1、 基态原子的核外电子排布及元素的电离能和电负性12017高考全国卷，35(1)(2)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。回答下列问题：(1)元素 K 的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为_nm(填标号)。A404.4 B553.5 C589.2 D670.8 E766.5(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_。K 和 Cr 属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属 K 的熔点、沸点等都比金属 Cr 低，原因是_。解析：(1)当对金属钾或其化合物进行灼烧时，焰色反应显紫红色，可见光的波长范围为 400760
2、 nm，紫色光波长较短(钾原子中的电子吸收较多能量发生跃迁，但处于较高能量轨道的电子不稳定，跃迁到较低能量轨道时放出的能量较多，故放出的光的波长较短)。(2)基态钾原子核外有 4 个能层：K、L、M、N，能量依次增高，处于 N 层的 1 个电子位于 s 轨道，s 电子云轮廓图形状为球形。金属原子半径越小、价电子数越多，金属键越强，其熔、沸点越高。答案：(1)A(2)N 球形 K 原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱解析：(1)根据构造原理可知氮原子价电子排布式为 2s22p3，根据洪特规则和泡利原理可写出其价层电子的轨道表达式：(2)从题图可以看出：除 N 外，同周期元素随核电荷数依次增大，
3、E1 逐渐增大，这是因为随原子半径逐渐减小，结合一个电子需要释放出更多的能量；N 原子的 2p 轨道处于半充满状态，不易再结合一个电子，故 E1呈现异常。答案：（1）(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感悟高考1题型：填空题2考向：在原子结构与元素的性质(基态微粒的电子排布式、电离能及电负性的比较)和元素周期律部分，每年的出题方式只是微调，并没有较大变化。2017 年高考全国卷中第35 题的第(1)小题对紫光的波长问的比较突兀，但考生也能根据电磁波的频率和波长的变化规律寻
4、找答案。在备考中只有对基础知识积累牢固，这类问题才能比较容易解决。在做题过程中一定要注意审清问题问的是什么，如 2017 年高考全国卷中第 35 题的第(1)小题问的是轨道表达式(电子排布图)，而不是电子排布式，若审题不清则易丢分。1核外电子排布规律(1)能量最低原理：原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态。如 Ge：1s22s22p63s23p63d104s24p2。(2)泡利原理：每个原子轨道上最多只能容纳 2 个自旋状态相反的电子。(3)洪特规则：原子核外电子在能量相同的各轨道上排布时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同。2核外电子排布表示方法(1
5、)电子排布式按电子排入各能层中各能级的先后顺序，用能级符号依次写出各能级中的电子数，同时注意特例。如 Cu：1s22s22p63s23p63d104s1。(2)简化电子排布式“稀有气体元素符号价层电子”的形式表示。如 Cu：Ar3d104s1。(3)电子排布图(轨道表达式)用方框表示原子轨道，用“”或“”表示自旋状态不同的电子，按排入各电子层中各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写。如 S：3元素的电离能第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能。常用符号 I1 表示，单位为 kJmol1。(1)原子核外电子排布的周期性随着原子序数的增加，元
6、素原子的外围电子排布呈现周期性的变化：每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布重复出现从 ns1 到 ns2np6 的周期性变化。(2)元素第一电离能的周期性变化随着原子序数的递增，元素的第一电离能呈周期性变化：同周期从左到右，第一电离能有逐渐增大的趋势，稀有气体的第一电离能最大，碱金属的第一电离能最小；同主族从上到下，第一电离能有逐渐减小的趋势。特别提醒 同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，同能级的轨道为全充满、半充满时较相邻元素要大，即第A 族、第A 族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素。例如：BeB、NO、MgAl、PS。(3)元素电离能的应用判断元素金属性的强弱电离能越小，
7、金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。判断元素的化合价如果某元素的 In1In，则该元素的常见化合价为n 价，如钠元素 I2I1，所以钠元素的化合价为1 价。4元素的电负性(1)元素电负性的周期性变化元素的电负性：不同元素的原子对键合电子吸引力的大小叫做该元素的电负性。随着原子序数的递增，元素的电负性呈周期性变化：同周期从左到右，主族元素电负性逐渐增大；同一主族从上到下，元素电负性逐渐减小。(2)基态原子的核外电子排布12016高考全国卷，37(1)基态 Ge 原子的核外电子排布式为Ar_，有_个未成对电子。解析：在元素周期表中，锗位于硅正下方，锗的原子序数为 14 18 32，基 态 锗
8、 原 子 的 核 外 电 子 排 布 式 为1s22s22p63s23p63d104s24p2 或Ar3d104s24p2，由于 4p 能级有3 个能量相同的轨道，根据洪特规则，4p 能级上 2 个电子分别占据两个轨道且自旋状态相同，故未成对电子数为 2。答案：3d104s24p2 222016高考全国卷，37(1)镍元素基态原子的电子排布式为_，3d 能级上的未成对电子数为_。解析：Ni 元素原子核外有 28 个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2 或Ar3d84s2。3d 能级上有 2 个未成对电子。答案：1s22s22p63s23p63d84s2(或Ar3d84s
9、2)232016高考全国卷，37(1)写出基态 As 原子的核外电子排布式：_。解析：根据构造原理可写出基态 As 原子的核外电子排布式。答案：1s22s22p63s23p63d104s24p3(或Ar3d104s24p3)4 (2016 高 考 江 苏 卷)Zn2 基 态 核 外 电 子 排 布 式 为_。答案：1s22s22p63s23p63d10(或Ar3d10)元素的电离能和电负性52017高考全国卷，35(1)Co 基态原子核外电子排布式为_。元素 Mn 与 O 中，第一电离能较大的是_，基态原子核外未成对电子数较多的是_。解析：根据构造原理可写出 Co 基态原子核外电子排布式为1s
10、22s22p63s23p63d74s2 或Ar3d74s2。O 是非金属元素，而Mn 是金属元素，前者易得电子而不易失电子，后者反之，所以 O 的第一电离能大于 Mn。Mn 和 O 的基态原子核外电子排布式分别为 1s22s22p63s23p63d54s2、1s22s22p4，前者的 3d 轨道中 5 个电子均未成对，后者的 2p 轨道中有 2 个电子未成对，所以 Mn 的基态原子核外未成对电子数较多。答案：1s22s22p63s23p63d74s2(或Ar3d74s2)O Mn6 (2017 高 考 江 苏 卷)(1)Fe3 基 态 核 外 电 子 排 布 式 为_。(2)C、H、O 三 种
11、 元 素 的 电 负 性 由 小 到 大 的 顺 序 为_。解析：(1)Fe 为 26 号元素，Fe3基态核外电子排布式为Ar3d5 或 1s22s22p63s23p63d5。(2)非金属性：HCO，则电负性：HCO。答案：(1)Ar3d5(或 1s22s22p63s23p63d5)(2)HCO72016高考全国卷，37(4)光催化还原 CO2 制备 CH4反应中，带状纳米 Zn2GeO4 是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O 电负性由大至小的顺序是_。解析：锌、锗位于同周期，同一周期从左至右元素的电负性逐渐增大(稀有气体元素除外)，而氧位于元素周期表右上角，电负性仅次于氟，由此得出氧、锗、锌
12、的电负性依次减小。答案：OGeZn82016高考全国卷，37(3)元素铜与镍的第二电离能分别为 ICu1 958 kJmol1、INi1 753 kJmol1，ICu INi的原因是_。答案：铜失去的是全充满的 3d10 电子，镍失去的是 4s1 电子 两大理论与分子构型1(1)2017高考全国卷，35(3)X 射线衍射测定等发现，I3AsF6 中存在 I3 离子。I3 离子的几何构型为_，中心原子的杂化形式为_。(2)2017高考全国卷，35(2)CO2 和 CH3OH 分子中 C 原子的杂化形式分别为_和_。解析：(1)I3 与 OF2 互为等电子体，OF2 属于 V 形，因此 I3 的几
13、何构型为 V 形，其中心原子的杂化形式为 sp3。(2)CO2 和 CH3OH 的中心原子 C 原子的价层电子对数分别为 2 和 4，所以 CO2 和 CH3OH 分子中 C 原子的杂化形式分别为 sp 和 sp3。答案：(1)V 形 sp3(2)sp sp32(1)2016高考全国卷，37(5)Ge 单晶具有金刚石型结构，其中 Ge 原子的杂化方式为_，微粒之间存在的作用力是_。(2)2016高考全国卷，37(3)AsCl3 分子的立体构型为_，其中 As 的杂化轨道类型为_。解析：(1)类比金刚石，晶体锗是原子晶体，每个锗原子与其周围的 4 个锗原子形成 4 个单键，故锗原子采用 sp3
14、杂化。微粒之间存在的作用力是共价键。(2)AsCl3 的中心原子(As 原子)的价层电子对数为 312(531)4，所以是 sp3 杂化。AsCl3 分子的立体构型为三角锥形。答案：(1)sp3 共价键(2)三角锥形 sp3感悟高考1题型：填空题2考向：在价层电子对互斥理论和杂化轨道理论部分，每年的出题方式也只是微调，并没有较大变化；2017 年高考全国卷没有考查该部分，预计 2018 年考查的可能性非常大。在备考中只有对基础知识积累牢固，这类问题才能比较容易解决；其中杂化形式的判断要形成思路，具体方法是先计算中心原子价层电子对数，价层电子对数 n12(中心原子的价电子数配位原子的成键电子数电
15、荷数)。然后根据 n 值判断杂化类型：一般规律为当 n2，sp杂化；n3，sp2 杂化；n4，sp3 杂化。注意：当上述公式中电荷数为正值时取“”，电荷数为负值时取“”；当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零。1分子构型与杂化轨道理论杂化轨道的要点：当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构不同。杂化类型杂化轨道数目杂化轨道夹角立体构型实例 sp2180直线形BeCl2 sp23120平面三角形BF3 sp3410928正四面体形CH42.分子构型与价层电子对互斥模型价层电子对互斥(VSEPR)模型
16、说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。(1)当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致。(2)当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。价层电子对数成键电子对数孤电子对数VSEPR模型分子立体构型实例 220直线形直线形BeCl2 330 平面三角形 平面三角形BF3 21V 形SO2 440 四面体 正四面体CH431 三角锥形NH322V 形H2O 两大理论与分子构型1 (1)(2016 高 考 江 苏 卷)HOCH2CN(结 构 简 式：)分子中碳原子轨道的杂化类型是_。(2)2015高考全国卷，37(3)CS2 分子中，C 原子的杂化轨道
17、类型是_。(3)(2015高考江苏卷)CH3COOH 中 C 原子轨道杂化类型为_。(4)(2015高考海南卷)V2O5 常用作 SO2 转化为 SO3 的催化剂。SO2 分子中 S 原子价层电子对数是_对，分子的立体构型为_；SO3 气态为单分子，该分子中 S 原子的杂化轨道类型为_；SO3 的三聚体环状结构如图所示，该结构中 S 原子的杂化轨道类型为_；该结构中 SO 键长有两类，一类键长约 140 pm，另一类键长约为 160 pm，较短的键为_(填图中字母)，该分子中含有_个 键。解析：(4)SO2 分子中 S 原子的价层电子对包括 键电子对(2对)和孤电子对(1 对)，分子的立体构型
18、为 V 形；SO3 气态为单分子，该分子中 S 原子的杂化轨道类型为 sp2；由题图中SO3 的三聚体环状结构可知，该结构中 S 原子的杂化轨道类型为 sp3；该结构中 SO 键长有两类，一类键长约 140 pm，另一类键长约 160 pm，较短的键为 a，该分子中含有 12 个 键。答案：(1)sp3、sp(2)sp(3)sp3、sp2(4)3 V 形 sp2 sp3 a 122(1)中阳离子的立体构型为_，阴 离 子 的 中 心 原 子 的 杂 化 轨 道 类 型 为_。(2)BCl3 和 NCl3 的中心原子的杂化轨道类型分别为_和_。(3)已知元素 Y 基态原子的 3p 轨道上有 4
19、个电子，元素 Z的原子最外层电子数是其内层的 3倍，则在 Y的氢化物(H2Y)分子中，Y 原子的杂化轨道类型是_，YZ24 的立体构型为_。(4)S 单质的常见形式为 S8，其环状结构如图所示，S 原子的杂化轨道类型是_。(5)NO3 的立体构型是_，H2O 分子中 O 原子的杂化轨道类型为_。(6)肼(N2H4)分子可视为 NH3 分子中的一个氢原子被NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物，则 NH3 分子的立体构型是_；N2H4 分子中氮原子的杂化轨道类型是_。(7)甲醛(HCHO)在 Ni 催化作用下加氢可得甲醇(CH3OH)，甲醛分子内 C 原子的杂化轨道类型为_，甲醇分子内的 OC
20、H 键角_(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的 OCH 键角。(8)H3O中 HOH 键角比 H2O 中 HOH 键角大，原因为_。答案：(1)三角锥形 sp3(2)sp2 sp3(3)sp3 正四面体(4)sp3(5)平面三角形 sp3(6)三角锥形 sp3(7)sp2 小于(8)H2O 中 O 原子有两对孤电子对，H3O中 O 原子只有一对孤电子对，排斥力较小 微粒作用与分子的性质12017高考全国卷，35(3)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)。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。(1)
21、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(2)R 中阴离子 N5 中的 键总数为_个。分子中的大 键可用符号 nm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 66)，则 N5 中的大 键应表示为_。(3)图中虚线代表氢键，其表示式为(NH4)NHCl、_、_。解析：(1)结合题图可知：晶体 R 中两种阳离子为 NH4 和H3O，两种阳离子的中心原子均采取 sp3 杂化；NH4 中成键电子对数为 4，H3O中含 1 对孤电子对和 3 对
22、成键电子对，即中心原子的价层电子对数均为 4；两种阳离子中均存在极性键，不存在非极性键。NH4 和 H3O分别为正四面体结构和三角锥形结构，即立体结构不同。(2)从题图可以看出：阴离子 N5 呈五元环状结构，其含有的 键总数为 5 个；N5 中参与形成大 键的电子数为 6，故可将其中的大 键表示为 65。答案：(1)ABD C(2)5 65(3)(H3O)OHN(N5)(NH4)NHN(N5)22017高考全国卷，35(3)(4)研究发现，在 CO2 低压合成甲醇反应(CO23H2=CH3OHH2O)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。回答下列问
23、题：(1)在 CO2 低压合成甲醇反应所涉及的 4 种物质中，沸点从高到低的顺序为_，原因是_。(2)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2 中的化学键除了 键外，还存在_。解析：(1)水和甲醇均为极性分子，常温常压下两种物质均呈液态；二氧化碳和氢气均为非极性分子，常温常压下两种物质均呈气态，根据四种物质在相同条件下的状态可以判断出水、甲醇的沸点均高于二氧化碳、氢气的沸点。由于水分子中的 2 个氢原子都能参与氢键的形成，而甲醇分子中只有羟基上的氢原子能够形成氢键，所以水中的氢键比甲醇多，则水的沸点高于甲醇的沸点。二氧化碳和氢气都属于分子晶体，但由于二氧化碳的相对分子质量大于氢气，所
24、以二氧化碳的沸点高于氢气的沸点。(2)Mn(NO3)2 是离子化合物，存在离子键；此外在 NO3 中，3 个 O 原子和中心原子 N 之间还形成一个 4 中心 6 电子的大 键(64键)，所以 Mn(NO3)2 中的化学键有 键、键和离子键。答案：(1)H2OCH3OHCO2H2 H2O 与 CH3OH 均为极性分子，H2O 中氢键比甲醇多；CO2与 H2均为非极性分子，CO2 分子量较大、范德华力较大(2)离子键和 键(64键)1共价键(1)共价键的类型按成键原子间共用电子对的数目分为单键、双键和三键。按共用电子对是否偏移分为极性键、非极性键。按原子轨道的重叠方式分为 键和 键，前者的电子云
25、具有轴对称性，后者的电子云具有镜像对称性。(2)键参数键能：气态基态原子形成 1 mol 化学键释放的最低能量，键能越大，化学键越稳定。键长：形成共价键的两个原子之间的核间距，键长越短，共价键越稳定。键角：在原子数超过 2 的分子中，两个共价键之间的夹角。键参数对分子性质的影响：键长越短，键能越大，分子越稳定。(3)键、键的判断由轨道重叠方式判断“头碰头”重叠为 键，“肩并肩”重叠为 键。由共用电子对数判断单键为 键；双键或三键，其中一个为 键，其余为 键。由成键轨道类型判断s 轨道形成的共价键全部是 键；杂化轨道形成的共价键全部为 键。(4)等电子原理原子总数、价电子总数均相同的分子或离子具
26、有相似的化学键特征。物理性质相似，化学性质不同。常见等电子体微粒通式价电子 总数立体构型 CO2、SCN、NO2、N3AX216e直线形 CO23、NO3、SO3AX324e平面三角形 SO2、O3、NO2AX218eV 形(5)配位键孤电子对分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对。配位键a配位键的形成：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成的共价键；b配位键的表示：常用“”来表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，如NH4 可表示为，在NH4中，虽然有一个 NH 键形成的过程与其他 3 个 NH 键形成的过程不同，但是一旦形成之后，4 个共价键就完全相同。配合物如Cu(NH
27、3)4SO4配位体有孤电子对，如 H2O、NH3、CO、F、Cl、CN等；中心离子(或原子)有空轨道，如 Fe3、Cu2、Zn2、Ag等。2分子性质(1)分子构型与分子极性的关系(2)溶解性“相似相溶”规律：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂，若存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。“相似相溶”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。(3)无机含氧酸分子的酸性无机含氧酸可写成(HO)mROn，如果成酸元素 R 相同，则 n值越大，R 的正电性越高，使 ROH 中 O 的电子向 R偏移，在水分子的作用下越易电离出 H，酸性
28、越强，如酸性：HClOHClO2HClO3氢键范德华力。(4)影响强度的因素：对于 AHB，A、B 的电负性越大，B 原子的半径越小，氢键键能越大。(5)对物质性质的影响：分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：H2OH2S，HFHCl，NH3PH3。微粒作用与分子的性质1(1)2016高考全国卷，37(2)Ge 与 C 是同族元素，C原子之间可以形成双键、三键，但 Ge 原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析，原因是_。(2)2016高考全国卷，37(2)硫酸镍溶于氨水形成Ni(NH3)6SO4 蓝色溶液。Ni(NH3)6SO4 中阴离子的立体构型是_
29、。在Ni(NH3)62中 Ni2与 NH3 之间形成的化学键称为_，提供孤电子对的成键原子是_。氨的沸点_(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是_；氨是_分子(填“极性”或“非极性”)，中心原子的轨道杂化类型为_。解析：(2)SO24 中 S 无孤电子对，立体构型为正四面体。Ni(NH3)62为配离子，Ni2与 NH3 之间形成化学键为配位键。配体 NH3 中提供孤电子对的为 N。NH3 分子间存在氢键，故沸点比 PH3 高。NH3 中 N 有一对孤电子对，立体构型为三角锥形，因此 NH3 为极性分子，N 的杂化轨道数为 314，杂化类型为 sp3。答案：(1)锗的原子半径大，原子之间形
30、成的 单键较长，pp 轨道肩并肩重叠的程度很小或几乎不能重叠，难以形成 键(2)正四面体 配位键 N 高于 NH3 分子间可形成氢键 极性 sp32(2016高考江苏卷)Zn(CN)42在水溶液中与 HCHO 发生如下反应：4HCHOZn(CN)424H4H2O=Zn(H2O)424HOCH2CN(1)1 mol HCHO 分子中含有 键的数目为_mol。(2)与 H2O 分子互为等电子体的阴离子为_。(3)Zn(CN)42中 Zn2与 CN的 C 原子形成配位键。不考虑空间构型，Zn(CN)42的结构可用示意图表示为_。解析：(1)HCHO 的结构式为，1 个 HCHO 分子中含有 3 个
31、键，则 1 mol HCHO 分子中含有 3 mol 键。(2)与 H2O 分子互为等电子体的阴离子为 NH2。答案：(1)3(2)NH2(3)3(1)下列物质中，只含有极性键的分子是_(填字母，下同)，既含离子键又含共价键的化合物是_，只存在 键的分子是_，同时存在 键与 键的分子是_。AN2 BCO2 CCH2Cl2 DC2H4 EC2H6FCaCl2 GNH4Cl(2)下列物质变化，只与范德华力有关的是_。A干冰熔化 B乙酸汽化 C乙醇与丙酮混溶D溶于水E碘溶于四氯化碳F石英熔融(3)BF3 与一定量的水形成(H2O)2BF3 晶体 Q，Q 在一定条件下可转化为 R：晶体 Q 中各种微粒
32、间的作用力不涉及_(填序号)。a离子键b共价键c配位键d金属键e氢键f范德华力(4)元素 X 位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为 2，元素 Y 基态原子的 3p 轨道上有 4 个电子，元素 Z 的最外层电子数是其内层的 3 倍。则：与 YZ24 互为等电子体的分子的化学式为_(任写一种)。X 的氯化物与氨水反应可形成配合物X(NH3)4Cl2，1 mol 该配合物中含有 键的数目为_。Z 的氢化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于 H2Y，其原因是_。(5)过渡金属配合物 Ni(CO)n 的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为 18，则 n_。CO 与 N2 结构
33、相似，CO 分子内 键与 键个数之比为_。答案：(1)BC G CE ABD(2)AE(3)ad(4)CCl4(或 SiCl4 等)16NA(或 166.021023)水分子与乙醇分子之间形成氢键(5)4 12 微粒作用与晶体结构12017高考全国卷，35(4)(5)(1)KIO3 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 a0.446 nm，晶胞中 K、I、O 分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K 与 O 间的最短距离为_nm，与 K紧邻的 O 个数为_。(2)在 KIO3 晶胞结构的另一种表示中，I 处于各顶角位置，则 K 处于_位置，O 处于_位置。解析：
34、(1)二者间的最短距离为晶胞面对角线长的一半，即 220.446 nm0.315 nm。与钾紧邻的氧原子有 12 个。(2)想象 4 个晶胞紧密堆积，则 I 处于顶角，O 处于棱心，K 处于体心。答案：(1)0.315 12(2)体心 棱心2(1)2017高考全国卷，35(4)R化学式为(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl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_。(2)2017高考全国卷，35(5)MgO 具有 NaCl 型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方
35、式，X 射线衍射实验测得 MgO 的晶胞参数为 a0.420 nm，则 r(O2)为_nm。MnO 也属于 NaCl 型结构，晶胞参数为 a0.448 nm，则 r(Mn2)为_nm。解析：(1)该晶胞的体积为(a107 cm)3，根据 yNAM(a107)3d，可求出 y602a3dM(或a3dNAM1021)。(2)因为 O2采用面心立方最密堆积方式，所以面对角线长度是 O2半径的 4 倍，则有4r(O2)22a2，解得 r(O2)240.420 nm0.148 nm；MnO 也属于 NaCl 型结构，根据晶胞的结构可得 2r(Mn2)2r(O2)a，代入数据解得r(Mn2)0.076 n
36、m。答案：(1)602a3dM(或a3dNAM1021)(2)0.148 0.0761离子键离子晶体(1)化学键：相邻原子之间强烈的相互作用。化学键包括离子键、共价键和金属键。(2)离子键：阴、阳离子通过静电作用形成的化学键。离子键强弱的判断：离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高。离子键的强弱可以用晶格能的大小来衡量，晶格能是指气态离子形成 1 mol 离子晶体释放的能量。晶格能越大，离子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。(3)离子晶体：通过离子键作用形成的晶体。典型的离子晶体结构NaCl 型晶体CsCl 型晶体 每个Na周围被6个Cl所包围，同样每个 Cl也被 6
37、 个Na所包围每个 Cs被 8 个 Cl包围着，同时每个 Cl也被 8 个 Cs所包围晶胞中粒子数的计算方法均摊法位置顶角棱边面心体心 贡献1/81/41/212.共价键原子晶体(1)原子晶体：所有原子间通过共价键结合成的晶体或相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体。(2)典型的原子晶体有金刚石(C)、晶体硅(Si)、二氧化硅(SiO2)。(3)典型原子晶体结构金刚石二氧化硅 结构 示 意图 金刚石二氧化硅 晶胞 示意图 金刚石二氧化硅 特点正四面体空间网状结构，最小的碳环中有 6个碳原子，每个碳原子与周围 4 个碳原子形成四个共价键，1 mol 金刚石中含有 2 mol 碳碳键
38、二氧化硅晶体是空间网状结构，最小的环中有 6 个硅原子和 6 个氧原子，每个硅原子与 4 个氧原子成键，每个氧原子与 2 个硅原子成键，1 mol SiO2中含有4 mol硅氧键(4)共价键强弱和原子晶体熔、沸点大小的判断：原子半径越小，形成共价键的键长越短，共价键的键能越大，其晶体熔、沸点越高，如熔点：金刚石碳化硅晶体硅。3分子间作用力分子晶体(1)分子间作用力：把分子聚集在一起的作用力。分子间作用力是一种静电作用，比化学键弱得多，包括范德华力和氢键。范德华力一般没有饱和性和方向性，而氢键则有饱和性和方向性。(2)分子晶体：分子间以分子间作用力(范德华力、氢键)相结合形成的晶体，典型的分子晶
39、体有干冰、冰，其晶体结构模型及特点如下表。干冰冰 晶体 模型 干冰冰 结构 特点干冰晶体是一种立方面心结构每 8 个CO2 分子构成立方体，在六个面的中心又各占据 1 个 CO2 分子。每个 CO2 分子周围，离该分子最近且距离相等的 CO2分子有 12 个(同层 4 个，上层 4 个，下层 4 个)每个水分子周围只有 4 个紧邻的水分子，在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的 4 个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子的空隙减小，密度反而增大，超过 4 时，才由于热运动加剧，分子间距离加
40、大，密度逐渐减小分子间作用力强弱和分子晶体熔、沸点大小的判断：组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，克服分子间作用力使物质熔化和汽化就需要更多的能量，熔、沸点越高。但存在分子间氢键时分子晶体的熔、沸点往往反常地高。(3)NH3、H2O、HF 中由于存在分子间氢键，使得它们的沸点比同族其他元素氢化物的沸点反常地高。(4)氢键影响物质的性质方面：增大物质的熔、沸点，增大物质的溶解性。表示方法：XHY(N、O、F)，一般存在于氢化物中。4金属键金属晶体(1)金属键：金属离子和自由电子之间强烈的相互作用。运用电子气理论可解释金属晶体的导电性、导热性和延展性。晶体中的微粒导电性导热性
41、延展性 金属离子和自由电子自由电子在外加电场的作用下发生定向移动自由电子与金属离子碰撞传递热量晶体中各原子层相对滑动仍保持相互作用(2)金属晶体：通过金属键作用形成的晶体。金属键的强弱和金属晶体熔、沸点的变化规律：阳离子所带电荷数越多，半径越小，金属键越强，熔、沸点越高，如熔点：NaMgNaKRbCs。金属键的强弱可以用金属的原子化热来衡量。5原子晶体、分子晶体、金属晶体与离子晶体的结构微粒，以及微粒间作用力的区别晶体类型原子晶体分子晶体金属晶体离子晶体 结构微粒原子分子金属阳离子、自由电子阴、阳离子晶体类型原子晶体分子晶体金属晶体离子晶体 微粒间 作用(力)共价键分子间作用力金属键离子键 熔
42、、沸点很高很低一般较高，少部分低较高晶体类型原子晶体分子晶体金属晶体离子晶体 硬度很硬一般较软一般较硬，少部分软较硬 溶解性难溶解相似相溶难溶(Na 等与水反应)易溶于极性溶剂 晶体类型原子晶体分子晶体金属晶体离子晶体 导电情况不导电(除硅外)一般不导电良导体固体不导电，熔化或溶于水后导电 实例金刚石、水晶、碳化硅等干冰、冰、纯硫酸、H2(S)等Na、Mg、Al 等NaCl、CaCO3、NaOH 等6.晶体熔、沸点高低的比较(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。(2)原子晶体：由共价键形成的原子晶体中，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高。(3)离
43、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，其晶体的熔、沸点就越高。(4)分子晶体分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高。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。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。(5)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、沸点越高。微粒作用与晶体结构1(2017高考江苏卷)某 FexNy 的晶胞如图 1 所示，Cu 可以完全替代该晶体中 a 位置 Fe 或者 b 位置 Fe，形成 Cu 替代型产物 Fe(xn)CunN
44、y。FexNy 转化为两种 Cu 替代型产物的能量变化如图 2 所示，其中更稳定的 Cu 替代型产物的化学式为_。解析：能量越低越稳定，从图 2 知，Cu 替代 a 位置 Fe 型会更稳定，其晶胞中 Cu 位于 8 个顶角，N(Cu)8181，Fe 位于面心，N(Fe)6123，N 位于体心，N(N)1，其化学式为 Fe3CuN。答案：Fe3CuN22016全国高考卷，37(3)(6)锗(Ge)是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题：(1)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因：_。GeCl4GeBr4GeI4 熔点/49.526146 沸点/83.1186约
45、 400(2)晶胞有两个基本要素：原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。如图为 Ge 单晶的晶胞，其中原子坐标参数 A 为(0，0，0)；B为(12，0，12)；C 为(12，12，0)。则 D 原子的坐标参数为_。晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知 Ge 单晶的晶胞参数 a565.76 pm，其密度为_gcm3(列出计算式即可)。解析：(1)根据表中数据得出，三种锗卤化物都是分子晶体，其熔、沸点分别依次升高，而熔、沸点的高低与分子间作用力强弱有关，组成和结构相似的分子，分子间相互作用力强弱与分子的相对分子质量有关。(2)对照晶胞图示、坐标系以及 A、B、C 点坐标，选 A 点为参照点
46、，观察 D点在晶胞中位置(体对角线14处)，由 B、C 点坐标可以推知 D点坐标。类似金刚石晶胞，1 个晶胞含有 8 个锗原子，8736.02565.763107 gcm3。答案：(1)GeCl4、GeBr4、GeI4 的熔、沸点依次升高；原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强(2)14，14，14 8736.02565.76310732016高考全国卷，37(3)(4)(1)单质铜及镍都是由_键形成的晶体。(2)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_。若合金的密度为 d g/cm3，晶胞参数 a_nm。解析：(1)单质铜及镍都是由金属
47、键形成的晶体。(2)Cu 原子位于面心，个数为 6123，Ni 原子位于顶点，个数为 8181，铜原子与镍原子的数量比为 31。以该晶胞为研究对象，则64359NAgd g/cm3(a107 cm)3，解得 a32516.021023d107。答案：(1)金属(2)31 2516.021023d1310742016高考全国卷，37(5)砷化镓(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。GaAs的熔点为 1 238，密度为gcm3，其晶胞结构如图所示。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 MGa gmol1 和 MAsgmo
48、l1，原子半径分别为 rGa pm 和 rAs pm，阿伏加德罗常数值为 NA，则 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_。解析：根据晶胞结构示意图可以看出，As 原子与 Ga 原子形成了空间网状结构的晶体，结合 GaAs 的熔点知 GaAs 是原子晶体。首先用均摊法计算出 1 个晶胞中含有 As 原子的个数：8186124，再通过观察可知 1 个晶胞中含有 4个 Ga 原子。4 个 As 原子和 4 个 Ga 原子的总体积V14431030r3As431030r3Ga cm3；1 个晶胞的质量为 4 个 As 原子和 4 个 Ga 原子的质量之和，即4MAsNA 4MGaNAg，所
49、以 1个晶胞的体积 V24 NA(MAsMGa)cm3。最后由V1V2即得结果。答案：原子晶体 共价 4NA（r3Gar3As）10303（MGaMAs）100%5(1)BN、MgBr2、SiCl4 的熔点由高到低的顺序为_。(2)NF3 可由 NH3 和 F2 在 Cu 催化剂存在下反应直接得到：4NH33F2=Cu NF33NH4F，该方程式中的五种物质所属的晶体类型有_(填序号)。a离子晶体 b分子晶体c原子晶体d金属晶体解析：(1)BN 为原子晶体，SiCl4 为分子晶体，MgBr2 为离子晶体，因而熔点：BNMgBr2SiCl4。(2)4NH33F2=Cu NF33NH4F 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。答案：(1)BNMgBr2SiCl4(2)abd
