應用于合成化學、催化

化學醫(yī)學研究、環(huán)境保護、農業(yè)化學品等方面。

(1)硒原子核外電子排布式為

(2)人體代謝甲硒醉(CFhSeH)后可增加抗癌活性，甲硒醇分子中碳原子和硒原子的雜化類型分別是

。下表中有機物沸點不同的原因是

有機物甲醇甲硫醇甲硒醇

沸點/℃64.75.9525.05

(3)NaHSe可用于合成聚硒醛，NaHSe晶體類型為,得到NaHSe過程中生成的化學鍵類型為

。聚硒酸能清除水中的鉛污染，其原因是o

Se1氧化鈉，NaHSe-------------------?-f-CHCllCH-.Se-]

乙卸現(xiàn)場生成1M6扁4人B

(4)硒酸是一種強酸，根據價層電子對互斥理論的推測，其陰離子空間構型是

(5)Na2Se的晶體結構如下圖所示，其晶胞參數為anm,阿伏伽德羅常數值為NA.則Na2Se的晶胞密度為

g-cm-3(列出計算式)。

【答案】⑴1s22s22P63s23P63dHi4s24P4

(2)sp3sp3三種物質都是分子晶體，結構相似，相對分子質量越大，沸點越高，甲醇分子間存

在氫鍵所以沸點最高

(3)離子晶體離子鍵、共價鍵Se含有孤電子對，易與鉛以配位鍵相結合

(4)正四面體

_(23x2+79)x4

(>)321

NAxaxlO-

【解析】⑴硒為34號元素，處于第四周期VIA族,基態(tài)硒核外電子排布式為Is22s22P63s23P63出。4s24P工

H

I

(2)甲硒醇(CHaSeH)結構式是H-C-Se-H'分子中碳原子形成4個。鍵，無孤電子對，碳原子的雜

I

H

化類型分別是sp3；硒原子形成2個0鍵，2對孤電子對，硒原子的雜化類型是sp3；甲醇、甲硫醇、甲硒醇

三種物質都是分子晶體，結構相似，相對分子質量越大，沸點越高，甲醇分子間存在氫鍵所以沸點最高：

(3)NaHS是離子晶體，NaHSe與NaHS結構相似，所以NaHSe是離子晶體；Se與硼氫化鈉反應得到NaHSe

過程中生成的化學鍵類型為離子鍵、共價鍵；Se含有孤電子對，易與鉛以配位鍵相結合，所以聚硒酸能清

除水中的鉛污染;(4)硒酸是一種強酸，化學式是H2SeO4,陰離子SeO^中Se原子孤電子對數=殳與*=0,

價層電子對數=4+0=4,Se原子采用sp3雜化，空間構型為正四面體；(5)根據均攤法可知一個晶胞中Na原子

1?