林增輝

從2023年開(kāi)始，《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊成為廣東高考的必考內(nèi)容，長(zhǎng)期以來(lái)，該模塊一直作為選考內(nèi)容，選考的學(xué)生較少，因此無(wú)論是新授課，還是高三的復(fù)習(xí)備考，對(duì)師生來(lái)說(shuō)，都有一定的挑戰(zhàn)性，筆者希望通過(guò)分析課標(biāo)、教材及高考試題，能給同學(xué)們的復(fù)習(xí)備考帶來(lái)一點(diǎn)幫助。

一、認(rèn)識(shí)《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》與必修模塊的聯(lián)系

《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》雖然是一個(gè)獨(dú)立的模塊，但它是高中化學(xué)知識(shí)體系中不可或缺的一部分，該模塊內(nèi)容與必修模塊密切聯(lián)系（如表1），是必修模塊內(nèi)容的深化和提升，通過(guò)該模塊的學(xué)習(xí)，同學(xué)們能從微觀視角更加深刻地理解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，不會(huì)孤立地看待該模塊的知識(shí)點(diǎn)，而是將其作為學(xué)科思想或理論工具，解決在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。

二、了解《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊在高考中的考查情況

以往《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》只是一個(gè)選考人數(shù)很少的模塊，因此對(duì)大多數(shù)師生來(lái)說(shuō)，該模塊的備考經(jīng)驗(yàn)幾乎是空白的，筆者通過(guò)分析近6年廣東（含2018～2020年課標(biāo)I）卷試題，從宏觀上了解該模塊的考查方式和常見(jiàn)考點(diǎn)，以期能讓同學(xué)們更有針對(duì)性地進(jìn)行復(fù)習(xí)備考。

表2顯示，在近6年的廣東（含2018～2020年課標(biāo)I）卷中，《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊的主要考點(diǎn)是比較集中的，考點(diǎn)的考查頻率相對(duì)來(lái)說(shuō)都比較高，多數(shù)考點(diǎn)在6年中出現(xiàn)了4次以上，特別是核外電子排布、雜化軌道理論、晶胞的分析與計(jì)算等考點(diǎn)更加突出，值得重點(diǎn)關(guān)注。

但值得注意的是，在前5年的試卷中，物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊是以單獨(dú)的大題出現(xiàn)，在2023年試卷中，是將考點(diǎn)分散到選擇題和填空題中，沒(méi)有獨(dú)立的大題，這一考查方式的變化，也說(shuō)明了該模塊是作為“化學(xué)思維或理論工具”的核心觀點(diǎn)，是同學(xué)們深入研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的核心理論知識(shí)，因此，該模塊的試題考查方式也將變得更加靈活，但無(wú)論如何，只要同學(xué)們掌握核心考點(diǎn)的必備知識(shí)，相信也能輕松駕馭該模塊的試題。

三、《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊核心考點(diǎn)分析

結(jié)合近年來(lái)考點(diǎn)的出現(xiàn)頻率，在這里重點(diǎn)分析基態(tài)原子（離子）核外電子排布、原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)、分子（離子）的空間結(jié)構(gòu)、晶體類型的判斷與晶胞的分析等核心考點(diǎn)。

1.基態(tài)原子（離子）核外電子排布

在高考中，常要求同學(xué)們書(shū)寫(xiě)基態(tài)原子（離子）的價(jià)電子排布式，或價(jià)層電子排布圖（軌道表示式），這一考點(diǎn)雖然考查頻率很高，但所寫(xiě)的元素基本都是同學(xué)們比較熟悉的，難度不是很大。

【例1】按要求填空。

①（2023·廣東）基態(tài)Fe2+的3d電子軌道表示式為。

②（2022·甲卷）基態(tài)F原子的價(jià)層電子排布圖（軌道表示式）為。

③（2023·乙卷）基態(tài)Fe原子的價(jià)電子排布式為。

④（2022·廣東）Se與S同族，基態(tài)硒原子價(jià)電子排布式為。

⑤（2021·廣東、2023·北京）基態(tài)硫原子價(jià)電子排布式為。

⑥（2018·課標(biāo)I）下列Li原子電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量最低和最高的分別為_(kāi)_____、______（填標(biāo)號(hào)）。

A.___ B.

C.D.

答案：① ②

③3d64s2④4s24p4 ⑤ 3s23p4 ⑥D(zhuǎn) C

在近幾年的高考中，這類題目的要求，基本都符合構(gòu)造原理的規(guī)律，所以只要掌握構(gòu)造原理的電子排布順序，基本都能正解作答。但在此也給同學(xué)們幾點(diǎn)提示：（1）要注意題目是要求書(shū)寫(xiě)電子排布式，還是價(jià)層電子排布圖（軌道表示式）？（2）構(gòu)造原理是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，1～20號(hào)元素都符合這個(gè)規(guī)律，但不是所有元素的電子排布都符合構(gòu)造原理，當(dāng)然，如果出現(xiàn)這類原子，一般都會(huì)有提示，要注意題目信息；（3）當(dāng)原子失去電子形成陽(yáng)離子時(shí)，總是首先失去最外層電子，例如過(guò)渡元素鐵和銅的原子、離子價(jià)層電子排布如下：Fe（3d64s2）、Fe2+（3d6）、Fe3+（3d5） 、Cu（3d104s1）、Cu +（3d10）、Cu2+ （3d9），另外，也要注意按能層的順序?qū)懀荒軐?xiě)成4s23d6。

2.原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)

原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)主要包含電離能、電負(fù)性或物質(zhì)熔沸點(diǎn)等考點(diǎn)，由于電離能、電負(fù)性和物質(zhì)熔沸點(diǎn)與原子結(jié)構(gòu)或物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，元素核外電子的周期性變化，也使元素的電離能或電負(fù)性呈現(xiàn)出了一定的規(guī)律，同周期或同主族元素組成的物質(zhì)的熔沸點(diǎn)也呈現(xiàn)出了一定的規(guī)律。

角度一：根據(jù)原子結(jié)構(gòu)判斷電負(fù)性或電離能的大小

【例2】（2023·廣東）化合物XYZ4ME4可作肥料，所含的5種元素位于主族，在每個(gè)短周期均有分布，僅有Y和M同族。Y的基態(tài)原子價(jià)層p軌道半充滿，X的基態(tài)原子價(jià)層電子排布式為nsn-1，X與M同周期，E在地殼中含量最多。下列說(shuō)法正確的是

A. 元素電負(fù)性：E>Y>Z

B. 氫化物沸點(diǎn)：M>Y>E

C. 第一電離能：X>E>Y

D. YZ3和YE—3的空間結(jié)構(gòu)均為三角錐形

解析：由題干可知，5種元素位于主族，且在每個(gè)短周期均有分布，可知必定有H元素，而E在地殼中含量最多，為O元素，Y的基態(tài)原子價(jià)層p軌道半充滿，Y和M同族，可知Y、M分別為氮、磷元素之一，結(jié)合XYZ4ME4的化學(xué)式，可推斷Z為氫元素、M為磷元素、E為氧元素、Y為氮元素，而X元素的化合價(jià)應(yīng)為+2，X的基態(tài)原子價(jià)層電子排布式為nsn-1，X與M同周期，可推斷n=3，即X為鎂元素。電負(fù)性表示原子對(duì)電子的吸引能力，一般來(lái)說(shuō)，非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性也相應(yīng)越強(qiáng)，因此可知元素電負(fù)性：O>N>H，A正確；液氨、水中都存在氫鍵，沸點(diǎn)高，磷化氫中沒(méi)有氫鍵，沸點(diǎn)低，B錯(cuò)誤；短周期元素中，同周期元素第一電離能從左往右總趨勢(shì)逐漸增大，但第ⅡA族和第ⅤA族元素略高于兩側(cè)元素，所以氮元素的第一電離能大于氧元素的，而鎂是較為活潑的金屬，易失電子，第一電離能低于氧元素的，C錯(cuò)誤；NH3中心原子價(jià)層電子對(duì)為3+1=4，有一對(duì)孤電子對(duì)，空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，NO—3價(jià)層電子對(duì)為3，沒(méi)有孤對(duì)電子，NO—3空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，D錯(cuò)誤。

答案：A

對(duì)于這一類題目，同學(xué)們要正確理解電負(fù)性和電離能概念的本質(zhì)，掌握短周期主族元素的電負(fù)性和電離能的變化規(guī)律及特殊情況，例如第ⅡA族和第ⅤA族元素因?yàn)樵榆壍赖娜珴M或半滿結(jié)構(gòu)，而導(dǎo)致第一電離能高于兩側(cè)的元素。

角度二：分析元素電負(fù)性或電離能差異的原因

【例3】按要求填空：

①（2023·北京）比較S原子和O原子的第一電離能大小，從原子結(jié)構(gòu)的角度說(shuō)明理由：___。

②（2022·甲卷）圖a、b、c分別表示C、N、O和F的逐級(jí)電離能I變化趨勢(shì)（縱坐標(biāo)的標(biāo)度不同）。第一電離能的變化圖是______（填標(biāo)號(hào)），判斷的根據(jù)是____________；

第三電離能的變化圖是______（填標(biāo)號(hào)）。

解析：結(jié)合題干信息，①中，S和O為同主族元素，O原子核外有2個(gè)電子層，S原子核外有3個(gè)電子層，O原子半徑小，原子核對(duì)最外層電子的吸引力大，不易失去1個(gè)電子，即O的第一電離能大于S的第一電離能。②中，圖a表示第一電離能的變化圖，因?yàn)橥芷谠氐谝浑婋x能的總體趨勢(shì)是依次升高的，但由于N元素的2p能級(jí)為半充滿狀態(tài)，因此N元素的第一電離能較C、O兩種元素高； 同一周期原子的第三電離能的總體趨勢(shì)也是依次升高的，但由于C原子在失去2個(gè)電子之后的2s能級(jí)為全充滿狀態(tài)，因此其再失去一個(gè)電子時(shí)需要的能量稍高，滿足這一規(guī)律的圖像為圖b。

這類題目，不但要求同學(xué)們能正確判斷元素的電負(fù)性或電離能的大小，而且還能用簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言進(jìn)行描述，為了更好地解答這類題目，同學(xué)們不但要學(xué)會(huì)“說(shuō)理”，也要加強(qiáng)文字表達(dá)的訓(xùn)練。

角度三：根據(jù)物質(zhì)的宏觀性質(zhì)進(jìn)行推理分析

【例4】按要求填空：

①（2023·山東）已知電負(fù)性Cl＞H＞Si，SiHCl3在濃NaOH溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)__ 。

②（2023·甲卷）AlF3的熔點(diǎn)為1090℃，遠(yuǎn)高于AlCl3的192℃，由此可以判斷鋁氟之間的化學(xué)鍵為_(kāi)__ 鍵。

③（2023·乙卷）已知一些物質(zhì)的熔點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表：

分析同族元素的氯化物 SiCl4、GeC14、SnCl4 熔點(diǎn)變化趨勢(shì)及其原因____________。

④（2021·浙江）已知3種原子晶體的熔點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表：

解析：結(jié)合題干信息，①中，已知電負(fù)性Cl＞H＞Si，則SiHCl3中氯元素的化合價(jià)為-1，氫元素的化合價(jià)為-1，硅元素化合價(jià)為+4，所以SiHCl3在濃NaOH溶液中發(fā)生反應(yīng)時(shí)，-1價(jià)氫被氧化生成H2，同時(shí)得到氯化鈉、硅酸鈉，化學(xué)方程式為SiHCl3+5NaOH=Na2SiO3+3NaCl+H2↑+2H2O。②中，AlF3的熔點(diǎn)為1090℃，遠(yuǎn)高于AlCl3的192℃，由于F的電負(fù)性最大，其吸引電子的能力最強(qiáng)，因此，可推斷鋁氟之間的化學(xué)鍵為離子鍵。③中，三種氯化物熔點(diǎn)都比較低，可知都是由結(jié)構(gòu)相似的分子構(gòu)成的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量由SiC14至SnCl4遞增，故熔化時(shí)需克服的范德華力也遞增，導(dǎo)致熔點(diǎn)升高。④中，由于金剛石和晶體硅都屬于共價(jià)晶體，共價(jià)晶體中，原子半徑越小，共價(jià)鍵鍵能越大，熔點(diǎn)越高，而硅原子半徑大于碳原子，所以鍵能：C—C＞Si—Si，金剛石熔點(diǎn)比晶體硅熔點(diǎn)高。

這一類題目，是根據(jù)不同物質(zhì)的性質(zhì)，進(jìn)行推理分析，但考查點(diǎn)多數(shù)是立足于“同周期”或“周主族”的遞變規(guī)律，同學(xué)們要學(xué)會(huì)根據(jù)同周期或同主族元素在性質(zhì)上的相似性和遞變性規(guī)律進(jìn)行分析。

3.分子（離子）的空間結(jié)構(gòu)

分子（離子）的空間結(jié)構(gòu)主要考查價(jià)層電子對(duì)互斥模型和雜化軌道理論，在近年來(lái)的試題中考查的頻率非常高，同學(xué)們要高度重視。

角度一：雜化軌道理論

【例5】按要求填空：

①（2023·甲卷）氣態(tài)AlCl3通常以二聚體Al2Cl6的形式存在，其空間結(jié)構(gòu)如下圖所示，二聚體中Al的軌道雜化類型為_(kāi)_____。

②（2021·甲卷）SiCl4是生產(chǎn)高純硅的前驅(qū)體，其中Si采取的雜化類型為_(kāi)_____。SiCl4可發(fā)生水解反應(yīng)，機(jī)理如下：

含s、p、d軌道的雜化類型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中間體SiCl4（H2O）中Si采取的雜化類型為_(kāi)_____（填標(biāo)號(hào)）。

③（2021·湖南）N-甲基咪唑（ ）中碳原子的雜化軌道類型為_(kāi)_____。

解析：結(jié)合①中信息可知，Al原子與其周圍的4個(gè)氯原子形成四面體結(jié)構(gòu)，而且Al原子不可能存在孤對(duì)電子，因此可推斷二聚體中A1的軌道雜化類型為sp3。②中，根據(jù)SiCl4的結(jié)構(gòu)式可知，Si的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，故Si采取sp3雜化；根據(jù)SiCl4（H2O）的結(jié)構(gòu)式可知Si的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為5，采取sp3d雜化。③中，N-甲基咪唑分子中含有甲基和碳碳雙鍵，甲基的碳原子的雜化軌道類型為sp3，而碳碳雙鍵的為sp2。

同學(xué)們要特別注意，由于雜化軌道用于形成σ鍵或容納未參與成鍵的孤對(duì)電子，因此判斷中心原子與多少個(gè)原子成鍵，有多少對(duì)孤對(duì)電子，就可以夠輕松地判斷中心原子的雜化軌道類型。

角度二：分析分子（離子）的空間結(jié)構(gòu)

【例6】（2023·湖北）價(jià)層電子對(duì)互斥理論可以預(yù)測(cè)某些微粒的空間結(jié)構(gòu)。下列說(shuō)法正確的是

A. CH4和H2O的VSEPR模型均為四面體

B. SO2-3和CO2-3的空間構(gòu)型均為平面三角形

C. CF4和SF4均為非極性分子

D. XeF2與XeO2的鍵角相等

解析：題干明確用價(jià)層電子對(duì)互斥理論預(yù)測(cè)微粒的空間結(jié)構(gòu)，甲烷分子中心原子的價(jià)層電子對(duì)為4，水分子的中心原子價(jià)層電子對(duì)也為4，所以CH4和H2O的VSEPR模型都是四面體，A正確；SO2-3的孤電子對(duì)為1，CO2-3的孤電子對(duì)為0，所以SO2-3的空間構(gòu)型為三角錐形，CO2-3的空間構(gòu)型為平面三角形，B錯(cuò)誤；CH4為正四面體結(jié)構(gòu)，是非極性分子，SF4中心原子有孤電子對(duì)，為極性分子，C錯(cuò)誤；XeF2和XeO2分子中，F(xiàn)、O原子和中心原子結(jié)合的電子數(shù)目不同，中心原子孤電子對(duì)不相等，孤電子排斥力不同，所以鍵角也不相等，D錯(cuò)誤。

答案：A

【例7】按要求填空：

①（2023·乙卷）SiCl4的空間結(jié)構(gòu)為_(kāi)_____ ，

②（2022·廣東）SeO2-4的立體構(gòu)型為_(kāi)_____，

③（2020·課標(biāo)Ⅰ）磷酸根離子的空間構(gòu)型為_(kāi)_____。

解析：題①中，中心原子Si和四個(gè)氯原子成鍵，沒(méi)有孤對(duì)電子，因此SiCl4的空間結(jié)構(gòu)為正四面體；②中SeO2-4中Se價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4+1/2（6+2-2×4）=4 ，其立體構(gòu)型為正四面體形；③中，PO3-4中P原子不含孤電子對(duì)，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，因此其構(gòu)型為正四面體形。

這一類題目的難度不大，但要求同學(xué)們要明確概念，價(jià)層電子對(duì)數(shù)等于σ鍵電子對(duì)數(shù)加上中心原子的孤電子對(duì)數(shù)，不計(jì)算π鍵，σ鍵電子對(duì)數(shù)等于中心原子結(jié)合的原子數(shù)；此外，同學(xué)們也要熟悉中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2～4的分子或離子的空間結(jié)構(gòu)，在考試時(shí)才能快速作出判斷。

角度三：分析比較鍵角大小

【例8】按要求填空：

①（2020·山東）NH3、PH3、AsH3的鍵角由大到小的順序?yàn)開(kāi)________ 。

②（2022·北京）比較SO2－4和H2O分子中的鍵角大小并給出相應(yīng)解釋：______ 。

③（2022·湖南）比較鍵角大?。簹鈶B(tài)SeO3分子______SeO2-3離子（填“>”“<”或“=”），原因是______。

解析：根據(jù)題目信息，①中，NH3、PH3、AsH3的中心原子都是sp3雜化，都有1對(duì)孤電子對(duì)，中心原子的電負(fù)性越小，成鍵電子對(duì)之間的斥力越小，鍵角越小，所以鍵角由大到小的順序?yàn)镹H3＞PH3＞AsH3；②中，SO2－4中S原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4、孤電子對(duì)數(shù)為0，離子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，H2O分子中O原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4、孤電子對(duì)數(shù)為2，分子的空間結(jié)構(gòu)為V形，受孤對(duì)電子擠壓，H2O分子的鍵角小于SO2－4的鍵角；③中，SeO3分子中硒原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為0，分子的空間構(gòu)型為平面三角形，鍵角為120°，SeO2-3離子中硒原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為1，離子的空間構(gòu)型為三角錐形，鍵角小于120°，因此氣態(tài)SeO3分子的鍵角大于SeO2-3離子的鍵角。

鍵角的比較，一般有下幾種情況：（1）依據(jù)雜化方式和空間結(jié)構(gòu)比較，鍵角大小規(guī)律：直線形＞平面三角形＞正四面體形＞三角錐形＞V形；（2）雜化方式相同，孤電子對(duì)數(shù)不同，中心原子上孤電子對(duì)越多，孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)的斥力越大，鍵角越??；（3）中心原子不同，配位原子相同，中心原子的電負(fù)性越大，鍵角越大，例如NH3的鍵角大于PH3的鍵角；（4）中心原子相同，配位原子不同，配位原子的電負(fù)性越大，鍵角越小，例如NF3的鍵角小于NH3的鍵角。

4.晶體類型的判斷與晶胞的分析

晶體類型的判斷與晶胞的分析是高考的熱門(mén)考點(diǎn)，前者相對(duì)簡(jiǎn)單，而晶胞的分析難度較大，對(duì)同學(xué)們的計(jì)算能力和空間觀察能力有較高的要求。

角度一：晶體類型的判斷

【例9】（2021·遼寧）單質(zhì)硫和氫氣在低溫高壓下可形成一種新型超導(dǎo)材料，其晶胞如下圖。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.S位于元素周期表p區(qū)

B.該物質(zhì)的化學(xué)式為H3S

C.S位于H構(gòu)成的八面體空隙中

D.該晶體屬于分子晶體

解析：S元素是第ⅥA族元素，位于元素周期表的p區(qū)，A正確；應(yīng)用均攤法計(jì)算，該晶胞中含S原子數(shù)為1＋1/8×8＝2，含H原子數(shù)為1/2×6＋1/4×12＝6，可知該物質(zhì)的化學(xué)式為H3S，B正確；以體心的S為研究對(duì)象，其位于面心上的6個(gè)H原子構(gòu)成的八面體空隙中，如圖所示，C正確；該物質(zhì)為超導(dǎo)材料，而分子晶體不導(dǎo)電，D錯(cuò)誤。

答案：D

【例10】（2023·山東）-40℃時(shí)，F(xiàn)2與冰反應(yīng)生成HOF利HF。常溫常壓下，HOF為無(wú)色氣體，固態(tài)HOF的晶體類型為_(kāi)__ ，

解析：根據(jù)題目信息，常溫常壓下，HOF為無(wú)色氣體，可知HOF的沸點(diǎn)較低，可推斷固態(tài)HOF的晶體類型為分子晶體。

這類題目雖然比較簡(jiǎn)單，但同學(xué)們還是要熟悉四種晶體類型，除了利用基本概念進(jìn)行判斷，也應(yīng)熟悉四類晶體的特殊性質(zhì)，例如熔沸點(diǎn)，分子晶體相對(duì)比較低，而離子晶體、共價(jià)晶體一般都比較高；又如導(dǎo)電性，分子晶體不能導(dǎo)電，少部分共價(jià)晶體能導(dǎo)電，而離子晶體在熔融狀態(tài)或水溶液中能導(dǎo)電；縱觀近年來(lái)的高考試題，利用宏觀性質(zhì)判斷晶體類型是常見(jiàn)的考查方式。

角度二：晶胞的分析和計(jì)算

【例11】（2023·湖北改編）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

A. LaH2晶體中離La最近且等距離的H有8個(gè)

B. 晶體中H和H的最短距離：LaH2 > LaHx

C. 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40/（4.84×10-8）3×6.02×1023g·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研究，與之最近且等距離的H原子有8個(gè)，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，B正確；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)，C錯(cuò)誤；1個(gè)LaHx晶胞中含5× 8=40個(gè)H原子，含H質(zhì)量為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40/（4.84×10-8）3×6.02×1023g·cm-3 ，D正確。

答案：C

【例12】按要求填空：

①（2023·甲卷）AlF3結(jié)構(gòu)屬立方晶系，晶胞如圖所示，若晶胞參數(shù)為a pm（即立方體邊長(zhǎng)），晶體密度ρ=___g·cm-3 （列出計(jì)算式，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA）。

②（2022·廣東）我國(guó)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(cè)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。化合物X是通過(guò)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。

X的化學(xué)式為_(kāi)_____，設(shè)X的最簡(jiǎn)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_(kāi)_____nm（列出計(jì)算式，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值）。

③（2023·乙卷）一種硼鎂化合物具有超導(dǎo)性能，晶體結(jié)構(gòu)屬于六方晶系，其晶體結(jié)構(gòu)、晶胞沿c軸的投影圖如下所示，該物質(zhì)化學(xué)式為_(kāi)__ ，B-B最近距離為_(kāi)_____。

解析：題①中，AlF3結(jié)構(gòu)屬立方晶系，即晶胞結(jié)構(gòu)為正方體，晶胞棱上大球個(gè)數(shù)為12×1/4=3 ，頂點(diǎn)小球個(gè)數(shù)為8×1/8=1 ，則大球?yàn)镕—，小球?yàn)锳l3+，正方體晶胞邊長(zhǎng)為a pm，則晶胞的體積為（apm）3=a3×10-30cm3 ，晶胞的質(zhì)量為84g/NA ，則其晶體密度ρ=84×1030/NA·a3g·cm3 ；

題②中，分析晶胞結(jié)構(gòu)，可知有8個(gè)K，個(gè)數(shù)為8×1/8+6×1/2=4 ，則X的化學(xué)式為K2SeBr6，X的最簡(jiǎn)式的式量為Mr，晶體密度為ρg·cm-3，設(shè)晶胞參數(shù)為anm，得到

ρ=m/V=Mrg·mol-1/NA mol-1×4/（a×10-7cm）3=ρg·cm-3，

解得a=3/4Mr/NAρ×107nm ，X中相鄰K之間的最短距離為晶胞參數(shù)的一半即1/2×3/4Mr/NAρ×107nm ；題③中，由硼鎂化合物的晶體結(jié)構(gòu)、晶胞沿c軸的投影（即光線平行于c軸）圖可知，Mg位于正六棱柱的頂點(diǎn)和面心，由均攤法可以求出正六棱柱中含有12×1/6+2×1/2=3 個(gè)Mg，B在正六棱柱體內(nèi)共6個(gè)，則該物質(zhì)的化學(xué)式為MgB2，由晶胞沿c軸的投影圖可知，B原子在圖中兩個(gè)正三角形的中心，根據(jù)晶胞參數(shù)（棱長(zhǎng)和夾角），可計(jì)算出B-B最近距離為3/3a。

通過(guò)上述例題，同學(xué)們可發(fā)現(xiàn)晶胞的分析和計(jì)算，考查角度是很多的，但重點(diǎn)依然是在落在晶胞的計(jì)算上，例如晶胞密度、原子距離等的計(jì)算。在這里給同學(xué)們提幾點(diǎn)建議：（1）要熟悉常見(jiàn)的晶胞類型，例如常見(jiàn)的長(zhǎng)方體形（包含立方晶系）和六方晶系（如例12③），熟悉均攤法在這些晶型中的應(yīng)用；（2）對(duì)于晶胞投影，如果是沿X軸，則光線平行于X軸，如果是在某個(gè)面上投影，則光線垂直于該面。（3）平時(shí)多觀察分析實(shí)際的晶胞模型，強(qiáng)化空間想象能力。（4）計(jì)算過(guò)程要嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，注意單位換算，不漏寫(xiě)錯(cuò)寫(xiě)字母符號(hào)。

四、復(fù)習(xí)備考建議

1.熟練運(yùn)用物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的基本理論，將其作為學(xué)習(xí)化學(xué)的金鑰匙。例如在高考中，常常要求同學(xué)們運(yùn)用原理分析物質(zhì)的電離能變化、電負(fù)性對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響等，如果同學(xué)們?cè)谄綍r(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，能經(jīng)常運(yùn)用這些理論去認(rèn)識(shí)、解釋常見(jiàn)的化學(xué)現(xiàn)象，不但有利于同學(xué)們應(yīng)對(duì)高考中的試題，也能不斷深化同學(xué)們對(duì)化學(xué)原理的理解。

2.提高復(fù)習(xí)的針對(duì)性和有效性。物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊的知識(shí)線非常清晰，講授了原子、分子和晶體的相關(guān)概念和理論，同學(xué)們要把握知識(shí)的主線，同時(shí)通過(guò)歷年來(lái)的高考試題，明確核心考點(diǎn)和熱門(mén)考點(diǎn)，做到知己知彼，方能百戰(zhàn)不殆，但要提醒同學(xué)們的是，在新教材中，有些概念已經(jīng)刪除，但一些省市的題目仍有提及，例如配位數(shù)、晶格能等概念，同學(xué)們?cè)谂龅竭@些題目時(shí)，可以回避這些概念，減少學(xué)習(xí)的負(fù)擔(dān)?？傊瑧?yīng)立足教材，有針對(duì)性地挑選練習(xí)題目，明晰考點(diǎn)，有針對(duì)性地復(fù)習(xí)。

責(zé)任編輯 李平安