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专题五 原子、分子、晶体结构
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【直击高考】
1．了解原子组成及同位素的概念。掌握原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数，以及质量数与质子数、中子数之间的相互关系。
2．以第1、2、3周期的元素为例，了解原子核外电子排布规律。
3．理解离子键、共价键的含义；理解极性键和非极性键；了解极性分子和非极性分子；了解分子间作用力；初步了解氢键。
4．了解几种晶体类型〔离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体〕及其性质。
5．以上知识在高考命题中每年都有不同程度的表达。
【难点突破】
1．方法与技巧
〔1〕原子结构
构成原子和离子的各根本粒子之间的数量关系和原子的和外电子排布知识，是解决有关原子结构问题的根底，复习时应注意理解。
〔2〕分子结构
①简单分子结构确实定
简单分子的结构可根据最外层电子数和各种原子形成相对稳定的结构时所需形成的共用电子对数确定，也可结合分子中各元素的化合价加以确定。
②键的极性与分子极性
分子的极性由键的极性和分子的空间结构共同决定。对于ABn型分子，假设中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，那么该分子为非极性分子。
③分子中各原子是否满足8电子稳定结构的判断
一般地，在ABn型分子中，假设“原子的最外层电子数＋化合价的绝对值＝8〞，那么分子中该原子最外层满足8电子稳定结构。
〔3〕晶体结构
掌握几种典型晶体〔如氯化钠、氯化铯、金刚石、二氧化硅、干冰、石墨等〕的空间结构特征，构成晶体的根本粒子及其相互间的作用力，每种晶体的主要物理性质。通过这些具体物质的“化学事实〞解决其他类似晶体结构问题。
2．解题注意点
〔1〕原子的相对原子质量与元素的相对原子质量不同，后者该元素的各种同位素的相对原子质量的加权平均值。
〔2〕共价化合物中一定没有离子键，离子化合物中可能含有共价键。
〔3〕对不熟悉物质的晶体类型的判断，要根据物质的性质加以判断。
3．命题趋向
原子结构和同位素的考点，常以重大科技成果为题材，寓较于考；化学键类型与晶体类型的判断、成键原子最外层8电子结构的判断、离子化合物和共价化合物的电子式、各类晶体物理性质的比较、晶体的空间结构等是高考的重点内容。专题新例析
例1〔2022上海高考题〕13C-NMR(核磁共振)、15N-NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，KurtǔWthrich等人为此获得2022年诺贝尔化学奖。下面有关13C、15N表达正确的选项是
A．13C与15N有相同的中子数 B．13C与C60 互为同素异形体
C．14N与15N互为同位素 D． 15N的核外电子数与中子数相同
【解析】元素符号左下角的可表示原子序数、原子核中的质子数或者电中性时原子核外的电子数；左上角的数字代表原子质量数，即质子数加中子数；右下角的数字可表示单质分子中的原子数。
【答案】C
【点评】化学符号是化学中最根本的传递信息的载体，元素符号的上下标，更含有有关原子结构的丰富信息，这是中学化学一个重要的知识点。
例2〔2022全国高考〕以下各分子中，所有原子都满足最外层为8电子结构的是〔 〕
A．H2O B．BF3 C．CCl4 D．PCl5
【解析】此题可根据各化合物分子中元素的化合价，推出该化合物的分子结构，进而推出各原子的最外层电子数。H2O分子中，H原子最外层电子数为2；BF3分子中，B原子最外层电子数为6；PCl5分子中，P原子最外层电子数为10。
【答案】C
【点评】此题意在考查学生对成键原子最外层8电子结构的辩证认识。
例3右图中直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na+离子和Cl—离子所处的位置。请将其中代表Na+离子的圆圈涂黑〔不考虑体积大小〕，以完成NaCl晶体的结构示意图。晶体中，在每个Na+离子周围与它最接近的且距离相等的Na+离子共有个。
【解析】题图中所给出的晶体的9个平面，每个平面中心是1个离子〔可以是Na+离子，也可以是Cl—离子〕，其上、下、左、右、前、后共有6个与之相反电荷的离子。
假设居于立方体中心的是Na+离子，实际上共有3个平面通过它，画出来可如以下列图所示：
不难看出，在每个平面上与中心Na+离子最接近且距离相等的Na+离子有4个。因此，晶体中，每个Na+离子周围与它最接近的且距离相等的Na+离子共有12个。
【答案】12
【点评】解答此题的关键是能否从给在纸平面上的图形，通过思维运作作空间想象，将之立体化为三维结构，并对此结构进行必要的剖析。旨在考查学生对NaCl离子晶体这一常见离子晶体，有没有敏锐的观察能力和深刻的思维能力。
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1．原子核外的M电子层和L电子层最多可容纳的电子数，前者和后者的关系是〔 〕
A．大于B．小于C．等于D．不能肯定
2．钛〔Ti〕金属常被称为未来钢铁。钛元素的同位素、、、、中，中子数不可能为 〔 〕
A．30 B．28 C．26 D．24
3．以下电子式中错误的选项是 〔 〕
4．设某元素一种同位素原子的质子数为m，中子数为n，那么下述论断正确的选项是( )
A．不能由此确定该元素的相对原子质量
B．这种元素的相对原子质量为m+n
C．假设碳原子质量为W g，此原子的质量为(m+n)W g
D．核内中子的总质量小于质子的总质量
5．以下各组物质中，既都含有共价键，却又都不属于共价化合物的组是〔 〕
Ａ．Na2O2 Na2O Ｂ．KClO NaOH Ｃ．Br2 HBr Ｄ．HF H2O
6．关于氢键，以下说法正确的选项是
A．氢键比范德华力强，所以它属于化学键
B．分子间形成的氢键使物质的熔点和沸点升高
C．由于氨与水分子之间可形成分子间氢键，使氨在水中溶解度增大
D．H2O是一种非常稳定的化合物，这是由于氢键所致
7．在以下有关晶体的表达中错误的选项是〔 〕
A．离子晶体中，一定存在离子键
B．原子晶体中，只存在共价键
C．金属晶体的熔沸点均很高
D．稀有气体的原子能形成分子晶体
8．1999年曾报导合成和别离了含高能量的正离子N5＋的化合物N5AsF6，以下表达错误的选项是〔 〕
A．N5＋共有34个核外电子
B．N5＋中氮—氮原子间以共用电子对结合
C．化合物N5AsF6中As化合价为+1
D．化合物N5AsF6中F化合价为-1
9．以下每组物质发生状态变化所克服的微粒间的相互作用属于同类型的是〔 〕
A．食盐和蔗糖熔化　　　　　　 B．钠和硫熔化
C．碘和干冰升华　　　　　　　 D．二氧化硅和氧化钠熔化
10.近期 美国化学会志 报道，中国科学家以二氧化碳为碳源，金属钠为复原剂，在470℃、80MPa下合成出金刚石，具有深远意义。以下说法不正确的选项是
A. 由二氧化碳合成金刚石是化学变化 B. 金刚石是碳的一种同位素
C. 钠被氧化最终生成碳酸钠D. 金刚石中只含有非极性共价键
11.
12．
13．⑴中学教材上图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。 NiO〔氧化镍〕晶体的结构与NaCl相同，Ni2+与最邻近O2—的核间距离为a×10—8cm，计算NiO晶体的密度〔NiO的摩尔质量为74.7g·mol-1〕。
⑵天然的和绝大局部人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在如右图所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为Ni0.97O,试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。
14．在晶体中具有代表性的最小重复单元，称为晶胞。右图是金属钨晶体中的一个晶胞的结构模型图〔原子间实际是相互接触的〕。它是一种体心立方结构。实验测得金属钨的密度为19.30 g·cm—3，钨的相对原子质量为183.9。假定金属钨为等直径的刚性球，请答复以下各题：
⑴每一个晶胞中分摊到个钨原子。
⑵计算晶胞的边长a。
⑶计算钨的原子半径r〔提示：只有体对角线上的各个球才是彼此接触的〕。
⑷计算金属钨原子采取的体心立方结构的空间利用率。
专题五 原子、分子、晶体结构
1．A 2．A 3．C 4．A 5．B 6．B C 7．C 8．C 9．C 10．B 11．B
12．〔1〕Ge，Bi 〔2〕Bi4Ge3O12[或2Bi2O3·3GeO2、Bi4(GeO4)3] 〔3〕Bi2O3
13．⑴密度＝74.7g·mol—1÷[2 (a×10—8cm)3×6.02×1023mol—1]
⑵离子数之比N(Ni3+): N(Ni2+)=0.06 : 0.91=6:91
14．⑴2 ⑵0.3163 nm ⑶0.137 nm ⑷68.02%
⑵每个晶胞中含2个钨原子，那么：NA·a3=2 mol×183.9 g·mol—1/〔19.30 g·cm—3〕
⑶晶胞体对角线的长度为钨原子半径的4倍，那么：4r=√3a
⑷每个晶胞中含2个钨原子，那么体心立方结构的空间利用率为：2×(4/3)πr3/ a3×100%