高中化学新鲁科版选择性必修2-第3章微项目青蒿素分子的结构测定-晶体在分子结构测定中的应用课件.ppt

1、微项目青蒿素分子的结构测定晶体在分子结构测定中的应用 必备知识必备知识素养奠基素养奠基1.1.测定分子结构及组成的方法测定分子结构及组成的方法(1)(1)质谱法质谱法:用电场和磁场将运动的离子用电场和磁场将运动的离子(带电荷的原子、分子或分子碎片带电荷的原子、分子或分子碎片,有分有分子离子、同位素离子、碎片离子、重排离子、多电荷离子、亚稳离子、负离子子离子、同位素离子、碎片离子、重排离子、多电荷离子、亚稳离子、负离子和离子和离子-分子相互作用产生的离子分子相互作用产生的离子)按它们的质荷比分离后进行检测的方法。可按它们的质荷比分离后进行检测的方法。可以进行相对分子量测定、化学式的确定及结构鉴定

2、等。以进行相对分子量测定、化学式的确定及结构鉴定等。(2)(2)红外光谱法红外光谱法:将分子吸收红外光的情况用仪器记录就得到该试样的红外吸收将分子吸收红外光的情况用仪器记录就得到该试样的红外吸收光谱图光谱图,利用光谱图中吸收峰的波长、强度和形状来判断分子中的基团利用光谱图中吸收峰的波长、强度和形状来判断分子中的基团,对分子对分子进行结构分析。进行结构分析。(3)(3)核磁共振谱法核磁共振谱法:NMR:NMR是研究原子核对射频辐射的吸收是研究原子核对射频辐射的吸收,它是对各种有机和无机它是对各种有机和无机物的成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一物的成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一

3、,有时亦可进行定量分析。有时亦可进行定量分析。(4)X(4)X射线衍射法射线衍射法:使用使用X X射线探测某些分子或晶体结构的科研方法。射线探测某些分子或晶体结构的科研方法。2.2.分子空间结构的测定程序分子空间结构的测定程序分析图像分析图像测定晶胞参数测定晶胞参数推算原子坐标推算原子坐标计算原子距离计算原子距离判断化学键及其类判断化学键及其类型型确定分子结构。确定分子结构。3.3.借助晶体借助晶体X X射线衍射测定分子结构的基本思路射线衍射测定分子结构的基本思路【情境情境思考思考】将具有一定波长的将具有一定波长的X X射线照射到结晶性物质上时射线照射到结晶性物质上时,X,X射线因在结射线因在

4、结晶内遇到规则排列的原子或离子而发生散射晶内遇到规则排列的原子或离子而发生散射,散射的散射的X X射线在某些方向上相位得射线在某些方向上相位得到加强到加强,从而显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象从而显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象,这种方法可以测定分子这种方法可以测定分子的结构。的结构。我国科学家在我国科学家在19751975年利用晶体年利用晶体X X射线衍射的方法射线衍射的方法,确定了青蒿素的分子结构。确定了青蒿素的分子结构。已知青蒿素的分子式为已知青蒿素的分子式为C C1515H H2222O O5 5,据此思考据此思考:(1)(1)青蒿素的分子量是多少青蒿素的分子量是多少?提示提示

5、:282282。(2)(2)青蒿素分子中存在的化学键的类型有哪些青蒿素分子中存在的化学键的类型有哪些?提示提示:极性共价键和非极性共价键。极性共价键和非极性共价键。关键能力关键能力素养形成素养形成项目活动项目活动1:1:了解利用晶体测定分子结构的意义了解利用晶体测定分子结构的意义我国研究人员从我国研究人员从19731973年初开始测定青蒿素的组成和结构年初开始测定青蒿素的组成和结构,并最终在并最终在19751975年历时年历时两年的时间利用两年的时间利用X X射线衍射的方法确定了青蒿素的分子结构。已知青蒿素的分射线衍射的方法确定了青蒿素的分子结构。已知青蒿素的分子结构如下图所示子结构如下图所示

6、:青蒿素的分子结构的测定历时很长青蒿素的分子结构的测定历时很长,那么研究人员是如何测定的青蒿素的分子那么研究人员是如何测定的青蒿素的分子结构呢结构呢?又是使用了何种方式测定的其结构呢又是使用了何种方式测定的其结构呢?带着这些问题带着这些问题,让我们一起研究让我们一起研究以下具体过程吧。以下具体过程吧。【活动探究活动探究】根据教材内容根据教材内容,填写下表填写下表,说明青蒿素分子的测定过程。说明青蒿素分子的测定过程。测定方法测定方法获得的分子组成和结构的信息获得的分子组成和结构的信息质谱法质谱法青蒿素的相对分子质量为青蒿素的相对分子质量为282.23,282.23,结合元素分子结合元素分子,得到

7、分子式为得到分子式为C C1515H H2222O O5 5氧化还原反应的实验方法氧化还原反应的实验方法含过氧基团的倍半萜内酯结构含过氧基团的倍半萜内酯结构红外光谱法红外光谱法进一步确认含有酯基和过氧基团进一步确认含有酯基和过氧基团核磁共振谱图法核磁共振谱图法推定了青蒿素中甲基、过氧基团、带有酯基的六推定了青蒿素中甲基、过氧基团、带有酯基的六元环等部分结构片段。元环等部分结构片段。晶体晶体X X射线衍射射线衍射确定青蒿素的分子结构确定青蒿素的分子结构【思考思考讨论讨论】(1)(1)测定青蒿素分子结构时测定青蒿素分子结构时,科研人员遇到了什么困难科研人员遇到了什么困难?提示提示:不论是常规的实验

8、方法还是质谱、红外光谱等仪器的测定手段不论是常规的实验方法还是质谱、红外光谱等仪器的测定手段,都只能帮都只能帮助我们认识分子的官能团等的结构特点。助我们认识分子的官能团等的结构特点。(2)(2)为什么用一般的测定方法无法准确测定青蒿素分子的空间结构为什么用一般的测定方法无法准确测定青蒿素分子的空间结构?提示提示:因为一般方法只能测定简单分子的官能团以及分子结构因为一般方法只能测定简单分子的官能团以及分子结构,但是对于青蒿素但是对于青蒿素这种复杂的分子的结构这种复杂的分子的结构,一般方法难以进行精准判断。一般方法难以进行精准判断。【探究总结探究总结】晶体晶体X X射线衍射法测定分子结构的程序射线

9、衍射法测定分子结构的程序【迁移应用迁移应用】1.1.下列可用于判断某物质为晶体的方法是下列可用于判断某物质为晶体的方法是()A.A.质谱法质谱法B.B.红外光谱法红外光谱法C.C.核磁共振法核磁共振法D.XD.X射线衍射法射线衍射法【解析解析】选选D D。质谱法用于测定有机物的相对分子质量。质谱法用于测定有机物的相对分子质量,不能判断某物质为晶体不能判断某物质为晶体,故故A A错误错误;红外光谱仪能测定出有机物的官能团和化学键红外光谱仪能测定出有机物的官能团和化学键,不能判断某物质为晶不能判断某物质为晶体体,故故B B错误错误;核磁共振氢谱用于测定有机物分子中氢原子的种类和数目核磁共振氢谱用于

10、测定有机物分子中氢原子的种类和数目,不能判不能判断某物质为晶体断某物质为晶体,故故C C错误错误;晶体与非晶体最本质的区别是组成物质的粒子在微晶体与非晶体最本质的区别是组成物质的粒子在微观空间是否有序排列观空间是否有序排列,X,X射线衍射可以看到微观结构射线衍射可以看到微观结构,可以鉴别晶体与非晶体可以鉴别晶体与非晶体,故故D D正确。正确。2.2.化学分析的手段通常有定性分析、定量分析、仪器分析等化学分析的手段通常有定性分析、定量分析、仪器分析等,现代化学中仪器分现代化学中仪器分析是研究物质结构的基本方法和实验手段。下列仪器分析手段的运用科学可行析是研究物质结构的基本方法和实验手段。下列仪器

11、分析手段的运用科学可行的是的是()A.A.光谱分析光谱分析:利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素B.B.质谱分析质谱分析:利用质荷比来测定分子立体结构利用质荷比来测定分子立体结构C.C.红外光谱分析红外光谱分析:利用分子吸收与化学键振动频率相同的红外线来测定晶体晶型利用分子吸收与化学键振动频率相同的红外线来测定晶体晶型D.XD.X衍射图谱分析衍射图谱分析:利用利用X X射线透过物质时记录的分立斑点或谱线来测定分子结构射线透过物质时记录的分立斑点或谱线来测定分子结构【解析解析】选选A A。光谱分析。光谱分析:利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素利用原子光谱上的特征谱

12、线来鉴定元素,选项选项A A正确正确;质谱分析质谱分析:利用质荷比来测定有机物相对分子质量利用质荷比来测定有机物相对分子质量,选项选项B B错误错误;红外光谱分析红外光谱分析:利用有机化合物分子中不同基团的特征吸收频率不同来初步判断有机化合物中利用有机化合物分子中不同基团的特征吸收频率不同来初步判断有机化合物中具有哪些基团具有哪些基团,选项选项C C错误错误;X;X衍射图谱分析衍射图谱分析:利用利用X X射线透过物质时记录的分立斑射线透过物质时记录的分立斑点或谱线来测定晶体结构点或谱线来测定晶体结构,选项选项D D错误。错误。【补偿训练补偿训练】晶体具有规则的几何外形晶体具有规则的几何外形,晶

13、体中最基本的重复单元称之为晶胞。晶体中最基本的重复单元称之为晶胞。NaClNaCl晶晶体的晶胞如图所示。体的晶胞如图所示。随着科学技术的发展随着科学技术的发展,测定阿伏加德罗常数的手段越来越多测定阿伏加德罗常数的手段越来越多,测定精确度越来越测定精确度越来越高。现有一简单可行的测定方法高。现有一简单可行的测定方法,具体步骤如下具体步骤如下:将固体食盐研细将固体食盐研细,干燥后干燥后,准确称取准确称取m g NaClm g NaCl固体并转移到定容容器固体并转移到定容容器A A中中;用滴定管向定容容器用滴定管向定容容器A A中加入苯中加入苯,并不断振荡并不断振荡,继续加苯至继续加苯至A A仪器的

14、刻度线仪器的刻度线,计计算出算出NaClNaCl固体的体积为固体的体积为V mLV mL。回答下列问题。回答下列问题:(1)(1)步骤中步骤中A A仪器最好用仪器最好用_(_(填仪器名称填仪器名称););(2)(2)你认为步骤中用你认为步骤中用_(_(填填“酸式酸式”或或“碱式碱式”)滴定管滴定管,原因是原因是_;_;(3)(3)能否用胶头滴管代替步骤中的滴定管能否用胶头滴管代替步骤中的滴定管_,_,其原因是其原因是_。(4)(4)经经X X射线衍射仪测得射线衍射仪测得NaClNaCl晶体中最邻近晶体中最邻近NaNa+和和ClCl-平均距离为平均距离为a cma cm。则利用上。则利用上述方法

15、测得的阿伏加德罗常数的数学表达式为述方法测得的阿伏加德罗常数的数学表达式为N NA A=_=_。【解析解析】(1)(1)定容容器为容量瓶定容容器为容量瓶,具有一定体积并便于振荡具有一定体积并便于振荡;(2);(2)苯具有腐蚀性苯具有腐蚀性,易腐蚀碱式滴定管中的橡皮管易腐蚀碱式滴定管中的橡皮管,只能用酸式滴定管只能用酸式滴定管;(3);(3)不能不能,因为胶头滴管无法因为胶头滴管无法准确测出苯的体积准确测出苯的体积;(4)NaCl;(4)NaCl的密度为的密度为m/V gm/V gcmcm-3-3,NaCl,NaCl晶胞的体积为晶胞的体积为(2a)(2a)3 3 cm cm3 3,则则NaClN

16、aCl晶胞的质量为晶胞的质量为m/Vm/V(2a)(2a)3 3 g,g,一个一个NaClNaCl晶胞含晶胞含4 4个个“NaClNaCl”,而每个而每个“NaClNaCl”的质量为的质量为M(NaCl)/NM(NaCl)/NA A=58.5/N=58.5/NA A g,g,故故:m/V:m/V(2a)(2a)3 3 g=4 g=458.5/N58.5/NA A g,g,即即 A329.25VNma。答案答案:(1)(1)容量瓶容量瓶(2)(2)酸式因苯能腐蚀碱式滴定管的橡皮管酸式因苯能腐蚀碱式滴定管的橡皮管(3)(3)否无法测出滴加苯的体积否无法测出滴加苯的体积(4)(4)329.25Vma

17、项目活动项目活动2:2:借助原子位置确定分子空间结构借助原子位置确定分子空间结构通过通过X X射线衍射可以确定每个原子的位置射线衍射可以确定每个原子的位置,但究竟哪些原子通过化学键连接在一但究竟哪些原子通过化学键连接在一起起?他们以何种化学键连接他们以何种化学键连接?带着这个问题带着这个问题,结合数学中学习的空间坐标系结合数学中学习的空间坐标系,让我让我们进一步勾勒出青蒿素分子的空间结构吧们进一步勾勒出青蒿素分子的空间结构吧!【活动探究活动探究】步骤步骤测定结果测定结果图示图示确定晶确定晶胞参数胞参数根据根据X X射线衍射实验的结果射线衍射实验的结果,依据晶依据晶体的周期性等得到青蒿素的晶胞是

18、体的周期性等得到青蒿素的晶胞是长方体长方体,三条棱长分别是三条棱长分别是a=2.407 a=2.407 7 nm7 nm、b=0.944 3 nmb=0.944 3 nm、c=0.635 6 c=0.635 6 nm,nm,棱的夹角都是棱的夹角都是9090,这些就是晶这些就是晶胞参数。胞参数。识别原识别原子位置子位置计算得到青蒿素晶胞中各处的电子计算得到青蒿素晶胞中各处的电子云密度云密度,判断晶胞中原子的位置进判断晶胞中原子的位置进而判断原子的种类。而判断原子的种类。步骤步骤测定结果测定结果图示图示建立原建立原子坐标子坐标建立空间坐标系建立空间坐标系,表示出碳氧原子表示出碳氧原子的坐标的坐标,

19、根据坐标确定原子在晶胞根据坐标确定原子在晶胞中的位置。中的位置。确定分确定分子骨架子骨架计算原子间的距离计算原子间的距离,得到键长得到键长,推断推断化学键及其种类化学键及其种类 获得完获得完整结构整结构确定连接方式及成键类型确定连接方式及成键类型,找出碳、找出碳、氧原子所连接的氢原子个数氧原子所连接的氢原子个数,找到找到氢原子的位置。氢原子的位置。【思考思考讨论讨论】(1)(1)借助借助X X射线衍射测定原子坐标射线衍射测定原子坐标,我们可以得到哪些重要数据我们可以得到哪些重要数据?提示提示:可以得到分子的结构、键长、键角等反映分子或晶体结构特点的重要数可以得到分子的结构、键长、键角等反映分子

20、或晶体结构特点的重要数据。据。(2)(2)如何理解现代化学已经发展成为实验与理论并重的科学如何理解现代化学已经发展成为实验与理论并重的科学?提示提示:一是实验手段不断升级优化一是实验手段不断升级优化,出现了各种分析和测试物质组成的实验技术出现了各种分析和测试物质组成的实验技术,推动了化学的发展推动了化学的发展;二是基于计算机支持的理论化学与计算化学的发展二是基于计算机支持的理论化学与计算化学的发展,推动人推动人们对物质结构的研究进入一个新的时代。们对物质结构的研究进入一个新的时代。【探究总结探究总结】【迁移应用迁移应用】1.1.南京理工大学团队成功合成了能在室温稳定存在的五氮阴离子盐南京理工大

21、学团队成功合成了能在室温稳定存在的五氮阴离子盐(N(N5 5)6 6(H(H3 3O)O)3 3(NH(NH4 4)4 4Cl,Cl,经经X X射线衍射测得晶体结构射线衍射测得晶体结构,其局部结构如图所示其局部结构如图所示(其中其中 的立体结构是平面五元环的立体结构是平面五元环)。下列说法正确的是。下列说法正确的是()A.A.所有所有N N 原子的价电子层均有孤电子对原子的价电子层均有孤电子对B.B.氮氮键的键能氮氮键的键能:H:H2 2NNHNNH2 2C.C.两种阳离子是等电子体两种阳离子是等电子体D.D.阴阳离子之间只存在离子键阴阳离子之间只存在离子键5N5N【解析解析】选选B B。中中

22、N N原子原子N N形成形成4 4个个键键,没有孤电子对没有孤电子对,故故A A错误错误;中氮氮原中氮氮原子间除形成子间除形成键外键外,还形成一个大还形成一个大键键,氮氮键的键能氮氮键的键能:H:H2 2NNHNNH2 2,故故B B正正确确;H;H3 3O O+、原子数不同原子数不同,不是等电子体不是等电子体,故故C C错误错误;由图可知由图可知,除阴、阳离子间形除阴、阳离子间形成离子键外成离子键外,氯离子与铵根离子中氯离子与铵根离子中H H原子、原子、H H3 3O O+中中H H原子与原子与 中中N N原子、原子、中中H H原原子与子与 中中N N原子形成氢键原子形成氢键,故故D D错误

23、。错误。4NH5N5N4NH5N4NH5N2.(1)X2.(1)X射线衍射测定等发现射线衍射测定等发现,I,I3 3AsFAsF6 6中存在中存在 离子。离子。离子的几何构型为离子的几何构型为_,_,中心原子的杂化类型为中心原子的杂化类型为_。(2)CS(2)CS2 2分子中分子中,C,C原子的杂化轨道类型是原子的杂化轨道类型是_。(3)F(3)F2 2通入稀通入稀NaOHNaOH溶液中可生成溶液中可生成OFOF2 2,OF,OF2 2分子构型为分子构型为_,_,其中氧原子的杂化其中氧原子的杂化方式为方式为_。(4)CH(4)CH3 3COOHCOOH中中C C原子轨道杂化类型为原子轨道杂化类

24、型为_。3I3I【解析解析】(1)X(1)X射线衍射测定等发现射线衍射测定等发现,I,I3 3AsFAsF6 6中存在中存在 离子。离子。离子的价层电子对离子的价层电子对数为数为 ,由于中心原子只形成由于中心原子只形成2 2个共价键个共价键,故其有故其有2 2个孤电子对个孤电子对,故其几故其几何构型为角形何构型为角形,中心原子的杂化类型为中心原子的杂化类型为spsp3 3。(2)CS(2)CS2 2分子中分子中,C,C原子价层电子对数为原子价层电子对数为 ,中心原子没有孤电子对中心原子没有孤电子对,故其杂故其杂化轨道类型是化轨道类型是spsp。(3)OF(3)OF2 2分子的中心原子的价层电子

25、对数为分子的中心原子的价层电子对数为 ,中心原子还有中心原子还有2 2个孤电子对个孤电子对,故其分子的空间构型为角形故其分子的空间构型为角形,其中氧原子的杂化方式为其中氧原子的杂化方式为spsp3 3。3I3I71 2 142 40 222 6 1 242(4)CH(4)CH3 3COOHCOOH中中C C原子有两种原子有两种,甲基中的碳原子与相邻原子形成甲基中的碳原子与相邻原子形成4 4个共用电子对、没个共用电子对、没有孤电子对有孤电子对,故其轨道杂化类型为故其轨道杂化类型为spsp3 3;羧基中的碳原子与氧原子形成双键羧基中的碳原子与氧原子形成双键,还分还分别与甲基上的碳原子、羟基中的氧原

26、子各形成别与甲基上的碳原子、羟基中的氧原子各形成1 1个共用电子对个共用电子对,没有孤电子对没有孤电子对,故其轨道杂化类型为故其轨道杂化类型为spsp2 2。答案答案:(1)(1)角形角形spsp3 3(2)sp(2)sp(3)(3)角形角形spsp3 3(4)sp(4)sp3 3、spsp2 23.3.铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝,广泛地应用于电气、机械制造、广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。回答下列问题国防等领域。回答下列问题:(1)(1)用晶体的用晶体的X X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下射线衍射法可以测得阿伏加

27、德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果结果:晶胞为面心立方最密堆积晶胞为面心立方最密堆积,边长为边长为361 pm361 pm。又知铜的密度为。又知铜的密度为9.00 gcm9.00 gcm-3-3,阿伏加德罗常数为阿伏加德罗常数为_(_(已知已知A Ar r(Cu)=63.6);(Cu)=63.6);(2)(2)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物,这两种化合物都可用于催化乙炔这两种化合物都可用于催化乙炔聚合聚合,其阴离子均为无限长链结构其阴离子均为无限长链结构(如图如图),a),a位置上位置上ClCl原子的杂化轨道类型为原子的杂化轨道类型为_。已知其中一种

28、化合物的化学式为。已知其中一种化合物的化学式为KCuClKCuCl3 3,另一种的化学式为另一种的化学式为_;_;(3)(3)金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应混合溶液反应,其原因是其原因是_,_,反应的化学方程式为反应的化学方程式为_。【解析解析】(1)(1)设面心立方晶胞的边长为设面心立方晶胞的边长为a,a,则晶胞的体积为则晶胞的体积为a a3 3,每个晶胞中有四个每个晶胞中有四个原子原子,则这四个原子的质量为则这四个原子的质量为4M/N4M/NA A(M(M为该原子的相对原子质量为

29、该原子的相对原子质量),),所以晶体密度所以晶体密度为为 。将。将=9.00 g=9.00 gcmcm-3-3,a=361 pm,M=63.6,a=361 pm,M=63.6,代入上式可以计算代入上式可以计算N NA A=6.01=6.0110102323 mol mol-1-1。(2)a(2)a位置上位置上ClCl原子形成原子形成2 2个单键个单键,含有含有2 2对孤电子对对孤电子对,杂化轨道数为杂化轨道数为4,4,杂化轨道类杂化轨道类型为型为spsp3 3。一种化合物的化学式为。一种化合物的化学式为KCuClKCuCl3 3,其中铜元素为其中铜元素为+2+2价价,故另一种化合物中故另一种化

30、合物中铜为铜为+1+1价价,阴离子构成与阴离子构成与CuClCuCl3 3-一样一样,但因为但因为CuCu为为+1+1价价,所以应该为所以应该为 ,其化学式为其化学式为K K2 2CuClCuCl3 3。3A4Ma N 23CuCl(3)(3)氨水、过氧化氢和铜单独不反应氨水、过氧化氢和铜单独不反应,而同时混合能反应而同时混合能反应,说明两者能互相促进说明两者能互相促进反应反应,是两种物质共同作用的结果是两种物质共同作用的结果:其中过氧化氢为氧化剂其中过氧化氢为氧化剂,氨与氨与CuCu2+2+形成配离子形成配离子,两者相互促进使反应进行两者相互促进使反应进行,方程式可表示为方程式可表示为Cu+

31、HCu+H2 2O O2 2+4NH+4NH3 3=+2OH=+2OH-。答案答案:(1)6.01(1)6.0110102323 mol mol-1-1(2)sp(2)sp3 3K K2 2CuClCuCl3 3(3)(3)过氧化氢为氧化剂过氧化氢为氧化剂,氨与氨与CuCu2+2+形成配离子形成配离子,两者相互促进使反应进行两者相互促进使反应进行Cu+HCu+H2 2O O2 2+4NH+4NH3 3=+2OH=+2OH-23 4Cu(NH)23 4Cu(NH)课堂检测课堂检测素养达标素养达标1.1.下列关于晶体的叙述正确的是下列关于晶体的叙述正确的是()A.A.晶体中只要有阳离子就一定有阴离

32、子晶体中只要有阳离子就一定有阴离子B.B.区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X X射线衍射实验射线衍射实验C.C.分子晶体中共价键键能越大熔点和沸点越高分子晶体中共价键键能越大熔点和沸点越高D.D.金属晶体发生形变时金属晶体发生形变时,内部金属离子与内部金属离子与“自由电子自由电子”的相互作用消失的相互作用消失【解析解析】选选B B。金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的。金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的,所以晶体中有阳离所以晶体中有阳离子不一定存在阴离子子不一定存在阴离子,故故A A错误错误;构成晶体的粒子在微观空间里呈现周期性的有构成晶体

33、的粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列序排列,晶体的这一结构特征可以通过晶体的这一结构特征可以通过X X射线衍射图谱反映出来。因此射线衍射图谱反映出来。因此,区分晶区分晶体和非晶体的最可靠的科学方法是对固体进行体和非晶体的最可靠的科学方法是对固体进行X X射线衍射实验射线衍射实验,故故B B正确正确;分子分子晶体熔点和沸点与分子间作用力有关晶体熔点和沸点与分子间作用力有关,与共价键键能无关与共价键键能无关,故故C C错误错误;金属晶体金属晶体发生形变时其内部金属离子与发生形变时其内部金属离子与“自由电子自由电子”发生滑动发生滑动,但金属离子和自由电子但金属离子和自由电子之间的相互作用仍然存在之

34、间的相互作用仍然存在,故故D D错误。错误。2.(20202.(2020武汉高一检测武汉高一检测)下列说法中下列说法中,不正确的是不正确的是()A.NHA.NH5 5中所有原子的最外层都符合相应稀有气体原子电子层结构中所有原子的最外层都符合相应稀有气体原子电子层结构,1 mol NH,1 mol NH5 5中含中含有有4N4NA A个个NHNH键键B.B.金属键无方向性金属键无方向性,金属晶体中原子尽可能采取紧密堆积金属晶体中原子尽可能采取紧密堆积C.C.凡凡ABAB3 3型的共价化合物型的共价化合物,其中心原子其中心原子A A均采用均采用spsp2 2杂化轨道成键杂化轨道成键D.D.乙醇与水

35、互溶可以用乙醇与水互溶可以用“相似相溶相似相溶”原理和氢键来解释原理和氢键来解释【解析解析】选选C C。A A项项,NH,NH5 5中的所有原子的最外层都符合相应稀有气体原子电子层中的所有原子的最外层都符合相应稀有气体原子电子层结构结构,根据根据N N原子价电子数为原子价电子数为5,H5,H原子价电子数为原子价电子数为1,1,可知该物质为离子晶体可知该物质为离子晶体NHNH4 4H,H,含有的阳离子含有的阳离子 与阴离子与阴离子H H-之间通过离子键结合之间通过离子键结合,在在 中含有中含有N N与与H H原子之间通原子之间通过过4 4个极性键个极性键NHNH结合结合,因此因此1 mol NH

36、1 mol NH5 5含有含有4N4NA A个个NHNH键键,正确正确;B;B项项,金属键无方金属键无方向性向性,金属原子总是尽可能多地吸引其他原子金属原子总是尽可能多地吸引其他原子,金属晶体中原子尽可能采取紧密金属晶体中原子尽可能采取紧密堆积堆积,从而使空间被充分利用从而使空间被充分利用,正确正确;C;C项项,AB,AB3 3型共价化合物中型共价化合物中,若若A A上没有孤电子上没有孤电子对对,则则A A采用采用spsp2 2杂化轨道成键杂化轨道成键,如如BFBF3 3等等,若若A A上有上有1 1对孤电子对对孤电子对,则则A A采用采用spsp3 3杂化轨杂化轨道成键道成键,如如NHNH3

37、 3等等,错误错误;D;D项项,乙醇与水互溶的原因是乙醇与水互溶的原因是:(1):(1)乙醇和水都是极性分乙醇和水都是极性分子子,(2),(2)乙醇和水分子中都含乙醇和水分子中都含OHOH键键,乙醇和水分子间形成氢键乙醇和水分子间形成氢键,乙醇与水互溶可乙醇与水互溶可以用以用“相似相溶相似相溶”原理和氢键解释原理和氢键解释,正确。正确。4NH4NH3.(20203.(2020杭州高一检测杭州高一检测)化合物化合物NHNH3 3与与BFBF3 3可以通过配位键形成可以通过配位键形成NHNH3 3BFBF3 3,下列说下列说法正确的是法正确的是()A.NHA.NH3 3与与BFBF3 3都是极性分

38、子都是极性分子B.NHB.NH3 3与与BFBF3 3都是平面三角形结构都是平面三角形结构C.C.可以通过晶体可以通过晶体X X射线衍射等技术测定射线衍射等技术测定BFBF3 3的结构的结构D.NHD.NH3 3BFBF3 3中中,NH,NH3 3提供空轨道提供空轨道,BF,BF3 3提供孤电子对提供孤电子对【解析解析】选选C C。BFBF3 3分子为非极性分子分子为非极性分子,故故A A错误错误;BF;BF3 3分子构型为平面三角形分子构型为平面三角形,NH,NH3 3分子构型为三角锥形分子构型为三角锥形,故故B B错误错误;可以通过晶体可以通过晶体X X射线衍射等技术测定射线衍射等技术测定

39、BFBF3 3的结构的结构,故故C C正确正确;NH;NH3 3BFBF3 3中中B B原子有空轨道原子有空轨道,N,N原子有孤电子对原子有孤电子对,所以所以NHNH3 3提供孤电子提供孤电子对对,BF,BF3 3提供空轨道提供空轨道,形成配位键形成配位键,故故D D错误。错误。4.(20204.(2020南京高一检测南京高一检测)某钙钛型复合氧化物某钙钛型复合氧化物(如图如图),),以以A A原子为晶胞的顶点原子为晶胞的顶点,A,A位可以是位可以是CaCa、SrSr、BaBa或或Pb,Pb,当当B B位是位是V V、CrCr、MnMn、FeFe时时,这种化合物的电阻率在有这种化合物的电阻率在

40、有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化(巨磁电阻效应巨磁电阻效应)。(1)(1)用用A A、B B、O O表示这类特殊晶体的化学式表示这类特殊晶体的化学式_。在图中。在图中,与与A A原子配位的原子配位的氧原子数目为氧原子数目为_。(2)(2)基态基态CrCr原子的核外电子排布式为原子的核外电子排布式为_,_,其中电子的运动状态有其中电子的运动状态有_种。种。(3)(3)某些钙钛型复合氧化物能够催化某些钙钛型复合氧化物能够催化NONO直接分解为直接分解为N N2 2和和O O2 2,N,N和和O O的基态原子中的基态原子中,未未成对的电子数目比为

41、成对的电子数目比为_。(4)(4)如表是几种碳酸盐的热分解温度和阳离子半径如表是几种碳酸盐的热分解温度和阳离子半径:碳酸盐碳酸盐CaCOCaCO3 3SrCOSrCO3 3BaCOBaCO3 3热分解温度热分解温度/9009001 1721 1721 3601 360阳离子半径阳离子半径/pm/pm9999112112135135请解释碳酸钙热分解温度最低的原因请解释碳酸钙热分解温度最低的原因:_:_。(5)(5)用晶体的用晶体的X X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属钙的测定得到以下射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属钙的测定得到以下结果结果:晶胞为面心立方最密堆积晶胞为面心立方最

42、密堆积,边长为边长为a pm,a pm,阿伏加德罗常数的值为阿伏加德罗常数的值为N NA A,金属钙金属钙的密度为的密度为_gcm_gcm-3-3(用含用含a a和和N NA A的式子表示的式子表示)。【解析解析】试题分析试题分析:(1)A:(1)A位于顶点位于顶点,B,B位于体心位于体心,O,O位于面心位于面心,则晶胞中则晶胞中A A的个数为的个数为8 81/8=1,B1/8=1,B的个数为的个数为1,O1,O的个数为的个数为6 61/2=3,1/2=3,所以化学式为所以化学式为ABOABO3 3。晶胞中与。晶胞中与A A最近最近的氧原子位于同一平面内的面心的氧原子位于同一平面内的面心,每个

43、晶胞中有每个晶胞中有3/23/2个氧与个氧与A A距离最近距离最近,而而A A为为8 8个个晶胞共有晶胞共有,则与则与A A原子配位的氧原子数目为原子配位的氧原子数目为8 83/2=123/2=12。(2)(2)铬元素为铬元素为2424号号,原子核外有原子核外有2424个电子个电子,所以电子排布为所以电子排布为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d5 54s4s1 1;每个电子的运动状态都不同每个电子的运动状态都不同,所以有所以有2424种不同的电子。种不同的电子。(3)(3)氮原子和氧原子的价电子排布分别为氮原子和氧原子的价电子排布分别为2s2s2 2

44、2p2p3 3,2s,2s2 22p2p4 4,则未成对的电子数目比则未成对的电子数目比为为3232。(4)(4)从表格中得出从表格中得出,这些物质的阴离子是相同的这些物质的阴离子是相同的,均为碳酸根均为碳酸根,阳离子的半径越大阳离子的半径越大,分解温度越高分解温度越高,碳酸盐的热分解是由于晶体中的阳离子结合碳酸根中的氧离子碳酸盐的热分解是由于晶体中的阳离子结合碳酸根中的氧离子,使碳酸根分解为二氧化碳分子的结果。钙离子由于半径小和氧离子结合更为容使碳酸根分解为二氧化碳分子的结果。钙离子由于半径小和氧离子结合更为容易易,氧化钙晶格能大氧化钙晶格能大,所以碳酸钙分解温度低。所以碳酸钙分解温度低。(

45、5)(5)钙的晶胞为面心立方最密堆积钙的晶胞为面心立方最密堆积,则晶胞中含有钙的数目为则晶胞中含有钙的数目为4,4,晶胞的体积为晶胞的体积为(a(a1010-10-10)3 3 cm cm3 3,则密度则密度=323A10 3A40 41.6 10/(Na)N(a 10)。答案答案:(1)ABO(1)ABO3 31212(2)1s(2)1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d5 54s4s1 12424(3)32(3)32(4)(4)碳酸盐的热分解是由于晶体中的阳离子结合碳酸根中的氧离子碳酸盐的热分解是由于晶体中的阳离子结合碳酸根中的氧离子,使碳酸根分解为二氧化碳分子的结果。钙离子由于半径小和氧离子结合更为容使碳酸根分解为二氧化碳分子的结果。钙离子由于半径小和氧离子结合更为容易易,氧化钙晶格能大氧化钙晶格能大,所以碳酸钙分解温度低所以碳酸钙分解温度低(5)1.6(5)1.610103232/(N/(NA Aa a3 3)