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专题4

分子空间结构与物质性质第一单元

分子构型与物质的性质

课前预习

问题导入

氮气的化学性质不活泼，通常难以与其他物质发生化学反应，以N2为例分析氮原子的原子轨道是如何重叠形成共价键的？

答：氮原子的核外电子排布式为1s22s22p1x2p1y2p1z,有3个未成对电子，当结合成分子时，Px-Py轨道“头碰头”方式重叠，Py-Py和Pz-Pz轨道“肩并肩”方式重叠，我们把原子轨道在核间连线两侧以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键叫π键。所以在N2分子中有一个δ键和两个π键。

氮分子的结构式为N，电子式：

。

知识预览

1.分子的立体构型：__________常称为分子的立体构型。

2.杂化与杂化轨道的概念

（1）轨道的杂化：____________________的过程。

（2）杂化轨道：____________________叫杂化原子轨道。

3.对称性的概念：对称性是指一个物体包含若干等同部分，这些部分__________，它们经过不改变物体内任意两点间距离的操作__________，即操作前在物体某个地方有的部分，经操作后____________________，也就是说，____________________。

4.极性分子和非极性分子的概念

（1）极性分子：______________________________称为极性分子。

（2）非极性分子：______________________________称为非极性分子。

5.杂化轨道的类型：

（1）sp1杂化：sp1杂化轨道是由__________个s轨道和__________个p轨道组合而成。每个sp1杂化轨道含有__________s和__________p的成分。sp1杂化轨道之间的夹角为__________,呈__________形，如__________。

（2）sp2杂化轨道是由__________个s轨道和__________个p轨道组合而成。每个sp2杂化轨道含有__________s和__________p的成分。sp2杂化轨道之间的夹角为__________，呈__________形，如__________。

（3）sp3杂化轨道是由__________个s轨道和__________个p轨道组合而成。每个sp3杂化轨道含有__________s和__________p的成分。sp3杂化轨道之间的夹角为__________，呈

__________形，如__________。

6.分子极性的判断

（1）双原子分子的极性：不同种原子形成的双原子分子为__________，同种原子形成的双原子分子为__________。

（2）多原子分子的极性：多原子分子的极性与分子中键的极性关系比较复杂，如果组成分子的所有化学键均为非极性键，则分子通常为__________；但组成分子的化学键为极性键时，则分子可能是__________，也可能是__________。这是由于多原子分子的极性除了与键的极性有关外，还与__________有关。

答案：1.分子的空间结构

2.(1)原子内部能量相近的原子轨道重新组合生成一组新轨道

（2）杂化后形成的新的能量相同的一组原子轨道

3. 相互对应且相称

能够复原

在原有的地方依旧存在相同的部分

无法区别操作前后的物体

4.（1）分子内存在正、负两极的分子

1

（2）分子内没有正、负两极的分子

5. (1)1 1 12 12 180°

直线

BeCl2

（2）1 2 13 23 120°

平面三角

BF3

（3）1 3 14 34 109.5°

空间正四面体

CH4

6. (1)极性分子

非极性分子（2）非极性分子

极性分子

非极性分子

分子立体构型

课堂互动

三点剖析

一、分子的空间构型

杂化轨道理论（1）杂化

杂化是指在形成分子时，由于原子的相互影响，若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新

轨道。这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。

(2)杂化的过程

杂化轨道理论认为在形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。如CH4分子的形成过程：碳原子2s轨道中1个电子吸收能量跃迁到2p空轨道上，这个过程称为激发。但此时各个轨道的能量并不完全相同，于是1个2s轨道和3个2p轨道“混合”起来，形成能量相等，成分相同的4个sp3杂化轨道。然后4个sp3杂化轨道上的电子间相互排斥，使四个杂化轨道指向空间距离最远的正四面体的四个顶点，碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道形成4个相同的σ键,从而形成CH4分子。由于4个C—H键完全相同，所以形成的CH4分子为正四面体形，键角是109.5 ° 。

C原子的杂化轨道

注意：a.杂化轨道理论认为：在形成分子时，通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。但应注意，原子轨道的杂化，只有在形成分子的过程中才会发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的。同时只有能量相近的原子轨道（如2s\,2p等）才能发生杂化，而1s轨道与2p轨道由于能量相差较大，它是不能发生杂化的。

b.杂化轨道成键时，要满足能量最低原理，键与键间排斥力大小决定键的方向，即决定杂化轨道间的夹角。由于键角越大化学键之间的排斥力越小，对sp1杂化来说，当键角为180°时，其能量最小，所以sp1杂化轨道成键时分子呈直线形；对sp2杂化来说，当键角为120°时，其能量最小，所以sp2杂化轨道成键时，分子呈平面三角形。由于杂化轨道类型不同，杂化轨道间夹角也不相同，其成键时键角也就不相同，故杂化轨道的类型与分子的空间构型有关。

杂化轨道类型、空间构型以及成键能力之间的关系

杂化类型

用于杂化的原子轨道数

杂化轨道的数目

杂化轨道的夹角

空间构型

sp2 1 sp3 2 sp3 dsp4 2 spd 5 3spd

6 324 2 180°

3 120°

4 109.5°

4 90°、180°

平面正方5 120°、90°、180°

三角双锥6 90°、180°

八面体

直线

平面三角四面体

2

形

二、分子的极性

1.分子对称性

形

形

有机化合物分子中的对称轴

对称性是指一个物体包含若干等同部分，这些部分相互对应且相称，它们经过不改变物体内任意两点间距离的操作能够复原，即操作前在物体某个地方有的部分，经操作后在原有的地方依旧存在相同的部分，也就是说，无法区别操作前后的物体。例如，上图中的有机化合物分子，以通过两个碳原子的连线为轴旋转120°或240°时，分子完全恢复原状，我们称这根连线为对称轴。同样，对于甲烷分子而言，相对于通过其中两个氢和碳所构成的平面，分子被分割成相同的两部分，我们称这个平面为对称面。分子的许多性质如极性、旋光性及化学反应都与分子的对称性有关。

2.分子的极性

（1）极性分子和非极性分子。极性分子：分子内存在着正、负两极的分子；非极性分子；分子内没有正、负两极的分子。

（2）分子极性的判断方法：

①双原子分子的极性：不同种原子形成的双原子分子——为极性分子。同种原子形成的双原子分子——为非极性分子。

②多原子分子的极性：多原子分子的极性与分子中键的极性关系比较复杂，如果组成分子的所有化学键均为非极性键，则分子通常为非极性分子，如白磷分子（P4）；但组成分子的化学键为极性键时，则分子可能是极性分子如H2O、NH3等，也可能是非极性分子如CO2、CH4等。这是由于多原子分子的极性除了与键的极性有关外，还与分子的立体构型有关。

水分子和二氧化碳分子都是由三个原子组成的分子，但二氧化碳分子为直线形，分子内两个C====O极性键位于碳原子的两侧，所以两个键的极性互相抵消，使正负电荷重心重合，因此二氧化碳分子无极性，是非极性分子。在水分子中，分子内的两个O—H键的夹角为104.5°，所以分子的正电荷重心位于两个氢原子核连线的中点，正、负电荷重心不重合，所以水分子具有极性，是极性分子。

③判断ABn型分子极性有一经验规律：若中心原子A的化合价（在分子ABn中所呈现的）的绝对值等于该元素所在的主族序数，则ABn为非极性分子；若二者不相等，则ABn为极性分子。

三、物质的溶解性和手性

1.物质的溶解性：物质的溶解性一般有“相似相溶”的规律：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。水是常见的极性溶剂，故一般极性物质比非极性物质在水中溶解度大。此外，分子结构相似也能用相似相溶原理去解释，如乙醇和水中均含—OH，因而乙醇与水能互溶。氢键也能影响物质的溶解性，氢键作用力越大，溶解性越好。

2.手性：具有完全相同组成和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠，互称手性异构体，有手性异构的分子叫做手性分子。手性分子的性质差别很大，经常需要用手性催化剂在合成线路中将其按所需的产品合成。下图为一对酒石酸盐晶体的手性分子。

3

一对手性酒石酸盐晶体

各个击破

【例1】说明在下列分子中是由哪些轨道或杂化轨道重叠成键的ICl，NI3，CH3Cl，CO2 解析：ICl：Cl以一个3p轨道与I以一个5p轨道重合组成一对共价键；

NI3：N原子不等性sp3杂化，除一孤电子对外的三个杂化轨道分别与三个I原子的各一5p轨道杂化成键；

CH3Cl：C原子sp3杂化形成四个杂化轨道，其中三个与三个H原子的1s轨道重叠形成三对sp3-sδ共价键，另一杂化轨道与Cl原子的含单电子的3p轨道重叠，形成一个sp3-pδ共价键；

CO2：C原子的一个2s轨道与一个2p轨道实行sp杂化，形成两个成分相同，能量相等的sp杂化轨道，再与两个O原子中各一个含单电子的2p轨道重叠，形成sp-pδ键；C原子中余下的两个2p轨道（各含一个电子）再分别与一个O原子（共两个）中的另一个2p轨道重叠形成sp-pπ键。因此每一对碳—氧组合间含有一个δ键和一个π键，为双键结构。

类题演练

1 指出下列化合物可能采取的杂化类型，并预测其分子的几何构型：BeH2；BBr3；SiH4；PH3。

分子

BeH2

BBr3

SiH4

PH3

答案：

分子

BeH2

BBr3 杂化轨道类型

sp杂化

2sp杂化

1杂化轨道类型

几何构型

几何构型

直线形

平面三角形

图形

图形

H－Be－H

SiH4

3sp杂化

正四面体

PH3

3sp不等性杂化

三角锥形

4

变式提升

1 关于原子轨道的说法正确的是（

）

A.凡中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体

B.CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的

C.sp3杂化轨道是由同一原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道

D.凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键

解析：凡中心原子采取sp3杂化的分子构型都是四面体形，但是根据孤对电子占据杂化轨道数目的多少，造成了其分子几何构型可以呈现V形（H2O）、三角锥形（NH3）；CH4sp3杂化轨道是由中心碳原子的能量相近2s轨道和3个2p轨道杂化形成，与氢原子结合时，四个杂化轨道分别和四个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C-HσBF3采用sp2杂化。

答案：C

变式提升

2 （2006全国高考理综Ⅱ，11）下列叙述正确的是(

) A.NH3是极性分子，分子中N原子是在3个H原子所组成的三角形的中心

B.CCl4是非极性分子，分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心

C.H2O是极性分子，分子中O原子不处在2个H原子所连成的直线的中央

D.CO2是非极性分子，分子中C原子不处在2个O原子所连成的直线的中央

解析：

A B C D 分子

NH3 CCl4 H2O CO2 极性

极性分子

非极性分子

极性分子

非极性分子

构型

三角锥型

正四面体型

折线型

直线型

答案：C

【例2】下列物质中既有极性键，又有非极性键的非极性分子的是（

）

A.二氧化硫

B.四氯化碳

C.过氧化氢

D.乙炔

解析：分子极性的判断方法。

①从分子组成上看

②从形成的化学键看

5

分子中既有极性键又有非极性键，则分子必须有同种元素原子间成键又有不同种元素原子间成键，分子为非极性分子，则分子中原子的排列一定均匀。

答案：D 类题演练

2 NH3、H2S等是极性分子，CO2、BF3、CCl4等是极性键形成的非极性分子。根据上述事实可推出ABn型分子是非极性分子的经验规律是（

）

A.分子中不能含有氢原子

B.在ABn分子中A原子的所有价电子都参与成键

C.在ABn分子中每个共价键都相同

D.在ABn分子中A的相对原子质量应小于B的相对原子质量

解析：NH3中的N有5个价电子，只有3个价电子参与成键，H2S中的S有6个价电子，只有2个价电子参与成键，NH3、H2S都是极性分子；而CO2、BF3、CCl4中的C、B、C分别有4、3、4个价电子，它们均都参与成键，CO2、BF3和CCl4都是非极性分子。综上所述，可以推出ABn型分子是非极性分子的经验规律；在ABn中A原子的所有价电子都参与成键，故答案应为B。

答案：B

变式提升

3 两种非金属元素，A、B所形成的下列分子中，属于极性分子的是（

）

解析：对于多原子分子是否是极性分子，取决于结构是否对称，正负电荷的重心是否重合。A项正四面体、C项平面正三角形都是结构对称的，都是非极性分子，而B、D项的结构不对称，是极性分子。

答案：BD

变式提升

4 请完成下列表格的填空：

分子

键的极性

键角

空间构型

分子极性

H2

－

双原子分子

HCl

－

三原子分子

H2O CO2

四原子分子

BF3 NH3

五原子分子

CH4 CH3Cl

－

根据以上分析结果，试推测以上哪些物质易溶于水__________________________________。

解析：本题着重考查分子的极性与键的极性以及分子空间构型之间的关系。由非极性键构成的分子一般都是非极性分子。由极性键构成的分子，若能空间对称，分子中电荷不显电性，分子则无极性，这样的空间对称有三种：一是直线形对称，键角为180°，常见的分子有：CO2、C2H2等；二是平面对称，键角为120°，分子构型为平面正三角形，常见的分子有BF3、BBr3等；三是立体对称，键角为109°28′，分子构型为正四面体，常见有CH4、CCl4、SiH4等。

6

根据相似相溶规则，易溶于水的有：HCl、NH3、CH3Cl。

答案：

答案：

双原子分子

H2

非极性

－

直线形

非极性

HCl 极性

－

直线形

极性

三原子分子

H2O 极性

CO2

极性

四原子分子

BF3

极性

120°

平面正三角形

非极性

NH3

极性

五原子分子

CH4

极性

CH3Cl 极性

分子

键的极性

键角

空间构型

分子极性

104.5°

180°

V形

极性

直线形

非极性

107.3°

109.5°

－

三角锥形

极性

正四面体形

非极性

四面体形

极性

HCl,NH3,CH3Cl

【例3】根据物质的溶解性“相似相溶”的一般规律，说明溴、碘单质在四氯化碳中比在水中溶解度大，下列说法正确的是(

) A.溴、碘单质和四氯化碳中都含有卤素

B.溴、碘是单质，四氯化碳是化合物

C.Cl2、Br2、I2是非极性分子，CCl4也是非极性分子，而水是极性分子

D.以上说法都不对

解析：根据相似相溶原理：极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，难溶于非极性分子组成的溶剂；非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂，难溶于极性分子组成的溶剂。Cl2、Br2、I2是非极性分子，它们易溶于非极性溶剂——CCl4；而在极性溶剂——水中的溶解度较小。

答案：C 类题演练

3 利用相似相溶原理这一经验规律可说明的事实是(

) A.HCl易溶于水

B.I2微溶于水

C.Cl2能溶于水

D.NH3易溶于水

解析：HCl、NH3、H2O均属于非极性分子，故利用相似相溶原理可以解释。

答案：AD 课后集训

基础过关

1.下列有关杂化轨道的说法不正确的是（

）

A.原子中能量相近的某些轨道，在成键时，能重新组合成能量相等的新轨道

B.轨道数目杂化前后可以相等，也可以不等

C.杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、能量最低原理

D.杂化轨道可分为等性杂化轨道和不等性杂化

答案：B 2.有关苯分子说法不正确的是（

）

A.苯分子中C原子均以sp2杂化方式成键，形成120°的三个sp2杂化轨道，故为正六边形的

7

碳环

B.每个碳原子还有一个参与杂化的2p轨道，垂直碳环平面，相互交盖，形成共轭大π键

C.大π键中6个电子被6个C原子共用，故称为中心6电子大π键

D.苯分子中共有六个原子共面，六个碳碳键完全相同

解析：苯分子中共有六个碳原子和六个氢原子共面。

答案：D

3.中心原子采取sp2杂化的分子是（

）

A.NH3

B.BCl3

C.PCl3

D.H2O 答案：B 4.实验测得BeCl2为共价化合物，两个Be-Cl键之间的夹角为180°并有对称性，由此可判断BeCl2属于（

）

A.由极性键形成的极性分子

B.由极性键形成的非极性分子

C.由非极性键形成的极性分子

D.由非极性键形成的非极性分子

解析：BeCl2由Be、Cl两种元素构成，故其中的键为极性键。Be—Cl键之间的夹角为180°

并有对称性，故其中电荷分布均匀，为非极性分子，B项正确。

答案：B

5.下列含有非极性键的非极性分子是（

）

A.H2

B.H2O

C.H2O2

D.CO2 解析：H2是非极性键结合成的非极性分子，H2O是含极性键的极性分子，CO2是含极性键的非极性分子，而H2O2是含有非极性键的极性分子。

答案：A

6.下列分子中，属于含有极性键的非极性分子的一组是（

）

A.CH4、CCl4、CO2 B.C2H4、C2H2、C6H6 C.Cl2、H2、N2 D.NH3、H2O、SO2 解析：单质分子一般都是非极性分子，但单质分子中的化学键是非极性键，不符合题目要求，故不选C。多原子

分子的极性取决于分子的空间结构，仔细分析题中选项可知A、B项符合题意。

答案：AB

7.下列说法中，不正确的是（

）

A.极性分子一定含有极性键

B.非极性分子不一定含有非极性键

C.CH4和P4分子都是正四面体结构，但键角大小不同

D.常温常压下的气体分子中都含有共价键

解析：化学键的极性是分子有极性的必要条件，只要极性键在分子中排列对称，分子就无极性，

所以A、B项的说法都是正确的。CH4和P4均具有正四面体空间构型，但CH4分子中碳原子位于体心，键角为109.5°，而P4无体心原子，键角为60°，把以C也是正确的，常温常压下，稀有气体是单原子分子，不含化学键，故D项的说法不正确。

答案：D

8.通常情况下，NCl3是一种油状液体，其分子空间构型与氨分子相似，下列对NCl3的有关叙述正确的是（

）

8

A.分子中N—Cl键键长与CCl4分子中C—Cl键键长相等

B.分子中的所有原子均达到8电子稳定结构

C.NCl3分子是非极性分子

D.NBr3比NCl3易挥发

答案：B

综合运用

9.用萃取法从碘水中分离碘，所用萃取剂应具有的性质是（

）

①不和碘或水起化学反应

②能溶于水

③不溶于水

④应是极性溶剂

⑤应是非极性溶剂

A.①②⑤

B.②③④

C.①③⑤

D.①③④

解析：非极性分子的溶质易溶于非极性分子的溶剂中。

答案：C

10.能说明BF3分子中的四个原子在同一平面内的理由是（

）

A.任意两个B—F键之间的夹角为120°

B.B—F键是非极性键

C.B原子与每个F原子的相互作用相同

D.B原子与每个F原子的距离相等

解析：BF3分子中的四个原子在同一平面内，BF3中只有3个BF键，故两个BF之间的夹角为360°÷3=120°。分子的空间构型取决于键与键之间的夹角。故只有A正确。

答案：A

11.下列叙述正确的是（

）

A.两种元素构成的共价化合物分子中的化学键都是性极键

B.两种元素原子间形成的化学键都是极性键

C.含有极性键的分子不一定是极性分子

D.极性分子一定含有极性键

解析：A项中说法不一定，如H2O2中OO键是非极性键；两种元素间可能形成离子键，也可能形成共价键；极性键属共价键；含有极性键的化合物不一定是极性分子，如CH4、CO2等：在极性分子中一定含有极性键。

答案：CD

12.通常把具有相同电子数和相同原子数的分子或离子称为等电子体。等电子体的结构和性质相似（等电子原理）。有下列两个系列的物质：

系列一：CH4 C2H6 CO Y C2O W 系列二：NH N2H X NO Z N2 试根据等电子体的概念及上述两系列物质的排列规律，推断X、Y、Z、W可能是下列各组物质中的（

）

A.NO CO2 N2O4 CO B.NO CO2 N2H4 C2H2 C.NO CO NO C2H2 D.NO HCO N2O CO 答案：A

13.为什么由不同种元素的原子生成的PCl5分子为非极性分子，而由同种元素的原子形成的O3分子却是极性分子？

答案：在PCl5分子中，虽然P－Cl为极性键，但由于PCl5分子为三角双锥构型，键的偶极矩互相抵消，使分子的正电重心和负电重心重合，分子的偶极矩为零。因此，PCl5为非极性分子。在O3分子中，虽然分子中的原子为同种元素原子，由于O3分子为V形构型，三个O原子上的孤对电

9

子数不同，中心原子与其他原子的电子密度不同。由于分子的非对称性和中心原子与端原子的电子密度不同使O3分子的偶极矩不为零，分子有微弱的极性。

14.已知氟化硼（BF3）是共价化合物，分子中的四个原子在同一平面上，那么BF3分子是否具有极性：__________（“具有”或“不具有”），分子中键与键之间的夹角为__________。又已知三氟化磷（PF3）也是共价化合物，与BF3不同的是PF3是极性分子，则PF3分子中的4个原子是否在同一平面上__________（“在”或“不在”），PF3分子中的键与键之间的夹角比BF3分子中的键与键之间的夹角__________（填“大”“小”或“相等”）。

答案：不具有

120°

不在

小

15.根据杂化理论回答下列问题：

分子

CH4 H2O NH3 CO2 C2H4 键角

109.5° 104.5° 107.3° 180°

120°

(1)上表中各种物质中心原子是否以杂化轨道成键？以何种类型杂化轨道成键？

(2）NH3和H2O的键角为什么比CH4小？CO2键角为何是180°?乙烯的键角又为何为120°? 答案：(1)表中所给物质中心原子都是以杂化轨道与其他原子成键的。

分子

CH4 H2O NH3 CO2 C2H4 杂化类型

sp3 sp3 sp3 sp1 sp2 (2)NH3和H2O分子中N和O原子都是采取sp3杂化，但有的杂化轨道中由原子本身的孤对电子占据着，电子云密度大，对其他成键的电子的杂化轨道有排斥作用，所以NH3和H2O的键角被压缩而小于109.5°。CO2分子中C原子是以sp1杂化的，形成两条sp－pδ键，分子为直线形，所以CO2键角为180°。在C2H4分子中，两个C原子都采取sp2杂化，两原子各以一个sp2杂化轨道上的电子相互配对形成一个δ键；每个C原子的另外两个sp2杂化轨道上的电子分别与两个氢原子的1s轨道的电子配对形成共价键；每个碳原子剩下的一个未参与杂化的2p轨道能够以“肩并肩”的方式重叠，该轨道上的电子配对形成一个π键，所以C2H4分子中CH键键角为120°。

专题3 微粒间作用力与物质性质专题检测

一、选择题（本题包括12小题，每小题4分，共48分，每小题有1～2个选项符合题意）

1.下列物质在固态时是原子晶体的是（

）

A.二氧化硅

B.硝酸铵

C.磷酸

D.蔗糖

解析：B项硝酸铵属于离子晶体，C项磷酸和D项蔗糖属于分子晶体，只有A项二氧化硅属于原子晶体，符合题意。

答案：

2.下列物质属于分子晶体的化合物是（

）

A.石英

B.碘

C.干冰

D.食盐

解析：A项石英属于原子晶体，B项碘虽然属于分子晶体，但它是单质而不是化合物，D项食盐属于离子晶体，只有C项干冰是分子晶体的化合物，符合题意。

答案：

3.下列化学式既能表示物质的组成，又能表示物质分子式的是(

) A.NH4NO3

B.SiO2

C.C6H5NO2

D.Cu

解析：只有分子晶体，它的化学式才是它的分子式，A、B、D三项均不属于分子晶体，只有C项C6H5NO2属于分子晶体，它既能表示物质组成，又能表示物质分子式，符合题意。

答案：

4.具有下列电子排布式的原子中半径最大的是（

）

10

A.1s2s2p3s3p

B.1s22s22p3

C.1s22s22p5

D.1s22s22p63s23p4

解析：根据原子核外电子层越多原子半径越大，原子电子层相同的原子，核外电子数越少，原子半径越大，所以正确答案为A。

答案：

5.石英晶体的平面示意图如图，它实际上是立体的网状结构，其中硅、氧原子数比是m∶有关叙述正确的是（

）

22621

A.

m∶n=1∶2

B.

m∶n=2∶1 －C. 原硅酸根SiO44的结构为［x－］4-，则二聚硅酸根离子Si2O7中的x=6 D. 六聚硅酸根［Si6O］y-中的y=10 解析：石英晶体是1个硅原子同时与4个氧原子以共价键结合，而1个氧原子同时与两个硅原子以共价键结合形成的立体网状结构的原子晶体，所以硅、氧原子数比∶∶2,即A项正确，B项错误。

根据原硅酸根SiO44的结构［6-］4-得二聚硅酸根离子结构为［］(2n2)y，所以C项正确，同时可以推理得知聚硅酸根的化学式为SinO3，所以Si6O19中的n1y=2×6+2=14，D项错误。

答案：

6.水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165 K时形成的，玻璃态的水无固定形态，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述正确的是

…（

）

A.水由液态变为玻璃态，体积缩小

B.水由液态变为玻璃态，体积膨胀

C.玻璃态是水的一种特殊状态

D.玻璃态水是分子晶体

解析：玻璃态的水无固定形态，所以不能说在这个变化过程中，体积缩小或膨胀，即A、B项错误；玻璃态的水不存在晶体结构，它不是分子晶体，D项错误，只有C符合题意。

11

答案：

7.纳米材料的表面粒子的比例极大，这是它有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状相同（如下图所示），则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数的比值为（

）

A.7∶8

B.13∶14

C.25∶26

D.26∶27 解析：由结构模型可知：表面粒子数8×+8×=6，总粒子数：8×+8×+2×=6.25，D选项正确。

答案：

8.下列离子化合物，熔点最高的是（

）

A.氯化钠

B.氯化钾

C.氯化锂

D.氯化铯

解析：离子晶体离子间作用力越大，熔点越高。所以C项符合题意。

答案：

9.2001年报道硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。如图示意的是该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面各有一个镁原子，6个硼原子位于棱柱内，则该化合物的化学式可表示为（

）

1214121418

A.MgB

B.MgB2

C.Mg2B

D.Mg3B2

解析：位于顶点的镁原子为6个六棱柱共有，位于面心的镁原子为2个六棱柱共有，故含镁12×+2×=3，6个B原子位于棱柱内，只为一个晶胞共有，所以Mg原子数与B原子数之比为1∶2，即化学式为MgB2。

答案：

10.下列叙述正确的是（

）

①离子化合物可能含有共价键

②构成晶体的粒子一定含有共价键

③共价化合物中不可能含有离子键

④非极性分子中一定含有非极性键

A.①②

B.①③

C.②④

D.③④

解析：①离子化合物可能含有共价键，如Na2O2，所以①正确。②构成晶体的粒子不一定含有共价键，如NaCl，所以②说法错误。③共价化合物中不可能含有离子键，正确。④非极性分子中不一定含有非极性键，如He，即①③正确，答案为B。

答案：

12 1612

11.如图所示晶体结构是一种具有优良的压电、铁电、电光等功能的晶体材料的最小结构单元（晶胞）。晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数和这种晶体材料的化学式分别是（各元素所带电荷均已略去）…（

）

A.

8;

BaTi8O12

B. 8；BaTi4O9

C. 6；BaTiO3

D. 3；BaTi2O3

解析：1个晶胞中1个Ti与3个O原子紧邻，在整个晶体结构中位于顶点的1个Ti被8个晶胞共用，位于棱上的1个O被4个晶胞共用，所以与每个Ti相邻的氧原子数为8×3×=6，晶体材料的化学式为BaTiO3。

答案：

12.如图所示，高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构，晶体中氧的化合价部分为0价，部分为-2价。如图为超氧化钾晶体的一个晶胞（晶体中最小的重复单元），则下列说法中正确的是（

）

14

A.超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有4个K+和4个O2

B.晶体中每个K+周围有8个O2，每个O2周围有8个K+

C.晶体中与每个K+距离最近的K+有8个

D.晶体中，0价氧与-2价氧的数目比为3∶1 解析：根据平摊法，K+的个数为8×+6×=4，O-2的个数为8×=4个，A项正确。

答案：

二、填空题（本题共4个小题，共42分）

13.（9分）有A、B、C三种晶体，分别由C、H、Na、Cl四种元素中的一种或几种形成，对这3种晶体进行实验，结果如表所示：

项目

A B C 熔点/℃

811 3500 -114.2 硬度

较大

很大

很小

水溶性

易溶

不溶

易溶

导电性

水溶液（或熔融）导电

不导电

液态不导电

水溶液与Ag+反应

白色沉淀

不反应

白色沉淀

－－－181212（1）晶体的化学式分别为：

A：____________________，

13

B：____________________，

C：____________________。

（2）晶体的类型分别为：

A：____________________，

B：____________________，

C：____________________。

（3）晶体中粒子间的作用分别为

A：____________________，

B：____________________，

C：____________________。

解析：根据A的水溶液与Ag+反应有白色沉淀，说明A的水溶液中有Cl-，再根据其导电得A为NaCl或HCl，又因为其硬度较大，所以判断其为NaCl。

由于B的熔点很高，硬度很大，不导电，不溶，可判断其应该为原子晶体，所以B为C。

C熔点为负，硬度很小，判断其为气体，易溶，水溶液与Ag+反应有白色沉淀，所以C为HCl。

（2）A为NaCl，属于离子晶体，B为C属于原子晶体，C为HCl，属于分子晶体。

答案：（1）NaCl

C

(2)离子晶体

原子晶体

分子晶体

（3）离子键

共价键

分子间作用力

14.（9分）固体A的化学式为NH5，它的所有原子的最外层都符合相应的稀有气体原子电子层结构，该物质适当加热就分解成两种气体，试完成：

（1）固体A属于__________晶体，它的电子式为__________。

（2）A溶于水后溶液呈__________性（填“酸”“碱”或“中”），其原因是（用化学方程式表示）______________________________。

（3）A与铜或铜的某些化合物在一定条件下可合成CuH，CuH是一种难溶物，它能在氯气中着火，还能与盐酸反应放出气体，请写出这两种反应的化学方程式____________________。

解析：（1）离子晶体，它是由NH+4与H-离子通过离子键相结合形成的。

答案：（1）离子

（2）碱

NH4H+H2O====NH3·H2O+H2

（3）2CuH+3Cl2====2CuCl2

CuH+HCl====CuCl+H2

15.（10分）某离子晶体的晶胞结构如图所示。

试求：

14

（1）晶体中每一个Y同时吸引着__________个X，每个X同时吸引着__________个Y，该晶体的化学式是__________。

（2）晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有__________个。

（3）晶体中距离最近的2个X与一个Y形成的夹角（∠XYX）为__________。

（4）设该晶体的摩尔质量为M g·mol-1，晶体密度为ρ g·cm-3，阿伏加德罗常数为Na，则晶体中两个距离最近的X中心间距离为__________cm。

解析：（1）此结构虽不符合晶胞“无隙并置”，但仍可用此立方结构单元计算晶体组成，此立方单元中只有1个Y，且每个Y同时吸引4个X，而X处于顶点上为8个立方单元所共有，即每个X同时吸引8个Y。在每个该立方单元中含X：11×4=（个），含Y1个，则化学式为XY2或28Y2X。

（2）在一个立方单元中，每个X与它的距离最接近的X有三个，每个X位于立方单元的顶点处，同时被八个立方单元共有，则每个X周围有3×=12（个）（每个面为两个立方单元共有）。

（3）在此立方单元中，Y与四个X形成正四面体结构，故键角为109°28′。

（4）因为一个立方单元中只含82M1M个XY2，则有=ρ·V·Na，V，而V=l3（设边长为222NAX与X间的距离为S，l），则l32MM，l3，设NA22NAM2M3

2NANA

S2l23答案：(1)4

8

XY2或(Y2（2）

（3）

（4）32M/NA

16.（14分）随着科学技术的发展，阿伏加德罗常数的测定手段越来越多，测定精确度也越来越高，现有一种简单可行的测定方法，具体步骤为：

（1）将固体NaCl研细、干燥后，准确称取m g NaCl固体并转移到定容仪器A中。

（2）用滴定管向A仪器中滴加苯，不断振荡，继续加苯至A仪器的刻度线，计算出NaCl固体的体积为V cm3。

15

①步骤（1）中A仪器最好用__________（仪器名称）。

②步骤（2）中用酸式滴定管好还是碱式滴定管好，__________，理由是______________ ________________。

③能否用胶头滴管代替步骤（2）中的滴定管__________；理由是____________________。

④已知NaCl晶体的结构如上图所示，用X射线测得NaCl晶体中靠得最近的Na+与Cl-间的平均距离为a cm，则用上述测定方法测得阿伏加德罗常数Na的表达式为Na= __________。

解析：④a3·ρ·Na=m1Mr(NaCl),

2V158.529.25V-12NA

mol。

33ama答案：（2）①容量瓶

②酸式滴定管

苯通常溶解碱式滴定管的橡皮管

③不能

实验中需要准确量取苯的体积

④29.25V-1

mol

3ma三、计算题（本题共1个小题，共10分）

17.（10分）已知金晶体是面心立方晶格（如下图所示）。金的原子半径为114 pm，试求金的密度。（1 pm=10-10 cm）

解析：在晶胞中每个晶格质点对该晶胞做出的贡献如下：

晶格质点类型

对一个单元晶胞的贡献

顶角

1/8 边

1/4 面心

1/2 体心

1 由上表知，在金晶体的每个晶胞中含有4个金原子，每个金晶胞的体积V（晶胞）=（144×22

pm）3=6.757×107

pm3=6.757×10-23

cm3；每个晶胞的质量为晶胞)=197×4 g÷(6.02×1023)=1.31×10-21 g。所以ρ(Au)=1.31×10-21g/(6.757×10-23 cm3)=19.39 g·cm-3

答案：ρ（Au）=19.39 g·cm-3

16