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1、命题视角一 杂化轨道与大兀键(一)杂化类型的判断I理 核心知识判断中心原子杂化类型的“三方法”(1)根据中心原子的价层电子对数判断中心原子价层电子对数23456杂化类型s pSp?s p3s p3ds p3 d 2s、p能级共有4个轨道，全部杂化最多有4个杂化轨道，当计算出价层电子对数超过4时，必然有d轨道参与杂化，且参与杂化的d轨道数=价层电子对数一4。(2)根据结构式判断(一般用于有机物分子中C、N的杂化类型判断)杂化类型s p3s p2s pc的成键方式4个单键1个双键和2个单键2个双键或1个三键和1个单键N的成键方式3个单键1个双键和1个单键1个三键(3)根据键角判断若键角为1 0 9
2、.5。或接近1 0 9.5。，则为s p3杂化；若键角为1 2 0。或接近1 2 0。，则为s p?杂化；若键角为1 8 0。，则为s p杂化。1练:座试能力1.(1)(2 0 2 2全国乙卷)一氯乙烯(C 2 H 3 C 1)分子中，C的一个 杂化轨道与C 1的3 p.r轨道形成C C 1 键,并且C 1的3 P z轨道与C的2 P z轨道形成3中心4电子的大兀键(小)。(2 0 2 2.全国甲卷)2 0 0 8年北京奥运会的“水立方”，在2 0 2 2年冬奥会上华丽转身 为“冰立方”，实现了奥运场馆的再利用，其美丽的透光气囊材料由乙烯(C H 2-C H 2)与四氟乙烯(C F2=C F2
3、)的共聚物(E T FE)制成。C F 2=C F 2和E T FE分子中C的杂化轨道类型分别为 和 O(2 0 2 2.湖南卷)科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物，该物质可以在温和条件下直接活化H 2,将N 3-转化为NHK反应过程如图所示：产物中N原子的杂化轨道类型为 o答 案(l)Sp2 O(2)s p2 s p3 s p3II H /C=C/解 析(1)一氯乙烯的结构式为H C l,碳原子采取s p2杂化，因此C的一个s p2杂化轨道与C 1的3 P x轨道形成C C l O键。(2)C F2=C F2分子中存在碳碳双键，故分子中C的杂化类型为s p2；E T F E为共聚物，分子中
4、化学键全部为单键，故E T F E分子中C的杂化类型为s p3。(3)由结构简式可知，产物中氮原子的价层电子对数为4,原子的杂化方式为s p3杂化。2.(1)由于硅的价层有d轨道可以利用，而碳没有，因此它们的化合物结构和性质存在较大差异。化合物N(C H 3)3(三角锥形)和N(SiH 3)3(平面三角形)的结构如下图所示，则N(C H 3)3和N(SiH 3)3中N的 杂 化 方 式 分 别 为,更易形成配合物的是 o(2)N H 3 B H 3分子中，N B化学键称为 键，其电子对由_ _ _ _ _ _ _ 提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：3 N H 3 B H 3 +6 H2O
5、=3NH4+B 3 O 厂+9 H 2()3-B/()()B 3 0 钉的结构为B B/()()()。在该反应中，B原子的杂化轨道类型由变为-答 案(l)s p s p2 N(C H 3)3 配位键 N Sp3 s p2解 析 由 化 合 物 N(C H 3)3 的空间构型为三角锥形可知，氮原子的杂化方式为s p3,氮原子的价层电子对数为4,孤电子对数为1；由N(SiH 3)3 的空间构型为平面三角形可知，氮原子的杂化方式为s p2,化合物中氮原子的价层电子对数为3,结合题干信息“硅的价层有d 轨道可以利用”可推知N中未形成共价键的1 对电子用于形成大兀键。N(C H 3)3 中氮原子有孤电子
6、对，则 N(C H 3)3 更易形成配合物。(2)N H3B H 3 中N有孤电子对，B有空轨道，N和B形成配位键，电子对由N提供。N H 3 B H 3 中B形成四个键，为s p3 杂化，B 3。中B 形成3 个。键，为s p 2 杂化。(二)键角大小的比较：理二核g理影响键角大小的因素主要是中心原子的杂化类型。中心原子孤电子对数、配位原子的电负性大小、中心原子的电负性大小等，这几个影响键角的因素都是有条件的，在影响键角的能力方面也是有区别的。(1)电子对斥力大小的顺序孤电子对之间的斥力 孤电子对与成键电子对之间的斥力成键电子对之间的斥力例如：C H4、N H3、H 2 O 三种分子的中心原
7、子价层电子对数均为4,VSE P R 模型均为四面体形，C H4、N H3 和 H 2 0 中孤电子对数分别是0、1、2,故键角大小顺序为C H4 N H3 H2 O,图示如下。（2）双键之间的斥力 双键与单键之间的斥力 单键之间的斥力例如：SO2c12的VSEPR模型为四面体形，因S=0是双键，SC1是单键，依据斥力的大小顺序判断：“/O S0”10928“/C1SC1”“NOSC1”X W XS X S-XS（其中尤代表配位原子的电负性，下标W为弱，S为强）例 如:SO2F2 中“NFSF”为 98。，而 SO2c1 2 中“ClSCl”为 1020,后者键角较大的原因就是C 1的电负性小
8、于F,C 1-S-C 1中价层电子对的斥力大于FSF中价层电子对的斥力，故SO2c12分子中键角大。典 例1（2020山东卷）NH3、P R、A s%的立体构型均为三角锥形（t、），三种分子中键角由大到小的顺序为答案 NH3PH3ASH3解析 N、P、A s属于同一主族元素，其电负性：N P A s,因三种氢化物分子中的中心原子电负性逐渐减弱，则分子中成键电子对逐渐远离中心原子，致使成键电子对的排斥作用降低，键角逐渐减小，即键角由大到小的顺序为NH3PH3ASH3OI方法模型，判断键角大小的思维流程双键间斥力 双键与单键间的斥力 单键间的斥力。如HCHO分子中,NOC-H（大于 12O）N H
9、 -cH（小于 120）最后看化学键类型练:应试能力3 .（1）下列四种分子：氏0、C O 2、BF 3和C H 4,键角最大的是 o（2）N H3、N F 3、N C 1 3三种分子的中心原子相同，三种分子中键角由大到小的顺序是o答 案（1）C O 2 （2）N H3 N C 1 3 N F 3解 析（1）四种分子中键角最大的是直线形分子C 0 2（s p杂化），键角为1 8 0。；其次是平面三角形分子BF 3（s p 2杂化），键角为1 2 0；再次是正四面体结构的C H4（s p 3杂化），键角为1 0 9。2 8，；最后是V形分子H2 O（s p 3杂化，有2对孤电子对），键角为1 0
10、 5。（2）N H3、N F 3、NCb三种分子的中心原子均为N,杂化方式均为s p 3杂化，孤电子对数均为1,但电负性：FC1H,则成键电子对距中心原子（N）的距离：N FNC 1 N H,故键角：N H 3 N C h N F 3 oO（）II II4 .（1）甲醛（和光气（C 1一（一C 1）分子中，键角/H C HN C IC C 1（填“大于”“小于”或“等于”）。H 可与H2O形成H3 O+,H3O中H-OH的键角比H2O中H O H的键角大,原因为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
11、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _o（3）乙酸分子（H3c 2 OH）中键角1（填 大 于 ”等 于 或“小于”）键角2,原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _答 案（1）大 于（2汨2。中氧原子有两对孤电子对，H3。中氧原子有一对孤电子对，排斥力 较 小（3）大 于 C-0 对 CC 的斥力大于C0 对 CC 的斥力解 析（1）两种物质中碳原子都采用Sp2杂化，都没有孤电子对，氯的电负性
12、比氢大，甲醛的共用电子对更向碳原子集中，碳氢键间的斥力更大，键角更大。（2汨3。+、H 2 O的中心原子的价层电子对数均为4,H 2 0中0 原子有两对孤电子对，H30+中 0 原子有一对孤电子对，因为孤电子对间的排斥力孤电子对与成键电子对间的排斥力成键电子对间的排斥力，导致FhO*中HOH 的键角比H2。中H0H 的键角大。（3）由于双键对单键的斥力大于单键对单键的斥力，故乙酸分子结构中键角1大于键角2。5.（1）（2022.重 庆 期 考）Na3AsO4中 含 有 的 化 学 键 类 型 包 括AsCT的 空 间 构 型 为；AsO中 OAsO 键角（选 填“”或“s p 3 小 于 正
13、四 面 体 形 0C lS解 析（l）Na3AsO4中含有的化学键类型包括Na+与AsO之间的离子键,AsO厂中A s原子与O 原子之间的共价键；AsO厂的中心A s原子的孤电子对数为 A s O 中O A s 0键角；(2)根据()、L、原子的成键规则知，SO(C H3)2 的 结 构 简 式 为 s-C H.t s有 3对成键电子、1 对孤对电子，故S 为s p 3 杂化；SO(C H3)2 中S 原子为s p 3 杂化，且有一对孤对电子，而 C H3 c o e H3 中跋基C原子为s p 2 杂化，没有孤对电子，故 SO(C H3)2中键角Z C S 0小于C H 3 c o e H
14、3 中键角Z C C 0。C I O；中C l 原子的价层电子对数为4,孤电子对数为0,则 C 1 O 4 的空间构型是正四面体形。元素的非金属性越强，电负性越大，故电负性0 C l S。(三)大兀键的判断K 理 核心知识1 .含义在一个具有平面(或直线)结构的多原子分子中，如果彼此相邻的3个或多个原子中有垂直于分子平面的、对称性一致的、未参与杂化的原子轨道，那么这些轨道可以相互重叠，形成多中心兀键。这种不局限在两个原子之间的“键称为离域键，或共加大”键，简称大允键。2 .大兀键的形成条件形成大兀键的条件这些原子多数处于同一平面上这些原子有相互平行的P 轨道p 轨道上的电子总数小于p轨道数的2
15、 倍3 .大兀键表示符号1 1%,加表示相互平行的p 轨道的数目，表示相互平行的p 轨道里的电子数。理论计算证明PH3、H2O H2S,H F H C 1,乙醇沸点大于C H3 0 c H3的原因是乙醇分子间能形成氢键。分子内氢键使物质沸点降低。例如沸点：邻羟基苯甲醛对羟基苯甲醛。使物质易溶于水：如N H3、C 2 H5 0 H、C H3 c H0、H2 O 2、C H3 c o 0 H等易溶于水,其原因是该分子与水分子之间能形成氢键。解释一些特殊现象。例如水结冰体积膨胀（水分子间形成氢键数目增多，排列更有序，体积大，密度小）。练 送 试 能 力9.（1）（2 0 2 2.广东卷汨2 Se 的
16、 沸 点 低 于 H2O ,其 原 因 是(2)(2022.山东卷)在水中的溶解度，毗咤(、)远大于苯，主要原因是(3)(2022.浙江1月选考)两种有机物的相关数据如表:物质HCON(CH3)2HCONH2相对分子质量7345沸点/153220HCON(CH3)2的相对分子质量比HCONH2的大，但其沸点反而比HCONH2的低,主要原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _答 案(1)两者都是分子晶体，由于水存在分子间氢键，
17、沸点高此咤能与H2O分子形成分子间氢键 毗咤和H2O均为极性分子相似相溶，而苯为非极性分子(3)HCON(CH3)2分子间只有一般的分子间作用力，HCONH2分子间存在氢键，破坏一般的分子间作用力更容易，所以沸点低解 析(1)水分子之间存在氢键，故其沸点高。(2)已知苯分子为非极性分子，H2O分子为极性分子，且哦唳中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，毗哽远大于苯。(3)HCON(CH3)2分子间只有一般的分子间作用力，HCONH2分子间存在氢键，破坏一般的分子间作用力更容易，所以沸点低。10.(1)NH3常用作制冷剂,原因是_ _ _ _ _ _ _ _
18、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _O硝酸和尿素的相对分子质量接近，但常温下硝酸为挥发性液体，尿素为固体，请解释原因：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _O(3)丙酸钠(CH3cH2coONa)和氨基乙酸均能水解，水解产物有丙酸(CH3cH2coOH)和氨基乙酸(H 2 N C H 2 c o O H),常温下丙酸为液体，而氨基乙酸为固体，主要原因是 尸 N H,IH.(
19、4)苯胺(J)与甲苯(=/)的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(-5.9)、沸点(1 8 4.4 )分别高于甲苯的熔点(一9 5.0 )、沸点(1 1 0.6 ),原因是o答 案(1)N H 3分子间能形成氢键，沸点高，易液化，汽化时吸收大量的热，所以能够作制冷剂(2)尿素分子间存在氢键，使其熔、沸点升高，而硝酸分子内存在氢键，使其熔、沸点降低(3)竣基的存在使丙酸形成分子间氢键，而氨基乙酸分子中，段基和氨基均能形成分子间氢键(4)苯胺分子之间存在氢键1 1.简要解答下列问题。氧 元 素 的 氢 化 物(H2O)在 乙 醇 中 的 溶 解 度 大 于H2S,其原因是(2)已知苯酚(具有弱酸性，其
20、中K a=L l X 1 0。；水杨酸第一级电离Ccf厂形成的离子 2 ()H 能形成分子内氢键。据此判断，相同温度下电离平衡 常 数K a 2(水杨酸)(填“”或V”)K a(苯 酚)，其原因是(3)H2O分 子 内 的O H、分 子 间 的 范 德 华 力 和 氢 键 从 强 到 弱 依 次 为OHHO11()=/的沸点比高，原因是（4）硼酸晶体是片层结构，其中一层的结构如图所示。硼酸在冷水中溶解度很小,但在热水中较大，原因是 o答 案（1）水分子与乙醇分子之间形成氢键 V COCT与一0 H形成分子内氢键，使其更难电离出H-OH（3）0 H、氢 键、范 德 华 力 形 成 分 子 内 氢
21、 键，而形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大冷水时，晶体中硼酸分子间以氢键缔合在一起，难以溶解；加热时，晶体中部分氢键被破坏，硼酸分子与水分子形成氢键，溶解度增大解 析（1汨20在乙醇中的溶解度大于H2S,是因为水分子与乙醇分子之间可形成厂（。（）一氢 键。（2）氧 的 电 负 性 较 大，则 H 能 形 成 分 子 内 氢 键，即OH0（COCT中双键氧与羟基氢之间存在氢键），其大小介于化学键和范德华力之间，使其更难电离出H+,则水杨酸第二级电离常数小于苯酚的电离常数。（3）氢键弱于共价键而强于范德华力。对羟基苯甲醛形成分子间氢键，使其沸点升高,邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，使其沸点降
22、低。（4）晶体中硼酸分子间能以氢键结合在一起形成大分子，难以溶于冷水；加热时可以破坏晶体中的部分氢键，从而使硼酸分子与水分子之间形成氢键，溶解度增大。(二)物质熔、沸点高低的比较理工核心知职晶体熔、沸点高低的比较(1)一般情况下，不同类型晶体的熔、沸点高低规律：共价晶体离子晶体分子晶体。(2)形成共价晶体的原子半径越小、键长越短，则键能越大，其熔、沸点就越高。(3)形成离子晶体的阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，熔、沸点就越高。(4)金属晶体中金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其形成的金属键越强，金属单质的熔、沸点就越高。(5)分子晶体的熔、沸点比较规律形成分子间氢键的分
23、子，其熔、沸点就越高；形成分子内氢键的物质，其熔、沸点就越低。组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，其熔、沸点就越高。组成和结构不相似的分子(相对分子质量接近)，分子极性越大，其熔、沸点就越高。同分异构体分子中，支链越少，其熔、沸点就越高。典 例3比 较 下 列 错 卤 化 物 的 熔 点 和 沸 点，分 析 其 变 化 规 律 及 原 因GeC14GeBt4Gel4熔点/-49.526146沸点/83.1186约400答 案GeC14、GeBm G eh的熔、沸点依次升高。原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强解析 从表格中数据可知，三种卤化物的熔、沸点都较低，
24、故三者均为分子晶体,且分子间不存在氢键，故影响它们熔、沸点的主要原因是范德华力的大小，分子的相对分子质量越大，范德华力越强，熔、沸点越高。|方法模型一解答晶体熔、沸点大小不同原因的答题模板练:应试能力12.（1）（2021 山东卷）0F2的熔、沸点（填“高于”或“低于”）C L O,原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _（2）（2022.全国乙卷）卤化物CsICb受热发生非氧化还原反应，
25、生成无色晶体X 和红棕 色 液 体 Y。X为 o 解 释 X的 熔 点 比 Y高 的 原 因（3）（2022浙江1 月选考）四种晶体的熔点数据如表:物质CF4SiF4BF3A1F?熔点/-183-90-1271 000CF4和 SiF4熔 点 相 差 较 小，BF3和 A1F3熔 点 相 差 较 大，原因是答 案（1）低 于 OF2和 C12O都是分子晶体，结构相似，C12O的相对分子质量大,则 C12O的熔、沸点高（2）CsCl CsCl为离子晶体，IC1为分子晶体，离子晶体的熔点高于分子晶体(3)C F 4和S i F 4都是分子晶体，结构相似，分子间作用力相差较小，所以熔点相差较小；B
26、F 3通过分子间作用力形成分子晶体，A 1 F 3通过离子键形成离子晶体，破坏离子键需要能量要多得多，所以熔点相差较大解 析(1)O F 2和C 1 2 0都是分子晶体，结构相似，。2。的相对分子质量大，则C b O的熔、沸点高；(2)C s I C 1 2发生非氧化还原反应，各元素化合价不变，生成无色晶体和红棕色液体，则无色晶体为C s C l,红棕色液体为I C 1,而C s C l为离子晶体，熔化时克服的是离子键，I C 1为分子晶体，熔化时克服的是分子间作用力，因此C s C l的熔点比I C 1高；(3)C F 4和S i F 4都是分子晶体，结构相似，分子间作用力相差较小，所以熔点
27、相差较小；B F 3通过分子间作用力形成分子晶体，A 1 F 3通过离子键形成离子晶体，破坏离子键需要能量要多得多，所以熔点相差较大。1 3.回答下列问题：(1)如图为S 8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _WS 在C O 2低压合成甲醇反应(C O 2+3 H 2=C H 3 O H+H 2 O)所涉及的4种物质中,沸点从高到
28、低的顺序为,原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(3)一些氧化物的熔点如表所示：氧化物L i2OM g OP4O6S O 2熔点/1 5702 80023.8-75.5解释表中氧化物之间熔点差异的原因：(4)化肥(N H 4)2S O 4中会含有N 4H 4(S O 4)2,该物质在水中电离出S O k和N 4H仁，N 4H 3+遇到碱性溶液会生成一种形似白磷(P 4)的N 4分子,N
29、 4比P 4的沸点原因为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _答 案(1)S 8相对分子质量大，分子间范德华力强(2)H2O CHJOH CO2 H2 H2O与 CH30H均为极性分子，H20 中氢键比甲醇多；C02与H2均为非极性分子，C02的相对分子质量大，范德华力较大(3)Li2。、MgO为离子晶体，PO6、S02为分子晶体；离子键强弱：MgOLi2O；分子间作用力：P4O6SO2低 N
30、4和 P4都为非极性分子，N4的相对分子质量低于P 4,分子间作用力比P4小解 析(18和 S02均为分子晶体，S8的相对分子质量大于S 02,因此S8的分子间作用力大，熔、沸点比S02的高。(2)水和甲醇均为极性分子，常温常压下呈液态；C02和 H2均为非极性分子，常温常压下呈气态，故水、甲醇的沸点大于C02和H2的沸点。由于水分子的2 个氢原子都能参与氢键的形成，而甲醇分子中只有羟基上的氢原子参与氢键的形成，所以水中氢键数目多于甲醇，即水的沸点高于甲醇；C02的相对分子质量大于H2则范德华力：CO2H2,因此，C02的沸点高于H2O(3)氧化锂、氧化镁是离子晶体，六氧化四磷和二氧化硫是分子
31、晶体，离子键比分子间作用力强；而分子间作用力：P4O6SO?,离子键强弱：MgOLi2O(4)结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高，N4和P4都为正四面体结构，都为非极性分子，N4的相对分子质量小于P4,分子间作用力比P4小，则N4比P4的沸点低。命题视角三原子坐标与配位数(一)原子分数坐标的确定肌理核心知识原子分数坐标(1)概念以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子分数坐标。(2)原子分数坐标的表示方法晶胞中的任一一个原子的中心位置均可用3 个分别小于1 的数在立体坐标系中表示出来，如 图 1 中位于晶胞原点4 顶点)的原子的坐标为(
32、0,0,0)；8 点原子分数坐标为(；，/I)；C 点原子分数坐标为七，0,0；D点原子分数坐标为(2，0,0)。(3)示例：一种四方结构的超导化合物的晶胞如图2 所示，图中原子1 的坐标为练二座试能力14.(1)(2022广东六校三次联考)N i O 的晶胞结构如图甲所示，其中原子坐标参数A为(0,0,0),B为(1,1,1),则C的原子坐标参数 o(2)(2022.长沙适应性考试)原子坐标参数表示晶胞内部各离子或原子的相对位置。F的化合物种类很多，如图乙为D与F形成化合物的立方晶胞，其中部分离子坐标参数为 a(0,0,0)、b(l,0,1)、c(l,1,2)、d(2,1,1)。则 e 点的
33、D离子的坐标参数为.(2021 海南卷)M n S 晶胞与N a C l 晶胞属于同种类型，如图所示。以晶胞参数为单位长度建立坐标系，可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子坐标。在晶胞坐标系中，a点硫原子坐标为(1,b点镒原子坐标为(0,0),则c点镒原子坐标为 O答 案(1)(1，,3 (2)修 p(J1解 析(1)根据图中各原子位置可确定C的原子坐标参数为(1,(2)根据部分已知离子的坐标参数及e点的位置，可知e点D离子的坐标为住，号。(3)根据题目所给信息，依据a、b两点原子的三维坐标推得，MnS晶胞的三维坐标关系是以b点左侧y轴上同一高度的S原子中心为三维坐标中心，轴向上每两个最近的S原
34、子(或Mn原子)间距为单位长度，那么c点Mn原子的坐标为(0,1,1 5.(1)硒化锌晶胞结构如图甲所示，其晶胞参数为a p m。sZn已知原子坐标：A点为(0,0,0),B点为(1,1,1),则C点的原子坐标(2)Z n Ge P2晶胞结构如图乙所示。ZnOGeO P原子的分数坐标，即将晶胞参数a、b、c均看作“1”所得出的三维空间坐标，则晶胞图中“2”P原子的分数坐标为 o答 案 G，4,4；日4 1解析 根据硒化锌晶胞中相邻的S e 2-与ZF之间的距离为晶胞体对角线长度3+的配位数为 2+2+2=6；(2)X化合物中有2个氮原子和2个氧原子提供孤电子对，所以中心原子铜的配位数是4。(3
35、)根据球棍模型，硝酸根离子中的2个氧原子与T i 4+连接成环，则T i”的配位数是8o命题视角四晶胞的计算与投影图(一)计算晶体的密度!析:典题示例典例4 (2 0 2 2.湖南卷)钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在疝、y z和 平面投影分别如图所示:该超导材料的最简化学式为Fe原子的配位数为.该晶胞参数a=b=0.4 nm c=1.4 nm。阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为 g-cm-3(列出计算式)。答 案 KFezSez42X(39+56X2+79X2)7 VAX0.4X0.4X1.4X10-21解 析 由平面投影图可知，晶胞中位于顶点和体心的钾原子个数为8 x 1+l
36、=2,均位于棱上和体内的硒原子的个数为8 x 1+2=4,均位于面上的铁原子个数为 8 X 3=4,该物质的晶胞结构如图所示：匕，则超导材料最简化学式为KFe2Se2o由平面投影图可知，位于体心和棱上的硒原子与位于面上的铁原子的距离最近，所以铁原子的配位数为4。设晶体的密度为d g e m T,由晶胞的质目 上 r，1 g 2X(39+56X2+79X2)一 厂 向,日重 公 式 可 付：-V,-=abcX.10-,解付 d=2X(39+56X2+79X2)7 VAX0.4X0.4X 1.4X10 21|方法模型，晶体密度的计算方法(1)思维流程(2)计算关系=今舞他表示晶胞边长，p表示密度，
37、NA表示阿伏加德罗常数的数值，表示1 mol晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的量，M表示摩尔质量)练:应试能力1 9.N a 2 s2。5加热至一定温度时分解为N a2O和S O 2,N a2O晶胞为立方晶胞，结构如图甲，图中黑球代表阳离子，白球代表阴离子(NA为阿伏加德罗常数的值)。图甲若晶胞参数为a n m,则晶胞的密度为 g-cm-3(用含。、NA的式子表示)。(2)四方晶系C uI nS ez的晶胞结构如图乙所示，晶胞参数为。=b=a pm,c=cpm,a=P=Y=9 0 o设阿伏加德罗常数的值为NA,C uI nS ez的相对质量为M,则该晶体密度=g-cm 3(用含有a、c、M和N
38、A的代数式表示)。该晶胞中，原子坐标分别为1号S e原子(0.7 5,0.7 5,0.6 2 5),2号C u原子(0,0.5,0.2 5),3号I n原子(0,0.5,0.7 5)o晶体中有 个S e原子距离4号C u原子最近。答案2 4 8 X 1 Q2 NA/图乙（2）a%NA4解 析(l)N a 2 0晶胞为立方晶胞，Na位于体内个数为8,O有8个在顶点，6个在面心，个数为8 X：+6 X：=4,晶胞的质量为：8 X 2 3/X I6=亭 晶胞的O 乙/VA/VA2 4 8N、2 4 8 X ()2 1体积为(a X 1 0 7)3 则晶胞的密度=(4*0-7)3=一而3-g-cm 一
39、个晶胞内含C u：8 X +4 X +1=4,含S e8 个，含I n：4 X)+6 X 2晶胞图乙已知二氧化错晶胞的密度为p g-cm汽则晶体中Zr原子和0原子之间的最短距离p m（列出表达式，NA为阿伏加德罗常数的值，Zr O2的摩尔质量为Mg/m ol）o答 案当a 由X卷g X。解 析（1）硒化锌晶胞中相邻的Se 2一与Z/+之间的距离是晶胞体对角线长度的四分之一，而晶胞体对角线的长度为晶胞棱长的小倍，故之间的距离为小a p m。（2）已知二氧化错晶胞的密度为/g-c m?则晶体中Zr原子和0原子之间的最短距离为体对角线 的/晶胞体对角线长度等于棱长的小倍，两原子核间的距离为ap m,
40、则晶胞棱长=x i oh。c m,晶胞中白色球数目=8,黑色球数目=8 X +6*；=4,即 O原子数目8,Zr 原子数目为4,晶 胞 质 量=芸 g=（用 X 1 0 c m）3X pg/c n?,解得 箓X IO】。O2 2.（2 0 2 2.潍坊一模）C a C 2 晶体属四方晶系，晶胞如图所示，a=3.8 7 A,c=O O6.37 A（1 A =1 O scm）,晶胞棱边夹角均为9 0。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标，在位于原点的钙离子上面的碳原子的分数坐标为（0,0,0.4 0 6）o 一 个 C a 2+周围距离最近的C 厂有O个，
41、c 厂基团中C-C键长为 A（保留小数点后两位），最短的OC a C距离为 A（列出计算式）。答案 4 1.2 0 （3.8 7）2+（1.2 0）2解析 晶胞中与一个顶点上C a 2+周围紧邻的C 夕有6个（分别为上、下、左、右、前、后）。但由于立方体边长c a,故一个C a?十 周围距离最近的C M 有 4个（分别是前、后、左、右）。设C 歹基团中C C键长为无，由z 轴上碳原子的坐标（0,0,1 1 9 0.4 0 6）可知4 0 6 t 1=0.0 9 4 c=0.0 9 4 X 6.37 A =：0.6 0 A,贝 i J x=L 2 0 A。由晶胞结构图可知，最短的C a C距离为
42、倔西二务工873*.族）2 =1 )_ O-V(3.8 7)2+(1.2 0)2 A2 3.（l）C a T i O3晶体结构如图，已知该晶体晶胞参数为a n m,则与T i 紧邻的O个数为，。与。间的最短距离为 n m o(2)鸨青铜(N a v W C h)是一类色彩丰富的非整比化合物，其晶体结构与上述C a T i O3晶体结构相同，若 N a*无空缺，化学式为N a W C h,完全空缺则为W O 3,每填入1个 N a+,相应有1 个 W 6+还原为W5 N&W O 3 的颜色与x值的对应关系如图所示，已知某鸨青铜晶体中(W 6+)：(W5+)=2 ：3,则其颜色为_ 色。().0
43、0.2 0.4 0.6().8 1.()黄绿 深灰深蓝 品蓝 紫 砖 红 橙 黄 金 黄答 案(1)6当 a(2)紫解 析(1)以顶点的T i 为例,与T i 紧邻的O个数为6；。与。间的最短距离为面对角线的一半，即七n m =、0 n m；(2)鸨青铜(N a x W C h)晶体结构与上述C a T i C h 晶体结构相同，则一个晶胞中含 x8=l个 W,某鸨青铜晶体中n(W6O)：n(W5)=2 ：3,则一个晶胞中W 5 的平均个数为1 XQ=0.6,则填入了 0.6 个N a,即x=0.6,对比比色卡可知其颜色为紫色。(三)晶胞中微粒空间利用率的计算H理二核心知金属晶胞中原子空间利用
44、率的计算方法空间利用率=晶球虚体器积积X 1 0 0%,球体积为金属原子的总体积。(1)简单立方堆积 如 P o(钵)如图所示，原子的半径为r,立方体的棱长为2 r,则 V4 Q4Va 铲/球=砂/，V 品 胞=(2，)3=8 居 空 间 利 用 率 X 1 0 0%=X 1 0 0%心5 2%。3晶胞&厂麴(2)体心立方堆积(如Na、K、Fe)如图所示，原子的半径为r,体对角线c 为 4 r,面对角线b为巾a,由(A 屋+/得。一小厂4 42X-7173 2X-TCIy碱 J J利 用 率 一人10 0%一 3 人10 0%一 /丫 晶 胞 a(4 (3)面心立方最密堆积(如C u、A g、
45、A u),1 个晶胞中有2 个原子，故空间 X 10 0%68%oB如图所示，原子的半径为rr3,1 个晶胞中有4个原子,(4)六方最密堆积(如M g、Z如图所示，原子的半径为r面积一2r X 小 r 2 5,，1 1-面对角线为 4-，a=2y2r,V=a=(2l2r)=1 6y2417r j j 4 乂 孑J兀/则空间利用率一u x 10 0%-，/匹 3 x 10 0%N 74%。匕 品 胞 1 6弋2厂n、T i)底面为菱形(棱长为2r,其中一个角为60。)，则底面V,%胞 一SX 2/z 2小/X 2 X 尊二一8衣/，1 个I 练-应试能力V-,晶胞中有2 个原子，则空间利用率一”
46、球V晶 月fl /T 74.2义 可 兀 广-X i o o%-c r-q xi o o%*良 知 2户氏各24.神化线（GaA s）是优良的半导体材料，其晶胞结构如图所示。已知GaA s晶体的密度为A g v n T 3,G a 和 A s 的摩尔质量分别为M Gag-m o L 和M A sg,m o L,原子半径分别为。p m 和 小 p m,阿伏加德罗常数的值为NA,则 GaA s晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_ _ _ _ _ _ _o答案4 兀 X 1C T 3 0%根(为a +Ns)3 (M Ga+MA s)xioo%解析 GaA s的密度为 g e m 一 根据均摊法计算
47、，A s：8X 1/8+6X 1/2=4,Ga：4 44 X 1=4,故其晶胞中原子所占的体积%=（铲乩X4+铲岛X4）X I O f）,晶胞的M Ga+M A s4 X N体积丫 2=彳=-/一，故GaA s晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为花X I。将口、上带入计算得百分率=空爵喏产X 10 0%。3 （M Ga十MAS）25.（20 22.石家庄质检）一种由C u、I n、T e 组成的高端合金具有优良的热电性能,其四方晶胞如图所示：I n 的 配位数为；晶体中T e 原子填充在C u、I n 围成的四面体空隙中，则四面体空隙的占有率为 o答 案 4 5 0%解析 由晶胞结构可知，I
48、n 的配位数为4；晶胞中C u、I n 共围成16个四面体空隙，其中有8 个填充了 T e 原子，则四面体空隙的占有率为5 0%。（四）晶胞投影图理 核心知识1 .简单立方体模型投影图沿x、y平面上的投影图：i2.体心晶胞结构模型投影图3.面心立方晶胞结构模型投影图(1)沿X、y平面上的投影图:(2)沿体对角线投影:1体线影沿用投4.金刚石晶胞结构模型投影图沿x、y平面上的投影图：典例6（2022.广东卷）我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图1,沿x、y、z
49、轴方向的投影均为图2o图2X的化学式为设X的最简式的式量为M,晶体密度为p g-cm-3,则X中相邻K之间的最短距离为 nm（列出计算式，NA为阿伏加德罗常数的值）。答案 K2SeBr6 IO7解析 根据晶胞结构得到一个晶胞中K有8个，有8X：+6 X；=4个，则O 乙X的化学式为K2SeBr6。设X的最简式的式量为晶体密度为 g cn Ti F，的配体所含原子中电负性由大到小的顺 序 是(写 元 素 符 号)；Ti(H 2 0濯中N H-O H(填“大于”、“小于”或“等于)单个水分子中N HO H；Ti(NO3)4的球棍结构如图，Ti的配位数是,N原子的杂化方式为(3)反型钙钛矿电池无需使
50、用具有光催化活性的Ti O2(通过氮掺杂生成Ti O2“N/”反应如图)以及掺杂的有机空穴传输层，光照下的输出稳定性更好，更具发展潜力。则Ti C h-Nb晶体中a=。已知原子1、2的分数坐标为(0,0,1)和(1，0，0),则原子3的 坐 标 分 别 为,设阿伏加德罗常数的值为NA,Ti C h的密度为 g-c m 3(列出计算式)。答 案(1)4 Z n(2)F OC H 大于 8 s p25 3 4 X (4 8+16 X 2)(3)8(L b 4)NA2X I O、。解 析(l)Ti的原子序数为2 2,核外有2 2个电子，处于周期表中第四周期第W B族，基态钛原子的核外电子排布式是I