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拓展专题8　原子分数坐标与投影图
1.原子分数坐标
（1）含义：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相对位置，称作原子分数坐标。
（2）原子分数坐标的确定方法
①依据已知原子的坐标确定坐标系取向。
②一般以坐标轴所在立方体的棱长为1个单位。
③从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。
（3）举例：图中原子1的坐标为，则原子2和3的坐标分别为、。
2.晶胞结构的平面投影图举例
晶胞结构 xOy平面上的投影图
（1）画出或判断投影图时，一定要注意x、y、z轴的方向。
（2）上面结构模型中的原子也可以换为不同的原子，但在投影图中的位置不变。
3.晶胞结构沿体对角线的投影
（1）钾型晶胞
（2）铜型晶胞
【典例】　（2025·德州高二月考）（1）KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。分别用、表示H2P和K＋，KH2PO4晶体的四方晶胞如图（a）所示，图（b）、图（c）分别显示的是H2P、K＋在晶胞xz面、yz面上的位置：
则晶胞在x轴方向的投影图为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（填字母）。
（2）XeF2晶体也属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，该晶胞中有　　　个XeF2分子。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相对位置，称为原子的分数坐标，如A点原子的分数坐标为。已知Xe—F键长为r pm，则B点原子的分数坐标为　　　　　。
1.硫化锂是目前正在开发的锂离子电池的新型固体电解质，为立方晶系晶体。离子位置按图示坐标系为Li＋（0.25，0.25，0.25）、（0.25，0.75，0.25）、（0.75，0.25，0.25）、（0.75，0.75，0.25）……；S2－：（0，0，0）、（0.5，0.5，0）、（0.5，0，0.5）、（0，0.5，0.5）……，则硫化锂晶胞沿z轴投影的俯视图（其中“”表示Li＋，“”表示S2－）为（　　）
2.（2025·内江高二月考节选）利用新制的Cu（OH）2检验醛基时，生成砖红色的Cu2O，其晶胞结构如图所示。该晶胞中原子坐标参数A为（0，0，0）、B为（1，0，0）、C为，则D原子的坐标参数为　　　　，它代表　　　　原子。
3.（2024·山东高考节选）锰氧化物具有较大应用价值，回答下列问题：
（1）Mn的某种氧化物MnOx的四方晶胞及其在xy平面的投影如图所示，该氧化物化学式为　　　　　。
（2）当MnOx晶体有O原子脱出时，出现O空位，Mn的化合价　　　　（填“升高”“降低”或“不变”），O空位的产生使晶体具有半导体性质。下列氧化物晶体难以通过该方式获有半导体性质的是　　　　（填字母）。
A.CaO B.V2O5
C.Fe2O3 D.CuO
3 / 3拓展专题7　不同类型晶体的比较
1.四类晶体的比较
　　类型 项目 金属晶体 离子晶体 分子晶体 共价晶体
结构 基本 微粒 金属阳离子、自由电子 阴离子、阳离子 分子 原子
微粒间作用力 金属键 离子键 范德华力或范德华 力与氢键 共价键
性质 熔、沸点 差异大 较高 较低 高
硬度 一般较大， 但差异大 较大 较小 大
延展性 好 差 差 差
导电性 能导电 熔融态或溶于水时能导电 某些溶于水后 能导电 一般不导电，个别为半导体
溶解性 不溶 多数溶于水 相似相溶 不溶
熔化时需克服的作用力 金属键 离子键 范德华力或范德华力与氢键 共价键
物质类别 金属单质和合金 离子化合物 多数的非金属单质 和共价化合物 少数的非金属单质 和共价化合物
典例 K、Cu、Mg NaCl、CsCl、CaF2 干冰、冰、碘 金刚石、SiO2
2.晶体熔、沸点高低的比较
（1）不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：共价晶体＞离子晶体＞分子晶体。
（2）相同类型晶体
①金属晶体：金属阳离子半径越小，所带电荷数越多，则金属键越强，金属的熔、沸点就越高。
②离子晶体：阴、阳离子所带的电荷数越多，离子半径越小，熔、沸点就越高。
③共价晶体：一般，原子半径越小，键长越短，熔、沸点越高。
④分子晶体：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；具有分子间氢键的分子晶体的熔、沸点反常地高。组成和结构不相似的分子晶体（相对分子质量接近），其分子的极性越大，熔、沸点越高。
易错提醒
晶体结构与性质易错点
（1）离子晶体中一定存在离子键，可能存在共价键，一定不存在分子间作用力。
（2）只有分子晶体中存在单个分子。
（3）某些离子晶体的熔点高于某些共价晶体的熔点。如MgO（熔点为2 852 ℃）＞SiO2（1 713 ℃）。
（4）某些分子晶体的熔点高于某些金属晶体的熔点。如碱金属单质的熔点较低。
（5）个别金属晶体的熔点高于某些共价晶体的熔点。如钨（熔点为3 410 ℃）＞SiO2（熔点为1 713 ℃）。
（6）合金的熔点一般低于各成分金属的熔点。
【典例1】　（2024·山东高考4题）下列物质均为共价晶体且成键结构相似，其中熔点最低的是（　　）
A.金刚石（C）　　　B.单晶硅（Si）
C.金刚砂（SiC） D.氮化硼（BN，立方相）
【典例2】　（1）（2024·全国甲卷节选）早在青铜器时代，人类就认识了锡。锡的卤化物熔点数据如表，结合变化规律说明原因：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
物质 SnF4 SnCl4 SnBr4 SnI4
熔点/℃ 442 －34 29 143
（2）（2023·全国乙卷节选）已知一些物质的熔点数据如表：
物质 熔点/℃
NaCl 800.7
SiCl4 －68.8
GeCl4 －51.5
SnCl4 －34.1
Na与Si均为第三周期元素，NaCl熔点明显高于SiCl4，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
1.下列说法中正确的是（　　）
A.固态时能导电的物质一定是金属晶体
B.熔融状态能导电的晶体一定是离子晶体
C.水溶液能导电的晶体一定是离子晶体
D.固态不导电而熔融态导电的晶体一定是离子晶体
2.（2023·北京高考）中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔，是碳材料科学的一大进步。
下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法正确的是（　　）
A.三种物质中均有碳碳原子间的σ键
B.三种物质中的碳原子都是sp3杂化
C.三种物质的晶体类型相同
D.三种物质均能导电
3.（2025·湖南雅礼中学检测）观察下列结构示意图并结合相关信息，判断有关说法正确的是（　　）
金刚石 石墨
FeSO4·7H2O MgO
A.金刚石与石墨中碳原子的杂化方式不同，金刚石中每个碳原子被6个六元环共用
B.石墨晶体中层内是共价键，层间是范德华力，所以石墨是一种过渡晶体
C.FeSO4·7H2O结构中键角1、2、3由大到小的顺序：3＞1＞2
D.晶体熔点：金刚石＞CaO＞MgO
4.现有几组物质的熔点（℃）数据如表：
A组 B组 C组 D组
金刚石：3 550 ℃ Li：181 ℃ HF：－83 ℃ NaCl
硅晶体：1 410 ℃ Na：98 ℃ HCl：－115 ℃ KCl
硼晶体：2 300 ℃ K：64 ℃ HBr：－89 ℃ RbCl
二氧化硅：1 723 ℃ Rb：39 ℃ HI：－51 ℃ CsCl
据此回答下列问题：
（1）A组属于　　　　晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是　　　　。
（2）B组晶体共同的物理性质是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（填序号）。
①有金属光泽 ②导电性
③导热性 ④延展性
（3）D组晶体可能具有的性质是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（填序号）。
①硬度小 ②水溶液能导电
③固体能导电 ④熔融状态能导电
（4）D组晶体的熔点由高到低的顺序为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2 / 3第1课时　分子晶体
学习目标
1.借助分子晶体模型认识分子晶体的结构特点，说明分子晶体中的微粒及微粒间的相互作用。 2.能辨识常见的分子晶体，并能从微观角度分析分子晶体中各构成微粒之间的作用和对分子晶体物理性质的影响。
知识点一　分子晶体的组成与性质
1.分子晶体的概念
只含　　　　的晶体称为分子晶体。
2.分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用
3.常见的分子晶体
物质种类 实例
所有　　　　　 H2O、NH3、CH4等
部分　　　　　 卤素（X2）、O2、N2、白磷（P4）、硫（S8）等
部分　　　　　 CO2、P4O10、SO2、SO3等
稀有气体 He、Ne等
几乎所有的　　 HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等
绝大多数　　　 乙醇、乙酸、乙酸乙酯等
注意：金刚石、二氧化硅不是分子晶体
4.分子晶体的物理性质
（1）分子晶体的熔、沸点　　　　　　，硬度　　　　　　。原因：分子晶体中分子间是通过范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体，分子间作用力较弱。
（2）分子晶体不导电。原因：分子晶体中没有自由移动的带电粒子，但有的在水溶液中能导电，有的不能导电。
（3）分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律，即非极性溶质易溶于　　　　溶剂，极性溶质易溶于　　　　溶剂。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）稀有气体是由原子直接构成的，它们形成的晶体不是分子晶体。（　　）
（2）分子晶体中不一定都存在化学键。（　　）
（3）HI、H2SO4均属于分子晶体。（　　）
（4）分子晶体熔化时，既破坏分子间作用力，又破坏共价键。（　　）
2.（教材改编题）下列关于分子晶体的说法正确的是（　　）
A.碘单质属于分子晶体，升华时破坏共价键
B.晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
C.冰和固体Br2都是分子晶体
D.He、Ne、Ar属于分子晶体，它们的原子通过共价键形成分子
3.（1）（2024·淄博高二检测）CO能与金属Fe形成化合物Fe（CO）5，该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于　　　　晶体。
（2）（苏教版习题）稀有气体的熔、沸点和在水中的溶解度数据如表。
氦（He） 氖（Ne） 氩（Ar） 氪（Kr） 氙（Xe）
熔点/K 0.95 24.48 83.95 116.55 161.15
沸点/K 4.25 27.25 87.45 120.25 166.05
溶解度/（mL·L－1）（H2O，20 ℃） 13.8 14.7 37.9 73 110.9
请解释其性质变化的规律：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
知识点二　典型分子晶体的结构
　　
1.分子晶体的常见堆积方式
堆积方式 分子间作用力 空间特点 实例
分子密堆积 每个分子周围有　　个紧邻的分子 如C60、干冰、I2、O2
分子非密堆积 空间利用率不高，留有很大空隙 如HF、NH3、冰
2.两种典型的分子晶体的组成和结构
物质 结构分析
冰 （1）水分子之间的主要作用力是　　　　，同时也存在　　　　　　。 （2）　　　　有方向性，它的存在迫使在　　　　　的每个水分子与　　　　　　方向的　　　个相邻水分子相互吸引
干冰 （1）干冰中的CO2分子间只存在　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　， 不存在　　　　。 （2）①每个晶胞中有　　　　个CO2分子，　　　　个原子。 ②每个CO2分子周围等距离且最近的CO2分子数为　　　个
【思考】　试分析为什么河水中的冰总是浮在水面上？
【探究活动】　探究分子晶体结构及物理性质
冰山是极为宝贵的淡水资源，在地球上存在大量冰山，冰山产生的速率在北冰洋为每年约2 800亿立方米，在南极为每年约18 000亿立方米。
活动1：冰晶体中存在着哪几种微粒间的相互作用？电解水生成氢气和氧气时破坏的作用力是什么？
活动2：硫化氢分子和水分子结构相似，但是硫化氢晶体中，1个硫化氢分子周围有12个紧邻分子，而冰中1个水分子周围只有4个紧邻分子，为什么？
活动3：为什么冰的熔点比干冰的熔点高得多？
归纳总结
分子晶体熔、沸点高低的判断方法
1.（2025·天津滨海新区月考改编）如图为冰晶体的结构模型，大球代表O，小球代表H，下列有关说法正确的是（　　）
A.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体
B.冰晶体具有空间网状结构，不是分子晶体
C.水分子间通过H—O形成冰晶体
D.冰晶体融化时，水分子之间的空隙增大
2.（教材改编题）下列有关冰和干冰的叙述错误的是（　　）
A.干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体
B.冰晶体中每个水分子周围只有4个紧邻的水分子
C.干冰比冰的熔点低得多，常压下易升华
D.干冰中只存在范德华力，不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻的分子
3.（2025·广州高二期中）干冰的晶胞结构如图所示，下列说法错误的是（　　）
A.干冰能自发地呈现多面体外形
B.1个干冰晶胞中含有4个CO2分子
C.干冰升华时，CO2内的CO受到破坏
D.CO2分子是含有极性键的非极性分子
1.（教材改编题）下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是（　　）
A.NH3、H2 B.CO2、H2SO4
C.SO2、SiO2 D.Na2S、H2O2
2.（2025·芜湖高二月考）HF分子晶体、NH3分子晶体与冰的结构极为相似，在HF分子晶体中，与F原子距离最近的HF分子有（　　）
A.3个　　B.4个　　C.5个　　D.12个
3.北京冬奥会的雪花造型火炬台令人耳目一新，有关雪花的说法正确的是（　　）
A.构成微粒的空间结构为直线形
B.晶体类型是分子晶体
C.融化时破坏共价键
D.融化后密度会变小
4.（1）（2023·山东高考节选）－40 ℃时，F2与冰反应生成HOF和HF。常温常压下，HOF为无色气体，固态HOF的晶体类型为　　　　　　，HOF水解反应的产物为　　　　　　（填化学式）。
（2）（2023·全国乙卷节选）已知一些物质的熔点数据如表：
物质 NaCl SiCl4 GeCl4 SnCl4
熔点/℃ 800.7 －68.8 －51.5 －34.1
分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化趋势及其原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　。
提示：完成课后作业　第三章　第二节　第1课时
4 / 4第1课时　金属键与金属晶体
学习目标
1.借助金属晶体模型认识金属晶体的结构特点，说明金属晶体中的微粒及微粒间的相互作用。 2.能辨识常见的金属晶体，并能从微观角度分析金属晶体中各构成微粒之间的作用和对金属晶体物理性质的影响。
知识点一　金属键
1.金属键及其本质
概念 　　　　　　与　　　　　　之间的强烈的相互作用
成键粒子 　　　　　　和　　　　　　
本质 金属原子脱落下来的　　　　形成遍布整块晶体的“　　　　”，被所有原子共用，从而把所有的　　　　　　维系在一起
特征 （1）金属键中的电子在整个三维空间里运动，属于整块固态金属。 （2）金属键没有　　　　　　性及　　　　性
2.金属键强弱的影响因素
（1）金属元素的原子半径：一般而言，金属元素的原子半径越小，金属键越　　　。
（2）金属原子价电子数：一般而言，金属元素的价电子数越多，金属键越　　　。
3.金属键对金属性质的影响
金属键越强，金属的熔、沸点越　　　，硬度越　　　。如金属钠的熔点较低、硬度较小，而　　　是熔点最高的金属，　　　是硬度最大的金属。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）任何晶体中，若含有阳离子，则一定含有阴离子。（　　）
（2）价电子形成的“电子气”把金属中的原子维系在一起。（　　）
（3）通电时自由电子能定向移动，所以金属键具有方向性。（　　）
（4）金属元素的原子半径越大，价电子数越少，金属键越强。（　　）
2.（2025·曲靖高二期中）下列有关金属键的叙述错误的是（　　）
A.金属键没有饱和性和方向性
B.金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用
C.金属键中的自由电子属于整块固态金属
D.金属的部分性质与金属键有关
3.（苏教版习题）金属钾、铜的部分结构和性质的数据如表所示，请比较钾、铜的金属键的强弱：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
金属 K Cu
原子价层电子排布式 4s1 3d104s1
原子半径/pm 255 128
原子化热/（kJ·mol－1） 90.0 339.3
熔点/℃ 63.4 1 083
知识点二　金属晶体
1.概念
金属阳离子与自由电子（“电子气”）之间通过　　　　形成的晶体叫做金属晶体。
2.用“电子气”理论解释金属晶体的物理性质
【探究活动】　探究金属晶体的结构及物理性质
铝作为一种轻质、耐腐蚀且导电性良好的金属，在现代社会中的使用量排在第二位，铝合金在航空航天工业中有着广泛应用。
活动1：如图为金属晶体的“电子气理论”示意图：
金属铝为什么具有一定的导电性、导热性和延展性呢，应怎样从金属晶体结构的角度理解这些性质？
活动2：试用金属键解释Na、Mg、Al的熔点逐渐升高的原因。
活动3：铝合金的延展性比纯铝差，硬度比纯铝大，原因是什么？
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）金属在常温下都是晶体。（　　）
（2）金属晶体在外力作用下，各层之间发生相对滑动，金属键被破坏。（　　）
（3）通常情况下，金属晶体里的自由电子会发生定向移动而形成电流。（　　）
（4）金属的电导率随温度的升高而降低。（　　）
2.（教材改编题）金属的下列性质和金属晶体的结构无关的是（　　）
A.良好的导电性 B.反应中易失电子
C.良好的延展性 D.良好的导热性
3.（苏教版习题）金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式：简单立方堆积、面心立方堆积和体心立方堆积，图a、b、c分别代表这三种晶胞的结构。请回答下列问题：
（1）a、b、c三种晶胞内金属原子数目之比为　　　　。
（2）三种堆积方式的实质是金属阳离子的堆积方式，那么自由电子有无确切的堆积方式？　　　　（填“有”或“无”）。
1.（教材改编题）金属键的形成是通过（　　）
A.金属原子与自由电子之间的相互作用
B.金属离子与自由电子之间强烈的相互作用
C.自由电子之间的相互作用
D.金属离子之间的相互作用
2.（2024·宝鸡高二检测）下列有关金属的说法正确的是（　　）
A.金属原子的核外电子在金属晶体中都是“自由电子”
B.金属导电的实质是金属阳离子在外电场作用下的定向移动
C.金属原子的价电子数越多，其金属性就越强
D.自由电子在运动时与金属原子碰撞，引起两者能量交换，从而使金属具有导热性
3.在金属晶体中，金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属键越强，金属的熔、沸点越高。由此判断下列各组金属熔、沸点高低顺序，其中正确的是（　　）
A.Mg＞Al＞Ca B.Al＞Na＞Li
C.Al＞Mg＞Ca D.Mg＞Ba＞Al
4.（2025·常州高二期中）1 183 K以下纯铁晶体的基本结构单元如图甲所示，1 183 K以上纯铁晶体的基本结构单元如图乙所示，在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同。
（1）纯铁晶体中铁原子以　　　　　键相互结合。
（2）在1 183 K以下的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子有　　　　个；在1 183 K以上的纯铁晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子有　　　　个。
提示：完成课后作业　第三章　第三节　第1课时
3 / 3拓展专题9　关于晶体结构的计算
一、晶体密度、晶体中粒子间距离的计算
1.晶体密度的计算公式推导过程
若1个晶胞中含有x个微粒，则晶胞中含有微粒的物质的量为n＝＝ 晶胞的质量为m＝n·M＝·M 晶胞的密度为ρ＝＝＝
如图为CsCl晶体的晶胞
假设相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，NA为阿伏加德罗常数的值，CsCl的摩尔质量用M g·mol－1表示，则CsCl晶体的密度为ρ＝ g·cm－3
2.晶体中粒子间距离的计算
计算流程：
计算技巧：“向量法”确定A、B两点间距离的解题流程
1.（2025·河池高二联考）锰族元素铼（Re）的某种氧化物的立方晶胞如图所示，若M（晶胞）＝M g·mol－1，晶胞参数为a nm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是（　　）
A.该氧化物的化学式为ReO
B.基态75Re原子的价层电子排布式为5d56s2
C.距离Re原子最近的O原子有8个
D.晶胞的密度为×1021 g·cm－3
2.（2024·重庆高考）储氢材料MgH2的晶胞结构如图所示，MgH2的摩尔质量为M g·mol－1，阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是（　　）
A.H－的配位数为2
B.晶胞中含有2个Mg2＋
C.晶体密度的计算式为 g·cm－3
D.Mg2＋（ⅰ）和Mg2＋（ⅱ）之间的距离为 nm
3.（2024·江西高考12题）NbO的立方晶胞如图，晶胞参数为a nm，P的分数坐标为（0，0，0），阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法正确的是（　　）
A.Nb的配位数是6
B.Nb和O最短距离为a nm
C.晶体密度ρ＝ g·cm－3
D.M的分数坐标为
4.（1）（2024·广西高考节选）KMnF3立方晶胞如图，晶胞参数为a pm，该晶体中与一个F－紧邻的K＋有　　　　　　个。已知NA为阿伏加德罗常数的值，晶体密度为　　　　　　　　g·cm－3（用含a、NA的代数式表示）。
（2）（2024·北京高考节选）白锡和灰锡是单质Sn的常见同素异形体。二者晶胞如图：白锡具有体心四方结构；灰锡具有立方金刚石结构。
①灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有　　　　个。
②若白锡和灰锡的晶胞体积分别为V1 nm3和V2 nm3，则白锡和灰锡晶体的密度之比是　　　　。
二、晶胞中空间利用率的计算
1.空间利用率：指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中所占有的体积百分比。
空间利用率＝×100％。
2.空间利用率的计算步骤：首先计算晶胞中的粒子数；再计算晶胞的体积。
如六方晶胞（如图）。
S＝2r×r＝2r2 h＝r V（原子）＝2×πr3 V（晶胞）＝S×2h＝2r2×2×r＝8r3 空间利用率＝×100％ ＝×100％≈74％
1.（2025·石家庄高二月考）冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞（结构如图所示，其中白球所示原子位于立方体的顶点及面心，黑球所示原子位于立方体内）类似，晶胞参数为a nm，H2O分子的半径为b nm（假设水分子为球形）。下列有关冰晶胞的说法正确的是（　　）
A.其具有物理性质各向同性的特点
B.1个晶胞含有H—O的数目为16
C.该晶胞的空间利用率＝×100％
D.可以通过红外光谱实验判断其是否为晶体
2.（2025·广州高二月考）硒化锌（ZnSe）是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图甲所示。图乙为该晶胞沿z轴方向的投影，已知晶胞边长为a pm，Zn、Se原子的半径分别为r1 pm、r2 pm，a点的原子分数坐标为（0，0，0）。
下列说法错误的是（　　）
A.基态Se核外有34种不同运动状态的电子
B.晶胞中d点原子分数坐标为
C.相邻两个Zn原子的最短距离为0.5a pm
D.该晶胞中原子的空间利用率为×100％
3.Cu和S形成某种晶体的晶胞如图所示。
（1）该晶体的化学式为　　　　　　。
（2）该晶胞中原子坐标参数A为（0，0，0）、B为（1，0，0），则C原子的坐标参数为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）已知该晶体的密度为d g·cm－3，Cu2＋和S2－的半径分别为a pm和b pm，阿伏加德罗常数的值为NA。列式表示该晶体中原子的空间利用率为　　　　。
4.（2024·资阳高二检测）NiO（M＝75 g·mol－1）的晶胞结构如图所示，A的原子坐标参数为（0，0，0），B为，则C的原子坐标参数为　　　　；已知该晶体的密度为ρ g·cm－3，Ni2＋和O2－的半径分别为r1 pm和r2 pm，NA代表阿伏加德罗常数的值，则该晶胞中离子的空间利用率为　　　　　　　　　　（用代数式表示）。
4 / 4第一节　物质的聚集状态与晶体的常识
学习目标
1.知道在一定条件下，物质的聚集状态随构成物质的粒子种类、粒子间相互作用、粒子聚集程度的不同而有所不同。 2.知道物质的聚集状态会影响物质的性质，通过改变物质的聚集状态可以获得特殊的材料。 3.能说出晶体和非晶体的区别，能结合实例描述晶体中粒子排列的周期性规律。 4.了解晶体中粒子的空间排布存在周期性，认识简单的晶胞，能根据晶胞的结构确定微粒个数及化学式。
知识点一　物质的聚集状态
1.物质三态之间的转化
2.人们对物质组成及聚集状态的认识历程
3.等离子体与液晶
（1）等离子体
概念 气态物质在高温或者在外加电场激发下，分子发生分解，产生电子和阳离子等。这种由　　　　　、　　　　和　　　　　　　　组成的整体上呈　　　　　　的物质聚集体称为等离子体
特点 具有良好的导电性和流动性
应用 用于制造等离子体显示器、进行化学合成、核聚变等
（2）液晶
概念 介于　　　　和　　　　之间的物质状态
特点 既具有液体的　　　　、　　　、　　　　等，又具有晶体的某些物理性质，如　　　　、　　　　　等
应用 用于制造液晶显示器、合成高强度液晶纤维等
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）二氧化硅晶体中存在分子。（　　）
（2）物质的聚集状态只有固、液、气三种。（　　）
（3）等离子体是一种特殊气体，含有带电粒子，呈电中性。（　　）
（4）液晶分为热致液晶和溶致液晶，胶束是一种溶致液晶。（　　）
2.物质的聚集状态有多种。下列叙述正确的是（　　）
A.所有金属在常温下都是固体
B.液体与晶体的混合物叫液晶
C.塑晶态不属于物质的聚集状态
D.等离子体外观为气态
3.（2025·珠海高二检测）下列关于物质的聚集状态的叙述，错误的是（　　）
A.固态物质由离子构成，气态和液态物质都由分子构成
B.液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，表现出类似晶体的各向异性
C.等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体
D.离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液态物质，因其具有良好的导电性，常用作原电池的电解质
知识点二　晶体与非晶体
1.晶体与非晶体的本质差异
固体 自范性 微观结构
晶体 　　　　（能自发呈现　　　　　外形） 原子在三维空间里呈　　　　　　　　排列
非晶体 　　　　（不能自发呈现　　　　　外形） 原子排列相对　　　
2.获得晶体的途径
（1）　　　　物质凝固。
（2）　　　　物质冷却不经液态直接　　　（凝华）。
（3）　　　　从溶液中析出。
3.晶体的特性
（1）自范性
①定义：晶体能　　　　　呈现多面体外形的性质。
②形成条件：晶体生长的　　　　适当。
③本质原因：晶体中粒子在微观空间里呈现　　　　　的有序排列的宏观表象。
（2）各向异性：晶体在不同方向上表现出许多物理性质（如　　　　、　　　　　、　　　　　　等）的差异。
（3）晶体的熔点较　　　　，可以间接确定某一固体是否是晶体，但区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行　　　　　　　　　　实验。
【探究活动】　探究晶体与非晶体的差异
晶体与非晶体结构不同，它们具有各自独特的物理和化学性质，这些性质决定了它们应用在不同领域。
活动1：有规则的几何外形的固体一定是晶体吗？
活动2：在室温下，将一块不规则的CuSO4·5H2O固体放入饱和CuSO4溶液中，经过一段时间后会发生什么变化？
活动3：如图是a、b两种不同物质的熔化曲线，试分析a、b是晶体还是非晶体？说明理由。
归纳总结
关于晶体与非晶体的认识误区
（1）同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如水晶和石英玻璃。
（2）具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。
（3）晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。
　　
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）粉末状的物质不是晶体，具有各向异性的固体一定是晶体。（　　）
（2）晶体的熔点一定比非晶体的熔点高。（　　）
（3）晶体与非晶体的本质区别：是否有自范性。（　　）
（4）玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的，水晶是熔融态SiO2缓慢冷却形成的。（　　）
（5）将热的硝酸钾饱和溶液缓慢冷却即可制得颗粒较大的晶体。（　　）
2.（鲁科版改编题）下列物质中，属于晶体的是（　　）
A.玻璃 B.石蜡和沥青
C.塑料 D.水晶
3.（2025·双鸭山市高二月考改编）下列过程能得到晶体的有　　　（填序号）。
①从熔融态结晶出来的硫
②将液态的玻璃冷却所得到的固体
③凝华得到的碘
④从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜
⑤熔融的KNO3冷却后所得到的固体
⑥熔融石蜡迅速冷却形成的石蜡固体
知识点三　晶胞　晶体结构的测定
1.晶胞的概念
描述晶体结构的　　　　　　。
2.晶胞的结构
常规的晶胞都是　　　　　　　　，整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“　　　　　”而成。
（1）“无隙”：是指相邻晶胞之间没有任何　　　　。
（2）“并置”：是指所有晶胞都是　　　　排列的，取向　　　　。
（3）“完全相同”：是指所有晶胞的　　　　　及其内部的　　　　　　、　　　　及　　　　　　是完全相同的。
【思考】　判断下列六面体是否是晶胞。
3.晶胞中微粒数目的计算
（1）计算方法——均摊法
晶体中若某个粒子为n个晶胞所共用，则该粒子有属于这个晶胞。
①平行六面体（立方体形）晶胞中粒子数目的计算
a.晶胞顶角的原子是　　　个晶胞共用；
b.晶胞棱上的原子是　　　个晶胞共用；
c.晶胞面上的原子是　　　个晶胞共用。
②六棱柱结构中不同位置的粒子数目的计算
（2）计算实例
①铜晶胞（如图所示）中的原子数为　　　　　　　　　　。
②几种晶胞中原子数目的确定。
结合图示，钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为　　 　、　　 　、　　 　、　　 　。
4.晶体结构的测定
（1）结构测定
测定晶体结构最常用的仪器是　　　　　　　　　　。当单一波长的X射线通过晶体时，会在记录仪上产生　　　　　　　　或者　　　　　　　　，而非晶体图谱中看不到分立的斑点或明锐的衍射峰。
（2）信息处理
通过晶体的X射线衍射实验获得衍射图后，经过计算可以从衍射图形获得晶体结构的有关信息，包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的　　　　和　　　　等，以及结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。
【探究活动】　关于晶胞的计算
锌的某种硫化物在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。其晶体的晶胞结构如图所示，b代表Zn2＋，a代表硫元素的某种离子。
活动1：计算晶胞中含a、b粒子的个数。
活动2：写出a代表的离子符号及该晶体的化学式。
活动3：该晶胞边长为540.0 pm，计算其密度（单位为g·cm－3，阿伏加德罗常数的值用NA表示）。
归纳总结
关于晶胞计算的方法及注意事项
（1）晶胞中原子个数的计算
关键是正确分析晶胞中任意位置上的一个原子被几个晶胞所共用。不同形状的晶胞情况不同，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面、侧面的原子依次被6、3、2、2个晶胞共用。
（2）晶体密度的计算
以一个晶胞为研究对象，根据晶胞质量m＝ρ×V，由公式×N＝ρ×a3进行计算，其中M为晶体的摩尔质量，N为晶胞所占有的粒子数，NA为阿伏加德罗常数，ρ为晶体密度，a为晶胞棱长。
（3）注意晶胞计算中单位的换算：1 pm＝10－10 cm，1 nm＝10－7 cm。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）晶胞是晶体的最小重复单元。（　　）
（2）晶胞中任何一个粒子都属于该晶胞。（　　）
（3）相邻晶胞（平行六面体）之间没有任何间隙。（　　）
（4）晶胞排列时，取向相同。（　　）
（5）已知晶胞的组成也无法推知晶体的组成。（　　）
2.（教材改编题）下列有关晶胞的叙述，正确的是（　　）
A.所有的晶胞都是平行六面体
B.不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同
C.晶胞的结构就是晶体的结构
D.“并置”是指所有晶胞都是平行排列的
3.下列关于晶体结构测定的叙述中错误的是（　　）
A.对乙酸晶体进行测定，晶胞中含有1个乙酸分子
B.经过计算可以从X射线衍射图形获得晶胞形状和大小
C.经过计算可以从X射线衍射图形获得分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型
D.经过计算可以从X射线衍射图形获得原子在晶胞里的数目和位置
4.（1）（苏教版习题）如图所示为某离子化合物的晶胞结构示意图，X、Y、Z表示该晶胞中三种不同的微粒，该化合物的化学式可表示为　　　　　。
（2）（鲁科版习题）某种含B和N两种元素的功能陶瓷的晶胞结构示意图如图所示。请计算每个晶胞中含有B原子的个数为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，
并确定该功能陶瓷的化学式为　　　　。
　　
1.（鲁科版习题）电子表、电子计算器、电脑显示器都运用了液晶材料显示图像和文字。下列有关其显示原理的叙述中，正确的是（　　）
A.施加电场时，液晶分子垂直于电场方向排列
B.施加电场时，液晶分子平行于电场方向排列
C.移去电场后，液晶分子排列成扭曲的螺旋状
D.移去电场后，液晶分子相互平行排列
2.（2025·北京西城区高二月考）硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导的最高纪录。如图所示是该化合物的晶体结构，镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有一个镁原子；6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式为（　　）
A.MgB B.MgB2
C.Mg2B D.Mg3B2
3.非晶硅光电薄膜产业的研发成长，在转换效率上，已逐渐接近于多晶硅太阳能电池，发电成本仅为多晶硅的三分之一。预计非晶硅光电薄膜产业的增长速率，将比多晶硅太阳能产业更为快速，非晶硅薄膜技术将成为今后太阳能电池的市场主流。试探究下列问题：
（1）如图中a、b是两种硅的部分结构，请指出哪种是晶体硅，哪种是非晶硅？
a：　　　　　　；b：　　　　　　。
（2）下列有关晶体常识的相关说法中正确的是　　　　（填字母）。
A.玻璃是非晶体
B.固体粉末都是非晶体
C.晶体内部质点具有有序性的特征，有固定的熔、沸点和各向异性
D.区别晶体和非晶体最有效的方法是对固体进行X射线衍射实验
4.（教材改编题）含铁化合物可以构成多种晶体，其中甲、乙、丙三种晶体的晶胞结构如图所示：
（1）甲晶体的化学式（X为阳离子）为　　　　。
（2）乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是　　　　。
（3）丙晶体中每个D微粒周围结合E微粒的个数是　　　　。
提示：完成课后作业　第三章　第一节
7 / 7学习讲义部分
第一章　原子结构与性质
第一节　原子结构
第1课时　能层与能级　基态与激发态　原子光谱
知识点一
【对点训练】
1.（1）√　（2）×　（3）×　（4）×
2.C　②L能层只有s、p能级，没有d能级，错误；③K能层只有s能级，没有p能级，错误；①④正确。
3.C　某一原子中，3d能级最多容纳的电子数为10个，实际容纳的电子数可能少于10个，C错误。
4.（1）＜　（2）＜　（3）＞　（4）＜　＜
解析：不同能层的能量按K、L、M、N、O、P、Q的顺序依次升高，同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f……的顺序依次升高。
知识点二
【对点训练】
1.（1）√　（2）×　（3）×　（4）×
2.C　激光、焰色试验、霓虹灯光均与原子核外电子发生跃迁有关，缓慢氧化放热是化学能转化为热能，与电子跃迁无关，选C。
3.B　金属原子的核外电子先吸收能量，由基态转化为激发态，再将电子由激发态跃迁到基态，将能量以光的形式释放，从而形成烟花，该过程中并没有化学反应发生，只是电子发生基态与激发态的转换，属于物理变化。
【随堂演练】
1.D　M能层包括s、p、d三个能级，没有f能级，D项错误。
2.B　每一能层所含的能级数目＝能层序数，所以共有4个能级的能层是第四能层，第四能层符号为N。
3.A　能层含有的能级数等于能层序数，每一能层总是从s能级开始，B错误；同是s能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数都是2，C错误；多电子原子中，同一能层的同一能级上电子的能量相同，D错误。
4.D　原子中的电子从激发态向基态跃迁时产生发射光谱，从基态向激发态跃迁时产生吸收光谱，D错误。
5.（1）　（2）①　吸收　发射
解析：（1）根据所学知识，钠原子结构示意图为。（2）由于能量：3s＜3p＜3d，则钠原子的能量最低的情况是①；由于能量：①＜②，所以若将钠原子完成①转化②，则会吸收能量；因为能量：③＞①，所以将钠原子从③转化为①，则会产生发射光谱。
第2课时　构造原理与电子排布式
知识点一
【对点训练】
1.（1）×　（2）×　（3）√　（4）√
2.B　根据原子中上述能级的能量高低顺序：ns＜（n－2）f＜（n－1）d＜np，所以最后一个排布的应是能量最高的能级，应为np能级。
3.A　B项，按照构造原理，应为E（4d）＞E（5s）＞E（4p）；C项，应为E（4f）＞E（4d）＞E（4s）；D项，应为E（5f）＞E（5s）＞E（4s）。
知识点二
【对点训练】
1.D　A项，基态Mg原子的电子式排布式为1s22s22p63s2，基态Mg2＋的电子排布式为1s22s22p6，正确；B项，基态Br原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，正确；C项，基态O原子的电子排布式为1s22s22p4，基态O2－的电子排布式为1s22s22p6，正确；D项，基态Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，错误。
2.B　V是23号元素，根据构造原理可知，基态V原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d34s2，其价层电子排布是3d34s2，选B。
3.（1）1s22s22p63s23p5（或[Ne]3s23p5）
（2）1s22s22p63s23p63d104s24p2（或[Ar]3d104s24p2）
（3）1s22s22p63s23p63d104s24p3（或[Ar]3d104s24p3）
（4）1s22s22p63s23p3（或[Ne]3s23p3）
4.（1）1s22s22p63s23p64s1（或[Ar]4s1）　N
（2）31　[Ar]3d104s24p1　（3）2s22p3　（4）3s23p4
解析：（1）根据构造原理书写电子排布式，最高能层为N层。（2）镓（Ga）的原子序数为31，基态Ga原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，简化电子排布式为[Ar]3d104s24p1。（3）基态N原子电子排布式为1s22s22p3，其价层电子排布式是2s22p3。（4）基态S原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，其价层电子排布式为3s23p4。
【随堂演练】
1.A　根据构造原理，多电子原子中，3s、3d、4p能级的电子能量由低到高的顺序为3s＜3d＜4p，选A。
2.C　A项，该原子基态电子排布式为[Ne]3s23p2，不符合题意；B项，该原子基态电子排布式为[Ar]3d54s2，不符合题意；D项，该原子基态电子排布式为[Ar]3d34s2，不符合题意。
3.D　21号Sc元素原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2，A错误；Ca原子的电子排布式应为1s22s22p63s23p64s2，B错误；Cu原子的电子排布式应为1s22s22p63s23p63d104s1，C错误；K是19号元素，K＋核外有18个电子，电子排布式为[Ne]3s23p6，D正确。
4.（1）①33　②4　8
③1s22s22p63s23p63d104s24p3
（2）①1s22s22p63s23p4　②1s22s22p63s23p6
③1s22s22p63s23p6　（3）①25　②4　③13
解析：（1）核电荷数＝原子序数＝核外电子数，故此原子的核外电子数为33；依据构造原理，能量由低到高的顺序为E（4s）＜E（3d）＜E（4p），则此元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。（2）书写离子的电子排布式时，先书写基态原子的电子排布式，再根据得失电子数推理写出基态离子电子排布式。（3）从电子排布式看，各能级的电子数之和为25，该原子最高能级为4s能级，故有4个能层，M层电子排布为3s23p63d5，故该能层电子数为13。
第3课时　电子云与原子轨道　泡利原理、洪特规则、能量最低原理
知识点一
【对点训练】
1.（1）×　（2）×　（3）×　（4）×　（5）√
2.D　电子云图和原子轨道不是同一个概念，A项错误；3p2表示3p能级中容纳了两个电子，B项错误；s能级的电子云轮廓图呈球形而不是圆形，C项错误；p能级的原子轨道图呈哑铃形，有px、py、pz 3个伸展方向，并且互相垂直，D项正确。
3.A　B项，p能级有3个原子轨道，其在空间中的伸展方向不同， 错误；C项，s能级均只含有1个原子轨道，错误；D项，各能层（n）含有的原子轨道数为n2，错误。
知识点二
【对点训练】
1.（1）×　（2）×　（3）√　（4）×
2.B　表示激发态He原子的轨道表示式，A不符合题意；表示基态C原子的轨道表示式，B符合题意；表示基态N原子的轨道表示式，但不符合泡利原理，其正确表示为C不符合题意；违背了洪特规则，D不符合题意。
3.C　A项，违反了洪特规则，错误；B项，同一原子轨道中的两个电子自旋平行，违反了泡利原理，错误；C项，Ca原子的电子排布式：1s22s22p63s23p64s2，违反能量最低原理，正确；D项，Fe3＋的电子排布式：1s22s22p63s23p63d5，评价错误，错误。
【随堂演练】
1.C　2s能级有1个原子轨道，2p能级有3个原子轨道，4d能级有5个原子轨道，4f能级有7个原子轨道，则能级中轨道数为5的是4d能级。
2.D　3px中，3表示第三能层，p原子轨道在三维空间的分布分别沿x、y、z三个方向，px表示沿x轴方向伸展的p轨道，A错误；能层数为3时，有3s、3p、3d 3个能级，有3类轨道，共有9个轨道，B项错误；氢原子中只有1个电子，但轨道是人为规定的，可以是空轨道，C项错误；能层序数越小，s能级的原子轨道半径越小，D正确。
3.B　2p能级上的电子在2px、2py原子轨道各排布一个电子，且自旋平行，排布违背了洪特规则，A项正确；根据构造原理，电子应先填充4s能级，再填充3d能级，违背了能量最低原理，B项错误；1s、2s轨道上的 2个电子应自旋相反， 违背了泡利原理，C项正确；电子排布式1s22s22p63s23p63d54s1符合能量最低原理，书写正确，D项正确。
4.（1）球　1　哑铃　3
（2）2p　3　氮　S
解析：（1）根据图中信息可得，s电子的原子轨道呈球形，每个s能级有1个原子轨道；p电子的原子轨道呈哑铃形，每个p能级有3个原子轨道。（2）元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，则n＝2，原子中能量最高的是2p电子，其电子云在空间有3个伸展方向；原子核外有7个电子，为氮元素。若元素X的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1，则n＝3，原子核外有16个电子，为S元素，原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，其轨道表示式为。
拓展专题1　核外电子排布的规范书写与应用
【对点训练】
1.D　A项只表示出最外层电子数，B项只表示出核外电子的分层排布情况，C项具体到能层、能级以及能级上的电子数，而D项包含了能层、能级以及原子轨道上电子的自旋状态。
2.D　基态32Ge原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p2，A错误；基态28Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，B错误；基态O原子的轨道表示式为C错误；能层高的电子先失去，即先失去4s电子，后失去3d电子，Cu＋的价层电子排布为3d10，D正确。
3.B　Na＋的轨道表示式是A错误；Na＋核外有10个电子，Na＋结构示意图：，B正确；基态Cu原子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，C错误；基态Ga（镓）原子的价层电子排布为4s24p1，D错误。
4.（1）N　（2）　
（3）1s22s22p63s23p63d104s1　
解析：（1）由题意知，A元素基态原子只有2个能层，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p3，A为N元素，其轨道表示式为。（2）由题意知，B为S元素、C为K元素，B的原子结构示意图为，B、C所形成的化合物的电子式为K＋[︰︰]2－K＋。（3）D元素原子核外电子数目为2＋8＋18＋1＝29，故D为Cu元素，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1， Cu＋的价层电子的轨道表示式为。
5.（1）①[Ne]3s23p2　②
③1s22s22p63s23p64s1　（2）As　4s24p3
解析：已知A原子中只含1个电子，为H元素；B原子的3p轨道上得到1个电子后形成半满结构，3p轨道上有2个电子，为Si元素；C原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反，则2p轨道上有4个电子，为O元素；D原子3d能级全空，第四电子层上只有1个电子，为K元素；E原子的核电荷数为B、D核电荷数之和，则E的原子序数为14＋19＝33，为As元素。（1）①B为Si元素，原子序数为14，原子核外有3个电子层，最外层电子数为4，基态原子简化核外电子排布式为[Ne]3s23p2；②C为O元素，原子核外有8个电子，原子的价层电子轨道表示式为；③D为K元素，原子核外有4个电子层，最外层电子数为1，电子排布式为1s22s22p63s23p64s1。（2）E为As元素，原子序数为33，价层电子排布式为4s24p3。
拓展专题2　电子运动状态
与未成对电子数的判断
一、电子运动状态的判断
【对点训练】
1.D　由基态原子的轨道表示式可知，该基态原子的核外电子排布式为 1s22s22p2，该原子序数为6，为C元素；该原子有2个电子层，最外层有4个电子，核外电子占据的能级为1s、2s、2p 能级，故有3种能量不同的电子，A、B、C正确；该原子核外共有 6 个电子，则有 6 种不同运动状态的电子，D错误。
2.A　N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，各具有1、3、5、7个轨道，每个轨道最多可容纳2个电子，故可容纳32个电子，所以可容纳32种运动状态的电子，A正确；在K能层中，只有1个轨道，能容纳自旋相反的2个电子，B错误；电子云通常是用小黑点来表示电子出现的机会多少，但小黑点不表示电子，D错误。
3.8　哑铃形　4s24p1
解析：基态Si原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，核外电子空间运动状态共有8种；核外电子占据最高能级为p能级，形状为哑铃形；镓元素的原子序数是31，其基态原子的价层电子排布式为4s24p1。
4.（1）9　（2）3d24s2　12　22　（3）4　洪特规则　（4）15
解析：（1）基态F原子共有9个核外电子，每个电子都有对应的原子轨道和自旋状态，所以核外电子的运动状态有9种。（2）基态Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，价层电子排布式为3d24s2；s能级有一种空间运动状态，p能级有三种空间运动状态，d能级有五种空间运动状态，3d能级只有两个电子，有两种空间运动状态，因此基态Ti原子的核外电子的空间运动状态有12种；核外有22个电子，就有22种运动状态。（4）基态Cu原子核外电子排布式为[Ar]3d104s1，基态Cu原子核外有几个原子轨道，其核外电子就有几种空间运动状态，则基态Cu原子核外电子的空间运动状态有1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＝15种。
二、基态原子中未成对电子数的判断
【对点训练】
1.C　A中1s22s22p63s23p6中每个轨道上都达到饱和，未成对电子数为0；B中1s22s22p63s23p63d54s2中3d轨道上有5个未成对电子，其他轨道达到饱和，未成对电子数为5；C中1s22s22p63s23p63d54s1中的3d、4s轨道上各有5、1个未成对电子，未成对电子数为6；D中1s22s22p63s23p63d104s1只有4s上有1个未成对电子，未成对电子数为1。
2.B　价层电子排布为3d14s2、3s23p1、3s23p5的元素的基态原子M层都有一个未成对电子，3d94s2不遵循能量最低原理，排布式不正确，正确的排布式为3d104s1，M层没有未成对电子，选B。
3.（1）2　（2）Cr　（3）1s22s22p4或[He]2s22p4　2　（4）4∶5
解析：（1）ⅣA族元素基态原子的价层电子排布式为ns2np2，核外未成对电子数为2。（2）基态Mn原子的电子排布式为[Ar]3d54s2，未成对电子有5个，同周期中，基态原子未成对电子数比Mn多的元素是Cr，基态Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1，有6个未成对电子。（3）O为8号元素，基态O原子核外有8个电子，因此基态O原子的电子排布式为1s22s22p4或[He]2s22p4，其2p轨道有2个未成对电子，即O原子有2个未成对电子。（4）根据构造原理可知基态Fe2＋和Fe3＋的价层电子排布式分别为3d6和3d5，其未成对电子数分别为4和5，即未成对电子数之比为4∶5。
4.（1）3d104s24p2　2　（2）[Ar]3d84s2　2　（3）[Ar]3d64s2　（4）4
解析：（1）Ge处于第四周期第ⅣA族，基态Ge原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2；根据洪特规则，基态Ge原子有2个未成对电子。（2）镍元素的原子序数为28，基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，根据洪特规则，Ni原子3d轨道上有2个未成对电子。（3）第四周期元素中未成对电子数为4的元素是Fe，Fe原子的原子序数为26，基态Fe原子的简化核外电子排布式为[Ar]3d64s2。（4）Cu为29号元素，其4s轨道上有一个未成对电子，与Cu同周期且基态原子核外未成对电子数为1的元素有K（4s1）、Sc（3d14s2）、Ga（4s24p1）、Br（4s24p5）共4种。
第二节　原子结构与元素的性质
第1课时　原子结构与元素周期表
知识点一
【对点训练】
1.（1）×　（2）√　（3）×　（4）√
2.D　由价层电子排布式（不涉及电子）知，该元素原子最高能层为M层，位于第三周期，最外层有6个电子，位于第ⅥA族。
3.D　如铬元素，d能级上有5个电子，s能级上有1个电子，对应第6列，A错误；第18列He元素最外层电子排布为1s2，B错误；第四周期第8列元素的原子序数为26，是铁元素，C错误；第15列元素原子的价层电子排布为ns2np3，最外层有5个电子，D正确。
知识点二
【对点训练】
1.D　由简化电子排布式为[Xe]5d106s2可知，位于元素周期表第六周期第ⅡB族，处于ds区，选D。
2.D　氢元素分布在s区，A错误；s区的氢元素是非金属元素，B错误；s区元素的最后一个电子进入s轨道，C错误；d区、ds区和f区都属于过渡金属，均为金属元素，D正确。
3.（1）四　18　（2）ⅢA　1　（3）p　第ⅢA～ⅦA族、0族
解析：（1）根据该元素原子核外有4个电子层及容纳的电子数可知，该元素处于第四周期，该周期对应能级组的电子排布式为[Ar]3d1～104s1～24p1～6，故共有18种元素。
（2）该元素位于第ⅢA族，该族只有一种非金属元素——硼。
（3）根据价层电子排布式4s24p1可以确定该元素位于p区，该区所包括族的种类是第ⅢA～ⅦA族、0族。
【随堂演练】
1.B　Ca是20号元素，位于s区， Co是27号元素，位于d区， Zn是30号元素，位于ds区， Ga是31号元素，位于p区。
2.C　元素的最外层电子数为2，价电子数为3，并且是同族中原子序数最小的元素，则基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2，该元素为位于元素周期表第ⅢB族且处于d区的Sc元素。
3.B　第一周期元素原子的最外层电子排布是从1s1到1s2，A错误；价层电子排布为（n－1）d6～8ns2的元素为第Ⅷ族元素，一定是过渡元素，B正确；Zn的电子排布式为[Ar]3d104s2，最外层电子数为2，但Zn位于ds区，C错误；主族元素原子的最外层电子数等于其所在主族的族序数，0族或副族均有例外，如Cu的价层电子排布为3d104s1，Cu位于第ⅠB族，D错误。
4.（1）
（2）ds　（3）见上图
解析：对于24号元素，若根据构造原理，其核外价层电子排布应该是3d44s2，而实际上是3d54s1，原因是能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满状态时能量较低，而29号元素也正是因为这一点排成3d104s1，而不是3d94s2，故将29号、30号元素所在纵列归为ds区。所以有的同学认为第6、7纵列的部分元素可以排在ds区是有道理的。
第2课时　元素周期律
知识点一
【对点训练】
1.B　由电子排布式知，A为P原子，B为N原子，C为C原子，D为S原子，由同一周期、同一主族原子半径大小关系知，原子半径：P＞S，P＞N，C＞N，S有3个电子层，N有2个电子层，半径：S＞N，半径最小的是N原子。
2.D　由电子排布式知，X2－为S2－，Y为O2－，Z为Cl－，Na＋与O2－、S2－与Cl－电子层结构相同，半径：O2－＞Na＋，S2－＞Cl－，O2－有2个电子层，Cl－有3个电子层，半径：Cl－＞O2－，半径大小：S2－＞Cl－＞O2－＞Na＋，即②＞④＞③＞①。
3.（1）O＜N＜C　（2）B　（3）Mg2＋
解析：（1）同一周期的元素，从左到右原子半径依次减小，因此，原子半径从小到大的顺序为O＜N＜C。（2）H、B、N中，H的电子层数最少，原子半径最小，而B、N同周期， N的核电荷数大，原子半径小于B，三种元素中原子半径最大的是B。（3）Mg2＋、Al3＋的电子层结构相同，但铝的核电荷数大，Al3＋的半径小。
知识点二
【对点训练】
1.（1）×　（2）√　（3）×　（4）√
2.C　所给元素都是第三周期元素，分别是P、Cl、S、Ar，同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于其相邻元素，第一电离能大小顺序是Ar＞Cl＞P＞S，所以第一电离能最小的原子是S。
3.B　某短周期元素R的第三电离能剧增，说明该原子最外层有2个电子，处于第ⅡA族，该原子存在第五电离能，说明核外电子数大于4，故R为Mg元素。Mg的最高正价为＋2价，原子最外层共有2个电子，基态原子的电子排布式为1s22s22p63s2。
知识点三
【对点训练】
1.（1）√　（2）×　（3）√　（4）×
2.A　电子排布式为1s22s22p4，为O元素；电子排布式为1s22s22p63s23p3，为P元素；电子排布式为1s22s22p63s23p2，为Si元素；电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，为Ca元素。Ca属于金属元素，电负性最小，非金属性：O＞P＞Si，故O元素的电负性最大。
3.（1）0.93　1.57
（2）电负性越大，其原子半径越小　周期性
（3）－2　0　（4）共价键　（5）六　ⅠA
解析：（1）由表中数据可知，非金属性越强，电负性越大，金属性越强，电负性越小。据此可知电负性Mg大于Na，而小于Be，即0.93＜Mg＜1.57。（2）同周期元素自左向右原子半径逐渐减小，电负性逐渐增大。同主族元素自上而下，原子半径逐渐增大，电负性逐渐减小，即同周期（同主族）中，电负性越大，其原子半径越小；体现了元素性质的周期性变化规律。（3）电负性：F＞O＞Cl，所以在化合物HClO和HFO中氧元素的化合价分别是－2价和0价（因为F没有正价，只有－1价和0价）。（4）Al的电负性是1.61，Br的电负性小于3.16，二者的电负性差值小于1.7，因此二者形成的化学键是共价键。（5）金属性越强，电负性越小，则元素周期表中，电负性最小的元素为位于第六周期第ⅠA族的Cs（放射性元素除外）。
【随堂演练】
1.D　同周期元素主族从左到右原子半径减小，电负性增大，最高正化合价从＋1价逐渐增大（除O、F外），第一电离能总体呈增大趋势（第ⅡA、ⅤA 族元素有特殊情况），选D。
2.C　同周期越靠右原子半径越小，A错误；同周期越靠右第一电离能越大，但是铝和硫除外，B错误；同周期越靠右元素的电负性越大，C正确；钠、镁、铝常温下是固体，但是氯气常温下为气体，熔点较低，D错误。
3.B　同周期元素从左到右，电负性依次增大，电负性：N＜O＜F，A错误； 电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同，核电荷数越多半径越小，原子半径：Na＞O＞F，C错误；第ⅡA族元素p能级处于全空状态，结构稳定，第一电离能大于同周期相邻元素，第一电离能：Mg＞Al＞Na，D错误。
4.（1）Na　Ar　（2）F　（3）Cs　（4）F　（5）N、P、As
解析：同周期从左到右，元素的第一电离能（除第ⅡA族、第ⅤA族反常外）逐渐增大，同周期中第ⅠA族元素的第一电离能最小，稀有气体元素的最大，故第三周期中第一电离能最小的为Na，最大的为Ar。元素的电负性，同周期从左到右逐渐增大，同主族从上到下逐渐减小，故元素周期表中，电负性最大的元素是氟。
拓展专题3　元素周期表与元素周期律的综合应用
【对点训练】
1.B　由短周期元素 X、Y、Z、W在周期表中的相对位置可知，X、Y位于第二周期，Z、W位于第三周期，设Y的质子数为y，W的质子数为y＋8，则Z的质子数为y＋5，根据Y、Z质子数之和为21，y＋y＋5＝21，解得y＝8，可知X为C、Y为O、Z为Al、W为S。除稀有气体元素外，同周期元素从左到右原子半径递减，Z、W元素原子半径大小关系为r（W）＜r（Z），A错误；同主族元素从上到下非金属性递减，非金属性越强，简单氢化物越稳定，则Y、W的气态氢化物中，Y的稳定性高，B正确；元素X与Y能形成CO、CO2，不止一种化合物，C错误；除O、F外，主族序数＝最外层电子数＝最高正价，W为S，W元素的最高化合价为＋6价，D错误。
2.D　基态X原子的价层电子排布式中p能级上排有电子，则s能级有2个电子，即n－1＝2，n＝3，故X的价层电子排布式为3s23p4，为S元素，则Y为As元素，由此可判断A、B、C项正确。同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，即原子半径：Mg＞S，D项错误。
3.A　原子序数依次增大的X、Y、Z、W四种短周期主族元素中，X元素原子的最外层有三个未成对电子，则X为N，且第一电离能比Y大，由于N为半充满状态，故N的第一电离能大于O，则Y为O元素，Z元素的简单离子半径在同周期中最小，则Z为Al元素，Y、W位于同一主族，W为S元素，X、Y、Z、W分别是N、O、Al、S。同周期主族元素从左到右，电负性逐渐增强，则电负性：N＜O，即Y（O）的电负性更大，A错误；Y、Z简单离子分别为O2－、Al3＋，核外电子排布相同，核电荷数越大离子半径越小，则简单离子半径：Y＞Z， B正确；W为S元素，其最高价氧化物对应的水化物是硫酸，为强酸，C正确；X、Y两种元素的价层电子排布式分别为2s22p3、2s22p4，都位于元素周期表p区，D正确。
4.C　基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，则X的核外电子排布式为1s22s2或1s22s22p4，X为Be或O元素；Z可与X形成淡黄色的化合物Z2X2，则Z为Na元素，X为O元素，化合物Z2X2为Na2O2；X、Y、Z、W均为短周期主族元素且原子序数依次增大，则Y只能是F元素，Y、W最外层电子数相同，则W为Cl元素。根据第一电离能的递变规律可知其相对大小顺序为F＞O＞Cl＞Na，A项错误；根据非金属性：F＞O＞Cl，可知简单离子的还原性：Cl－＞O2－＞F－，B项错误；根据离子半径的变化规律，可知简单离子半径：Cl－＞O2－＞F－＞Na＋，C项正确；氢化物水溶液的酸性：HF＜HCl，D项错误。
5.（1）1s22s22p4　（2）
（3）四　ⅡB　（4）H︰︰︰H　（5）AlCl3
解析：
章末整合提升
【主题探究】
1.（1）提示：A为基态原子，能量最低，B、C、D均发生了跃迁，B中发生1s轨道电子跃迁至2p轨道，C中发生2s轨道电子跃迁至2p轨道，由于1s轨道能量低，故能量：B＞C；D中将1s轨道、2s轨道电子跃迁至2p轨道，能量最高，故能量由低到高的顺序为A＜C＜B＜D。
（2）提示：六　 [Ar]3d104s24p3。根据价层电子排布可知最高能层数为6，所以位于周期表的第六周期；4f有7个轨道，所以4f6的电子排布图为As的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p3。
（3）提示：3d24s2。基态Ti原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2。
2.（1）提示：F＞O＞N＞As。
（2）提示：F＞N＞O，原因：N、O、F位于同一周期，从左到右原子半径减小，核电荷数增大，失电子能力减弱，所以F的第一电离能最大，由于N的2p轨道半充满，能量低且稳定，所以N的第一电离能大于O。
3.（1）提示：Sc是第21号元素，处于周期表的第四周期第ⅢB族，所以Y在第五周期第ⅢB族。该族中包括Sc、Y、镧系（15种元素）、锕系（15种元素）一共32种元素。
（2）提示：没有。Y：d区、Ba：s区；Cu：ds区；O：p区。
（3）提示：Cl－＞O2－＞F－。Cl－核外电子排布有三个能层，O2－与F－核外电子排布有两个能层，且O2－的核内质子数小于F－。
【针对训练】
1.C　X、Y是同周期的两种主族元素，由X元素：I2 I1可知，X是第ⅠA族元素，Y元素：I3 I2，Y是第ⅡA族元素。同周期元素从左到右，电负性增大，所以电负性：X＜Y，A错误；同周期元素从左到右，金属性减弱，所以金属性：X＞Y，金属性越强，越易与水反应，与水反应剧烈程度：X＞Y，B错误；由X元素：I2 I1可知，X是第ⅠA族元素，X的最外层电子数为1，C正确；由Y元素：I3 I2可知，Y是第ⅡA族元素，Y的最高化合价为＋2价，D错误。
2.（1）ⅢB　（2）3d104s1
（3）＞　氧、硫为同一主族元素，氧原子半径小于硫原子，氧原子核对核外电子的吸引力更大　（4）d
解析：（1）铁为26号元素，钇（Y）的原子序数比Fe大13，Y为39号元素，位于元素周期表的第四周期第ⅢB族。（2）基态Cu原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，价层电子排布式为3d104s1。（3）氧、硫为同一主族元素，第一电离能：I1（O）＞I1（S）。（4）根据钡的核外电子排布[Xe]6s2可知，该元素位于元素周期表第六周期第ⅡA族，位于同周期第ⅠA族的元素是Cs。Ba的电负性及第一电离能均比Cs大；钡的金属性强于同主族的钙，钙能与冷水反应生成氢气，故钡也能与冷水反应放出氢气。
3.（1）ad　d　（2）
（3）Cu　Cu的第二电离能失去的是3d10电子，第一电离能失去的是4s1电子，Zn的第二电离能失去的是4s1电子，第一电离能失去的是4s2电子，3d10电子处于全充满状态，其与4s1电子能量差值更大
（4） a　同周期元素从左往右第一电离能的总体趋势是依次升高的，但N元素的2p轨道处于半充满状态，相对较稳定，因此N元素的第一电离能较C、O两种元素高　b
解析：（1）F的原子序数为9，其基态原子电子排布式为1s22s22p5，1s22s22p43s1是基态氟原子2p能级上的1个电子跃迁到3s能级上，属于氟原子的激发态，a正确；1s22s22p43d2，核外共10个电子，不是氟原子，b错误；1s22s12p5，核外共8个电子，不是氟原子，c错误；1s22s22p33p2是基态氟原子2p能级上的2个电子跃迁到3p能级上，属于氟原子的激发态，d正确；而同一原子3p能级的能量比3s能级的能量高，因此能量最高的是1s22s22p33p2。（2）F为第9号元素，其电子排布为1s22s22p5，则其价层电子排布图为。（3）铜元素的第二电离能失去的是3d10电子，第一电离能失去的是4s1电子，锌元素的第二电离能失去的是4s1电子，第一电离能失去的是4s2电子，3d10电子处于全充满状态，其与4s1电子能量差值更大，所以铜与锌相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是铜元素。（4）同周期元素的第一电离能从左到右呈增大的趋势，但N的2p轨道上的电子排布是半充满的，比较稳定，其第一电离能高于邻位C、O的第一电离能，故图a符合C、N、O、F第一电离能的大小顺序；C、N、O、F的价层电子排布式分别为2s22p2、2s22p3、2s22p4、2s22p5，失去两个电子后，价层电子排布式分别为2s2、2s22p1、2s22p2、2s22p3，此时F的2p轨道上的电子排布处于半充满状态，比较稳定，其第三电离能最大，O的半径小于N的半径，O的第三电离能大于N，C失去的第三个电子为2s上的电子，导致其第三电离能大于N，故图b符合C、N、O、F第三电离能的大小顺序。
4.（1）[Ar]3d54s2或1s22s22p63s23p63d54s2　（2）HClO4
（3）PH3　（4）　Cu＋
解析：前四周期元素X、Y、Z、R、Q核电荷数依次增加，由Y原子的M层p轨道有3个未成对电子可知，Y原子价电子排布为3s23p3，则Y为P元素；Z与Y同周期，且在该周期中电负性最大，则Z为Cl元素；R原子的L层电子数与最外层电子数之比为4∶1说明最外层电子数为2，由d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5∶2可知，d轨道电子数为5，原子的价电子排布为3d54s2，则R为Mn元素；由X、Y、Z、R四种元素的核电荷数之和为58可知，X元素核电荷数为58－15－17－25＝1，则X为H元素；Q2＋的价电子排布式为3d9，则Q为Cu元素。（1）锰元素的原子序数为25，位于元素周期表中第四周期第ⅦB族，基态原子核外电子的排布式为[Ar]3d54s2或1s22s22p63s23p63d54s2。（2）氯元素的最高价氧化物对应的水化物为高氯酸，化学式为HClO4。（3）非金属元素的非金属性越强，简单氢化物的稳定性越强，氯元素的非金属性强于磷元素，则氯化氢的稳定性强于磷化氢。（4）铜元素的原子序数为29，位于元素周期表中第四周期第ⅠB族，基态原子的价电子排布式为3d104s1，则价电子轨道表示式为，铜原子失去1个电子形成亚铜离子，价电子排布式为3d10，失去2个电子形成铜离子，价电子排布式为3d9，亚铜离子的3d轨道为全充满稳定结构，则从轨道结构角度看，亚铜离子的稳定性强于铜离子。
【真题体验】
1.A　A项，41Ca的质量数为41，质子数为20，所以中子数为41－20＝21，正确；B项，41Ca的半衰期长短与得失电子能力没有关系，错误；C项，根据题意41Ca衰变一半所需的时间要大于14C衰变一半所需的时间，错误；D项，从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程没有新物质产生，不属于化学变化，错误。
2.A　钇原子序数比Fe大13，为39号元素，位于元素周期表的第五周期第ⅢB族，A正确；钙为20号元素，原子核外电子排布为1s22s22p63s23p64s2，基态Ca原子的核外电子填充在10个轨道中，B错误；同一主族随原子序数变大，原子半径变大，第一电离能变小；同一周期随着原子序数变大，第一电离能呈增大趋势，5种元素中，钙第一电离能比铁小，C错误；同周期主族元素从左到右，金属性减弱，非金属性变强，元素的电负性变强；同主族由上而下，金属性增强，非金属性逐渐减弱，元素电负性减弱；5种元素中，电负性最大的是O，D错误。
3.C
解析：元素周期表中H的原子半径最小，A错误；同周期元素从左至右第一电离能呈增大趋势，故每一周期最后一种元素（稀有气体元素）的第一电离能最大，B错误；同周期主族元素从左至右，元素的电负性逐渐变大，同主族元素从上到下，元素的电负性逐渐变小，则元素周期表中F的电负性最强，C正确；F没有正化合价，D错误。
4.D　X、Y、Z、W、Q为原子序数依次增大的短周期元素，W元素的焰色试验呈黄色，则W为Na元素；Z和Q同族，Z的原子序数是Q的一半，则Z为O元素、Q为S元素；Y原子核外有两个单电子，且原子序数小于O元素，故Y为C元素；结合X、Y、Z、W、Q的最外层电子数之和为18，则X的最外层电子数为1，故X为H元素或Li元素。C的电负性大于H和Li，故该化合物中C为负价，具有还原性，则该化合物具有可燃性，A项正确；该化合物中S元素为负价，具有还原性，B项正确；Na2O、Na2O2均能与水反应，C项正确；Na2S属于强碱弱酸盐，其溶于水所得溶液呈碱性，D项错误。
5.D　Z的价电子所在能层有16个轨道，故Z为第四周期元素，结合题给化合物的结构图可知，Z为K元素；W、X、Y、Z原子序数依次增大，X、Y的价电子数相等，结合题给结构图可知，X为O元素、Y为S元素；W形成一个共价键，则W为H元素。电负性：H＜S，A错误；H2SO3为弱酸，故酸性：H2SO3＜H2SO4，B错误；基态H原子中未成对电子数为1，基态O原子中未成对电子数为2，C错误；K的氧化物溶于水生成KOH，溶液pH＞7，S的氧化物溶于水生成H2SO3或H2SO4，溶液pH＜7，D正确。
第二章　分子结构与性质
第一节　共价键
第1课时　共价键
知识点一
【对点训练】
1.（1）×　（2）×　（3）√　（4）√
2.D　氯化铝分子中铝原子与氯原子之间形成的化学键是共价键，A错误；非金属元素的原子形成的共价键数目不一定等于该元素的价电子数，如NH3中共价键数是3，但是氮原子的价电子数是5，B错误；稀有气体分子中不存在任何化学键，C错误。
3.（1）氢原子核外只有1个电子，需形成1对共用电子对达到稳定结构即形成H2，而氦原子最外层上已经达到2个电子的稳定结构，无需形成共用电子对即形成单原子分子即可，不能形成He2。
（2）氢原子核外只有1个电子即1个成单电子，Cl原子核外有7个电子，但只有1个成单电子，根据共价键具有饱和性，二者均只能形成一对共用电子对，即1个H原子与1个Cl原子结合成HCl，而不能形成H2Cl或HCl2。
知识点二
【对点训练】
1.（1）×　（2）√　（3）√　（4）×　（5）×
2.A　A是2个p轨道“肩并肩”重叠形成的π键；B是s轨道与p轨道重叠形成的σ键；C是2个p轨道重叠形成的σ键；D是2个s轨道重叠形成的σ键。
3.B　肼分子的结构式为，则肼分子只含σ键，不含π键；二氧化碳分子的结构式为OCO，则二氧化碳是含有σ键和π键的共价化合物；过氧化氢的结构式为H—O—O—H，则过氧化氢分子只含σ键，不含π键；石墨是非金属单质，不是化合物。
4.A　π键电子云呈镜面对称，B错误；一般而言，σ键比π键重叠程度大，π键更活泼，C错误；N与N连线形成的是σ键，D错误。
5.σ键　由于Cl2、HCl分子中只存在一对共用电子，即形成的是单键，单键为σ键
【随堂演练】
1.C　p-p σ键是“头碰头”重叠而p-p π键是“肩并肩”重叠，C错误。
2.B　CH4分子只有C—H单键，单键为σ键；[C≡N]－、CH2CH2、CH≡CH分别含三键、双键、三键，既有σ键又有π键。
3.A　不是所有的共价键都有方向性，如s-s σ键不具有方向性，A错误。
4.（1）①②③⑥⑦⑧　④⑤⑨　（2）⑦　（3）①③⑤⑥⑧⑨　（4）②④⑤⑥⑧⑨
解析：（1）单键只有σ键，双键或三键才含有π键，故只有σ键的是①②③⑥⑦⑧；既有σ键又有π键的是④⑤⑨。（2）H原子只有s轨道，题给物质中含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的只有H2。（3）含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的有①③⑤⑥⑧⑨。（4）含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键，说明构成这种σ键的原子中一定没有H原子，其为②④⑤⑥⑧⑨。
第2课时　键参数——键能、键长与键角
知识点一
【对点训练】
1.（1）√　（2）×　（3）×　（4）√　
2.C　键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。N—H的键能是指拆开1 mol N—H所吸收的能量，不是指形成1个N—H所释放的能量。1 mol NH3中含有3 mol N—H，拆开1 mol NH3吸收的能量是N—H键能的三倍。
3.（1）依据图表中键能数据分析，C—C、C—H键能大，难断裂；Si—Si、Si—H键能较小，易断裂，导致长链硅烷难以生成
（2）C—H键能大于C—O，C—H比C—O稳定。Si—H键能远小于Si—O的键能，不稳定，倾向于形成稳定性更强的Si—O
知识点二
【对点训练】
1.（1）×　（2）×　　（3）√　（4）√
2.B　形成共价键的两个原子的核间距叫做键长，A错误；F、Cl、Br、I中F原子半径最小，H—F的键长是H—X中最短的，B正确；H—F是H的1s轨道与F的2p轨道“头碰头”成键，是s-p σ键，C错误；键长越短键能越大，H—F的键长是H—X中最短的，键能是H—X中最大的，D错误。
3.C　已知电负性：F＞Cl＞H，且NH3、NF3、NCl3分子中心原子相同，如果周围原子电负性大者键角小，可知，键角：NH3＞NCl3＞NF3，选C。
4.（1）①＞　＞　②＞　（2）＜　＜　（3）①＞　②＜
解析：（1）①由于C、N、O的原子半径依次减小，所以C—H、N—H、H—O的键长依次减小；②N2H4分子中的N—N的键长大于N2分子中的N≡N的键长。（2）由于C—H、N—H、H—O的键长依次减小，因此键能依次增大。（3）①CO2为直线形分子，NH3为三角锥形分子，故CO2的键角大于NH3；②H2O为V形分子，H2O分子键角是105°，CH4分子键角是109°28'，H2O分子中键角小于CH4分子中键角。
【随堂演练】
1.D　原子半径越大，形成的分子的键长越长，键能越小。四种原子中，I的原子半径最大，键能最小，D项正确。
2.A　键能越大，键长越小时，分子越稳定，A正确，B错误；双原子分子中的共价键不存在键角，C错误；两原子之间σ键的重叠程度一般大于π键，故σ键的键能一般要大于π键，D错误。
3.B　分子中键长越短，键能越大，则分子越稳定，A错误；元素周期表中的第ⅠA族（除H外）和第ⅦA族元素都是典型的金属和非金属元素，所以形成的化学键是离子键，B正确；水分子的结构是V形，键角是105°，C错误； 18 g H2O即1 mol H2O分解成2 mol H和1 mol O时消耗的能量为2×463 kJ，D错误。
4.A　O2和的键长分别是121 pm、112 pm，键能分别为496 kJ·mol－1、628 kJ·mol－1，说明键长愈短，键能愈大，因此a＜b，A正确，D错误；氧气中不含O—O键，O—O键的键能不是 496 kJ·mol－1，B错误；中氧原子之间形成的是非极性共价单键，并且有1对共用电子，电子式为[︰︰︰]2－，不存在π键，C错误。
5.（1）吸收　243　（2）N2　I2　H2O　HI　
（3）－185 kJ·mol－1
解析：（1）键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量，新键形成释放能量，旧键断裂吸收能量，根据能量守恒定律，断开1 mol Cl—Cl吸收的能量等于形成1 mol Cl—Cl释放的能量。（2）键能越大，化学键越稳定，越不容易断裂，化学性质越稳定，因此最稳定的单质为N2，最不稳定的单质是I2，最稳定的化合物是H2O，最不稳定的化合物是HI。（3）ΔH＝E（反应物键能之和）－E（生成物键能之和）＝（436＋243－2×432）kJ·mol－1＝－185 kJ·mol－1。
第二节　分子的空间结构
第1课时　分子结构的测定、多样的
分子空间结构、价层电子对互斥模型
知识点一
【对点训练】
1.（1）√　（2）×　（3）×　（4）√　（5）×
2.C　该标准谱图为红外光谱。
3.（1）CO2、C2H2（合理即可）　键角为180°
（2）CH2O　键角约为120°　（3）NH3　键角为107°
（4）CH4　键角为109°28'
知识点二
【对点训练】
1.C　H3O＋中心原子的价层电子对数为3＋＝4，C错误。
2.B　水分子价层电子对互斥模型为四面体形，分子空间结构为V形，A不符合题意；甲烷分子价层电子对互斥模型为正四面体形，分子空间结构为正四面体形，B符合题意；氨分子价层电子对互斥模型为四面体形，分子空间结构为三角锥形，C不符合题意；二氧化硫分子价层电子对互斥模型为平面三角形，分子空间结构为V形，D不符合题意。
3.（1）2　（2）0　（3）0　（4）1
4.（1）4　（2）2　（3）3　（4）4
【随堂演练】
1.B　水分子中氧原子、甲烷分子中碳原子和氨分子中氮原子的价层电子对数都为4，三氟化硼分子中硼原子的价层电子对数为3，选B。
2.B　由题图知，右边最高质荷比为16，是H＋质荷比的16倍，即其相对分子质量为16，可能是甲烷。
3.A　SiCl4中Si原子的价层电子对数为4＋×（4－4×1）＝4，孤电子对数为0，为正四面体形。
4.（1）2　2　4　四面体形　V形　（2）3　0　3　平面三角形　平面三角形　（3）4　0　4　正四面体形　正四面体形
第2课时　杂化轨道理论简介
知识点一
【对点训练】
1.（1）√　（2）×　（3）×
2.D　同一能层上的s轨道与p轨道的能量差异不大，sp2杂化轨道是由同一能层上的s轨道与p轨道杂化而成的，A项正确；同种类型的杂化轨道能量相同，B项正确；sp2杂化轨道是由1个s轨道与2个p轨道杂化而成的，还有1个p轨道未参与杂化，可用于形成π键，C项正确；sp2杂化轨道最多可形成3个σ键，D项错误。
3.A　sp杂化轨道的空间结构是直线形，夹角是180°，sp3杂化轨道的空间结构为正四面体形，夹角是109°28'，sp2杂化轨道的空间结构为平面三角形，夹角是120°，因此sp杂化轨道的夹角最大，A正确。
知识点二
【对点训练】
1.C　PCl3分子中中心原子磷原子上的价层电子对数为4，因此PCl3分子中磷原子采取sp3杂化，A项错误；sp3杂化轨道是原子中能量相近的最外电子层上的s轨道和3个p轨道“混杂”起来，形成能量相等、成分相同的4个轨道，B项错误；中心原子采取sp3杂化轨道全部用于成键得到的分子的空间结构为四面体形，如甲烷分子，但如果有杂化轨道被中心原子上的孤电子对占据，则空间结构发生变化，如NH3、PCl3分子是三角锥形，H2O分子是V形，C项正确，D项错误。
2.
PCl3 BCl3 CS2 SCl2
sp3 sp2 sp sp3
三角锥形 平面三角形 直线形 V形
解析：
分子 σ键电子对数 中心原子上的孤电子对数 价层电子对数 VSEPR 模型名称 中心原子的杂化轨道类型 分子空间结构
PCl3 3 ×（5－3×1）＝1 4 四面体形 sp3 三角锥形
BCl3 3 ×（3－3×1）＝0 3 平面三角形 sp2 平面三角形
CS2 2 ×（4－2×2）＝0 2 直线形 sp 直线形
SCl2 2 ×（6－2×1）＝2 4 四面体形 sp3 V形
3.（1）4　sp3　（2）3　sp2　（3）4　sp3　（4）3　sp2
解析：（1）NH3中n＝＝4，N为sp3杂化。（2）N中n＝＝3，N为sp2杂化。（3）N中n＝＝4，N为sp3杂化。（4）SO2中n＝＝3，S为sp2杂化。
【随堂演练】
1.D　该杂化轨道的空间结构为直线形，夹角为180°，共有2个杂化轨道，为sp杂化，A错误；未形成杂化轨道，B错误；杂化轨道的空间结构为正四面体形，为sp3杂化，C错误；杂化轨道的空间结构为平面三角形，为sp2杂化，D正确。
2.D　碳原子的2s轨道与2p轨道杂化，形成4个杂化轨道，因此碳原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道，且自旋平行。
3.B　SO3中心原子的成键电子对数为3，孤电子对数为＝0，采用sp2杂化；H3O＋中心原子的成键电子对数为3，孤电子对数为＝1，采用sp3杂化；SO2中心原子的成键电子对数为2，孤电子对数为＝1，采用sp2杂化；C中心原子的成键电子对数为3，孤电子对数为＝0，采用sp2杂化。
4.（1）三角锥形　sp3　（2）sp　（3）sp
解析：（1）AsCl3中As原子价层电子对数为4，As的杂化方式为sp3，AsCl3分子的空间结构为三角锥形。（2）CS2的结构式为SCS，C原子形成2个双键，无孤电子对，所以为sp杂化。（3）（CN）2的结构式为N≡C—C≡N，其中1个碳原子与1个氮原子形成1个三键，与另一个碳原子形成1个单键，则C原子采取sp杂化。
5.（1）sp2　sp3
（2）120°　正四面体形
（3）SCS　直线形
（4）2∶1　3
（5）H2O分子中O原子有两对孤电子对，H3O＋中O原子只有一对孤电子对，排斥作用较小
解析：（1）BCl3的中心原子的价层电子对数是3，NCl3的成键电子对数为3，孤电子对数为1，则NCl3的中心原子的价层电子对数是4，根据价层电子对互斥模型判断中心原子的杂化类型，前者为sp2，后者为sp3。（2）BF3分子为平面正三角形结构，所以F—B—F键角为120°；B中B原子价层电子对数＝4＋＝4，且不含孤电子对，根据价层电子对互斥模型判断该微粒的空间结构为正四面体形。（3）等电子体结构相似，CO2的结构式为OCO，是直线形分子，则二硫化碳结构式为SCS，也为直线形。（4）共价单键为σ键，共价双键中含有一个σ键、一个π键，所以丙烯腈分子中σ键和π键的个数之比＝6∶3＝2∶1；C—C≡N位于同一条直线上，所以该分子中最多有3个原子共直线。（5）孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，H2O分子中O原子有两对孤电子对，H3O＋中O原子只有一对孤电子对，排斥作用较小，所以H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大。
拓展专题4　分子（或离子）
空间结构与杂化轨道类型的判断
【对点训练】
1.B　若有1个孤电子对，为三角锥形，A项正确；若有2个孤电子对，则为V形，B项错误；若无孤电子对，可为正四面体形，C项正确；中心原子为sp3杂化，其VSEPR模型为四面体形，D项正确。
2.D　SO2中S原子的价层电子对数为2＋＝3，杂化方式为sp2，VSEPR模型为平面三角形，有1个孤电子对，所以分子的空间结构为V形，D项错误。
3.D　将中一个碘原子看成中心原子，另两个是与中心原子结合的原子，中心原子的价层电子对数为2＋（7－1－2×1）＝4，所以其空间结构为V形，中心原子的杂化方式为sp3，A正确；C中，中心原子价层电子对数为3＋（4＋2－3×2）＝3，C原子为sp2杂化，C空间结构为平面三角形，B正确；单分子SO3的中心S原子价层电子对数为3＋＝3，其杂化方式为sp2，由题给三聚分子固体的结构式可知，其S原子形成4个共价键，其杂化方式为sp3，D错误。
4.A　Cl和C的价电子总数分别为7＋3×6＋1＝26、4＋3×6＋2＝24，不相同，A项错误；M中Cl元素的化合价是＋3价，杂化轨道类型是sp3，因此M的化学式为Cl，B项正确；Cl中价层电子对数是3＋＝4，ClO－中价层电子对数是1＋＝4，因此氯原子的杂化类型都为sp3，C项正确；M中价层电子对数是2＋＝4，含有2个孤电子对，所以空间结构为V形，D项正确。
5.（1）sp3　（2）正四面体形　4　sp3　（3）正四面体形
解析：（2）P中中心原子P不含孤电子对，成键电子对数为4，价层电子对数为4，因此其空间结构为正四面体形，P原子采用sp3杂化。（3）在SnCl4中，Sn的价层电子对数为4＋（4－4×1）＝4，则Sn采取sp3杂化，SnCl4的空间结构为正四面体形。
6.（1）AB　（2）F＞O＞Cl　V形
（3）sp2
解析：（1）由结构示意图可知，4个O原子构成正四面体，Si位于正四面体的中心，键角为109°28'，A项错误；Si原子形成4个Si—O，Si的化合价为＋4价，O的化合价为－2价，则该离子的化学组成为Si，C项正确；Si原子形成4个Si—O σ键，Si原子上没有孤电子对，则中心原子Si采取sp3杂化，B项错误。（2）电负性一定程度上相当于得电子能力，所以电负性大小顺序为F＞O＞Cl；根据VSEPR模型，中心原子的价层电子对数为2＋＝4，去掉2个孤电子对，知OF2分子的空间结构是V形。（3）已知（CH3）3Ga分子的空间结构为平面三角形，则其中心原子镓原子的杂化方式是sp2杂化。
拓展专题5　大π键与键角大小的判断
一、大π键
【对点训练】
1.A　每个碳原子的未参与杂化的p轨道参与形成大π键，A错误；苯分子中6个碳原子各提供1个电子，共同形成大π键，B正确；碳原子的三个sp2杂化轨道与其他原子形成三个σ键，C正确；苯分子呈平面正六边形，六个碳碳键完全相同，键角均为120°，D正确。
2.5　
解析：根据图可知，中的σ键总数为5；中每个N原子采取sp2杂化，未参与杂化的p轨道，垂直于该离子平面形成大π键，每个p轨道各提供一个电子，再加上一个单位的负电荷，所以中一共有6个电子参与形成大π键，应表示为。
3.D　
解析：已知吡啶中含有与苯类似的大π键，则说明吡啶中N原子也是采用sp2杂化，杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对，则吡啶中N原子的价层孤电子对占据sp2杂化轨道。
二、键角大小的判断
【对点训练】
1.D　①S8是一个环形分子，每个S与另外两个S原子相连，S原子形成2个孤电子对，2个σ键，所以S是sp3杂化，正确；②碳碳双键中一个是σ键，另一个是π键，错误；③SnBr2分子中，Sn原子的价层电子对数是×（4－2×1）＋2＝3，含有1个孤电子对，SnBr2的空间结构为V形，根据价层电子对互斥模型可以判断其键角小于120°，正确；④H3O＋和H2O中氧原子均采取sp3杂化，H2O中O原子有2个孤电子对，H3O＋中O原子有1个孤电子对，导致H3O＋中H—O—H的键角比H2O中H—O—H的键角大，正确。
2.①④②⑤③
解析：①HCN中的C原子采取sp杂化，键角为180°。②SiF4中Si原子杂化轨道数为4，采取sp3杂化，键角为109°28'。③H2O中O原子杂化轨道数为4，采取sp3杂化，含有2个孤电子对，分子为V形结构，键角为105°。④C中C原子的杂化轨道数为3，所以C原子采取sp2杂化，分子为平面三角形结构，键角为120°。⑤H3O＋中O原子的杂化轨道数为4，所以O原子采取sp3杂化，O原子上有1个孤电子对，分子为三角锥形结构，键角大于H2O的键角，但小于120°。所以各粒子按键角由大到小的顺序排列为①④②⑤③。
3.sp3　＜
解析：甲醇分子内C原子价层电子对数为4＋0＝4，所以C原子的杂化方式为sp3杂化，O—C—H的键角约为109°28'，甲醛分子内的C原子的杂化方式为sp2杂化，O—C—H的键角约为120°，所以甲醇分子内的O—C—H的键角小于甲醛分子内的O—C—H的键角。
4.（1）CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3杂化，中心原子上的孤电子对数依次为0、1、2。孤电子对数越多，排斥作用越大，键角越小
（2）CO2＞BF3＞SO2
（3）H2O、H2S中心原子都采用sp3杂化，都有2对孤电子对，由于电负性：O＞S，所以成键电子对靠近O原子，故H2O分子中成键电子对的斥力更大，H2O的键角大于H2S的键角
（4）＜　C、O原子形成双键，对C—H键的斥力大
5.（1）SiH4＞PH3＞H2S　中心原子都是sp3杂化，H2S、PH3的中心原子分别有2个、1个孤电子对，SiH4的中心原子无孤电子对，而孤电子对数越多，对成键电子对的排斥力越大，导致H2S的键角最小，PH3次之，SiH4最大
（2）sp　sp2　＞　
（3）sp3　＜　F的电负性大于Cl，S—F成键电子对间的斥力小
解析：（1）H2S、PH3、SiH4三者中心原子都是sp3杂化，H2S、PH3的中心原子分别有2个、1个孤电子对，SiH4的中心原子无孤电子对，而孤电子对数越多，对成键电子对的排斥力越大，键角越小，则H2S的键角最小，PH3次之，SiH4最大，则键角：SiH4＞PH3＞H2S。（2）N2O的中心N原子采取sp杂化，N2O中存在2个大π键（）；NO2是V形分子，且存在大π键，则NO2中N原子采取sp2杂化，N—N—O键角大于O—N—O键角。（3）SO2F2中S的价层电子对数为4，则其杂化方式为sp3；F的电负性大于Cl，则SO2F2中S—F的共用电子对更加偏向于F，共价键斥力较小，键角较小，即F—S—F键角＜硫酰氯（SO2Cl2）中的Cl—S—Cl键角。
第三节　分子结构与物质的性质
第1课时　共价键的极性
知识点一
【对点训练】
1.（1）√　（2）×　（3）×　（4）×　（5）×
2.D　由极性键构成的分子不一定是极性分子，如甲烷是非极性分子，A错误；含非极性键的分子不一定是非极性分子，如S2Cl2（Cl—S—S—Cl）结构不对称，是极性分子，B错误；非极性分子不一定含有非极性键，如甲烷是非极性分子，只含极性键，C错误；以极性键结合的双原子分子一定是极性分子，如氯化氢是极性分子，D正确。
3.（1）非极性　（2）有　有　（3）a
解析：（1）N4分子是正四面体形结构，是非极性分子。（2）P—H为不同元素原子之间形成的共价键，为极性键，PH3分子的空间结构为三角锥形，正、负电中心不重合，PH3为极性分子。（3）NCl3中N原子的价层电子对数为3＋＝4，孤电子对数为1，该分子的空间结构为三角锥形，a错误；N、Cl之间形成的键为极性键，b正确；NCl3分子的正、负电中心不重合，为极性分子，c正确。
知识点二
【对点训练】
1.（1）×　（2）×　（3）×　（4）√
2.A　根据与羧基（—COOH）相连的基团中共价键或基团的特点进行判断。—CH3是推电子基团，导致羧基中O—H的极性减小，酸性减弱，故酸性：HCOOH＞CH3COOH；F的电负性最大，C—F的共用电子对偏向F，通过传导作用，导致羧基中O—H的极性增大，酸性增强，F原子越多，酸性越强，故酸性：CHF2COOH＞CH2FCOOH＞CH3COOH，选A。
3.D　羧酸的酸性强弱与其分子的组成和结构有关，与相对分子质量和分子中氢原子数目无关，A、B错误，D正确；羧基所连基团的极性越大，如—CF3，羧酸的酸性越强，而烷基越长，酸性越弱，C错误。
【随堂演练】
1.C　同种元素的电负性相同，电子对不出现偏移，原子间形成的共价键为非极性共价键，C错误。
2.D　CO2的结构式为OCO，分子中共价键为碳氧极性键，不存在非极性键，A错误；CH4分子、H2O分子中共价键均为极性键，不存在非极性键，B、C错误；CH2CH2中含有碳氢极性键和碳碳非极性键，由于CH2CH2分子结构对称，为非极性分子，D正确。
3.C　H2O2分子中H—O为极性键，O—O为非极性键，A正确；H2O2分子为含有极性键和非极性键的极性分子，B、D正确，C错误。
4.（1）⑥　（2）⑤　（3）③　（4）②③⑤
解析：①HF是含有极性键的双原子分子，为极性分子；②H2O中氧原子采取sp3杂化，与H原子形成极性键，为极性分子；③NH3中有极性键，N原子采取sp3杂化，为三角锥形结构；④CS2与CO2相似，为由极性键形成的直线形非极性分子；⑤CH4中C原子采取sp3杂化与H原子形成极性键，为正四面体形的非极性分子；⑥N2是由非极性键结合的非极性分子；⑦BF3中B原子采取sp2杂化，与F形成极性键，为非极性分子。
第2课时　分子间的作用力
知识点一
【对点训练】
1.（1）×　（2）×　（3）√　（4）√
2.C　蜘蛛不能掉下的根本原因是蜘蛛脚上的大量细毛与天花板之间存在范德华力。
3.B　键能影响分子的稳定性，键能越大，分子越稳定。H—Cl的键能大于H—I的键能，所以HCl比HI稳定。范德华力影响物质的熔、沸点，范德华力越大，物质的熔、沸点越高。由于HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力，所以HI的沸点比HCl的高，选B。
知识点二
【对点训练】
1.B　氢键不属于化学键，B错误；氢键分为分子间氢键和分子内氢键，所以同一分子内也可能形成氢键，D正确。
2.A　分子间氢键的存在使分子间作用力增强，物质的熔点和沸点升高，A正确；冰和水都是由水分子构成的，冰中存在氢键，水中也存在氢键，B错误；氢键为分子间作用力，水分子内部为O原子和H原子之间形成的共价键，C错误；H2O是一种非常稳定的化合物，这是因为H—O键能较大，D错误。
3.（1）水分子间有氢键
（2）由分子构成的结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高
（3）冰中所有水分子以氢键互相联结成晶体，氢键的形成使水分子之间的间隙增大
（4）醇分子间有氢键
解析：（1）水分子间存在氢键，而硫化氢分子间为范德华力，两种作用力相比，氢键的作用力大于范德华力，因此水的沸点比硫化氢高。（2）氯单质与溴单质结构相似，其熔、沸点与分子间作用力有关，溴的相对分子质量大，范德华力较大，熔、沸点较高，因此溴在常温下为液态。（3）冰中所有水分子以氢键互相联结成晶体，氢键的形成使水分子之间的间隙增大，因此冰的密度比水的密度小。（4）烃分子间的作用力为范德华力，而醇分子中含有羟基，分子间可形成氢键，导致醇的熔、沸点比碳原子数相同的碳氢化合物的熔点和沸点高得多。
【随堂演练】
1.D　范德华力相比于化学键，属于弱作用力，属于既没有方向性也没有饱和性的静电作用，只有分子间距离很近时才存在范德华力，它只影响由分子构成的物质的物理性质。
2.B　范德华力是一种分子间作用力，不是化学键，A错误；在水分子内含有O—H共价键，水分子间存在氢键，同时也存在范德华力，B正确；卤素单质从F2→I2由气态、液态到固态的原因是范德华力增大，C错误；H2O是一种非常稳定的化合物，这是由于水分子内氧氢键键能大，化合物的稳定性与氢键无关，D错误。
3.B　①氟化氢分子间易形成氢键，导致液态氟化氢中形成了三聚氟化氢[（HF）3]分子，①符合题意；②水分子高温下也很稳定与氢氧键的键能大有关，与氢键无关，②不符合题意；③接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些，其主要原因是接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而形成了“缔合分子”，③符合题意；④邻羟基苯甲酸能形成分子内氢键，对羟基苯甲酸能形成分子间氢键，则邻羟基苯甲酸的熔、沸点低于对羟基苯甲酸，④符合题意。
4.H2O＞CH3OH＞CO2＞H2　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的相对分子质量较大，范德华力较大
解析：4种物质中，H2O和CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多，CO2和H2均为非极性分子，CO2的相对分子质量大，范德华力较大，所以沸点从高到低的顺序为H2O＞CH3OH＞CO2＞H2。
第3课时　溶解性　分子的手性
知识点一
【对点训练】
1.（1）×　（2）×　（3）×　（4）√
2.C　二氧化氮易溶于水而且与水反应，不能用排水法收集，A错误；乙醇与水互溶，不能萃取碘单质，B错误；氯化氢和水都是极性分子，利用“相似相溶”规律可以解释氯化氢极易溶于水进行喷泉实验，C正确；二氧化硫用NaOH溶液吸收是由于发生了化学反应，D错误。
3.（1）①氢键、范德华力
②CO2的分子直径小于笼状空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4
③SO2为极性分子，CO2为非极性分子，H2O为极性溶剂，极性分子易溶于极性溶剂，故SO2的溶解度较大
（2）H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键
解析：（1）②根据题给数据可知，笼状空腔的直径是0.586 nm，而CO2分子的直径是0.512 nm，笼状空腔直径大于CO2分子的直径，而且CO2与水分子之间的结合能大于CH4，因此可以实现用CO2置换CH4的设想。③SO2为极性分子，CO2为非极性分子，H2O为极性溶剂，极性分子易溶于极性溶剂，故SO2的溶解度较大。（2）水可以与乙醇互溶，是因为H2O与CH3CH2OH之间可以形成分子间氢键。
知识点二
【对点训练】
1.（1）√　（2）×　（3）√　（4）√
2.C　Ⅰ和Ⅱ分子都是极性分子，含有极性键，也含有非极性键（C—C），A错误；Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称，但是二者存在的化学键相同，正、负电荷中心不重合，都是极性分子，B错误；Ⅰ和Ⅱ属于对映异构，Ⅰ和Ⅱ分子中均存在1个手性碳原子，C正确；Ⅰ和Ⅱ中存在化学键的种类和数目均相同，D错误。
3.A　圈内部分相同，所以指定的碳原子（用*标记）不属于手性碳原子，A项符合题意。
【随堂演练】
1.D　C60属于非极性分子，不溶于水溶液中，在正己烷、苯、二硫化碳、四氯化碳等非极性溶剂中有一定的溶解性，选D。
2.C　手性碳原子是指与四个不相同原子或基团相连的碳原子，该分子中含有2个手性碳原子，位置为，选C。
3.D　“相似相溶”规律：由极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，难溶于非极性分子组成的溶剂；由非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂，难溶于极性分子组成的溶剂。CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子，所以碘单质在水中的溶解度很小，在CCl4中的溶解度很大。
4.（1）乙醇分子与水分子之间形成氢键，而氯乙烷分子与水分子之间不能形成氢键
（2）无　（3）易溶于水　2
解析：（1）乙醇、氯乙烷、水均为极性分子，但乙醇与水分子之间能形成氢键，而氯乙烷与水分子之间不能形成氢键，因此在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷。（2）手性碳原子所连接的四个基团是不同的，乙烷的二溴代物不存在手性碳原子，故乙烷的二溴代物中无手性分子。（3）1个抗坏血酸分子中含有4个—OH，其可以与H2O形成分子间氢键，所以抗坏血酸易溶于水；连接4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子，抗坏血酸分子中有2个手性碳原子，如图所示：。
拓展专题6　从不同角度解释影响物质性质的因素
【对点训练】
1.A　H2O比H2S沸点高，是因为H2O分子之间除范德华力外，还存在氢键，增加了分子之间的作用力，而H2S分子之间只存在范德华力，沸点高低与物质分子内的化学键的键能大小无关，A错误。
2.C　键能：N—H＞P—H，键能更大，稳定性更强，因此NH3的热稳定性强于PH3，A正确；由于N的电负性大于P的电负性，因此N—H的极性大于P—H的极性，故NH3分子的极性较强，B正确；氨分子之间存在氢键，则沸点高低为NH3＞PH3，C错误；由于N的电负性大于P的电负性，NH3中N—H的键长比PH3中P—H的键长要短，所以在NH3中成键电子对更靠近N，排斥力更大，以致键角更大，D正确。
3.C　分子为正四面体形结构，原子位于顶点，共价键键角均为60°，A错误；原子半径：As＞P，一般键长越长，键能越小，B错误；黄砷分子为非极性分子，根据“相似相溶”规律，黄砷难溶于水，C正确；黄砷与白磷结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越强，则熔点越高，所以黄砷的熔点高于白磷，D错误。
4.B　过氧乙酸分子中含有单键碳原子和双键碳原子，碳原子的杂化方式不相同，分别为sp3杂化和sp2杂化，A正确；过氧乙酸由分子构成，其熔点取决于分子间作用力的强弱，与共价键的键能大小无关，B错误；过氧乙酸分子中含有碳氢、碳氧、氢氧极性共价键和碳碳、氧氧非极性共价键，C正确；过氧乙酸分子是能与水分子形成氢键的极性分子，在水中的溶解度大，易溶于水，D正确。
5.（1）sp3　水分子和过氧化氢分子同为极性分子，它们的结构相似，相似相溶，且相互之间可以形成氢键，互相吸引，所以可以任意比例互溶
（2）①吡啶分子能与H2O分子形成分子间氢键　②吡啶分子和H2O分子均为极性分子，相似相溶，而苯分子为非极性分子
（3）
解析：（1）H2O2的结构式为H—O—O—H，氧原子形成两个σ键并含有两个孤电子对，杂化轨道类型为sp3；H2O2和H2O能以任意比例互溶，这是由于水分子和过氧化氢分子同为极性分子，它们的结构相似，相似相溶，且相互之间可以形成氢键，互相吸引。（2）已知苯分子为非极性分子，吡啶分子和H2O分子均为极性分子，且吡啶分子中N原子上含有孤电子对，能与H2O分子形成分子间氢键，从而导致在水中的溶解度：吡啶远大于苯。（3）已知—CH3为推电子基团，—Cl是吸电子基团，则导致N原子电子云密度大小顺序为＞＞，结合题干信息可知，其中碱性最弱的为。
6.（1）水存在分子间氢键　（2）FDCA形成的分子间氢键更多
（3）HC＞HB＞HA　O、S、Se的电负性逐渐减小，键的极性：CO＞CS＞CSe，使得HA、HB、HC中羟基的极性逐渐增大，其中羟基与水形成的氢键逐渐增强　（4）S8的相对分子质量大，范德华力强
解析：（1）H2Se的沸点低于H2O，其原因是水存在分子间氢键，沸点高。（2）由HMF和FDCA的结构可知，HMF和FDCA均能形成分子间氢键，但FDCA形成的分子间氢键更多，使得FDCA的熔点远大于HMF。（3）O、S、Se的电负性逐渐减小，键的极性：CO＞CS＞CSe，使得HA、HB、HC中羟基的极性逐渐增大，其中羟基与水形成的氢键由强到弱的顺序为HC＞HB＞HA。（4）S8的相对分子质量大于SO2，相对分子质量越大，范德华力越强，熔、沸点越高。
章末整合提升
【主题探究】
1.（1）提示：8　3。CH3CH2OH结构式为，共价单键都是σ键，1个CH3CH2OH分子中含有8个σ键。HCHO结构式是，共价单键都是σ键，共价双键中一个是σ键，一个是π键，1个HCHO分子中含有3个σ键。
（2）提示：极性键。CS2是由分子构成，结构式是SCS，CS是两种不同的非金属元素的原子形成的共价键，因此属于极性键。
（3）提示：sp3　σ。NH4H2PO4中，H2P中心P原子的价层电子对数为4，P的杂化轨道类型是sp3，另外，杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对，故P的sp3杂化轨道与氧原子的2p轨道形成σ键。
2.（1）提示：正四面体形　4　sp3。P中不含孤电子对，成键电子对数为4，价层电子对数为4，因此其空间结构为正四面体形，P原子采用sp3杂化。
（2）提示：sp2。该药物中N原子形成2个σ键，有1个孤电子对。
（3）提示：sp3、sp2。甲醇中碳原子是饱和碳原子，是sp3杂化，甲醛中碳原子是sp2杂化。
3.（1）提示：乙酸甲酯不易与水形成氢键，而甲醇易与水形成氢键使甲醇沸点升高，使得乙酸甲酯容易从混合物中蒸出。
（2）提示：沸点：B＞A。A能形成分子内氢键，B能形成分子间氢键，所以沸点：B＞A。
【针对训练】
1.A　H原子中未成对电子为s电子，O原子中未成对电子为sp3杂化轨道中的电子，所以H2O分子的共价键是s轨道和sp3杂化轨道形成的σ键，A错误；非金属性较强的元素的氢化物易形成氢键，则H2O分子间可以形成氢键，B正确；H2O分子中O原子价层电子对数为2＋＝4且含有2个孤电子对，则水分子为V形结构，C正确；H2O分子内含有H—O极性共价键，H2O分子空间结构为V形，分子结构不对称，正、负电荷中心不重合，则为极性分子，D正确。
2.A　CH4和H2O的中心原子的价层电子对数均为4，故CH4和H2O的VSEPR模型均为四面体形，A正确；S的中心原子S的价层电子对数为3＋＝4，含有1个孤电子对，故S的空间结构为三角锥形，B错误；CF4的结构与甲烷相似，正、负电中心重合，为非极性分子，SF4中S的价层电子对数为4＋＝5，含有1个孤电子对，SF4的结构不对称，正、负电中心不重合，为极性分子，C错误；XeF2、XeO2中Xe的孤电子对数不同，F、O的电负性不同，成键电子对间的排斥力不同，键角不相等，D错误。
3.（1）三角锥形　sp3　（2）sp2　sp3　
解析：（1）Sn是第ⅣA族元素，SnC的中心Sn原子的价层电子对数为3＋＝4，有1个孤电子对，中心原子是sp3杂化，SnC的空间结构是三角锥形。（2）CF2CF2中C原子存在3个σ键，其C原子的杂化方式为sp2杂化，但其共聚物ETFE中C原子存在4个σ键，其C原子为sp3杂化。
4.（1）＞　（2）肼分子间存在氢键，乙烯分子间无氢键
（3）sp2　V形　（4）氨分子能与水分子间形成氢键；氨气是极性分子；氨气能与水反应（任意作答两点即可）
（5）小于　H2O中O和NH3中N均为sp3杂化，O有两个孤电子对，N有一个孤电子对，孤电子对越多，排斥力越大，键角越小
解析：（1）同一周期从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，N原子核外电子排布处于半充满较稳定状态，其第一电离能大于相邻主族元素，则第一电离能：N＞O。（2）N2H4和C2H4均属于共价化合物，N2H4分子间存在氢键，C2H4分子间无氢键，所以肼沸点远高于乙烯。（3）尿素中C原子上没有孤电子对，形成3个σ键，所以尿素分子中碳原子的杂化方式为sp2杂化；N中N的价层电子对数：2＋＝3，含一个孤电子对，空间结构为V形。（4）氨分子能与水分子间形成氢键，增大NH3在水中的溶解度；氨气是极性分子，水分子是极性分子，根据相似相溶，氨易溶于水。（5）H2O中O和NH3中N的价层电子对数均为4，均为sp3杂化，O有两个孤电子对，N有一个孤电子对，孤电子对越多，排斥力越大，键角越小。
【真题体验】
1.C　由题干物质结构式可知，过氧化氢为非平面分子，故不可能所有原子处于同一平面，A错误；由题干物质结构式可知，分子中存在过氧键，其中O的化合价为－1价，其余氧的化合价为－2价，B错误；由题干物质结构式可知，分子中存在过氧键，具有强氧化性，杀菌能力源于其氧化性，C正确；由题干物质结构式可知，分子中存在过氧键，过氧键为非极性键，其余共价键均为极性键，D错误。
2.A　P和Q分子结构对称，正、负电中心重合，都是非极性分子，A错误；第一电离能由小到大的顺序为B＜C＜N，B正确；P的分子式为C24H12，Q的分子式为B12N12H12，P、Q分子都是含156个电子，故1 mol P和1 mol Q所含电子数目相等，C正确；P和Q分子中C、B和N均与其他三个原子成键，且P和Q为平面结构，C、B和N均为sp2杂化，D正确。
3.B　HCl是共价化合物，其形成过程表示为H·＋·︰H︰︰，A错误；N的中心N原子为sp3杂化，孤电子对数为0，Cl的中心Cl原子为sp3杂化，孤电子对数为0，故N和Cl的VSEPR模型和空间结构都相同，B正确；C60和石墨中的碳原子均为sp2杂化，金刚石中的碳原子为sp3杂化，C错误；NH3分子间存在氢键，CO2分子间作用力为范德华力，D错误。
4.D　由结构图知，Y形成5个共价键，Z形成3个共价键，Z和Y同族，Y的原子序数比Z大，则Z为N元素，Y为P元素；W形成4个共价键，原子序数比N小，则W为C元素；R形成1个共价键，原子序数比C小，则R为H元素；X形成2个共价键，原子序数在N和P之间，则X为O元素。NH3分子间可形成氢键，PH3分子间为范德华力，故沸点：NH3＞PH3，A项错误；非金属性：C＜N，则最高价氧化物的水化物的酸性：H2CO3＜HNO3，B项错误；同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，第ⅤA族元素由于p能级半充满，为稳定结构，其第一电离能大于同周期相邻元素，故第一电离能：C＜O＜N，C项错误；N中N原子的价层电子对数为3＋＝3，无孤电子对，N的空间结构为平面三角形，C中C原子的价层电子对数为3＋＝3，无孤电子对，C的空间结构为平面三角形，D项正确。
第三章　晶体结构与性质
第一节　物质的聚集状态与晶体的常识
知识点一
【对点训练】
1.（1）×　（2）×　（3）√　（4）√
2.D　常温下Hg是液态，A错误；液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，B错误；塑晶态是物质介乎晶态和非晶态之间的聚集状态，C错误。
3.A　固态物质不一定由离子构成，例如Fe，气态和液态物质不一定由分子构成，例如Hg，A错误。
知识点二
【对点训练】
1.（1）×　（2）×　（3）×　（4）√　（5）√
2.D　玻璃、石蜡、沥青、塑料都是常见的非晶体，水晶为晶体。
3.①③④⑤
解析：将液态的玻璃冷却所得到的固体玻璃不是晶体，②错误；熔融石蜡迅速冷却形成的石蜡固体不是晶体，⑥错误。
知识点三
【对点训练】
1.（1）√　（2）×　（3）√　（4）√　（5）×
2.D　常规的晶胞是平行六面体，A错误；相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同，不同晶体中晶胞的大小一般不相同，B错误；描述晶体结构的基本单元称为晶胞，晶胞的结构并不是晶体的结构，C错误；“并置”是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同，D正确。
3.A　对乙酸晶体进行测定，可以得到其晶胞结构中含有4个乙酸分子，A错误。
4.（1）XY3Z　（2）2　BN
解析：（1）晶胞中X位于顶点，一个晶胞中X数目为8×＝1；晶胞中Y位于棱上，一个晶胞中Y数目为12×＝3；Z位于晶胞内部，一个晶胞中Z数目为1；则该化合物的化学式为XY3Z。（2）该功能陶瓷晶胞中，B原子位于顶点和内部，B原子的个数为8×＋1＝2，N原子位于棱上和内部，N原子的个数为4×＋1＝2，B和N原子的个数比为1∶1，所以该功能陶瓷的化学式为BN。
【随堂演练】
1.B　液晶是在一定的温度范围内既具有液体的可流动性，又具有晶体的各向异性的特殊物质，在施加电场时，液晶分子能够平行于电场方向排列，而在移去电场之后，液晶分子又恢复到原来的状态。
2.B　题图所示晶体结构中，硼原子数为6，镁原子位于上、下面心（2个）及12个顶角，共有镁原子数为2×＋12×＝3，则镁、硼原子个数之比为1∶2。
3.（1）非晶硅　晶体硅　（2）ACD
解析：（1）从粒子在微观空间里是否有有序性和自范性角度观察。（2）A项，玻璃是一种无固定熔、沸点的非晶体；B项，许多固体粉末不能用肉眼观察到晶体外形，但可通过光学显微镜或电子显微镜看到规则的几何外形，所以固体粉末也可能是晶体。
4.（1）X2Y　（2）1∶3∶1　（3）8
解析：（1）X位于晶胞体心，该晶胞中含有1个X；Y位于顶角，该晶胞中Y的个数＝4×＝，则该晶胞中X、Y的个数比是2∶1，又X为阳离子，所以甲晶体的化学式为X2Y。（2）乙晶胞中A的个数＝8×＝1，B的个数＝6×＝3，C的个数为1，所以乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比为1∶3∶1。（3）丙晶体中每个D微粒周围结合E微粒的个数是8，即共用D微粒的8个晶胞中的E微粒的个数，这8个E微粒与D微粒的距离最近且相等。
第二节　分子晶体与共价晶体
第1课时　分子晶体
知识点一
【对点训练】
1.（1）×　（2）√　（3）√　（4）×
2.C　碘升华时只破坏分子间作用力，不破坏共价键；分子晶体中分子间作用力越大，晶体的熔点越高，不影响分子的稳定性；在He、Ne、Ar形成的分子晶体中只有原子，其中不存在共价键。
3.（1）分子　（2）稀有气体是分子晶体，随着相对分子质量增大，范德华力增大，熔、沸点逐渐升高；随着相对分子质量的增大，稀有气体与水分子之间的作用力也逐渐增大，在水中的溶解度也逐渐增大
解析：（1）由化合物熔点为253 K，沸点为376 K可知，其熔、沸点较低，所以为分子晶体。（2）由题表可知，随着相对分子质量增大，稀有气体的熔、沸点逐渐升高，在水中的溶解度逐渐增大。
知识点二
【对点训练】
1.A　B项，冰晶体属于分子晶体；C项，水分子间通过分子间作用力形成冰晶体；D项，冰融化，氢键部分断裂，水分子之间的空隙减小。
2.A　干冰晶体中CO2分子间只存在范德华力，分子采取密堆积，一个分子周围有12个紧邻的分子；冰晶体中水分子间除了范德华力之外还存在氢键，由于氢键具有方向性和饱和性，故每个水分子周围只有4个紧邻的水分子，采取非密堆积的方式。
3.C　干冰为分子晶体，能自发地呈现多面体外形，A正确；根据“均摊法”，晶胞中含8×＋6×＝4个CO2分子，B正确；干冰升华为物质状态的变化，破坏的是分子间作用力，不是CO受到破坏，C错误；CO2分子中含有碳氧极性键，分子结构对称，正、负电中心重合，为非极性分子，D正确。
【随堂演练】
1.B　H2属于分子晶体，但为单质；SiO2不是分子晶体；Na2S中含有离子键，不属于分子晶体。
2.B　根据HF分子晶体与冰结构相似可知，每个HF分子周围有4个HF分子与之最近，构成四面体，B正确。
3.B　水分子中氧原子的价层电子对数为4，孤电子对数为2，分子的空间结构为V形；雪花是分子晶体，融化时只破坏范德华力和氢键，不会破坏共价键，融化成液态水后，水的质量不变，但体积变小，所以密度变大。
4.（1）分子晶体　HF、H2O2　（2）随着同族元素的电子层数的增多，熔点依次升高，原因是SiCl4、GeCl4、SnCl4均形成分子晶体，分子晶体的熔点由分子间作用力决定，同族元素的氯化物随同族元素的电子层数增多，相对分子质量增大，分子间作用力增大，则其熔点升高
解析：（1）常温常压下，HOF为无色气体，则HOF的沸点较低，固态HOF的晶体类型为分子晶体。HOF分子中F显－1价，其水解时结合H2O电离的H＋生成HF，则OH＋结合H2O电离的OH－，两者反应生成H2O2，因此，HOF水解反应的产物为HF、H2O2。（2）由表中的数据可知，SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化趋势为随着同族元素的电子层数的增多，其熔点依次升高，原因是SiCl4、GeCl4、SnCl4均形成分子晶体，随着相对分子质量增大，其分子间作用力依次增大，则其熔点依次升高。
第2课时　共价晶体
知识点一
【对点训练】
1.（1）×　（2）×　（3）√　（4）×
2.A　C3N4晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子，只含极性共价键，不含非极性共价键，A错误，C正确；C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，则C3N4晶体为共价晶体，其C—N键比C—C键更牢固，则该晶体的熔点比金刚石高，B、D正确。
3.D　共价晶体中原子是通过共价键连接的，熔化时需要破坏共价键。
4.（1）分子　共价　（2）分子　能　（3）强
解析：（1）由表中数据可知，SiCl4的熔、沸点较低，属于分子晶体，晶体硼的熔、沸点很高，所以晶体硼是共价晶体。（2）由表中数据可知AlCl3的沸点比熔点低，所以AlCl3加热能升华。（3）C原子半径小于Si的原子半径，金刚石中的C—C键长比晶体硅中的Si—Si键长短，键能也大，C—C比Si—Si强。
知识点二
【对点训练】
1.（1）√　（2）×　（3）√　（4）×
2.C　二氧化碳为分子晶体，二氧化硅是硅原子和氧原子形成的共价晶体，晶体中不存在分子，C错误。
3.（1）AB　（2）sp3
解析：（1）共价键具有方向性和饱和性，导致SiO2中Si和O必须按照一定的方向和一定的数目比例进行结合，导致在二氧化硅晶体中原子未排列成紧密堆积结构。（2）由二氧化硅晶体的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链可知，每个硅原子连有4个氧原子，硅原子的杂化方式为sp3杂化。
【随堂演练】
1.A　碳化硅是由碳原子和硅原子形成的共价晶体，A正确。
2.B　共价晶体的熔点高，但不能导电，延展性差，B符合题意。
3.C　金刚石是共价晶体，CH4是分子晶体，二者的晶体类型不同；C—C的键能大，断裂时需要的能量多，故金刚石的熔点很高；碳原子数与C—C数之比为1∶＝1∶2；在打孔过程中会产生很高的温度，若不浇水冷却钻头，会导致钻头熔化或高温下氧化。
4.（1）共价晶体　晶体硼的熔、沸点和硬度介于金刚石和晶体硅之间，而金刚石、晶体硅都是共价晶体（或熔、沸点都很高，硬度大）　（2）12　60°
解析：（1）晶体硼的熔、沸点和硬度介于金刚石和晶体硅之间，而金刚石、晶体硅都是共价晶体，因此晶体硼也是共价晶体。（2）每个三角形的顶点B原子被5个三角形所共有，所以，此顶点B原子完全属于一个三角形的只占到，每个三角形中有3个这样的顶点，且晶体B中有20个这样的三角形，因此，晶体B中的顶点（B原子）有×3×20＝12个。又因晶体B中的三角形为正三角形，所以键角为60°。
第三节　金属晶体与离子晶体
第1课时　金属键与金属晶体
知识点一
【对点训练】
1.（1）×　（2）√　（3）×　（4）×
2.B　金属键是存在于金属阳离子和“自由电子”之间的强烈的相互作用，“自由电子”为所有阳离子所共用，其本质是电性作用，包括静电吸引和静电排斥，B错误。
3.由题表可知，铜的原子半径更小、价电子数更多，熔点更高，故铜的金属键强于钾
解析：金属键的强弱直接影响金属的熔点，原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强，导致金属的熔点越高。
知识点二
【对点训练】
1.（1）×　（2）×　（3）×　（4）√
2.B　金属易失电子是由金属原子的结构决定的，和晶体结构无关。
3.（1）1∶4∶2　（2）无
解析：（1）a中原子位于顶点，数目为8×＝1；b中原子位于顶点和面心，数目为8×＋6×＝4；c中原子位于顶点和体心，数目为8×＋1＝2；a、b、c三种晶胞内金属原子数目之比为1∶4∶2。（2）由于金属晶体中的自由电子不属于每个固定的原子，而是在整个晶体中自由移动，故自由电子无确切的堆积方式。
【随堂演练】
1.B　金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，金属阳离子和自由电子（“电子气”）之间存在的强烈的相互作用称金属键。
2.D　因金属元素的电负性和电离能较小，金属原子中的价电子容易脱离原子核的束缚成为晶体中的“自由电子”，A错误；金属导电的实质是“自由电子”在外电场作用下的定向移动，B错误；金属性的强弱与价电子数的多少无必然联系，C错误。
3.C　电荷数：Al3＋＞Mg2＋＝Ca2＋＞Li＋＝Na＋；而金属阳离子半径：r（Ba2＋）＞r（Ca2＋）＞r（Na＋）＞r（Mg2＋）＞r（Al3＋）＞r（Li＋），则A中熔、沸点：Al＞Mg，B中熔、沸点：Li＞Na，D中熔、沸点：Al＞Mg＞Ba，都不符合题意。
4.（1）金属　（2）8　12
解析：（1）纯铁晶体中铁原子以金属键相互结合。（2）在1 183 K以下的纯铁晶体中，以图甲体心处铁原子为例与铁原子等距离且最近的铁原子为立方体顶角的8个铁原子；在1 183 K以上的纯铁晶体中，以图乙顶点处铁原子为例，与铁原子等距离且最近的铁原子为互相垂直的3个面上的铁原子，每个面上4个，共12个。
第2课时　离子晶体　过渡晶体与混合型晶体
知识点一
【对点训练】
1.（1）×　（2）√　（3）×　（4）×
2.B　四种离子晶体所含阴离子相同，所含阳离子不同。对Mg2＋、Cs＋、Ca2＋、Ba2＋进行比较，Cs＋半径最大、所带电荷数最少，其与O2－形成的离子键最弱，故Cs2O的熔点最低；Mg2＋、Ca2＋、Ba2＋所带电荷数一样多，半径：Mg2＋＜Ca2＋＜Ba2＋，与O2－形成的离子键由强到弱的顺序是MgO＞CaO＞BaO，相应离子晶体的熔点由高到低的顺序为MgO＞CaO＞BaO。综上所述，四种离子晶体熔点由高到低的顺序是MgO＞CaO＞BaO＞Cs2O。
3.D　A项，该晶体含活泼金属元素Zn，则该晶体属于离子晶体；B项，从晶胞图分析，属于该晶胞的Zn2＋数目为8×＋6×＝4，S2－数目也为4，所以化合物中Zn2＋与S2－个数之比为1∶1，Zn2＋与S2－的数目相等；C项，在ZnS晶胞中，Zn2＋的配位数为4；D项，ZnO和ZnS中，r（O2－）小于 r（S2－），所带的电荷数相等，所以ZnO的熔点大于ZnS。
4.（1）
（2）12　（3）4　8×＋6×＝4　4　12×＋1＝4
解析：（1）氯化钠晶体中，阳离子和阴离子是交替排列的，且氯离子和钠离子的配位数都是6。（2）在（1）中所示的NaCl晶胞中，氯离子所处的位置是顶点和面心，从体心处的Na＋看，与它最近且距离相等的Na＋共有12个。（3）根据均摊法，（1）中所示的NaCl晶胞中，钠离子所处的位置是体心和棱边的中点，所含Na＋的个数为12×＋1＝4，氯离子所处的位置是顶点和面心，则所含Cl－的个数为8×＋6×＝4。
知识点二
【对点训练】
1.（1）×　（2）√　（3）×　（4）√　（5）×
2.A　根据表格信息，电负性差值越大的两种元素组成的化合物中离子键成分的百分数越大。前四周期元素中，钾元素的电负性最小，氟元素的电负性最大，A项符合题意。
3.②③⑦
解析：①石墨层内为平面结构，因此石墨中的C为sp2杂化，错误；④石墨的熔点比金刚石的高，错误；⑤石墨中每个碳原子形成3个共价键，因此石墨中碳原子数和C—C个数之比为2∶3，错误；⑥石墨质软，金刚石的硬度大，错误。
【随堂演练】
1.B　CaCl2中只有离子键；K2SO4中，钾离子和硫酸根离子之间存在离子键，硫酸根离子中S和O之间为极性共价键；Na2O中只有离子键；Na2O2中含有离子键和非极性共价键。
2.D　NaI是离子化合物，如改变离子的核间距，可能为共价化合物，但仍为纯净物，不是混合物，A错误；NaOH晶体中就有离子键和共价键，但不是泽维尔的研究成果，B错误；NaI晶体中当Na＋和I－的核间距为1.0～1.5 nm时，呈共价键，但不存在既有离子键又有共价键的情形，C错误。
3.D　利用均摊法计算，一个NaCl晶胞里含有4个Na＋和4个Cl－，Na＋、Cl－的配位数都为6，A、B错误；每个钠离子周围与它最近且等距离的钠离子有12个，C错误；将晶胞分成8个小正方体，CD为右上后方小正方体的体对角线，与AB平行，若将晶胞沿体对角线AB作投影，则C、D两原子的投影相互重合，D正确。
4.（1）同素异形体　（2）分子　混合型　（3）8
解析：（1）由同种元素组成的不同单质互称为同素异形体。（2）一个“C60”就是一个分子，故C60属于分子晶体；石墨层与层之间是范德华力，而同一层中碳原子之间是共价键，故石墨为混合型晶体。（3）金刚石晶胞中含有8×＋6×＋4＝8个碳原子。
拓展专题7　不同类型晶体的比较
【典例1】 B　四种物质都为共价晶体，结构相似，则原子半径越大，键长越长，键能越小，熔、沸点越低，Si—Si键长最长，所以熔点最低的为单晶硅。
【典例2】 （1）SnF4为离子晶体，熔点最高，后三个为分子晶体，熔点较低，随着相对分子质量增加，熔点逐渐升高
（2）钠的电负性小于硅，氯化钠为离子晶体，而SiCl4为分子晶体
解析：（1）根据表中数据可知，SnF4的熔点远高于其余三种物质，SnF4属于离子晶体，SnCl4、SnBr4、SnI4属于分子晶体，离子晶体的熔点比分子晶体的高，SnCl4、SnBr4、SnI4三种物质的相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增强，熔点升高。（2）NaCl熔点明显高于SiCl4，原因是氯化钠为离子晶体，其熔点较高，而SiCl4为分子晶体，其熔点较低。
【对点训练】
1.D　石墨固态时能导电，是混合型晶体；金属熔融状态也能导电；水溶液能导电的晶体不一定是离子晶体，某些分子晶体的水溶液也能导电，如干冰。
2.A　原子间优先形成σ键，三种物质中均存在σ键，A项正确；金刚石中所有碳原子均采用sp3杂化，石墨中所有碳原子均采用sp2杂化，石墨炔中苯环上的碳原子采用sp2杂化，碳碳三键上的碳原子采用sp杂化，B项错误；金刚石为共价晶体，石墨炔为分子晶体，石墨为混合型晶体，C项错误；金刚石中没有自由移动的电子，不能导电，D项错误。
3.C　金刚石中C原子杂化方式为sp3，石墨中碳原子的杂化方式为sp2，金刚石中每个碳原子被12个六元环共用，A错误；石墨是混合型晶体，B错误；键角3是硫酸根离子中的键角，S中S上的孤电子对数为0，价层电子对数为4，键角为109°28'，键角1与键角2中的O均采用sp3杂化，键角1中的O含有1个孤电子对，键角2中O的孤电子对数为2，导致键角1比键角2大，故键角1、2、3由大到小的顺序：3＞1＞2，C正确；离子半径：Ca2＋＞Mg2＋，熔点：MgO＞CaO，金刚石是共价晶体，熔点高于CaO和MgO，则晶体熔点：金刚石＞MgO＞CaO，D错误。
4.（1）共价　共价键　（2）①②③④　（3）②④
（4）NaCl＞KCl＞RbCl＞CsCl
解析：（1）A组熔点最高，属于共价晶体，微粒间作用力为共价键。（2）B组物质为金属，具有金属光泽、导电性、导热性、延展性。（3）D组物质为离子晶体，有硬度大、水溶液能导电、固体不能导电而第2课时　共价晶体
学习目标
1.借助共价晶体模型认识共价晶体的结构特点，说明共价晶体中的微粒及微粒间的相互作用。 2.能辨识常见的共价晶体，并能从微观角度分析共价晶体中各构成微粒之间的作用和对共价晶体物理性质的影响。
知识点一　共价晶体的组成与性质
1.共价晶体的结构特点
（1）构成粒子及作用力
共价晶体
（2）空间结构：整块晶体是一个共价键三维　　　　结构，故叫作共价晶体。
【教材挖掘】
教材中描述“SiO2是另一种共价晶体”，SiO2是二氧化硅的分子式吗？
2.常见的共价晶体
物质种类 实例
某些　　　　　 金刚石（C）、硼（B）、硅（Si）、锗（Ge）、灰锡（Sn）等
某些　　　　　 二氧化硅（SiO2）、碳化硅（SiC）、氮化硅（Si3N4）等
3.共价晶体的物理性质
（1）由于共价晶体原子间以较强的共价键相结合，熔化时必须破坏共价键，而破坏它们需要很高的温度，所以共价晶体具有　　　　的熔点。
（2）结构相似的共价晶体，其熔、沸点高低取决于共价键的键长与键能。一般来说，键长越　　　、键能越　　　，共价晶体的熔、沸点越　　　。
【探究活动】　探究共价晶体、分子晶体结构与物理性质的区别
下表是一些常见的且结构相似的共价晶体的熔点、硬度的数据。
晶体 键能/（kJ·mol－1） 熔点/℃ 莫氏硬度
金刚石 （C—C）347 3 550 10
碳化硅 （C—Si）301 2 700 9.5
晶体硅 （Si—Si）226 1 410 6.5
活动1：由表中的数据可知，金刚石、碳化硅和晶体硅的熔点和硬度均依次降低，如何解释这一变化趋势？
活动2：如果不提供上述表格中的数据，根据元素周期表，你能判断金刚石、碳化硅、晶体硅的键长、键能、熔点和硬度的相对大小吗？说出你的判断方法。
归纳总结
分子晶体和共价晶体的比较
晶体类型 分子晶体 共价晶体
组成微粒 分子 原子
熔化时需克服的作用力 分子间作用力 共价键
物理性质 熔、沸点 较低 很高
硬度 较小 很大
决定熔、沸点高低的因素 分子间作用力的强弱 共价键的强弱
典型例子 干冰、冰 金刚石、二氧化硅
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）具有共价键的晶体都是共价晶体。（　　）
（2）凡是由原子构成的晶体都是共价晶体。（　　）
（3）由于共价键的键能远大于分子间作用力，故共价晶体的熔点比分子晶体的高。（　　）
（4）共价晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键。（　　）
2.（2024·盐城高二检测）已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。关于C3N4晶体的说法错误的是（　　）
A.该晶体与金刚石结构相似，都是原子间以非极性共价键形成空间网状结构
B.该晶体的熔点比金刚石高
C.该晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子
D.该晶体属于共价晶体，其化学键比金刚石中的C—C键更牢固
3.下列有关共价晶体的叙述错误的是（　　）
A.共价晶体中，只存在共价键
B.共价晶体具有空间网状结构
C.共价晶体中不存在独立的分子
D.共价晶体熔化时不破坏共价键
4.（2025·云南师范大学附属中学高二检测改编）根据下表中给出的有关数据，完成下列问题：
AlCl3 SiCl4 晶体硼 金刚石 晶体硅
熔点/℃ 190 －60 2 300 3 550 1 410
沸点/℃ 183 57 2 550 4 827 2 355
（1）SiCl4是　　　　晶体，晶体硼是　　　晶体。
（2）AlCl3是　　　　晶体，加热　　　（填“能”或“不能”）升华。
（3）金刚石中的C—C比晶体硅中的Si—Si　　　（填“强”或“弱”）。
知识点二　典型共价晶体的结构
1.金刚石的晶体结构
（1）在金刚石晶体中，每个碳原子以四个共价单键对称地与相邻的4个碳原子结合，C—C—C夹角为　　　　　　，即金刚石中的碳采取　　　　杂化轨道形成共价键三维骨架结构。
（2）晶体中最小的碳环由　　　个碳原子组成，且不在同一平面内，最多有　　　个碳原子在同一平面内。
（3）每个C形成4个C—C，每个C—C为两个C所共有，即C原子与C—C数目之比为　　　　。
（4）每个C原子被　　　个六元环共用，1个碳环占有的碳原子为个。
【思考】　
1.金刚石的晶胞结构如图所示，回答下列问题。
（1）一个金刚石晶胞中含有　　　　个碳原子。
（2）已知晶胞参数为a pm，则金刚石的密度为　　　　g·cm－3。
（3）晶体中两个最近的碳原子之间的距离为　　　　pm。
（4）碳原子的半径为r，则a、r有什么关系？
2.依据金刚石的结构判断，12 g金刚石晶体中含C—C共价键的数目是多少？
2.二氧化硅的晶体结构
（1）二氧化硅晶体
①Si原子采取　　　　杂化，正四面体内O—Si—O键角为　　　　　　。
②每个Si原子与　 　个O原子形成　 　个共价键，　　　　原子位于正四面体的中心，　　　　原子位于正四面体的顶点，同时每个O原子被　　　　个硅氧正四面体共用；每个O原子和　　　　　个Si原子形成　　　　个共价键，晶体中Si原子与O原子个数比为　　　　。
③最小环上有　　　　个原子，包括　　　个O原子和　　　　个Si原子。
（2）低温石英
在低温石英的结构中，顶角相连的　　　　　　　　形成螺旋上升的长链，这一结构决定了它具有手性。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）金刚石为共价键三维骨架结构，晶体中的最小环上有6个碳原子。（　　）
（2）在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键。（　　）
（3）1 mol SiO2晶体中含有硅氧四面体结构单元的数目为NA。（　　）
（4）二氧化硅能用于制造光导纤维，利用了二氧化硅的导电性。（　　）
2.（教材改编题）下列关于SiO2和CO2的描述错误的是（　　）
A.SiO2为共价晶体，CO2为分子晶体
B.两者中心原子采取的杂化方式不同
C.SiO2和CO2都是非极性分子
D.SiO2晶体的熔点比CO2晶体高
3.（1）（鲁科版习题）在二氧化硅晶体中原子未排列成紧密堆积结构，其原因是　　　　（填字母）。
A.共价键具有饱和性 B.共价键具有方向性
C.二氧化硅是化合物 D.二氧化硅是由非金属元素原子构成的
（2）一种SiO2晶体的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链。其中Si原子的杂化轨道类型是　　　　。
1.（2025·枣庄高二期中改编）下列我国科研成果所涉及材料中，是共价晶体的是（　　）
A.4.03米大口径碳化硅反射镜 B.滑雪运动员所穿合成纤维速滑服 C.能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线 D.“玉兔二号”钛合金筛网轮
2.根据下列性质判断，属于共价晶体的物质是（　　）
A.熔点2 700 ℃，导电性好，延展性强
B.无色晶体，熔点3 500 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂
C.无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点800 ℃，熔化时能导电
D.熔点－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电
3.（2025·蚌埠高二期中）金刚石具有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结构如图所示，下列判断正确的是（　　）
A.金刚石中C—C—C的夹角均为109°28'，所以金刚石和CH4的晶体类型相同
B.金刚石的熔点高与C—C的键能无关
C.金刚石中碳原子数与C—C数之比为1∶2
D.金刚石的熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却
4.（1）单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据：
金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点/℃ 3 550 1 415 2 300
沸点/℃ 4 827 2 628 2 550
莫氏硬度 10 7.0 9.5
晶体硼的晶体类型属于　　　　，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体（如图），其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点上各有1个B原子。通过观察图形及推算，此晶体结构单元由　　　　个B原子组成，键角为　　　　。
提示：完成课后作业　第三章　第二节　第2课时
5 / 5第2课时　离子晶体　过渡晶体与混合型晶体
学习目标
1.借助离子晶体模型认识离子晶体的结构特点，说明离子晶体中的微粒及微粒间的相互作用。 2.能辨识常见的离子晶体，并能从微观角度分析离子晶体中各构成微粒之间的作用和对金属晶体物理性质的影响。 3.知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。
知识点一　离子晶体
1.离子晶体的概念
由　　　　和　　　　相互作用而形成的晶体。
2.离子晶体的结构特点
（1）构成粒子：　　　　和　　　　。
（2）粒子间的作用力：　　　　。
3.常见离子晶体的结构类型
晶体类型 NaCl CsCl
晶胞
结构 特点 ①在NaCl晶体中，Na＋的配位数为　　　，Cl－的配位数为　　　； ②与Na＋（Cl－）等距离且最近的Na＋（Cl－）有　　　个； ③每个晶胞中有　　　个Na＋和　　　个Cl－； ④每个Cl－周围的Na＋构成正八面体形结构 ①在CsCl晶体中，Cs＋的配位数为　　　，Cl－的配位数为　　　； ②每个晶胞中有　　　个Cs＋和　　　个Cl－； ③每个Cs＋与　　个Cs＋等距离且最近
4.离子晶体的性质
（1）一般熔、沸点较　　　，硬度较　　　；离子晶体中，离子键越强，熔、沸点越　　　，硬度越　　　。
（2）离子晶体固态时不导电，但熔融状态或溶于水后　　　导电。
（3）大多数离子晶体能溶于水，难溶于有机溶剂。
【探究活动】　探究离子晶体的结构及物理性质
如图是NaCl、CsCl、MgO三种离子晶体的晶胞结构：
活动1：NaCl、CsCl、MgO表示的是分子式吗？
活动2：NaCl晶体和CsCl晶体，哪一种晶体的熔点高？
活动3：NaCl晶体和MgO晶体，哪一种晶体的熔点高？
归纳总结
（1）离子晶体微粒之间的作用力是离子键，离子键没有方向性和饱和性。
（2）在离子晶体中，阴、阳离子半径越小，所带电荷数越多，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）含有金属阳离子的一定是离子晶体。（　　）
（2）离子晶体中不一定都含有金属元素。（　　）
（3）离子晶体在固态和熔融情况下都能导电。（　　）
（4）离子晶体受热熔化时破坏化学键，属于化学变化。（　　）
2.MgO、Cs2O、CaO、BaO四种离子晶体熔点由高到低的顺序是（　　）
A.MgO＞Cs2O＞BaO＞CaO
B.MgO＞CaO＞BaO＞Cs2O
C.CaO＞BaO＞MgO＞Cs2O
D.CaO＞BaO＞Cs2O＞MgO
3.锌与硫所形成化合物晶体的晶胞如图所示。下列判断不正确的是（　　）
A.该晶体属于离子晶体
B.该晶胞中Zn2＋和S2－数目相等
C.阳离子的配位数为4
D.氧化锌的熔点小于硫化锌
4.如图表示NaCl晶胞，交点处的圆圈为Na＋或Cl－所处的位置。这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的。
（1）请将其中代表Cl－的圆圈涂黑（不必考虑离子半径大小），以完成NaCl晶胞示意图。
（2）晶体中，在每个Na＋的周围与它最近且距离相等的Na＋共有　　　　个。
（3）一个NaCl晶胞中Cl－的个数等于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，
即　　　　　　　　　（填计算式）；Na＋的个数等于　　　　，即　　　　　　　　　　　（填计算式）。
知识点二　过渡晶体与混合型晶体
1.过渡晶体
（1）四类典型晶体是指　　　　晶体、　　　晶体、　　　　晶体和　　　　晶体。
（2）概念：介于典型晶体之间的晶体。
（3）特点：（以离子晶体和共价晶体之间的过渡为例）
①晶体中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键。
②离子晶体和共价晶体的过渡标准是化学键中离子键成分的百分数。离子键成分的百分数大，通常作为离子晶体处理，离子键成分的百分数小，则作为共价晶体处理。
（4）存在：四类晶体都有过渡型。
【思考】　Na2O、Al2O3、SiO2、P2O5、SO3、Cl2O7六种氧化物中，从左到右离子键成分的百分数越来越小。其中作为离子晶体处理的是哪些？作为共价晶体处理的有哪些？作为分子晶体处理的有哪些？
2.混合型晶体——石墨
（1）石墨晶体的结构模型
（2）石墨晶体的结构特点：①层内，碳原子采取　　　　杂化，以　　　　相结合形成　　　　　　　　结构。所有碳原子的p轨道相互平行且相互重叠，使p轨道中的电子可在　　　　　　　　　　中运动；②层与层之间以　　　　　　相结合。
（3）石墨的晶体类型：石墨中既存在　　　，又存在　　　　　　　　　　，同时具有类似金属晶体的导电性。像石墨这样的晶体，是一种混合型晶体。
（4）石墨的物理性质：熔点　　　、易　　　、质软易滑动。
【思考】　
1.石墨晶体中，层内C—C的键长为142 pm，而金刚石中C—C的键长为154 pm。回答下列问题。
（1）熔点：石墨　　　　（填“＞”“＜”或“＝”）金刚石。
（2）石墨晶体中层内C—C的键长小于金刚石中C—C的键长的原因？
2.石墨晶体中，每个C原子参与　　　　个C—C和　　　　个六元环的形成，而每个键被　　　　个C原子共用，故每一个六元环平均占有　　　　个C原子，C原子数与C—C数之比为　　　　。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）Na2O晶体中离子键的百分数为100％。（　　）
（2）SiO2属于过渡晶体，但当作共价晶体来处理。（　　）
（3）混合型晶体就是混合物。（　　）
（4）四种晶体类型都有过渡型晶体。（　　）
（5）石墨结构中层与层之间存在共价键。（　　）
2.（2025·赣州高二联考）几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数如表所示：
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2
离子键成分的百分数/％ 62 50 41 33
根据表格信息，可推知：前四周期元素组成的离子晶体中，离子键成分的百分数最高的是（　　）
A.KF B.LiF
C.NaBr D.KCl
3.石墨晶体是层状结构（如图）。以下有关石墨晶体的说法正确的有　　　　（填序号）。
①石墨中的C为sp3杂化；
②石墨是混合型晶体；
③每个六元环完全占有的碳原子数是2个；
④石墨熔点、沸点都比金刚石低；
⑤石墨中碳原子数和C—C个数之比为1∶2；
⑥石墨和金刚石的硬度相同；
⑦石墨层内导电性和层间导电性不同
1.（教材改编题）下列物质中，含有极性共价键的离子晶体是（　　）
A.CaCl2 B.K2SO4
C.Na2O D.Na2O2
2.（2025·湛江高二检测）泽维尔研究发现，当用激光脉冲照射NaI使Na＋和I－的核间距为1.0～1.5 nm时，呈共价键。根据泽维尔的研究成果能得出的结论是（　　）
A.NaI晶体是离子晶体和分子晶体的混合物
B.离子晶体中可能含有共价键
C.NaI晶体中既有离子键，又有共价键
D.共价键和离子键没有绝对的界限
3.下列关于氯化钠晶胞（如图）的说法正确的是（　　）
A.每个晶胞含有6个Na＋和6个Cl－
B.晶体中每个Na＋周围有8个Cl－，每个Cl－周围有8个Na＋
C.晶体中与每个Na＋最近的Na＋有8个
D.将晶胞沿体对角线AB作投影，C、D两原子的投影将相互重合
4.（2025·南允市高二月考）碳元素的单质有多种形式，如图所示依次是C60、石墨和金刚石的结构图：
回答下列问题：
（1）金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质，它们互为　　　　。
（2）C60属于　　　　　　晶体，石墨属于　　　　晶体。
（3）金刚石晶胞中含有　　　　个碳原子。
提示：完成课后作业　第三章　第三节　第2课时
4 / 5探究碳元素形成的不同晶体的结构与性质
　　　化学世界充满奥妙。碳元素可以形成多种晶体，如金刚石、石墨、富勒烯（C60）、碳纳米管（管状结构）及石墨烯（单层石墨），这些晶体的结构各不相同。
活动1：判断晶体的类别及其中原子的杂化方式
（1）金刚石属于　　晶体，C60属于　　　　晶体，石墨属于　　　　晶体。
（2）金刚石、石墨烯（指单层石墨）中碳原子的杂化方式分别为　　　　、　　　　。
（3）“梦幻材料”石墨炔（如图）是一种二维多孔薄膜材料，在能源电池领域具有重要的潜在应用。石墨炔晶体中碳原子的杂化方式为　　　　　。
活动2：探究晶体的结构与性质
（1）下列有关石墨烯的说法正确的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（填字母）。
A.所有碳原子位于同一平面上
B.石墨烯具有良好的导电性
C.12 g石墨烯所含σ键数目为NA个
（2）碳有很多同素异形体，C60就是其中一种。C60可用作储氢材料，已知金刚石中C—C的键长为0.154 nm，C60中C—C键长为0.140～0.145 nm，有同学据此认为C60的熔点高于金刚石，你认为是否正确？请阐述理由。
（3）石墨烯可转化为富勒烯（C60），如图是富勒烯（C60）的结构示意图，一个C60中有　　　　个共价键，富勒烯的熔点比石墨　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（填“高”或“低”）。
活动3：探究关于晶胞的计算
（1）石墨烯可转化为富勒烯（C60），某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞结构（晶胞参数为x pm）如图所示，M原子位于晶胞的棱上与内部，则C60与M原子的个数比为　　　　　　　　。
（2）将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正四面体结构单元取代可形成碳的一种新型三维立方晶体结构T-碳。已知T-碳的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则T-碳的晶胞参数a＝　　　　　pm（写出表达式即可）。
1.（2025·亳州高二检测）在研究金刚石和石墨的基础上，我国科学家首次成功精准合成了C10和C14，其有望发展成为新型半导体材料。下列有关说法正确的是（　　）
A.金刚石和石墨互为同素异形体，C10和C14互为同位素
B.等质量C10和C14的混合物中含电子数为6NA
C.金刚石、C10和C14均为共价晶体
D.等物质的量的金刚石和石墨中，碳碳键数目之比为4∶3
2.石墨能与熔融金属钾作用，形成石墨间隙化合物，K原子填充在石墨各层碳原子围成的正六边形中（如图）。此石墨间隙化合物可用化学式CxK表示，其中x的数值为（　　）
A.3 B.6
C.8 D.10
3.如图是石墨晶体的结构及晶胞示意图，下列有关说法错误的是（　　）
A.石墨中存在共价键、范德华力等作用力，因此属于混合型晶体
B.C—C—C的夹角：石墨＜金刚石
C.石墨晶体沿片层与垂直片层方向的导电性不相同
D.石墨晶体的密度为（单位：g·pm－3）ρ＝
4.（2025·长沙高二检测）石墨烯是一种由碳原子组成的六角形呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料（如图甲），石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯（如图乙）。
（1）图乙中1号C与相邻C有无形成π键？　　　（填“有”或“无”）。
（2）图甲中1号C与相邻C形成的键之间的夹角　　　　（填“＞”“＜”或“＝”）120°。
（3）我国制墨工艺将50 nm左右的石墨烯或氧化石墨烯溶于水，在相同条件下所得到的分散系后者沸点更高，其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
一、晶体类型的判断
1.（2024·甘肃高考12题）β-MgCl2晶体中，多个晶胞无隙并置而成的结构如图甲所示，其中部分结构显示为图乙，下列说法错误的是（　　）
A.电负性：Mg＜Cl
B.单质Mg是金属晶体
C.晶体中存在范德华力
D.Mg2＋的配位数为3
2.（2024·贵州高考8题）我国科学家首次合成了化合物[K（2，2，2-crypt）]5[K@Au12Sb20]。其阴离子[K@Au12Sb20]5－为全金属富勒烯（结构如图），具有与富勒烯C60相似的高对称性。下列说法错误的是（　　）
A.富勒烯C60是分子晶体
B.图示中的K＋位于Au形成的二十面体笼内
C.全金属富勒烯和富勒烯C60互为同素异形体
D.锑（Sb）位于第五周期第ⅤA族，则其基态原子价层电子排布式是5s25p3
二、晶胞的组成及晶体有关计算
3.（2024·湖南高考12题）Li2CN2是一种高活性的人工固氮产物，其合成反应为2LiH＋C＋N2Li2CN2＋H2，晶胞如图所示，下列说法错误的是（　　）
A.合成反应中，还原剂是LiH和C
B.晶胞中含有的Li＋个数为4
C.每个周围与它最近且距离相等的Li＋有8个
D.为V形结构
4.（2024·河北高考12题）金属铋及其化合物广泛应用于电子设备、医药等领域。如图是铋的一种氟化物的立方晶胞及晶胞中MNPQ点的截面图，晶胞的边长为a pm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是（　　）
A.该铋氟化物的化学式为BiF3
B.粒子S、T之间的距离为a pm
C.该晶体的密度为 g·cm－3
D.晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有6个
5.（2025·黑吉辽蒙卷高考9题）NaxWO3晶体因x变化形成空位而导致颜色各异，当0.44≤x≤0.95时，其立方晶胞结构如图。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是（　　）
A.与W最近且等距的O有6个
B.x增大时，W的平均价态升高
C.密度为 g·cm－3时，x＝0.5
D.空位数不同，吸收的可见光波长不同
三、配合物与超分子
6.（2024·广西高考8题）某小组对Fe2（SO4）3和K3的性质进行探究：
Ⅰ.向少量蒸馏水里滴加2滴Fe2（SO4）3溶液，再滴加2滴KSCN溶液。
Ⅱ.向少量蒸馏水里滴加2滴K3[Fe（CN）6]溶液，再滴加2滴KSCN溶液。
下列说法正确的是（　　）
A.实验Ⅰ中继续加入少量K2SO4固体，溶液颜色变浅
B.实验Ⅱ中溶液呈红色
C.KSCN能区分Fe2（SO4）3和K3[Fe（CN）6]
D.焰色试验不能区分Fe2（SO4）3和K3[Fe（CN）6]
7.（2024·湖北高考15题）科学家合成了一种如图所示的纳米“分子客车”，能装载多种稠环芳香烃。三种芳烃与“分子客车”的结合常数（值越大越稳定）见表。下列说法错误的是（　　）
芳烃 芘 并四苯 蒄
结构
结合常数 385 3 764 176 000
A.芳烃与“分子客车”可通过分子间相互作用形成超分子
B.并四苯直立装载与平躺装载的稳定性基本相同
C.从分子大小适配看“分子客车”可装载2个芘
D.芳烃π电子数越多越有利于和“分子客车”的结合
5 / 6第四节　配合物与超分子
学习目标
1.知道配位键的特点，认识简单的配位化合物的成键特征。 2.了解配位化合物的存在与应用。 3.了解从原子、分子、超分子等不同尺度认识物质结构的意义，能举例说明超分子的特征。
知识点一　配合物
1.配位键
（1）概念：由一个原子单方面提供　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，
另一个原子提供　　　　　而形成的共价键，即“电子对给予—接受”键，是一类特殊的共价键。
（2）实例：四水合铜离子可表示为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由　　　　　　提供孤电子对给予　　　　　，　　　　　接受　　　　　的孤电子对形成的。
（3）表示方法：配位键常用A→B表示，其中A是　　　　孤电子对的原子，叫给予体，B是　　　　孤电子对的原子，叫接受体。
如：H3O＋中　　　　提供孤电子对，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
接受孤电子对，其结构式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
N中　　　　提供孤电子对，　　　　接受孤电子对，其结构式为　　　　　　　　。
（4）配位键的形成条件
①成键原子一方能提供孤电子对。如分子有NH3、H2O、HF、CO等；离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。
②成键原子另一方能提供空轨道。如H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子。
③配位键同样具有饱和性和方向性。一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的，如Ag＋形成2个配位键，Cu2＋形成4个配位键等。
2.配合物
（1）概念：通常把金属离子或原子（称为中心离子或原子）与某些分子或离子（称为配体或配位体）以　　　　　结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。如[Cu（NH3）4]SO4、[Ag（NH3）2]OH等均为配合物。
（2）组成
配合物[Cu（NH3）4]SO4的组成如图所示：
①中心原子：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
的原子。中心原子一般都是带正电荷的阳离子（此时又叫中心离子），最常见的有过渡金属离子：Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。
②配体：　　　　　　　　　　　　的阴离子或分子，如Cl－、NH3、H2O等。配体中　　　　　　　　　　　　　　的原子叫做配位原子。配位原子必须是含有孤电子对的原子，如NH3中的N原子，H2O中的O原子等。
③配位数：直接与中心原子形成的　　　　的数目。如[Fe（CN）6中Fe2＋的配位数为　　　。
3.常见配合物的形成实验
实验操作 实验现象 有关离子方程式
滴加氨水后，试管中首先出现　　　　　　，氨水过量后沉淀　　　　，得到深蓝色的透明溶液，滴加乙醇后析出深蓝色晶体 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
溶液变为　　　　　
滴加AgNO3溶液后，试管中出现　　　　　　，再滴加氨水后沉淀　　　　，溶液呈　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
4.配合物的应用
（1）配合物跟人类生活有密切的关系。例如，在人和动物体内起输送氧气作用的血红素是　　　　的配合物。
（2）配合物在生产和科学技术方面的应用也很广泛，例如，在医药科学、化学催化剂、新型分子材料等领域都有着广泛的应用。
【教材挖掘】
“配合物广泛存在于自然界中，跟人类生活有密切的关系。”人体内的血红素是Fe2＋的配合物。其中Fe2＋与O2结合形成配位键。而CO与血红素中Fe2＋也能形成配位键，根据生活常识，比较两种配位键的稳定性。
【探究活动】　探究配位键的形成条件及配合物的结构特点
配合物广泛存在于自然界，且在生产和生活中都发挥着重要作用。钛与氯离子和H2O形成配合物的结构为[TiCl（H2O）5]Cl2·H2O，铜与H2O、NH3形成配合物的结构分别为[Cu（H2O）4]SO4、[Cu（NH3）4]SO4。
活动1：[TiCl（H2O）5]Cl2·H2O中提供孤电子对的配体是什么？Ti3＋的配位数是多少？
活动2：1 mol [TiCl（H2O）5]Cl2·H2O与足量AgNO3溶液反应，生成沉淀的物质的量是多少？其原因是什么？
活动3：[Cu（NH3）4]2＋与[Cu（H2O）4]2＋相比，哪个配位离子更稳定？其原因是什么？
活动4：NH3可与Cu2＋形成配合物，但NF3很难与Cu2＋形成配合物，原因是什么？
归纳总结
1.配位键和配合物的稳定性
（1）配位键的稳定性
①电子对给予体形成配位键的能力：NH3＞H2O。
②接受体形成配位键的能力：H＋＞过渡金属＞主族金属。
③配位键越强，配合物越稳定。如稳定性：
Cu2＋—OH－＜Cu2＋—NH3＜H＋—NH3。
（2）配合物的稳定性
配合物具有一定的稳定性。配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心原子（或离子）的金属原子（或离子）相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。
2.配合物的结构特点
（1）配合物在水溶液中电离成内界和外界两部分，如[Co（NH3）5Cl]Cl2[Co（NH3）5Cl]2＋＋2Cl－，而内界粒子很难电离（电离程度很小），因此，配合物[Co（NH3）5Cl]Cl2内界中的Cl－不能被Ag＋沉淀，只有外界的Cl－才能与AgNO3溶液反应产生沉淀。
（2）有些配合物没有外界，如Ni（CO）4。
（3）配位数不一定等于中心离子（或原子）与配位原子形成的配位键数，如[Al（OH）4]－中配位键数为1，但配位数为4。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）形成配位键的条件是一方有空轨道，另一方有孤电子对。（　　）
（2）配位化合物中不一定存在配位键。（　　）
（3）配位化合物中只有配位键。（　　）
（4）配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。（　　）
（5）Cu（OH）2既能溶于盐酸又能溶于氨水，是因为Cu（OH）2显两性。（　　）
2.（2025·嘉兴高二月考）对于配合物
[Co（NH3）3（H2O）Cl2]Cl，下列说法错误的是（　　）
A.配位数为6
B.提供空轨道的为Co3＋
C.配体为N、O、Cl
D.若往1 mol该配合物中加入足量硝酸酸化的AgNO3溶液，可得到1 mol AgCl沉淀
3.（1）（苏教版习题）写出下列反应的化学方程式。
①氯化银溶解于氨水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②在硫酸铜溶液中加入过量的氨水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
③在氯化铁溶液中加入硫氰化钾溶液　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）（鲁科版习题）请用配位键理论解释下列事实。
①NH3和BF3可以反应生成NH3·BF3　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②H3BO3是一元酸，和强碱反应的离子方程式为H3BO3＋OH－[B（OH）4]－　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
知识点二　超分子
1.超分子
超分子是由　　　　或　　　　以上的分子通过　　　　　相互作用形成的分子聚集体。
2.超分子的应用
（1）分离C60和C70
将C60和C70的混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中，得到超分子“杯酚”C60和C70；加入甲苯溶剂，甲苯将　　　　溶解，经过滤后分离出　　　　；再向不溶物中加入氯仿，氯仿溶解“　　　　”而将不溶解的C60释放出来并沉淀。从而将C60和C70分离开来。
（2）冠醚识别碱金属离子
冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的　　　　适配不同大小的碱金属离子，而形成冠醚—碱金属离子超分子。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）形成超分子的微粒都是分子。（　　）
（2）利用超分子的分子识别特征可以分离C60和C70。（　　）
（3）超分子是由两种或两种以上的分子通过化学键作用形成的分子聚集体。（　　）
（4）超分子都是无限伸展的。（　　）
2.（2025·聊城高二月考）冠醚能与阳离子作用，12-冠-4与Li＋作用而不与K＋作用；18-冠-6与K＋作用，但不与Li＋或Na＋作用。下列说法错误的是（　　）
A.冠醚与阳离子作用跟环的大小有关
B.超分子中O原子与K＋间存在离子键
C.12-冠-4中C和O的杂化方式相同
D.18-冠-6可将KMnO4带入甲苯中
3.（1）利用分子间相互作用形成超分子进行“分子识别”，实现分子分离，是超分子化学的重要研究和应用领域。如图表示用“杯酚”对C60和C70进行分离的过程，下列对该过程的说法错误的是　　　　（填字母，下同）。
A.C70能溶于甲苯，C60不溶于甲苯
B.C60能与“杯酚”形成超分子
C.C70不能与“杯酚”形成超分子
D.“杯酚”能够循环使用
（2）已知冠醚15-冠-5空腔直径为170～220 pm，Li＋、Na＋、K＋、Rb＋离子直径分别为152 pm、204 pm、276 pm、304 pm，下列适合冠醚15-冠-5识别的是　　　　。
A.Li＋　　B.Na＋　　C.K＋　　D.Rb＋
1.（教材改编题）下列不能形成配位键的组合是（　　）
A.Ag＋、NH3 B.H2O、H＋
C.Co3＋、CO D.Ag＋、H＋
2.（2025·长春高二期末）下列关于配合物和超分子的说法正确的是（　　）
A.超分子是由两种或两种以上的分子形成的分子聚集体
B.向[Co（NH3）6]Cl2溶液中加入硝酸银溶液不能生成沉淀
C.利用超分子的自组装特征可以分离C60和C70
D.在[Fe（CN）5（NO）]2－中，中心离子为Fe3＋，配位数为5
3.利用超分子可分离C60和C70。将C60、C70的混合物加入一种空腔大小适配C60的杯酚中进行分离的流程如图所示。
下列说法错误的是（　　）
A.该流程体现了超分子具有“分子识别”的特征
B.杯酚分子中存在大π键
C.杯酚与C60形成氢键
D.C60与金刚石晶体类型不同
4.（教材改编题）铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。
（1）往硫酸铜溶液中加入氨水，先形成蓝色沉淀，继续加氨水，得到深蓝色透明溶液，再加入乙醇，得到的深蓝色晶体为　　　　　　　　　　。
（2）[Cu（H2O）4]2＋中存在的化学键类型有　　　　　　　　　。[Cu（NH3）4]2＋具有对称的空间结构，[Cu（NH3）4]2＋中的两个NH3被两个Cl－取代，能得到两种不同结构的产物，则[Cu（NH3）4]2＋的空间结构为　　　　　 　　　　，其结构可用示意图表示为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）科学家通过X射线衍射测得胆矾的结构可简单表示如图，图中虚线表示的作用力为　　　　　　。
提示：完成课后作业　第三章　第四节
阶段重点练（三）
阶段重点练（四）
6 / 6基础梳理答案
第一章　原子结构与性质
第一节　原子结构
第1课时　能层与能级　基态与激发态　原子光谱
知识点一
1.（1）能量　（2）K　L　M　N　O　P　Q
（3）越高　＜　＜　＜　＜　＜　＜
2.（1）能层　（2）s、p、d、f　ns　np　nd　nf
（3）②3s、3p、3d　③2倍
4.2　2　6　2　6　10　14　2　8　18　32
【思考】
　（1）提示：s、p、d、f能级最多容纳的电子数分别为2、6、10、14。3d、4d、5d能级所能容纳的最多电子数相同，均为10个电子。
（2）提示：第五能层最多容纳2×52＝50个电子；它们分别容纳在5个能级中。
知识点二
1.（1）最低能量　（2）吸收　较高
2.（1）吸收或释放不同的光　吸收光谱　发射光谱
（2）吸收光谱　发射光谱　（3）①特征谱线
【教材挖掘】
　（1）提示：当灯管通电时，氖原子的电子吸收能量由基态跃迁为激发态，电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量，所发出的光的波长恰好位于可见光区域中的红色波段，从而产生红光。
（2）提示：光（辐射）是电子跃迁释放能量的重要形式，金属元素的焰色属于发射光谱，焰色试验属于物理变化。
第2课时　构造原理与电子排布式
知识点一
1.光谱学　能级
2.能层　能级　填入能级
【思考】
　提示：先填充4s能级。
3.（1）4s→3d
【教材挖掘】
　提示：不正确。根据构造原理，多电子原子核外电子应先填充4s能级，再填充3d能级。如K、Ca基态原子4s能级有电子，但3d能级没有填充电子。
知识点二
1.（1）右上　能层　（2）能级符号　电子数
2.（1）1s22s22p2　1s22s22p6　1s22s22p63s23p5
1s22s22p63s23p64s1　（2）1s22s22p63s23p63d64s2
（3）[Ar]3d24s2　（4）电子排布　电子变动　3d64s2
3s23p5　（5）1s22s22p63s23p63d104s1
【思考】
（1）提示： 3d54s1和3d104s1。
（2）提示：[Ar]3d10。原子失电子时的顺序与电子填充顺序不完全相同，失去电子时先失最外层电子，所以基态Cu＋的简化电子排布式是[Ar]3d10。
第3课时　电子云与原子轨道　泡利原理、洪特规则、能量最低原理
知识点一
1.（1）概率　（2）电子在某处出现的概率　概率密度
（3）①概率密度　大　空间运动状态　90％
②球形　一　哑铃形
2.（1）一个空间运动状态　（2）①球　大　②哑铃
（3）1　5　7
【思考】
（1）提示：p能级的3个原子轨道互相垂直，分别用px、py、pz表示。在同一能层中，px、py、pz的能量相同。
（2）提示：7种。
知识点二
1.（1）顺时针和逆时针　自旋相反　（2）2　相反
2.（1）原子轨道　（2）能量相同的原子轨道　（3）同一原子轨道中，自旋相反的一对电子　（4）一个原子轨道中只有1个电子　（5）简并轨道中箭头同向的单电子　（6）1个电子及其自旋状态　2个自旋相反的电子　1个轨道
【教材挖掘】
提示：在基态氮原子中，有2对电子对，成对电子数为4，有3个单电子，未成对电子数为3。
3.（1）①平行
4.能量最低的原子轨道
【思考】
　提示：根据构造原理，3d能量大于4s能量，所以依据能量最低原理，电子填入能量低的能级可使整个原子的能量最低。
5.（1）提示：①②③⑤违背了洪特规则，当电子排布在同一能级的不同轨道时，原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋平行。④违背了泡利原理，一个原子轨道最多只容纳2个电子，而且这2个电子的自旋相反。
（2）提示：不正确。在简并轨道上的电子排布处于全充满、半充满和全空状态时，具有稳定性和较低的能量。如24Cr的电子排布式应写为1s22s22p63s23p63d54s1，3d能级为半充满状态。
（3）提示：[Ar]3d24s2　
第二节　原子结构与元素的性质
第1课时　原子结构与元素周期表
知识点一
1.（1）原子序数　周期性　（2）①原子序数（即原子核电荷数）　②表格
2.（1）①2s、2p　8　4s、3d、4p　18　6s、4f、5d、6p　32
②a.ns　np　（2）①相同　2　②a.价层电子
【思考】
　（1）提示：元素周期表共有18个纵列。同列元素的价层电子数不一定相等，如He的价层电子数为2，同列其他元素的价层电子数为8。第ⅢA族～第ⅦA族的价层电子排布通式是ns2np1～5。
（2）提示：该元素的价层电子排布式为4s24p4，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4。
知识点二
1.（1）能级　（n－1）d　ns　ds　（2）ns1～2　ns2np1～6
【思考】
　提示：该元素为Zn，位于ds区。s区（氢除外）、d区和ds区的元素原子最外层电子数为1～2（Pd除外），在反应中易失去电子，故都是金属元素。
2.（2）①右上角　左下角
3.（1）氧化物　过氧化物
【思考】
　提示：根据对角线规则，Be、Al元素的化学性质相似，Al（OH）3与强酸（H＋）、强碱（OH－）发生反应的离子方程式分别为Al（OH）3＋3H＋Al3＋＋3H2O、Al（OH）3＋OH－[Al（OH）4]－，则Be（OH）2与强酸（H＋）、强碱（OH－）发生反应的离子方程式分别为Be（OH）2＋2H＋Be2＋＋2H2O、Be（OH）2＋2OH－[Be（OH）4]2－。
第2课时　元素周期律
知识点一
1.增大　减小
2.（1）越小　（2）越大
3.（1）提示：由于四种离子具有相同的电子层结构，所以四种离子的核外电子数相等，即a－2＝b－1＝c＋2＝d＋1，且在元素周期表中A、B在C、D的下一周期。
（2）提示：原子序数：a＞b＞d＞c；原子半径：B＞A＞C＞D；离子半径：C2－＞D－＞B＋＞A2＋。
（3）提示：A＞A2＋、D－＞D。
知识点二
1.（1）气态基态　最低能量　I1　（2）I2　I3　＜　＜
2.（1）最小　最大　增大　（2）变小
【教材挖掘】
　（1）提示：同周期中，从左向右第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA族元素的价层电子排布为ns2，第ⅤA族元素的价层电子排布为ns2np3，np轨道为半充满状态，比较稳定，失去一个电子需要的能量大，所以第一电离能比同周期相邻元素的要高。
（2）①提示：原子失去一个电子变成＋1价阳离子后，半径变小，核电荷数未变而电子数目变少，原子核对电子的吸引作用增强，因而第二个电子比第一个电子更难失去，故I2＞I1，同理I3＞I2。
②提示：钠的I2比I1大很多，电离能差值很大，说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多，所以Na容易失去一个电子形成＋1价离子；Mg的I1和I2相差不多，而I3比I2大很多，说明Mg容易失去2个电子形成＋2价离子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I4比I3大很多，说明Al容易失去3个电子形成＋3价离子。
3.（1）小　（3）＋1　＋2　＋3
知识点三
1.（1）化学键　（2）键合电子　越大
2.氟　锂
3.（1）变大　（2）变小
4.强　强　金属　非金属
【思考】
　提示：元素电负性越大，非金属性越强，但第一电离能不一定越大，例如电负性：N＜O，而第一电离能：N＞O。
第二章　分子结构与性质
第一节　共价键
第1课时　共价键
知识点一
1.（1）共用电子对　（2）非金属　（3）共用电子对　（4）1.7
2.（1）未成对电子　自旋相反　组成　空间结构
（2）提示：不是所有的共价键都有方向性。两个s轨道重叠的共价键没有方向性，因为s轨道为球形，无论从什么方向发生原子轨道重叠，重叠程度都相同。
【教材挖掘】
　提示：N和H原子的电子式分别为··和H·，N原子最外层有3个未成对电子，H原子有1个未成对电子，形成共价键时每个N原子只需与3个H原子形成3个共用电子对即可达到稳定状态，共价键达到饱和，从而决定了分子中H原子个数。
知识点二
1.头碰头　①连线　不变
2.肩并肩　①镜面　镜像　②不能　牢固　断裂
3.σ　σ　π　σ　π
5.（1）提示：σ键是原子轨道以“头碰头”方式发生重叠成键；π键是p轨道与p轨道以“肩并肩”方式发生重叠成键。
（2）提示：1个乙烷分子由7个σ键组成；1个乙烯分子由5个σ键和1个π键组成；1个乙炔分子由3个σ键和2个π键组成。
（3）提示：乙烯的碳碳双键和乙炔的碳碳三键中分别含有1个和2个π键，π键原子轨道重叠程度小，不稳定，容易断裂。而乙烷中没有π键，σ键稳定，不易断裂。
第2课时　键参数——键能、键长与键角
知识点一
1.气态原子　kJ·mol－1　436.0
2.越大　越多　稳定　稳定　反应物　生成物
4.（1）提示：单键键能＜双键键能＜三键键能。由C—C、CC、C≡C键能可知，成键原子相同而共价键数目不同时，键能强弱规律：单键键能＜双键键能＜三键键能。
（2）提示：HF＞HCl＞HBr＞HI；HI；结构相似的物质，共价键的键能越大，分子越稳定。
（3）提示：431.8。气态原子形成1 mol化学键变成气态分子释放的能量与气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量相等，故形成1 mol H—Cl释放的能量是431.8 kJ。
知识点二
1.（1）核间距　（2）短　（3）大　稳定
【教材挖掘】
　提示：键长：HF＜HCl＜HBr＜HI。对于结构相似的物质，键长越长，键能越小，物质稳定性越差。
2.（1）两个相邻共价键　（2）方向　空间结构　（3）X射线衍射实验　（4）①180°　直线形　105°　V形（或角形）
109°28'　正四面体形
②提示：不同，白磷分子的键角是指P—P之间的夹角，为60°；而甲烷分子的键角是指C—H的夹角，为109°28'。
第二节　分子的空间结构
第1课时　分子结构的测定、多样的
分子空间结构、价层电子对互斥模型
知识点一
1.（1）化学性质　（2）红外光谱　（3）①振动频率　吸收峰　化学键　官能团　②3　C—H　O—H　C—O
（4）①相对分子质量　②质谱仪　③92
④a.提示：不能。
b.提示：相对分子质量＝最大质荷比。
2.（1）直线　V　直线形　OCO　V形　（2）平面三角　三角锥　平面三角形　三角锥形　（3）四面体形　四面体形
（4）提示：不是。由于N—N—N键角都是108.1°。所以四个氮原子围成的空间不是正四面体形而是三角锥形。
知识点二
1.空间结构　相互排斥　中心原子　电子对　孤电子对
2.（1）σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数　（2）①3
②（a－xb）　a.价电子数　原子的最外层电子数　中心原子的价电子数－离子的电荷数　中心原子的价电子数＋离子的电荷数（绝对值）　b.与中心原子结合的原子数
c.最多能接受的电子数　1　8减去该原子的价电子数
3.0　2　直线形　直线形　1　3　平面三角形　V形　0　3
平面三角形　平面三角形　2　4　四面体形　V形　1　4
四面体形　三角锥形　0　4　正四面体形　正四面体形
5.（1）提示：BCl3分子中的中心原子是B，成键电子对数为3，孤电子对数＝（a－xb）＝×（3－3×1）＝0，价层电子对数＝0＋3＝3。
NF3分子中的中心原子是N，成键电子对数为3，孤电子对数＝（a－xb）＝×（5－3×1）＝1，价层电子对数＝1＋3＝4。
（2）提示：BCl3的价层电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形，分子空间结构为平面三角形；NF3的价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体形，分子空间结构为三角锥形。
（3）提示：价层电子对的空间结构与分子的空间结构不一定一致，分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对（未用于形成共价键的电子对）。
第2课时　杂化轨道理论简介
知识点一
1.（1）价键　鲍林　（2）2s　2p　sp3　sp3　σ　正四面体
2.（1）1　3　正四面体形　（2）1　2　120°　平面三角形
（3）1　1　180°　直线形
（4）提示：不相同。sp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道，用于形成π键，而杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。
知识点二
1.sp　V　sp3　V　平面三角　sp3　三角锥　sp3
4.（1）提示：采取sp2杂化。乙烯分子中两个碳原子之间形成双键，碳原子为sp2杂化。
杂化轨道形成过程为：
（2）提示：CO2分子中的碳原子采用的是sp杂化，2个杂化轨道以碳原子为中心，呈直线形分布，分别与2个氧原子的2p轨道形成σ键，键角为180°，分子呈直线形；SO2分子中的硫原子采用的是sp2杂化，3个杂化轨道以硫原子为中心呈平面三角形分布，其中1个杂化轨道中是孤电子对，另2个杂化轨道中的未成对电子分别与2个氧原子的2p轨道形成σ键，分子呈V形，由于孤电子对的排斥作用，使键角小于120°。
（3）提示：sp3杂化。
第三节　分子结构与物质的性质
第1课时　共价键的极性
知识点一
1.不同　同种　发生　不发生　正　负　电中
2.不重合　不等于零　重合　等于零
3.（1）非极性　（2）①非极性　极性　②非极性　极性
（3）极性
5.（1）提示：CO2的正电中心与负电中心重合，属于非极性分子；HCl、HCN、H2O的正电中心与负电中心不重合，属于极性分子。
（2）提示：②③⑤⑦　①④⑥⑧
（3）提示：臭氧分子中的共价键是极性键，臭氧分子是极性分子。
知识点二
1.（2）组成和结构　（3）越强　＜
2.（1）＞　＞　＞　＞　＞　（2）＞　＞　推电子　推电子　越小　越弱
【教材挖掘】
　提示：乙醇分子中的C2H5—是推电子基团，使得乙醇分子中的电子云向着远离乙基的方向偏移，羟基的极性比水分子中的小，因而钠和乙醇的反应不如钠和水的剧烈。
第2课时　分子间的作用力
知识点一
1.相互作用力　1～2　越大　越大　液化　凝固
3.（1）提示：因为CS2比CO2相对分子质量大，所以分子间范德华力也大，使CS2沸点升高，常温下呈液态。
（2）提示：CO、N2的相对分子质量相同，CO是极性分子，N2是非极性分子，CO分子的极性比N2分子的极性强，分子的极性越大，范德华力也越大，分子的熔、沸点越高，故CO的熔、沸点高于N2。
知识点二
1.（1）电负性　氢原子　电负性　（2）F、O、N　共价键　氢键
（3）①共价键　②小
2.（1）小1～2个
3.（1）①分子间　②分子内　（2）升高　降低
5.Ⅰ.（1）提示：因为H2O分子间能形成氢键，H2S、H2Se、H2Te等分子间不能形成氢键，所以H2O的熔点和沸点高于H2S、H2Se、H2Te等。
（2）提示：H2S、H2Se、H2Te的相对分子质量逐渐增大，范德华力逐渐增大，熔、沸点逐渐升高。
（3）提示：相同数目的水分子形成分子间氢键的数目多于氨分子，分子间作用力大。
Ⅱ.（4）提示：苯胺分子之间存在氢键。
第3课时　溶解性　分子的手性
知识点一
1.非极性　极性　易溶于　难溶于　易溶于　难溶于
2.温度　压强　好　氢键　氢键　增大
【教材挖掘】
（1）提示：白磷和CS2均为非极性分子，水为极性分子，依据“相似相溶”规律判断，白磷在CS2中的溶解度远大于在水中的溶解度。
（2）提示：氨分子和水分子都是极性分子，而甲烷分子是非极性分子，根据“相似相溶”原理，故氨气易溶于水而甲烷难溶于水，此外，氨分子和水分子之间还能形成氢键，增大了溶质与溶剂分子之间的作用力，溶解度也随之增大。
知识点二
1.（2）组成　原子排列　镜像　叠合
2.手性异构体
3.（3）手性异构体
4.有效　无效　有害的　只催化　催化　手性催化剂　手性分子
5.（1）提示：2个。根据手性碳原子周围连接四个不同的原子或基团可判断该分子结构简式中中间2个碳原子为手性碳原子。
（2）提示：不一定。有机物分子中如果有一个手性碳原子，则该有机物分子就是手性分子，具有手性异构体。分子中如果有两个及以上手性碳原子，则该分子不一定是手性分子。
第三章　晶体结构与性质
第一节　物质的聚集状态与晶体的常识
知识点一
2.分子
3.（1）电子　阳离子　电中性粒子　电中性　（2）液态　晶态　流动性　黏度　形变性　导热性　光学性质
知识点二
1.有　多面体　周期性有序　没有　多面体　无序
2.（1）熔融态　（2）气态　凝固　（3）溶质
3.（1）①自发地　②速率　③周期性
（2）强度　导热性　光学性质
（3）固定　X射线衍射
【探究活动】
　活动1　提示：有规则几何外形或美观、对称外形的固体不一定是晶体。例如，玻璃制品可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观对称的外观。
活动2　提示：CuSO4·5H2O固体会变成规则的立方体。
活动3　提示：晶体有固定的熔点，由a的熔化曲线分析可知，中间有一段温度不变但一直在吸收能量，该段所对应的温度就是晶体a的熔点；由b的熔化曲线可知，温度一直升高，所以物质b没有固定的熔点，为非晶体。
知识点三
1.基本单元
2.平行六面体　无隙并置　（1）间隙　（2）平行　相同
（3）形状　原子种类　个数　几何排列
【思考】
　提示：A图中的晶体结构满足晶胞的特点，是晶胞。B图中的晶体结构不满足晶胞“8个顶角相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。C图中的晶体结构不满足晶胞“三套各4根平行棱分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。D图中的晶体结构不满足“三套各两个平行面分别相同”的要求，无法进行“无隙并置”，不是晶胞。
3.（1）①a.8　b.4　c.2　（2）①8×＋6×＝4
②2　2　8　8
4.（1）X射线衍射仪　分立的斑点　明锐的衍射峰
（2）数目　位置
【探究活动】
　活动1　提示：根据图示可以观察出Zn2＋位于晶胞的内部，1个晶胞含有4个Zn2＋；a位于晶胞的顶点和面心，个数为8×＋6×＝4。
活动2　提示：Zn2＋与a的个数比为1∶1，则该晶体的化学式为ZnS，a代表的离子符号为S2－。
活动3　提示：晶胞的体积为（540.0×10－10 cm）3，一个ZnS晶胞含有4个S2－和4个Zn2＋，则晶胞的密度为＝ g·cm－3。
第二节　分子晶体与共价晶体
第1课时　分子晶体
知识点一
1.分子
2.分子　分子间作用力　共价键
3.非金属氢化物　非金属单质　非金属氧化物　酸　有机物
4.（1）较低　很小　（3）非极性　极性
知识点二
1.范德华力　12　范德华力、氢键
2.氢键　范德华力　氢键　四面体中心　四面体顶角　4　范德华力　氢键　4　12　12
【思考】
　提示：由于氢键的方向性，使冰晶体中每个水分子与四面体顶角方向的4个分子相互吸引，形成空隙较大的网状晶体，使冰的密度比水小，所以结的冰会浮在水面上。
【探究活动】
　活动1　提示：冰晶体中微粒间的相互作用有：共价键、氢键、范德华力；电解水生成氢气和氧气时破坏的作用力是共价键。
活动2　提示：冰晶体中水分子间存在氢键，氢键具有方向性，迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子形成氢键，因此，冰中1个水分子周围只有4个紧邻分子。而硫化氢分子之间没有氢键，只有范德华力，范德华力无饱和性与方向性，晶体中分子采取密堆积，因此，1个硫化氢分子周围有12个紧邻分子。
活动3　提示：水分子存在分子间氢键，CO2分子之间只存在范德华力。
第2课时　共价晶体
知识点一
1.（1）原子　共价键　（2）骨架
【教材挖掘】
　提示：二氧化硅为共价晶体，晶体中不存在单个分子，其化学式为Si与O的最简个数比，而不是分子式。
2.非金属单质　非金属化合物
3.（1）很高　（2）短　大　高
【探究活动】
　活动1　提示：三者形成的是结构相似的共价晶体，其中原子半径：Si＞C，共价键键长：Si—Si＞Si—C＞C—C，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高，硬度越大。
活动2　提示：能。根据元素周期表，碳和硅为同一主族元素，原子半径：C＜Si，因此键长大小顺序为C—C＜C—Si＜Si—Si，键能大小顺序为C—C＞C—Si＞Si—Si，晶体的熔点和硬度大小顺序为金刚石＞碳化硅＞晶体硅。
知识点二
1.（1）109°28'　sp3　（2）6　4　（3）1∶2　（4）12
【思考】
1.（1）提示：8
（2）提示：
（3）提示：a
（4）提示：2r＝a pm，即r＝a pm。
2.提示：依据均摊法可知，金刚石中每个碳原子形成4个共价键，其中碳原子数与C—C共价键数之比是1∶2，故12 g金刚石中含有的C—C数目是2NA。
2.（1）①sp3　109°28'　②4　4　Si　O　2　2　2　1∶2
③12　6　6　（2）硅氧四面体
第三节　金属晶体与离子晶体
第1课时　金属键与金属晶体
知识点一
1.金属阳离子　自由电子　金属阳离子　自由电子　价电子　电子气　金属原子　（2）方向　饱和
2.（1）强　（2）强
3.高　大　钨　铬
知识点二
1.金属键
2.相对滑动　不变　电子气　定向移动　降低　碰撞
【探究活动】
　活动1　提示：金属中存在自由电子，自由电子被所有原子共用，从而把所有金属原子维系在一起，当金属受到外力作用时，各原子层发生相对滑动而具有良好的延展性；在外加电场作用下，自由电子会发生定向移动而导电；自由电子在运动时会与金属原子发生碰撞而传递热量。
活动2　提示：Na、Mg、Al的原子半径逐渐减小，价电子数逐渐增多，金属键逐渐增强，熔点逐渐升高。
活动3　提示：合金与纯金属相比，由于掺入了不同的金属或非金属原子，相当于滚珠之间掺入了细小而坚硬的砂土或碎石，所以一般情况下合金的延展性比纯金属差，硬度比纯金属大。
第2课时　离子晶体　过渡晶体与混合型晶体
知识点一
1.阳离子　阴离子
2.（1）阳离子　阴离子　（2）离子键
3.6　6　12　4　4　8　8　1　1　6
4.（1）高　大　高　大　（2）能
【探究活动】
　活动1　提示：不是，NaCl、CsCl和MgO都是离子晶体，只表示晶体中阴、阳离子个数比，是化学式。
活动2　提示：NaCl晶体。NaCl晶体和CsCl晶体均为离子晶体且离子所带电荷数相同，但Na＋半径小于Cs＋，随着离子半径的增大，离子键强度减弱，晶体熔点降低。
活动3　提示：MgO晶体。由于Mg2＋所带正电荷数比Na＋多，离子半径比Na＋小，O2－所带负电荷数比Cl－多，离子半径比Cl－小，故MgO中离子键强于NaCl中的离子键，所以MgO晶体的熔点高于NaCl晶体。
知识点二
1.（1）分子　共价　金属　离子
【思考】
　提示：其中作为离子晶体处理的是Na2O；作为共价晶体处理的是Al2O3、SiO2；作为分子晶体处理的是P2O5、SO3、Cl2O7。
2.（2）①sp2　共价键　平面六元并环　整个碳原子平面　范德华力　（3）共价键　分子间作用力　（4）高　导电
【思考】
1.（1）提示：＞
（2）提示：金刚石中只存在C—C间的σ键，而石墨中层内的C—C间不仅存在σ键，还存在大π键，电子云重叠程度大，所以C—C间的键长短。
2.提示：3　3　2　2　2∶3
第四节　配合物与超分子
知识点一
1.（1）孤电子对　空轨道　（2）[Cu（H2O）4]2＋　水分子　铜离子　铜离子　水分子　（3）提供　接受　H2O　H＋　[]＋　NH3　H＋　[]＋
2.（1）配位键　（2）①提供空轨道接受孤电子对
②提供孤电子对　直接同中心原子配位　③配位键　6
3.蓝色沉淀　溶解　Cu2＋＋2NH3·H2OCu（OH）2↓＋2N　Cu（OH）2＋4NH3[Cu（NH3）4]2＋＋2OH－　[Cu（NH3）4]2＋＋S＋H2O[Cu（NH3）4]SO4·H2O↓
红色　Fe3＋＋3SCN－Fe（SCN）3　白色沉淀　溶解　无色　Ag＋＋Cl－AgCl↓　AgCl＋2NH3[Ag（NH3）2]＋＋Cl－
4.（1）Fe2＋
【教材挖掘】
　提示：CO能导致人体因缺氧而中毒，说明CO通过配位键与血红素中的Fe2＋结合能力强于O2，故Fe2＋与CO形成的配位键更稳定。
【探究活动】
　活动1　提示：Cl－和H2O；6。
活动2　提示：2 mol；原因是只有外界的Cl－能与AgNO3溶液反应，而内界的Cl－与AgNO3溶液不反应。
活动3　提示：[Cu（NH3）4]2＋更稳定；原因是N和O都有孤电子对，但O的电负性大，吸引孤电子对的能力强，故NH3提供孤电子对的能力比H2O强。
活动4　提示：电负性：F＞H，使得NF3提供孤电子对的能力小于NH3。
知识点二
1.两种　两种　分子间
2.（1）C70　C70　杯酚　（2）空穴
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