2024年高中化學(xué)新教材同步選擇性必修第二冊 第3章　體系構(gòu)建　體驗(yàn)高考

體系構(gòu)建體驗(yàn)高考1．晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2．配位鍵和配合物eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(配位鍵的形成條件,配合物的組成,配合物的性質(zhì)))3．超分子的重要特征eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(分子識(shí)別,自組裝))考向一晶體結(jié)構(gòu)的分析與計(jì)算例1[2022·全國甲卷，35(5)]螢石(CaF2)是自然界中常見的含氟礦物，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，X代表的離子是________；若該立方晶胞參數(shù)為apm，正負(fù)離子的核間距最小為________pm。答案Ca2＋eq\f(\r(3),4)a解析根據(jù)螢石晶胞結(jié)構(gòu)，X離子分布在晶胞的頂角和面心上，則1個(gè)晶胞中X離子共有8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4個(gè)，Y離子分布在晶胞內(nèi)部，則1個(gè)晶胞中共有8個(gè)Y離子，因此該晶胞的化學(xué)式應(yīng)為XY2，結(jié)合螢石的化學(xué)式可知，X為Ca2＋；根據(jù)晶胞，將晶胞分成8個(gè)相等的小正方體，仔細(xì)觀察CaF2的晶胞結(jié)構(gòu)不難發(fā)現(xiàn)F－位于晶胞中8個(gè)小立方體中互不相鄰的4個(gè)小立方體的體心，小立方體邊長為eq\f(1,2)a，體對角線為eq\f(\r(3),2)a，Ca2＋與F－之間距離就是小晶胞體對角線的一半，因此晶體中正負(fù)離子的核間距的最小距離為eq\f(\r(3),4)apm。例2[2022·全國乙卷，35(4)]α-AgI晶體中I－作體心立方堆積(如圖所示)，Ag＋主要分布在由I－構(gòu)成的四面體、八面體等空隙中。已知阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則α-AgI晶體的摩爾體積Vm＝________________m3·mol－1(列出算式)。答案eq\f(NA×504×10－123,2)解析每個(gè)晶胞中含碘離子的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋1＝2個(gè)，依據(jù)化學(xué)式AgI可知，銀離子個(gè)數(shù)也為2個(gè)，晶胞的物質(zhì)的量n＝eq\f(N,NA)＝eq\f(2,NA)mol，晶胞體積V＝a3pm3＝(504×10－12)3m3，則α-AgI晶體的摩爾體積Vm＝eq\f(V,n)＝eq\f(504×10－123m3,\f(2,NA)mol)＝eq\f(NA×504×10－123,2)m3·mol－1。例3[2022·北京，15(2)]FeS2晶體的晶胞形狀為立方體，邊長為anm，結(jié)構(gòu)如圖。①距離Fe2＋最近的陰離子有__________個(gè)。②FeS2的摩爾質(zhì)量為120g·mol－1，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA。該晶體的密度為__________g·cm－3。(1nm＝10－9m)答案①6②eq\f(480,a3NA)×1021解析①以位于面心的Fe2＋為例，與其距離最近的陰離子有4個(gè)位于棱上，有2個(gè)位于體心，共6個(gè)。②依據(jù)均攤法可知晶胞中Fe2＋個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，Seq\o\al(2－,2)個(gè)數(shù)為1＋12×eq\f(1,4)＝4，一個(gè)晶胞中相當(dāng)于含有4個(gè)FeS2，因此一個(gè)晶胞的質(zhì)量m＝4×eq\f(120,NA)g＝eq\f(480,NA)g，所以晶體密度：ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(480,NA)g,a×10－73cm3)＝eq\f(480,a3NA)×1021g·cm－3。例4[2022·廣東，20(6)]我國科學(xué)家發(fā)展了一種理論計(jì)算方法，可利用材料的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)預(yù)測其熱電性能，該方法有助于加速新型熱電材料的研發(fā)進(jìn)程?；衔颴是通過該方法篩選出的潛在熱電材料之一，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖1，沿x、y、z軸方向的投影均為圖2。①X的化學(xué)式為__________。②設(shè)X的最簡式的式量為Mr，晶體密度為ρg·cm－3，則X中相鄰K之間的最短距離為__________nm(列出計(jì)算式，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。答案①K2SeBr6②eq\f(1,2)×eq\r(3,\f(4Mr,NAρ))×107解析①根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)得到一個(gè)晶胞中K有8個(gè)，有8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4個(gè)，則X的化學(xué)式為K2SeBr6。②設(shè)晶胞參數(shù)為anm，得到ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(Mr,NA)×4g,a×10－73cm3)＝ρg·cm－3，解得a＝eq\r(3,\f(4Mr,NAρ))×107，X中相鄰K之間的最短距離為晶胞參數(shù)的一半，即為eq\f(1,2)×eq\r(3,\f(4Mr,NAρ))×107nm。例5[2022·湖南，18(4)]鉀、鐵、硒可以形成一種超導(dǎo)材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分別如圖所示：①該超導(dǎo)材料的最簡化學(xué)式為__________。②Fe原子的配位數(shù)為__________。③該晶胞參數(shù)a＝b＝0.4nm、c＝1.4nm。阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該晶體的密度為__________g·cm－3(列出計(jì)算式)。答案①KFe2Se2②4③eq\f(2×39＋56×2＋79×2,NA×0.4×0.4×1.4×10－21)解析①由平面投影圖可知，晶胞中位于頂角和體心的鉀原子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋1＝2，均位于棱上和體內(nèi)的硒原子的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,4)＋2＝4，均位于面上的鐵原子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,2)＝4，該物質(zhì)的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：，則超導(dǎo)材料最簡化學(xué)式為KFe2Se2。②由平面投影圖可知，鐵原子的配位數(shù)為4。③設(shè)晶體的密度為dg·cm－3，由晶胞的質(zhì)量公式可得：eq\f(2×39＋56×2＋79×2,NA)g＝abc×10－21×dg，解得d＝eq\f(2×39＋56×2＋79×2,NA×0.4×0.4×1.4×10－21)g·cm－3。例6[2021·山東，16(4)]XeF2晶體屬四方晶系，晶胞參數(shù)如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90°，該晶胞中有________個(gè)XeF2分子。以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原pm，則B點(diǎn)原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為________；晶胞中A、B間距離d＝________pm。答案2(0,0，eq\f(r,c))eq\r(\f(1,2)a2＋\f(c,2)－r2)解析圖中大球的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋1＝2，小球的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,4)＋2＝4，根據(jù)XeF2的原子個(gè)數(shù)比知大球是Xe原子，小球是F原子，該晶胞中有2個(gè)XeF2分子；由A點(diǎn)坐標(biāo)知該原子位于晶胞的中心，且每個(gè)坐標(biāo)系的單位長度都記為1，B點(diǎn)在棱的eq\f(r,c)處，其坐標(biāo)為(0,0，eq\f(r,c))；pm?？枷蚨浜衔锢碚摾?[2022·山東，16(2)節(jié)選]研究籠形包合物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)具有重要意義?；瘜W(xué)式為Ni(CN)x·Zn(NH3)y·zC6H6的籠形包合物四方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示(H原子未畫出)，每個(gè)苯環(huán)只有一半屬于該晶胞。晶胞參數(shù)為a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°。晶胞中N原子均參與形成配位鍵，Ni2＋與Zn2＋的配位數(shù)之比為__________。答案2∶3解析由題干晶胞示意圖可知，一個(gè)晶胞中含有Ni2＋個(gè)數(shù)為2×eq\f(1,2)＝1，Zn2＋個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1，CN－個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,2)＝4，NH3個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,4)＝2，苯環(huán)個(gè)數(shù)為4×eq\f(1,2)＝2，則該晶胞的化學(xué)式為Ni(CN)4·Zn(NH3)2·2C6H6，且晶胞中每個(gè)N原子均參與形成配位鍵，Ni2＋周圍形成的配位鍵數(shù)目為4，Zn2＋周圍形成的配位鍵數(shù)目為6，則Ni2＋與Zn2＋的配位數(shù)之比為4∶6＝2∶3。例8[2022·北京，15(1)③]FeSO4·7H2O結(jié)構(gòu)示意圖如圖。FeSO4·7H2O中H2O與Fe2＋、H2O與SOeq\o\al(2－,4)的作用力類型分別是_______________________。答案配位鍵、氫鍵解析H2O中O有孤電子對，F(xiàn)e2＋有空軌道，二者可以形成配位鍵。SOeq\o\al(2－,4)中有電負(fù)性較大的O元素，可以與H2O中H元素形成氫鍵。例9[2021·全國乙卷，35(2)]三價(jià)鉻離子能形成多種配位化合物。[