專題3.16 物質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析與判斷的解題方法與技物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的命題熱點(diǎn)有：核外電子排布規(guī)律；書寫原子或離子核外電子排布式、電子排布圖(即軌道表示式)；第一電離能、電負(fù)性的變化規(guī)律及其應(yīng)用；物質(zhì)中化學(xué)鍵類型的判斷；分子中的原子軌道雜化類型及分子的空間構(gòu)型的判斷；分子間作用力、氫鍵及分子的性質(zhì)；常見四種晶體的判斷方法及性質(zhì)；金屬晶體的堆積模型；均攤法求解晶體化學(xué)式；常見晶體結(jié)構(gòu)分析；有關(guān)晶胞的計(jì)算。 標(biāo)準(zhǔn)：以最活潑的非金屬氟的電負(fù)性為4.0和鋰的電負(fù)性為1.0作為相對標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算得出其他元素的電負(fù)性(稀有氣體未計(jì))。變化規(guī)律：金屬元素的電負(fù)性一般小于1.8，非金屬元素的電負(fù)性一般大于1.8，而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”(如鍺、銻等)的電負(fù)性則在1.8左右，它們既有金屬性又有非金屬性。在元素周期表中，同周期從左至右，元素的電負(fù)性逐漸增大，同主族從上至下，元素的電負(fù)性逐漸減小。方法技巧：1、原子的核外電子排布式(圖)的書寫（1）核外電子排布式：用數(shù)字在能級(jí)符號(hào)右上角表明該能級(jí)上排布的電子數(shù)。例如，K：1s22s22p63s23p64s1。為了簡化，通常把內(nèi)層已達(dá)稀有氣體電子結(jié)構(gòu)的部分稱為“原子實(shí)”，用該稀有氣體的元素符號(hào)加方括號(hào)來表示。例如，K：Ar4s1。（2）核外電子排布圖：用表示原子軌道，和分別表示兩種不同自旋方向的電子。如氧原子的核外電子排布圖可表示為。核外電子排布圖能直觀地反映出原子的核外電子的自旋情況以及成對電子對數(shù)和未成對的單電子數(shù)。（3）價(jià)電子排布式：如Fe原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，價(jià)電子排布式為3d64s2。價(jià)電子排布式能反映基態(tài)原子的能層數(shù)和參與成鍵的電子數(shù)以及最外層電子數(shù)。（4）構(gòu)造原理是書寫基態(tài)原子的電子排布式的依據(jù)，也是繪制基態(tài)原子的電子排布圖的主要依據(jù)之一。2、基態(tài)原子的核外電子排布的表示方法（以硫原子為例）表示方法舉例原子結(jié)構(gòu)示意圖電子式電子排布式1s22s22p63s23p4或Ne3s23p4電子排布圖3、電離能的應(yīng)用：判斷金屬性與非金屬性強(qiáng)弱；分析原子核外電子層結(jié)構(gòu)，如某元素的In1In，則該元素的最外層電子數(shù)為n；判斷化學(xué)鍵類型。4、電負(fù)性的應(yīng)用：判斷一種元素是金屬元素還是非金屬元素，以及金屬性與非金屬性的強(qiáng)弱；判斷元素在化合物中的價(jià)態(tài)；判斷化學(xué)鍵類型。二、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1、共價(jià)鍵類型分類依據(jù)類型分類依據(jù)形成共價(jià)鍵的原子軌道重疊方式形成共價(jià)鍵的電子對是否偏移 鍵電子云“頭碰頭”重疊鍵電子云“肩并肩”重疊原子間共用電子對的數(shù)目形成共價(jià)鍵的原子軌道重疊方式極性鍵共用電子對發(fā)生偏移非極性鍵共用電子對不發(fā)生偏移形成共價(jià)鍵的電子對是否偏移單鍵原子間有一對共用電子對雙鍵原子間有兩對共用電子對三鍵原子間有三對共用電子對2、分子的立體構(gòu)型與性質(zhì)（1）價(jià)層電子對互斥模型電子對數(shù)成鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)電子對立體構(gòu)型分子立體構(gòu)型實(shí)例220直線形直線形BeCl2330平面三角形平面正三角形BF321V形SnBr2、SO2440四面體形正四面體形CH431三角錐形NH322V形H2O注意：運(yùn)用價(jià)層電子對互斥模型可預(yù)測分子或離子的立體結(jié)構(gòu)，但要注意判斷其價(jià)層電子對數(shù)，對ABm型分子或離子，其價(jià)層電子對數(shù)的判斷方法為：n(中心原子的價(jià)電子數(shù)每個(gè)配位原子提供的價(jià)電子數(shù)m)/2（2）雜化軌道類型與分子立體構(gòu)型雜化類型雜化軌道數(shù)目雜化軌道間夾角立體構(gòu)型實(shí)例sp2180直線形BeCl2sp23120平面三角形BF3sp3410928四面體形CH4（3）分子的極性：分子中正電中心和負(fù)電中心重合的分子是非極性分子，分子中正電中心和負(fù)電中心不重合的分子是極性分子。3、配合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)（1）概念：由金屬離子(或原子)與某些分子或離子(稱為配體)以配位鍵結(jié)合而成的化合物。（2）組成（3）形成條件（4）結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：4、分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì)：分子間作用力最常見的是范德華力和氫鍵，其中范德華力氫鍵化 方法技巧（1）怎樣判斷化學(xué)鍵的類型和數(shù)目？只有兩原子的電負(fù)性相差不大時(shí)，才能形成共用電子對，形成共價(jià)鍵，當(dāng)兩原子的電負(fù)性相差很大(大于1.7)時(shí)，不會(huì)形成共用電子對，這時(shí)形成離子鍵。通過物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式，可以快速有效地判斷共價(jià)鍵的種類及數(shù)目；判斷成鍵方式時(shí)，需掌握：共價(jià)單鍵全為鍵，雙鍵中有一個(gè)鍵和一個(gè)鍵，三鍵中有一個(gè)鍵和兩個(gè)鍵。（2）三點(diǎn)說明：s軌道與s軌道重疊形成鍵時(shí)，電子不是只在兩核間運(yùn)動(dòng)，而是電子在兩核間出現(xiàn)的概率增大。因s軌道是球形的，故s軌道和s軌道形成鍵時(shí)，無方向性。兩個(gè)s軌道只能形成鍵，不能形成鍵。兩個(gè)原子間可以只形成鍵，但不能只形成鍵。（3）分子極性判斷：分子中的中心原子的最外層電子若全部成鍵，此分子一般為非極性分子；分子中的中心原子的最外層電子若未全部成鍵，此分子一般為極性分子。如CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外層電子均全部成鍵，它們都是非極性分子。而H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外層電子均未全部成鍵，它們都是極性分子。（4）含氧酸酸性比較：同種元素的含氧酸的強(qiáng)弱規(guī)律，其酸性具有如下規(guī)律：對于同一種元素的含氧酸來說，該元素的化合價(jià)越高，其含氧酸的酸性越強(qiáng)。（5）氫鍵應(yīng)用要注意：有氫鍵的分子間也有范德華力，但有范德華力的分子間不一定有氫鍵。一個(gè)氫原子只能形成一個(gè)氫鍵，這就是氫鍵的飽和性。分子內(nèi)氫鍵基本上不影響物質(zhì)的性質(zhì)。（6）判斷分子的中心原子雜化軌道類型的方法根據(jù)雜化軌道的空間分布構(gòu)型判斷：若雜化軌道在空間的分布為正四面體或三角錐形，則分子的中心原子發(fā)生sp3雜化；若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形，則分子的中心原子發(fā)生sp2雜化；若雜化軌道在空間的分布呈直線形，則分子的中心原子發(fā)生sp雜化。（2）根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷：若雜化軌道之間的夾角為10928，則分子的中心原子發(fā)生sp3雜化；若雜化軌道之間的夾角為120，則分子的中心原子發(fā)生sp2雜化；若雜化軌道之間的夾角為180，則分子的中心原子發(fā)生sp雜化。（3）記住常見的一些典型分子中中心原子的雜化方式。三、晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 分子晶體原子晶體金屬晶體離子晶體構(gòu)成粒子 分子原子 金屬陽離子、自由電子 陰陽離子粒子間的相互作用力 分子間作用力 共價(jià)鍵 金屬鍵 離子鍵硬度較小很大有的很大，有的很小較大熔、沸點(diǎn)較低很高有的很高，有的很低較高溶解性相似相溶難溶于任何溶劑難溶于常見溶劑大多易溶于水等極性溶劑導(dǎo)電、傳熱性一般不導(dǎo)電，溶于水后有的導(dǎo)電一般不具有導(dǎo)電性，個(gè)別為半導(dǎo)體電和熱的良導(dǎo)體晶體不導(dǎo)電，在水溶液或熔融狀態(tài)下導(dǎo)電物質(zhì)類別及舉例大多數(shù)非金屬單質(zhì)、酸、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物(SiO2除外)、絕大多數(shù)有機(jī)物(有機(jī)鹽除外)部分非金屬單質(zhì)(如金剛石、硅、晶體硼)，部分非金屬化合物(如SiC、SiO2)金屬單質(zhì)與合金(如Na、Al、Fe、青銅)金屬氧化物(如K2O、Na2O)、強(qiáng)堿(如KOH、NaOH)、絕大部分鹽(如NaCl)方法技巧一、晶體判斷1、依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒和微粒間的作用判斷（1）離子晶體的構(gòu)成微粒是陰、陽離子，微粒間的作用是離子鍵。（2）原子晶體的構(gòu)成微粒是原子，微粒間的作用是共價(jià)鍵。（3）分子晶體的構(gòu)成微粒是分子，微粒間的作用為分子間作用力。（4）金屬晶體的構(gòu)成微粒是金屬陽離子和自由電子，微粒間的作用是金屬鍵。2、依據(jù)物質(zhì)的分類判斷（1）金屬氧化物(如K2O等)、強(qiáng)堿(NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體。（2）大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硅等)、非金屬氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機(jī)物(除有機(jī)鹽外)是分子晶體。（3）常見的原子晶體單質(zhì)有金剛石、晶體硅、晶體硼等，常見的原子晶體化合物有碳化硅、二氧化硅 等。 三、晶胞中微粒的計(jì)算方法均攤法【例1】鈦被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，其單質(zhì)及化合物在航天、軍事、航海、醫(yī)疔等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。請回答下列問題：(1)基態(tài)Ti原子的價(jià)電子軌道表示式為_。(2)化學(xué)式為Ti(H2O)6Cl3的綠色晶體是TiCl3的六水合物的一種晶型，該晶體中，與Ti3+形成配位鍵的原子是_ (填元素符號(hào))，該原子的雜化類型為_雜化，該晶體所含元素中，電負(fù)性最大的元素是_ (填元素符號(hào))。(3)化學(xué)式為Ti(H2O)5 ClCl2H2O的綠色晶體是TiCl3的六水合物的另一種晶型，取1mol該晶體溶于水配成500mL溶液，加入足量AgNO3溶液使Cl-完全沉淀，消耗AgNO3的物質(zhì)的量為_mol。(4)鈦與鹵素形成的化合物的熔沸點(diǎn)如下表所示，TiCl4、TiBr4、TiI4的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)呈現(xiàn)一定變化規(guī)律的原因是_。(5)TiO2能溶濃硫酸并析出一種離子晶體，已知其中陽離子是以鏈狀聚合物形式存在的鈦酰陽離子，其結(jié)構(gòu)如下圖所示，陽離子化學(xué)式為_，寫出一種與SO42互為等電子體的分子_。(6)下圖是鈦晶體在空間的一種堆積方式，此堆積方式名稱為_，鈦原子的配位數(shù)為_。已知：a=0.295nm，c=0.469nm，則該鈦晶體的密度為_gcm3(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，列出計(jì)算式即可)。【答案】 O sp3 O 2 TiCl4、TiBr4、TiI4都是分子晶體，而且組成和結(jié)構(gòu)相似，其相對分子質(zhì)量依次增大，分子間作用力逐漸增大，因而三者的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)依次升高 （TiO）n2n+ 或(TiO2+) CCl4 SiCl4等 六方最密堆積 12 486/(2.9510-8)24.6910-8NA 【解析】【分析】(1)根據(jù)基態(tài)Ti原子的價(jià)電子為3d24s2，畫出其價(jià)電子軌道表示式；(2) Ti(H2O)6Cl3晶體中，與Ti3+形成配位鍵的原子是O，O原子的雜化類型為sp3；晶體所含元素中，電負(fù)性最大的元素是O。 （5）由X、Y的參數(shù)，可知X處于坐標(biāo)系原點(diǎn)，x、z軸形成平面為晶胞前平面，x、y軸構(gòu)成的平面為晶胞下底面，z、y軸構(gòu)成的平面為晶胞左側(cè)平面，Y處于晶胞的前平面面心位置。Z與周圍4個(gè)N原子形成正四面體，Z與頂點(diǎn)N原子連線處于晶胞體對角線上，且二者距離為體對角線的1/4，則Z與X的距離為晶胞體對角線長度的3/4，Z到坐標(biāo)系的3個(gè)平面距離均為晶胞棱長的3/4均攤法計(jì)算晶胞中個(gè)原子數(shù)目，再計(jì)算晶胞中各原子總質(zhì)量，而原子總質(zhì)量也等于晶體密度與晶胞體積的乘積?！驹斀狻浚?）As位于周期表中第4周期，第VA族，其價(jià)電子排布式為4S24P5 ；（2）砷烷為AsH3，根據(jù)VSEPR理論，中心As原子的配位原子數(shù)為BP=3，孤電子對數(shù)為LP=（5-13）/2=1，則價(jià)電子對數(shù)為VP=BP+LP=3+1=4，根據(jù)雜化軌道理論，中心As原子為sp3雜化，由于存在一對孤電子對，占據(jù)正四面體型的頂點(diǎn)，則砷烷的空間構(gòu)型為三角錐形；【點(diǎn)睛】本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，注意同周期第一電離能變化異常情況，（5）中原子參數(shù)確定為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，關(guān)鍵是明確坐標(biāo)系的距離、B與N原子距離與晶胞棱長的關(guān)系，需要具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)計(jì)算能力。1臭氧（O3）在Fe(H2O)62+催化下能將煙氣中的SO2、NOx分別氧化為和，NOx也可在其他條件下被還原為N2。（1）中心原子軌道的雜化類型為_；的空間構(gòu)型為_（用文字描述）。（2）Fe2+基態(tài)核外電子排布式為_。（3）與O3分子互為等電子體的一種陰離子為_（填化學(xué)式）。（4）N2分子中鍵與鍵的數(shù)目比n（）n（）=_。（5）Fe(H2O)62+與NO反應(yīng)生成的Fe(NO)(H2O)52+中，NO以N原子與Fe2+形成配位鍵。請?jiān)贔e(NO)(H2O)52+結(jié)構(gòu)示意圖的相應(yīng)位置補(bǔ)填缺少的配體。_【答案】sp3平面（正）三角形Ar3d6或1s22s22p63s23p63d6NO212【解析】分析：（1）用價(jià)層電子對互斥理論分析SO42-中S的雜化方式和NO3-的空間構(gòu)型。（2）Fe原子核外有26個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理寫出基態(tài)Fe的核外電子排布式，進(jìn)一步寫出Fe2+的核外電子排布式。（3）用替代法寫出O3的等電子體。（4）N2的結(jié)構(gòu)式為NN，三鍵中含1個(gè)鍵和2個(gè)鍵。（5）根據(jù)化學(xué)式，缺少的配體是NO和H2O，NO中N為配位原子，H2O中O上有孤電子對，O為配位原子。（5）根據(jù)化學(xué)式，缺少的配體是NO和H2O，NO中N為配位原子，H2O中O上有孤電子對，O為配位原子，答案為：。 3銅、鎂、金等的相關(guān)物質(zhì)在生產(chǎn)生活中具有重要的作用?；卮鹣铝袉栴}：(1)銅元素在周期表中的位置是_，基態(tài)銅原子中，核外電子占據(jù)最高能層的符號(hào)是_，占據(jù)該最高能層的電子數(shù)為_。(2)在一定條件下，金屬相互化合形成的化合物稱為金屬互化物，如Cu9Al4、 Cu5Zn8等。某金屬互化物具有自范性，原子在三維空間里呈周期性有序排列，該金屬互化物屬于_(填“晶體”或“非晶體”)(3)銅能與類鹵素(SCN)2反應(yīng)生成Cu(SCN)2，lmol(SCN)2分子中含有鍵的數(shù)目為_。(SCN)2對應(yīng)的酸有硫氰酸(H-SCN)、異硫氰酸(H-N=C=S)兩種。理論上前者沸點(diǎn)低于后者，其原因是_。(4)銅與金形成的金屬互化物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示，其晶胞邊長為anm，該金屬互化物的密度為_(用含a、NA的代數(shù)式表示)gcm3。(6)某金屬晶體中原子的堆積方式為六方最密堆積如圖2所示，晶胞可用圖3表示。已知該金屬的原子半徑為acm，該金屬晶胞的高為bcm：若以晶胞中A點(diǎn)原子為原點(diǎn)建立空間直角坐標(biāo)系o-xyz，則A點(diǎn)原子的坐標(biāo)為(0，0，0)，C點(diǎn)原子的坐標(biāo)為(2a，0，0)，D點(diǎn)原子的坐標(biāo)為(0，0，b)，則B點(diǎn)原子的坐標(biāo)為_。【答案】第四周期第IB族 N 1 晶體 5NA 異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸分子間不能形成氫鍵 3.891023/(a3NA) (a, , ) 【解析】【詳解】（1）銅元素位于周期表中第四周期IB族；銅元素核外電子占據(jù)最高能層的符號(hào)是N；銅元素價(jià)電子排布式為3d104s1，則銅元素中占據(jù)該最高能層的電子數(shù)為1；（2）該金屬互化物具有自范性，原子在三維空間里呈周期性有序排列，這是晶體的特點(diǎn)，即該金屬互化物屬于晶體；4黃銅礦是工業(yè)冶煉銅的原料，主要成分為 CuFeS2。試回答下列問題：（1）基態(tài)硫原子核外電子有_種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，能量最高的電子所占據(jù)的原子軌道形狀為_。（2）基態(tài)Cu原子的價(jià)層電子排布式為_；Cu、Zn的第二電離能大小I2(Cu) _I2(Zn)(填“>”“<”或“=”)。（3）SO2分子中S原子的軌道雜化類型為_，分子空間構(gòu)型為_；與SO2互為等電子體的分子有_(寫一種)。（4）請從結(jié)構(gòu)角度解釋H2SO3的酸性比H2SO4酸性弱的原因_。（5）Cu(CH3CN)4比四氨合銅離子穩(wěn)定，其配離子中心原子配位數(shù)為_，配位體中鍵與鍵個(gè)數(shù)之比為_。（6）鐵鎂合金是目前已發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)氫密度最高的儲(chǔ)氫材料之一，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。若該晶體儲(chǔ)氫時(shí)，H2分子在晶胞的體心和棱的中心位置，距離最近的兩個(gè)H2分子之間距離為anm。則該晶體的密度為_g/cm3(列出計(jì)算表達(dá)式)?！敬鸢浮?6 紡錘形 3d104s1 sp2 V形 O3 硫酸分子中的非羥基氧原子數(shù)比亞硫酸多，硫酸中心原子硫價(jià)態(tài)高，易于電離出H+ 4 52 【解析】【分析】(1)硫元素為16號(hào)元素，能量最高的電子為3p電子；(2)Cu為29號(hào)元素，Zn為30號(hào)元素，Cu的第二電離能失去的是3d電子；(3)SO2分子中S原子的價(jià)層電子對數(shù)=2+(6-22)=3，結(jié)合等電子體的概念解答；(4)同一元素的不同含氧酸中，非羥基氧原子數(shù)越大其酸性越強(qiáng)；(5)Cu(CH3CN)4中的中心原子為Cu，配位體為CH3CN，其中鍵有3個(gè)C-H、1個(gè)C-C和1個(gè)CN，CN中含有鍵；(6)根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)，距離最近的兩個(gè)H2分子之間的距離為晶胞面上對角線長度的一半，晶胞中Mg原子個(gè)數(shù)是8、Fe原子個(gè)數(shù)=8+6=4，所以其化學(xué)式為Mg2Fe。據(jù)此分析解答?！驹斀狻?1)硫元素為16號(hào)元素，基態(tài)硫原子核外電子有16種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，能量最高的電子為3p電子，3p電子的原子軌道形狀為紡錘形，故答案為：16；紡錘形； 綜上所述，本題答案是：CH4，BH4-。(5)甲醇分子內(nèi)碳原子形成4個(gè)鍵,無孤電子對,雜化方式為sp3 雜化,是四面體結(jié)構(gòu)；O原子形成2個(gè)鍵,有2個(gè)孤電子對, 雜化方式為sp3 雜化，屬于V型結(jié)構(gòu)；有孤電子對的，對成鍵電子對的排斥作用大，鍵角最小，所以鍵角：H-C-H>H-O-C。綜上所述，本題答案是：sp3，sp3，>。(6)根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，1個(gè)Cu原子周圍有4個(gè)Cl，所以Cu原子的配位數(shù)是4；銅原子的個(gè)數(shù)為4，氯原子個(gè)數(shù)為81/8+61/2=4，所以化學(xué)式為CuCl；晶體的質(zhì)量為99.54/NAg，晶體的體積為a3cm3，晶體的密度gcm-3=99.54/NAg/a3cm3，則阿伏加德羅常數(shù)為NA=398/(a3)mol-1；綜上所述，本題答案是：4，398/(a3)mol-1；