新教材適用2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第3章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)章末總結(jié)學(xué)案新人教版選擇性必修2

章末總結(jié)1．晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2．配位鍵和協(xié)作物eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(配位鍵的形成條件,協(xié)作物的組成,協(xié)作物的性質(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))1．(2024·湖北卷，11)物質(zhì)結(jié)構(gòu)確定物質(zhì)性質(zhì)。下列性質(zhì)差異與結(jié)構(gòu)因素匹配錯(cuò)誤的是(D)選項(xiàng)性質(zhì)差異結(jié)構(gòu)因素A沸點(diǎn)：正戊烷(36.1℃)高于新戊烷(9.5℃)分子間作用力B熔點(diǎn)：AlF3(1040℃)遠(yuǎn)高于AlCl3(178℃升華)晶體類型C酸性：CF3COOH(pKa＝0.23)遠(yuǎn)強(qiáng)于CH3COOH(pKa＝4.76)羥基極性D溶解度(20℃)：Na2CO3(29g)大于NaHCO3(8g)陰離子電荷解析：正戊烷和新戊烷形成的晶體都是分子晶體，由于新戊烷支鏈多，對(duì)稱性好，分子間作用力小，所以沸點(diǎn)較低，故A正確；AlF3為離子化合物，形成的晶體為離子晶體，熔點(diǎn)較高，AlCl3為共價(jià)化合物，形成的晶體為分子晶體，熔點(diǎn)較低，則AlF3熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于AlCl3，故B正確；由于電負(fù)性F>H，C—F鍵極性大于C—H鍵，使得羧基上的羥基極性增加，氫原子更簡(jiǎn)單電離，酸性增加，故C正確；碳酸氫鈉在水中的溶解度比碳酸鈉小的緣由是碳酸氫鈉晶體中HCOeq\o\al(－,3)間存在氫鍵，與晶格能大小無(wú)關(guān)，即與陰離子電荷無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤。故選D。2．(2024·浙江統(tǒng)考高考真題)X、Y、Z、M、Q五種短周期主族元素，原子序數(shù)依次增大。X的核外電子數(shù)等于其周期數(shù)，YX3分子呈三角錐形，Z的核外電子數(shù)等于X、Y核外電子數(shù)之和。M與X同主族，Q是同周期中非金屬性最強(qiáng)的元素。下列說(shuō)法正確的是(B)A．X與Z形成的10電子微粒有2種B．Z與Q形成的一種化合物可用于飲用水的消毒C．M2Z與MQ的晶體類型不同D．由X、Y、Z三種元素組成的化合物的水溶液均顯酸性解析：X的核外電子數(shù)等于其周期數(shù)，X為H，YX3分子呈三角錐形，Y為N，Z的核外電子數(shù)等于X、Y核外電子數(shù)之和，則Z為O，M與X同主族，則M為Na，Q是同周期中非金屬性最強(qiáng)的元素，則Q為Cl，綜合分析，X為H，Y為N，Z為O，M為Na，Q為Cl，以此解題。由分析可知X為H，Z為O，則其形成的10電子微粒有H2O、OH－、H3O＋，A錯(cuò)誤；由分析可知Z為O，Q為Cl，可形成ClO2，有氧化性，可用于自來(lái)水消毒，B正確；由分析可知Z為O，M為Na，Q為Cl，則M2Z為Na2O，為離子晶體，MQ為NaCl，為離子晶體，晶體類型相同，C錯(cuò)誤；由分析可知X為H，Y為N，Z為O，這三種元素可以形成NH3·H2O，其溶液顯堿性，D錯(cuò)誤。故選B。3．(2024·山東高考真題)AlN、GaN屬于第三代半導(dǎo)體材料，二者成鍵結(jié)構(gòu)與金剛石相像，晶體中只存在N—Al鍵、N—Ga鍵。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(A)A．GaN的熔點(diǎn)高于AlNB．晶體中全部化學(xué)鍵均為極性鍵C．晶體中全部原子均實(shí)行sp3雜化D．晶體中全部原子的配位數(shù)均相同解析：因?yàn)锳lN、GaN為結(jié)構(gòu)相像的共價(jià)晶體，由于Al原子的半徑小于Ga，N—Al的鍵長(zhǎng)小于N—Ga的，則N—Al的鍵能較大，鍵能越大則其對(duì)應(yīng)的共價(jià)晶體的熔點(diǎn)越高，故GaN的熔點(diǎn)低于AlN，A說(shuō)法錯(cuò)誤；不同種元素的原子之間形成的共價(jià)鍵為極性鍵，故兩種晶體中全部化學(xué)鍵均為極性鍵，B說(shuō)法正確；金剛石中每個(gè)C原子形成4個(gè)共價(jià)鍵(即C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4)，C原子無(wú)孤電子對(duì)，故C原子均實(shí)行sp3雜化；由于AlN、GaN與金剛石成鍵結(jié)構(gòu)相像，則其晶體中全部原子均實(shí)行sp3雜化，C說(shuō)法正確；金剛石中每個(gè)C原子與其四周4個(gè)C原子形成共價(jià)鍵，即C原子的配位數(shù)是4，由于AlN、GaN與金剛石成鍵結(jié)構(gòu)相像，則其晶體中全部原子的配位數(shù)也均為4，D說(shuō)法正確。故選A。4．(2024·湖北統(tǒng)考高考真題)C60在高溫高壓下可轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂锌隙▽?dǎo)電性、高硬度的非晶態(tài)碳玻璃。下列關(guān)于該碳玻璃的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(A)A．具有自范性B．與C60互為同素異形體C．含有sp3雜化的碳原子D．化學(xué)性質(zhì)與金剛石有差異解析：自范性是晶體的性質(zhì)，碳玻璃為非晶態(tài)，所以沒(méi)有自范性，A錯(cuò)誤；碳玻璃和C60均是由碳元素形成的不同的單質(zhì)，所以是同素異形體，B正確；碳玻璃具有高硬度，物理性質(zhì)與金剛石類似，因而結(jié)構(gòu)具有肯定的相像性，所以含有sp3雜化的碳原子形成化學(xué)鍵，C正確；金剛石與碳玻璃屬于同素異形體，性質(zhì)差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)上，化學(xué)性質(zhì)上也有著活性的差異，D正確。故選A。5．(2024·湖北卷，15)鑭La和H可以形成一系列晶體材料LaHn，在儲(chǔ)氫和超導(dǎo)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。LaHn屬于立方晶系，晶胞結(jié)構(gòu)和參數(shù)如圖所示。高壓下，LaH2中的每個(gè)H結(jié)合4個(gè)H形成類似CH4的結(jié)構(gòu)，即得到晶體LaHx。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(C)A．LaH2晶體中La的配位數(shù)為8B．晶體中H和H的最短距離：LaH2>LaHxC．在LaHx晶胞中，H形成一個(gè)頂點(diǎn)數(shù)為40的閉合多面體籠D．LaHx單位體積中含氫質(zhì)量的計(jì)算式為eq\f(40,(4.84×10－8)3×6.02×1023)g·cm－3解析：由LaH2的晶胞結(jié)構(gòu)可知，La位于頂點(diǎn)和面心，晶胞內(nèi)8個(gè)小立方體的中心各有1個(gè)H原子，若以頂點(diǎn)La探討，與之最近的H原子有8個(gè)，則La的配位數(shù)為8，故A正確；由LaHx晶胞結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)H結(jié)合4個(gè)H形成類似CH4的結(jié)構(gòu)，H和H之間的最短距離變小，則晶體中H和H的最短距離：LaH2>LaHx，故B正確；由題干信息可知，在LaHx晶胞中，每個(gè)H結(jié)合4個(gè)H形成類似CH4的結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)有8個(gè)，頂點(diǎn)數(shù)為4×8＝32，且不是閉合的結(jié)構(gòu)，故C錯(cuò)誤；1個(gè)LaHx晶胞中含有5×8＝40個(gè)H原子，含H質(zhì)量為eq\f(40,NA)g，晶胞的體積為(484.0×10－10cm)3＝(4.84×10－8)3cm3，則LaHx單位體積中含氫質(zhì)量的計(jì)算式為eq\f(40,(4.84×10－8)3×6.02×1023)g·cm－3，故D正確。故選C。6．(2024·海南統(tǒng)考高考真題)以Cu2O、ZnO等半導(dǎo)體材料制作的傳感器和芯片具有能耗低、效率高的優(yōu)勢(shì)?；卮饐?wèn)題：(1)Cu、Zn等金屬具有良好的導(dǎo)電性，從金屬鍵的理論看，緣由是自由電子在外加電場(chǎng)中作定向移動(dòng)。(2)金屬Zn能溶于氨水，生成以氨為配體，配位數(shù)為4的配離子，Zn與氨水反應(yīng)的離子方程式為Zn＋4NH3＋2H2O=[Zn(NH3)4]2＋＋2OH－＋H2↑。(3)ZnO晶體中部分O原子被N原子替代后可以改善半導(dǎo)體的性能，Zn—N鍵中離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)小于Zn—O鍵，緣由是電負(fù)性O(shè)＞N，O對(duì)電子的吸引實(shí)力更強(qiáng)，Zn和O更易形成離子鍵。(4)下圖1為某ZnO晶胞示意圖，下圖2是若干晶胞無(wú)隙并置而成的底面O原子排列局部平面圖。?abcd為所取晶胞的下底面，為銳角等于60°的菱形，以此為參考，用給出的字母表示出與所取晶胞相鄰的兩個(gè)晶胞的底面?cdhi、?bcfe。解析：(1)由于金屬的自由電子可在外加電場(chǎng)中作定向移動(dòng)，因此Cu、Zn等金屬具有良好的導(dǎo)電性。(2)金屬Zn與氨水反應(yīng)可生成[Zn(NH3)4](OH)2和H2，反應(yīng)的離子方程式為Zn＋4NH3＋2H2O=[Zn(NH3)4]2＋＋2OH－＋H2↑。(3)由于電負(fù)性O(shè)＞N，O對(duì)電子的吸引實(shí)力更強(qiáng)，Zn和O更易形成離子鍵，因此Zn—N鍵中離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)小于Zn—O鍵。(4)依據(jù)晶胞示意圖，一個(gè)晶胞中8個(gè)O原子位于晶胞的頂點(diǎn)，1個(gè)O原子位于晶胞體內(nèi)，4個(gè)Zn原子位于晶胞的棱上，1個(gè)Zn原子位于晶胞體內(nèi)，棱上的3個(gè)Zn原子和體內(nèi)的Zn原子、O原子形成四面體結(jié)構(gòu)，從底面O原子排列圖看，能平移且與abcd共邊的只有二個(gè)四邊形，為cdhi和bcfe。7．(1)(2024·新課標(biāo)卷29(3))氨是最重要的化學(xué)品之一，我國(guó)目前氨的生產(chǎn)實(shí)力位居世界首位?；卮鹣铝袉?wèn)題：合成氨催化劑前驅(qū)體(主要成分為Fe3O4)運(yùn)用前經(jīng)H2還原，生成α-Fe包袱的Fe3O4。已知α-Fe屬于立方晶系，晶胞參數(shù)a＝287pm，密度為7.8g·cm－3，則α-Fe晶胞中含有Fe的原子數(shù)為eq\f(7.8×2873NA,56×1030)(列出計(jì)算式，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)。(2)(2024·全國(guó)甲高考真題)螢石(CaF2)是自然界中常見(jiàn)的含氟礦物，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，X代表的離子是_Ca2＋__；若該立方晶胞參數(shù)為apm，正負(fù)離子的核間距最小為eq\f(\r(3),4)apm。(3)(2024·北京高考真題)FeS2晶體的晶胞形態(tài)為立方體，邊長(zhǎng)為anm，結(jié)構(gòu)如圖。①距離Fe2＋最近的陰離子有6個(gè)。②FeS2的摩爾質(zhì)量為120g·mol－1，阿伏加德羅常數(shù)為NA。該晶體的密度為eq\f(480,NA×(a×10－7)3)g·cm－3。(1nm＝10－9m)(4)(2024·山東高考真題)探討籠形包合物結(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(huà)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原子均參加形成配位鍵，Ni2＋與Zn2＋的配位數(shù)之比為23；xyz＝211；晶胞中有d軌道參加雜化的金屬離子是Zn2＋、Ni2＋。(5)(2024·江蘇高考真題)FeS2具有良好半導(dǎo)體性能。FeS2的一種晶體與NaCl晶體的結(jié)構(gòu)相像，該FeS2晶體的一個(gè)晶胞中Seq\o\al(2－,2)的數(shù)目為4，在FeS2晶體中，每個(gè)S原子與三個(gè)Fe2＋緊鄰，且Fe—S間距相等，如圖給出了FeS2晶胞中的Fe2＋和位于晶胞體心的Seq\o\al(2－,2)(Seq\o\al(2－,2)中的S—S鍵位于晶胞體對(duì)角線上，晶胞中的其他Seq\o\al(2－,2)已省略)。如圖中用“—”將其中一個(gè)S原子與緊鄰的Fe2＋連接起來(lái)。答案：解析：(1)已知α-Fe屬于立方晶系，晶胞參數(shù)a＝287pm，密度為7.8g·cm－3，設(shè)其晶胞中含有Fe的原子數(shù)為x，則α-Fe晶體密度ρ＝eq\f(56x×1030,NA·2873)g·cm－3＝7.8g·cm－3，解之得x＝eq\f(7.8×2873NA,56×1030)，即α-Fe晶胞中含有Fe的原子數(shù)為eq\f(7.8×2873NA,56×1030)。(2)依據(jù)螢石晶胞結(jié)構(gòu)，淺色X離子分布在晶胞的頂點(diǎn)和面心上，則1個(gè)晶胞中淺色X離子共有8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4個(gè)，深色Y離子分布在晶胞內(nèi)部，則1個(gè)晶胞中共有8個(gè)深色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＋；依據(jù)晶胞，將晶胞分成8個(gè)相等的小正方體，細(xì)致視察CaF2的晶胞結(jié)構(gòu)不難發(fā)覺(jué)F－位于晶胞中8個(gè)小立方體的體心，小立方體邊長(zhǎng)為eq\f(1,2)a，體對(duì)角線為eq\f(\r(3),2)a，Ca2＋與F－之間距離就是小晶胞體對(duì)角線的一半，因此晶體中正負(fù)的核間距的最小的距離為eq\f(\r(3),4)apm。(3)①以位于面心Fe2＋為例，與其距離最近的陰離子所處位置如圖所示(圓中)：4個(gè)陰離子位于棱上，2個(gè)位于體心位置上，共6個(gè)。②依據(jù)分?jǐn)偡芍О蠪e2＋離子個(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1×1＋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,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a×10－9×100))3cm3)＝eq\f(480,NA×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a×10－7))3)g/cm3eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1nm＝10－9m))。(4)由題干晶胞示意圖可知，，Ni2＋四周連接四個(gè)原子團(tuán)，形成的配位鍵數(shù)目為4，空間結(jié)構(gòu)為正方形，VESPR模型為平面四邊形，采納dsp2雜化；Zn2＋四周形成的配位鍵數(shù)目為6，VESPR模型為正八面體，采納sp3d2雜化，所以Ni2＋與Zn2＋的配位數(shù)之比為46＝23；含有CN－(小黑球N＋小白球C)為8×eq\f(1,2)＝4，含有NH3(棱上小黑球)個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,4)＝2，晶胞中苯環(huán)在四個(gè)側(cè)面且每個(gè)苯環(huán)只有一半屬于該晶胞，所以苯環(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，即