高中化學(xué)第1輪總復(fù)習(xí) 第14章 第47講 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) C（化學(xué)人教版）全國(guó)版

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1、考點(diǎn)考點(diǎn)1 1 晶體的結(jié)構(gòu)及相關(guān)計(jì)算晶體的結(jié)構(gòu)及相關(guān)計(jì)算 幾種常見(jiàn)的晶體模型 例例1 (2010全國(guó)卷全國(guó)卷)下面關(guān)于SiO2晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的敘述正確的是() A存在四面體結(jié)構(gòu)單元，O處于中心，Si處于4個(gè)頂角 B最小的環(huán)上，有3個(gè)Si原子和3個(gè)O原子 C最小的環(huán)上，Si和O原子數(shù)之比為1 2 D最小的環(huán)上，有6個(gè)Si原子和6個(gè)O原子 D 【解析】二氧化硅是原子晶體，結(jié)構(gòu)為空間網(wǎng)狀，存在硅氧四面體結(jié)構(gòu)，硅處于中心，氧處于4個(gè)頂角，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤；在SiO2晶體中，每6個(gè)Si和6個(gè)O形成一個(gè)12元環(huán)(最小環(huán))，所以D對(duì)，B、C都錯(cuò)誤。 【點(diǎn)評(píng)】本題考查學(xué)生的空間想象能力和信息遷移能力。怎樣理解SiO

2、2的結(jié)構(gòu)，可從晶體硅進(jìn)行轉(zhuǎn)化，晶體硅與金剛石結(jié)構(gòu)相似，只需將C原子換成Si原子，再將SiSi鍵斷開(kāi)，加入氧即可，如圖： 但是若將題目中B、C、D三個(gè)選項(xiàng)前面分別加上“平均每個(gè)”，則本題的答案就又變了，這時(shí)就要應(yīng)用均攤法了，由于每個(gè)Si原子被12個(gè)環(huán)所共用，每個(gè)O原子被6個(gè)環(huán)所共用，每個(gè)SiO鍵被6個(gè)環(huán)所共用，則均攤之后在每個(gè)環(huán)上含有0.5個(gè)Si,1個(gè)O,2個(gè)SiO鍵，此時(shí)則B、D錯(cuò)誤，C正確了，也即在1 mol SiO2中含有4 mol SiO鍵(這是我們經(jīng)?？嫉??？键c(diǎn)考點(diǎn)2 晶體中微粒間的作用力及物理性質(zhì)比較晶體中微粒間的作用力及物理性質(zhì)比較 四種晶體的比較 例例2 (2011湖南省六校仿

3、真模擬湖南省六校仿真模擬)已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于48。X的一種1 1型氣態(tài)氫化物分子中既有鍵又有鍵。Z是金屬元素，Z的單質(zhì)和化合物有廣泛的用途。已知Z的核電荷數(shù)小于28，且次外層有2個(gè)未成對(duì)電子。工業(yè)上利用ZO2和碳酸鋇在熔融狀態(tài)下制取化合物M(M可看做一種含氧酸鹽)。M有顯著的“壓電性能”， 應(yīng)用于超聲波的發(fā)生裝置。經(jīng)X射線分析，M晶體的最小重復(fù)單位為正方體(如圖)，邊長(zhǎng)為4.031010m，頂點(diǎn)位置為Z4所占，體心位置為Ba2所占，所有棱心位置為O2所占。 (1)Y在周期表中位于_；Z4的核外電子排布式為_(kāi) (2)X的該種氫化物分子構(gòu)型為_(kāi)，X在該氫化物中以_方式雜化。X

4、和Y形成的化合物的熔點(diǎn)應(yīng)該_(填“高于”或“低于”)X氫化物的熔點(diǎn)。第四周期第A族 1s22s22p63s23p6 直線型(1分) sp 高于 ( 3 ) 制 備 M 的 化 學(xué) 反 應(yīng) 方 程 式 是_； 在M晶體中，若將Z4置于立方體的體心，Ba2置于立方體的頂點(diǎn)，則O2處于立方體的_； 在M晶體中，Z4的氧配位數(shù)為_(kāi)； 已知O2半徑為1.401010m，則Z4半徑_m。TiO2BaCO3=BaTiO3CO2 熔融面心 6 6.151011 【解析】本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。X的一種1 1型氣態(tài)氫化物分子中既有鍵又有鍵，可判斷X為C；Z的核電荷數(shù)小于28，且次外層有2個(gè)未成對(duì)電 子 ， 則

5、Z 的 基 態(tài) 原 子 的 核 外 電 子 排 布 式 為1s22s22p63s23p63d24s2，其核電荷數(shù)為22，所以Z應(yīng)為Ti；X、Y、Z三種元素的原子序數(shù)之和為48，則Y的原子序數(shù)為20，即為Ca。 (1)Y在周期表中位于第四周期A族；Z4的核外電子排布式為1s22s22p63s23p6。 (2)X的該種氫化物為乙炔，其分子構(gòu)型為直線形，X在該氫化物中以sp方式雜化。X和Y形成的化合物為CaC2，屬于離子晶體，X的氫化物屬于分子晶體，故碳化鈣的熔點(diǎn)高于乙炔的熔點(diǎn)。 (3)由題意知M為BaTiO3，生成M的化學(xué)方程式為TiO2BaCO3=BaTiO3CO2。在BaTiO3晶體中，若將T

6、i4置于立方體的體心，Ba2置于立方體的頂點(diǎn)，則O2只能處于立方體的面心。由BaTiO3晶體的晶胞圖可知，一個(gè)Ti4的周圍有6個(gè)O2，所以Ti4的氧配位數(shù)為6。設(shè)Ti4半徑為r，則21.401010m2r4.031010m，則r6.151011mol。 熔融 【點(diǎn)評(píng)】本題最后一問(wèn)中計(jì)算的Ti4半徑，由圖能判斷得出BaTiO3晶體的晶胞邊長(zhǎng)是Ti4和O2直徑之和，問(wèn)題即可解決。 在解答有關(guān)晶體體積與密度的計(jì)算時(shí)，要注意找最基本的公式：密度質(zhì)量體積，但是在計(jì)算時(shí)要注意單位的換算。另外還要特別注意體積與質(zhì)量應(yīng)該對(duì)應(yīng)，如該題目中的體積對(duì)應(yīng)的是4個(gè)BN的質(zhì)量。 對(duì)于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，關(guān)鍵應(yīng)在結(jié)構(gòu)上做文章

7、，從原子結(jié)構(gòu)到分子結(jié)構(gòu)再到晶胞結(jié)構(gòu)等。對(duì)于晶體結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵是要熟悉：熟悉面心立方、體心立方和密排六方晶體結(jié)構(gòu)中常用晶體、晶向的幾何位置、原子排列和密度；熟悉三種晶體結(jié)構(gòu)中的四面體間隙和八面體間隙的位置和分布，對(duì)于性質(zhì)，仍然通過(guò)其結(jié)構(gòu)來(lái)看性質(zhì)，在結(jié)構(gòu)上做足文章。 1.(2010全國(guó)卷全國(guó)卷)下列判斷錯(cuò)誤的是( ) A沸點(diǎn)：NH3PH3AsH3 B熔點(diǎn)：Si3N4NaClSiI4 C酸性：HClO4H2SO4H3PO4 D堿性：NaOHMg(OH)2Al(OH)3A 【解析】考查不同類型晶體的熔沸點(diǎn)高低，2008年高考全國(guó)卷第8題已經(jīng)考過(guò)，一般認(rèn)為是：原子晶體離子晶體分子晶體，所以B正確；C項(xiàng)正確，

8、一般元素非金屬性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)最高價(jià)氧化物的水化物的酸性越強(qiáng)；D正確，一般元素金屬性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)最高價(jià)氧化物的水化物的堿性越強(qiáng)。A項(xiàng)錯(cuò)誤，2009年高考全國(guó)卷第29題已經(jīng)考過(guò)，NH3分子間存在氫鍵，故最高，AsH3、PH3分子間不存在氫鍵，只有范德華力，組成和結(jié)構(gòu)相似的分子相對(duì)分子質(zhì)量越大，其分子間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高，故應(yīng)該為：NH3AsH3PH3。 2.(2011長(zhǎng)沙市一中高三模擬長(zhǎng)沙市一中高三模擬)X、Y、W、M、N五種元素分別位于周期表中三個(gè)緊鄰的周期，且原子序數(shù)逐漸增大，X和Y的氫化物都比同族元素氫化物的沸點(diǎn)高，但在同周期中卻不是最高的。W是同周期元素中離子半徑最小的元素。M原子的最外能

9、層上有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子。N是一種“明星金屬”，廣泛應(yīng)用于航天、軍事等工業(yè)領(lǐng)域。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)X、Y兩種元素的元素符號(hào)是_、_。X、Y可以形成一種共價(jià)化合物，其中兩種元素最外層電子數(shù)都達(dá)到8，則其分子的空間構(gòu)型是_；中心原子的雜化方式是_。FN三角錐形sp3 (2)X的氫化物易溶于水的原因是_。 (3)N的電子排布式是_。 (4)X和Y兩元素的第一電離能大小關(guān)系：_小于_(填元素符號(hào))。 氨氣可以 與 水形成氫鍵且氨氣是極性分子1s22s22p63s23p63d24s2NF (5)M與Y形成的化合物的晶體類型屬于_；其晶胞如圖所示，其中M離子的配位數(shù)是_。離子晶體8 【解析】本題

10、考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)的推斷，考查考生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。因?yàn)閄和Y的氫化物都比同族元素氫化物的沸點(diǎn)高，可以推知它們的氫化物中能形成氫鍵，而能形成氫鍵的氫化物有NH3、H2O、HF，其中H2O的沸點(diǎn)比其余兩種氫化物的沸點(diǎn)要高，故X、Y分別是N、F；因?yàn)閃是同周期元素中離子半徑最小的元素，故可判斷該元素是鋁元素；因?yàn)镹是一種“明星金屬”，故N是Ti。 (1)因?yàn)镹、F形成的化合物中兩種元素最外層電子數(shù)都達(dá)到8，形成的化合物是NF3，類比NH3可知，該分子的空間構(gòu)型是三角錐形，中心原子的雜化方式是sp3雜化。 (2)氨氣極易溶于水的原因是氨氣能與水形成氫鍵，且二者均為極性分子。 (4)因?yàn)橥恢芷?，?/p>

11、左往右，第一電離能逐漸增大，故N小于F。 (5)M最外層只有兩個(gè)電子，且處于第四周期，故M應(yīng)是活潑金屬元素，故M與F形成的晶體應(yīng)是離子晶體，根據(jù)晶體的結(jié)構(gòu)可知，又因化學(xué)式是MF2，故結(jié)合均攤法可知M離子位于正方體的頂點(diǎn)和面心上，故可判斷M離子的配位數(shù)是8。 3. C和Si元素在化學(xué)中占有極其重要的地位。 ( 1 ) 寫(xiě) 出 S i 的 基 態(tài) 原 子 核 外 電 子 排 布 式_。從電負(fù)性角度分析，C、Si和O元素的非金屬活潑性由強(qiáng)至弱的順序?yàn)開(kāi)。 (2)SiC的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅的相似，其中C原子的雜化方式為_(kāi)，微粒間存在的作用力是_，SiC和晶體Si的熔沸點(diǎn)高低順序是_。1s22s22p63

12、s23p2OCSisp3共價(jià)鍵SiCSi (3)氧化物MO的電子總數(shù)與SiC的相等，則M為_(kāi)(填元素符號(hào))。MO是優(yōu)良的耐高溫材料，其晶體結(jié)構(gòu)與NaCl晶體相似。MO的熔點(diǎn)比CaO的高，其原因是_。Na、M、Ca三種晶體共同的物理性質(zhì)是_(填序號(hào))。 有金屬光澤 導(dǎo)電性 導(dǎo)熱性 延展性 MgMg2半徑比Ca2小，MgO晶格能大 Si的原子半徑較大，Si、O原子間距離較大，pp軌道肩并肩重疊程度較小，不能形成上述穩(wěn)定的鍵 (4)C、Si為同一主族的元素，CO2和SiO2的化學(xué)式相似，但結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很大的不同。CO2中C與O原子間形成鍵和鍵，SiO2中Si與O原子間不形成上述鍵。從原子半徑大小的角

13、度分析，為何C、O原子間能形成上述鍵，而Si、O原子間不能形成上述鍵：_，SiO2屬于_晶體，CO2屬于_晶體，所以熔點(diǎn)CO2 _ SiO2(填“”)。原子分子CSi。 (2)晶體硅中一個(gè)硅原子周圍與4個(gè)硅原子相連，呈正四面體結(jié)構(gòu)，所以雜化方式是sp3，因?yàn)镾iC的鍵長(zhǎng)小于SiSi，所以熔點(diǎn)碳化硅晶體硅。 (3)SiC電子總數(shù)是20個(gè)，則該氧化物為MgO；晶格能與所組成離子所帶電荷成正比，與離子半徑成反比，MgO與CaO的離子電荷數(shù)相同，Mg2半徑比Ca2小，MgO晶格能大，熔點(diǎn)高。Na、Mg、Ca三種晶體均為金屬晶體，金屬晶體都有金屬光澤，都能導(dǎo)電、導(dǎo)熱，都具有一定的延展性。 (3)SiC電

14、子總數(shù)是20個(gè)，則該氧化物為MgO；晶格能與所組成離子所帶電荷成正比，與離子半徑成反比，MgO與CaO的離子電荷數(shù)相同，Mg2半徑比Ca2小，MgO晶格能大，熔點(diǎn)高。Na、Mg、Ca三種晶體均為金屬晶體，金屬晶體都有金屬光澤，都能導(dǎo)電、導(dǎo)熱，都具有一定的延展性。 (4)Si的原子半徑較大，Si、O原子間距離較大，pp軌道肩并肩重疊程度較小，不能形成上述穩(wěn)定的鍵，SiO2為原子晶體，CO2為分子晶體，所以熔點(diǎn)SiO2CO2。 (5)金剛石、晶體硅、二氧化硅均為原子晶體，組成微粒為原子，熔化時(shí)破壞共價(jià)鍵；Mg為金屬晶體，由金屬陽(yáng)離子和自由電子構(gòu)成，熔化時(shí)克服金屬鍵，CO2為分子晶體，由分子構(gòu)成，C

15、O2分子間以分子間作用力結(jié)合；MgO為離子晶體，由Mg2和O2構(gòu)成，熔化時(shí)破壞離子鍵。 4.乙炔是有機(jī)合成工業(yè)的一種原料。工業(yè)上曾用CaC2與水反應(yīng)生成乙炔。 (1)CaC2中 與 互為等電子體，O的電子式可表示為_(kāi)；1 mol O中含有的鍵數(shù)目為_(kāi)。 (2)將乙炔通入Cu(NH3)2Cl溶液生成Cu2C2紅棕色沉淀。Cu基態(tài)核外電子排布式為_(kāi)。 (3)乙炔與氫氰酸反應(yīng)可得丙烯腈(H2C=CHCN)。丙烯腈分子中碳原子軌道雜化類型是_；分子中處于同一直線上的原子數(shù)目最多為_(kāi)。 (4)CaC2晶體的晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl晶體的相似(如圖所示)，但CaC2晶體中啞鈴形 的存在，使晶胞沿一個(gè)方向拉長(zhǎng)。C

16、aC2晶體中1個(gè)Ca2周圍距離最近的 數(shù)目為_(kāi)。 【解析】本題主要考查核外電子排布式、等電子體原理、雜化軌道、分子的平面構(gòu)型、晶體結(jié)構(gòu)等。 (1)根據(jù)等電子體原理可知， 的電子式 ，在1 mol三鍵含有2 mol的鍵和1 mol的鍵，故1 mol 中， 含有2NA個(gè)鍵。 (2)Cu為29號(hào)元素，要注意3d軌道寫(xiě)在4s軌道的前面同時(shí)還有就是它的3d結(jié)構(gòu)，Cu的基本電子排布式為1s22s22p63s23p63d10。 (3)通過(guò)丙烯氰的結(jié)構(gòu)可以知道碳原子的雜化軌道類型為sp和sp2雜化，同一直線上有3個(gè)原子。 (4)依據(jù)晶胞示意圖可以看出，從晶胞結(jié)構(gòu)圖中可以看出，1個(gè)Ca2周圍距離最近的 有4個(gè)，

17、而不是6個(gè)，要特別主要題給的信息。 【答案】（1） 2NA （2） 1s22s22p63s23p63d10 （3）sp雜化、sp2雜化 3 （4）4 1.如圖，直線交點(diǎn)處的圓圈為NaCl晶體中Na或Cl所處的位置這兩種離子在空間三個(gè)互相垂直的方向上都是等距離排列的。 (1)請(qǐng)將其中代表Na的圓圈涂黑(不必考慮體積大小)，以完成NaCl晶體結(jié)構(gòu)示意圖。 (2)晶體中，在每個(gè)Na的周圍與它最接近的且距離相等的Na共有_個(gè)。 (3)在NaCl晶胞中正六面體的頂點(diǎn)上、面上、棱上的Na或Cl為該晶胞與其相鄰的晶胞所共有，一個(gè)晶胞中Cl的個(gè)數(shù)等于_，即 _(填計(jì)算式)；Na的個(gè)數(shù)等于_，即 _(填計(jì)算式)

18、。 (4)設(shè)NaCl的摩爾質(zhì)量為Mr gmol1，食鹽晶體的密度為 gcm3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA。食鹽晶體中兩個(gè)距離最近的鈉離子中心間的距離為_(kāi)cm。 【解析】 (2)從體心Na看，與它最接近的且距離相等的Na共有12個(gè)。 (3)根據(jù)離子晶體的晶胞，求陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比的方法是均攤法由此可知，如圖NaCl晶胞中，含Na： ；含Cl： 。 (4)設(shè)Cl與Na的最近距離為a cm，則兩個(gè)最近的Na間的距離為 cm，又 ，即a 。所以Na間的最近距離為 ?！敬鸢浮浚?） (如下圖)（2）12（3）4 4 (4)12 14148 6 41812 2.(2011江蘇卷江蘇卷)原子序數(shù)小于36的X、Y

19、、Z、W四種元素，其中X是形成化合物種類最多的元素，Y原子基態(tài)時(shí)最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子總數(shù)的2倍，Z原子基態(tài)時(shí)2p原子軌道上有3個(gè)未成對(duì)的電子，W的原子序數(shù)為29。 回答下列問(wèn)題： (1)Y2X2分子中Y原子軌道的雜化類型為_(kāi)，1 mol Y2X2含有鍵的數(shù)目為_(kāi)。 (2)化合物ZX3的沸點(diǎn)比化合物YX4的高，其主要原因是_。sp雜化3 mol或36.021023個(gè)NH3分子間存在氫鍵 (3)元素Y的一種氧化物與元素Z的一種氧化物互為等電子體，元素Z的這種氧化物的分子式是_。N2O (4)元素W的一種氯化物晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該氯化物的化學(xué)式是_，它可與濃鹽酸發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，生成配合

20、物HnWCl3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。CuCl CuCl2HCl=H2CuCl3(或CuCl 2HCl=H2CuCl3) 【解析】解答本題時(shí)應(yīng)根據(jù)題干提供的各元素原子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)推斷出相關(guān)元素，再結(jié)合相關(guān)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和晶胞結(jié)構(gòu)回答具體問(wèn)題。根據(jù)題給信息可推知X、Y、Z、W分別為氫、碳、氮、銅四種元素。 (1)Y2X2為乙炔，乙炔含有一個(gè)碳碳三鍵，乙炔中的碳原子軌道的雜化類型為sp雜化，一個(gè)乙炔分子中含有3個(gè)鍵，1 mol乙炔中鍵為3 mol； (2)ZX3為氨氣，YX4為甲烷，氨氣分子間能形成氫鍵，使沸點(diǎn)升高； (3)Y(碳)的氧化物有CO、CO2，Z(氮)的氧化物有N2O、NO、N2O3、

21、NO2、N2O4、N2O5，CO2與N2O互為等電子體； (4)根據(jù)題目提供的晶胞結(jié)構(gòu)，兩種微粒的物質(zhì)的量之比為1 1，所以該氯化物的化學(xué)式為CuCl，CuCl與濃鹽酸發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，生成物中有1個(gè)W(Cu)，3個(gè)Cl，所以CuCl與HCl反應(yīng)的物質(zhì)的量之比為1 2。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)由B2O3制備BF3、BN的化學(xué)方程式依次是 _； 3.(2011新課標(biāo)全國(guó)卷新課標(biāo)全國(guó)卷)氮化硼(BN)是一種重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂為起始物，經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)可以得到BF3和BN，如下圖所示：B2O33CaF23H2SO4=2BF33CaSO4 3H2O、B2O32NH3=2BN3H2O高溫

22、(2)基態(tài)B原子的電子排布式為_(kāi)；B和N相比，電負(fù)性較大的是_，BN中B元素的化合價(jià)為_(kāi)； (3)在BF3分子中，F(xiàn)BF的鍵角是_，B原子的雜化軌道類型為_(kāi)，BF3和過(guò)量NaF作用可生成NaBF4，BF的立體構(gòu)型為_(kāi)； (4)在與石墨結(jié)構(gòu)相似的六方氮化硼晶體中，層內(nèi)B原子與N原子之間的化學(xué)鍵為_(kāi)，層間作用力為_(kāi)；1s22s22p1N3120sp2正四面體共價(jià)鍵(極性共價(jià)鍵)分子間作用力 (5)六方氮化硼在高溫高壓下，可以轉(zhuǎn)化為立方氮化硼，其結(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度與金剛石相當(dāng)，晶胞邊長(zhǎng)為361.5 pm，立方氮化硼晶胞中含有_個(gè)氮原子、_個(gè)硼原子，立方氮化硼的密度是_gcm3(只要求列算式，不必

23、計(jì)算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)為NA)。4410 325 4(361.5 10)AN 【解析】解答本題時(shí)應(yīng)注意化合物中電負(fù)性強(qiáng)的元素顯負(fù)價(jià)；一個(gè)晶胞中所含元素原子個(gè)數(shù)的計(jì)算應(yīng)注意其在晶胞中的位置，另外，摩爾質(zhì)量是1摩爾物質(zhì)(也即NA個(gè)微粒)所具有的質(zhì)量而不是一個(gè)微粒的質(zhì)量。 (1)由B2O3制備BF3、BN的化學(xué)反應(yīng)都是非氧化還原反應(yīng)，寫(xiě)出主要的反應(yīng)物、生成物再配平即可。 (2)B原子的核外電子為5個(gè)，電子排布式為1s22s22p1；N電負(fù)性比B強(qiáng)，BN中B顯正價(jià)，為3價(jià)。 (3)BF3分子構(gòu)型為平面正三角形，B原子的雜化軌道類型為sp2雜化，F(xiàn)BF的鍵角是120， 為正四面體。 (4)六方氮化硼晶體與石墨結(jié)構(gòu)相似，晶體層內(nèi)原子之間的化學(xué)鍵為共價(jià)鍵，層間作用力為分子間作用力。 (5)氮化硼晶胞結(jié)構(gòu)如圖。氮原子位于頂點(diǎn)和面心，共有81/861/24個(gè)；硼原子在晶胞內(nèi)有4個(gè)；晶胞體積為(361.51010)3 cm3，晶胞質(zhì)量為 g，則密度為 。