高三二轮复习物质结构与性质通用版

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1、专题五 选考模块第15讲物质结构与性质(一一)原子结构与元素的性质原子结构与元素的性质1了解原子核外电子的能级分布,能用电子排布了解原子核外电子的能级分布,能用电子排布式表示常见元素式表示常见元素(136号号)原子核外电子的排布。了解原子核外电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。原子核外电子的运动状态。2了解元素电离能的含义,并能用以说明元素的了解元素电离能的含义,并能用以说明元素的某些性质。某些性质。考纲要求考纲要求3了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁,了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁,了解其简单应用。了解其简单应用。4了解电负性的概念,知道元素的性质与电负性了解电负性的概念,知

2、道元素的性质与电负性的关系。的关系。(二二)化学键与物质的性质化学键与物质的性质1理解离子键的形成,能根据离子化合物的结构理解离子键的形成,能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。特征解释其物理性质。2了解共价键的主要类型了解共价键的主要类型键和键和键,能用键能、键,能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。键长、键角等说明简单分子的某些性质。3了解简单配合物的成键情况。了解简单配合物的成键情况。4了解原子晶体的特征,能描述金刚石、二氧化了解原子晶体的特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。硅等原子晶体的结构与性质的关系。5理解金属键的含义,能用金属键理论解释金属理解金

3、属键的含义,能用金属键理论解释金属的一些物理性质。的一些物理性质。6了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp,sp2,sp3),能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论,能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或者离子的空间结构。推测常见的简单分子或者离子的空间结构。(三三)分子间作用力与物质的性质分子间作用力与物质的性质1了解化学键和分子间作用力的区别。了解化学键和分子间作用力的区别。2了解氢键的存在对物质性质的影响,能列举含了解氢键的存在对物质性质的影响,能列举含有氢键的物质。有氢键的物质。3了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶了解分

4、子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。体的结构微粒、微粒间作用力的区别。1(2016全国全国卷卷)锗锗(Ge)是典型的半导体元素,是典型的半导体元素,在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题:在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题:(1)基 态基 态 G e 原 子 的 核 外 电 子 排 布 式 为原 子 的 核 外 电 子 排 布 式 为 A r A r _,有,有_个未成对电子。个未成对电子。(2)Ge与与C是同族元素,是同族元素,C原子之间可以形成双键、原子之间可以形成双键、叁键,但叁键,但Ge原子之间难以形成双键或叁键。从原子结原子之间难以形成双键或叁

5、键。从原子结构角度分析,原因是构角度分析,原因是_ _。真题导航真题导航(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因规律及原因_。(4)光催化还原光催化还原CO2制备制备CH4反应中,带状纳米反应中,带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由电负性由大至小的顺序是大至小的顺序是_。GeCl4GeBr4GeI4熔点熔点/49.526146沸点沸点/83.1186约约400晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。已知晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。已知Ge单单晶的晶胞参数晶的晶胞参数a=565.76 pm,其

6、密度为,其密度为_gcm3(列出计算式即可列出计算式即可)。解析解析(1)锗元素在周期表的第四周期、第锗元素在周期表的第四周期、第A族,族,因此核外电子排布式为因此核外电子排布式为ArAr3d104s24p2,p轨道上的轨道上的2个电个电子是未成对电子。子是未成对电子。(2)锗虽然与碳为同族元素,但比碳多了两个电子锗虽然与碳为同族元素,但比碳多了两个电子层,因此锗的原子半径大,原子间形成的层,因此锗的原子半径大,原子间形成的单键较长,单键较长,pp轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成成键。键。(3)由锗卤化物的熔沸点由由锗卤化物的熔沸点由C

7、l到到I呈增大的趋势且它呈增大的趋势且它们的熔沸点较低,可判断它们均为分子晶体,而相同类们的熔沸点较低,可判断它们均为分子晶体,而相同类型的分子晶体,其熔沸点取决于相对分子质量的大小,型的分子晶体,其熔沸点取决于相对分子质量的大小,因为相对分子质量越大,分子间的作用力就越大,熔沸因为相对分子质量越大,分子间的作用力就越大,熔沸点就越高。点就越高。(4)Zn和和Ge为同周期元素,为同周期元素,Ge在在Zn的右边,因此的右边,因此Ge的电负性比的电负性比Zn的强;的强;O为活泼的非金属元素,电负为活泼的非金属元素,电负性强于性强于Ge和和Zn,因此三者电负性由大至小的顺序为,因此三者电负性由大至小

8、的顺序为O、Ge、Zn。2(2016全国全国卷卷)砷化镓砷化镓(GaAs)是优良的半导体是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题:回答下列问题:(1)写 出 基 态写 出 基 态 A s 原 子 的 核 外 电 子 排 布 式原 子 的 核 外 电 子 排 布 式_。(2)根据元素周期律,原子半径根据元素周期律,原子半径Ga_As,第,第一电离能一电离能Ga_As。(填填“大于大于”或或“小于小于”)(3)AsCl3分子的立体构型为分子的立体构型为_,其中,其中As的杂的杂化轨道类型为化轨道类型为_。(4)GaF

9、3的熔点高于的熔点高于1 000,GaCl3的熔点为的熔点为77.9,其原因是,其原因是_。(5)GaAs的熔点为的熔点为1 238,密度为,密度为 gcm3,其晶,其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为胞结构如图所示。该晶体的类型为_,Ga与与As以以_键键合。键键合。Ga和和As的摩尔质量分别为的摩尔质量分别为MGa gmol1和和MAs gmol1,原子半径分别为,原子半径分别为rGa pm和和rAs pm,阿伏加德罗常数值为,阿伏加德罗常数值为NA,则,则GaAs晶胞中原子的体晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为积占晶胞体积的百分率为_。解析解析(1)As元素在周期表中处于第元素在周期表中

10、处于第A族,位于族,位于P元素的下一周期,则基态元素的下一周期,则基态As原子核外有原子核外有33个电子,根个电子,根据 核 外 电 子 排 布 规 律 写 出 其 核 外 电 子 排 布 式:据 核 外 电 子 排 布 规 律 写 出 其 核 外 电 子 排 布 式:1s22s22p63s23p63d104s24p3或或ArAr3d104s24p3。(2)同周期主同周期主族元素的原子半径随原子序数的递增而逐渐减小,族元素的原子半径随原子序数的递增而逐渐减小,Ga与与As在周期表中同位于第四周期,在周期表中同位于第四周期,Ga位于第位于第A族,则族,则原子半径:原子半径:GaAs。Ga、As原

11、子的价电子排布式分别原子的价电子排布式分别为为4s24p1、4s24p3,其中,其中As原子的原子的4p轨道处于半充满的轨道处于半充满的稳定状态,其第一电离能较大,则第一电离能稳定状态,其第一电离能较大,则第一电离能:GaAs。(3)As原子的价电子排布式为原子的价电子排布式为4s24p3,最外层有,最外层有5个个电子,则电子,则AsCl3分子中分子中As原子形成原子形成3个个AsCl键,且含键,且含有有1对未成键的孤对电子,则对未成键的孤对电子,则As的杂化轨道类型为的杂化轨道类型为sp3杂杂化,化,AsCl3分子的立体构型为三角锥形。分子的立体构型为三角锥形。(4)GaF3的熔点的熔点高于

12、高于1 000,GaCl3的熔点为的熔点为77.9,其原因是,其原因是GaF3是离子晶体,是离子晶体,GaCl3是分子晶体,而离子晶体的熔点高是分子晶体,而离子晶体的熔点高于分子晶体。于分子晶体。(5)GaAs的熔点为的熔点为1 238,其熔点较高,其熔点较高,据此推知据此推知GaAs为原子晶体,为原子晶体,Ga与与As原子之间以共价键原子之间以共价键键合。分析键合。分析GaAs的晶胞结构,的晶胞结构,4个个Ga原子处于晶胞体原子处于晶胞体1把握原子核外电子排布的把握原子核外电子排布的“三三”规律规律考点一原子结构和性质考点一原子结构和性质核心精讲核心精讲典题演练典题演练突破必备突破必备能量最

13、低原理能量最低原理原子核外电子总是先占有能量最低的原子轨道原子核外电子总是先占有能量最低的原子轨道泡利原理泡利原理每个原子轨道上最多只容纳每个原子轨道上最多只容纳2个自旋方向相反的个自旋方向相反的电子电子洪特规则洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,而且子中的电子总是优先单独占据一个轨道,而且自旋状态相同自旋状态相同2.明确表示基态原子核外电子排布的明确表示基态原子核外电子排布的“四四”方法方法3.牢记元素第一电离能和电负性的递变性牢记元素第一电离能和电负性的递变性同周期同周期(从左到右从左到右)同主族同主族

14、(自上而下自上而下)第一第一电离能电离能增大趋势增大趋势(注意注意A、A的特殊性的特殊性)依次减小依次减小电负性电负性依次增大依次增大依次减小依次减小1(1)基态基态Si原子中,电子占据的最高能层符号为原子中,电子占据的最高能层符号为_,该能层具有的原子轨道数为,该能层具有的原子轨道数为_。(2)基态基态Fe原子的核外电子排布式为原子的核外电子排布式为_。(3)基态基态Mn2的核外电子排布式为的核外电子排布式为_。(4)基态铜原子的核外电子排布式为基态铜原子的核外电子排布式为_。(5)基态氮原子的价电子排布式是基态氮原子的价电子排布式是_。(6)基态基态Ni2的价层电子排布图为的价层电子排布图

15、为_。(7)基态镓基态镓(Ga)原子的电子排布式:原子的电子排布式:_。典题冲关典题冲关2(1)原子的第一电离能是指气态电中性基态原子原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为原子的第一电离能由大到小的顺序为_。(2)已知已知X的基态原子的基态原子L层电子数是层电子数是K层电子数的层电子数的2倍倍,Y的基态原子最外层电子排布式为的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn2,则,则X的的电负性比电负性比Y的的_(填填“大大”或或“小小”)。(3)Ni是元素周期表

16、中第是元素周期表中第28号元素,第二周期基态号元素,第二周期基态原子未成对电子数与原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是相同且电负性最小的元素是_。(4)前四周期原子序数依次增大的元素前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中,中,A和和B的价电子层中未成对电子均只有的价电子层中未成对电子均只有1个,并且个,并且A和和B的电子数相差为的电子数相差为8;与;与B位于同一周期的位于同一周期的C和和D,它们价电子层中的未成对电子数分别为它们价电子层中的未成对电子数分别为4和和2,且原子序,且原子序数 相 差 为数 相 差 为 2。四 种 元 素 中 第 一 电 离 能 最 小 的 是。四

17、 种 元 素 中 第 一 电 离 能 最 小 的 是_,电负性最大的是,电负性最大的是_(填元素填元素符号符号)。答案答案(1)OSSe(2)小小(3)C(碳碳)(4)KF1键、键、键的判断键的判断(1)由轨道重叠方式判断:由轨道重叠方式判断:“头碰头头碰头”重叠为重叠为键,键,“肩并肩肩并肩”重叠为重叠为键。键。(2)由共用电子对数判断:单键为由共用电子对数判断:单键为键;双键或三键键;双键或三键,其中一个为,其中一个为键,其余为键,其余为键。键。(3)由成键轨道类型判断:由成键轨道类型判断:s轨道形成的共价键全是轨道形成的共价键全是键;杂化轨道形成的共价键全为键;杂化轨道形成的共价键全为键

18、。键。考点二分子结构和性质考点二分子结构和性质突破必备突破必备2中心原子杂化类型和分子空间构型的相互判断中心原子杂化类型和分子空间构型的相互判断分子分子(A为中为中心原子心原子)中心原子孤电中心原子孤电子对数子对数中心原子杂化中心原子杂化方式方式分子构型分子构型示例示例AB20sp直线形直线形BeCl21sp2V形形SO22sp3V形形H2OAB30sp2平面三角形平面三角形BF31sp3三角锥形三角锥形NH3AB40sp3正四面体形正四面体形CH44.范德华力、氢键、共价键的比较范德华力、氢键、共价键的比较范德华力范德华力氢键氢键共价键共价键作用粒子作用粒子分子或原子分子或原子(稀稀有气体有

19、气体)氢、氟、氮、氢、氟、氮、氧原子氧原子(分子内、分子内、分子间分子间)原子原子特征特征无方向性、无饱无方向性、无饱和性和性有方向性、有有方向性、有饱和性饱和性有方向性、有有方向性、有饱和性饱和性强度比较强度比较共价键氢键范德华力共价键氢键范德华力影响强影响强度度的因素的因素随着分子极性和随着分子极性和相对分子质量的增相对分子质量的增大而增大大而增大组成和结构相似组成和结构相似的物质,相对分子的物质,相对分子质量越大,分子间质量越大,分子间作用力越大作用力越大对于对于AHB,A、B的电负性越的电负性越大,大,B原子的原子的半径越小,氢半径越小,氢键键能越大键键能越大成键原子半径成键原子半径越

20、小,键长越越小,键长越短,键能越大,短,键能越大,共价键越稳定共价键越稳定对物质对物质性质的性质的影响影响影响物质的熔沸影响物质的熔沸点、溶解度等物理点、溶解度等物理性质性质组成和结构相似组成和结构相似的物质,随相对分的物质,随相对分子质量的增大,物子质量的增大,物质的熔沸点升高质的熔沸点升高分子间氢键的分子间氢键的存在,使物质存在,使物质的熔沸点升高,的熔沸点升高,在水中的溶解在水中的溶解度增大度增大影响分子的影响分子的稳定性稳定性共价键键能共价键键能越大,分子稳越大,分子稳定性越强定性越强1.(2015海南高考海南高考)V2O5常用作常用作SO2转化为转化为SO3的催化剂。的催化剂。SO2

21、分子分子中中S原子价层电子对数是原子价层电子对数是_对,分子的立体构型为对,分子的立体构型为_;SO3气态为单分子,该分子中气态为单分子,该分子中S原子的杂化轨道类原子的杂化轨道类型为型为_;SO3的三聚体环状结构如图所示,该结的三聚体环状结构如图所示,该结构中构中S原子的杂化轨道类型为原子的杂化轨道类型为_;该结构中;该结构中SO键长有两类,一类键长约键长有两类,一类键长约140 pm,另一类键长约为,另一类键长约为160 pm,较短的键为,较短的键为_(填图中字母填图中字母),该分子中含有,该分子中含有_个键。个键。典题冲关典题冲关解析解析SO2 分子中分子中S原子价电子排布式为原子价电子

22、排布式为3s23p4,价,价层电子对数是层电子对数是3对,分子的立体构型为对,分子的立体构型为V形;形;SO3气态为气态为单分子,该分子中单分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为原子的杂化轨道类型为sp2杂化;杂化;SO3的三聚体环状结构如图所示,该结构中的三聚体环状结构如图所示,该结构中S原子的杂原子的杂化轨道类型为化轨道类型为sp3杂化;该结构中杂化;该结构中SO键长有两类,一键长有两类,一类键长约类键长约140 pm,另一类键长约为,另一类键长约为160 pm,较短的键,较短的键为为b,该分子中含有,该分子中含有12个键。个键。答案答案3V形形sp2杂化杂化sp3杂化杂化 a122(1)下

23、列物质中,只含有极性键的分子是下列物质中,只含有极性键的分子是_,既含离子键又含共价键的化合物是,既含离子键又含共价键的化合物是_;只存在;只存在键的分子是键的分子是_,同时存在,同时存在键与键与键的键的分子是分子是_。AN2BCO2CCH2Cl2 DC2H4EC2H6 FCaCl2GNH4Cl(3)BF3与一定量的水形成与一定量的水形成(H2O)2BF3晶体晶体Q,Q在一在一定条件下可转化为定条件下可转化为R:晶体晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及中各种微粒间的作用力不涉及_(填序填序号号)。a离子键离子键 b共价键共价键c配位键配位键 d金属键金属键e氢键氢键 f范德华力范德华力(4)H2S

24、eO3的的K1和和K2分别为分别为2.7103和和2.5108,H2SeO4第一步几乎完全电离,第一步几乎完全电离,K2为为1.2102,请根据,请根据结构与性质的关系解释:结构与性质的关系解释:H2SeO3和和H2SeO4第一步电离程度大于第二步电第一步电离程度大于第二步电离的原因:离的原因:_ _。H2S e O4比比 H2S e O3酸 性 强 的 原 因:酸 性 强 的 原 因:_。(6)过渡金属配合物过渡金属配合物Ni(CO)n的中心原子价电子数与的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为配体提供电子总数之和为18,则,则n=_。CO与与N2结构相似,结构相似,CO分子内分子内键与键

25、与键个数之比为键个数之比为_。答案答案(1)BCGCEABD(2)AE(3)ad(4)第一步电离生成的负离子较难再进一步电离第一步电离生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子出带正电荷的氢离子H2SeO3和和H2SeO4可表示为可表示为(HO)2SeO和和(HO)2SeO2。H2SeO3中的中的Se为为4价,而价,而H2SeO4中的中的Se为为6价,正电性更高,导致价,正电性更高,导致SeOH中中O的电子更向的电子更向Se偏移,更易电离出偏移,更易电离出H(5)CCl4或或SiCl4等等16 mol或或166.021023个个水分子与乙醇分子之间形成氢键水分子与乙醇分子之间形成氢键(6)

26、4121均摊法确定晶胞的组成均摊法确定晶胞的组成(1)长方体长方体(正方体正方体)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献贡献考点三晶体结构和性质考点三晶体结构和性质突破必备突破必备(2)非长方体晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况非长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个碳原子个碳原子)对六边形的贡献为对六边形的贡献为1/3。再如图所示的正三。再如图所示的正三棱柱形晶胞中棱柱形晶胞中2晶体熔、沸点高低的比较晶体熔、沸点高低的比较(1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律:原子不同

27、类型晶体的熔、沸点高低一般规律:原子晶体离子晶体分子晶体。晶体离子晶体分子晶体。(2)原子晶体:由共价键形成的原子晶体中,原子原子晶体:由共价键形成的原子晶体中,原子半径小的键长短,键能大,晶体的熔、沸点高。半径小的键长短,键能大,晶体的熔、沸点高。(3)离子晶体:一般地说,阴阳离子的电荷数越多离子晶体:一般地说,阴阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力就越强,其晶体的,离子半径越小,则离子间的作用力就越强,其晶体的熔、沸点就越高。熔、沸点就越高。(4)分子晶体分子晶体分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高

28、。氢键的分子晶体熔、沸点反常地高。组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高。,熔、沸点越高。组成和结构不相似的分子晶体组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接相对分子质量接近近),分子的极性越大,其熔、沸点越高。,分子的极性越大,其熔、沸点越高。(5)金属晶体:金属离子半径越小,离子电荷数越金属晶体:金属离子半径越小,离子电荷数越多,金属键越强,金属熔、沸点就越高。多,金属键越强,金属熔、沸点就越高。1(1)利用利用“卤化硼法卤化硼法”可合成含可合成含B和和N两种元素的两种元素的功能陶瓷,下图功能陶瓷,下图1为其晶胞结构示意图,则每个

29、晶胞中为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有含有B原子的个数为原子的个数为_,该功能陶瓷的化学,该功能陶瓷的化学式为式为_。典题冲关典题冲关(2)Al2O3在一定条件下可制得在一定条件下可制得AlN,其晶体结构如,其晶体结构如图图2所示,该晶体中所示,该晶体中Al的配位数是的配位数是_。(3)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中原子与原子之间以原子与原子之间以_相结合,其晶胞中共有相结合,其晶胞中共有8个个原子,其中在面心位置贡献原子,其中在面心位置贡献_个原子。个原子。在硅酸盐中,在硅酸盐中,SiO四面体四面体 如下图如下图(a)(a)通过共用顶通过共用

30、顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根:其为一种无限长单链结构的多硅酸根:其中中Si原子的杂化形式为原子的杂化形式为_,Si与与O的原子数的原子数之比为之比为_,化学式为,化学式为_。(4)元素元素X位于第四周期,其基态原子的内层轨道全位于第四周期,其基态原子的内层轨道全部排满电子,且最外层电子数为部排满电子,且最外层电子数为2。元素。元素Y基态原子的基态原子的3p轨道上有轨道上有4个电子。个电子。X与与Y所形成化合物晶体的晶胞如所形成化合物晶体的晶胞如下图所示。下图所示。在在1

31、个晶胞中,个晶胞中,X离子的数目为离子的数目为_。该化合物的化学式为该化合物的化学式为_。(5)用晶体的用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数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结果:晶胞为面心立方最密。对金属铜的测定得到以下结果:晶胞为面心立方最密堆积,边长为堆积,边长为361 pm。又知铜的密度为。又知铜的密度为9.00 gcm3,则铜晶胞的体积是则铜晶胞的体积是_cm3、晶胞的质量是、晶胞的质量是_g,阿伏加德罗常数为,阿伏加德罗常数为_(列式计算,已列式计算,已知知Ar(Cu)=63.6)。解析解析(1)BN为原子晶体,为原子晶体,SiCl4为分子晶体,为分子晶体,MgBr2为离子晶体,因而熔沸点:为离子晶体,因而熔沸点:BNMgBr2SiCl4。(2)4NH33F2Cu,NF33NH4F,其中,其中NH3、F2、NF3的晶体类型为分子晶体;的晶体类型为分子晶体;Cu为金属晶体;为金属晶体;NH4F为为离子晶体。离子晶体。答案答案(1)BNMgBr2SiCl4(2)abd实战演练实战演练知能检测知能检测本讲结束请按ESC键返回

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