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1、2 逐空突破 打造“精品组件”,第二篇,题型四 物质结构与性质综合题的研究(选考),常考题空1 电子排布、电离能和电负性,常考题空2 成键方式、杂化类型及立体构型的判断,栏目索引,常考题空3 结构决定性质解释原因类简答题,常考题空4 晶体结构与有关晶胞参数的计算,常考题空1 电子排布、电离能和电负性,1.熟记构造原理示意图,特别提醒 能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低。如24Cr的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。,2.明
2、确表示基态原子核外电子排布的四种方法,3.元素第一电离能的递变性,(1)特例 当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半充满(p3、d5、f7)和全充满(p6、d10、f14)的结构时，原子的能量较低，为稳定状态，该元素具有较大的第一电离能，如第一电离能：BeB；MgAl；NO；PS。,(2)应用 判断元素金属性的强弱 电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。 判断元素的化合价 如果某元素的In1In，则该元素的常见化合价为n，如钠元素I2I1，所以钠元素的化合价为1价。,4.元素电负性的递变性 (1)规律 同周期元素从左到右，电负性依次增大；同主族元素
3、自上而下，电负性依次减小。 (2)应用,题组一 核外电子排布规律 1.高考组合题 (1)2017全国卷，35(2)基态K原子中，核外电子占据的最高能层的符号是_，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为_。 (2)2017全国卷，35(1)Co基态原子核外电子排布式为_ _。元素Mn与O中，第一电离能较大的是_，基态原子核外未成对电子数较多的是_。,N,对点集训,1,2,3,4,球形,1s22s22p63s23p63d74s2,或Ar3d74s2,O,Mn,(3)2016全国卷，37(1)镍元素基态原子的电子排布式为_ _，3d能级上的未成对电子数为_。 (4)2016全国卷，37(1)写出基态As
4、原子的核外电子排布式_ _。 (5)2016江苏，21(1)Zn2基态核外电子排布式为_。,1s22s22p63s23p63d84s2,或Ar3d84s2,1,2,3,4,2,1s22s22p63s23p63d104s24p3,或Ar3d104s24p3,1s22s22p63s23p63d10或Ar3d10,2.按要求解答下列问题 (1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用_形象化描述。在基态14C原子中，核外存在_对自旋方向相反的电子。 (2)N的基态原子核外电子排布式为_；Se的基态原子最外层有_个电子。 (3)Cu、Cu2、Cu基态核外电子排布式分别为_ _、_、_
5、 _。 (4)Mg原子核外电子排布式为_；Ca原子最外层电子的能量_(填“低于”“高于”或“等于”)Mg原子最外层电子的能量。 (5)基态铁原子有_个未成对电子，三价铁离子的电子排布式为_ _。,电子云,1,2,3,4,2,1s22s22p3,6,Cu：1s22s22p63s23p63d104s1或,Ar3d104s1,Cu2：1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9,Cu：1s22s22p63s23p63d10或,Ar3d10,1s22s22p63s2或Ne3s2,高于,4,1s22s22p63s23p63d5,或Ar3d5,题组二 电离能、电负性的比较与判断 3.高考组合题 (1)
6、2016全国卷，37(3)单质铜及镍都是由_键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为ICu1 958 kJmol1、INi1 753 kJmol1，ICuINi的原因是_ _。,金属,铜失去的,1,2,3,4,是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子,解析 铜和镍属于金属，则单质铜及镍都是由金属键形成的晶体；铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子，所以ICuINi。,(2)2016全国卷，37(2)根据元素周期律，原子半径Ga_As，第一电离能Ga_As(填“大于”或“小于”)。,大于,小于,1,2,3,4,解析 同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，故原子半径Ga大于As，
7、As原子的4p轨道处于半充满的稳定结构，所以第一电离能Ga小于As。,(4)2017全国卷，35(2)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是_ _；氮元素的E1呈现异常的原因是_ _。,同周期元素随核电荷数,依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大,1,2,3,4,N的2p能级处于半充满状态，具有稳定性，故不易结合一个,电子,(3)2017江苏，21(3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为_。,HCO,写出X的核外电子排
8、布式：_。 元素Y的第一电离能大于Z的原因是_。,4.元素的性质 (1)原子半径：Al_Si，电负性：N_O。(填“”或“”) (2)已知X、Y和Z均为第三周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表：,1,2,3,4,1s22s22p63s1或Ne3s1,Mg原子的3p轨道全空，结构稳定,(3)中国古代四大发明之一黑火药，它的爆炸反应为2KNO33CS K2SN23CO2，除S外，上述元素的电负性从大到小依次为_。,ONCK,1,2,3,4,常考题空2 成键方式、杂化类型及立体构型的判断,1.键、键的判断方法 (1)由轨道重叠方式判断 “头碰头”重叠为键，“肩并肩”重叠为键。 (2)由共用电子对
9、数判断 单键为键；双键或三键，其中一个为键，其余为键。 (3)由成键轨道类型判断 s轨道形成的共价键全都是键；杂化轨道形成的共价键全部为键。,2.杂化轨道和空间结构的判断方法 (1)明确杂化轨道类型与分子结构的关系,(2)应用价层电子对互斥理论判断 基本观点：分子中的价层电子对(包括成键电子对和孤电子对)由于相互排斥作用，尽可能趋向彼此远离。 价层电子对数的计算,价层电子对互斥理论在判断分子构型中的应用。,(3)应用等电子原理判断 基本观点：原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，具有许多相近的性质。 熟记下列常见的等电子体,题组一 键、键的判断 1.高考题组合 (1)2018
10、江苏，21(4)N2分子中键与键的数目比n()n()_。 (2)2017江苏，21(2)丙酮( )分子中碳原子轨道的杂化类型是 _，1 mol丙酮分子中含有键的数目为_。,对点集训,1,2,3,4,12,sp2和sp3,9NA,1,2,3,4,解析 丙酮中CH3中碳原子形成4个单键，为sp3杂化，羰基中碳原子形成3个键， 1个键，为sp2杂化。丙酮的结构式为 有9个键(6个CH键，2 个CC键，1个CO键)。,(3)2015全国卷，37(3)节选CS2分子中，共价键的类型有_。,键和键,1,2,3,4,题组二 杂化方式、立体构型的判断 2.高考题组合 (1)2017全国卷，35(2)CO2和C
11、H3OH分子中C原子的杂化形式分别为_和_。 (2)2016全国卷，37(2)Ni(NH3)6SO4中阴离子的立体构型是_。 (3)2016全国卷，37(3)AsCl3分子的立体构型为_。 (4)2017全国卷，35(3)X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在 离子。 离子的几何构型为_，中心原子的杂化类型为_。,sp,sp3,1,2,3,4,正四面体,三角锥形,V形,sp3,sp3,Cl2O(或OF2),1,2,3,4,(2)H2SeO3的中心原子杂化类型是_； 的立体构型是_。,sp3,三角锥形,1,2,3,4,与 互为等电子体的分子有(写一种物质的化学式即可)_。,PCl3,1,2,3
12、,4,(3)CaCN2中阴离子为 ，与 互为等电子体的分子有N2O和_(填化学式)，由此可以推知 的立体构型为_。,CO2,直线形,1,2,3,4,(4)阳离子(H3O)的立体构型为_，氧原子的杂化轨道类型为_。,三角锥形,sp3,1,2,3,4,4.碳与氢、氮、氧能形成多种重要物质。 (1)尿素CO(NH2)2分子中碳、氮的杂化方式分别为_、_。 (2) 的立体构型是_。,sp2,sp3,1,2,3,4,平面三角形,(3)图为嘌呤的结构，嘌呤中轨道之间的夹角1比2大，请解释原因： _。 (4)图为碳的一种同素异形体C60分子，每个C60分子中含有键的数目为_。 (5)图为碳的另一种同素异形体
13、金刚石的晶胞结构，D与周围4个原子形成的空间结构是_。,1含有孤电子对，孤电子对的斥力大于成键电子对的斥力，因而夹角1比2大,90,1,2,3,4,正四面体,常考题空3 结构决定性质解释原因类简答题,1.孤电子对对键角的影响 (1)孤电子对比成键电子对的斥力大，排斥力大小顺序为LPLPLPBPBPBP (LP代表孤电子对，BP代表成键电子对)。 (2)排斥力大小对键角的影响,2.范德华力、氢键、共价键对物质性质的影响,3.晶体熔、沸点高低的比较 (1)一般情况下，不同类型晶体的熔、沸点高低规律：原子晶体离子晶体分子晶体，如：金刚石NaClCl2；金属晶体分子晶体，如：NaCl2(金属晶体熔、沸
14、点有的很高，如钨、铂等，有的则很低，如汞等)。 (2)形成原子晶体的原子半径越小、键长越短，则键能越大，其熔、沸点就越高，如：金刚石石英碳化硅晶体硅。 (3)形成离子晶体的阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，熔、沸点就越高，如：MgOMgCl2，NaClCsCl。 (4)金属晶体中金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其形成的金属键越强，金属单质的熔、沸点就越高，如AlMgNa。,(5)分子晶体的熔、沸点比较规律 组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，其熔、沸点就越高，如：HIHBrHCl； 组成和结构不相似的分子，分子极性越大，其熔、沸点就越高，如：CON2； 同分异构体分
15、子中，支链越少，其熔、沸点就越高，如：正戊烷异戊烷新戊烷； 同分异构体中的芳香烃及其衍生物，邻位取代物间位取代物对位取代物，如：邻二甲苯间二甲苯对二甲苯。 4.答题模板结构决定性质简答题 首先叙述结构，然后阐述原理，最后回扣本题结论。,例 2016全国卷，37(2)(3)(2)Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、三键，但Ge原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析，原因是_ _。,Ge原子半径大，原子间形成的单键较长，p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成键,(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因_ _。,GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点
16、依次增高。原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强,1.高考题组合 (1)2017全国卷，35(3)在CO2低压合成甲醇反应(CO23H2=CH3OHH2O)中，所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_，原因是_。,H2OCH3OHCO2H2,1,2,3,4,对点集训,H2O与CH3OH均为极性分子，水分子间含氢键比甲醇中多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力较大,解析 影响分子晶体沸点的因素有范德华力和氢键，H2O与CH3OH均为极性分子，H2O分子间氢键比甲醇多，故H2O的沸点高，CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德
17、华力大，沸点更高。,5,(2)2016全国卷，37(2)硫酸镍溶于氨水形成Ni(NH3)6SO4蓝色溶液。 氨的沸点_(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是_。 (3)2016全国卷，37(4)GaF3的熔点高于1 000 ，GaCl3的熔点为77.9 ，其原因是_。 (4)2014全国卷，37(3)节选乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是 _。,高于,氨气分子间可形成氢键,1,2,3,4,GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体,CH3COOH存在分子间氢键,5,2.按要求解答下列问题： (1)碳能与氢、氮、氧三种元素组成化合物CO(NH2)2，该物质易溶于水的主要原因是 _。 (2)
18、搭载“神舟十一号”的长征-2F火箭使用的推进剂燃料由N、H两种元素组成，且原子个数NH12，其水溶液显碱性。 该物质中N原子的杂化方式为_，溶于水呈碱性的原因为_ _(用离子方程式表示)。 氮元素的第一电离能比相邻的氧元素大，其原因为_ _。,化合物CO(NH2)2分子与水分子之间存在氢键,sp3,1,2,3,4,OH,氮原子的2p轨道为2p3半充满,稳定状态，不易再电离出电子，故氮原子第一电离能大于氧原子,5,(3)MgCO3分解温度比CaCO3低的原因是_ _。 (4)钛比钢轻，比铝硬，是一种新兴的结构材料。 钛、铝的价电子排布式分别是：_。 钛的硬度比铝大的原因是_。,氧化镁晶格能比氧化
19、钙大，使得Mg2比,1,2,3,4,3d24s2、3s23p1,钛原子的价电子数比铝多，形成的金属键比铝强,5,3.简要解答下列问题。 (1)氧元素的氢化物(H2O)在乙醇中的溶解度大于H2S，其原因是_ _。,水分子与乙醇分子,之间形成氢键,1,2,3,4,解析 H2O在乙醇中的溶解度大于H2S，是因为水分子与乙醇分子之间可形成氢键。,5,(2)已知苯酚( )具有弱酸性，其Ka1.11010；水杨酸第一级电离形 成的离子 能形成分子内氢键。据此判断，相同温度下电离平衡常数 Ka2(水杨酸)_(填“”或“”)Ka(苯酚)，其原因是_ _。,COO与OH形成分子,1,2,3,4,内氢键，使其更难
20、电离出H,解析 氧的电负性较大，则 能形成分子内氢 键，即OHO (COO中双键氧与羟基氢之间存在氢键)，其大小介于化学键和范德华力之间，使其更难电离出H，则水杨酸第二级电离常数小于苯酚的电离常数。,5,(3)H2O分子内的OH键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为_ _。 的沸点比 高，原因是 _。,OH键、氢,键、范德华力,1,2,3,4,形成分子内氢键，而,形成分子间氢键，分子,间氢键使分子间作用力增大,解析 氢键弱于共价键而强于范德华力。对羟基苯甲醛形成分子间氢键，使其沸点升高，邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，对其沸点的影响不如分子间氢键。,5,4.(1)Al2O3、SiC、Si、金刚石
21、中属于原子晶体的有_，其熔点高低顺序为_，其理由是_ _。,SiC、Si、金刚石,金刚石SiCSi,1,2,3,4,CC、CSi、SiSi键的键长依次增大，,键能依次减小，熔点依次降低,解析 SiC、Si、金刚石均为原子晶体，原子晶体中共价键键长越短，键能越大，熔、沸点越高。,5,(2)干冰、冰二者熔点较高的是_。其理由是_。,冰,冰晶体中分子间存在氢键,1,2,3,4,解析 冰晶体中含有氢键，熔点反常高。,(3)CS2熔点高于CO2的理由是_ _。,CS2和CO2均为分子晶体，CS2的相对分子质量大，分子,间作用力大,解析 CS2、CO2均为分子晶体，组成、结构相似，相对分子质量越大，范德华
22、力越大，熔、沸点越高。,5,5.H可与H2O形成H3O，H3O中O原子采用_杂化。H3O中HOH键角比H2O中HOH 键角大，原因为_ _。,sp3,H2O中O原子有两对孤电子对，H3O中O原子只有,1,2,3,4,一对孤电子对，排斥力较小,5,常考题空4 晶体结构与有关晶胞参数的计算,1.晶胞中微粒数目的计算方法均摊法,熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目。,A.NaCl(含4个Na，4个Cl) B.干冰(含4个CO2) C.CaF2(含4个Ca2，8个F) D.金刚石(含8个C) E.体心立方(含2个原子) F.面心立方(含4个原子),2.答题模板 (1)计算晶体密度的方法,(2)计
23、算晶体中微粒间距离的方法,题组一 根据示意图计算晶胞中的微粒数或化学式 1.131I2晶体的晶胞结构如图甲所示，该晶胞中含有_个131I2分子；KI的晶胞结构如图乙所示，每个K紧邻_个I。,4,6,1,2,3,4,对点集训,5,解析 由131I2晶胞结构图可知，碘分子位于晶胞的8个顶点和6个面心上，故一个晶胞中含有4个131I2分子；KI晶胞与NaCl晶胞结构相似，每个K紧邻6个I，同层有4个，上下各1个。,6,7,2.硼酸的结构与石墨相似如下图所示，层内的分子以氢键相连，含1 mol硼酸的晶体中有_ mol氢键。,3,1,2,3,4,5,解析 由硼酸的层状结构图可知，1个硼酸分子形成了6个氢
24、键，但每个氢键是2个硼酸分子共用的，所以1个硼酸分子平均含3个氢键，则含有1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键。,6,7,3.利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为_，该功能陶瓷的化学式为_。,2,BN,1,2,3,4,5,6,7,4.石墨烯可转化为富勒烯(C60)，某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图所示，M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为_，该材料的化学式为_。,12,M3C60,1,2,3,4,5,6,7,题组二 根据晶胞结构示意图，计算晶胞的边长或密度 5.2017全国卷，35(4)
25、(5)(1)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面 心位置，如图所示。K与O间的最短距离为_ nm，与K紧邻的O个数为_。,12,1,2,3,4,5,6,7,1,2,3,4,5,6,7,(2)在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于_位置，O处于_位置。,体心,棱心,1,2,3,4,5,解析 由图可知K、I的最短距离为体对角线的一半，I处于顶角，K处于体心，I、O之间的最短距离为边长的一半，I处于顶角，O处于棱心。,6,7,晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_。,6.2016全国卷，3
26、7(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。,31,1,2,3,4,5,6,7,若合金的密度为d gcm3，晶胞参数a_nm。,1,2,3,4,5,6,7,7.(2019湖南高三高考模拟)观察下列晶胞结构，按要求解答问题：,1,2,3,4,5,6,7,解析 D与周围4个原子形成正四面体结构，D与顶点A的连线处于晶胞体对角线上，过面心B、C及上底面面心原子的平面平行于侧面且将晶胞2等分，同理过D原子的且平行于侧面的平面将半个晶胞2等分，可知D到各坐标平面的距离均为晶胞棱长的 。,1,2,3,4,5,6,7,(2)副族元素Mn和元素Se形成的某化合物属于立方晶系，其晶胞结构如图所示，其中( 为Se， 为Mn)，则Se的配位数为_，Mn和Se的摩尔质量分别为M1 gmol1、 M2 gmol1，该晶体的密度为 gcm3，则MnSe键的键长为_ _ nm(写表达式即可)。,4,1,2,3,4,5,107,6,7,1,2,3,4,5,6,7,(3)KI的晶胞结构如图所示，已知其晶体的密度为 gcm3，K和I的摩尔质量分别为MK gmol1和MI gmol1，原子半径分别为rK pm和rI pm，阿伏加德罗常数的值为 NA，则KI晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_(写表达式即可)。,1,2,3,4,5,6,7,1,2,3,4,5,6,7,