2020年高考化学提分攻略22 物质结构(选考)

6．等电子原理 等电子体具有相似的化学键特征，其物理性质相似，化学性质不同。常见等电子体有：
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微粒
原子个数 价电子总数
立体构型
CO2、NO2+、SCN－、N3-
3
CO32-、SO3、NO3-
4
SO2、NO2-、O3
3
SO42-、PO43-
5
PO33-、SO32-、ClO3-
(1，1，0) 22
(0，0，1) 2
【解析】
（1）AsH3 的中心原子 As 的价层电子对数为(5＋3)/2＝4，包括 3 对成键电子和 1 对孤对电子，故其立体结 构为三角锥形。NH3 中 N 的电负性比 AsH3 中 As 的大得多，故 NH3 易形成分子间氢键，从而使其沸点
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面体方式排列的 Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu 原子之间最短距离 x＝________pm，
Mg 原子之间最短距离 y＝________pm。设阿伏加德罗常数的值为 NA，则 MgCu2 的密度是________g·cm －3(列出计算表达式)。
【答案】（1）A
（2）sp3 sp3 乙二胺的两个 N 提供孤对电子给金属离子形成配位键 Cu2＋
图中 F－和 O2－共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用 x 和 1－x 代表，则该化合物的化学式表
示为________；通过测定密度ρ和晶胞参数，可以计算该物质的 x 值，完成它们关系表达式：ρ＝
________g·cm－3。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐
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题型 22 物质结构（选考）
一、解题策略
第一步：根据所确定的元素的位置，完成排布式(图)的书写，注意第四周期元素，并根据所处位置完成电 负性和电离能的大小比较，注意特殊情况。
第二步：根据所组成的物质结构特点，确定对应物质的分子极性、空间构型、中心原子杂化、及微粒间的 作用力对性质的影响，注意氢键和配位键这两种特殊作用力。
或“低”)，其判断理由是________________。 （2）Fe 成为阳离子时首先失去________轨道电子，Sm 的价层电子排布式为 4f66s2，Sm3＋价层电子排布式
为________。 （3）比较离子半径：F－________O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。 （4）一种四方结构的超导化合物的晶胞如图 1 所示。晶胞中 Sm 和 As 原子的投影位置如图 2 所示。
组成和结构相似的物质， 分子间氢键的存在，使物
随相对ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ子质量的增大， 质的熔沸点升高，在水中 ①影响分子的稳定性
性质的影响 物质的熔沸点升高，如 的溶解度增大，如熔沸点： ②共价键键能越大，
F2<Cl2<Br2<I2， CF4<CCl4<CBr4 （三）晶胞及组成微粒计算
H2O>H2S，HF>HCl， NH3>PH3
g，因此有 xM＝ρa3 NA。
3．金属晶体空间利用率的计算方法
球体积
空间利用率＝
×100%，球体积为金属原子的总体积。
晶胞体积
例如简单立方堆积
晶胞如图所示，原子的半径为
r，立方体的棱长为
2r，则
V
球＝43πr3，V
晶胞＝(2r)3＝8r3，空间利用率＝ V 球 ×100% V 晶胞
4πr3 ＝3 ×100%≈52%。
氢、氟、氮、氧原子(分子 原子
内、分子间)
强度比较
共价键>氢键>范德华力
①随着分子极性和相对分
子质量的增大而增大
对于 A—H…B—，A、B 成键原子半径越小，
影响因素 ②组成和结构相似的物 的电负性越大，B 原子的 键长越短，键能越大，
质，相对分子质量越大， 半径越小，氢键键能越大 共价键越稳定
分子间作用力越大
4
CO、N2
2
CH4、NH4+
5
7．分子间的作用力范德华力、氢键与共价键的比较
16e－ 24e－ 18e－ 32e－ 26e－ 10e－ 8e－
直线形 平面三角形
V形 正四面体形 三角锥形
直线形 正四面体形
范德华力
氢键
共价键
特征
无方向性、无饱和性
有方向性、有饱和性
有方向性、有饱和性
作用微粒 分子或稀有气体原子
分子稳定性越强
1．晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法
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2．晶胞求算
（2）晶体微粒与 M、ρ之间的关系
若 1 个晶胞中含有 x 个微粒，则 1 mol 晶胞中含有 x mol 微粒，其质量为 xM g(M 为微粒的相对原子质
量)；又 1 个晶胞的质量为ρa3 g(a3 为晶胞的体积，a 为晶胞边长或微粒间距离)，则 1 mol 晶胞的质量为ρa3 NA
粒子组成形式与构型
AB2 直线形
AB2 V形
AB3 三角形
AB2 V形
AB3 三角锥形
AB4 正 四面体形
规律
当中心原子无孤电子对时，分子构型与价层电子对模型一致；当有 孤电子对时，分子的模型为去掉孤电子对后剩余部分的空间构型
4．配位键与配位化合物的结构(以[Cu(NH3)4]SO4 为例)
5．分子构型与分子极性的关系
二、题型分类
（一）原子结构与元素的性质 1．原子核外电子的“三个原理”及其表示方法 （1）三个原理：能量最低原理、泡利原理、洪特规则。 （2）基态原子核外电子排布的表示方法
表示方法 电子排布式 简化电子排布式
以硫原子为例 1s22s22p63s23p4
[Ne]3s23p4
电子排布图(轨道表示式)
2．电离能 （1）电离能的应用
4 金刚石，有 y＝ 3a。已知 1 cm＝1010 pm，晶胞体积为(a×10－10)3 cm3，代入密度公式计算即可。
4 【典例 2】【2019·课标全国Ⅱ，35】近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为
Fe－Sm－As－F－O 组成的化合物。回答下列问题： （1）元素 As 与 N 同族。预测 As 的氢化物分子的立体结构为________，其沸点比 NH3 的________(填“高”
2
82
为 1－x，故该化合物的化学式为 SmFeAsO1－xFx。1 个晶胞的质量为2×[150＋56＋75＋16×（1－x）＋19x] NA
g ＝ 2[281＋16（1－x）＋19x] g ， 1 个 晶 胞 的 体 积 为 a2c pm3 ＝ a2c×10 － 30 cm3 ， 故 密 度 ρ ＝ NA
（3）F－与 O2－电子层结构相同，核电荷数越大，原子核对核外电子的吸引力越大，离子半径越小，故离子
半径 F－<O2－。
（4）由晶胞结构中各原子所在位置可知，该晶胞中 Sm 个数为 4×1＝2，Fe 个数为 1＋4×1＝2，As 个数为
2
4
4×1＝2，O 或 F 个数为 8×1＋2×1＝2，即该晶胞中 O 和 F 的个数之和为 2，F－的比例为 x，O2－的比例
第三步：根据所组成物质的晶体类型，及所掌握的计算模型，完成晶体结构的计算(如晶体密度的计算、晶 胞原子个数的计算等)。
第四步：对于所涉及到的“原因解释”类填空答题步骤：首先提取要解释的性质(如：熔、沸点、溶解性、 电离能等)，其次联系与该性质相关因素(如晶体类型、氢键、晶格能、共价键强弱、对应原子排布特 点等)，最后分析关键因素所造成的影响，做出正确解释。
2[281＋16（1－x）＋19x] a2cNA×10－30
g·cm－3。原子 2 位于底面面心，其坐标为(1，1，0)；原子 3 位于棱上，其坐 22
标为(0，0，1)。 2
1．卤素及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题： （1）光气(COCl2)是一种重要的有机中间体，在农药、医药、工程塑料、聚氨酯材料以及军事上都有许多用
（3）一些氧化物的熔点如表所示：
氧化物 Li2O MgO P4O6
SO2
熔点/℃ 1 570 2 800 23.8 －75.5
解释表中氧化物之间熔点差异的原因________________________。
（4）图(a)是 MgCu2 的拉维斯结构，Mg 以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四
（2）电子式或结构式法：先写出分子相应的电子式或结构式，观察后再用 N＝孤电子对数＋σ键数计算。
（3）价态法：若中心原子的化合价绝对值等于其价电子数，则 N＝σ键数。
3．中心原子价层电子对数、杂化类型与粒子的立体构型
价层电子对数
2
3
4
杂化轨道类型
sp
sp2
sp3
价层电子对模型
直线形
平面三角形
四面体形
（3）Li2O、MgO 为离子晶体，P4O6、SO2 为分子晶体。晶格能 MgO＞Li2O。分子间作用力(分子量)P4O6＞
SO2 （4） 2a
4 【解析】
3a 4
8×24＋16×64 NAa3×10－30
（1）由题给信息知，A 项和 D 项代表 Mg＋，B 项和 C 项代表 Mg。A 项，Mg＋再失去一个电子较难，即第
标，例如图 1 中原子 1 的坐标为(1，1，1)，则原子 2 和 3 的坐标分别为________、________。 22 2
【答案】（1）三角锥形 低 NH3 分子间存在氢键 （2）4s 4f5 （3）小于 （4）SmFeAsO1－xFx
2[281＋16（1－x）＋19x] a2cNA×10－30
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