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2024年化學高考二輪復習
專題八 化學鍵 分子和晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
一、考綱解讀
考綱導向
1.共價鍵類型的判斷
2.分子的空間結(jié)構(gòu)與價層電子對互斥理論、雜化軌道理論
3.分子性質(zhì)及微粒間的作用力
4.晶體的性質(zhì)與晶體類型的判斷
5.有關(guān)晶體計算
命題分析
該部分內(nèi)容為歷年高考必考內(nèi)容，預計2024年高考中全國各地試卷中均會有相關(guān)題目，老教材老高考的地區(qū)在最后一年依然在選修中出現(xiàn)，選擇題只會涉及化學鍵和分子間作用力的內(nèi)容，而新教材老高考及新教材新高考的地區(qū)選擇題和非選擇題中均有涉及。
二、知識點梳理
網(wǎng)絡(luò)圖
重點拓展
高頻考點一 化學鍵分子間作用力
一、共價鍵與離子鍵的比較
離子鍵 共價鍵
非極性鍵 極性鍵
概念 陰、陽離子通過靜電作用所形成的化學鍵 原子間通過共用電子對而形成的化學鍵
成鍵粒子 陰、陽離子 原子
成鍵實質(zhì) 陰、陽離子的靜電作用 共用電子對不偏向任何一方 共用電子對偏向一方原子
形成條件 活潑金屬元素與活潑非金屬元素經(jīng)電子得失，形成離子鍵 同種元素原子之間成鍵 不同種元素原子之間成鍵
形成的物質(zhì) 離子化合物 非金屬單質(zhì)；某些共價化合物或離子化合物 共價化合物或離子化合物
二、幾種典型物質(zhì)的電子式、結(jié)構(gòu)式和模型
物質(zhì) HCl Cl2 H2O NH3 CH4
電子式
結(jié)構(gòu)式 H—Cl Cl—Cl H—O—H
球棍模型
空間填充模型
三、分子間作用力
定義：將分子聚集在一起的作用力。范德華力與氫鍵是兩種最常見的分子間作用力。
特點：分子間作用力比化學鍵弱得多，它主要影響物質(zhì)的熔沸點、溶解性等物理性質(zhì)。
1.范德華力
（1）存在
存在于由共價鍵形成的多數(shù)共價化合物和非金屬單質(zhì)分子之間。
（2）變化規(guī)律
一般來說，對于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，物質(zhì)的熔沸點也越高，如熔沸點：I2>Br2>Cl2>F2。
2.氫鍵
（1）定義：既可以存在于分子之間又可以存在于分子內(nèi)部的作用力，比范德華力稍強。
（2）形成條件：非金屬性強、原子半徑小的O、F、N原子與H原子之間。
（3）存在：氫鍵存在廣泛，如蛋白質(zhì)分子、H2O、NH3、HF等分子之間，有的物質(zhì)分子內(nèi)也存在氫鍵。分子間氫鍵會使物質(zhì)的熔點和沸點升高。
四、三種作用力及對物質(zhì)性質(zhì)的影響
范德華力 氫鍵 共價鍵
作用微粒 分子 H與N、O、F 原子
強度比較 共價鍵>氫鍵>范德華力
影響因素 組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大 形成氫鍵元素的電負性 原子半徑
對性質(zhì)的影響 影響物質(zhì)的熔、沸點，溶解度等物理性質(zhì) 分子間氫鍵使物質(zhì)熔、沸點升高，溶解度增大 鍵能越大，穩(wěn)定性越強
易錯點：
(1)并不是所有物質(zhì)中都存在化學鍵，如稀有氣體分子是單原子分子，分子中無化學鍵。
(2)金屬元素與非金屬元素間形成的化學鍵不一定是離子鍵，如氯化鋁中是共價鍵。
(3)由陽離子和陰離子結(jié)合生成的化合物不一定是離子化合物，如H＋＋OH－===H2O。
(4)化學變化中一定有化學鍵的斷裂和形成。
(5)有化學鍵斷裂或形成的變化不一定是化學變化。如NaCl熔化、HCl溶于水等，只有舊化學鍵的斷裂沒有新化學鍵的形成；從溶液中析出晶體時，無化學鍵的斷裂但有化學鍵的形成，均未發(fā)生化學變化。
(6)非金屬元素的兩個原子之間能形成共價鍵，但多個非金屬元素原子間也可能形成離子鍵，如NH4Cl。
(7)離子鍵存在于強堿、絕大多數(shù)鹽(包括銨鹽)、活潑金屬氧化物、過氧化物等離子化合物中。
(8)分子之間一定存在分子間作用力，分子間作用力只存在于分子之間。
(9)離子晶體熔化時破壞離子鍵，共價晶體熔化時破壞共價鍵，而分子晶體熔化時破壞分子間作用力。
(10)分子的穩(wěn)定性與分子間的作用力無關(guān)，而與分子內(nèi)部的化學鍵的強弱有關(guān)。
高頻考點二 分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
一、與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)的兩種理論
1．雜化軌道理論
（1）基本觀點：雜化軌道成鍵滿足原子軌道最大重疊原理；雜化軌道形成的共價鍵更加牢固。
（2）雜化軌道類型與分子立體構(gòu)型的關(guān)系
雜化軌道類型 雜化軌道數(shù)目 分子立體構(gòu)型 實例
sp 2 直線形 CO2、BeCl2、HgCl2
sp2 3 平面三角形 BF3、BCl3、CH2O
V形 SO2、SnBr2
sp3 4 四面體形 CH4、CCl4、CH3Cl
三角錐形 NH3、PH3、NF3
V形 H2S、H2O
注意：雜化軌道數(shù)＝與中心原子結(jié)合的原子數(shù)＋中心原子的孤電子對數(shù)。
2．價層電子對互斥理論
（1）基本觀點：分子的中心原子上的價層電子對(包括σ鍵電子對和中心原子上的孤電子對)由于相互排斥，盡可能趨向彼此遠離。
（2）價層電子對數(shù)的計算
中心原子的價層電子對數(shù)＝σ鍵電子對數(shù)(與中心原子結(jié)合的原子數(shù))＋中心原子的孤電子對數(shù)＝σ鍵電子對數(shù)＋(a－xb)
其中a為中心原子的價電子數(shù)，x、b分別為與中心原子結(jié)合的原子數(shù)及與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)(H為1，其他原子為“8－該原子的價電子數(shù)”)。微粒為陽離子時，中心原子的價電子數(shù)要減去離子所帶電荷數(shù)；微粒為陰離子時，中心原子的價電子數(shù)要加上離子所帶電荷數(shù)。如SO2中硫原子的孤電子對數(shù)為＝1；H3O＋中氧原子的孤電子對數(shù)為＝1；CO中碳原子的孤電子對數(shù)為＝0。
【易錯提醒】在計算孤電子對數(shù)時，出現(xiàn)0.5或1.5，則把小數(shù)進位為整數(shù)，即1或2。如NO2的中心原子N的孤電子對數(shù)為＝0.5≈1，則價層電子對數(shù)為3，故VSEPR模型為平面三角形，分子立體構(gòu)型為V形。
（3）利用價層電子對互斥理論判斷分子(或離子)立體構(gòu)型
價層電子對數(shù) 孤電子對數(shù) 分子(或離子)立體構(gòu)型 示例
2 0 CO2、BeCl2
3 0 BF3、SO3、CO
3 1 SO2
4 0 CH4、NH、SO、CCl4
4 1 NH3、PCl3、H3O＋
4 2 H2O、H2S
二、判斷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叁鍵，如果有1個叁鍵，則其中有2個π鍵，是sp雜化；如果有1個雙鍵，則其中有1個π鍵，是sp2雜化；如果全部是單鍵，則是sp3雜化。
2．雜化軌道數(shù)等于中心原子的孤對電子對數(shù)與相連的其他原子個數(shù)之和。若和為2，則中心原子sp雜化；若和為3，則中心原子sp2雜化；若和為4，則中心原子sp3雜化。如NH3，N原子有1對孤電子對，另外與3個氫原子成鍵，所以為1＋3＝4，為sp3雜化；再如CO2，C原子沒有孤電子對，與2個氧原子成鍵，所以為0＋2＝2，為sp雜化。
三、中心原子A的價層電子對數(shù)的計算方法：
對ABm型化合物，中心原子A的價層電子對數(shù)n＝，計算時一般說來，價電子數(shù)即為最外層電子數(shù)，但B為鹵素原子、氫原子時，提供1個價電子，若為氧原子、硫原子時，則不提供電子。
四、等電子體的判斷方法
1．判斷方法：一是同主族變換法，如CO2與CS2、CF4與CCl4是等電子體，二是左右移位法，如N2與CO，CO、NO 與SO3是等電子體。如果是陰離子，價電子應(yīng)加上陰離子所帶的電荷數(shù)；如果是陽離子，價電子應(yīng)減去陽離子所帶的電荷數(shù)。如NH價電子為8，CO價電子為24。
2．常見的等電子體
微粒 通式 價電子總數(shù) 立體構(gòu)型
CH4、NH AX4 8e－ 正四面體形
CO、N2 AX 10e－ 直線形
CO2、CNS－、NO、N AX2 16e－ 直線形
SO2、O3、NO AX2 18e－ V形
CO、NO、SO3 AX3 24e－ 平面三角形
PO、SO、ClO AX3 26e－ 三角錐形
SO、PO AX4 32e－ 正四面體形
五、分子性質(zhì)
1．分子極性
（1）分子構(gòu)型與分子極性的關(guān)系
（2）鍵的極性與分子極性的關(guān)系
類型 實例 兩個鍵之間的夾角 鍵的極性 分子的極性 空間構(gòu)型
X2 H2、N2 － 非極性鍵 非極性分子 直線型
XY HCl、NO － 極性鍵 極性分子 直線型
XY2(X2Y) CO2、CS2 180° 極性鍵 非極性分子 直線型
SO2 120° 極性鍵 極性分子 三角形
H2O、H2S 104．5° 極性鍵 極性分子 V形
XY3 BF3 120° 極性鍵 非極性分子 平面三角形
NH3 107．3° 極性鍵 非極性分子 三角錐形
XY4 CH4、CCl4 109．5° 極性鍵 非極性分子 正四面體
2．溶解性——“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；若存在氫鍵，則溶劑和溶質(zhì)之間的氫鍵作用力越大，溶解性越好。
3．無機含氧酸分子的酸性
無機含氧酸可寫成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，則n值越大，R的正電性越高，使R—O—H中O的電子向R偏移，在水分子的作用下越易電離出H＋，酸性越強，如酸性：HClO六、配合物
1．孤電子對
分子或離子中沒有跟其他原子共用的電子對稱孤電子對。
2．配位鍵
（1）配位鍵的形成：成鍵原子一方提供孤電子對，另一方提供空軌道形成共價鍵。
（2）配位鍵的表示：常用“―→”來表示配位鍵，箭頭指向接受孤電子對的原子，如NH可表示為，在NH中，雖然有一個N—H鍵形成過程與其他3個N—H鍵形成過程不同，但是一旦形成之后，4個共價鍵就完全相同。
3．配合物。如[Cu(NH3)4]SO4
配位體有孤電子對，如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等。中心原子有空軌道，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。
七、超分子
1．定義：有兩種或兩種以上的分子通過分子間相互作用形成的分子聚集體。
注意：超分子定義中分子是廣義的，其中包括離子。
2．特征：分子識別和自組裝。
易錯易混點
(1)誤認為分子的穩(wěn)定性與分子間作用力和氫鍵有關(guān)，其實分子的穩(wěn)定性與共價鍵的強弱有關(guān)。
(2)誤認為組成相似的分子，中心原子的雜化類型相同，其實要看其σ鍵和孤電子對數(shù)是否分別相同。如CO2和SO2中心原子的雜化方式不同，CO2分子中C原子是sp雜化，SO2分子中S原子是sp2雜化。
(3)誤認為只要含有氫鍵物質(zhì)的熔、沸點就高，其實不一定，分子間的氫鍵會使物質(zhì)的熔、沸點升高，而分子內(nèi)氫鍵一般會使物質(zhì)的熔、沸點降低。
(4)誤認為只含有極性鍵的分子都一定是極性分子，其實不一定。如CO2、BF3等是非極性分子。
(5)誤認為雜化軌道構(gòu)型和分子構(gòu)型一致，其實不一定。如H2O中氧原子是sp3雜化，雜化軌道構(gòu)型為四面體，但由于分子中存在孤對電子，根據(jù)價層電子對互斥理論可知，H2O的分子構(gòu)型是V形。
高頻考點三 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
一、晶體類型的判斷
1．依據(jù)物質(zhì)的分類判斷
（1）金屬氧化物(如K2O、Na2O2等)、強堿(如NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體。
（2）大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼外)、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、酸、絕大多數(shù)有機物(除有機鹽外)都是分子晶體。
（3）常見的共價晶體單質(zhì)有金剛石、晶體硅、晶體硼等；常見的共價晶體化合物有碳化硅、二氧化硅等。
（4）金屬單質(zhì)(除汞外)與合金是金屬晶體。
2．依據(jù)組成晶體的晶格質(zhì)點和質(zhì)點間的作用判斷
（1）離子晶體的晶格質(zhì)點是陰、陽離子，質(zhì)點間的作用是離子鍵；
（2）共價晶體的晶格質(zhì)點是原子，質(zhì)點間的作用是共價鍵；
（3）分子晶體的晶格質(zhì)點是分子，質(zhì)點間的作用為分子間作用力；
（4）金屬晶體的晶格質(zhì)點是金屬離子和自由電子，質(zhì)點間的作用是金屬鍵。
3．晶體的熔點判斷
（1）離子晶體的熔點較高，常在數(shù)百度至一千余度；
（2）共價晶體熔點高，常在一千度至幾千度；
（3）分子晶體熔點低，常在數(shù)百度以下至很低溫度；
（4）金屬晶體多數(shù)熔點高，但也有相當?shù)偷摹?br/>4．依據(jù)導電性判斷
（1）離子晶體水溶液及熔化時能導電；
（2）共價晶體一般為非導體，但有些能導電，如晶體硅；
（3）分子晶體為非導體，而分子晶體中的電解質(zhì)(如酸和部分非金屬氣態(tài)氫化物)溶于水，使分子內(nèi)的化學鍵斷裂形成自由離子也能導電；
（4）金屬晶體是電的良導體。
5．依據(jù)硬度和機械性能判斷
（1）離子晶體硬度較大或略硬而脆；
（2）共價晶體硬度大；
（3）分子晶體硬度小且較脆；
（4）金屬晶體多數(shù)硬度大，但也有較低的，且具有延展性。
二、物質(zhì)熔、沸點高低比較規(guī)律
1．一般情況下，不同類型晶體的熔、沸點高低規(guī)律:共價晶體>離子晶體>分子晶體，如熔、沸點:金剛石>NaCl>Cl2;金屬晶體>分子晶體，如熔、沸點：Na>Cl2(金屬晶體熔、沸點有的很高，如鎢、鉑等，有的則很低，如汞等)。
2．形成共價晶體的原子半徑越小、鍵長越短，則鍵能越大，其熔、沸點就越高，如熔、沸點:金剛石>石英>碳化硅>晶體硅。
3．形成離子晶體的陰陽離子所帶的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子鍵越強，熔、沸點就越高，如熔、沸點:MgO>MgCl2，NaCl>CsCl。
4．金屬晶體中金屬離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，其形成的金屬鍵越強，金屬單質(zhì)的熔、沸點就越高，如Al>Mg>Na。
5．分子晶體的熔、沸點比較規(guī)律。
（1）組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，其熔、沸點就越高，如:HI>HBr>HCl。
（2）組成和結(jié)構(gòu)不相似的分子，分子極性越大，其熔、沸點就越高，如:CO>N2。
（3）同分異構(gòu)體分子中，支鏈越少，其熔、沸點就越高，如:正戊烷>異戊烷>新戊烷。
（4）同分異構(gòu)體中的芳香烴及其衍生物，鄰位取代物>間位取代物>對位取代物，如熔、沸點:鄰二甲苯>間二甲苯>對二甲苯。
三、均攤法確定晶胞組成
1．方法：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。
2．類型
（1）長方體(正方體)晶胞中不同位置的粒子對晶胞的貢獻：
（2）非長方體(非正方體)晶胞中粒子對晶胞的貢獻視具體情況而定。如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂點(1個碳原子)對六邊形的貢獻為。在如圖所示的正三棱柱形晶胞中：
（3）熟記幾種常見的晶胞結(jié)構(gòu)及晶胞含有的粒子數(shù)目。
A．NaCl(含4個Na＋，4個Cl－)
B．干冰(含4個CO2)
C．CaF2(含4個Ca2＋，8個F－)
D．金剛石(含8個C)
E．體心立方(含2個原子)
F．面心立方(含4個原子)
四、金屬晶體空間利用率的計算方法
1．空間利用率的定義及計算步驟
（1）空間利用率：指構(gòu)成晶體的原子、離子或分子在整個晶體空間中所占有的體積百分比。
空間利用率＝×100%
（2）空間利用率的計算步驟：
a．計算晶胞中的粒子數(shù)；
b．計算晶胞的體積。
2．金屬晶體空間利用率分類簡析
（1）簡單立方堆積(如圖1所示)
立方體的棱長為2r，球的半球為r
過程：V(球)＝πr3　V(晶胞)＝(2r)3＝8r3
空間利用率＝×100%＝×100%≈52%
（2）體心立方堆積(如圖2所示)
過程：b2＝a2＋a2
(4r)2＝a2＋b2＝3a2，所以：a＝r
空間利用率＝×100%＝×100%＝×100%≈68%
（3）六方最密堆積(如圖3所示)
過程：S＝2r×r＝2r2
h＝r　V(球)＝2×πr3
V(晶胞)＝S×2h＝2r2×2×r＝8r3
空間利用率＝×100%＝×100%≈74%
（4）面心立方最密堆積(如圖4所示)
過程：a＝2r
V(球)＝4×πr3
V(晶胞)＝a3＝(2r)3＝16r3
空間利用率＝×100%＝×100%≈74%
五、計算晶體密度的方法
六、計算晶體中粒子間距離的方法
易錯點：
(1)CO2和SiO2盡管有相似的化學組成，但二者物理性質(zhì)有較大差異，原因是二者的晶體類型不同，CO2屬于分子晶體，SiO2屬于共價晶體，二者不能混淆。
(2)離子晶體中不一定都含有金屬元素，如NH4Cl是離子晶體;金屬元素和非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體，如AlCl3是分子晶體;含有金屬離子的晶體不一定是離子晶體，如金屬晶體中含有金屬離子。
(3)含陰離子的晶體中一定含有陽離子，但含陽離子的晶體中不一定含陰離子，如金屬晶體。
(4)誤認為金屬晶體的熔點比分子晶體的熔點高，其實不一定，如Na的熔點為97 ℃，尿素的熔點為132.7 ℃。
三、高頻考點突破
高頻考點一 化學鍵分子間作用力
典例精析
1．下列物質(zhì)中，既含離子鍵，又含有非極性共價鍵的是( )
A．Na2O2 B．MgCl2 C．NH4Cl D．CH3COOH
答案：A
解析：A項，Na2O2中鈉離子和過氧根之間形成離子鍵，過氧根中含O-O非極性共價鍵，A符合題意；B項，MgCl2中鎂離子和氯離子間形成離子鍵，故只含離子鍵，B不符合題意；C項，NH4Cl中銨根離子和氯離子間形成離子鍵，銨根離子里含N-H極性共價鍵，C不符合題意；D項，CH3COOH中只含共價鍵，不含離子鍵，D不符合題意；故選A。
2．回答下列問題：
(1)立方氮化硼(BN)是一種超硬材料，硬度僅次于金剛石；砷化鎵(GaAs)是一種重要半導體材料，具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，比較立方氮化硼和砷化鎵熔點的高低并說明理由：________________________________________。
(2)四種有機物的沸點數(shù)據(jù)如表：
物質(zhì) CH3OH C2H6 CH3(CH2)9OH CH3(CH2)9CH3
相對分子質(zhì)量 32 30 158 156
沸點/℃ 64.5 -88.6 228 196
CH3OH和C2H6沸點相差較大，CH3(CH2)9OH和CH3(CH2)9CH3沸點相差較小，原因是____________________________________________。
答案：(1)立方氮化硼熔點高。兩種晶體均為共價晶體，N和B原子半徑更小(或鍵長更短)，鍵能更大，熔點更高
(2)甲醇分子間可形成氫鍵，比乙烷分子間作用力強得多，所以沸點相差較大；CH3(CH2)9OH由于烴基較大，氫鍵作用被削弱，分子間以分子間作用力為主，所以與分子量接近的CH3(CH2)9CH3沸點相差較小
解析：(1)GaAs和BN均為共價晶體，且由于N和B原子半徑更小(或鍵長更短)，鍵能更大，熔點更高；(2)CH3OH和C2H6沸點相差較大是因為甲醇分子間可形成氫鍵，比乙烷分子間作用力強得多，但是CH3(CH2)9OH由于烴基較大，氫鍵作用被削弱，分子間以分子間作用力為主，所以與分子量接近的CH3(CH2)9CH3沸點相差較小。
變式訓練
3．(2024·浙江省浙南名校聯(lián)盟高三一模)下列物質(zhì)是含共價鍵的離子化合物且屬于鹽的是( )
A．NaOH B．Mg3N2 C．NH4CNO D．CaO
答案：C
解析：A項，NaOH由Na+和OH-構(gòu)成，含有離子鍵和共價鍵，屬于離子化合物，但屬于堿，A不符合題意；B項，Mg3N2由Mg2+和N3-構(gòu)成，只含有離子鍵，B不符合題意；C項，NH4CNO屬于鹽，含有銨根離子和CNO-，含有離子鍵和共價鍵，C正確；D項，CaO屬于氧化物，D不符合題意；故選C。
4．回答下列問題：
(1)金剛石和石墨的部分物理性質(zhì)數(shù)據(jù)如表：
物質(zhì) 金剛石 石墨
熔點/℃ 3550 3652
硬度 10 1.5
石墨的熔點比金剛石高，硬度卻比金剛石小得多，原因是_________________________________________________________________________。
(2)互為同分異構(gòu)體的兩種有機物形成氫鍵如圖所示：
沸點：鄰羥基苯甲醛____對羥基苯甲醛(填“>”、“=”或“<”)，主要原因是__________________________________________________________________________。
答案：(1)石墨晶體中C-C的鍵能大于金剛石晶體中的C-C的鍵能，石墨晶體為層狀結(jié)構(gòu)，層間存在分子間作用力，所以石墨的熔點比金剛石高，硬度卻比金剛石小得多
(2) < 鄰羥基苯甲醛在分子內(nèi)形成了氫鍵，在分子間不存在氫鍵，對羥基苯甲醛不可能形成分子內(nèi)氫鍵，只能在分子間形成氫鍵
解析：(1)石墨晶體中C-C的鍵能大于金剛石晶體中的C-C的鍵能，石墨晶體為層狀結(jié)構(gòu)，層間存在分子間作用力，所以石墨的熔點比金剛石高，硬度卻比金剛石小得多；(2)分子內(nèi)生成氫鍵，熔、沸點常降低，分子間有氫鍵的物質(zhì)熔，熔、沸點常升高，因為鄰羥基苯甲醛在分子內(nèi)形成了氫鍵，在分子間不存在氫鍵，對羥基苯甲醛不可能形成分子內(nèi)氫鍵，只能在分子間形成氫鍵，則沸點：鄰羥基苯甲醛<對羥基苯甲醛。
高頻考點二 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
典例精析
1．（2024·廣西北海·統(tǒng)考一模）(俗稱銨鐵藍)是一種藍色的無機顏料。下列有關(guān)該物質(zhì)的說法錯誤的是（ ）
A．電負性：
B．銨鐵藍中鐵元素有兩種化合價
C．中的鍵角比中的的鍵角大
D．銨鐵藍中的配體是，該配體中鍵與鍵的數(shù)目之比是
答案：D
解析：A．同周期從左到右電負性逐漸增大，同主族從上到下電負性逐漸減小，則電負性：，故A正確；B．由化合物中正、負化合價的代數(shù)和為0可知，銨鐵藍中鐵元素有和兩種化合價，故B正確；C．根據(jù)價層電子對互斥理論可知，的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形， 的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，中的鍵角比中的的鍵角大，故C正確；D．中C和N之間是三鍵，與氮氣互為等電子體，1個中有1個鍵和2個鍵，則該配體中鍵與鍵的數(shù)目之比是，故D錯誤。綜上所述，答案為D。
2．（2024·廣西·校聯(lián)考模擬預測）價層電子對互斥理論可以預測某些微粒的空間結(jié)構(gòu)。下列說法錯誤的是（ ）
A．SO2和SO3的VSEPR模型均為平面三角形
B．PCl3、NCl3的空間構(gòu)型都是三角錐形
C．BF3和NF3均為非極性分子
D．CO2與N的鍵角相等
答案：C
解析：A．SO2和SO3中硫原子的價層電子對數(shù)均為3，則SO2和SO3的VSEPR模型均為平面三角形，A正確；B．PCl3、NCl3中心原子孤電子對數(shù)都是=×(5 3×1)=1，價層電子對數(shù)為4，所以PCl3、NH3均為三角錐形，B正確；C．BF3中心原子B原子孤電子對數(shù)=×(3 3×1)=0，價層電子對數(shù)為3，是平面正三角形結(jié)構(gòu)，為非極性分子，NF3中心原子孤電子對數(shù)都是=×(5 3×1)=1，為三角錐形結(jié)構(gòu)，為極性分子，C錯誤；D．CO2分子中的中心C原子價層電子對數(shù)是2+=2，故C原子采用sp雜化，分子呈直線形，鍵角是180°，N3 與CO2互為等電子體，N3 也呈直線形，鍵角是180°，即CO2與N3 的鍵角相等，D正確。答案選C。
3．(2024·山東菏澤高三期中)我國科學家發(fā)現(xiàn)“杯酚”能與形成超分子，從而識別和。下列說法錯誤的是( )
A．溶劑甲苯屬于極性分子，而氯仿屬于非極性分子
B．操作①是過濾：操作③是蒸餾
C．“杯酚”和甲苯分子中均存在大π鍵
D．“杯酚”能與C60形成分子間作用力
答案：A
解析：A項，甲苯是苯中的一個氫原子被甲基取代是極性分子，而氯仿不是正四面體屬于極性分子，故A錯誤；B項，甲苯將C70溶解，而超分子不能溶解因此操作①是過濾：氯仿溶解了杯酚釋放C60操作③是蒸餾，故B正確；C項，杯酚和甲苯分子都有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，都存在大π鍵，故C正確；D項，C60可以“裝進”杯酚中形成超分子，杯酚”能與C60形成分子間作用力，故D正確；故選A。
4．黃銅礦(主要成分為CuFeS2)是生產(chǎn)銅、鐵和硫酸的原料。回答下列問題：
(1)基態(tài)Cu原子的價電子排布式為________。
(2)從原子結(jié)構(gòu)角度分析，第一電離能I1(Fe)與I1(Cu)的關(guān)系是：I1(Fe)________(填“>”“<”或“＝”)I1(Cu)。
(3)血紅素是吡咯(C4H5N)的重要衍生物，血紅素(含F(xiàn)e2＋)可用于治療缺鐵性貧血。吡咯和血紅素的結(jié)構(gòu)如下圖：
①已知吡咯中的各個原子均在同一平面內(nèi)，則吡咯分子中N原子的雜化類型為________。
②1 mol吡咯分子中所含的σ鍵總數(shù)為________個。分子中的大π鍵可用Π表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)，則吡咯環(huán)中的大π鍵應(yīng)表示為________。
③C、N、O三種元素的簡單氫化物中，沸點由低到高的順序為________(填化學式)。
（4）血液中的O2是由血紅素在人體內(nèi)形成的血紅蛋白來輸送的，則血紅蛋白中的Fe2＋與O2是通過________鍵相結(jié)合的。
(4)黃銅礦冶煉銅時產(chǎn)生的SO2可經(jīng)過SO2→SO3→H2SO4途徑形成酸雨。SO2的空間構(gòu)型為________。H2SO4的酸性強于H2SO3的原因是________________________________。
答案：(1)3d104s1　(2)>　
(3)①sp2　②10NA　Π　③CH4(4)V形　SO2(OH)2(或H2SO4)中S的化合價為＋6，S的正電性強于SO(OH)2(或H2SO3)中的S，使羧基中O、H間的共用電子對更易偏向O原子，羥基更容易電離出H＋
解析：(1)Cu原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，基態(tài)Cu原子的價電子排布式為3d104s1。(2)Cu原子失去1個電子后，3d10為全充滿狀態(tài)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，所以銅原子易失去1個電子，第一電離能較小；而鐵原子價電子排布式為3d64s2，失去1個電子后，不是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以，鐵原子不易失去1個電子，第一電離能較大，所以I1(Fe)>I1(Cu)。(3)①已知吡咯中的氮原子及與其相連的原子均在同一平面內(nèi)且為平面三角形，則吡咯分子中N原子的雜化類型為sp2。②根據(jù)分子結(jié)構(gòu)可知1 mol吡咯分子中有8 mol單鍵、2 mol 雙鍵，所以所含的σ鍵總數(shù)為10NA；吡咯環(huán)分子中形成大π鍵的原子數(shù)為5個；氮原子中未參與成鍵的電子為1對，碳碳原子間除了形成σ鍵外，還有4個碳分別提供1個電子形成π鍵，共有電子數(shù)為6，所以吡咯環(huán)中的大π鍵應(yīng)表示為Π。③CH4分子間無氫鍵，沸點最低，而NH3、H2O分子間均含氫鍵，由于氧原子的電負性大于氮原子，所以H2O分子間氫鍵較強，水的沸點最高；因此，三種氫化物的沸點由低到高的順序為CH4變式訓練
5．下列反應(yīng)產(chǎn)物不能用反應(yīng)物中鍵的極性解釋的是（ ）
A．
B．
C．
D．
答案：A
解析：A．CH3CH=CH2中的碳碳雙鍵和H2中的H-H鍵都是非極性鍵，無法用鍵的極性解釋反應(yīng)產(chǎn)物，A正確；B．羰基中的C電負性較小，共用電子對偏向于Cl，容易與極性試劑NH3中電負性較強的-NH2結(jié)合，Cl電負性較強，容易與電負性較弱的H結(jié)合生成HCl，可用鍵的極性解釋，B錯誤；C．CH3CH2OH與HBr發(fā)生取代反應(yīng)時，CH3CH2OH中C-O鍵中C的電負性較弱，O的電負性較強，共用電子對偏向于O，HBr中Br電負性較強，共用電子對偏向于Br，因此CH3CH2-容易與電負性強的Br結(jié)合，而-H容易與電負性強的-OH結(jié)合，可用鍵的極性解釋，C錯誤；D．乙醛中醛基內(nèi)C的電負性較弱，O的電負性較強，共用電子對偏向O，HCN中的H-C鍵中C的電負性較強，H的電負性較弱，共用電子對偏向于C，因此醛基中電負性弱的C容易與電負性強的-CN結(jié)合，醛基中電負性強的O容易與電負性弱的H相結(jié)合，可用鍵的極性解釋，D錯誤；故答案選A。
6．磷酰氯()是有機合成的催化劑，可用以下方法制取：或，的分子空間結(jié)構(gòu)模型如圖所示，下列說法不正確的是（ ）
A．中只含有鍵
B．是非極性分子
C．的空間構(gòu)型是三角錐形
D．可與反應(yīng)生成
答案：A
解析：A．結(jié)構(gòu)中含有P-O鍵、P=O鍵，故既含鍵，也含鍵，A符合題意；B．為空間對稱結(jié)構(gòu)，是非極性分子，B不符合題意；C．的中心原子P的價層電子對數(shù)為，由于中心P原子有一對孤對電子，其空間構(gòu)型是三角錐形，C不符合題意；D．可與發(fā)生反應(yīng)：+3→+3HCl，D不符合題意； 故選A。
7．(2024·山東濰坊市五縣區(qū)高三階段監(jiān)測)不同空腔尺寸的葫蘆可以通過形成超分子從氣體或溶液中識別不同分子并選擇性吸附，對位取代的苯的衍生物恰好可以進入葫蘆［6］脲(結(jié)構(gòu)如圖所示)的空腔。下列說法正確的是( )
A．葫蘆脲可以吸附進入空腔的所有分子
B．葫蘆［6］脲是超分子且能發(fā)生丁達爾效應(yīng)
C．葫蘆［6］脲形成的超分子中分子間存在范德華力、氫鍵
D．可裝入對甲基苯甲酸體現(xiàn)了超分子的“分子識別”功能
答案：D
解析：A項，由題給信息可知，只有對位取代的苯的衍生物恰好可以進入葫蘆［6］脲的空腔，故A錯誤；B項，葫蘆［6］脲是超分子，屬于純凈物，不能發(fā)生丁達爾效應(yīng)，故B錯誤；C項，氫鍵是電負性大的原子與氫原子形成共價鍵，這個氫原子與另外電負性大的原子形成，葫蘆［6］脲形成的超分子間不存在氫鍵，故C錯誤；D項，由題給信息可知，對位取代的苯的衍生物恰好可以進入葫蘆［6］脲的空腔，則可裝入對甲基苯甲酸，體現(xiàn)了超分子的“分子識別”功能，故D正確；故選D。
8．氮是一種典型的非金屬元素，其單質(zhì)及化合物在生活和生產(chǎn)中具有廣泛的用途。回答下列問題：
(1)磷元素與氮元素同主族，基態(tài)磷原子有________個未成對電子，白磷的分子式為P4，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示。科學家目前合成了N4分子，N4分子中氮原子的雜化軌道類型是________，N—N—N鍵角為________；N4分解后能產(chǎn)生N2并釋放出大量能量，推測其用途可為________。
(2)NH3與Zn2＋可形成[Zn(NH3)6]2＋，其部分結(jié)構(gòu)如圖乙所示。
①NH3的空間構(gòu)型為________。
②[Zn(NH3)6]2＋中存在的化學鍵類型有________；NH3分子中H—N—H鍵角為107°，判斷[Zn(NH3)6]2＋離子中H—N—H鍵角________(填“>”“<”或“＝”)107°。
③肼(N2H4)可視為NH3分子中的一個氫原子被—NH2取代形成的另一種氮的氫化物。與N2H4互為等電子體的分子有________(寫出一種即可)。
答案：(1)3　sp3　60°　用于制造火箭推進劑或炸藥(其他合理答案也可)　
(2)①三角錐形　②配位鍵、共價鍵　>　③CH3OH(或CH3SH等)
解析：(1)磷原子的價電子排布式為3s23p3，基態(tài)原子有3個未成對電子；N4分子與P4分子的結(jié)構(gòu)相似，為正四面體形，N4分子中每個氮原子形成3個σ鍵、含有1對孤電子對，雜化軌道數(shù)目為4，氮原子采取sp3雜化；正四面體中的每個面為正三角形，則N—N—N鍵角為60°；N4分解后能產(chǎn)生N2并釋放出大量能量，可以用于制造火箭推進劑或炸藥。(2)①NH3中氮原子形成3個σ鍵，有1對未成鍵的孤電子對，雜化軌道數(shù)為4，采取sp3雜化，分子空間構(gòu)型是三角錐形。②[Zn(NH3)6]2＋中存在的化學鍵類型有配位鍵、共價鍵，受配位鍵的影響，[Zn(NH3)6]2＋中H—N—H鍵角大于107°。③等電子體是指原子總數(shù)相同、價電子總數(shù)相同的分子或離子。與N2H4互為等電子體的分子有CH3OH、CH3SH等。
高頻考點三 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
典例精析
1．下列關(guān)于冰晶體、干冰晶體、金剛石晶體的說法正確的是(　　)
A．冰晶體中只存在范德華力和氫鍵兩種作用力
B．沸點：金剛石>干冰>冰
C．冰晶體中的氧原子和金剛石中的碳原子均可形成四面體結(jié)構(gòu)
D．干冰晶體中每個CO2周圍距離相等且最近的CO2有10個
答案：C
解析：冰晶體中還存在H—O共價鍵，A錯誤；金剛石是共價晶體，冰、干冰是分子晶體，所以金剛石的沸點最高，由于冰中存在氫鍵，其沸點比干冰高，B錯誤；冰晶體中1個O原子與鄰近的4個O原子可形成四面體結(jié)構(gòu)，金剛石中1個C原子與鄰近的4個C原子可形成正四面體結(jié)構(gòu)，C正確；干冰晶體中每個CO2周圍距離相等且最近的CO2有12個，D錯誤。
2．(2024·吉林長春東北師大附中模擬)氮化鉻的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，A點分數(shù)坐標為(0，0，0)。氮化鉻的晶體密度為dg/cm3，摩爾質(zhì)量為M g/mol，晶胞參數(shù)為anm，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是( )
A．鉻原子的價電子排布式為
B．Cr原子位于N原子構(gòu)成的四面體空隙中
C．距離Cr原子最近的Cr原子有8個
D．
答案：D
解析：A項，已知Cr是24號元素，根據(jù)洪特規(guī)則及特例可知，基態(tài)鉻原子價層電子排布式為3d54s1，A錯誤；B項，由題干晶胞示意圖可知，Cr原子位于N原子構(gòu)成的八面體空隙中，B錯誤；C項，由題干晶胞示意圖可知，距離體心的Cr原子最近的Cr原子位于棱心，共有12個，C錯誤；D項，由題干晶胞示意圖可知，N原子位于頂點和面心，個數(shù)為8×+6×=4，Cr原子位于棱心和體心，個數(shù)為12×+1=4，晶胞質(zhì)量為g，晶胞體積為(a×10-7)3cm3，根據(jù)ρ=可得，dg cm-3=，則a=，D正確；故選D。
3．(2024·浙江省金華市十校選考模擬考試)鈦被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬。其單質(zhì)及化合物用途廣泛。請回答：
(1)基態(tài)Ti原子的電子排布式為 ，其價電子中不同自旋狀態(tài)的電子數(shù)之比為 。
(2)鈦酸鋇/氧化鋅納米纖維可以催化降解水中的亞甲基藍等有機污染物。
①亞甲基藍在水中的溶解度 其在乙醇中的溶解度(填“大于”或“小于”)。
②下列有關(guān)說法正確的是 。
A．光照使鈦酸鋇/氧化鋅納米纖維的電子被激發(fā)，形成原子發(fā)射光譜
B．亞甲基藍中C原子的雜化方式：sp3、sp2
C．亞甲基藍陽離子組成元素的電負性大小為：S>N>C>H
D．SO42-和SO32-的價層電子空間構(gòu)型均為四面體
(3)鈦酸鋇晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。
①與Ba原子最近且等距離的O原子有 個。
②如果將晶胞轉(zhuǎn)換為Ti原子為頂點的形式(見下圖)，請在圖中用“○”畫出O原子的位置 。
答案：(1) [Ar]3d24s2 3∶1或1∶3
(2) 大于 BD
(3) 12
解析：(1)鈦元素的原子序數(shù)為22，基態(tài)原子的電子排布式為[Ar]3d24s2，其價電子3d24s2，根據(jù)基態(tài)原子電子排布規(guī)則，不同自旋狀態(tài)的電子數(shù)之比為3∶1；(2)①由亞甲基藍的結(jié)構(gòu)圖可知，亞甲藍為鹽，具有一定的極性，根據(jù)相似相溶原理，亞甲基藍在水里溶解度大于在乙醇中的溶解度；②A項，光照使催化劑的電子被激發(fā)，該過程吸收能量，形成的原子光譜為吸收光譜，故A錯誤；B項，亞甲基藍中環(huán)上的所有碳原子都形成3個鍵和1個鍵，價層電子對數(shù)為3，為sp2雜化，甲基上C原子的雜化方式：sp3，故B正確；C項，根據(jù)同周期主族元素的電負性由左向右逐漸增大，同主族元素的電負性由上向下逐漸減小，電負性大小順序為N＞S＞C＞H，故C錯誤；D項，SO42-中價層電子對數(shù)為4+=4，SO32-中價層電子對數(shù)為3+=4，價層電子空間構(gòu)型均為四面體，故D正確；故選BD；(3)①以頂點Ba原子為研究對象，由BaTiO3的晶胞可知，距離鋇原子最近的氧原子的個數(shù)為=12；②根據(jù)均攤法，1個晶胞中Ba：8×=1，Ti：1，O：6×=3，若將晶胞轉(zhuǎn)換為Ti原子為頂點，則O2-位于晶胞的棱心，對應(yīng)結(jié)構(gòu)如圖所示：。
變式訓練
4．下面的敘述不正確的是( )
A． 晶胞空間利用率：金屬銅＞金屬鎂＞金屬鉀＞金屬釙
B． 硬度由大到小：金剛石＞碳化硅＞晶體硅
C．晶體熔點由低到高：CH4＜SiH4＜GeH4＜SnH4
D． 晶格能由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI
答案：A
解析：A項，金屬鉀的空間利用率是68%，Po的空間利用率是52%，金屬銅和金屬鎂的空間利用率都是74%，因此不同金屬的空間利用率大小關(guān)系為金屬銅=金屬鎂>金屬鉀>金屬釙，A項符合題意； B項，三種晶體都是共價晶體，由于共價鍵的鍵長Si-Si>Si-C>C-C，共價鍵的鍵長越短，原子間形成的共價鍵結(jié)合的就越牢固，晶體的硬度就越大，所以晶體硬度由大到小：金剛石>碳化硅>晶體硅，B項不符合題意；C項，這幾種物質(zhì)都是分子晶體，分子間通過分子間作用力結(jié)合，由于分子間作用力隨物質(zhì)相對分子質(zhì)量的增大而增大，分子間作用力越大，克服分子間作用力使物質(zhì)熔化需要的能量就越高，所以物質(zhì)的熔點由低到高：CH4NaCl>NaBr>NaI，D項不符合題意；故選A。
5．(2024·吉林長春高三質(zhì)量監(jiān)測模)科學家合成了一種高溫超導材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該立方晶胞參數(shù)為。設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法錯誤的是( )
A．晶體的最簡化學式為KCaB6C6
B．晶體中與最近且距離相等的有4個
C．晶胞中B和C原子構(gòu)成的多面體有14個面
D．晶體的密度為
答案：B
解析：A項，根據(jù)均攤法，K原子處在晶胞頂點，個數(shù)為=1，Ca原子處在體心，個數(shù)為1個，B原子在晶胞每個面上有2個，則個數(shù)為12=6，C原子每個面上有2個，個數(shù)為12=6，則晶胞的最簡化學式為KCaB6C6，故A正確；B項，K原子處在晶胞頂點，Ca原子處在晶胞體心，1個K原子同時被8個晶胞共有，則晶體中與K+最近且距離相等的Ca2+有8個，故B錯誤；C項，晶胞中B和C原子構(gòu)成的多面體，同一個面上的B和C原子構(gòu)成的面總共有6個，晶胞每個頂點對應(yīng)1個B和C原子構(gòu)成的面，總共有8面，合起來6+8=14，故C正確；D項，晶胞的質(zhì)量為，晶胞的體積為v=a310-30cm3，則晶胞密度為，故D正確；答案B。
6．(2024·山東臨沂市高三教學質(zhì)量檢測)X、Q、Y、Z、W、M、R、T是原子半徑依次增大的前四周期元素，基態(tài)R原子核外電子有9種空間運動狀態(tài)，并有2個單電子；基態(tài)的d軌道半充滿。由上述元素中的六種組成的一種化合物常作為“相轉(zhuǎn)移催化劑”被廣泛應(yīng)用于有機合成中，其結(jié)構(gòu)簡式如圖Ⅰ所示。
回答下列問題：
(1)基態(tài)R原子的價電子排布式為 的，第一電離能小于R的同周期元素有 種。
(2)XZY3的結(jié)構(gòu)如圖Ⅱ所示，分子中存在大π鍵(π43)，比較鍵長：① ②(填“>”“<”或“=”)，理由是 。
(3)ZX3MX3分子中M原子的雜化方式為 ，熔點比W2X6 (填“高”或“低”)；TY5中T的化合價為，且含有4個價的Y，則該分子中鍵與鍵的個數(shù)比為 。
(4)53號元素A的電負性與W近似相等，WQ3A水解反應(yīng)的產(chǎn)物為 。
答案：(1)3s23p4 4
(2)> 硝酸中端基2個氧原子參與形成大π鍵，原子軌道重疊程度大，使N-O鍵鍵長變短
(3)sp3 高 7：1
(4)CHF3、HIO
解析：X、Q、Y、Z、W、M、R、T是原子半徑依次增大的前四周期元素，基態(tài)R原子核外電子有9種空間運動狀態(tài)，有9個原子軌道，并有2個單電子，則核外有16個電子，R是S元素；基態(tài)T+的d軌道半充滿，T是Cr元素。X、Q、Y、Z、W、M原子半徑依次增大，X能形成1個共價鍵，X是H元素；Y形成2個共價鍵，Y是O元素； W形成4個共價鍵，W是C元素；Z形成4個共價鍵帶1個正電荷、M形成4個共價鍵帶1個負電荷，Z是N元素、M是B元素，則Q是F元素。(1)R是S元素，基態(tài)R原子的價電子排布式為3s23p4，第一電離能小于S的同周期元素有Na、Mg、Al、Si，共4種。(2)硝酸中端基2個氧原子參與形成大π鍵，原子軌道重疊程度大，使N-O鍵鍵長變短，所以鍵長①>②。(3)NH3BH3分子中B原子形成4個σ鍵，B原子雜化方式為sp3；NH3BH3分子間能形成氫鍵，熔點比C2H6高；CrO5中Cr的化合價為+6，且含有4個-1價的O，則CrO5的結(jié)構(gòu)式為，該分子中σ鍵與π鍵的個數(shù)比為7：1。(4)53號元素I的電負性與C近似相等，由于F原子電負性大，所以CF3I中I顯正價，所以水解反應(yīng)的產(chǎn)物為CHF3、HIO。
四、考場演練
1．（2023·河北·高考真題）下列說法正確的是（ ）
A．的價層電子對互斥模型和空間構(gòu)型均為正四面體
B．若型分子的空間構(gòu)型相同，其中心原子的雜化方式也相同
C．干冰和冰的結(jié)構(gòu)表明范德華力和氫鍵通常都具有方向性
D．和都是既含鍵又含鍵的非極性分子
答案：A
解析：A．甲烷分子中心原子形成四個σ鍵，沒有孤電子對，所以價層電子對互斥模型和空間構(gòu)型均為正四面體，A正確；
B．SO2和OF2分子的空間構(gòu)型均為V形，但前者中心原子為sp2雜化，后者中心原子為sp3雜化，B錯誤；
C．冰的結(jié)構(gòu)是水分子通過氫鍵結(jié)合形成的有空隙的空間結(jié)構(gòu)，表明了氫鍵通常具有方向性，干冰的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為分子密堆積，范德華力沒有方向性，C錯誤；
D．CO2和CCl4都是極性鍵形成的非極性分子，CO2既含σ鍵又含π鍵而CCl4只含σ鍵不含π鍵，D錯誤；
故選A。
2．（2023·天津·高考真題）常溫下，二氧化氯(ClO2)是一種黃綠色氣體，具有強氧化性，已被聯(lián)合國衛(wèi)生組織(WTO)列為Al級高效安全消毒劑。已知，工業(yè)上制備二氧化氯的方法之一是用甲醇在酸性條件下與氯酸鈉反應(yīng)，其反應(yīng)的化學方程式：CH3OH+6NaClO3+3H2SO4=CO2↑+6ClO2↑+3Na2SO4+5H2O，則下列說法正確的是（ ）
A．CO2是非極性分子
B．鍵角：ClOC．NaClO3在反應(yīng)中做還原劑
D．ClO2分子空間構(gòu)型為直線形
答案：A
解析：A．CO2的中心原子C原子的價層電子對數(shù)為2，C原子雜化類型為sp，CO2是非極性分子，A正確；
B．ClO與ClO中氯原子的價層電子對數(shù)均為4，雜化類型均為sp3，ClO中氯原子有一個孤電子對，ClO中氯原子有二個孤電子對，ClO中孤電子對與成鍵電子對之間的排斥力小于ClO中孤電子對與成鍵電子對之間的排斥力，導致鍵角：ClO>ClO，B錯誤；
C．該反應(yīng)中，碳元素化合價由 2價變?yōu)?4價，氯元素化合價由+5價變?yōu)?4價，所以氧化劑是NaClO3，還原劑是甲醇，C錯誤；
D．ClO2中Cl原子提供1對電子，有一個O原子提供1個電子，另一個O原子提供1對電子，這5個電子處于互相平行的軌道中形成大π鍵，Cl提供孤電子對與其中一個O形成配位鍵，Cl與另一個O形成的是普通的共價鍵（σ鍵，這個O只提供了一個電子參與形成大π鍵），Cl的價層電子對數(shù)3，則Cl原子的軌道雜化方式為sp2，ClO2分子空間構(gòu)型為V形，D錯誤；
故選A。
3．（2023·河北·高考真題）鋯是重要的戰(zhàn)略金屬，可從其氧化物中提取。下圖是某種鋯的氧化物晶體的立方晶胞，為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法錯誤的是（ ）
A．該氧化物的化學式為
B．該氧化物的密度為
C．原子之間的最短距離為
D．若坐標取向不變，將p點原子平移至原點，則q點原子位于晶胞面的面心
答案：B
解析：A．根據(jù)“均攤法”，晶胞中含4個Zr、個O，則立方氧化鋯的化學式為ZrO2，A正確；
B．結(jié)合A分析可知，晶體密度為，B錯誤；
C．原子之間的最短距離為面對角線的一半，即，C正確；
D．根據(jù)晶胞的位置可知，若坐標取向不變，將p點原子平移至原點，則垂直向下，q點原子位于晶胞面的面心，D正確；
答案選B。
4．（2023·重慶·高考真題）配合物[MA2L2]的分子結(jié)構(gòu)以及分子在晶胞中的位置如圖所示，下列說法錯誤的是（ ）
A．中心原子的配位數(shù)是4 B．晶胞中配合物分子的數(shù)目為2
C．晶體中相鄰分子間存在范德華力 D．該晶體屬于混合型晶體
答案：D
解析：A．由題干配合物[MA2L2]的分子結(jié)構(gòu)示意圖可知，中心原子M周圍形成了4個配位鍵，故中心原子M的配位數(shù)是4，A正確；
B．由題干圖示晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中配合物分子的數(shù)目為=2，B正確；
C．由題干信息可知，該晶體為由分子組成的分子晶體，故晶體中相鄰分子間存在范德華力，C正確；
D．由題干信息可知，該晶體為由分子組成的分子晶體，D錯誤；
故答案為：D。
5．（2023·山東·高考真題）石墨與F2在450℃反應(yīng)，石墨層間插入F得到層狀結(jié)構(gòu)化合物(CF)x，該物質(zhì)仍具潤滑性，其單層局部結(jié)構(gòu)如圖所示。下列關(guān)于該化合物的說法正確的是（ ）
A．與石墨相比，(CF)x導電性增強
B．與石墨相比，(CF)x抗氧化性增強
C．(CF)x中的鍵長比短
D．1mol(CF)x中含有2xmol共價單鍵
答案：B
解析：A．石墨晶體中每個碳原子上未參與雜化的1個2p軌道上電子在層內(nèi)離域運動，故石墨晶體能導電，而(CF)x中沒有未參與雜化的2p軌道上的電子，故與石墨相比，(CF)x導電性減弱，A錯誤；
B．(CF)x中C原子的所有價鍵均參與成鍵，未有未參與成鍵的孤電子或者不飽和鍵，故與石墨相比，(CF)x抗氧化性增強，B正確；
C．已知C的原子半徑比F的大，故可知(CF)x中的鍵長比長，C錯誤；
D．由題干結(jié)構(gòu)示意圖可知，在(CF)x 中C與周圍的3個碳原子形成共價鍵，每個C-C鍵被2個碳原子共用，和1個F原子形成共價鍵，即1mol(CF)x中含有2.5xmol共價單鍵，D錯誤；
故答案為：B。
6．（2023·遼寧·高考真題）晶體結(jié)構(gòu)的缺陷美與對稱美同樣受關(guān)注。某富鋰超離子導體的晶胞是立方體(圖1)，進行鎂離子取代及鹵素共摻雜后，可獲得高性能固體電解質(zhì)材料(圖2)。下列說法錯誤的是（ ）
A．圖1晶體密度為g cm-3 B．圖1中O原子的配位數(shù)為6
C．圖2表示的化學式為 D．取代產(chǎn)生的空位有利于傳導
答案：C
解析：A．根據(jù)均攤法，圖1的晶胞中含Li：8×+1=3，O：2×=1，Cl：4×=1，1個晶胞的質(zhì)量為g=g，晶胞的體積為(a×10-10cm)3=a3×10-30cm3，則晶體的密度為g÷(a3×10-30cm3)=g/cm3，A項正確；
B．圖1晶胞中，O位于面心，與O等距離最近的Li有6個，O原子的配位數(shù)為6，B項正確；
C．根據(jù)均攤法，圖2中Li：1，Mg或空位為8×=2。O：2×=1，Cl或Br：4×=1，Mg的個數(shù)小于2，根據(jù)正負化合價的代數(shù)和為0，圖2的化學式為LiMgOClxBr1-x，C項錯誤；
D．進行鎂離子取代及鹵素共摻雜后，可獲得高性能固體電解質(zhì)材料，說明Mg2+取代產(chǎn)生的空位有利于Li+的傳導，D項正確；
答案選C。
7．（2024·河北唐山·一模）2022年諾貝爾化學獎授予了三位研究點擊化學的科學家。Cu+催化的疊氮化物-炔烴環(huán)加成和催化劑CuCl的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是（ ）
A．晶胞結(jié)構(gòu)中，Cu+的配位數(shù)為8
B．基態(tài)Cu的價層電子排布式為3d94s2
C．疊氮化物-炔烴環(huán)加成反應(yīng)只有σ鍵的斷裂與形成
D．若晶體的密度為dg/cm3，則晶胞參數(shù)
答案：D
解析：A．由題干晶胞示意圖可知，晶胞結(jié)構(gòu)中，Cu+位于頂點和面心的Cl-形成的8個正四面體中的4個中心，故Cu+的配位數(shù)即離Cu+最近且距離相等的Cl-數(shù)目為4，A錯誤；
B．已知Cu是29號元素，故基態(tài)Cu的價層電子排布式為3d104s1，B錯誤；
C．已知單鍵均為σ鍵，雙鍵為一個σ鍵和一個π鍵，三鍵為一個σ鍵和2個π鍵，根據(jù)題干反應(yīng)可知，疊氮化物-炔烴環(huán)加成反應(yīng)只有π鍵的斷裂和只有σ鍵的形成，C錯誤；
D．由題干晶胞示意圖可知，一個晶胞中含有4個Cu+，Cl-個數(shù)為：=4，即一個晶胞的質(zhì)量為：，故若晶體的密度為dg/cm3，則晶胞參數(shù)，D正確；
故選D。
8．（2024·河北·一模）化合物M是一種新型超分子晶體材料，以CH3COCH3為溶劑，由X、Y、HCIO4反應(yīng)制得（如圖）。下列敘述正確的是（ ）
A．M所含三種元素H、N、O形成的化合物均能抑制水的電離
B．Y分子中所有原子可能共平面
C．M中陽離子通過形成氫鍵體現(xiàn)了超分子的自組裝
D．M中碳、氮、氯原子的軌道雜化類型均為sp3
答案：C
解析：A．H、N、O形成的化合物NH4NO3溶液中，NH發(fā)生水解促進水的電離，A錯誤；
B．Y中存在多個飽和碳原子，所有原子不可能共面，B錯誤；
C．M中陽離子通過形成氫鍵N-HO體現(xiàn)了超分子的自組裝，C正確；
D．M中苯環(huán)上的碳原子的軌道雜化類型為，D錯誤；
故選C。
9．（2023·湖北·高考真題）鑭La和H可以形成一系列晶體材料，在儲氫和超導等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。屬于立方晶系，晶胞結(jié)構(gòu)和參數(shù)如圖所示。高壓下，中的每個H結(jié)合4個H形成類似的結(jié)構(gòu)，即得到晶體。下列說法錯誤的是（ ）
A．晶體中La的配位數(shù)為8
B．晶體中H和H的最短距離：
C．在晶胞中，H形成一個頂點數(shù)為40的閉合多面體籠
D．單位體積中含氫質(zhì)量的計算式為
答案：C
解析：A．由的晶胞結(jié)構(gòu)可知，La位于頂點和面心，晶胞內(nèi)8個小立方體的中心各有1個H原子，若以頂點La研究，與之最近的H原子有8個，則La的配位數(shù)為8，故A正確；
B．由晶胞結(jié)構(gòu)可知，每個H結(jié)合4個H形成類似的結(jié)構(gòu)，H和H之間的最短距離變小，則晶體中H和H的最短距離：，故B正確；
C．由題干信息可知，在晶胞中，每個H結(jié)合4個H形成類似的結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)有8個，頂點數(shù)為48=32，且不是閉合的結(jié)構(gòu)，故C錯誤；
D．1個晶胞中含有58=40個H原子，含H質(zhì)量為g，晶胞的體積為(484.010-10cm)3=(4.8410-8)3cm3，則單位體積中含氫質(zhì)量的計算式為，故D正確；
答案選C。
10．（2023·北京·高考真題）硫代硫酸鹽是一類具有應(yīng)用前景的浸金試劑。硫代硫酸根可看作是中的一個原子被原子取代的產(chǎn)物。
(1)基態(tài)原子價層電子排布式是 。
(2)比較原子和原子的第一電離能大小，從原子結(jié)構(gòu)的角度說明理由： 。
(3)的空間結(jié)構(gòu)是 。
(4)同位素示蹤實驗可證實中兩個原子的化學環(huán)境不同，實驗過程為。過程ⅱ中，斷裂的只有硫硫鍵，若過程ⅰ所用試劑是和，過程ⅱ含硫產(chǎn)物是 。
(5)的晶胞形狀為長方體，邊長分別為、，結(jié)構(gòu)如圖所示。
晶胞中的個數(shù)為 。已知的摩爾質(zhì)量是，阿伏加德羅常數(shù)為，該晶體的密度為 。
(6)浸金時，作為配體可提供孤電子對與形成。分別判斷中的中心原子和端基原子能否做配位原子并說明理由： 。
答案：(1)
(2)，氧原子半徑小，原子核對最外層電子的吸引力大，不易失去一個電子
(3)四面體形
(4)和
(5) 4
(6)中的中心原子S的價層電子對數(shù)為4，無孤電子對，不能做配位原子；端基S原子含有孤電子對，能做配位原子
解析：（1）S是第三周期ⅥA族元素，基態(tài)S原子價層電子排布式為。答案為；
（2）S和O為同主族元素，O原子核外有2個電子層，S原子核外有3個電子層，O原子半徑小，原子核對最外層電子的吸引力大，不易失去1個電子，即O的第一電離能大于S的第一電離能。答案為I1(O)>I1(S)，氧原子半徑小，原子核對最外層電子的吸引力大，不易失去一個電子；
（3）的中心原子S的價層電子對數(shù)為4，無孤電子對，空間構(gòu)型為四面體形，可看作是中1個O原子被S原子取代，則的空間構(gòu)型為四面體形。答案為四面體形；
（4）過程Ⅱ中斷裂的只有硫硫鍵，根據(jù)反應(yīng)機理可知，整個過程中最終轉(zhuǎn)化為，S最終轉(zhuǎn)化為。若過程ⅰ所用的試劑為和，過程Ⅱ的含硫產(chǎn)物是和。答案為和；
（5）由晶胞結(jié)構(gòu)可知，1個晶胞中含有個，含有4個；該晶體的密度。答案為4；；
（6）具有孤電子對的原子就可以給個中心原子提供電子配位。中的中心原子S的價層電子對數(shù)為4，無孤電子對，不能做配位原子；端基S原子含有孤電子對，能做配位原子。
11．（2023·浙江·高考真題）氮的化合物種類繁多，應(yīng)用廣泛。
請回答：
(1)基態(tài)N原子的價層電子排布式是 。
(2)與碳氫化合物類似，N、H兩元素之間也可以形成氮烷、氮烯。
①下列說法不正確的是 。
A．能量最低的激發(fā)態(tài)N原子的電子排布式：
B．化學鍵中離子鍵成分的百分數(shù)：
C．最簡單的氮烯分子式：
D．氮烷中N原子的雜化方式都是
②氮和氫形成的無環(huán)氮多烯，設(shè)分子中氮原子數(shù)為n，雙鍵數(shù)為m，其分子式通式為 。
③給出的能力： (填“>”或“<”)，理由是 。
(3)某含氮化合物晶胞如圖，其化學式為 ，每個陰離子團的配位數(shù)(緊鄰的陽離子數(shù))為 。
答案：(1)2s22p3
(2) A NnHn+2 2m(，m為正整數(shù)) ＜ 形成配位鍵后，由于Cu對電子的吸引，使得電子云向銅偏移，進一步使氮氫鍵的極性變大，故其更易斷裂
(3) CaCN2 6
解析：（1）N核電荷數(shù)為7，核外有7個電子，基態(tài)N原子電子排布式為1s22s22p3，則基態(tài)N原子的價層電子排布式是2s22p3；故答案為：2s22p3。
（2）①A．能量最低的激發(fā)態(tài)N原子應(yīng)該是2p能級上一個電子躍遷到3s能級，其電子排布式：，故A錯誤；B．鈣的金屬性比鎂的金屬性強，則化學鍵中離子鍵成分的百分數(shù)：，故B正確；C．氮有三個價鍵，最簡單的氮烯即含一個氮氮雙鍵，另一個價鍵與氫結(jié)合，則其分子式：，故C正確；D．氮烷中N原子有一對孤對電子，有三個價鍵，則氮原子的雜化方式都是，故D正確；綜上所述，答案為：A。
②氮和氫形成的無環(huán)氮多烯，一個氮的氮烷為NH3，兩個氮的氮烷為N2H4，三個氮的氮烷為N3H5，四個氮的氮烷為N4H6，設(shè)分子中氮原子數(shù)為n，其氮烷分子式通式為NnHn+2，根據(jù)又一個氮氮雙鍵，則少2個氫原子，因此當雙鍵數(shù)為m，其分子式通式為NnHn+2 2m(，m為正整數(shù))；
③形成配位鍵后，由于Cu對電子的吸引，使得電子云向銅偏移，進一步使氮氫鍵的極性變大，故其更易斷裂，因此給出的能力：＜(填“>”或“<”)；
（3）鈣個數(shù)為，個數(shù)為，則其化學式為CaCN2；根據(jù)六方最密堆積圖 ，以上面的面心分析下面紅色的有3個，同理上面也應(yīng)該有3個，本體中分析得到 ，以這個進行分析，其俯視圖為 ，因此距離最近的鈣離子個數(shù)為6，其配位數(shù)為6；。
12．（2024·北京西城·一模）某鈉離子電池以的碳酸丙烯酯溶液作電解質(zhì)溶液，作正極材料，作負極材料。
(1)與環(huán)氧丙烷()在一定條件下反應(yīng)制得碳酸丙烯酯。
①是 (填“極性”或“非極性”)分子。
②環(huán)氧丙烷中，O原子的雜化軌道類型是 雜化。
③沸點：環(huán)氧丙烷 (填“>”或“<”)，解釋其原因： 。
(2)溶液與溶液混合可制備晶體。
①基態(tài)Mn原子的電子排布式是 。
②的性質(zhì)與鹵素離子相近，被稱為擬鹵離子，被稱為擬鹵素。
i．與反應(yīng)的生成物的結(jié)構(gòu)式分別是、 。
ii．有酸性但乙炔無明顯酸性，的酸性比乙炔的強的原因是 。
③為防止晶體缺陷過多，制備時反應(yīng)需緩慢且平穩(wěn)。先將溶液與檸檬酸鈉()溶液混合，發(fā)生反應(yīng)：，再加入溶液以制備晶體。闡述制備晶體過程中檸檬酸鈉溶液的作用： 。
(3)鈉離子電池的正極材料在充、放電過程中某時刻的晶胞示意圖如下。
①中存在的化學鍵有配位鍵、 。
②該時刻的晶胞所示的中， 。
答案：(1) 非極性 > 二者均為分子構(gòu)成的物質(zhì)，環(huán)氧丙烷的相對分子質(zhì)量更大，分子的極性更大，范德華力更大
(2) N原子的電負性大，具有吸電子效應(yīng)，使中的極性更大，更易斷裂 檸檬酸鈉與反應(yīng)生成，降低了的濃度，使制備晶體的反應(yīng)速率減小；隨著反應(yīng)進行，的濃度降低，逆向進行，釋放出，使制備晶體的反應(yīng)緩慢且平穩(wěn)
(3) 離子鍵、(極性)共價鍵 1
解析：（1）①分子中碳原子為sp雜化，分子為直線型，正負電荷的重心重合，是非極性分子，故答案為：非極性；
②環(huán)氧丙烷中，O原子的孤電子對數(shù)為，成鍵原子數(shù)為2，所以其價層電子對數(shù)為2＋2＝4，所以O(shè)的雜化軌道類型是sp3雜化，故答案為：sp3；
③環(huán)氧丙烷和均為分子晶體，分子晶體的相對分子質(zhì)量越大，范德力華越大，熔沸點越高，環(huán)氧丙烷的相對分子質(zhì)量大于，所以環(huán)氧丙烷的沸點大于，故答案為：＞；二者均為分子構(gòu)成的物質(zhì)，環(huán)氧丙烷的相對分子質(zhì)量更大，分子的極性更大，范德華力更大；
（2）①Mn是25號原子，所以基態(tài)Mn原子的電子排布式是，故答案為：；
②由的性質(zhì)與鹵素離子相近，被稱為擬鹵離子，被稱為擬鹵素可知與反應(yīng)的生成HCN和HOCN，其結(jié)構(gòu)式分別是、；N原子的電負性大，具有吸電子效應(yīng)，使中的極性更大，更易斷裂，從而體現(xiàn)出酸性；為防止晶體缺陷過多，制備時反應(yīng)需緩慢且平穩(wěn)。先將溶液與檸檬酸鈉()溶液混合，發(fā)生反應(yīng)：，降低了的濃度，使制備晶體的反應(yīng)速率減小；隨著反應(yīng)進行，的濃度降低，逆向進行，釋放出，使制備晶體的反應(yīng)緩慢且平穩(wěn)；
（3）①中有Na＋、，存在離子鍵，C、N原子以共價鍵結(jié)合，存在共價鍵，故答案為：離子鍵、(極性)共價鍵；
②由晶胞示意圖可知，每個晶胞中含有Na＋的個數(shù)為4個，Mn2＋或Mn3＋的個數(shù)為，即Na原子和Mn原子的個數(shù)比為4∶4＝1∶1，所以x＝1。
13．（2024·全國·二模）錳及其化合物的用途非常廣泛。回答下列問題：
Ⅰ.一種錳化合物在不同條件下能高效催化還原為CO或HCOOH，反應(yīng)如下：
(1)基態(tài)Mn原子的價層電子排布為 。含有多個配位原子的配體與同一中心離子(或原子)通過螯合配位成環(huán)而形成的配合物為螯合物，則1mol該錳化合物中通過螯合作用形成的配位鍵有 mol。
(2)中C的雜化方式為 ，中N的雜化方式為 。
(3)N、O和C三種元素的第一電離能大小順序為 。
(4)的堿性強于的主要原因為 。
Ⅱ.一種錳氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。
(5)該錳氧化物的化學式為 。
(6)已知該晶胞參數(shù)為a nm，阿伏加德羅常數(shù)為，則該錳氧化物的摩爾體積為 (列出計算式)。
答案：(1) 2
(2) sp
(3)
(4)分子中乙基是推電子基團，使得N上電子云密度更大，更容易結(jié)合
(5)
(6)
解析：（1）①基態(tài)Mn原子的價層電子排布為。
②1mol該錳化合物中通過鰲合作用形成的配位鍵只有2mol，Mn與Br、CO形成的配位鍵并未成環(huán)。
（2）中C的雜化方式為sp，中N形成3個共價鍵和1個孤電子對，雜化方式為。
（3）元素C、N、O屬于同一周期元素且原子序數(shù)依次增大，同一周期元素慎搏的第一州遲電離能隨著原子序數(shù)的增大而增大，但第ⅤA族的大于第ⅥA族的，所以其第一電離能大小順序是N＞O＞C。
（4）分子中乙基是推電子基團，使得N上電子云密度更大，更容易結(jié)合，故堿性更強。
（5）晶胞中Mn的個數(shù)為，O的個數(shù)為，故其化學式為。
（6）由①分析可知，1mol晶胞的體積為()，1mol晶胞中含有2mol 。的結(jié)構(gòu)單元，故錳氧化物的摩爾體積。
14．（2023·山東·高考真題）鹵素可形成許多結(jié)構(gòu)和性質(zhì)特殊的化合物。回答下列問題：
(1)時，與冰反應(yīng)生成和。常溫常壓下，為無色氣體，固態(tài)的晶體類型為 ，水解反應(yīng)的產(chǎn)物為 (填化學式)。
(2)中心原子為，中心原子為，二者均為形結(jié)構(gòu)，但中存在大鍵。中原子的軌道雜化方式 ；為鍵角 鍵角(填“＞”“ ＜”或“=”)。比較與中鍵的鍵長并說明原因 。
(3)一定條件下，和反應(yīng)生成和化合物。已知屬于四方晶系，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示(晶胞參數(shù))，其中化合價為。上述反應(yīng)的化學方程式為 。若阿伏伽德羅常數(shù)的值為，化合物的密度 (用含的代數(shù)式表示)。
答案：(1) 分子晶體 HF 、
(2) ＞ 分子中鍵的鍵長小于中鍵的鍵長，其原因是：分子中既存在σ鍵，又存在大鍵，原子軌道重疊的程度較大，因此其中鍵的鍵長較小，而只存在普通的σ鍵。
(3)
解析：（1）常溫常壓下，為無色氣體，則的沸點較低，因此，固態(tài)HOF的晶體類型為分子晶體。分子中F顯-1價，其水解時結(jié)合電離的生成HF，則結(jié)合電離的，兩者反應(yīng)生成，因此，水解反應(yīng)的產(chǎn)物為HF 、。
（2）中心原子為，中心原子為，二者均為V形結(jié)構(gòu)，但中存在大鍵()。由中存在可以推斷，其中原子只能提供1對電子，有一個原子提供1個電子，另一個原子提供1對電子，這5個電子處于互相平行的軌道中形成大鍵，提供孤電子對與其中一個形成配位鍵，與另一個形成的是普通的共價鍵（σ鍵，這個只提供了一個電子參與形成大鍵）， 的價層電子對數(shù)為3，則原子的軌道雜化方式為；中心原子為，根據(jù)價層電子對的計算公式可知，因此，的雜化方式為；根據(jù)價層電子對互斥理論可知，時，價電子對的幾何構(gòu)型為正四面體，時，價電子對的幾何構(gòu)型平面正三角形，雜化的鍵角一定大于的，因此，雖然和均為形結(jié)構(gòu)，但鍵角大于鍵角，孤電子對對成鍵電子對的排斥作用也改變不了這個結(jié)論。分子中鍵的鍵長小于中鍵的鍵長，其原因是：分子中既存在σ鍵，又存在大鍵，原子軌道重疊的程度較大，因此其中鍵的鍵長較小，而只存在普通的σ鍵。
（3）一定條件下，、和反應(yīng)生成和化合物X。已知X屬于四方晶系，其中Cu化合價為+2。由晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，該晶胞中含有黑球的個數(shù)為、白球的個數(shù)為、灰色球的個數(shù)為，則X中含有3種元素，其個數(shù)比為1:2:4，由于其中Cu化合價為+2、的化合價為-1、K的化合價為+1，根據(jù)化合價代數(shù)和為0，可以推斷X為，上述反應(yīng)的化學方程式為。若阿伏加德羅常數(shù)的值為，晶胞的質(zhì)量為，晶胞的體積為，化合物X的密度。
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2024年化學高考二輪復習
專題八 化學鍵 分子和晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
一、考綱解讀
考綱導向
1.共價鍵類型的判斷
2.分子的空間結(jié)構(gòu)與價層電子對互斥理論、雜化軌道理論
3.分子性質(zhì)及微粒間的作用力
4.晶體的性質(zhì)與晶體類型的判斷
5.有關(guān)晶體計算
命題分析
該部分內(nèi)容為歷年高考必考內(nèi)容，預計2024年高考中全國各地試卷中均會有相關(guān)題目，老教材老高考的地區(qū)在最后一年依然在選修中出現(xiàn)，選擇題只會涉及化學鍵和分子間作用力的內(nèi)容，而新教材老高考及新教材新高考的地區(qū)選擇題和非選擇題中均有涉及。
二、知識點梳理
網(wǎng)絡(luò)圖
重點拓展
高頻考點一 化學鍵分子間作用力
一、共價鍵與離子鍵的比較
離子鍵 共價鍵
非極性鍵 極性鍵
概念 陰、陽離子通過靜電作用所形成的化學鍵 原子間通過共用電子對而形成的化學鍵
成鍵粒子 陰、陽離子 原子
成鍵實質(zhì) 陰、陽離子的靜電作用 共用電子對不偏向任何一方 共用電子對偏向一方原子
形成條件 活潑金屬元素與活潑非金屬元素經(jīng)電子得失，形成離子鍵 同種元素原子之間成鍵 不同種元素原子之間成鍵
形成的物質(zhì) 離子化合物 非金屬單質(zhì)；某些共價化合物或離子化合物 共價化合物或離子化合物
二、幾種典型物質(zhì)的電子式、結(jié)構(gòu)式和模型
物質(zhì) HCl Cl2 H2O NH3 CH4
電子式
結(jié)構(gòu)式 H—Cl Cl—Cl H—O—H
球棍模型
空間填充模型
三、分子間作用力
定義：將分子聚集在一起的作用力。范德華力與氫鍵是兩種最常見的分子間作用力。
特點：分子間作用力比化學鍵弱得多，它主要影響物質(zhì)的熔沸點、溶解性等物理性質(zhì)。
1.范德華力
（1）存在
存在于由共價鍵形成的多數(shù)共價化合物和非金屬單質(zhì)分子之間。
（2）變化規(guī)律
一般來說，對于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，物質(zhì)的熔沸點也越高，如熔沸點：I2>Br2>Cl2>F2。
2.氫鍵
（1）定義：既可以存在于分子之間又可以存在于分子內(nèi)部的作用力，比范德華力稍強。
（2）形成條件：非金屬性強、原子半徑小的O、F、N原子與H原子之間。
（3）存在：氫鍵存在廣泛，如蛋白質(zhì)分子、H2O、NH3、HF等分子之間，有的物質(zhì)分子內(nèi)也存在氫鍵。分子間氫鍵會使物質(zhì)的熔點和沸點升高。
四、三種作用力及對物質(zhì)性質(zhì)的影響
范德華力 氫鍵 共價鍵
作用微粒 分子 H與N、O、F 原子
強度比較 共價鍵>氫鍵>范德華力
影響因素 組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大 形成氫鍵元素的電負性 原子半徑
對性質(zhì)的影響 影響物質(zhì)的熔、沸點，溶解度等物理性質(zhì) 分子間氫鍵使物質(zhì)熔、沸點升高，溶解度增大 鍵能越大，穩(wěn)定性越強
易錯點：
(1)并不是所有物質(zhì)中都存在化學鍵，如稀有氣體分子是單原子分子，分子中無化學鍵。
(2)金屬元素與非金屬元素間形成的化學鍵不一定是離子鍵，如氯化鋁中是共價鍵。
(3)由陽離子和陰離子結(jié)合生成的化合物不一定是離子化合物，如H＋＋OH－===H2O。
(4)化學變化中一定有化學鍵的斷裂和形成。
(5)有化學鍵斷裂或形成的變化不一定是化學變化。如NaCl熔化、HCl溶于水等，只有舊化學鍵的斷裂沒有新化學鍵的形成；從溶液中析出晶體時，無化學鍵的斷裂但有化學鍵的形成，均未發(fā)生化學變化。
(6)非金屬元素的兩個原子之間能形成共價鍵，但多個非金屬元素原子間也可能形成離子鍵，如NH4Cl。
(7)離子鍵存在于強堿、絕大多數(shù)鹽(包括銨鹽)、活潑金屬氧化物、過氧化物等離子化合物中。
(8)分子之間一定存在分子間作用力，分子間作用力只存在于分子之間。
(9)離子晶體熔化時破壞離子鍵，共價晶體熔化時破壞共價鍵，而分子晶體熔化時破壞分子間作用力。
(10)分子的穩(wěn)定性與分子間的作用力無關(guān)，而與分子內(nèi)部的化學鍵的強弱有關(guān)。
高頻考點二 分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
一、與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)的兩種理論
1．雜化軌道理論
（1）基本觀點：雜化軌道成鍵滿足原子軌道最大重疊原理；雜化軌道形成的共價鍵更加牢固。
（2）雜化軌道類型與分子立體構(gòu)型的關(guān)系
雜化軌道類型 雜化軌道數(shù)目 分子立體構(gòu)型 實例
sp 2 直線形 CO2、BeCl2、HgCl2
sp2 3 平面三角形 BF3、BCl3、CH2O
V形 SO2、SnBr2
sp3 4 四面體形 CH4、CCl4、CH3Cl
三角錐形 NH3、PH3、NF3
V形 H2S、H2O
注意：雜化軌道數(shù)＝與中心原子結(jié)合的原子數(shù)＋中心原子的孤電子對數(shù)。
2．價層電子對互斥理論
（1）基本觀點：分子的中心原子上的價層電子對(包括σ鍵電子對和中心原子上的孤電子對)由于相互排斥，盡可能趨向彼此遠離。
（2）價層電子對數(shù)的計算
中心原子的價層電子對數(shù)＝σ鍵電子對數(shù)(與中心原子結(jié)合的原子數(shù))＋中心原子的孤電子對數(shù)＝σ鍵電子對數(shù)＋(a－xb)
其中a為中心原子的價電子數(shù)，x、b分別為與中心原子結(jié)合的原子數(shù)及與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)(H為1，其他原子為“8－該原子的價電子數(shù)”)。微粒為陽離子時，中心原子的價電子數(shù)要減去離子所帶電荷數(shù)；微粒為陰離子時，中心原子的價電子數(shù)要加上離子所帶電荷數(shù)。如SO2中硫原子的孤電子對數(shù)為＝1；H3O＋中氧原子的孤電子對數(shù)為＝1；CO中碳原子的孤電子對數(shù)為＝0。
【易錯提醒】在計算孤電子對數(shù)時，出現(xiàn)0.5或1.5，則把小數(shù)進位為整數(shù)，即1或2。如NO2的中心原子N的孤電子對數(shù)為＝0.5≈1，則價層電子對數(shù)為3，故VSEPR模型為平面三角形，分子立體構(gòu)型為V形。
（3）利用價層電子對互斥理論判斷分子(或離子)立體構(gòu)型
價層電子對數(shù) 孤電子對數(shù) 分子(或離子)立體構(gòu)型 示例
2 0 CO2、BeCl2
3 0 BF3、SO3、CO
3 1 SO2
4 0 CH4、NH、SO、CCl4
4 1 NH3、PCl3、H3O＋
4 2 H2O、H2S
二、判斷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叁鍵，如果有1個叁鍵，則其中有2個π鍵，是sp雜化；如果有1個雙鍵，則其中有1個π鍵，是sp2雜化；如果全部是單鍵，則是sp3雜化。
2．雜化軌道數(shù)等于中心原子的孤對電子對數(shù)與相連的其他原子個數(shù)之和。若和為2，則中心原子sp雜化；若和為3，則中心原子sp2雜化；若和為4，則中心原子sp3雜化。如NH3，N原子有1對孤電子對，另外與3個氫原子成鍵，所以為1＋3＝4，為sp3雜化；再如CO2，C原子沒有孤電子對，與2個氧原子成鍵，所以為0＋2＝2，為sp雜化。
三、中心原子A的價層電子對數(shù)的計算方法：
對ABm型化合物，中心原子A的價層電子對數(shù)n＝，計算時一般說來，價電子數(shù)即為最外層電子數(shù)，但B為鹵素原子、氫原子時，提供1個價電子，若為氧原子、硫原子時，則不提供電子。
四、等電子體的判斷方法
1．判斷方法：一是同主族變換法，如CO2與CS2、CF4與CCl4是等電子體，二是左右移位法，如N2與CO，CO、NO 與SO3是等電子體。如果是陰離子，價電子應(yīng)加上陰離子所帶的電荷數(shù)；如果是陽離子，價電子應(yīng)減去陽離子所帶的電荷數(shù)。如NH價電子為8，CO價電子為24。
2．常見的等電子體
微粒 通式 價電子總數(shù) 立體構(gòu)型
CH4、NH AX4 8e－ 正四面體形
CO、N2 AX 10e－ 直線形
CO2、CNS－、NO、N AX2 16e－ 直線形
SO2、O3、NO AX2 18e－ V形
CO、NO、SO3 AX3 24e－ 平面三角形
PO、SO、ClO AX3 26e－ 三角錐形
SO、PO AX4 32e－ 正四面體形
五、分子性質(zhì)
1．分子極性
（1）分子構(gòu)型與分子極性的關(guān)系
（2）鍵的極性與分子極性的關(guān)系
類型 實例 兩個鍵之間的夾角 鍵的極性 分子的極性 空間構(gòu)型
X2 H2、N2 － 非極性鍵 非極性分子 直線型
XY HCl、NO － 極性鍵 極性分子 直線型
XY2(X2Y) CO2、CS2 180° 極性鍵 非極性分子 直線型
SO2 120° 極性鍵 極性分子 三角形
H2O、H2S 104．5° 極性鍵 極性分子 V形
XY3 BF3 120° 極性鍵 非極性分子 平面三角形
NH3 107．3° 極性鍵 非極性分子 三角錐形
XY4 CH4、CCl4 109．5° 極性鍵 非極性分子 正四面體
2．溶解性——“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；若存在氫鍵，則溶劑和溶質(zhì)之間的氫鍵作用力越大，溶解性越好。
3．無機含氧酸分子的酸性
無機含氧酸可寫成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，則n值越大，R的正電性越高，使R—O—H中O的電子向R偏移，在水分子的作用下越易電離出H＋，酸性越強，如酸性：HClO六、配合物
1．孤電子對
分子或離子中沒有跟其他原子共用的電子對稱孤電子對。
2．配位鍵
（1）配位鍵的形成：成鍵原子一方提供孤電子對，另一方提供空軌道形成共價鍵。
（2）配位鍵的表示：常用“―→”來表示配位鍵，箭頭指向接受孤電子對的原子，如NH可表示為，在NH中，雖然有一個N—H鍵形成過程與其他3個N—H鍵形成過程不同，但是一旦形成之后，4個共價鍵就完全相同。
3．配合物。如[Cu(NH3)4]SO4
配位體有孤電子對，如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等。中心原子有空軌道，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。
七、超分子
1．定義：有兩種或兩種以上的分子通過分子間相互作用形成的分子聚集體。
注意：超分子定義中分子是廣義的，其中包括離子。
2．特征：分子識別和自組裝。
易錯易混點
(1)誤認為分子的穩(wěn)定性與分子間作用力和氫鍵有關(guān)，其實分子的穩(wěn)定性與共價鍵的強弱有關(guān)。
(2)誤認為組成相似的分子，中心原子的雜化類型相同，其實要看其σ鍵和孤電子對數(shù)是否分別相同。如CO2和SO2中心原子的雜化方式不同，CO2分子中C原子是sp雜化，SO2分子中S原子是sp2雜化。
(3)誤認為只要含有氫鍵物質(zhì)的熔、沸點就高，其實不一定，分子間的氫鍵會使物質(zhì)的熔、沸點升高，而分子內(nèi)氫鍵一般會使物質(zhì)的熔、沸點降低。
(4)誤認為只含有極性鍵的分子都一定是極性分子，其實不一定。如CO2、BF3等是非極性分子。
(5)誤認為雜化軌道構(gòu)型和分子構(gòu)型一致，其實不一定。如H2O中氧原子是sp3雜化，雜化軌道構(gòu)型為四面體，但由于分子中存在孤對電子，根據(jù)價層電子對互斥理論可知，H2O的分子構(gòu)型是V形。
高頻考點三 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
一、晶體類型的判斷
1．依據(jù)物質(zhì)的分類判斷
（1）金屬氧化物(如K2O、Na2O2等)、強堿(如NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體。
（2）大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼外)、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、酸、絕大多數(shù)有機物(除有機鹽外)都是分子晶體。
（3）常見的共價晶體單質(zhì)有金剛石、晶體硅、晶體硼等；常見的共價晶體化合物有碳化硅、二氧化硅等。
（4）金屬單質(zhì)(除汞外)與合金是金屬晶體。
2．依據(jù)組成晶體的晶格質(zhì)點和質(zhì)點間的作用判斷
（1）離子晶體的晶格質(zhì)點是陰、陽離子，質(zhì)點間的作用是離子鍵；
（2）共價晶體的晶格質(zhì)點是原子，質(zhì)點間的作用是共價鍵；
（3）分子晶體的晶格質(zhì)點是分子，質(zhì)點間的作用為分子間作用力；
（4）金屬晶體的晶格質(zhì)點是金屬離子和自由電子，質(zhì)點間的作用是金屬鍵。
3．晶體的熔點判斷
（1）離子晶體的熔點較高，常在數(shù)百度至一千余度；
（2）共價晶體熔點高，常在一千度至幾千度；
（3）分子晶體熔點低，常在數(shù)百度以下至很低溫度；
（4）金屬晶體多數(shù)熔點高，但也有相當?shù)偷摹?br/>4．依據(jù)導電性判斷
（1）離子晶體水溶液及熔化時能導電；
（2）共價晶體一般為非導體，但有些能導電，如晶體硅；
（3）分子晶體為非導體，而分子晶體中的電解質(zhì)(如酸和部分非金屬氣態(tài)氫化物)溶于水，使分子內(nèi)的化學鍵斷裂形成自由離子也能導電；
（4）金屬晶體是電的良導體。
5．依據(jù)硬度和機械性能判斷
（1）離子晶體硬度較大或略硬而脆；
（2）共價晶體硬度大；
（3）分子晶體硬度小且較脆；
（4）金屬晶體多數(shù)硬度大，但也有較低的，且具有延展性。
二、物質(zhì)熔、沸點高低比較規(guī)律
1．一般情況下，不同類型晶體的熔、沸點高低規(guī)律:共價晶體>離子晶體>分子晶體，如熔、沸點:金剛石>NaCl>Cl2;金屬晶體>分子晶體，如熔、沸點：Na>Cl2(金屬晶體熔、沸點有的很高，如鎢、鉑等，有的則很低，如汞等)。
2．形成共價晶體的原子半徑越小、鍵長越短，則鍵能越大，其熔、沸點就越高，如熔、沸點:金剛石>石英>碳化硅>晶體硅。
3．形成離子晶體的陰陽離子所帶的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子鍵越強，熔、沸點就越高，如熔、沸點:MgO>MgCl2，NaCl>CsCl。
4．金屬晶體中金屬離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，其形成的金屬鍵越強，金屬單質(zhì)的熔、沸點就越高，如Al>Mg>Na。
5．分子晶體的熔、沸點比較規(guī)律。
（1）組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，其熔、沸點就越高，如:HI>HBr>HCl。
（2）組成和結(jié)構(gòu)不相似的分子，分子極性越大，其熔、沸點就越高，如:CO>N2。
（3）同分異構(gòu)體分子中，支鏈越少，其熔、沸點就越高，如:正戊烷>異戊烷>新戊烷。
（4）同分異構(gòu)體中的芳香烴及其衍生物，鄰位取代物>間位取代物>對位取代物，如熔、沸點:鄰二甲苯>間二甲苯>對二甲苯。
三、均攤法確定晶胞組成
1．方法：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。
2．類型
（1）長方體(正方體)晶胞中不同位置的粒子對晶胞的貢獻：
（2）非長方體(非正方體)晶胞中粒子對晶胞的貢獻視具體情況而定。如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂點(1個碳原子)對六邊形的貢獻為。在如圖所示的正三棱柱形晶胞中：
（3）熟記幾種常見的晶胞結(jié)構(gòu)及晶胞含有的粒子數(shù)目。
A．NaCl(含4個Na＋，4個Cl－)
B．干冰(含4個CO2)
C．CaF2(含4個Ca2＋，8個F－)
D．金剛石(含8個C)
E．體心立方(含2個原子)
F．面心立方(含4個原子)
四、金屬晶體空間利用率的計算方法
1．空間利用率的定義及計算步驟
（1）空間利用率：指構(gòu)成晶體的原子、離子或分子在整個晶體空間中所占有的體積百分比。
空間利用率＝×100%
（2）空間利用率的計算步驟：
a．計算晶胞中的粒子數(shù)；
b．計算晶胞的體積。
2．金屬晶體空間利用率分類簡析
（1）簡單立方堆積(如圖1所示)
立方體的棱長為2r，球的半球為r
過程：V(球)＝πr3　V(晶胞)＝(2r)3＝8r3
空間利用率＝×100%＝×100%≈52%
（2）體心立方堆積(如圖2所示)
過程：b2＝a2＋a2
(4r)2＝a2＋b2＝3a2，所以：a＝r
空間利用率＝×100%＝×100%＝×100%≈68%
（3）六方最密堆積(如圖3所示)
過程：S＝2r×r＝2r2
h＝r　V(球)＝2×πr3
V(晶胞)＝S×2h＝2r2×2×r＝8r3
空間利用率＝×100%＝×100%≈74%
（4）面心立方最密堆積(如圖4所示)
過程：a＝2r
V(球)＝4×πr3
V(晶胞)＝a3＝(2r)3＝16r3
空間利用率＝×100%＝×100%≈74%
五、計算晶體密度的方法
六、計算晶體中粒子間距離的方法
易錯點：
(1)CO2和SiO2盡管有相似的化學組成，但二者物理性質(zhì)有較大差異，原因是二者的晶體類型不同，CO2屬于分子晶體，SiO2屬于共價晶體，二者不能混淆。
(2)離子晶體中不一定都含有金屬元素，如NH4Cl是離子晶體;金屬元素和非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體，如AlCl3是分子晶體;含有金屬離子的晶體不一定是離子晶體，如金屬晶體中含有金屬離子。
(3)含陰離子的晶體中一定含有陽離子，但含陽離子的晶體中不一定含陰離子，如金屬晶體。
(4)誤認為金屬晶體的熔點比分子晶體的熔點高，其實不一定，如Na的熔點為97 ℃，尿素的熔點為132.7 ℃。
三、高頻考點突破
高頻考點一 化學鍵分子間作用力
典例精析
1．下列物質(zhì)中，既含離子鍵，又含有非極性共價鍵的是( )
A．Na2O2 B．MgCl2 C．NH4Cl D．CH3COOH
2．回答下列問題：
(1)立方氮化硼(BN)是一種超硬材料，硬度僅次于金剛石；砷化鎵(GaAs)是一種重要半導體材料，具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，比較立方氮化硼和砷化鎵熔點的高低并說明理由：________________________________________。
(2)四種有機物的沸點數(shù)據(jù)如表：
物質(zhì) CH3OH C2H6 CH3(CH2)9OH CH3(CH2)9CH3
相對分子質(zhì)量 32 30 158 156
沸點/℃ 64.5 -88.6 228 196
CH3OH和C2H6沸點相差較大，CH3(CH2)9OH和CH3(CH2)9CH3沸點相差較小，原因是____________________________________________。
變式訓練
3．(2024·浙江省浙南名校聯(lián)盟高三一模)下列物質(zhì)是含共價鍵的離子化合物且屬于鹽的是( )
A．NaOH B．Mg3N2 C．NH4CNO D．CaO
4．回答下列問題：
(1)金剛石和石墨的部分物理性質(zhì)數(shù)據(jù)如表：
物質(zhì) 金剛石 石墨
熔點/℃ 3550 3652
硬度 10 1.5
石墨的熔點比金剛石高，硬度卻比金剛石小得多，原因是_________________________________________________________________________。
(2)互為同分異構(gòu)體的兩種有機物形成氫鍵如圖所示：
沸點：鄰羥基苯甲醛____對羥基苯甲醛(填“>”、“=”或“<”)，主要原因是__________________________________________________________________________。
高頻考點二 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
典例精析
1．（2024·廣西北海·統(tǒng)考一模）(俗稱銨鐵藍)是一種藍色的無機顏料。下列有關(guān)該物質(zhì)的說法錯誤的是（ ）
A．電負性：
B．銨鐵藍中鐵元素有兩種化合價
C．中的鍵角比中的的鍵角大
D．銨鐵藍中的配體是，該配體中鍵與鍵的數(shù)目之比是
2．（2024·廣西·校聯(lián)考模擬預測）價層電子對互斥理論可以預測某些微粒的空間結(jié)構(gòu)。下列說法錯誤的是（ ）
A．SO2和SO3的VSEPR模型均為平面三角形
B．PCl3、NCl3的空間構(gòu)型都是三角錐形
C．BF3和NF3均為非極性分子
D．CO2與N的鍵角相等
3．(2024·山東菏澤高三期中)我國科學家發(fā)現(xiàn)“杯酚”能與形成超分子，從而識別和。下列說法錯誤的是( )
A．溶劑甲苯屬于極性分子，而氯仿屬于非極性分子
B．操作①是過濾：操作③是蒸餾
C．“杯酚”和甲苯分子中均存在大π鍵
D．“杯酚”能與C60形成分子間作用力
4．黃銅礦(主要成分為CuFeS2)是生產(chǎn)銅、鐵和硫酸的原料。回答下列問題：
(1)基態(tài)Cu原子的價電子排布式為________。
(2)從原子結(jié)構(gòu)角度分析，第一電離能I1(Fe)與I1(Cu)的關(guān)系是：I1(Fe)________(填“>”“<”或“＝”)I1(Cu)。
(3)血紅素是吡咯(C4H5N)的重要衍生物，血紅素(含F(xiàn)e2＋)可用于治療缺鐵性貧血。吡咯和血紅素的結(jié)構(gòu)如下圖：
①已知吡咯中的各個原子均在同一平面內(nèi)，則吡咯分子中N原子的雜化類型為________。
②1 mol吡咯分子中所含的σ鍵總數(shù)為________個。分子中的大π鍵可用Π表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)，則吡咯環(huán)中的大π鍵應(yīng)表示為________。
③C、N、O三種元素的簡單氫化物中，沸點由低到高的順序為________(填化學式)。
（4）血液中的O2是由血紅素在人體內(nèi)形成的血紅蛋白來輸送的，則血紅蛋白中的Fe2＋與O2是通過________鍵相結(jié)合的。
(4)黃銅礦冶煉銅時產(chǎn)生的SO2可經(jīng)過SO2→SO3→H2SO4途徑形成酸雨。SO2的空間構(gòu)型為________。H2SO4的酸性強于H2SO3的原因是________________________________。
變式訓練
5．下列反應(yīng)產(chǎn)物不能用反應(yīng)物中鍵的極性解釋的是（ ）
A．
B．
C．
D．
6．磷酰氯()是有機合成的催化劑，可用以下方法制取：或，的分子空間結(jié)構(gòu)模型如圖所示，下列說法不正確的是（ ）
A．中只含有鍵
B．是非極性分子
C．的空間構(gòu)型是三角錐形
D．可與反應(yīng)生成
7．(2024·山東濰坊市五縣區(qū)高三階段監(jiān)測)不同空腔尺寸的葫蘆可以通過形成超分子從氣體或溶液中識別不同分子并選擇性吸附，對位取代的苯的衍生物恰好可以進入葫蘆［6］脲(結(jié)構(gòu)如圖所示)的空腔。下列說法正確的是( )
A．葫蘆脲可以吸附進入空腔的所有分子
B．葫蘆［6］脲是超分子且能發(fā)生丁達爾效應(yīng)
C．葫蘆［6］脲形成的超分子中分子間存在范德華力、氫鍵
D．可裝入對甲基苯甲酸體現(xiàn)了超分子的“分子識別”功能
8．氮是一種典型的非金屬元素，其單質(zhì)及化合物在生活和生產(chǎn)中具有廣泛的用途。回答下列問題：
(1)磷元素與氮元素同主族，基態(tài)磷原子有________個未成對電子，白磷的分子式為P4，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示。科學家目前合成了N4分子，N4分子中氮原子的雜化軌道類型是________，N—N—N鍵角為________；N4分解后能產(chǎn)生N2并釋放出大量能量，推測其用途可為________。
(2)NH3與Zn2＋可形成[Zn(NH3)6]2＋，其部分結(jié)構(gòu)如圖乙所示。
①NH3的空間構(gòu)型為________。
②[Zn(NH3)6]2＋中存在的化學鍵類型有________；NH3分子中H—N—H鍵角為107°，判斷[Zn(NH3)6]2＋離子中H—N—H鍵角________(填“>”“<”或“＝”)107°。
③肼(N2H4)可視為NH3分子中的一個氫原子被—NH2取代形成的另一種氮的氫化物。與N2H4互為等電子體的分子有________(寫出一種即可)。
高頻考點三 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
典例精析
1．下列關(guān)于冰晶體、干冰晶體、金剛石晶體的說法正確的是(　　)
A．冰晶體中只存在范德華力和氫鍵兩種作用力
B．沸點：金剛石>干冰>冰
C．冰晶體中的氧原子和金剛石中的碳原子均可形成四面體結(jié)構(gòu)
D．干冰晶體中每個CO2周圍距離相等且最近的CO2有10個
2．(2024·吉林長春東北師大附中模擬)氮化鉻的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，A點分數(shù)坐標為(0，0，0)。氮化鉻的晶體密度為dg/cm3，摩爾質(zhì)量為M g/mol，晶胞參數(shù)為anm，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是( )
A．鉻原子的價電子排布式為
B．Cr原子位于N原子構(gòu)成的四面體空隙中
C．距離Cr原子最近的Cr原子有8個
D．
3．(2024·浙江省金華市十校選考模擬考試)鈦被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬。其單質(zhì)及化合物用途廣泛。請回答：
(1)基態(tài)Ti原子的電子排布式為 ，其價電子中不同自旋狀態(tài)的電子數(shù)之比為 。
(2)鈦酸鋇/氧化鋅納米纖維可以催化降解水中的亞甲基藍等有機污染物。
①亞甲基藍在水中的溶解度 其在乙醇中的溶解度(填“大于”或“小于”)。
②下列有關(guān)說法正確的是 。
A．光照使鈦酸鋇/氧化鋅納米纖維的電子被激發(fā)，形成原子發(fā)射光譜
B．亞甲基藍中C原子的雜化方式：sp3、sp2
C．亞甲基藍陽離子組成元素的電負性大小為：S>N>C>H
D．SO42-和SO32-的價層電子空間構(gòu)型均為四面體
(3)鈦酸鋇晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。
①與Ba原子最近且等距離的O原子有 個。
②如果將晶胞轉(zhuǎn)換為Ti原子為頂點的形式(見下圖)，請在圖中用“○”畫出O原子的位置 。
變式訓練
4．下面的敘述不正確的是( )
A． 晶胞空間利用率：金屬銅＞金屬鎂＞金屬鉀＞金屬釙
B． 硬度由大到小：金剛石＞碳化硅＞晶體硅
C．晶體熔點由低到高：CH4＜SiH4＜GeH4＜SnH4
D． 晶格能由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI
5．(2024·吉林長春高三質(zhì)量監(jiān)測模)科學家合成了一種高溫超導材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該立方晶胞參數(shù)為。設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法錯誤的是( )
A．晶體的最簡化學式為KCaB6C6
B．晶體中與最近且距離相等的有4個
C．晶胞中B和C原子構(gòu)成的多面體有14個面
D．晶體的密度為
6．(2024·山東臨沂市高三教學質(zhì)量檢測)X、Q、Y、Z、W、M、R、T是原子半徑依次增大的前四周期元素，基態(tài)R原子核外電子有9種空間運動狀態(tài)，并有2個單電子；基態(tài)的d軌道半充滿。由上述元素中的六種組成的一種化合物常作為“相轉(zhuǎn)移催化劑”被廣泛應(yīng)用于有機合成中，其結(jié)構(gòu)簡式如圖Ⅰ所示。
回答下列問題：
(1)基態(tài)R原子的價電子排布式為 的，第一電離能小于R的同周期元素有 種。
(2)XZY3的結(jié)構(gòu)如圖Ⅱ所示，分子中存在大π鍵(π43)，比較鍵長：① ②(填“>”“<”或“=”)，理由是 。
(3)ZX3MX3分子中M原子的雜化方式為 ，熔點比W2X6 (填“高”或“低”)；TY5中T的化合價為，且含有4個價的Y，則該分子中鍵與鍵的個數(shù)比為 。
(4)53號元素A的電負性與W近似相等，WQ3A水解反應(yīng)的產(chǎn)物為 。
四、考場演練
1．（2023·河北·高考真題）下列說法正確的是（ ）
A．的價層電子對互斥模型和空間構(gòu)型均為正四面體
B．若型分子的空間構(gòu)型相同，其中心原子的雜化方式也相同
C．干冰和冰的結(jié)構(gòu)表明范德華力和氫鍵通常都具有方向性
D．和都是既含鍵又含鍵的非極性分子
2．（2023·天津·高考真題）常溫下，二氧化氯(ClO2)是一種黃綠色氣體，具有強氧化性，已被聯(lián)合國衛(wèi)生組織(WTO)列為Al級高效安全消毒劑。已知，工業(yè)上制備二氧化氯的方法之一是用甲醇在酸性條件下與氯酸鈉反應(yīng)，其反應(yīng)的化學方程式：CH3OH+6NaClO3+3H2SO4=CO2↑+6ClO2↑+3Na2SO4+5H2O，則下列說法正確的是（ ）
A．CO2是非極性分子
B．鍵角：ClOC．NaClO3在反應(yīng)中做還原劑
D．ClO2分子空間構(gòu)型為直線形
3．（2023·河北·高考真題）鋯是重要的戰(zhàn)略金屬，可從其氧化物中提取。下圖是某種鋯的氧化物晶體的立方晶胞，為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法錯誤的是（ ）
A．該氧化物的化學式為
B．該氧化物的密度為
C．原子之間的最短距離為
D．若坐標取向不變，將p點原子平移至原點，則q點原子位于晶胞面的面心
4．（2023·重慶·高考真題）配合物[MA2L2]的分子結(jié)構(gòu)以及分子在晶胞中的位置如圖所示，下列說法錯誤的是（ ）
A．中心原子的配位數(shù)是4 B．晶胞中配合物分子的數(shù)目為2
C．晶體中相鄰分子間存在范德華力 D．該晶體屬于混合型晶體
5．（2023·山東·高考真題）石墨與F2在450℃反應(yīng)，石墨層間插入F得到層狀結(jié)構(gòu)化合物(CF)x，該物質(zhì)仍具潤滑性，其單層局部結(jié)構(gòu)如圖所示。下列關(guān)于該化合物的說法正確的是（ ）
A．與石墨相比，(CF)x導電性增強
B．與石墨相比，(CF)x抗氧化性增強
C．(CF)x中的鍵長比短
D．1mol(CF)x中含有2xmol共價單鍵
6．（2023·遼寧·高考真題）晶體結(jié)構(gòu)的缺陷美與對稱美同樣受關(guān)注。某富鋰超離子導體的晶胞是立方體(圖1)，進行鎂離子取代及鹵素共摻雜后，可獲得高性能固體電解質(zhì)材料(圖2)。下列說法錯誤的是（ ）
A．圖1晶體密度為g cm-3 B．圖1中O原子的配位數(shù)為6
C．圖2表示的化學式為 D．取代產(chǎn)生的空位有利于傳導
7．（2024·河北唐山·一模）2022年諾貝爾化學獎授予了三位研究點擊化學的科學家。Cu+催化的疊氮化物-炔烴環(huán)加成和催化劑CuCl的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是（ ）
A．晶胞結(jié)構(gòu)中，Cu+的配位數(shù)為8
B．基態(tài)Cu的價層電子排布式為3d94s2
C．疊氮化物-炔烴環(huán)加成反應(yīng)只有σ鍵的斷裂與形成
D．若晶體的密度為dg/cm3，則晶胞參數(shù)
8．（2024·河北·一模）化合物M是一種新型超分子晶體材料，以CH3COCH3為溶劑，由X、Y、HCIO4反應(yīng)制得（如圖）。下列敘述正確的是（ ）
A．M所含三種元素H、N、O形成的化合物均能抑制水的電離
B．Y分子中所有原子可能共平面
C．M中陽離子通過形成氫鍵體現(xiàn)了超分子的自組裝
D．M中碳、氮、氯原子的軌道雜化類型均為sp3
9．（2023·湖北·高考真題）鑭La和H可以形成一系列晶體材料，在儲氫和超導等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。屬于立方晶系，晶胞結(jié)構(gòu)和參數(shù)如圖所示。高壓下，中的每個H結(jié)合4個H形成類似的結(jié)構(gòu)，即得到晶體。下列說法錯誤的是（ ）
A．晶體中La的配位數(shù)為8
B．晶體中H和H的最短距離：
C．在晶胞中，H形成一個頂點數(shù)為40的閉合多面體籠
D．單位體積中含氫質(zhì)量的計算式為
10．（2023·北京·高考真題）硫代硫酸鹽是一類具有應(yīng)用前景的浸金試劑。硫代硫酸根可看作是中的一個原子被原子取代的產(chǎn)物。
(1)基態(tài)原子價層電子排布式是 。
(2)比較原子和原子的第一電離能大小，從原子結(jié)構(gòu)的角度說明理由： 。
(3)的空間結(jié)構(gòu)是 。
(4)同位素示蹤實驗可證實中兩個原子的化學環(huán)境不同，實驗過程為。過程ⅱ中，斷裂的只有硫硫鍵，若過程ⅰ所用試劑是和，過程ⅱ含硫產(chǎn)物是 。
(5)的晶胞形狀為長方體，邊長分別為、，結(jié)構(gòu)如圖所示。
晶胞中的個數(shù)為 。已知的摩爾質(zhì)量是，阿伏加德羅常數(shù)為，該晶體的密度為 。
(6)浸金時，作為配體可提供孤電子對與形成。分別判斷中的中心原子和端基原子能否做配位原子并說明理由： 。
11．（2023·浙江·高考真題）氮的化合物種類繁多，應(yīng)用廣泛。
請回答：
(1)基態(tài)N原子的價層電子排布式是 。
(2)與碳氫化合物類似，N、H兩元素之間也可以形成氮烷、氮烯。
①下列說法不正確的是 。
A．能量最低的激發(fā)態(tài)N原子的電子排布式：
B．化學鍵中離子鍵成分的百分數(shù)：
C．最簡單的氮烯分子式：
D．氮烷中N原子的雜化方式都是
②氮和氫形成的無環(huán)氮多烯，設(shè)分子中氮原子數(shù)為n，雙鍵數(shù)為m，其分子式通式為 。
③給出的能力： (填“>”或“<”)，理由是 。
(3)某含氮化合物晶胞如圖，其化學式為 ，每個陰離子團的配位數(shù)(緊鄰的陽離子數(shù))為 。
12．（2024·北京西城·一模）某鈉離子電池以的碳酸丙烯酯溶液作電解質(zhì)溶液，作正極材料，作負極材料。
(1)與環(huán)氧丙烷()在一定條件下反應(yīng)制得碳酸丙烯酯。
①是 (填“極性”或“非極性”)分子。
②環(huán)氧丙烷中，O原子的雜化軌道類型是 雜化。
③沸點：環(huán)氧丙烷 (填“>”或“<”)，解釋其原因： 。
(2)溶液與溶液混合可制備晶體。
①基態(tài)Mn原子的電子排布式是 。
②的性質(zhì)與鹵素離子相近，被稱為擬鹵離子，被稱為擬鹵素。
i．與反應(yīng)的生成物的結(jié)構(gòu)式分別是、 。
ii．有酸性但乙炔無明顯酸性，的酸性比乙炔的強的原因是 。
③為防止晶體缺陷過多，制備時反應(yīng)需緩慢且平穩(wěn)。先將溶液與檸檬酸鈉()溶液混合，發(fā)生反應(yīng)：，再加入溶液以制備晶體。闡述制備晶體過程中檸檬酸鈉溶液的作用： 。
(3)鈉離子電池的正極材料在充、放電過程中某時刻的晶胞示意圖如下。
①中存在的化學鍵有配位鍵、 。
②該時刻的晶胞所示的中， 。
13．（2024·全國·二模）錳及其化合物的用途非常廣泛。回答下列問題：
Ⅰ.一種錳化合物在不同條件下能高效催化還原為CO或HCOOH，反應(yīng)如下：
(1)基態(tài)Mn原子的價層電子排布為 。含有多個配位原子的配體與同一中心離子(或原子)通過螯合配位成環(huán)而形成的配合物為螯合物，則1mol該錳化合物中通過螯合作用形成的配位鍵有 mol。
(2)中C的雜化方式為 ，中N的雜化方式為 。
(3)N、O和C三種元素的第一電離能大小順序為 。
(4)的堿性強于的主要原因為 。
Ⅱ.一種錳氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。
(5)該錳氧化物的化學式為 。
(6)已知該晶胞參數(shù)為a nm，阿伏加德羅常數(shù)為，則該錳氧化物的摩爾體積為 (列出計算式)。
14．（2023·山東·高考真題）鹵素可形成許多結(jié)構(gòu)和性質(zhì)特殊的化合物。回答下列問題：
(1)時，與冰反應(yīng)生成和。常溫常壓下，為無色氣體，固態(tài)的晶體類型為 ，水解反應(yīng)的產(chǎn)物為 (填化學式)。
(2)中心原子為，中心原子為，二者均為形結(jié)構(gòu)，但中存在大鍵。中原子的軌道雜化方式 ；為鍵角 鍵角(填“＞”“ ＜”或“=”)。比較與中鍵的鍵長并說明原因 。
(3)一定條件下，和反應(yīng)生成和化合物。已知屬于四方晶系，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示(晶胞參數(shù))，其中化合價為。上述反應(yīng)的化學方程式為 。若阿伏伽德羅常數(shù)的值為，化合物的密度 (用含的代數(shù)式表示)。
21世紀教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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