資源簡介

2025屆高三化學一輪專題復習講義（07）
專題二 物質結構
2-3 晶體結構與性質（1課時）
【復習目標】
1．能運用離子鍵、配位鍵、金屬鍵等模型，解釋離子化合物、配合物、金屬等物質的某些典型性質。
2．能說出晶體與非晶體的區別；能結合實例描述晶體中微粒排列的周期性規律ce借助于分子晶體、共價晶體、離子晶體、金屬晶體等的微粒及其微粒間的相互作用力。
3．能從微粒的空間排布及其相互作用的角度對生產、生活、科學研究中的簡單安全進行分析，舉例說明物質結構研究的應用價值。
【重點突破】
1．常見晶體的性質與結構的分析。
【真題再現】
例1．（1）（2023·江蘇卷）釩酸中含有H4V4O12。已知H4V4O12具有八元環結構，其結構式可表示為 。
（2）（2022·江蘇卷）FeS2具有良好半導體性能。FeS2的一種晶體與NaCl晶體的結構相似，該晶體的一個晶胞中S的數目為_______，在FeS2晶體中，每個S原子與三個Fe2+緊鄰，且Fe—S間距相等，如圖給出了FeS2晶胞中的Fe2+和位于晶胞體心的S （S中的S—S鍵位于晶胞體對角線上，晶胞中的其他S已省略)。如圖中用“—”將其中一個S原子與緊鄰的Fe2+連接起來_______。
（3）（2019·江蘇卷）某FexNy的晶胞如圖1所示，Cu可以完全替代該晶體中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型產物Fe(x－n)CunNy。FexNy轉化為兩種Cu替代型產物的能量變化如圖2所示，其中更穩定的Cu替代型產物的化學式為________。
　　　　　
解析：（1）因為H4V4O12具有八元環結構，只能是V和O形成八元環，V連有五根共價鍵，故結構式為：；（2）因為FeS2的晶體與NaCl晶體的結構相似，由NaCl晶體結構可知，一個NaCl晶胞含有4個Na+和4個Cl-，則該FeS2晶體的一個晶胞中S的數目也為4；FeS2晶體中，每個S原子與三個Fe2+緊鄰，且Fe—S間距相等，根據FeS2晶胞中的Fe2+和S的位置（S中的S—S鍵位于晶胞體對角線上）可知，每個S原子與S—S鍵所在體對角線上距離最近的頂點相鄰的三個面的三個面心位置的Fe2+緊鄰且間距相等，其中一個S原子與緊鄰的Fe2+連接圖如下：。（3）能量越低越穩定，Cu代替a位置的Fe(頂點上的Fe)，晶胞中Cu個數為8×＝1，Fe個數為6×＝3，N位于體心，個數為1，化學式為Fe3CuN。
答案：（1） （2） （3）Fe3CuN
例2．（1）（2023·湖南卷）科學家合成了一種高溫超導材料，其晶胞結構如下圖所示，該立方晶胞參數（邊長）為appm。阿伏加德羅常數的值為NA。下列說法錯誤的是
A．晶體最簡化學式為KCaB6C6
B．晶體中與K+最近且距離相等的Ca2+有8個
C．晶胞中B和C原子構成的多面體有12個面
D．晶體的密度為
（2）（2022·湖南卷）鉀、鐵、硒可以形成一種超導材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分別如圖：
①該超導材料的最簡化學式為_______；
②Fe原子的配位數為_______；
解析：（1）A項，根據晶胞結構可知，其中K個數：8×=1，其中Ca個數：1，其中B個數：12×=6，其中C個數：12×=6，故其最簡化學式為KCaB6C6，正確；B項，根據晶胞結構可知，K+位于晶胞頂點，Ca2+位于體心，每個K+為8個晶胞共用，則晶體中與K+最近且距離相等的Ca2+有8個，正確；C項，根據晶胞結構可知，晶胞中B和C原子構成的多面體有14個面，錯誤；D項，根據選項A分析可知，該晶胞最簡化學式為KCaB6C6，則1個晶胞質量為：，晶胞體積為a3×10-30cm3，則其密度為，正確。
（2）①由平面投影圖可知，晶胞中位于頂點和體心的鉀原子個數為8×+1=2，鐵原子位于面心，原子個數為8×=4，位于棱上和體心的硒原子的個數為8×+2=4，則超導材料最簡化學式為KFe2Se2；②由平面投影圖可知，位于棱上的鐵原子與位于面上的硒原子的距離最近，所以鐵原子的配位數為4。
答案：（1）C
（2）① KFe2Se2 ② 4
【知能整合】
1．明確晶體類型的兩種判斷方法
（1）據各類晶體的概念判斷，即根據構成晶體的粒子和粒子間的作用力類別進行判斷。如由分子通過分子間作用力(范德華力、氫鍵)形成的晶體屬于分子晶體；由原子通過共價鍵形成的晶體屬于原子晶體；由陰、陽離子通過離子鍵形成的晶體屬于離子晶體；由金屬陽離子和自由電子通過金屬鍵形成的晶體屬于金屬晶體。
（2）據各類晶體的特征性質判斷。如低熔、沸點的晶體屬于分子晶體；熔、沸點較高，且在水溶液中或熔融狀態下能導電的晶體屬于離子晶體；熔、沸點很高、不導電、不溶于一般溶劑的晶體屬于原子晶體；能導電、傳熱、具有延展性的晶體屬于金屬晶體。
2．突破晶體熔、沸點高低的比較
3．晶胞中微粒數目的計算方法——均攤法
熟記幾種常見的晶胞結構及晶胞含有的粒子數目
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)
【體系再構】
【隨堂反饋】
基礎訓練
1．（2023·南京一中期中）1771年化學家舍勒用曲頸瓶加熱螢石和濃硫酸的混合物，發現玻璃瓶內壁被腐蝕，首次制得了氫氟酸，該反應的化學方程式為CaF2＋H2SO4(濃)CaSO4＋2HF↑。下列說法正確的是
A．HF分子間可形成氫鍵，沸點高于HCl
B．CaF2的電子式是
C．CaSO4晶體是離子晶體，僅含離子鍵
D．H2SO4晶體屬于共價晶體
2．（2023·遼寧卷）某種鎂鹽具有良好的電化學性能，其陰離子結構如下圖所示。W、X、Y、Z、Q是核電荷數依次增大的短周期元素，W、Y原子序數之和等于Z，Y原子價電子數是Q原子價電子數的2倍。下列說法錯誤的是
A．W與X的化合物為極性分子 B．第一電離能
C．Q的氧化物是兩性氧化物 D．該陰離子中含有配位鍵
3．（2023·通州模擬）海水中資源的綜合利用有著重要意義。下列說法正確的是
A．基態溴原子(35Br)電子排布式為[Ar]4s24p5
B．NaCl晶胞(如圖所示)中含有14個Na＋
C．在空氣中灼燒MgCl2·6H2O可得到無水氯化鎂
D．電解熔融氯化鎂時，金屬鎂在陰極析出
4．（2023·山東卷）石墨與F2在450℃反應，石墨層間插入F得到層狀結構化合物(CF)x，該物質仍具潤滑性，其單層局部結構如圖所示。下列關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C—C的鍵長比C—F短
D．1mol(CF)x中含有2xmol共價單鍵
5．（2023·蘇錫常鎮四市一調）硫及其化合物有著廣泛的作用。硫元素具有多種化合價，在一定條件下能發生相互轉化。不同溫度下硫單質的狀態和分子結構不同，S8環狀分子的結構為。合理應用和處理含硫的化合物，在生產、生活中有重要意義。下列有關說法正確的是(　　)
A．SO的空間結構為正四面體形
B．S8是共價晶體
C．SO2和SO3中的鍵角相等
D．H2S的沸點高于H2O
拓展訓練
6．（2023·蘇北七市一模）金紅石型TiO2的晶胞結構如下圖所示。在下圖中用“○”圈出所有位于晶胞體內的原子。
7．（2023·鹽城三模）氧化鋅晶體的一種晶胞是如圖3所示的立方晶胞，其中與Zn原子距離最近的Zn原子的數目為________，請在圖4中畫出該晶胞沿z軸方向的平面投影圖。
8．（2023·浙江卷）氮的化合物種類繁多，應用廣泛。
請回答：
（1）基態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．能量最低的激發態N原子的電子排布式：1s22s12p33s1
B．化學鍵中離子鍵成分的百分數：Mg3N2＞Ca3N2
C．最簡單的氮烯分子式：N2H2
D．氮烷中N原子的雜化方式都是sp3
②氮和氫形成的無環氮多烯，設分子中氮原子數為n，雙鍵數為m，其分子式通式為______。
③給出H+的能力：NH3 _______[CuNH3]2+（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（緊鄰的陽離子數）為___________。
9．金屬羰基配位化合物在催化反應中有著重要應用。HMn(CO)5是錳的一種簡單羰基配位化合物，其結構示意圖如下。
回答問題：
（1）基態錳原子的核外電子排布式為 。
（2）配位化合物中的中心原子配位數是指和中心原子直接成鍵的原子的數目。HMn(CO)5中錳原子的配位數為 ，配位原子是 。
（3）CO32–中碳原子的雜化軌道類型是 ，寫出一種與具有相同空間結構的–1價無機酸根離子的化學式 。
（4）MnS晶胞與NaCl晶胞屬于同種類型，如圖所示。
MnS晶胞中與一個S2-相緊鄰的Mn2+有 個，與S2-最近的且等距的S2-
有 個。
【隨堂反饋】答案：
1．A 2．A 3．D 4．B 5．A
6．
7．12 A
8．（1）2s22p3
（2）①A
②NnHn+2 2m(m≤n/2，m為正整數)
③＜ [CuNH3]2+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
9．（1）[Ar]3d54s2
（2） 6 C、O
（3）sp2 NO3-
（4）6 12
【課后作業】
1．（2023·遼寧卷）在光照下，螺呲喃發生開、閉環轉換而變色，過程如下。下列關于開、閉環螺呲喃說法正確的是
A．均有手性 B．互為同分異構體
C．N原子雜化方式相同 D．閉環螺吡喃親水性更好
2．下列有關SO2、SO3、SO和SO的說法正確的是
A．SO中S原子的雜化方式為sp3
B．SO的空間構型為平面正方形
C．SO2晶體熔點高、硬度大
D．SO3分子是極性分子
3．關于用輝銅礦制備粗銅反應（）的相關說法正確的是
A．Cu+轉化為基態Cu，得到的電子填充在3d軌道上
B．O2和SO2都是非極性分子
C．Cu2S晶胞中S2-位置如圖：，則一個晶胞中含有8個Cu+
D．標準狀況下，每有22.4L O2參與反應，轉移電子4mol
4．用NaBH4進行“化學鍍”鎳，可以得到堅硬、耐腐蝕的保護層(3Ni3B+Ni)，反應的離子方程式為：20Ni2++16BH4-+34OH-+6H2O===2(3 Ni3B+ Ni)+10B(OH)4-+35H2↑，下列說法不正確的是
A．1mol B(OH)4-含有σ鍵的數目為4NA
B．BH4—的立體構型是正四面體形
C．B原子核外電子的運動狀態和能量均相同
D．Ni的晶胞結構如圖所示：，鎳原子的配位數為12
5．（1）把粉碎的軟錳礦粉與BaS溶液反應生成一種錳的氧化物，其晶胞結構如圖1所示，該氧化物化學式為________。
（2）2LiFePO4的晶胞結構如下圖所示，其中O圍繞Fe和P分別形成正八面體和正四面體，其余為Li＋。每個晶胞中含有Li＋的數目為________。
6．鉻鐵合金作為鋼的添加料生產多種具有高強度、耐高溫、耐腐蝕等優良性能的特種鋼，這類特種鋼中含有碳、硅、氧、氮、磷等元素。
（1）基態Fe原子的價層電子排布式為____________。
（2）第二周期中第一電離能介于B與N之間的元素有________種。
（3）CNO－的空間結構為__________，C的雜化方式為____________。
（4）NH3分子在獨立存在時H—N—H鍵角為107°。下圖是[Zn(NH3)6]2＋的部分結構以及H—N—H鍵角的測量值。解釋NH3形成如圖配合物后H—N—H鍵角變大的原因：__________________。
（5）有機鐵肥[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3中不存在的化學鍵有________(填字母)。
A．離子鍵 B．金屬鍵 C．配位鍵 D．σ鍵 　E．氫鍵
（6）和兩種物質中，沸點更高的是______________。
（7）向黃色的三氯化鐵溶液中加入無色的KSCN溶液，溶液變成紅色，該反應中有時用Fe(SCN)3表示形成的配合物，經研究表明Fe3＋與SCN－不僅能以1∶3的個數比配合，還能以其他個數比配合。
①Fe3＋與SCN－反應時，Fe3＋提供__________，SCN－提供___________，二者通過配位鍵結合。
②所得Fe3＋與SCN－的配合物中，主要是Fe3＋與SCN－以個數之比1∶1配合，所得離子顯紅色，含該離子的配合物化學式是__________________。
7．金屬元素Fe、Ni、Pt均為周期表中同族元素，該族元素的化合物在研究和生產中有許多重要用途。
（1）Fe是常見的金屬，生活中用途廣泛。請回答下列問題：
①Fe在元素周期表中的位置為____________。
②已知：FeO晶體晶胞結構為NaCl型，與O2－距離最近且等距離的亞鐵離子圍成的立體構型為________。
（2）鉑可與不同的配體形成多種配合物，分子式為[Pt(NH3)2Cl4]的配合物的配體是________；該配合物有兩種不同的顏色，其中橙黃色比較不穩定，在水中的溶解度大；呈亮黃色的物質在水中的溶解度小，如下圖所示的結構示意圖中呈亮黃色的是______(填“A”或“B”)，理由是_____________________________________。
（3）金屬鎳與鑭(La)形成的合金是一種良好的儲氫材料，其晶胞結構示意圖如圖。
儲氫原理為：鑭鎳合金吸附H2，H2解離為原子，H原子儲存在其中形成化合物。若儲氫后，氫原子占據晶胞中上下底面的棱和面心，則形成的儲氫化合物的化學式為____ ___。
（4）已知：多原子分子中，若原子都在同一平面上且這些原子有相互平行的p軌道，則p電子可在多個原子間運動，形成“離域π鍵”(或大π鍵)。大π鍵可用π表示，其中m、n分別代表參與形成大π鍵的電子數和原子個數，如苯分子中大π鍵表示為π。下列微粒中存在“離域π鍵”的是________。
a．O3 b．SO c．H2S d．NO
8．Ni、Co均是重要的戰略性金屬。從處理后的礦石硝酸浸取液（含Ni2+、Co2+、Al3+、Mg2+）中，利用氨浸工藝可提取Ni、Co，并獲得高附加值化工產品。工藝流程如下：
回答下列問題：
（1）活性MgO可與水反應，化學方程式為___________。
（2）(NH4)2CO3會使濾泥中的一種膠狀物質轉化為疏松分布的棒狀顆粒物。濾渣的X射線衍射圖譜中，出現了NH4Al (OH)2CO3的明銳衍射峰。
①NH4Al (OH)2CO3屬于___________（填“晶體”或“非晶體”）。
②(NH4)2CO3提高了Ni、Co的浸取速率，其原因是___________。
（3）①“析晶”過程中通入的酸性氣體A為___________。
②由CoCl2可制備AlxCoOy晶體，其立方晶胞如圖。Al與O最小間距大于Co與O最小間距，x、y為整數，則Co在晶胞中的位置為___________；晶體中一個Al周圍與其最近的O的個數為___________。
【課后作業】答案：
1．B 2．A 3．C 4．C
5．（1）MnO （2） 4
6．（1）3d64s2
（2）3
（3）直線形　sp
（4）NH3分子中N原子的孤電子對進入Zn2＋的空軌道形成配位鍵后，原孤電子對與成鍵電子對間的作用變為成鍵電子對間的排斥，排斥作用減弱
（5）B
（6）
（7）①空軌道　孤電子對?、赱Fe(SCN)]Cl2
7．（1）①第四周期Ⅷ族?、谡嗣骟w形
（2）NH3、Cl－　A　B和水均為極性分子，相似相溶，A為非極性分子在水中的溶解度小
（3）LaNi5H3　
（4）ad
8．（1）MgO+H2O===Mg(OH)2
（2）①晶體
②減少膠狀物質對鎳鈷氫氧化物的包裹，增加了濾泥與氨性溶液的接觸面積
（3）①HCl ②體心 12
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