新高考化学二轮复习高频考点追踪练习专题07 物质结构与元素周期律（讲义）（2份打包，原卷版+解析版）

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01专题网络·思维脑图
02考情分析·解密高考
03高频考点·以考定法
考点一 原子结构与性质、元素周期律
【高考解密】
命题点01原子结构与核外电子排布
命题点02元素“位-构-性”的相互推断
【技巧解密】
【考向预测】
考点二 分子结构与性质
【高考解密】
命题点01 共价键的形成及类型的判断
命题点02 分子的空间结构与价层电子对互斥理论、杂化轨道理论
命题点03 分子性质及微粒间的作用力
【技巧解密】
【考向预测】
考点三 晶体结构与性质
【高考解密】
命题点01 晶体的性质与晶体类型的判断
命题点02 有关晶体计算
【技巧解密】
【考向预测】
04核心素养·微专题
微专题 晶胞参数、坐标参数的分析与应用
考点一 原子结构与性质、元素周期律
命题点01原子结构与核外电子排布
典例01（2023·海南卷）下列有关元素单质或化合物的叙述正确的是
A．分子呈正四面体，键角为
B．NaCl焰色试验为黄色，与Cl电子跃迁有关
C．Cu基态原子核外电子排布符合构造原理
D．是由极性键构成的极性分子
典例02（2023·重庆卷）“嫦娥石”是中国首次在月球上发现的新矿物，其主要由和(钇，原子序数比大13)组成，下列说法正确的是
A．Y位于元素周期表的第ⅢB族
B．基态原子的核外电子填充在6个轨道中
C．5种元素中，第一电离能最小的是
D．5种元素中，电负性最大的是
命题点02元素“位-构-性”的相互推断
典例01（2023·全国卷）一种矿物由短周期元素W、X、Y组成，溶于稀盐酸有无色无味气体生成。W、X、Y原子序数依次增大。简单离子与具有相同的电子结构。下列叙述正确的是
A．X的常见化合价有、B．原子半径大小为
C．YX的水合物具有两性D．W单质只有4种同素异形体
典例02（2022·浙江卷）X、Y、Z、M、Q五种短周期主族元素，原子序数依次增大。X的核外电子数等于其周期数，分子呈三角锥形，Z的核外电子数等于X、Y核外电子数之和。M与X同主族，Q是同周期中非金属性最强的元素。下列说法正确的是
A．X与Z形成的10电子微粒有2种
B．Z与Q形成的一种化合物可用于饮用水的消毒
C．与的晶体类型不同
D．由X、Y、Z三种元素组成的化合物的水溶液均显酸性
典例03（2021·江苏卷）前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X是空气中含量最多的元素，Y的周期序数与族序数相等，基态时Z原子3p原子轨道上有5个电子，W与Z处于同个主族。下列说法正确的是
A．原子半径：r(X)A>B；非金属性：B>A>C。
(2)相似规律
同主族元素性质相似，位于对角线位置的元素性质相似，相邻元素性质差别不大。
(3)电子排布规律
原子最外层电子数大于或等于3而又小于8的元素一定是主族元素；原子最外层电子数为1或2的元素可能是主族、副族或0族(He)元素；原子最外层电子数为8的元素是稀有气体元素。
(4)原子序数与元素位置的“序数差值”规律
1)同周期相邻主族元素的“序数差值”规律。
①除第ⅡA族和第ⅢA族外,其余同周期相邻元素原子序数差为1。
②同周期第ⅡA族和第ⅢA族元素,其原子序数差分别是:第二、三周期相差1,第四、五周期相差11,第六、七周期相差25。
2)同族相邻元素的“序数差值”规律。
①第二、三周期的同族元素原子序数相差8。
②第三、四周期的同族元素原子序数相差有两种情况:第ⅠA族、ⅡA族相差8,其他族相差18。
③第四、五周期的同族元素原子序数相差18。
④第五、六周期的同族元素原子序数镧系之前的相差18,镧系之后的相差32。
⑤第六、七周期的同族元素原子序数相差32。
(5)含量或性质特殊的元素
5.元素金属性和非金属性强弱的判断方法
6.第一电离能、电负性
(1)元素第一电离能的周期性变化规律。
(2)电负性大小判断。
7.元素推断题通常考查的角度及分析依据
8、解答元素推断题的基本方法
(1)已知元素原子或离子的核外电子排布
eq \x(核外电子排布)eq \(――→,\s\up15(推知))eq \x(电子层数、最外层电子数)eq \(――→,\s\up15(推知))eq \x(周期序数、族序数)eq \(――→,\s\up15(推知))eq \x(单质及其化合物的性质)
(2)已知元素单质或化合物的性质(特性)
eq \x(元素单质及其化合物的特性)eq \(――→,\s\up15(推知))eq \x(元素名称或符号)eq \(――→,\s\up15(推知))eq \x(原子结构)eq \(――→,\s\up15(推知))eq \x(元素在周期表中位置)
(3)已知元素在周期表中的位置
(4)利用周期表片断推断元素的种类
①利用H、He的特殊位置
已知X、Y、Z、W四种短周期元素的位置关系如图：
则可以推出X为He，再依次推知Y为F、Z为O、W为P。
②利用元素的位置关系与原子序数关系
a．同一周期中元素的原子序数一般比左边元素原子序数大1，比右边元素的原子序数小1。
b．同主族中相邻周期元素的原子序数关系
9、关于元素周期律、元素周期表的认识误区
(1)误认为主族元素的最高正价一定等于族序数。但是，F无正价。
(2)误认为元素的非金属性越强，其氧化物对应水化物的酸性就越强。但是，HClO、H2SO3是弱酸，忽略了关键词“最高价”。
(3)误认为同周期相邻两主族元素原子序数之差等于1。忽视了相差11(第4、5周期)和25(第6、7周期)。
(4)误认为失电子难的原子得电子的能力一定强。碳原子、稀有气体元素的原子失电子难，得电子也难。
(5)误认为得失电子多的原子，得失电子的能力一定强。
(6)误认为最高正价和最低负价绝对值相等的元素只有第ⅣA族的某些元素。忽视了第ⅠA族的H的最高正价为＋1价，最低负价为－1价。
10、通过“三看”比较微粒半径大小
在中学化学要求的范围内,可按“三看”规律来比较粒子半径的大小:
(1)“一看”电子层数:一般情况下,当电子层数不同时,电子层数越多,半径越大。
例如:r(Li)r(Cl)、r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)
(3)“三看”核外电子数:当电子层数和核电荷数均相同时,核外电子数越多,半径越大。
例如:r(Cl-)>r(Cl)、r(Fe2+)>r(Fe3+)
考向01 原子结构与核外电子排布
1．（2023·湖北·校联考模拟预测）硫的下列4种微粒，若失去一个电子所需要能量最多的是
A．[Ne]B．[Ne]C．[Ne]D．[Ne]
2．（2023·上海黄浦·统考二模）电子亚层2p的三个轨道之间具有不同的
A．能量B．形状C．空间伸展方向D．可容纳电子数
3．（2023·重庆·统考模拟预测）三星堆遗址出土了大量的青铜器，其主要成分为Cu、Sn、Pb，还含少量Fe、As、O等元素。对上述有关元素，下列说法正确的是
A．基态Cu原子的价层电子轨道表示式为
B．基态Fe原子最高能级的轨道形状为哑铃形
C．第一电离能最大的是As
D．电负性最大的是O
4．（2023·北京门头沟·统考一模）下列表述不正确的是
A．原子轨道能量：1sX>Y
C．氢化物的沸点：X>YD．W与Y形成的化合物为分子晶体
2．（2023·浙江·校联考模拟预测）LDFCB是电池的一种电解质，该电解质阴离子由同周期元素原子W、X、Y、Z且原子序数依次增大，其结构如下图，Y的最外层电子数等于X的核外电子总数，四种原子最外层电子数之和为20，下列说法正确的是
A．X的杂化方式是
B．四种元素形成的简单氢化物中Z的沸点最高
C．电负性：
D．元素Z的最高价氧化物的水化物为一元强酸
3．（2023·四川乐山·统考一模）W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，最外层电子数之和为20，是一种常见的耐高温材料，Y的内层电子总数是最外层电子数的2.5倍。下列说法正确的是
A．简单离子半径：B．简单氢化物的沸点：
C．Y与Z可以形成离子化合物D．Y的最高价氧化物对应水化物可以与单质X反应
4．（2024·四川内江·统考一模）X､Y､Z､R､M为原子序数依次增大的短周期元素，其原子的最外层电子数与原子半径的关系如图所示。下列说法不正确的是
A．X与Y形成的化合物只含极性共价键
B．简单离子半径比较：
C．含氧酸酸性比较可能存在：
D．X与Z､M三种元素共同形成的化合物可能是离子化合物
5．（2023·海南·模拟预测）短周期主族元素X、Y、Z、R的主要化合价和原子半径的关系如图所示。基态X原子的价层电子排布式为。下列叙述错误的是
A．简单氢化物的沸点：
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：
C．第一电离能：
D．化合物为非极性分子
考点二 分子结构与性质
命题点01共价键的形成及类型的判断
典例01（2023·北京卷）中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔，是碳材料科学的一大进步。
下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法正确的是
A．三种物质中均有碳碳原子间的键B．三种物质中的碳原子都是杂化
C．三种物质的晶体类型相同D．三种物质均能导电
典例02（2022·天津卷）一定条件下，石墨转化为金刚石吸收能量。下列关于石墨和金刚石的说法正确的是
A．金刚石比石墨稳定
B．两物质的碳碳键的键角相同
C．等质量的石墨和金刚石中，碳碳键数目之比为4∶3
D．可以用X射线衍射仪鉴别金刚石和石墨
命题点02 分子的空间结构与价层电子对互斥理论、杂化轨道理论
典例01（2023·湖北卷）价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是
A．和的VSEPR模型均为四面体
B．和的空间构型均为平面三角形
C．和均为非极性分子
D．与的键角相等
典例02（2022·江苏卷）N2是合成氨工业的重要原料，NH3不仅可制造化肥，还能通过催化氧化生产HNO3；HNO3能溶解Cu、Ag等金属，也能与许多有机化合物发生反应；在高温或放电条件下，N2与O2反应生成NO，NO进一步氧化生成NO2。2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH=-116.4kJ·ml-1。大气中过量的NOx和水体中过量的NH、NO均是污染物。通过催化还原的方法，可将烟气和机动车尾气中的NO转化为N2，也可将水体中的NO3-转化为N2。下列有关NH3、NH、NO的说法正确的是
A．NH3能形成分子间氢键
B．NO的空间构型为三角锥形
C．NH3与NH中的键角相等
D．NH3与Ag+形成的[Ag(NH3)2]+中有6个配位键
典例03（2021·山东卷）关于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2的结构与性质，下列说法错误的是
A．CH3OH为极性分子B．N2H4空间结构为平面形
C．N2H4的沸点高于(CH3)2NNH2D．CH3OH和(CH3)2NNH2中C、O、N杂化方式均相同
命题点03 分子性质及微粒间的作用力
典例01（2023·北京卷）下列事实不能通过比较氟元素和氯元素的电负性进行解释的是
A．键的键能小于键的键能
B．三氟乙酸的大于三氯乙酸的
C．氟化氢分子的极性强于氯化氢分子的极性
D．气态氟化氢中存在，而气态氯化氢中是分子
典例02（2022·天津卷）下列物质沸点的比较，正确的是
A．B．HF>HCl
C．D．
典例03（2022·湖北卷）下列有关N、P及其化合物的说法错误的是
A．N的电负性比P的大，可推断NCl3分子的极性比PCl3的大
B．N与N的π键比P与P的强，可推断N≡N的稳定性比P≡P的高
C．NH3的成键电子对间排斥力较大，可推断NH3的键角比PH3的大
D．HNO3的分子间作用力较小，可推断HNO3的熔点比H3PO4的低
一、分子结构与性质
1．与分子结构有关的两种理论
(1)杂化轨道理论
①基本观点：杂化轨道成键满足原子轨道最大重叠原理；杂化轨道形成的共价键更加牢固。
②杂化轨道类型与分子立体构型的关系
注意：杂化轨道数＝与中心原子结合的原子数＋中心原子的孤电子对数。
(2)价层电子对互斥理论
①基本观点：分子的中心原子上的价层电子对(包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对)由于相互排斥，尽可能趋向彼此远离。
②价层电子对数的计算
中心原子的价层电子对数＝σ键电子对数(与中心原子结合的原子数)＋中心原子的孤电子对数＝σ键电子对数＋eq \f(1,2)(a－xb)
其中a为中心原子的价电子数，x、b分别为与中心原子结合的原子数及与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(H为1，其他原子为“8－该原子的价电子数”)。微粒为阳离子时，中心原子的价电子数要减去离子所带电荷数；微粒为阴离子时，中心原子的价电子数要加上离子所带电荷数。如SO2中硫原子的孤电子对数为eq \f(6－2×2,2)＝1；H3O＋中氧原子的孤电子对数为eq \f(6－1－3×1,2)＝1；COeq \\al(2－,3)中碳原子的孤电子对数为eq \f(4＋2－3×2,2)＝0。
【易错提醒】在计算孤电子对数时，出现0.5或1.5，则把小数进位为整数，即1或2。如NO2的中心原子N的孤电子对数为eq \f(5－2×2,2)＝0.5≈1，则价层电子对数为3，故VSEPR模型为平面三角形，分子立体构型为V形。
③利用价层电子对互斥理论判断分子(或离子)立体构型
2、判断杂化轨道类型的一般方法
(1)看中心原子有没有形成双键或叁键，如果有1个叁键，则其中有2个π键，是sp杂化；如果有1个双键，则其中有1个π键，是sp2杂化；如果全部是单键，则是sp3杂化。
(2)杂化轨道数等于中心原子的孤对电子对数与相连的其他原子个数之和。若和为2，则中心原子sp杂化；若和为3，则中心原子sp2杂化；若和为4，则中心原子sp3杂化。如NH3，N原子有1对孤电子对，另外与3个氢原子成键，所以为1＋3＝4，为sp3杂化；再如CO2，C原子没有孤电子对，与2个氧原子成键，所以为0＋2＝2，为sp杂化。
3、中心原子A的价层电子对数的计算方法：
对ABm型化合物，中心原子A的价层电子对数n＝eq \f(A的价电子数＋B提供的电子数×m,2)，计算时一般说来，价电子数即为最外层电子数，但B为卤素原子、氢原子时，提供1个价电子，若为氧原子、硫原子时，则不提供电子。
4、等电子体的判断方法
（1）判断方法：一是同主族变换法，如CO2与CS2、CF4与CCl4是等电子体，二是左右移位法，如N2与CO，COeq \\al(2－,3)、NOeq \\al(－,3) 与SO3是等电子体。如果是阴离子，价电子应加上阴离子所带的电荷数；如果是阳离子，价电子应减去阳离子所带的电荷数。如NHeq \\al(＋,4)价电子为8，COeq \\al(2－,3)价电子为24。
（2）常见的等电子体
5、分子性质
(1)分子极性
1)分子构型与分子极性的关系
2)键的极性与分子极性的关系
(2)溶解性——“相似相溶”规律：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂；若存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。
(3)无机含氧酸分子的酸性
无机含氧酸可写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越高，使R—O—H中O的电子向R偏移，在水分子的作用下越易电离出H＋，酸性越强，如酸性：HClO分子晶体,如熔、沸点:Na>Cl2(金属晶体熔、沸点有的很高,如钨、铂等,有的则很低,如汞等)。
(2)形成原子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,如熔、沸点:金刚石>石英>碳化硅>晶体硅。
(3)形成离子晶体的阴阳离子所带的电荷数越多,离子半径越小,则离子键越强,熔、沸点就越高,如熔、沸点:MgO>MgCl2,NaCl>CsCl。
(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,如Al>Mg>Na。
(5)分子晶体的熔、沸点比较规律。
①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,如:HI>HBr>HCl。
②组成和结构不相似的分子,分子极性越大,其熔、沸点就越高,如:CO>N2。
③同分异构体分子中,支链越少,其熔、沸点就越高,如:正戊烷>异戊烷>新戊烷。
④同分异构体中的芳香烃及其衍生物,邻位取代物>间位取代物>对位取代物,如熔、沸点:邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯。
3、均摊法确定晶胞组成
(1)方法：晶胞中任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个原子对这个晶胞的贡献就是eq \f(1,n)。
(2)类型
①长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：
②非长方体(非正方体)晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为eq \f(1,3)。在如图所示的正三棱柱形晶胞中：
③熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目。
A．NaCl(含4个Na＋，4个Cl－)
B．干冰(含4个CO2)
C．CaF2(含4个Ca2＋，8个F－)
D．金刚石(含8个C)
E．体心立方(含2个原子)
F．面心立方(含4个原子)
4、金属晶体空间利用率的计算方法
Ⅰ.空间利用率的定义及计算步骤
①空间利用率：指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中所占有的体积百分比。
空间利用率＝eq \f(球体积,晶胞体积)×100%
②空间利用率的计算步骤：
a．计算晶胞中的粒子数；
b．计算晶胞的体积。
Ⅱ.金属晶体空间利用率分类简析
①简单立方堆积(如图1所示)
立方体的棱长为2r，球的半球为r
过程：V(球)＝eq \f(4,3)πr3 V(晶胞)＝(2r)3＝8r3
空间利用率＝eq \f(V球,V晶胞)×100%＝eq \f(\f(4,3)πr3,8r3)×100%≈52%
②体心立方堆积(如图2所示)
过程：b2＝a2＋a2
(4r)2＝a2＋b2＝3a2，所以：a＝eq \f(4,\r(3))r
空间利用率＝eq \f(2×\f(4,3)πr3,a3)×100%＝eq \f(2×\f(4,3)πr3,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4,\r(3))r))3)×100%＝eq \f(\r(3)π,8)×100%≈68%
③六方最密堆积(如图3所示)
过程：S＝2r×eq \r(3)r＝2eq \r(3)r2
h＝eq \f(2\r(6),3)r V(球)＝2×eq \f(4,3)πr3
V(晶胞)＝S×2h＝2eq \r(3)r2×2×eq \f(2\r(6),3)r＝8eq \r(2)r3
空间利用率＝eq \f(V球,V晶胞)×100%＝eq \f(2×\f(4,3)πr3,8\r(2)r3)×100%≈74%
④面心立方最密堆积(如图4所示)
过程：a＝2eq \r(2)r
V(球)＝4×eq \f(4,3)πr3
V(晶胞)＝a3＝(2eq \r(2)r)3＝16eq \r(2)r3
空间利用率＝eq \f(V球,V晶胞)×100%＝eq \f(4×\f(4,3)πr3,16\r(2)r3)×100%≈74%
5、计算晶体密度的方法
6、计算晶体中粒子间距离的方法
7、千万差别貌相似,谨防马虎大错误
(1)CO2和SiO2尽管有相似的化学组成,但二者物理性质有较大差异,原因是二者的晶体类型不同,CO2属于分子晶体,SiO2属于原子晶体,二者不能混淆。
(2)离子晶体中不一定都含有金属元素,如NH4Cl是离子晶体;金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体,如AlCl3是分子晶体;含有金属离子的晶体不一定是离子晶体,如金属晶体中含有金属离子。
(3)含阴离子的晶体中一定含有阳离子,但含阳离子的晶体中不一定含阴离子,如金属晶体。
(4)误认为金属晶体的熔点比分子晶体的熔点高,其实不一定,如Na的熔点为97 ℃,尿素的熔点为132.7 ℃。
考向01 晶体的性质与晶体类型的判断
1．（2023·湖北·武汉二中校联考二模）纳米为无定形(非晶态)白色粉末，颗粒尺寸小、微孔多、比表面积大、对紫外线反射能力强等特点。下列关于纳米的说法正确的是
A．对光有各向异性
B．熔点与晶体相同
C．与晶体互为同分异构体
D．可用X-射线衍射实验区分纳米与晶体
2．（2023·浙江·校联考三模）下列物质含有非极性共价键且属于分子晶体的是
A．B．C．D．
3．（2023·浙江宁波·统考模拟预测）2023年诺贝尔化学奖授予三位探索纳米和量子点领域的科学家。纳米晶体具有颗粒尺寸小、微孔多、比表面积大、对紫外线反射能力强等特点。下列关于纳米晶体的说法正确的是
A．熔点低于大块晶体
B．属于胶体，能产生丁达尔效应
C．与大块晶体属于同分异构体
D．与NaOH、HF都能反应，属于两性氧化物
4．（2023·北京朝阳·统考一模）我国科学家预言的T-碳已被合成。T-碳的晶体结构可看做将金刚石中的碳原子用由四个碳原子组成的正四面体结构单元取代所得，T-碳和金刚石的晶胞如图所示。下列说法不正确的是
A．T-碳与金刚石互为同素异形体
B．T-碳与金刚石均属于共价晶体
C．T-碳与金刚石中键角均为
D．T-碳晶胞中平均含有32个碳原子
6．（2023·广东·统考二模）六氟磷酸盐离子液体可用于有机合成的溶剂和催化剂，其结构如图所示，下列说法错误的是

A．阳离子中碳原子有和两种杂化方式
B．阴、阳离子体积较大，离子之间作用力较弱，晶体的熔点较低
C．该物质中存在的化学键类型：离子键、共价键
D．所有原子均符合8电子稳定结构
考向02 有关晶体计算
1．（2023·广东梅州·统考三模）晶体的晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是

A．阴、阳离子个数比为
B．晶体中距离最近的的数目为12
C．若晶胞边长均为，则和之间的最短距离为
D．阳离子位于由阴离子构成的正八面体空隙中
2．（2023·辽宁阜新·阜新实验中学校考模拟预测）砷化镓是一种立方晶系如图甲所示，将Mn掺杂到晶体中得到稀磁性半导体材料如图乙所示，砷化镓的晶胞密度为gcm-3。下列说法错误的是
A．1ml砷化镓中配位键的数目是4NA
B．掺入Mn的晶体中Mn、Ga、As的原子个数比为5：26：32
C．沿体对角线a→b方向投影图如丙，若c在11处，则As的位置为7、9、11、13
D．该晶体中距离最近的两个镓原子之间的距离为pm
3．（2023上·湖南长沙·高三长郡中学校考开学考试）钛酸钡是太阳能电池材料。经X射线衍射分析测定，钛酸钡的晶胞结构如图所示(Ti4+、Ba2+均与O2-接触)，已知晶胞边长为a pm，O2-的半径为b pm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述错误的是
A．8个Ti4+与Ba2+等距离且最近 B．Ti4+半径为pm
C．钛酸钡的化学式为BaTiO3 D．钛酸钡的密度ρ=×1021 g·cm-3
4．（2023上·湖南·高三校联考）实验室制取HF的原理为，氢氟酸可用来刻蚀玻璃，发生反应：。的立方晶胞如图所示，其晶胞参数为a pm。下列说法错误的是

A．氢化物的稳定性：
B．、、三者的中心原子价层电子对数相等
C．的晶体密度为(为阿伏加德罗常数的值)
D．晶体中与之间的最近距离为
5．（2023·辽宁·校联考三模）一种由Cu、In、Te组成的晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶体中Te原子填充在Cu、In围成的四面体空隙中，A点、B点原子的分数坐标分别为、，下列说法错误的是
A．该晶体的化学式为
B．C点原子的分数坐标为
C．晶胞中四面体空隙的占有率为50%
D．晶胞中C、D间距离
微专题 晶胞参数、坐标参数的分析与应用
典例（2023·河北卷）锆是重要的战略金属，可从其氧化物中提取。下图是某种锆的氧化物晶体的立方晶胞，为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A．该氧化物的化学式为
B．该氧化物的密度为
C．原子之间的最短距离为
D．若坐标取向不变，将p点原子平移至原点，则q点原子位于晶胞面的面心
一、原子分数坐标参数
1．概念
原子分数坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。
2．原子分数坐标的确定方法
(1)依据已知原子的坐标确定坐标系取向。
(2)一般以坐标轴所在正方体的棱长为1个单位。
(3)从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。
3.金刚石晶胞中碳原子坐标的确定
以金刚石晶胞结构为例，金刚石晶体整体上是正四面体立体网状结构。每个碳原子L能层的4个电子采用sp3杂化，形成4个等同的杂化轨道，相邻的两个碳原子之间形成σ键。这样每个碳原子与周围4个碳原子形成4个σ键，每个碳原子都是直接相连的4个碳原子的重心。
在一个金刚石晶胞中有8个碳原子位于立方体的顶点，6个碳原子位于面心，4个碳原子位于晶胞内部。每个晶胞中8个顶点中有4个顶点、6个面心和4个晶胞内部的碳原子形成4个正四面体，每个正四面体的4个顶点分别是一个晶胞顶点和这个顶点所在平面的面心，正四面体中心是晶胞内的1个碳原子。
用解析几何知识研究晶体中各个微粒间的位置关系更具体更直接。以底面一个顶点的碳原子(通常取后左下)为原点建立一个三维坐标系。
原点上的原子坐标为(0，0，0)，晶胞边长参数看作1，并据此分析坐标参数。在晶胞进行“无隙并置”时，可以看出，8个顶点的原子都可以作为原点，注意看清楚，与这个原点原子重合的是晶胞上哪一个顶点的碳原子。所以顶点上的8个原子坐标都是(0，0，0)，这与纯粹立体几何不同，所以高中阶段我们只标注顶点以外的晶胞内和晶胞上点的坐标；棱心和面心坐标点中数据中不会出现“1”。
以下是晶胞中各点碳原子对应的三维坐标和晶体中坐标的对应关系。
(1)6个面心坐标
(2)12个棱中心坐标
(3)晶胞内部4个碳原子的坐标
金刚石晶胞有两种取向，由于金刚石晶胞内部有4个碳原子，在空间分布是不对称的，所以从不同方向观察晶胞时，内部的4个碳原子的位置是不相同的。我们把左边的图叫作取向1，右边的图叫作取向2
它们各自绕竖直中心轴旋转90°，就能够变为对方。金刚石晶胞内4个碳原子坐标：
取向1：
取向2：
所以金刚石晶胞的取向不同时，晶胞内部不对称的4个原子的坐标会发生改变。
4.常见晶胞的原子坐标
1）金刚石晶胞的原子坐标
（1）取向一：

金刚石晶胞中碳原子的坐标：
8个顶点碳原子的坐标：0，0，0；
6个面中心碳原子的坐标：1/2，0，1/2；1/2，1/2，0；0，1/2，1/2；
4个内部碳原子的坐标：1/4，1/4，3/4；3/4，1/4，1/4；3/4，3/4，3/4；1/4，3/4，1/4；
（2）取向二：

金刚石晶胞中碳原子的坐标：
8个顶点碳原子的坐标：0，0，0；
6个面中心碳原子的坐标：1/2，0，1/2；1/2，1/2，0；0，1/2，1/2；
4个内部碳原子的坐标：1/4，1/4，1/4；3/4，3/4，1/4；3/4，1/4，3/4；1/4，3/4，3/4；
注：金刚石晶胞的取向不同时，即使都是取前左下的顶点原子作原点，晶胞内部不对称的4个碳原子的坐标，也会发生改变。
2）氟化钙晶体：
每个CaF2晶胞有4个Ca2＋和8个F－原子分数坐标如下：
3）氯化钠晶胞：
每个晶胞含有4个Cl－和4个Na＋，它们的原子分数坐标为：
注：碱金属的卤化物、氢化物，碱土金属的氧化物、硫化物、硒化物、碲化物，过渡金属的氧化物、硫化物，以及间隙型碳化物、氮化物都属NaCl型结构。
二、宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系
1.密度的计算式：
2.计算类型
晶体的密度有两种计算形式，一种是知道晶胞边长和晶胞结构进行的计算，一种是知道原子或离子半径和晶胞结构进行的计算。
1）知道晶胞边长和晶胞结构进行的计算
若晶胞为正方体，边长为a pm，含有b个分子，分子的相对分子质量为M，则密度的计算过程为(别记结论，学会计算过程)
晶胞的体积为：(a×10－12m)3= a3×10－36m3
晶胞中分子的总质量为：m=nM=(b/NA)M= bM/6.02×1023g
ρ=M/V=(bM/6.02×1023g) /( a3×10－36m3)=(bM×1013)/(6.02×a3)g/m3
(1)CO2分子晶体的密度计算：
已知CO2分子晶体的结构如下图(面心立方)，晶胞边长为572pm(计算数据)。
①晶胞中的分子数目计算：8×1/8＋6×1/2=4
一个晶胞中有4个CO2。
②晶体密度计算：
m=nM=[4/(6.02×1023/ml)]×44g/ml=2.9236×10－22g
V=(572×10－12)3m3=1.8715×10－28m3
ρ=m/V=2.9236×10－22g /1.8715×10－28m3=1.562×106g/m3=1.562g/ cm3。
(2)P(钋)，相对原子质量为209，晶胞边长为336pm。
①晶胞中原子数目计算：8×1/8=1。
②密度计算：
m=nM=[1/(6.02×1023/ml)]×209g/ml=3.472×10－22g
V=(336×10－12)3m3=3.7933×10－29m3
ρ=m/V=3.472×10－22g /3.7933×10－29m3=9.153 ×106g/m3=9.153g/cm3
2）知道原子或离子半径和晶胞结构进行的计算
先用原子或离子的半径计算出晶胞的边长，然后再进行密度计算。
(1)Na的体心立方
Na的原子半径r=186pm。
①晶胞中的原子数目计算：8×1/8＋1=2。
②密度计算：
先计算晶胞的边长a：根据体对角线=√3a=4r，
边长a=4r/√3=4×186pm/√3=429.56pm。
m=nM=[2/(6.02×1023/ml)]×23g/ml=7.6412×10－23g
V=(429.56×10－12)3m3=7.9263×10－29m3
ρ=m/V=7.6412×10－23g /7.9263×10－29m3=9.64 ×105g/m3=0.964g/cm3
(2)Zn的六方堆积：
Zn的范德华半径为139pm。
①正六棱柱中原子数目计算：12×1/6＋2×1/2＋3=6
②密度计算：六方最密堆积不是正方体晶胞，不能用正方体的公式计算。
用上面的正六棱柱计算，正六棱柱的边长为278pm。
若边长为r，体积为24√2 r3。(计算式见空间利用率计算的(3))
V=24√2 r3=24√2×(139×10－12m)3=9.1153×10－29m3
m=nM=[6/(6.02×1023/ml)]×65.38g/ml=6.5163×10－22g
ρ=m/V=6.5163×10－22g /9.1153×10－29m3=7.15 ×106g/m3=7.15g/cm3
(3)金刚石原子晶体的结构
①晶胞中的原子数目计算：8×1/8＋6×1/2＋4=8
②密度计算：以金刚石结构为例，C的共价半径为77pm。
大立方体的边长为8r/√3，即355.65 pm。(计算式见空间利用率计算的(4))
m=nM=[8/(6.02×1023/ml)]×12g/ml=1.5947×10－22g
V=(355.65×10－12)3m3=4.4985×10－29m3
ρ=m/V=1.5947×10－22g /4.4985×10－29m3=3.545 ×106g/m3=3.545g/cm3
(4)离子晶体的密度计算：
①NaCl：Na＋的离子半径为95pm，Cl－的离子半径为181pm
晶胞边长的计算：2r(Na＋)＋2r(Cl－)=552pm。
其中含Na＋4个，Cl－4个。
m=nM=[4/(6.02×1023/ml)]×23g/ml＋[4/(6.02×1023/ml)]×35.45g/ml=3.8837×10－22g
V=(552×10－12)3m3=1.682×10－28m3
ρ=m/V=3.8837×10－22g /1.682×10－28m3=2.309×106g/m3=2.309g/cm3
②CsCl：Cs＋的离子半径为169pm，Cl－的离子半径为181pm。
晶胞边长的计算：[2r(Cs＋)＋2r(Cl－)]/√3=404.15pm。
其中含Cs＋1个，Cl－1个。
m=nM=[1/(6.02×1023/ml)]×132.9g/ml＋[1/(6.02×1023/ml)]×35.45g/ml=2.7965×10－22g
V=(404.15×10－12)3m3=6.6013×10－29m3
ρ=m/V=2.7965×10－22g /6.6013×10－29m3=4.236×106g/m3=4.236g/cm3
③CaF2：Ca2＋的离子半径为99pm，F－的离子半径为136pm。
右侧为晶胞的八分之一
晶胞边长计算为2{[2r(Ca2＋)＋2r(F－)]/√3}=542.71pm。
其中含Ca2＋4个，F－8个，则密度为
M=nm=[4/(6.02×1023/ml)]×40g/ml＋[8/(6.02×1023/ml)]×19g/ml=5.1827×10－22g
V=(542.71×10－12)3m3=1.5985×10－28m3
ρ=m/V=5.1827×10－22g /1.5985×10－28m3=3.242×106g/m3=3.242g/cm3
1．（2023·吉林白山·统考三模）Li、Fe、Se可形成新型超导材料，晶胞如图所示(Fe原子均位于面上)。晶胞棱边夹角均为90°，X的坐标为(0，1， )，Y的坐标为( ，，)，设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
已知：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，称作原子分数坐标
A．基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s2
B．坐标为(，1，)的原子是Li原子
C．Se原子X与Se原子Y之间的距离为nm
D．该晶体的密度为g·cm-3
2．（2023·辽宁·校联考一模）某立方品系的锑钾(Sb-K)合金可作为钾离子电池的电极材料，图a为该合金的晶胞结构，图b表示晶胞的一部分，晶胞中1号、3号原子的分数坐标分别为(0，0，0)、(1，1，1)。下列说法错误的是
A．晶胞中含有的Sb原子数为4
B．2号原子的分数坐标为
C．K和Sb之间的最短距离为pm
D．该晶体的密度为
3．（2023·河北·统考模拟预测）(CH3NH3)PbI3的晶胞结构如图所示，其中B代表Pb2+，下列说法正确的是
A．Pb2+的价电子排布式为：6s26p2
B．A代表I-
C．若原子分数坐标A为(0，0，0)，B为(，，)，则C的原子分数坐标为(0，，)
D．已知CH3NH3)PbI3的摩尔质量为Mg·ml-1，NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为g•cm-3
4．（2023·湖南常德·统考一模）作为储氢材料的镧镍合金被广泛应用于电动车辆，某种镧镍合金储氢后所得晶体的化学式为LaNi5H6，晶胞结构如图，晶胞参数为a，下列有关表述不正确的是
A．Z表示的微粒为H2
B．每个X原子周围最近且等距离的X原子有6个
C．若A的分数坐标为(0，0.5，0.5)，B的分数坐标为(0.75，0.75，0)，则C的分数坐标为(1，0.5，1)
D．若四条竖直棱的棱心位置均插入Z，则晶体的化学式为LaNi5H7
5．（2023·广东·统考一模）一种锂的氧化物的晶胞结构如图所示(晶胞参数a=b=c=0.4665nm，晶胞棱边夹角均为90°)。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，称作原子的分数坐标。下列有关说法不正确的是
A．该氧化物的化学式为Li2O
B．O原子之间的最短距离为×466.5pm
C．与Li距离最近且相等的O有8个
D．若p原子的分数坐标为(，，)，则q原子的分数坐标为(，，)考点
考查内容
考情预测
原子结构与性质、元素周期律
1.原子结构与核外电子排布
2.元素“位-构-性”的相互推断
1.选择题：高考命题一般是用元素周期表及元素周期律知识去推断元素类型，或是根据原子结构推导元素类型及其在周期表中的位置，考查原子结构和元素性质之间的关系，试题以短周期元素考查元素周期律及元素“位、构、性”三者之间的关系，考查原子半径、化合价、金属性、非金属性、单质及化合物性质的递变规律与原子结构的关系，涉及化学键时主要考查对概念的理解。同时也考查分子结构判断及晶体相关计算。
2.非选择试题常以填空或简答方式考查，常涉及原子结构与元素的性质(如基态微粒的电子排布式、电离能及电负性的比较)、元素周期律；分子结构与性质(如化学键类型、原子的杂化方式、分子空间构型的分析与判断)；晶体结构与性质(如晶体类型、性质及与粒子间作用的关系、以晶胞为单位的密度、微粒间距与微粒质量的关系计算及化学式分析)等考点。命题侧重考查分析能力和计算能力，需要熟练掌握晶胞结构，具备一定的数学计算能力，综合性较强，题目难度中等。
分子结构与性质
1.共价键类型的判断
2.分子的空间结构与价层电子对互斥理论、杂化轨道理论
3.分子性质及微粒间的作用力
晶体结构与性质
1.晶体的性质与晶体类型的判断
2.有关晶体计算
表示方法
举例
电子排布式
Cr:1s22s22p63s23p63d54s1
简化表示式
Cu:[Ar]3d104s1
价电子排布式
Fe:3d64s2
电子排布图
(或轨道表示式)
O:
金属性比较
本质
原子越易失电子，金属性越强(与原子失电子数目无关)
判断方法
①在金属活动性顺序表中越靠前，金属性越强
②单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强
③单质还原性越强或阳离子氧化性越弱，金属性越强
④最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强
⑤若Xn＋＋Y―→X＋Ym＋，则Y比X的金属性强
⑥元素在周期表中的位置：左边或下方元素的金属性强
非金属性比较
本质
原子越易得电子，非金属性越强(与原子得电子数目无关)
判断方法
①与H2化合越容易，气态氢化物越稳定，非金属性越强
②单质氧化性越强或阴离子还原性越弱，非金属性越强
③最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强
④元素在周期表中的位置：右边或上方元素的非金属性强
一般
规律
同一周期,随着原子序数的增加,元素的第一电离能呈现增大的趋势,稀有气体元素的第一电离能最大,碱金属元素的第一电离能最小;同一主族,随着电子层数的增加,元素的第一电离能逐渐减小
特殊
情况
第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。通常情况下,当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)和全满(p6、d10、f14)结构时,原子的能量较低,该元素具有较大的第一电离能。如同周期主族元素,第ⅡA族元素的原子最外层s能级全充满、ⅤA族元素的原子最外层p能级半充满,比较稳定,所以其第一电离能大于同周期相邻的主族元素
规律
在周期表中,同周期主族元素电负性从左到右逐渐增大,同主族从上往下逐渐减小
方法
常常应用化合价及物质类别判断电负性的大小,如O与Cl的电负性比较:①HClO中Cl为+1价、O为-2价,可知O的电负性大于Cl;②Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物,可知O的电负性大于Cl
考查角度
分析依据
原子半径
①同周期元素的原子半径随原子序数的增大而减小(不考虑稀有气体元素);
②同主族元素从上到下,原子半径随电子层数的增多而增大
元素化合价
①同周期元素从左到右,元素的最高正化合价由+1→+7,非金属元素的最低负化合价由-4→-1(O、F除外);
②同主族元素的最高正化合价、最低负化合价均相同(适用于短周期主族元素,氧无最高正价,氟无正价)
氧化物对应水化物
①元素的金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强;
②元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强(F无正价,O无最高正价,不考虑)
单质的氧化性、还原性
一般情况下,元素的金属性越强,单质的还原性越强,简单阳离子的氧化性越弱;元素的非金属性越强,单质的氧化性越强,简单阴离子的还原性越弱
物质的熔点、沸点
①一般情况下,对于组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大,物质的熔点、沸点也越高,如沸点:I2>Br2>F2;
②NH3、H2O、HF的沸点反常高,是因为分子间形成氢键,使物质的沸点升高
得失电子能力
①同周期元素从左到右,失电子能力逐渐减弱,得电子能力逐渐增强(不考虑稀有气体元素);
②同主族元素从上到下,失电子能力逐渐增强,得电子能力逐渐减弱
金属性与非金属性
①同周期元素从左到右,金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强(不考虑稀有气体元素);
②同主族元素从上到下,金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱
元素的第一电离能
①同周期元素从左到右元素的第一电离能呈增大趋势;
②同主族元素自上而下,第一电离能逐渐减小
电负性
①同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增大(稀有气体元素除外);
②同主族元素自上而下,电负性逐渐减小
杂化轨道类型
杂化轨道数目
分子立体构型
实例
sp
2
直线形
CO2、BeCl2、HgCl2
sp2
3
平面三角形
BF3、BCl3、CH2O
V形
SO2、SnBr2
sp3
4
四面体形
CH4、CCl4、CH3Cl
三角锥形
NH3、PH3、NF3
V形
H2S、H2O
价层电子对数
孤电子对数
分子(或离子)立体构型
示例
2
0
CO2、BeCl2
3
0
BF3、SO3、COeq \\al(2－,3)
3
1
SO2
4
0
CH4、NHeq \\al(＋,4)、SOeq \\al(2－,4)、CCl4
4
1
NH3、PCl3、H3O＋
4
2
H2O、H2S
微粒
通式
价电子总数
立体构型
CH4、NHeq \\al(＋,4)
AX4
8e－
正四面体形
CO、N2
AX
10e－
直线形
CO2、CNS－、NOeq \\al(＋,2)、Neq \\al(－,3)
AX2
16e－
直线形
SO2、O3、NOeq \\al(－,2)
AX2
18e－
V形
COeq \\al(2－,3)、NOeq \\al(－,3)、SO3
AX3
24e－
平面三角形
POeq \\al(3－,3)、SOeq \\al(2－,3)、ClOeq \\al(－,3)
AX3
26e－
三角锥形
SOeq \\al(2－,4)、POeq \\al(3－,4)
AX4
32e－
正四面体形
类型
实例
两个键之间的夹角
键的极性
分子的极性
空间构型
X2
H2、N2
－
非极性键
非极性分子
直线型
XY
HCl、NO
－
极性键
极性分子
直线型
XY2(X2Y)
CO2、CS2
180°
极性键
非极性分子
直线型
SO2
120°
极性键
极性分子
三角形
H2O、H2S
104．5°
极性键
极性分子
V形
XY3
BF3
120°
极性键
非极性分子
平面三角形
NH3
107．3°
极性键
非极性分子
三角锥形
XY4
CH4、CCl4
109．5°
极性键
非极性分子
正四面体
离子键
共价键
金属键
非极性键
极性键
概念
阴、阳离子通过静电作用所形成的化学键
原子间通过共用电子对(电子云重叠)而形成的化学键
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,从而把所有金属原子维系在一起
成键粒子
阴、阳离子
原子
金属阳离子和自由电子
成键实质
阴、阳离子的静电作用
共用电子对不偏向任何一方
共用电子对偏向一方原子
金属阳离子和自由电子间的电子气
形成条件
活泼金属元素与活泼非金属元素经电子得失,形成离子键
同种元素原子之间成键
不同种元素原子之间成键
金属阳离子和自由电子间成键
形成的物质
离子化合物
非金属单质;某些共价化合物或离子化合物
共价化合物或离子化合物
金属晶体
物质
HCl
Cl2
H2O
NH3
CH4
电子式
结构式
H—Cl
Cl—Cl
H—O—H
球棍模型
比例模型
范德华力
氢键
共价键
作用微粒
分子
H与N、O、F
原子
强度比较
共价键>氢键>范德华力
影响因素
组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大
形成氢键元素的电负性
原子半径
对性质的影响
影响物质的熔、沸点,溶解度等物理性质
分子间氢键使物质熔、沸点升高,溶解度增大
键能越大,稳定性越强
微粒间相互作用
化学键
分子间作用力
HCl
键能／范德华力强度
()
463
568
366
157
497
28.1
18.8
21.1
上面心
下面心
左面心
右面心
前面心
后面心
三维坐标
晶体中坐标
上面四条棱
三维坐标
晶体中坐标
下面四条棱
三维坐标
晶体中坐标
垂直底面四条棱
三维坐标
晶体中坐标
Ca2＋：
0，0，0
1/2，1/2，0
1/2，0，1/2
0，1/2，1/2
F－：
1/4，1/4，1/4
3/4，1/4，1/4
1/4，3/4，1/4
1/4，1/4，3/4
3/4，3/4，1/4
3/4，1/4，3/4
1/4，3/4，3/4
3/4，3/4，3/4
Na＋：
1/2，1/2，1/2
1/2，0，0
0，1/2，0
0，0，1/2
Cl－：
0，0，0
1/2，1/2，0
0，1/2，1/2
1/2，0，1/2