晶体结构与性质
一、晶体的常识
1.晶体与非晶体
得到晶体的途径：熔融态物质凝固；凝华；溶质从溶液中析出
特性：①自范性；②各向异性（强度、导热性、光学性质等）
③固定的熔点；④能使X-射线产生衍射（区分晶体和非晶体最可靠的科学方法）
2.晶胞--描述晶体结构的基本单元，即晶体中无限重复的部分
一个晶胞平均占有的原子数=1
8×晶胞顶角上的原子数+1
4
×晶胞棱上的原子+1
2
×晶胞面上的
粒子数+1×晶胞体心内的原子数
思考：下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I
2
)、金刚石(C)晶胞的示意图，它们分别平均含几个原子？
eg：1.晶体具有各向异性。如蓝晶（Al
2O
3
·SiO
2
）在不同方向上的硬度不同；又如石墨与
层垂直方向上的电导率和与层平行方向上的电导率之比为1：1000。晶体的各向异性主要表现在（）
①硬度②导热性③导电性④光学性质
A.①③
B.②④
C.①②③
D.①②③④
2.下列关于晶体与非晶体的说法正确的是（）
A.晶体一定比非晶体的熔点高
B.晶体一定是无色透明的固体
C.非晶体无自范性而且排列无序
D.固体SiO
2
一定是晶体
3.下图是CO
2
分子晶体的晶胞结构示意图，其中有多少个原子？
二、分子晶体与原子晶体
1.分子晶体--分子间以分子间作用力（范德华力、氢键）相结合的晶体
注意：a.构成分子晶体的粒子是分子
b.分子晶体中，分子内的原子间以共价键结合，相邻分子间以分子间作用力结合
①物理性质
a.较低的熔、沸点
b.较小的硬度
c.一般都是绝缘体，熔融状态也不导电
d.“相似相溶原理”：非极性分子一般能溶于非极性溶剂，极性分子一般能溶于极性溶剂
②典型的分子晶体
a.非金属氢化物：H
2O、H
2
S、NH
3
、CH
4
、HX等
b.酸：H
2SO
4
、HNO
3
、H
3
PO
4
等
c.部分非金属单质:：X
2、O
2
、H
2
、S
8
、P
4
、C
60
d.部分非金属氧化物：CO
2、SO
2
、NO
2
、N
2
O
4
、P
4
O
6
、P
4
O
10
等
f.大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖等
③结构特征
a.只有范德华力--分子密堆积（每个分子周围有12个紧邻的分子）
CO
2
晶体结构图
b.有分子间氢键--分子的非密堆积以冰的结构为例，可说明氢键具有方向性
④笼状化合物--天然气水合物
2.原子晶体--相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体
注意：a.构成原子晶体的粒子是原子 b.原子间以较强的共价键相结合
①物理性质
a.熔点和沸点高
b.硬度大
c.一般不导电
d.且难溶于一些常见的溶剂
②常见的原子晶体
a.某些非金属单质：金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）、晶体锗(Ge)等
b.某些非金属化合物：碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体
c.某些氧化物：二氧化硅（ SiO
2）晶体、Al
2
O
3
金刚石的晶体结构示意图二氧化硅的晶体结构示意图
思考：1.怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降
2.“具有共价键的晶体叫做原子晶体”，这种说法对吗？
eg：1.在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与键能无关的变化规律是（）
、HCI、HBr、HI的热稳定性依次减弱
B.金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降
、C1
2、Br
2
、I
2
的熔、沸点逐渐升高
可用做保护气
2.氮化硼是一种新合成的无机材料，它是一种超硬耐磨、耐高温、抗腐蚀的物质。下列各组物质熔化时所克服的微粒间的作用力与氮化硼熔化所克服的微粒间的作用力类型相同的是（）
A.氯化钠和金刚石
B.冰和干冰
C.晶体硅和水晶
D.硼和苯
3.
（）晶体硼的晶体类型属于晶体，理由是
（2）已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，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个硼原子。通过分析图形及推算，此晶体结构单元由____个硼原子构成，其中B-B键的键角为，共含有
个B-B键
三、金属晶体
1.电子气理论--金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有的金属原子维系在一起
2.
金属阳离子半径越小，所带电荷越多，自由电子越多，金属键越强，熔点就越高，硬度也
越大
如：K
金属原子在二维空间（平面）上有二种排列方式
金属晶体可以看成金属原子在三维空间中堆积而成，有四种基本模式 ①简单立方堆积--Po
配位数为6，空间占用率52%，每个晶胞含1个原子 ②体心立方堆积--K 型（Na 、K 、Fe ）
配位数为8，空间占用率68%，每个晶胞含2个原子 ③六方最密堆积--Mg 型（Mg 、Zn 、Ti ）
④面心立方堆积--Cu 型（Cu 、Ag 、Au ）
4.混合晶体--石墨晶体
石墨质软：石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动 石墨的熔沸点很高（熔点高于金刚石）：石墨各层均为平面网状结构，碳原子以sp 2杂化与周围三个碳原子形成σ键，垂直平面的p z 轨道形成大π键 eg ：1.在下列有关晶体的叙述中错误的是（ ）
A.分子晶体中，一定存在极性共价键
B.原子晶体中，只存在共价键
C.金属晶体的熔沸点差别很大
D.稀有气体的原子能形成分子晶体 2.下列叙述正确的是（ ）
A.任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子的
B.原子晶体中只含有共价键
C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键
D.分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键
3.金属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈相互作用叫金属键。金属键越强，其金属的
配位数=4（非密置层）
配位数=6（密置层） 每两层形成一个周期，即ABAB 堆积方式 配位数为12 空间利用率74% 每个晶胞含2个原子
每三层形成一个周期，即ABCABC 堆积方式 配位数为12 空间利用率74% 每个晶胞含4个原子
每个Cl -
周围与之最接近且距离相等的Na +
有6个，这几个Na +
构成正八面体；Na +
同理
Cs +
位于体心 Cl -位于顶点
在CsCl 晶体的一个晶胞中 含Cs +：1 含Cl -：8×1/8=1
Na +
位于顶点和面心 Cl -位于棱心和体心 在NaCl 晶体的一个晶胞中 含Na +：1+12×1/4=4 含Cl -：8×1/8+6×1/2=4
Ca 2+
位于顶点和面心 F -位于内部
在CaF 2 晶体的一个晶胞中 含Ca 2+
：8×1/8+6×1/2=4
含F -
：8
硬度越大，熔沸点越高，且据研究表明，一般说来金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强。由此判断下列说法中错误的是（ ）
A.镁的硬度小于铝
B.镁的熔沸点低于钙
C.镁的硬度大于钾
D.钙的熔沸点高于钾 四、离子晶体
1.离子晶体--由阴、阳离子通过离子键结合而成的晶体
物理性质：a.硬度较大 b.熔、沸点较高 c.固态时不导电，熔化状态才导电 2.结构模型 ①NaCl 型晶体
②CsCl 型晶体
③CaF 2型晶体
注意：审题时注意是“分子结构”还是“晶体结构”，若是分子结构，其化学式由图中所有实际存在的原子个数决定，且原子个数比不约简
3.晶格能--气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，或拆开1mol 离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子所吸收的能量
①晶格能越大，离子晶体越稳定，熔沸点越高，硬度越大
②离子晶体中阴、阳离子半径越小，所带电荷越多，离子键越强，晶格能越大
③岩浆晶出规则与晶格能的关系--晶格能高的晶体熔点较高，更容易在岩浆冷却过程中冷晶体类型 分子晶体 原子晶体 金属晶体
离子晶体 构成粒子 分子 原子 金属阳离子和自由电子
阴、阳离子 相互作用 分子间作用力
共价键 金属键 离子键 物理性
熔沸点 很低 很高 一般较高，部分较低 较高 硬度 很小 很大
一般较大，部分较小
较大
导电性
差
差（Si 为半导体）
良好
固态不导电．熔化状态
Ca 2+
的配位数为8，构成立方体 F -
的配位数为4，构成正四面体
A.一种金属元素和一种非金属元素一定能形成离子化合物
B.离子键只存在于离子化合物中
C.共价键只存在于共价化合物中
D.离子化合物中必定含有金属元素
2.下列大小关系正确的是（）
A.晶格能：NaCl B.硬度：MgO>CaO C.熔点：NaI>NaBr D.熔沸点：CO >NaCl 2 3.钙钛矿晶胞结构如下图所示 （1）该晶体结构中氧、钛、钙的离子个数比是，化学式可表示为 （2）在该物质的晶体结构中，每个钛离子周围与它最接近且距离相等的钛离子、钙离子各有、个 （3）若钙、钛、氧三元素的相对原子质量分别为a，b，c，晶体结构图中正方体边长(钛原子之间的距离)为dnm（1nm=10-9m），则该晶体的密度为 g/cm3 表示） （阿伏加德罗常数用N A 习题精选 1.晶体与非晶体的本质区别是（） A.晶体有规则的几何外形，而非晶体没有规则的几何外形 B.晶体内粒子有序排列，而非晶体内粒子无序排列 C.晶体有固定熔、沸点，而非晶体没有固定熔、沸点 D.晶体的硬度大，而非晶体的硬度小 2.石墨晶体的层面上每个正六边型拥有的共价键数和碳原子数分别为（） ，6 ，4 ，3 ，2 是核外电子数最少的元素，Y是地壳中含量最丰富的元素，Z在地壳中的含量仅次于Y，W 可以形成自然界中最硬的原子晶体，下列叙述错误的是（） 是沼气的主要成分 Y是分子晶体 B.固态X 2 是原子晶体 的水溶液俗称“水玻璃” 4.下列有关晶体结构的叙述中，不正确的是（） A.冰晶体中，每个水分子与周围最近的4个水分子通过氢键相吸引，并形成四面体 B.干冰晶体中，每个晶胞平均含有8个氧原子 C.金刚石晶体中，碳原子与C-C键之比为1∶2 D.二氧化硅晶体中，最小环是由6个硅原子组成的六元环 5.下列有关原子晶体的叙述中，不正确的是（） A.原子晶体中可能存在非极性共价键 B.原子晶体的硬度一般比分子晶体的高 晶体中，1个硅原子和2个氧原子以共价键结合 C.在SiO 2 D.金刚砂晶体是直接由硅原子和碳原子通过共价键所形成的空间网状结构的晶体 6.关于晶体的下列说法正确的是（） 金刚石晶体中含有4mol共价键 B.金属镁、金刚石和固体氖都是由原子直接构成的单质晶体 C.金属晶体的熔点可能比分子晶体的低，也可能比原子晶体的高 D.铜晶体中，1个铜离子跟2个价电子间有较强的相互作用 7.某晶体的部分结构为正三棱柱，这种晶体中A、B、C三种微粒数目之比为（） ∶9∶4 ∶4∶2 ∶9∶4 ∶8∶4 8.前些年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。如图所示是该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为（） 9.根据下列性质判断，属于离子晶体的是（） A.熔点2700℃，导电性好，延展性强 B.无色晶体，熔点3550℃，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℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电 10.下列有关晶体的叙述中不正确的是（） A.金刚石的网状结构中,由共价键形成的碳原子环中,最小的环上有6个碳原子 晶体中,每个Na+周围距离相等的Na+离子共有6个 晶体中,每个Cs+周围紧邻8个Cl- D.干冰晶体中,每个二氧化碳分子周围紧邻12个二氧化碳分子 11.下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是（） A.熔点：NaF＞MgF 2＞AlF 3 B.晶格能：NaF＞NaCl＞NaBr C.阴离子的配位数：CsCl＞NaCl＞CaF 2 D.硬度：MgO＞CaO＞BaO 12.有关物质的结构和组成如图所示，下列说法中不正确的是（） A.在NaCl晶体中，距Na+最近的Cl-形成正八面体 B.该气态团簇分子的分子式为EF或FE C.在CO 2晶体中，一个CO 2 分子周围有12个CO 2 分子紧邻 D.在碘晶体中，碘分子的排列有两种不同的方向 的熔点为℃，沸点为℃。在BCl 3 分子中，Cl-B-Cl键角为120°，它可以水解，水解产物 之一是HCl。下列对BCl 3 的叙述中正确的是（） 是原子晶体 B.熔化时BCl 3 能导电 分子是一种极性分子 D.水解方程式：BCl 3 + 3H 2 O ? H 3 BO 3 + 3HCl 14.有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是（） A.①为简单立方堆积，②为六方最密堆积，③为体心立方堆积，④为面心立方最密堆积 B.每个晶胞含有的原子数分别为：①1个，②2个，③3个，④4个 C.晶胞中原子的配位数分别为：①6，②8，③12，④12 D.空间利用率的大小关系为：①<②<③<④ 、金刚石和石墨的结构模型如图所示(石墨仅表示出其中的一层结构) （1）C 60 、金刚石和石墨三者的关系是互为 A.同分异构体 B.同素异形体 C.同系物 D.同位素 （2）固态时，C 60 属于 (填“原子”或“分子”)晶体，其熔点比金刚石 (填“高”、“低”或“无法确定”) （3）晶体硅的结构跟金刚石相似，1 mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是 N A 个；二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅硅单键之间插入1个氧原子，二氧化硅的空间网状结构中，硅、氧原子形成的最小环上氧原子数目是 （4）石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是个 16.下图为一个金属铜的晶胞，请完成以下各题 （1）该晶胞拥有的铜原子数是个 （2）该晶胞称为（填序号） A.六方晶胞 B.体心立方晶胞 C.面心立方晶胞 （3）此晶胞立方体的边长为a cm，Cu的相对原子质量为64，金属铜的密度为ρg/cm3，则阿伏加德罗常数为（用a、ρ表示） 17.现有几组物质的熔点(单位：℃)的数据 A组B组C组D组 金刚石：3550 Li：181 HF：－83 NaCl：801 晶体硅：1410 Na：98 HCl：－115 KCl：776 晶体硼：2300 K：64 HBr：－89 RbCl：718 二氧化硅：1723 Rb：39 HI：－51 CsCl：645 （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）C组中HF熔点反常是由于 （4）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 （5）D组晶体的熔点由高到低的顺序为：NaCl＞KCl＞RbCl＞CsCl，其原因解释为 18.氮化硼（BN）是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF3和BN，如下图所示 请回答下列问题： （1）由B 2O 3 制备BN的化学方程式是 （2）基态B原子的电子排布式为；B和N相比，电负性较大的是，BN中B元素的化合价为 （3）在BF 3分子中，F-B-F的键角是， B原子的杂化轨道类型为，BF 3 和过 量NaF作用可生成NaBF 4，BF- 4 的立体构型为 （4）在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为，层间作用力为 （5）六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为 pm，立方氮化硼的一个晶胞中含有个氮原子、个硼原子，立方氮化硼的密度是 g?cm-3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数为N A ，上图为金刚石晶胞） 19.下图为CaF 2、H 3 BO 3 （层状结构，层内的H 3 BO 3 分子通过氢键结合）、金属铜三种晶体的结 构示意图，请回答下列问题： （1）图Ⅰ所示的CaF 2晶体中与Ca2+最近且等距离的F-数为，图Ⅲ中未标号的铜原 图Ⅲ铜晶体中铜原子堆积模型 子形成晶体后周围最紧邻的铜原子数为 （2）图Ⅱ所示的物质结构中最外能层已达8电子结构的原子是 ，H 3BO 3晶体中B 原子个数与极性键个数比为 （3）金属铜具有很好的延展性、导电性、传热性，对此现象最简单的解释是用 理论 （4）三种晶体中熔点最低的是 （填化学式），其晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为 （5）已知两个距离最近的Ca 2+核间距离为a ×10-8cm ，结合CaF 2晶体的晶胞示意图，CaF 2晶体的密度为 （列出表达式，MCaF 2= 78 g ·mol -1） 族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含VIA 族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题： （1）S 单质的常见形式为S 8，其环状结构如下图所示，S 原子采用的轨道杂化方式是 （2）O 、S 、Se 原子的第一电离能由大到小的顺序为 （3）Se 原子序数为 ，其核外M 层电子的排布式为 （4）H 2Se 的酸性比H 2S （填“强”或“弱”）。气态SeO 3分子的立体构型为 ，SO 2- 3离子的立体构型为 （5）H 2SeO 3的K 1和K 2分别为×10-3和×10-8，H 2SeO 4第一步几乎完全电离，K 2为×10-2，请根据结构与性质的关系解释： ①H 2SeO 3和H 2SeO 4第一步电离程度大于第二步电离的原因 ②H 2SeO 4比H 2SeO 3酸性强的原因 （6）ZnS 在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS 晶体结构如下图所示，其晶胞边长为 pm ，密度为 g ·cm -3（列式并计算），a 位置S 2-离子与b 位置Zn 2+离子之间的距离为 pm （列式表示） 21.碳元素不仅能形成丰富多彩的有机化合物，而且还能形成多种无机化合物，同时自身可以形成多种单质，碳及其化合物的用途广泛 （1）C 60分子的晶体中，在晶胞的顶点和面心均含有一个C 60分子，则一个C 60晶胞的质量为 g （2）干冰和冰是两种常见的分子晶体，下列关于两种晶体的比较中正确的是 a.晶体的密度：干冰＞冰 b.晶体的熔点：干冰＞冰 c.晶体中的空间利用率：干冰＞冰 d.晶体中分子间相互作用力类型相同 （3）金刚石和石墨是碳元素形成的两种常见单质，下列关于这两种单质的叙述中正确的有 a.金刚石中碳原子的杂化类型为sp 3杂化，石墨中碳原子的杂化类型为sp 2杂化 b.晶体中共价键的键长：金刚石中C-C ＜石墨中C-C c.晶体的熔点：金刚石＞石墨 d.晶体中共价键的键角：金刚石＞石墨 e.金刚石晶体中只存在共价键，石墨晶体中则存在共价键、金属键和范德华力 f.金刚石和石墨的熔点都很高，所以金刚石和石墨都是原子晶体 （4）金刚石晶胞结构如图，立方BN 结构与金刚石相似，在BN 晶体中，B 原子周围最近的N 原子所构成的立体图形为 ，B 原子与N 原子之间共价键与配位键的数目比为 ，一个晶胞中N 原子数目为 （5）C 与孔雀石共热可以得到金属铜，铜原子的原子结构示意图为 ，金属铜采用面心立方最密堆积（在晶胞的顶点和面心均含有一个Cu 原子），则Cu 的晶体中Cu 原子的配位数为 。已知Cu 单质的晶体密度为ρg/cm 3，Cu 的相对原子质量为M ，阿伏伽德罗常数N A ，则Cu 的原子半径为 22.前四周期原子序数依次增大的元素A，B，C，D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，平且A-和B+的电子相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2 回答下列问题： （1）D2+的价层电子排布图为 （2）四种元素中第一电离最小的是，电负性最大的是（填元素符号） （3）A、B和D三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示 ①该化合物的化学式为；D的配位数为 ②列式计算该晶体的密度 g·cm-3 （4）A-、B+和C3+三种离子组成的化合物B 3CA 6 ，其中化学键的类型有；该化合物 中存在一个复杂离子，该离子的化学式为，配位体是 23.东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜（铜镍合金）闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题： （1）镍元素基态原子的电子排布式为，3d能级上的未成对电子数为 （2）硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH 3) 6 ]SO 4 蓝色溶液 ①[Ni(NH 3) 6 ]SO 4 中阴离子的立体构型是 ②在[Ni(NH 3) 6 ]SO 4 中Ni2+与NH 3 之间形成的化学键称为，提供孤电子对的 成键原子是 ③氨的沸点（填“高于”或“低于”）膦（PH 3 ），原因是 ；氨是分子（填“极性”或“非极性”），中心原子的轨道杂化类型为 （3）单质铜及镍都是由键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为：I Cu =1958 kJ·mol-1、I Ni =1753 kJ·mol-1，I Cu > I Ni 的原因是 （4）某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示 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 （Cu、Ni的相对原子质量分别为64、59） 高二期末检测试题 化学10.7.8本卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间100分钟。可能用到的相对原子质量：C:12 H:1 0:16 P:31 S:32 Na:23 N:14 CI:35.5 Mg:24 第Ⅰ卷（选择题） 一、选择题（每小题只有一个正确选项，每小题3分，共51分） 1．在物质结构研究的历史上，首先提出原子结构有核模型的科学家是（）A．汤姆生B．玻尔C．卢瑟福D．普朗克 2．以下能级符号不正确的是（）A．3s B．3p C．3d D．3f 3．在多电子原子中决定电子能量的因素是 A．n B．n、l C．n、l、m D．n、l、m、m s 4．下列叙述中正确的是（）A．在共价化合物的分子晶体中不可能存在离子键 B．在离子晶体中不可能存在非极性键 C．全由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物 D．直接由原子构成的晶体一定是原子晶体 5．下列各组中，元素的电负性递增的是 A．Na K Rb B．N B Be C．O S Se D．Na P CI 6. 关于氢键，下列说法正确的是（） Ａ．每一个水分子内含有两个氢键 Ｂ．冰、水和水蒸气中都存在氢键 C．DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的 D．H2O是一种非常稳定的化合物，这是由于氢键所致 7．下列物质的溶、沸点高低顺序正确的是（）A．MgO＞H2O＞O2＞N2 B．CBr4＞CI4＞CCI4＞CH4 C．金刚石＞晶体硅＞二氧化硅＞碳化硅 D．金刚石＞生铁＞纯铁＞钠 8．氮化硼是一种新合成的结构材料，它是超硬、耐磨，耐高温的物质，下列各组物质熔化时所克服的粒子间的作用与氮化硼熔化时所克服的粒子间作用相同的是 ( ) A．硝酸钠和金刚石B．晶体硅和水晶 C．冰和干冰D．苯和酒精 9．氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为 A．两种分子的中心原子的杂化轨道类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化。 晶体结构与性质 一、晶体的常识 1.晶体与非晶体 得到晶体的途径：熔融态物质凝固；凝华；溶质从溶液中析出 特性：①自范性；②各向异性（强度、导热性、光学性质等） ③固定的熔点；④能使X-射线产生衍射（区分晶体和非晶体最可靠的科学方法） 2.晶胞--描述晶体结构的基本单元.即晶体中无限重复的部分 一个晶胞平均占有的原子数=1 8×晶胞顶角上的原子数+1 4×晶胞棱上的原子+1 2×晶胞面上的粒子数+1×晶胞体心内的原子数 思考：下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I 2)、金刚石(C)晶胞的示意图.它们分别平均含几个原子？ eg ：1.晶体具有各向异性。如蓝晶（Al 2O 3·SiO 2）在不同方向上的硬度不同；又如石墨与层垂直方向上的电导率和与层平行方向上的电导率之比为1：1000。晶体的各向异性主要表现在（ ） ①硬度 ②导热性 ③导电性 ④光学性质 A.①③ B.②④ C.①②③ D.①②③④ 2.下列关于晶体与非晶体的说法正确的是（ ） A.晶体一定比非晶体的熔点高 B.晶体一定是无色透明的固体 C.非晶体无自范性而且排列无序 D.固体SiO 2一定是晶体 3.下图是CO 2分子晶体的晶胞结构示意图.其中有多少个原子？ 二、分子晶体与原子晶体 1.分子晶体--分子间以分子间作用力（范德华力、氢键）相结合的晶体 注意：a.构成分子晶体的粒子是分子 b.分子晶体中.分子内的原子间以共价键结合.相邻分子间以分子间作用力结合 ①物理性质 a.较低的熔、沸点 b.较小的硬度 c.一般都是绝缘体.熔融状态也不导电 d.“相似相溶原理”：非极性分子一般能溶于非极性溶剂.极性分子一般能溶于极性溶剂 ②典型的分子晶体 a.非金属氢化物：H 2O、H 2 S、NH 3 、CH 4 、HX等 b.酸：H 2SO 4 、HNO 3 、H 3 PO 4 等 c.部分非金属单质:：X 2、O 2 、H 2 、S 8 、P 4 、C 60 d.部分非金属氧化物：CO 2、SO 2 、NO 2 、N 2 O 4 、P 4 O 6 、P 4 O 10 等 f.大多数有机物：乙醇.冰醋酸.蔗糖等 ③结构特征 a.只有范德华力--分子密堆积（每个分子周围有12个紧邻的分子） CO 2 晶体结构图 b.有分子间氢键--分子的非密堆积以冰的结构为例.可说明氢键具有方向性 ④笼状化合物--天然气水合物 物质结构与性质 第一章原子结构与性质 第一节原子结构 第二节原子结构与元素的性质 归纳与整理复习题 第二章分子结构与性质 第一节共价键 第二节分子的立体结构 第三节分子的性质 归纳与整理复习题 第三章晶体结构与性质 第一节晶体的常识 第二节分子晶体与原子晶体 第三节金属晶体 第四节离子晶体 归纳与整理复习题 （人教版）高中化学选修3 《物质结构与性质》全部教学案 第一章原子结构与性质 教材分析： 一、本章教学目标 1．了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。 2．了解能量最低原理，知道基态与激发态，知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱。 3．了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。 4．认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值。 5．能说出元素电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。 6．从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，在抽象思维、理论分析的过程中逐步形成科学的价值观。 本章知识分析： 本章是在学生已有原子结构知识的基础上，进一步深入地研究原子的结构，从构造原理和能量最低原理介绍了原子的核外电子排布以及原子光谱等，并图文并茂地描述了电子云和原子轨道；在原子结构知识的基础上，介绍了元素周期系、元素周期表及元素周期律。总之，本章按照课程标准要求比较系统而深入地介绍了原子结构与元素的性质，为后续章节内容的学习奠定基础。尽管本章内容比较抽象，是学习难点，但作为本书的第一章，教科书从内容和形式上都比较注意激发和保持学生的学习兴趣，重视培养学生的科学素养，有利于增强学生学习化学的兴趣。 通过本章的学习，学生能够比较系统地掌握原子结构的知识，在原子水平上认识物质构成的规律，并能运用原子结构知识解释一些化学现象。 注意本章不能挖得很深，属于略微展开。 高中化学选修一知识点总结 《选修1·化学与生活》 第一章关注营养平衡第一节生命的基础能源—糖类 1、糖类是绿色植物光合作用的产物。由C、H、O三种元素组成的一类有机化合物，也叫碳水化合物(通式为C n（H20）m)，但其实此名称并不能真实反应糖类的组成和特征，如鼠李糖C6H12O5是糖却不符合此通式，而符合此通式的，如甲醛HCHO、乙酸CH3COOH却不是糖类。 2、葡萄糖分子式C6H12O6，是一种白色晶体，有甜味，能溶于水 3、葡萄糖的还原性: 和银氨溶液反应： ； 和新制Cu(OH)2反应： 。 4、葡萄糖为人体提供能源 ①葡萄糖提供能量的方程式：； ②粮食中的糖类在人体中转化成葡萄糖而被吸收，在体内有三条途径，即：a、直接氧化供能；b、转化成糖元被肝脏和肌肉储存，当血液中的葡萄糖即血糖的质量分数比正常值低时，糖元就释放出来维持血糖浓度的相对稳定；c、转变为脂肪，储存在脂肪组织里。 5、蔗糖和麦芽糖是二糖，它们水解的化学方程式分别是： 6、淀粉是一种重要的多糖，分子式（C6H10O5）n，是一种相对分子质量很大的天然高分子有机化合物，没有甜味，是一种白色粉末，不溶于冷水，但在热水中一部分淀粉溶解在水中，一部分悬浮在水里，长时间或高温可产生糊化。它能水解。淀粉在人体内的水解过程可表示 为，也可在酸的 催化下逐步水解，其方程式。淀粉的特性：I2能使淀粉溶液变成蓝色。这是实验室检验淀粉或I2存在的重要原理。 7、纤维素是绿色植物通过光合作用生成的，是构成植物细胞的基础物质，它是白色，无色无味的物质，是一种多糖，属于天然有机高分子化合物。纤维素在酶或浓硫酸催化下发生 水解，其化学方程式为。纤维素不能作为人类的营养食物，但在人体内不可或缺，如：能刺激肠道蠕动和分泌消化液，有助于失误和废物的排泄……。 第二节重要的体内能源—油脂 化学选修3 期末考试 一、选择题（单选，每小题3分，共48分） 1．下列对化学反应的认识错误的是（） A．会引起化学键的变化 B．会产生新的物质 C．必然引起物质状态的变 D．必然伴随着能量的变化2．对2与2说法正确的是（） A.都是直线形结构 B.中心原子都采取杂化轨道 原子和C原子上都没有孤对电子2为V形结构，2为直线形结构3．下列叙述中正确的是（） A．金属的熔点和沸点都很高 B．H2O2、5都是含有极性键的非极性分子 C．、、、的酸性依次增强 D．H2O是一种非常稳定的化合物，这是由于氢键所致 4．下列无机含氧酸的酸性强弱比较正确的是（） 2>33>H34 C>223>3 5.已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是。根据下表所列数据判断错． 误的是（） A.元素X的常见化合价是+1价 B.元素Y是ⅢA族的元素 C.元素X与氯形成化合物时，化学式可能是 D.若元素Y处于第3周期，它可与冷水剧烈反应 6．下列说法错误的是（） A．s轨道呈圆形，p轨道呈哑铃形 B．元素在元素周期表的区 C．1.5g 3+中含有的电子数为0.8 D．中的碱基互补配对是通过氢键来实现的 7. 下列说法中错误的是（） A．根据对角线规则，铍和铝的性质具有相似性 B．在H3、4+和[(3)4]2+中都存在配位键 C．元素电负性越大的原子，吸引电子的能力越强 D．P4和4都是正四面体分子且键角都为109o28ˊ 8. 用价层电子对互斥理论（）预测H2S和2的立体结构，两个结论都正确的是( ) A．直线形；三角锥形 B．V形；三角锥形 C．直线形；平面三角形 D．V形；平面三角形 9.为（） A.485 · －1 10. 对充有氖气的霓红灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因（） A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量 B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线 C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质 D．在电流作用下，氖原子与构成灯管的物质反应 11. 在乙炔分子中有3个σ键、两个π键，它们分别是（） A．杂化轨道形成σ键、未杂化的两个2p轨道形成两个π键，且互相垂直 B．杂化轨道形成σ键、未杂化的两个2p轨道形成两个π键，且互相平行 C．之间是形成的σ键，之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键D．之间是形成的σ键，之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键12.已知氯化铝易溶于苯和乙醚，其熔点为190℃，则下列结论错误的是（） A.氯化铝是电解质 B.固体氯化铝是分子晶体 C.可用电解熔融氯化铝的办法制取金属铝 D.氯化铝为非极性分子 13．关于原子轨道的说法正确的是（） A.凡是中心原子采取3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体 4分子中的3杂化轨道是由4个H原子的1s 轨道和C原子的2p轨道混 合形成 3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s 轨道和p轨道混合起来形成的一组新轨道 D.凡3型的共价化合物，其中中心原子A均采用3杂化轨道成键 14. 下列说法或表示方法中正确的是 个六元环共有。每个六元环实际拥有的碳原子数为 ______个。C-C键夹角：_______。C原子的杂化方式是______ SiO2晶体中，每个Si原子与个O原子以共价键相结合，每个O原子与个Si 原子以共价键相结合，晶体中Si原子与O原子个数比为。晶体中Si原子与Si—O键数目之比为。最小环由个原子构成，即有个O，个Si，含有个Si-O键，每个Si原子被个十二元环，每个O被个十二元环共有，每个Si-O键被__个十二元环共有；所以每个十二元环实际拥有的Si原子数为_____个，O原子数为____个，Si-O键为____个。硅原子的杂化方式是______,氧原子的杂化方式是_________. 知该晶胞中实际拥有的Na+数为____个 Cl-数为______个，则次晶胞中含有_______个NaCl结构单元。 3. CaF2型晶胞中，含:___个Ca2+和____个F- Ca2+的配位数： F-的配位数： Ca2+周围有______个距离最近且相等的Ca2+ F- 周围有_______个距离最近且相等的F——。 4．如图为干冰晶胞（面心立方堆积），CO2分子在晶胞中的位置为；每个晶胞含二氧化碳分子的个数为；与每个二氧化碳分子等距离且最近的二氧化 碳分子有个。 5．如图为石墨晶体结构示意图， 每层内C原子以键与周围的个C原子结合，层间作用力为；层内最小环有 _____个C原子组成；每个C原子被个最小环所共用；每个最小环含有个C原子，个C—C键；所以C原子数和C-C键数之比是_________。C原子的杂化方式是__________. 6.冰晶体结构示意如图，冰晶体中位于中心的一个水分子 周围有______个位于四面体顶角方向的水分子,每个水分子通过 ______条氢键与四面体顶点上的水分子相连。每个氢键被_____个 水分子共有，所以平均每个水分子有______条氢键。 7.金属的简单立方堆积是_________层通过_________对 _________堆积方式形成的，晶胞如图所示：每个金属阳离子的 配位数是_____，代表物质是________________________。 8.金属的体心立方堆积是__________层通过 ________对________堆积方式形成的，晶胞如图： 每个阳离子的配位数是__________.代表物质是 _____________________。 1.已知A. B. C. D. E都是周期表中的前四周期的元素,它们的核电荷数 A 解答： A. B. C. D. E都是周期表中的前四周期的元素,它们的核电荷数A 高中化学选修三知识点总结 第一章原子结构与性质 1、电子云：用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图。离核越近，电子出现的机会大，电子云密度越大；离核越远，电子出现的机会小，电子云密度越小。 2、电子层（能层）：根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，核外电子分别处于不同的电子层.原子由里向外对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P、Q. 3、原子轨道（能级即亚层）：处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动，分别用s、p、d、f表示不同形状的轨道，s轨道呈球形、p轨道呈纺锤形，d轨道和f轨道较复杂.各轨道的伸展方向个数依次为1、3、5、7。 4、原子核外电子的运动特征可以用电子层、原子轨道(亚层)和自旋方向来进行描述.在含有多个核外电子的原子中，不存在运动状态完全相同的两个电子。 5、原子核外电子排布原理： （1）能量最低原理:电子先占据能量低的轨道，再依次进入能量高的轨道； （2）泡利不相容原理:每个轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子；（3）洪特规则:在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同。 洪特规则的特例:在等价轨道的全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）、全空时(p0、d0、f0)的状态，具有较低的能量和较大的稳定性.如24Cr [Ar]3d54s1、29Cu [Ar]3d104s1 6、根据构造原理，基态原子核外电子的排布遵循图⑴箭头所示的顺序。 根据构造原理，可以将各能级按能量的差异分成能级组如图⑵所示，由下而上表示七个能级组，其能量依次升高；在同一能级组内，从左到右能量依次升高。基态原子核外电子的排布按能量由低到高的顺序依次排布。 7、第一电离能：气态电中性基态原子失去1个电子，转化为气态基态正离子所需要的能量叫做第一电离能。常用符号I1表示，单位为kJ/mol。 (1)原子核外电子排布的周期性 随着原子序数的增加,元素原子的外围电子排布呈现周期性的变化: 每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布重复出现从ns1到 ns2np6的周期性变化. ○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○………… 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ ○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○………… 绝密★启用前 选修3期末7 **测试试卷 考试范围：xxx ；考试时间：100分钟；命题人：xxx 题号 一 二 三 四 五 总分 得分 注意事项： 1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上 第I 卷（选择题） 请修改第I 卷的文字说明 评卷人 得分 一、单项选择 1. 下面元素周期表中全部是金属元素的区域为（） A ．只有s 区 B ．只有d 区 C ．s 区、d 区和ds 区 D ．d 区和ds 区 2. 下列表示氧离子核外电子排布的化学用语不正确的是（） A ．O 2－ 1s 22s 22p 6 B ．O 2－ C ．O 2－ D ．O 2－ 3. 下列能级中轨道数为5的是（） A ．s 能级 B ．p 能级 C ．d 能级 D ．f 能级 4. 据报道：用激光可将置于铁室中的石墨靶上的碳原子“炸松”，再用一个射频电火花喷射出氮气，可使碳、氮原子结合成碳氮化合物(C 3N 4)的薄膜，该碳氮化合物比金刚石还坚硬，则下列说法正确的是（） A ．该碳氮化合物呈片层状结构 B ．该碳氮化合物呈立体网状结构 C ．该碳氮化合物中C —N 键键长大于金刚石中C —C 键键长 D ．相邻主族非金属元素形成的化合物的硬度比单质小 5. X 、Y 、Z 为短周期元素，X 原子最外层只有一个电子，Y 原子的最外层电子数比内层电子总数少4，Z 的最外层电子数是内层电子总数的3倍。下列有关叙述正确的是（ ） A ．X 肯定是金属元素 B ．Y 、Z 两元素形成的化合物熔点较低 晶体结构与性质 一、晶体的常识 1.晶体与非晶体 得到晶体的途径：熔融态物质凝固；凝华；溶质从溶液中析出 特性：①自范性；②各向异性（强度、导热性、光学性质等） ③固定的熔点；④能使X-射线产生衍射（区分晶体和非晶体最可靠的科学方法） 2.晶胞--描述晶体结构的基本单元，即晶体中无限重复的部分 一个晶胞平均占有的原子数=×晶胞顶角上的原子数+×晶胞棱上的原子+×晶胞面上 的粒子数+1×晶胞体心内的原子数 思考：下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(I 2 )、金刚石(C)晶胞的示意图，它们分别平均含几个原子？ eg：1.晶体具有各向异性。如蓝晶（Al 2O 3 ·SiO 2 ）在不同方向上的硬度不同；又如石墨与 层垂直方向上的电导率和与层平行方向上的电导率之比为1：1000。晶体的各向异性主要表现在（） ①硬度②导热性③导电性④光学性质 A.①③ B.②④ C.①②③ D.①②③④ 2.下列关于晶体与非晶体的说法正确的是（） A.晶体一定比非晶体的熔点高 B.晶体一定是无色透明的固体 C.非晶体无自范性而且排列无序 D.固体SiO 2 一定是晶体 3.下图是CO 2 分子晶体的晶胞结构示意图，其中有多少个原子？ 二、分子晶体与原子晶体 1.分子晶体--分子间以分子间作用力（范德华力、氢键）相结合的晶体 注意：a.构成分子晶体的粒子是分子 b.分子晶体中，分子内的原子间以共价键结合，相邻分子间以分子间作用力结合 ①物理性质 a.较低的熔、沸点 b.较小的硬度 c.一般都是绝缘体，熔融状态也不导电 d.“相似相溶原理”：非极性分子一般能溶于非极性溶剂，极性分子一般能溶于极性溶剂 ②典型的分子晶体 a.非金属氢化物：H 2O、H 2 S、NH 3 、CH 4 、HX等 b.酸：H 2SO 4 、HNO 3 、H 3 PO 4 等 c.部分非金属单质:：X 2、O 2 、H 2 、S 8 、P 4 、C 60 d.部分非金属氧化物：CO 2、SO 2 、NO 2 、N 2 O 4 、P 4 O 6 、P 4 O 10 等 f.大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖等 ③结构特征 a.只有范德华力--分子密堆积（每个分子周围有12个紧邻的分子） CO 2 晶体结构图 高中化学选修3知识点总结 二、复习要点 1、原子结构 2、元素周期表和元素周期律 3、共价键 4、分子的空间构型 5、分子的性质 6、晶体的结构和性质 （一）原子结构 1、能层和能级 （1）能层和能级的划分 ①在同一个原子中，离核越近能层能量越低。 ②同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级s、p、d、f，能量由低到高依次为s、p、d、f。 ③任一能层，能级数等于能层序数。 ④s、p、d、f……可容纳的电子数依次是1、3、5、7……的两倍。 ⑤能层不同能级相同，所容纳的最多电子数相同。 （2）能层、能级、原子轨道之间的关系 每能层所容纳的最多电子数是：2n2（n：能层的序数）。 2、构造原理 （1）构造原理是电子排入轨道的顺序，构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。 （2）构造原理是书写基态原子电子排布式的依据，也是绘制基态原子轨道表示式的主要依据之一。 （3）不同能层的能级有交错现象，如E（3d）＞E（4s）、E（4d）＞E（5s）、E（5d）＞E（6s）、E（6d）＞E（7s）、E（4f）＞E（5p）、E（4f）＞E（6s）等。原子轨道的能量关系是：ns＜（n-2）f ＜（n-1）d ＜np （4）能级组序数对应着元素周期表的周期序数，能级组原子轨道所容纳电子数目对应着每个周期的元素数目。 根据构造原理，在多电子原子的电子排布中：各能层最多容纳的电子数为2n2 ；最外层不超过8个电子；次外层不超过18个电子；倒数第三层不超过32个电子。 （5）基态和激发态 ①基态：最低能量状态。处于最低能量状态的原子称为基态原子。 ②激发态：较高能量状态（相对基态而言）。基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级时的状态。处于激发态的原子称为激发态原子。 ③原子光谱：不同元素的原子发生电子跃迁时会吸收（基态→激发态）和放出（激发态→较低激发态或基态）不同的能量（主要是光能），产生不同的光谱——原子光谱（吸收光谱和发射光谱）。利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素。 3、电子云与原子轨道 （1）电子云：电子在核外空间做高速运动，没有确定的轨道。因此，人们用“电子云”模型来描述核外电子的运动。“电子云”描述了电子在原子核外出现的概率密度分布，是核外电子运动状态的形象化描述。 （2）原子轨道：不同能级上的电子出现概率约为90%的电子云空间轮廓图称为原子轨道。s电子的原子轨道呈球形对称，ns能级各有1个原子轨道；p电子的原子轨道呈纺锤形，n p能级各有3个原子轨道，相互垂直（用p x、p y、p z表示）；n d能级各有5个原子轨道；n f能级各有7个原子轨道。 4、核外电子排布规律 （1）能量最低原理：在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。 （2）泡利原理：1个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋方向相反。 （3）洪特规则：电子排布在同一能级的各个轨道时，优先占据不同的轨道，且自旋方向相同。 （4）洪特规则的特例：电子排布在p、d、f等能级时，当其处于全空、半充满或全充满时，即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14，整个原子的能量最低，最稳定。 能量最低原理表述的是“整个原子处于能量最低状态”，而不是说电子填充到能量最低的轨道中去，泡利原理和洪特规则都使“整个原子处于能量最低状态”。 电子数 （5）（n-1）d能级上电子数等于10时，副族元素的族序数=n s能级电子数 （二）元素周期表和元素周期律 1、元素周期表的结构 元素在周期表中的位置由原子结构决定：原子核外的能层数决定元素所在的周期，原子的价电子总数决定元素所在的族。 （1）原子的电子层构型和周期的划分 周期是指能层（电子层）相同，按照最高能级组电子数依次增多的顺序排列的一行元素。即元素周期表中的一个横行为一个周期，周期表共有七个周期。同周期元素从左到右（除稀有气体外），元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。 （2）原子的电子构型和族的划分 族是指价电子数相同（外围电子排布相同），按照电子层数依次增加的顺序排列的一列元素。即元素周期表中的一个列为一个族（第Ⅷ族除外）。共有十八个列，十六个族。同主族周期元素从上到下，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。 （3）原子的电子构型和元素的分区 按电子排布可把周期表里的元素划分成5个区，分别为s区、p区、d区、f区和ds区，除ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。 2、元素周期律 第II卷（非选择题）评卷人得分 一、综合题：共4题每题15分共 60分 1．金属钛(Ti)被誉为21世纪金属，具有良好的生物相容性，它兼具铁的高强度和铝的低密度。其单质和化合物具有广泛的应用价值。氮化钛(Ti3N4)为金黄色晶体，由于具有令人满意的仿金效果，越来越多地成为黄金的代替品。以TiCl4为原料，经过一系列反应可以制得Ti3N4和纳米TiO2(如图1)。 如图中的M是短周期金属元素，M的部分电离能如下表： I1I2I3I4I5 电离能 /kJ·mol－1738 1451 7733 10540 13630 请回答下列问题： (1)Ti的基态原子外围电子排布式为________________。 (2)M是______(填元素符号)，该金属晶体的堆积模型为六方最密堆积，配位数为________。 (3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，纳米TiO2催化的一个实例如图2所示。化合物甲的分子中采取sp2 方式杂化的碳原子有__________个，化合物乙中采取sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序 为________________。 (4)有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似，如图3所示，该晶胞中N、Ti之间的最近距离为a pm，则该氮化钛的密度为______________ g·cm－3(N A为阿伏加德罗常数的值，只列计算式)。该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有________个。 (5)科学家通过X－射线探明KCl、MgO、CaO、TiN的晶体与NaCl的晶体结构相似。且知三种离子晶体的晶格能数据如下： 种离子KCl、CaO、TiN三 晶体熔点由高到低的顺序为________________。 【答案】(1)3d24s2 (2)Mg12 (3)7O>N>C (4)12 (5)TiN>CaO>KCl 【解析】本题主要考查的是物质的结构和性质。(1)Ti位于第四周期，第IVB族，外围电子排布为3d24s2，故答案为3d24s2；(2)金属M的第三电离能远远大于第二电离能，所以M应为短周期第IIA族元素，又因M可把Ti置换出来，所以M应为Mg，其晶体堆积模型为六方最密堆积，配位数为12，故答案为：Mg，12；(3) 离子晶体NaCl KCl CaO 晶格能/kJ·mol－1786 715 3401 高中化学选修3知识点总结 主要知识要点： 1、原子结构 2、元素周期表和元素周期律 3、共价键 4、分子的空间构型 5、分子的性质 6、晶体的结构和性质 （一）原子结构 1、能层和能级 （1）能层和能级的划分 ①在同一个原子中，离核越近能层能量越低。 ②同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级s、p、d、f，能量由低到高依次为s、p、d、f。 ③任一能层，能级数等于能层序数。 ④s、p、d、f……可容纳的电子数依次是1、3、5、7……的两倍。 ⑤能层不同能级相同，所容纳的最多电子数相同。 （2）能层、能级、原子轨道之间的关系 每能层所容纳的最多电子数是：2n2（n：能层的序数）。 2、构造原理 （1）构造原理是电子排入轨道的顺序，构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。 （2）构造原理是书写基态原子电子排布式的依据，也是绘制基态原子轨道表示式的主要依据之一。 （3）不同能层的能级有交错现象，如E（3d）＞E（4s）、E（4d）＞E（5s）、E（5d）＞E（6s）、E（6d）＞E（7s）、E（4f）＞E（5p）、E（4f）＞E（6s）等。原子轨道的能量关系是：ns＜（n-2）f ＜（n-1）d ＜np （4）能级组序数对应着元素周期表的周期序数，能级组原子轨道所容纳电子数目对应着每个周期的元素数目。 根据构造原理，在多电子原子的电子排布中：各能层最多容纳的电子数为2n2 ；最外层不超过8个电子；次外层不超过18个电子；倒数第三层不超过32个电子。 （5）基态和激发态 ①基态：最低能量状态。处于最低能量状态的原子称为基态原子。 ②激发态：较高能量状态（相对基态而言）。基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级时的状态。处于激发态的原子称为激发态原子。 ③原子光谱：不同元素的原子发生电子跃迁时会吸收（基态→激发态）和放出（激发态→较低激发态或基态）不同的能量（主要是光能），产生不同的光谱——原子光谱（吸收光谱和发射光谱）。利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素。 3、电子云与原子轨道 （1）电子云：电子在核外空间做高速运动，没有确定的轨道。因此，人们用“电子云”模型来描述核外电子的运动。“电子云”描述了电子在原子核外出现的概率密度分布，是核外电子运动状态的形象化描述。 第II卷（非选择题） 评卷人 得分 一、综合题：共4题每题15分共60分 1．金属钛(Ti)被誉为21世纪金属，具有良好的生物相容性，它兼具铁的高强度和铝的低密度。其单质和化合物具有广泛的应用价值。氮化钛(Ti3N4)为金黄色晶体，由于具有令人满意的仿金效果，越来越多地成为黄金的代替品。以TiCl4为原料，经过一系列反应可以制得Ti3N4和纳米TiO2(如图1)。 如图中的M是短周期金属元素，M的部分电离能如下表： I1I2I3I4I5 电离能/kJ·mol－1738145177331054013630 请回答下列问题： (1)Ti的基态原子外围电子排布式为________________。 (2)M是______(填元素符号)，该金属晶体的堆积模型为六方最密堆积，配位数为________。 (3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，纳米TiO2催化的一个实例如图2所示。化合物甲的分子中采取sp2方式杂化的碳原子有__________个，化合物乙中采取sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为 ________________。 (4)有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似，如图3所示，该晶胞中N、Ti之间的最近距离为a pm，则该氮化钛的密度为______________ g·cm－3(N A为阿伏加德罗常数的值，只列计算式)。该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有________个。 (5)科学家通过X－射线探明KCl、MgO、CaO、TiN的晶体与NaCl的晶体结构相似。且知三种离子晶体的晶格能数据如下： KCl、CaO、TiN三种离子晶体熔点由高到低的顺序为________________。 【答案】(1)3d24s2 (2)Mg 12 (3)7 O>N>C (4) 12 (5)TiN>CaO>KCl 【解析】本题主要考查的是物质的结构和性质。(1)Ti位于第四周期，第IVB族，外围电子排布为3d24s2，故答案为3d24s2；(2)金属M的第三电离能远远大于第二电离能，所以M应为短周期第IIA族元素，又因M可把Ti 离子晶体NaCl KCl CaO 晶格能/kJ·mol－178******** 第三章晶体结构与性质 第一节晶体常识 第一课时 教学目标设定： 1、通过实验探究理解晶体与非晶体的差异。 2、学会分析、理解、归纳和总结的逻辑思维方法，提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。 3、了解区别晶体与非晶体的方法，认识化学的实用价值，增强学习化学的兴趣。 教学重难点： 1、晶体与非晶体的区别 2、晶体的特征 教学方法建议：探究法 教学过程设计： [新课引入]：前面我们讨论过原子结构、分子结构，对于化学键的形成也有了初步的了解，同时也知道组成千万种物质的质点可以是离子、原子或分子。又根据物质在不同温度和压强下，物质主要分为三态：气态、液态和固态，下面我们观察一些固态物质的图片。 [投影]：1、蜡状白磷； 2、黄色的硫磺； 3、紫黑色的碘； 4、高锰酸钾 [讲述]：像上面这一类固体，有着自己有序的排列，我们把它们称为晶体；而像玻璃这一类固体，本身原子排列杂乱无章，称它为非晶体，今天我们的课题就是一起来探究晶体与非晶体的有关知识。[板书]：一、晶体与非晶体 [板书]：1、晶体与非晶体的本质差异 [提问]：在初中化学中，大家已学过晶体与非晶体，你知道它们之间有没有差异 [回答]：学生：晶体有固定熔点，而非晶体无固定熔点。 [讲解]：晶体有固定熔点，而非晶体无固定熔点，这只是晶体与非晶体的表观现象，那么他们在本质上有哪些差异呢 [投影] [解释]：所谓自范性即“自发”进行，但这里得注意，“自发”过程的实现仍需一定的条件。 例如：水能自发地从高处流向低处，但不打开拦截水流的闸门，水库里的水不能下泻。 [板书]：注意：自范性需要一定的条件，其中最重要的条件是晶体的生长速率适当。 [投影]：通过影片播放出，同样是熔融态的二氧化硅，快速的冷却得到玛瑙，而缓慢冷却得到水晶过程。 [设问]：那么得到晶体的途径，除了用上述的冷却的方法，还有没有其它途径呢你能列举哪些[板书]：2、晶体形成的一段途径： （1）熔融态物质凝固； （2）气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）； （3）溶质从溶液中析出。 [投影图片]： 1、从熔融态结晶出来的硫晶体； 2、凝华得到的碘晶体； 3、从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜晶体。 选修3第三章《晶体结构与性质》章教学设计 东莞市第一中学刘国强 一、本章教材体现的课标内容 1、主题：第一节晶体的常识 了解晶胞的概念，会计算晶胞中原子占有个数，并由此推导出晶体的化学式。 2、主题：第二节分子晶体与原子晶体 知道分子晶体与原子晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。 了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。 3、主题：第三节金属晶体 知道金属键的涵义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。 能列举金属晶体的基本堆积模型。 知道金属晶体的结构微粒、微粒间作用力与分子晶体、原子晶体的区别。 4、主题：第四节离子晶体 能说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。 知道离子晶体的结构微粒、微粒间作用力与分子晶体。原子晶体、金属晶体的区别。 了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱。 二、本章教材整体分析 （一）教材地位 本单元知识是在原子结构和元素周期律以及化学键等知识的基础上介绍的，是原子结构和化学键知识的延伸和提高；本单元知识围绕晶体作了详尽的介绍，晶体与玻璃体的不同，分子晶体、原子晶体、金属晶体、离子晶体，从构成晶体的微粒、晶胞、微粒间的作用力，熔沸点比较等物理性质做了比较，结合许多彩图及详尽的事例，对四大晶体做了阐述；同时，本单元结合数学立体几何知识，充分认识和挖掘典型晶胞的结构，去形象、直观地认识四种晶体，在学习本单元知识时，应多联系生活中的晶体化学，去感受生活中的晶体美，去感受环境生命科学、材料中的晶体知识。 “本章比较全面而系统地介绍了晶体结构和性质，作为本书的结尾章，与前两章一起构成“原子结构与性质、分子结构与性质、晶体结构与性质”三位一体的“物质结构与性质”模块的基本内容。” “通过本章的学习，结合前两章已学过的有关物质结构知识，学生能够比较全面地认识物质的结构及结构对物质性质的影响，提高分析问题和解决问题的能力。” （二）内容体系 本单元知识内容分为两大部分，第一节简单介绍晶体的常识，区别晶体与非晶体，认识什么是晶胞：第二部分分为三节内容，第二节“分子晶体和原子晶体”分别介绍了分子晶体和原子晶体的结构特征及晶体特性，在陈述分子晶体的结构特征时，以干冰为例，介绍了如果分子晶体中分子问作用力只是范德华力时，分子晶体具有分子密堆积特征；同时，教科书以冰为例，介绍了冰晶体里由于存在氢键而使冰晶体的结构具有其特殊性。在第三节“金属晶体”中，首先从“电子气理论”介绍了金属键及金属晶体的特性，然后以图文并茂的方式描述了金属晶体的四种基本堆积模式。在第四节“离子晶体”中，由于学生已学过离子键的概念，教科书直接给出了NaCl和CsCl两种典型离子晶体的晶胞，然后通过“科学探究”讨论了NaCl和CsCl两种晶体的结构；教科书还通过例子重点讨论了影响离子晶体结构的几何因素和电荷因素，而对键性因素不作要求。晶格能是反映离子晶体中离子键强弱的重要数据，教科书通过表格形式列举了某些离子晶体的晶格能，以及晶格能的大小与离子晶体的性质的关系。 选修三物质结构与性质总结 一.原子结构与性质. 1、认识原子核外电子运动状态，了解电子云、电子层（能层）、原子轨道（能级）的含义. 电子云：用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图.离核越近，电子出现的机会大，电子云密度越大；离核越远，电子出现的机会小，电子云密度 越小. 电子层（能层）：根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，核外电子分别处于不同的电子 层.原子由里向 外对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P、Q. 原子轨道（能级即亚层）：处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动，分别用 s、p、d、f表示不同形状的轨道，s轨道呈球形、p轨道呈纺锤形，d轨道和f 轨道较复杂.各轨道的伸展方向个数依次为1、3、5、7. 2.(构造原理） 了解多电子原子中核外电子分层排布遵循的原理，能用电子排布式表示1～36号元素原子核外电子的排布. (1).原子核外电子的运动特征可以用电子层、原子轨道(亚层)和自旋方向来进行描述 .在含有多个核外电子的原子中，不存在运动状态完全相同的两个电子. (2).原子核外电子排布原理. ①.能量最低原理:电子先占据能量低的轨道，再依次进入能量高的轨道. ②.泡利不相容原理:每个轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子. ③.洪特规则:在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同. 洪特规则的特例:在等价轨道的全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）、全空时(p0、d0、f0)的状态，具 有较低的能量和较大的稳定性.如24Cr[Ar]3d54s1、29Cu[Ar]3d104s1. (3).掌握能级交错1-36号元素的核外电子排布式. ns<(n-2)f<(n-1)d 第一章原子结构与性质 一.原子结构 1.能级与能层 2.原子轨道 3.原子核外电子排布规律 ⑴构造原理：随着核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按右图顺序填入核外电子运动轨道（能级），叫做构造原理。 能级交错：由构造原理可知，电子先进入4s轨道，后进入3d轨道，这种现象叫能级交错。 说明：构造原理并不是说4s能级比3d能级能量低（实际上4s能级比3d能级能量高），而是指这样顺序填充电子可以使整个原子的能量最低。也就是说，整个原子的能量不能机械地看做是各电子所处轨道的能量之和。 （2）能量最低原理 现代物质结构理论证实，原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。 构造原理和能量最低原理是从整体角度考虑原子的能量高低，而不局限于某个能级。 （3）泡利（不相容）原理：基态多电子原子中，不可能同时存在4个量子数完全相同的电子。换言之， 一个轨道里最多只能容纳两个电子，且电旋方向相反（用“↑↓”表示），这个原理称为泡利（Pauli ）原理。 （4）洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道（能量相同）时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则叫洪特（Hund ）规则。比如，p3的轨道式 为或 ，而不是。 洪特规则特例：当p 、d 、f 轨道填充的电子数为全空、半充满或全充满时，原子处于较稳定的状态。即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14时，是较稳定状态。 前36号元素中，全空状态的有4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0；半充满状态的有：7N 2s22p3、15P 3s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn 3d54s2、33As 4s24p3；全充满状态的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。 4. 基态原子核外电子排布的表示方法 (1)电子排布式 ①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如K ：1s22s22p63s23p64s1。 ②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素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，例如K ：[Ar]4s1。 (2)电子排布图(轨道表示式) 每个方框或圆圈代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。 如基态硫原子的轨道表示式为 二.原子结构与元素周期表 1.原子的电子构型与周期的关系 (1)每周期第一种元素的最外层电子的排布式为ns1。每周期结尾元素的最外层电子排布式除He 为1s2外，其余为ns2np6。He 核外只有2个电子，只有1个s 轨道，还未出现p 轨道，所以第一周期结尾元素的电子排布跟其他周期不同。 (2)一个能级组最多所容纳的电子数等于一个周期所包含的元素种类。但一个能级组不一定全部是能量相同的能级，而是能量相近的能级。 2.元素周期表的分区 (1)根据核外电子排布 ①分区 ②各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点 ↑↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑(完整版)高中化学选修三期末测试题2含答案
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