(共31张PPT)
第三章 晶体结构与性质
同步微专题3 晶胞的化学组成与有关计算
(2)类型：①长方体(含正方体)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献。
②非长方体晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。如图所示的正三棱柱形晶胞中：
3．晶体密度及微粒间距离的计算
4．晶胞中所求目标原子坐标参数确定的思维模板
【典型例题】
回答下列问题：
(1)氧与钠所形成的一种离子化合物Na2O晶体的晶胞如图1所示，则图中黑球代表的离子是__________(填离子符号)。
图1
(2)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图2所示。
①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为__________。
②若合金的密度为d g·cm－3，晶胞参数a＝_____________nm。
图2
(3)GaAs的熔点为1 238 ℃，密度为ρ g·cm－3，其晶胞结构如图3所示。该晶体的类型为_____________，Ga与As以__________键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol－1和MAs g·mol－1，原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_______________。
图3
②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a＝565.76 pm，其密度为_________g·cm－3(列出计算式即可)。
图4
(5)锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。金属Zn晶体中的原子堆积方式如图5所示，Zn原子核外电子排布式为____________________。六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为_________________________g·cm－3(列出计算式即可)。
图5
【专题训练】
1．通常情况下，氯化钠、氯化铯、二氧化碳和二氧化硅的晶体结构分别如下图所示：
下列关于这些晶体结构和性质的叙述不正确的是 ( )
A．在氯化钠晶体中每个Cl－周围同时吸引6个Na＋，在氯化铯晶体中每个Cl－周围同时吸引8个Cs＋
B．熔化二氧化硅晶体时破坏了分子间作用力
C．二氧化碳晶体是分子晶体，其中不仅存在分子间作用力，而且也存在共价键
D．氯化钠、氯化铯和二氧化碳的晶体都有立方的晶胞结构，但它们的物理性质不同
【答案】B
【解析】在氯化钠晶体中每个Cl－周围同时吸引6个Na＋，在氯化铯晶体中每个Cl－周围同时吸引8个Cs＋，A正确；二氧化硅晶体属于共价晶体，熔化时破坏共价键，B错误；二氧化碳分子晶体中，不仅存在分子间作用力，且构成分子的原子之间可形成化学键，如CO2含有C==O键，C正确；氯化钠和氯化铯为离子晶体，二氧化碳为分子晶体，它们具有不同的物理性质，D正确。
2．如图所示为二维平面晶体示意图，所表示的化学式为AX3的是 ( )
【答案】B
【解析】图中1个灰球周围有6个白球，1个白球周围有3个灰球，灰球与白球数目之比＝3∶6＝1∶2，化学式应为AX2，A不符合题意；图中1个灰球周围有6个白球，1个白球周围有2个灰球，灰球与白球数目之比＝2∶6＝1∶3，化学式应为AX3，B符合题意；图中1个灰球周围有4个白球，1个白球周围有4个灰球，灰球与白球数目之比＝4∶4＝1∶1，化学式应为AX，C不符合题意；图中1个白球周围有6个灰球，1个灰球周围有3个白球，白球与灰球数目之比＝3∶6＝1∶2，化学式应为AX2，D不符合题意。
3．下图是Mg、Ge、 O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。 己知化合物中Ge和O的原子个数比为1∶4；该晶胞的晶胞参数分别为a nm、b nm、c nm，α＝β＝γ＝90°。下列说法错误的是 ( )
【答案】D
4．利用CuSO4和NaOH制备的Cu(OH)2检验醛基时，生成红色的Cu2O，其晶胞结构如图所示：
5．CaTiO3的晶胞为立方晶胞，结构如下图所示：
则与A距离最近且相等的X有______个，M的坐标是__________；若晶胞参数是r pm，NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度是______________________g·cm－3。
6．(2022·全国甲卷)萤石(CaF2)是自然界中常见的含氟矿物，其晶胞结构如图所示，X代表的离子是__________；若该立方晶胞参数为a pm，正负离子的核间距最小为__________pm。(共28张PPT)
第二章 分子结构与性质
同步微专题2
分子的空间结构、杂化类型判断方法
【专题整合】
1．分子的空间结构判断方法
(1)根据价层电子对互斥模型判断。
中心原子的价层电子对数与分子的空间结构有密切联系，对ABm型化合物，A的价层电子对数：
若B为氧原子、硫原子时，则不提供电子；若有成单电子时，则看成电子对。
从价层电子对空间结构中去掉未成键的孤电子对，则为分子的空间结构。
利用价层电子对互斥模型判断分子构型，如下表：
价电
子对数 杂化
类型 配位
原子数 孤电
子对数 价电子对
空间结构 分子空间结构 实例
2 sp 2 0 直线形 直线形 BeCl2
3 sp2 3 0 平面
三角形 平面三角形 BF3
2 1 角形(V)形 SnBr2
4 sp3 4 0 四面
体形 正四面体形 CH4
3 1 三角锥形 NH3
2 2 角形(V)形 H2O
(2)根据杂化轨道类型判断。
由于杂化轨道类型不同，杂化轨道的夹角也不同，其成键时键角也不同，故杂化轨道的类型与分子的空间结构有关系，具体如下表：
杂化
类型 用于杂化的
原子轨道数 杂化轨道
间的夹角 杂化轨道形成
的空间结构
sp杂化 2 180° 直线形
sp2杂化 3 120° 平面三角形
sp3杂化 4 109°28′ 正四面体形
当杂化轨道都参与成键(杂化轨道数与结合的原子数相同)时，杂化轨道形成的空间结构与分子的空间结构一致。
(3)根据共价键的键角判断。
分子的空间结构与共价键的键角的关系如下表：
分子类型 键角 分子的空间结构 实例
AB2型 180° 直线形 CO2、BeCl2等
＜180° V形 H2O、H2S等
AB3型 120° 平面三角形 BF3、BCl3等
＜120° 三角锥形 NH3、NF3等
AB4型 109°28′ 正四面体形 CH4、CCl4等
2．杂化轨道类型的判断方法
(1)由杂化轨道数目判断。
杂化轨道数＝中心原子孤电子对数＋中心原子结合的原子数＝价电子对数。如下表：
杂化轨道数 2 3 4
杂化轨道类型 sp sp2 sp3
(2)根据杂化轨道的空间分布判断中心原子杂化轨道类型：①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子采取sp3杂化；②若杂化轨道在空间的分布为平面三角形，则分子的中心原子采取sp2杂化；③若杂化轨道在空间的分布为直线形，则分子的中心原子采取sp杂化。
(3)根据杂化轨道之间的夹角判断中心原子杂化轨道类型：若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则分子的中心原子采取sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子的中心原子采取sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子的中心原子采取sp杂化。
(4)有机物中碳原子的杂化方式可根据成键情况判断：
若碳原子形成的全部为单键，则为sp3杂化；若有一个双键，则为sp2杂化；若有三键，则为sp杂化。
【答案】D
下列物质的分子中，中心原子的“杂化方式”及“分子空间结构”与CH2O(甲醛)相同的是 ( )
A．H2S B．NH3
C．CH2Br2 D．BF3
【答案】D
【解析】CH2O和BF3均为平面形分子，两者的中心原子均采取sp2杂化；H2S和H2O相似；CH2Br2是CH4中的两个H被Br取代得到，H2S、NH3、CH2Br2的中心原子都采取sp3杂化。
[典例精练]
比较下列各组粒子中的键角大小，由大到小正确的是 ( )
A．CSO、BCl3、SiH4、NH3、H2O
B．SO2、N2O、BeCl2、N3－、CNS－
【答案】A
下列分子中，中心原子杂化轨道类型相同，分子的空间结构也相同的是 ( )
A．H2O、SO2 B．BeCl2、CO2
C．H2O、NH3 D．NH3、CH2O
【答案】B
【解析】A项，H2O分子中心原子采取sp3杂化，为V形；SO2分子中心原子采取sp2杂化，为V形。B项，BeCl2和CO2分子中心原子都是采取sp杂化，为直线形。C项，NH3分子中心原子采取sp3杂化，为三角锥形；H2O分子中心原子采取sp3杂化，为V形。D项，CH2O分子中心原子采取sp2杂化，为平面三角形；NH3分子中心原子采取sp3杂化，为三角锥形。
【专题训练】
1．下列各组分子的中心原子杂化轨道类型相同，分子的空间结构不相同的是 ( )
A．CCl4、SiCl4、SiH4
B．H2S、NF3、CH4
C．BCl3、CH2＝CHCl、环己烷
【答案】B
【解析】A项，中心原子都是sp3杂化，空间结构相同；B项，中心原子都是sp3杂化，孤电子对数不同，分子的空间结构不相同；C项，三氯化硼和氯乙烯的中心原子都是sp2杂化，环己烷中碳原子为sp3杂化；D项，三氧化硫和苯分子的中心原子为sp2杂化，而丙炔中碳原子存在sp和sp3杂化。
2．下列分子中的中心原子杂化轨道的类型和分子构型都相同的是 ( )
A．SO3与SO2 B．NH3与BF3
【答案】C
3．某一化合物分子式为AB2，A属于第ⅥA族元素，B属于第ⅦA族元素，A和B在同一周期，它们的电负性值分别为3.44和3.98。下列推断不正确的是 ( )
A．AB2分子的空间构型为V形
B．A－B键为极性键，AB2分子为非极性分子
C．AB2与水相比，AB2的熔、沸点比水的熔、沸点低
D．A原子的杂化方式是sp3杂化
【答案】B
4．(2023·江西抚州金溪一中联考)党的二十大报告中提到：“我们坚持人民至上、生命至上……”“我们深入贯彻以人民为中心的发展思想……”“我们贯彻总体国家安全观，国家安全领导体制和法治体系……”目前，甘肃某医药公司与北京大学共同开发研制的国家一类抗癌新药乙烷硒啉(Ethaselen)进入临床研究，其结构如图。下列说法错误的是 ( )
A．基态Se原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4
B．分子中有8种不同化学环境的C原子
C．分子中的碳原子采取sp2、sp3杂化
【答案】D
5．按要求完成下列问题。
(1)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是______________。
(2)CS2分子中，共价键的类型有________________，C原子的杂化轨道类型是__________，写出两个与CS2具有相同立体构型和键合形式的分子或离子________________。
(3)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子构型；C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题：
①C和D反应可生成组成比为1∶3的化合物E，E的立体构型为____________________，中心原子的杂化轨道类型为____________。
②化合物D2A的立体构型为____________，中心原子的价层电子对数为__________，单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A，其化学方程式为______________________________________________。
【答案】(1)正四面体
(2)σ键和π键 sp CO2、SCN－(或COS等)
(3)①三角锥形 sp3 ②V形 4 2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl(共17张PPT)
第一章 原子结构与性质
同步微专题1
核外电子排布表示方法的判断与书写
【专题整合】
1．核外电子排布式与原子结构示意图、轨道表示式的关系
原子结构示意图→电子排布式→轨道表示式逐步细化核外电子的运动状态。
2．核外电子排布表示方法的常见误区
(1)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2 (正确)；Fe：1s22s22p63s23p64s23d6(错误)。
3．核外电子排布易混淆概念的比较
以硫原子为例，对比原子核外电子排布的几种表示方法。
表示方法 内容 以硫原子为例
电子排
布式 含
义 用核外电子的能级及各能级上的电子数来表示电子排布的式子 1s22s22p63s23p4
意
义 能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数
表示方法 内容 以硫原子为例
简化电
子排布
式 含
义 把电子排布式中内层电子达到稀有气体原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示 [Ne]3s23p4
意义 避免电子排布式书写过于复杂
表示方法 内容 以硫原子为例
轨道表
示式 含
义 每个原子轨道用1个方框(或圆圈)表示，在方框(或圆圈)内用箭头表示自旋状态不同的电子
意义 能直观地反映电子的分布情况及电子的自旋状态
价层
电子
排布式 含义 主族元素的价层电子指最外层电子 3s23p4
意义 能直观地反映基态原子的电子层数、参与成键的电子数以及最外层电子数
【典型例题】
(1)S的基态原子有__________个未成对电子；Si的基态原子电子排布式为______________________。
(2)31Ga基态原子的电子排布式为_________________________。
(3)基态Cu＋的电子排布式为______________________。
(4)XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Y基态原子的电子排布式为____________。
(5)基态Fe原子有__________个未成对电子，基态Fe3+的电子排布式为______________。
【答案】(1)2 1s22s22p63s23p2(或[Ne]3s23p2)
(2)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)
(3)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)
(4)1s22s22p4(或[He]2s22p4)
(5)4 1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)
【解析】(1)S基态原子的价层电子排布式为3s23p4，根据洪特规则和泡利原理可知，S的基态原子核外有2个未成对电子；依据能量最低原理、洪特规则和泡利原理，14号元素Si的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2。(4)X为N元素，Y为O元素，O元素基态原子的电子排布式为1s22s22p4或[He]2s22p4。(5)Fe原子的价层电子排布式为3d64s2，3d能级上有4个未成对电子，Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。
【专题训练】
1．下列各基态原子的电子排布式或价层电子轨道表示式正确的是 ( )
A．Be：1s22s12p1 B．Cl：1s22s22p63s23p5
【答案】B
2．下列原子或离子的电子排布式正确的是__________________(填序号，下同)，违反能量最低原理的是______________，违反洪特规则的是____________________，违反泡利原理的是__________。
①Ca2+：1s22s22p63s23p6 ②F－：1s22s23p6
【答案】①⑤⑥ ②④ ③⑦ ⑦
3．下列各项叙述中，正确的是 ( )
A．钠原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时，原子释放能量
B．价层电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族，是s区元素
C．所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形，但球的半径大小不同
D．29Cu原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d94s2
【答案】C
【解析】钠原子由基态转化为激发态，要吸收能量，A错误；价层电子排布式为5s25p1的元素位于第五周期ⅢA族，是p区元素，B错误；原子轨道处于全空、全满或半充满状态时，能量最低，故29Cu原子的核外电子排布式应是1s22s22p63s23p63d104s1，D错误。
4．完成下列化学用语。
(1)Cr原子的核外电子排布式为____________________，价层电子排布式为____________，价层电子轨道表示式为__________________。
(2)Cu2+的核外电子排布式为________________________。
(3)As的核外电子排布式为_____________________________，原子结构示意图为_______________，价层电子排布图为_____________。
(4)Co的价层电子排布式为____________，价层电子轨道表示式为________________。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1) 3d54s1
(2)1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9)
(3)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s24p3)
5．(1)(2022·全国甲卷)基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为____________________。
(2)(2022·全国乙卷)氟原子激发态的电子排布式有______________ (填序号，下同)，其中能量较高的是__________。
a．1s22s22p43s1 b．1s22s22p43d2
c．1s22s12p5 d．1s22s22p33p2
(3)(2022·广东卷)Se与S同族，基态硒原子价电子排布式为_______。
