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2011年高考化学二轮专题复习 物质结构
【知识网络】21世纪教育网
一．原子结构
二．化学键21世纪教育网
存在范围 作用本质 作用强弱 决定键能大小因素 影响性质 电子式书 写
离子键 阴阳离子间和离子晶体内 静电作用 强 ①离子电荷数越大，键能越大；②离子半径越小，键能越大 离子化合物的熔沸点、硬度等 有方括号，有正负号
共价键 分子内、原子间、原子晶体内 共用电子对 强 ①原子半径越小，键能越大；②键长越短，键能越大 分子的稳定性，原子晶体的熔沸点、硬度等 无方括号，无正、负号
金属键 金属阳离子和自由电子之间及金属晶体内 静电作用 强 ①离子电荷数越大，键能越大；②离子半径越小，键能越大 金属晶体的熔沸点、硬度等
范德华力 分子间和分子晶体内 电性引力 弱 结构相似的分子，其式量越大，分子间作用力越大。 分子晶体的熔沸点、硬度等
氢键 分子间和分子晶体内 电性引力 弱（稍强） 分子晶体的熔沸点
三．四种晶体对比w。w-w*k&s%5￥u
晶 体 类 型 离 子 晶 体 原 子 晶 体 分 子 晶 体 金 属 晶 体
构 成 微 粒 阴 阳 离 子 原 子 分 子 金属离子和自由电子
微粒间作用力 肯定有离子键可能有共价键 共 价 键 分子间：范德华力分子内：共价键力 金属键
有否分子式 只有气态时，存在单个分子。固态、液态只有化学式 无分子式、是巨大网状结构 有分子式 无
导 电 性 熔化或水溶液导电 无或差 熔化不导电 导 电
熔化时键的变化 断离子键、共价键不一定断 断 键 不 断 键 减 弱
物质种类 盐、强碱、活泼金属氧化物 金刚石、Si SiO2 SiC B 气体、非金属单质、酸、多数有机物 金 属
四．空间问题：
不同的分子结构之间有相同之处，可以相互联想而串成一条线：
1．从H2O的空间构型→HOCl、Cl2O等的分子构型：w。w-w*k&s%5￥u
2．类似的还有：
P4 NH3 NH4+
（空间正四面体） （三角锥形） （正四面体）
3．
空 间 结 构 名称 晶体类型 空 间 结 构 特 点
正四面体结构[来源:21世纪教育网][来源:21世纪教育网21世纪教育网 白磷21世纪教育网21世纪教育网 分子晶体[来源:21世纪教育网 呈空间正四面体，4个磷原子形成6个P-P键,键角600[来源:21世纪教育网21世纪教育网
甲烷 分子晶体 碳原子位于正四体面中心，4个C-C键,键角109.50
金刚石 原子晶体 每个碳原子与其最近的4个碳原子形成正四面体；键角109.50
同一平面的结构 水 分子晶体 键角104.50
苯 分子晶体 平面正六边形，键角1200
石墨 层状晶体 每个碳原子与其最近的3个碳原子成键,每6个碳原子形成一个正六边形,键角600
同一直线的结构 CO2 分子晶体 键角1800
乙炔 分子晶体 键角1800
六元环结构 苯 分子晶体 单个六元环结构,12个原子在同一平面上
石墨 层状晶体 平面的网状结构
金刚石 原子晶体 形成空间网状结构,最小环含有六个碳原子,不在同一平面上
【易错指津】
1．对元素相对分子质量的理解。
质量数是对原子而言的，元素没有质量数，元素的相对原子质量是对各种同位素的原子而言。
原子的质量、同位素的相对原子质量、同位素的质量数与（元素的）相对原子质量、（元素的）近似相对原子质量间存在如下关系：
2．构成单质分子的微粒不一定含有共价键，如稀有气体构成的单原子分子中不含共价键。
3．由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物，如NH4Cl（不含金属元素的离子晶体）。
4．不同元素组成的多原子分子里的化学键不一定是极性键，如H2O2中的O-O键。
5．在金属晶体中只含有金属阳离子（不存在阴离子）。
6．在晶体结构中切割出一个基本结构单元，弄清该单元中的点、边、面为多少个基本单元所共有，则这一点、一条边、一个面对一个基本结构单元的贡献只能是它的1/m（m为共有的基本单元数）。这是“平均值原理”在晶体结构计算中的运用。
7．由极性键形成的分子不一定都是极性分子，也可以是非极性分子。
8．分子晶体和原子晶体内部存在的化学键都是共价键，它们的区别在于构成晶体的基本微粒不一样。构成分子晶体的基本微粒是分子，它的共价键存在于分子的内部，而分子间存在的是范德华力；构成原子晶体的基本微粒是原子。
9．元素X有三种单质分子，其同位素原子不是三种而是两种。aX、bX，分子为：aX2、aXbX、bX2。
【典型例题评析】
例1 硼有两种天然同位素105B和115B，硼元素的相对原子质量为10.80，则对硼元素中105B质量分数的判断正确的是（1995年上海市高考题）
A.20% B.略大于20% C.略小于20% D.80%
思路分析：设105B的原子个数的百分含量为X，则10.80=10X+11(1-X)，解得：X=20%，当年不少考生未认真审题，误选了A。这是把“同位素的原子个数百分比”与“同位素的原子质量分数”混为一谈之故。同位素的原子质量分数与原子个数百分比的关系是：
同位素原子的质量分数=[(该同位素的原子个数百分比×其质量分数)÷(该同位素的近似相对原子质量)]×100%
因此，105B质量分数=[(20%×10)÷10.80] ×100%=18.5%。
答案：C
方法要领：相对原子质量的计算:
（1）对原子质量M=m/[m(12C)/12] (其近似值为质量数)
（2）同位素的相对原子质量Ar=Ar(1)x(1)+Ar(2)x(2)+……(x为物质的量分数)
（3）同位素的近似相对原子质量Ar=A(1)x(1)+A(2)x(2)+……
例2 氯只有35Cl和37Cl两种稳定同位素，它们在氯气中的原子个数之比35Cl:37Cl为3:1。则相对分子质量为70、72、74的氯气分子数之比可能是（2000年上海市高考题）
A.5:2:1 B.5:2:2 C.9:3:1 D.9:3:2
思路分析：相对原子质量为70、72、74的氯气分子，显然是35Cl2、35Cl37Cl、37Cl2三种，对照选项，如35Cl和37C原子个数之比Cl为3:1即可。
35Cl2、35Cl37Cl、37Cl2 35Cl和37C原子个数之比
A 5 2 1 (5×2+2):(2+1×2)=12:4=3:1
B 5 2 2 (5×2+2):(2+2×2)=12:6=2:1
C 9 3 1 (9×2+3):(3+1×2)= 21:5≠3:1
D 9 3 2 (9×2+3):(3+2×2)= 21:7=3:1
答案：A、D
方法要领：首先要搞清相对原子质量70、72、74的氯气分子，其质量数的计算取其最大值和最小值各除以2得35与37，再推出三种分子分别为35Cl2、35Cl37Cl、37Cl2。最后按照选项验证35Cl和37C原子个数之比的是否为3:1。
例3 X、Y、Z和R分别代表4种元素。如果aXm+、bYn+、cZn-、dRm-4种离子的电子层结构相同（a、b、c、d为元素的原子序数），则下列关系正确的是（1997年全国高考题）
A.a-c=m-n B.a-b=n-m C.c-d=m+n D.b-d=n+m
思路分析：既然4种离子的电子层结构相同，就说明a-m=b-n=c+n=d+m。
比较a与b得：a-b=m-n，B项错；比较a与c得：a-c=n-m，A项错；比较c与d得：c-d=n-m，C项错；比较b与d得：b-d=n+m，D项对。
答案：D
方法要领：本题所需的知识是以稀有气体元素的原子电子层结构为基准，进行离子的相互推断。分析的重点是离子电荷数与核电荷数的加减关系。
一题多解：上法是数学运算法，也可用具体微粒代入法，即将aXm+、bYn+、cZn-、dRm-4种离子设定为11Na+、12Mg2+、8O2-、9F-，代入选项，便可立即得出D项。
例4 下列关于稀有气体的叙述不正确的是（2000年全国高考题）
A.原子的最外电子层都有8个电子
B.其原子与同周期ⅠA、ⅡA族阳离子具有相同的核外电子排布
C.化学性质非常不活泼
D.原子半径比同周期ⅦA族元素原子的大
思路分析：氦原子最外层只有2个电子，A不正确；稀有气体的原子比同周期ⅠA、ⅡA族阳离子都多一个电子层，B不正确。
答案：A、B
引申发散：零族元素知识归纳如下：
1． 其原子的最外层电子数除He为2个外，均为8电子的稳定结构。
1． 其原子与同一周期非金属的阴离子和下一周期主族的阳离子（四—七周期为ⅠA、ⅡA）具有相同的核外电子排布。
1． 常况下单质为气体且为单原子分子。
1． 其单质的晶体为分子晶体，晶体中无化学键（与一般晶体不同）。
1． 同周期的原子半径，从左到右依次减小，但到零族突然增大。
1． 化学性质稳定，但Xe、Kr与氟在一定条件下反应，生成氟化物：XeF2、XeF4、XeF6、KrF2等。
例5 下列各组分子中都属于含极性键的非极性分子的是（1996年上海市高考题）
A.CO2、H2S B.C2H4、CH4 C.Cl2、C2H2 D.NH3、HCl
思路分析：此题考查键的极性和分子的极性。A中CO2结构为O=C=O，H2S为S，所以都含
H H H H H
极性键，但H2S是极性分子；B中C2H4为 C==C ，CH4为H—C—H，都含极性键，
H H H
且都属于非极性分子；C中Cl2不含极性键，D中NH3、HCl为极性分子，都不符合题意。
答案：B
方法要领：含有极性键的分子是否有极性需从整个分子看。分子里电荷分布不对称则分子为极性分子，若整个分子里电荷的分布是对称的，则分子为非极性分子。所以分子的极性与构成的化学键及分子的空间构型有关系。
例6 下列性质中，可以证明某化合物内一定存在离子键的是（1993年上海市高考题）
A.可溶于水 B.具有较高的熔点 C.水溶液能导电 D.熔融状态能导电
思路分析：化合物中存在离子键必为离子晶体，而离子晶体区别于其他晶体的突出特点是：熔融状态下能导电，故选D。至于A可溶于水，共价化合物也可以如HCl、乙酸等；B具有较高熔点，也可能为原子晶体，如SiO2；C水溶液能导电，可以是强极性共价键如硫酸等。
答案：D
方法要领：只有离子化合物中存在离子键，在四种晶体中也只有离子化合物在熔融状态下，才能电离出离子。
例7 下列叙述正确的是（1998年全国高考题）
A.同主族金属的原子半径越来越大熔点越高 B.稀有气体原子序数越大沸点越高
C.分子作用力越弱分子晶体的熔点越低 D.同周期元素的原子半径越小越易失去电子
思路分析：A选项考查同主族元素单质的递变规律，从上到下，随离子半径的增大，等价的金属阳离子与自由电子之间的静电作用力（金属键）依次减弱，熔点依次降低，错误；B选项稀有气体的单质属分子晶体，且结构相似，其原子序数越大，分子作用力也越大，因而沸点就越高，正确；C选项明显正确；同周期元素的原子半径越小越易得电子，D选项错。
答案：B、C
方法要领：运用所学的元素周期期律，对每个选项逐一分析，即可选出正确选项。防止把卤素单质的F2到I2的熔点变化规律应用到金属中（它们是两种不同的晶体）。注意稀有气体的单质为分子晶体。
例8 关于晶体的下列说法正确的是（1999年全国高考题）
A.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子 B.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
C.原子晶体的熔点一定比金属晶体的高 D.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低
思路分析：C和D可举出反例:金属中熔点最高的是钨>3000℃,而常见的原子晶体石英(1723℃)要高得多;分子晶体单质硫的熔点112.8℃也比金属晶体汞、钠高一些。
答案：A
方法要领：熔点沸点判断规律是：
①异类晶体：原子晶体>离子晶体>分子晶体
②同类晶体:取决于构成粒子间作用力
原子晶体 共价键键能:键长、原子半径
分子晶体 分子间力:相对分子质量
离子晶体 共价键键能:离子半径、离子电荷
③分子晶体：
（1）组成和结构相似的共价物质,式量越大,分子间力越大,熔沸点越高.
（2）组成结构相似,式量相同物质,分子极性大,分子间力大,熔沸点高.如CO > N2
（3）烷烃的同分异构体,支链多,熔沸点低.
例9 a、b、c、d、e、f、g为7种由短周期元素构成的微粒，它们都有10个电子，其结构特点如下：（1998年上海市高考题）
微粒代码 a b c d e f g
原子核数 单核 单核 双核 多核 单核 多核 多核
带电荷数（单位电荷） 0 1+ 1- 0 2+ 1+ 0
其中b的离子半径大于e的离子半径；d是由极性键构成的四原子极性分子；c与f可形成两个共价型g分子。
试写出：（1）a微粒的原子结构示意图 。
（2）b与e相应元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱比较为 > 。（写化学式）
（3）d溶于水的电离方程式 。
（4）g微粒所构成的晶体类型属 。
（5）c微粒是 ；f微粒是 。（写化学式）
思路分析：根据题给信息，首先是确定符合题意的a～g各是什么微粒。
3种单核微粒容易确定：a显然是Ne；b只可能是Na+，e则是离子半径比Na+小的Mg2+。
双核带1个负电荷的微粒的c是OH-。多核微粒中，f带1个正电荷且与OH-能生成2个g分子，则f是H3O+，OH-+H3O+=2H2O，g就是H2O分子。D是中性分子，且由4个原子构成，只有NH3分子符合这些条件。
答案：（1） （2）NaOH>Mg(OH)2 （3）NH3+H2O NH4++OH- （4）分子晶体 （5）OH-，H3O+
方法要领：有关10电子微粒是高考复习中的热点。要积累这方面的基础知识。10电子微粒有：第二周期非金属元素的氢化物：CH4、NH3、H2O、HF；阳离子：Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+；阴离子有：N3-、O2-、F -。
例10 (1)下列结构图中，代表原子序数从1到10的元素的原子实（原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分），小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，短线代表价键，（2000年广东省高考题）
（示例：F2： ）
根据各图表示的结构特点，写出该分子的化学式：
A：________ B：_________ C：________ D：________
（2）在分子的结构式中，由一个原子提供成键电子对而形成的共价键用→表示，例如：硫酸 ，硝基甲烷 ，写出三硝酸甘油酯的结构式：
________________。
思路分析：本题将周期表与分子结构有机结合，旨在考查对分子结构的分析能力、读图能力以及“原型”知识的迁移能力，对思维的敛散性要求较高。第（1）小题的难点主要在C的结构，要注意中心碳原子四价确定。第（2）小题关键是将硝基甲烷提供硝基结构-N=O迁移运用到三硝
酸甘油酯中。 O
答案：（1）A:NH3 B:HCN C:CO(NH2)2 D.BF3 (2)
方法要领：读懂“原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分”，认真观察图示看懂F2的结构图，将感性知识进行加工归纳为：共价键一价为H、二价为O、三价为N、四价为C。将小球换为相应的原子即得分子式。
例11 (1)中学化学教材上图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。NiO（氧化镍）晶体的结构与NaCl相同，Ni2+与邻近O2-的核间相离为a×10-8cm，计算NiO晶体的密度（已知NiO的摩尔质量为74.7g/mol）。
(2)在某种NiO天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在如右图所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为Nio.97O,试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。(1999年全国高考题)
思路分析：（1）依题意1cm3阴、阳离子总数=
1cm3中Ni2+-O2-离子对数=×
密度=
（2）在1molNio.97O中有0.97mol的镍离子，这些镍离子的电荷总数为2mol，这与氧离子所带的电荷总数的数值是相等的，所以可以列出以下的方程式：
设晶体中Ni3+、Ni2+的物质的量分别为xmol、ymol，依题意有：
3x+2y=2 电荷守恒
x+y=0.97 原子守恒
x=0.06 n(Ni3+):n(Ni2+)=6:91
或由(x+y)/(3x+y)=0.97/1 也可求得：n(Ni3+):n(Ni2+)=6:91。
方法要领：本题命题角度较新颖，实际上难度不大，第（2）题所提供的Ni0.97O信息，实际上是一种“平均化学式”。尽管题给示意图及题目叙述中提到了有“Ni2+”空缺，但“Ni0.97O”的平均化学式与所述的“空缺”无关，它只是遵循着电中性原则，即由于掺杂多带一个电荷的Ni3+代替了部分Ni2+，才使“NiO”变成了“Ni0.97O”。
一题多解：（1）由题意可得氧化镍中有许多由4个Ni2+和4个O2-相邻且占据顶点的小立方体构成，如图所示：此小立方体的每个Ni2+与O2-均为8个小立方体共用，因此小立方体拥有Ni2+与O2-均：4×4/8=1/2，取1mol晶体，则含有6.02×1023/(1/2)个小立方体。晶体密度=m/V=74.7g÷[(a×10-8cm)3×6.02×1023/(1/2)]=62.0/a3 g.cm-3。
（2）0.97mol的镍离子的平均带电量为2，那么1mol镍离子的平均带电量为2/0.97，这是+2和+3价的镍离子的共同电量，由此可列方程式。不同于上解的是，这种做法将0.97mol镍离子化为1mol镍离子来计算。
设1molNi中含Ni2+xmol，则含Ni3+（1-x），根据电荷守恒：
2x+3(1-x)=2/0.97 x=91/97 n(Ni3+):n(Ni2+)=91/97:(1-91/97)=91:6
法三：因为中Nio.97O中既有+2价的离子又有+3价的镍离子，所以可写成xNiO.yNi2O3的复合形式，该形式中很容易看出镍离子的总和为x+2y，氧离子的总和为x+3y因此可列方程如下：
x+2y=0.97 镍离子个数守恒
x+3y=1 氧离子个数守恒
或者列成分式形式：（x+2y ）/（x+3y）=0.97/1 同样可以求出三价镍与二价镍之比。
①每层最多容纳2n2个电子
②最外层不超过8个电子，次外层不超过18个电子
③填充电子由里向外，能量由
低到高
表示方法
决定
元素种类
原
子
AZX
原子核
中子
质子
决定
与质子数确定
原子种类
同位素
质量数
核外电子
运动状态
排布规律
电子云
原子结构示意图
电子式
新键形成
类型
阳离子
既不是电解质也不是非电解质
(可能含共价键)
离子键
共
价
键
离子化合物
电离
极性键
非极性键
配位键
共价化合物
阴离子
共价单质
电离
离子
不电离
非电解质(NH3、SO2)
不电离
化
学
键
描述
键能
键长
键角
分子构型
变化
反应热
旧键破坏
化学变化
原子的质量（g）
同位素的相对原子质量Ar
（元素的）相对原子质量
÷12C/12
Ar(1).x(1)+Ar(2).x(2)+……
同位素的质量数A
取近似整数
原子核的组成
Z+N
(元素的)近似相对原子质量
A(1)x(1)+A(2)x(2)+……
A.
B.…..
C.
D.
Ni3+
Ni3+
Ni3+
O2-
Ni3+
O2-
O2-
O2-
O2-
Ni3+
O2-
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