2020版高考化学（课标Ⅲ）一轮课件：专题二十四 物质的结构与性质 .pptx

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1、专题二十四 物质的结构与性质,高考化学 (课标),A组 课标卷区题组,五年高考,考点一 原子结构与性质,1.(2019课标,35,15分)磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料,具有热稳定性好、 循环性能优良、安全性高等特点,文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料 制备。回答下列问题: (1)在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是 ,该元素基态原子核外M层电子 的自旋状态 (填“相同”或“相反”)。 (2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸气状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为 ,其中Fe的配位数为 。 (3)苯胺( )的晶体类型

2、是 。苯胺与甲苯( )的相对 分子质量相近,但苯胺的熔点(-5.9 )、沸点(184.4 )分别高于甲苯的熔点(-95.0 )、沸点(1 10.6 ),原因是 。,(4)NH4H2PO4中,电负性最高的元素是 ;P的 杂化轨道与O的2p轨道形成 键。 (5)NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐,而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐,如:焦磷酸 钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示:,这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为 (用n代表P原子数)。,答案 (1)Mg 相反 (2) 4 (3)分子晶体 苯胺分子之间存在氢键 (4)O sp3 (5)(PnO3n+1)(n+2)-

3、,解析 本题涉及知识点有对角线规则、核外电子排布、配位键、分子结构与性质等,通过能 正确复述、再现、辨认相关基础知识,考查了接收、整合化学信息的能力,体现了宏观辨识与 微观探析的学科核心素养。 (1)根据对角线规则,Li与Mg的化学性质最相似。基态时Mg原子的两个M层电子处于3s轨道 上,且自旋方向相反。 (2)双聚FeCl3分子中两分子FeCl3以配位键形式结合在一起,结构式为 ,Fe的 配位数为4。 (3) 中只含有共价键,根据其熔、沸点数据可知,苯胺的晶体类型为分子晶体。苯 胺分子间存在氢键,导致其熔、沸点高于甲苯。 (4)根据NH4H2PO4中所含元素在周期表中的位置关系和电负性规律可

4、知,氧元素电负性最高。 NH4H2PO4中磷原子的价层电子对数为4,故为sp3杂化,P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成键。 (5)磷酸根离子为P ,焦磷酸根离子为P2 ,三磷酸根离子为P3 。结合图示可知,每增加1,个P原子,O原子数增加3,离子所带负电荷数增加1,故可推出离子通式为(PnO3n+1)(n+2)-。,2.(2018课标,35,15分)锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。回答下列问题: (1)Zn原子核外电子排布式为 。 (2)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn) I1(Cu)(填 “大于”或“小于”)。原因是 。 (3)ZnF2

5、具有较高的熔点(872 ),其化学键类型是 ;ZnF2不溶于有机溶剂而Zn- Cl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是 。 (4)中华本草等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创 伤。ZnCO3中,阴离子空间构型为 ,C原子的杂化形式为 。,(5)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为 。六棱柱底边 边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为 gcm-3(列出计算 式)。,答案 (1)Ar3d104s2 (2)大于 Zn核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子 (3)离子键 ZnF2为离子化合物,Z

6、nCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小 (4)平面三角形 sp2 (5)六方最密堆积(A3型),解析 本题考查核外电子排布式的书写、电离能、离子的空间构型、金属的堆积模型和晶 体的计算。 (1)Zn是30号元素,核外有30个电子,故核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或Ar3d104s2。 (2)由于Zn的核外电子排布式为Ar3d104s2,Cu的核外电子排布式为Ar3d104s1,Zn核外电子排布 处于全满稳定状态,第一电离能更大,所以I1(Zn)I1(Cu)。 (3)ZnF2熔点较高,属于离子晶体,含有的化学键类型为离子键;ZnCl2、ZnBr

7、2、ZnI2均是分子晶 体,根据相似相溶原理知,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于有机溶剂。 (4)ZnCO3中的阴离子为C ,C 中C原子的价层电子对数为3+ (4+2-32)=3,且无孤电子 对,故空间构型为平面三角形,C原子的杂化形式为sp2。 (5)由金属Zn晶体中的原子堆积方式图可知,其堆积方式为六方最密堆积;六棱柱底边边长为a cm,则六棱柱底面积为(6 a a)cm2= a2 cm2,体积为 a2c cm3;根据均摊法知,一个六棱柱中含有Zn原子数目为12 +2 +3=6,所以Zn的密度= = gcm-3= gcm-3。,易混易错 注意均摊法在立方体和六棱柱中的异同。,3.

8、(2014课标,37,15分)早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素 组成。回答下列问题: (1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过 方法区分晶 体、准晶体和非晶体。 (2)基态Fe原子有 个未成对电子,Fe3+的电子排布式为 。可用硫氰化 钾检验Fe3+,形成的配合物的颜色为 。 (3)新制备的Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸,而自身还原成Cu2O。乙醛中碳原子的杂 化轨道类型为 ,1 mol乙醛分子中含有的键的数目为 。乙酸的沸点明显高 于乙醛,其主要原因是 。Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部 有4个氧原子,其余氧

9、原子位于面心和顶点,则该晶胞中有 个铜原子。 (4)Al单质为面心立方晶体,其晶胞参数a=0.405 nm,晶胞中铝原子的配位数为 。列式 表示Al单质的密度 gcm-3(不必计算出结果)。,答案 (1)X-射线衍射 (2)4 1s22s22p63s23p63d5 血红色 (3)sp3、sp2 6NA CH3COOH存在分子间氢键 16 (4)12,解析 (1)用一定波长的X-射线照射到晶体上,根据记录仪上有无分离的斑点或明锐的谱线,可 以鉴别晶体、准晶体和非晶体。(2)基态Fe原子的电子排布式为Ar3d64s2,价电子的轨道表示 式为 ,故基态Fe原子的未成对电子数为4;Fe3+的电子排布式

10、为Ar3d 5或1s22s22p63s23p63d5;Fe3+与SCN-形成的配合物呈血红色。(3)CH3CHO分子中CH3中碳原子 为sp3杂化,CHO中碳原子为sp2杂化。因乙酸分子间能形成氢键,故乙酸的沸点明显比乙醛 高。Cu2O晶胞中氧原子数=4+6 +8 =8,故铜原子数为28=16。(4)面心立方晶胞中,铝原 子的配位数为12;晶胞中Al原子数为8 +6 =4,故铝单质的密度= = = gcm-3。,规律方法 1.在有机物中, 中的碳原子是sp3杂化, 、 中的碳原子是 sp2杂化, 中的碳原子是sp杂化,因此只要写出有机物的结构式就可迅速判断碳原 子的杂化类型。,2.常见金属的堆

11、积方式的配位数应记住,简单立方堆积(Po):6;体心立方堆积(Na、Fe、K):8;六 方最密堆积(Zn、Mg、Ti):12;面心立方最密堆积(Au、Ag、Cu):12。,知识拓展 1.Fe3+与SCN-可形成一系列配合离子,这些离子都是血红色的,实验时生成的一般 是这些离子的混合物,中学阶段只要求写Fe3+3SCN- Fe(SCN)3。,2.也可用K4Fe(CN)6或苯酚检验Fe3+,反应的离子方程式分别是4Fe3+3Fe(CN)64- Fe4Fe (CN)63(蓝色)、Fe3+6C6H5OH Fe(C6H5O)63-(紫色)+6H+。,4.(2013课标,37,15分)硅是重要的半导体材料

12、,构成了现代电子工业的基础。回答下列问题: (1)基态Si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 , 电子数为 。 (2)硅主要以硅酸盐、 等化合物的形式存在于地壳中。 (3)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 相结合,其晶胞中共 有8个原子,其中在面心位置贡献 个原子。 (4)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备。工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应 制得SiH4,该反应的化学方程式为 。 (5)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:,硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是 。

13、 SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是 。 (6)在硅酸盐中,Si 四面体如图(a)通过共用顶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(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中Si原子的杂化形式为 ,Si与O的原子数之比为 ,化学式为 。,答案 (1)M 9 4 (2)二氧化硅 (3)共价键 3 (4)Mg2Si+4NH4Cl SiH4+4NH3+2MgCl2 (5)CC键和CH键较强,所形成的烷烃稳定。而硅烷中SiSi键和SiH键的键能较低,易 断裂,导致长链硅烷难以生成 CH键的键能大于CO键,CH键比CO键稳定。而SiH键的键能却远小于SiO键, 所以S

14、iH键不稳定而倾向于形成稳定性更强的SiO键 (6)sp3 13 SiO3 (或Si ),解析 (1)基态Si原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2,电子占据的最高能层为第三层,符号为M, 该能层原子轨道总数=1(3s轨道)+3(3p轨道)+5(3d轨道)=9,电子数为4。(3)6个面心位置贡献的 Si原子数=6 =3。(4)由题给信息可写出制备SiH4的化学方程式为Mg2Si+4NH4Cl 2MgCl2 +4NH3+SiH4。(5)可根据相关键能的数据解释相关的两个事实,详见答案。(6)在Si 四面体 结构中,处于四面体中心的硅原子的杂化方式为sp3;单链结构的多硅酸根中,重复出现

15、的最小 结构单元为 ,其中Si原子数目为2,1、4号氧原子为两个单元所共有,2、3、 5、6、7号氧原子完全属于该单元,故每个最小单元的氧原子数目为5+2 =6,Si与O的原子数 之比为26=13,故单链结构的多硅酸根的化学式为SiO3 。,5.(2012课标,37,15分)A族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种氧化 态,含A族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题: (1)S单质的常见形式为S8,其环状结构如下图所示,S原子采用的轨道杂化方式是 ;,(2)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,O、

16、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为 ; (3)Se原子序数为 ,其核外M层电子的排布式为 ; (4)H2Se的酸性比H2S (填“强”或“弱”)。气态SeO3分子的立体构型为 ,S 离子的立体构型为 ; (5)H2SeO3的K1和K2分别为2.710-3和2.510-8,H2SeO4第一步几乎完全电离,K2为1.210-2,请根据 结构与性质的关系解释: H2SeO3和H2SeO4第一步电离程度大于第二步电离的原因: ; H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因: ；,(6)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如图所示, 其晶胞边长为540.0 pm,

17、密度为 gcm-3(列式并计算),a位置S2-离子与b位 置Zn2+离子之间的距离为 pm(列式表示)。,答案 (15分)(1)sp3 (2)OSSe (3)34 3s23p63d10 (4)强 平面三角形 三角锥形 (5)第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子 H2SeO3和H2SeO4可表示为(HO)2SeO和(HO)2SeO2。H2SeO3中的Se为+4价,而H2SeO4中的Se为 +6价,正电性更高,导致SeOH中O的电子更向Se偏移,越易电离出H+ (6) =4.1 或 或135,解析 (1)由S原子最外层电子排布式3s23p4及S8结构示意图不难判断出S8中S原

18、子采用的是sp3 杂化。 (2)根据第一电离能的定义知,同一主族元素,从上到下失电子能力逐渐增强,故O、S、Se原子 的第一电离能由大到小的顺序是OSSe。 (3)根据核外电子排布规律可写出Se的M层电子的排布式为3s23p63d10。 (4)SeO3中Se的价电子对数为 =3(键电子对数为3,孤电子对数为0),S 中S的价电子对数为 =4(键电子对数为3,孤电子对数为1),由价层电子对互斥理论可判断出SeO3、S 的立体 构型分别为平面三角形和三角锥形。 (6)1个ZnS晶胞中N(S2-)=8 +6 =4个,N(Zn2+)=4个,故= = =4.1 gcm-3。 仔细观察ZnS的晶胞结构不难

19、发现,Zn2+位于ZnS晶胞中8个小立方体中互不相邻的4个小立方 体的体心,Zn2+与S2-间的距离就是小立方体体对角线的一半,即: =135 pm。,考点二 分子结构与性质,6.(2016课标,37,15分)砷化镓(GaAs)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。回答下列问题: (1)写出基态As原子的核外电子排布式 。 (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”) (3)AsCl3分子的立体构型为 ,其中As的杂化轨道类型为 。 (4)GaF3的熔点高于1 000 ,GaCl3的熔点为77.9 ,其原因是 。,(5)G

20、aAs的熔点为1 238 ,密度为 gcm-3,其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为 ,Ga与As以 键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa gmol-1和MAs gmol-1,原子半径分 别为rGa pm和rAs pm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为 。,答案 (1)Ar3d104s24p3(1分) (2)大于(2分) 小于(2分) (3)三角锥形(1分) sp3(1分) (4)GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体(2分) (5)原子晶体(2分) 共价(2分) 100%(2分),解析 (1)As为33号元素,位于元素周期表第四周期第A族,故其基态原

21、子的核外电子排布式 为Ar3d104s24p3。 (2)Ga和As同属第四周期元素,且Ga原子序数小于As,则原子半径Ga大于As,第一电离能Ga小 于As。 (3)AsCl3中As原子价层电子对数为4,As的杂化方式为sp3杂化,AsCl3分子的立体构型为三角锥 形。 (5)GaAs为原子晶体,Ga和As之间以共价键键合。该晶胞中原子个数:Ga为4个,As为8 +6 =4个,晶胞中原子所占体积为 ( + )4 pm3;则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分 率为 100%= 100%。,审题技巧 GaAs的晶胞结构与金刚石类似,应为空间网状结构。,知识拓展 BF3、BCl3均为共价化合物

22、,均属于分子晶体,AlF3为离子化合物,属于离子晶体,Al- Cl3为共价化合物,属于分子晶体,这也体现了同主族元素金属性和非金属性的递变规律。,7.(2015课标,37,15分)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的电 子构型;C、D为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成 对电子。回答下列问题: (1)四种元素中电负性最大的是 (填元素符号),其中C原子的核外电子排布式为 。 (2)单质A有两种同素异形体,其中沸点高的是 (填分子式),原因是 ; A和B的氢化物所属的晶体类型分别为 和 。 (3)C和D反应可生成组成比为13的化合

23、物E,E的立体构型为 ,中心原子的杂化轨道 类型为 。 (4)化合物D2A的立体构型为 ,中心原子的价层电子对数为 ,单质D与湿润的 Na2CO3反应可制备D2A,其化学方程式为 。 (5)A和B能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566 nm,F的化学式为 ; 晶胞中A原子的配位数为 ;列式计算晶体F的密度(gcm-3) 。,答案 (15分)(1)O 1s22s22p63s23p3(或Ne3s23p3)(每空1分,共2分) (2)O3 O3相对分子质量较大,范德华力大 分子晶体 离子晶体(每空1分,共4分) (3)三角锥形 sp3(每空1分,共2分) (4)V形 4 2Cl

24、2+2Na2CO3+H2O Cl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+Na2CO3 Cl2O+CO2+2NaCl)(每空1 分,共3分) (5)Na2O 8 =2.27 gcm-3(1分,1分,2分,共4分),解析 由题意可知A为O、B为Na、C为P、D为Cl。(1)四种元素中O的非金属性最强,电负性 最大;P的原子序数为15,核外电子排布式为1s22s22p63s23p3或Ne3s23p3。(2)氧元素的两种同素 异形体为O2和O3,沸点较高的是O3,因为O3的相对分子质量较大,范德华力大。O的氢化物可以 是H2O、H2O2,二者所属晶体类型均为分子晶体;Na的氢化物为NaH,属于离

25、子晶体。(3)PCl3中 中心原子的价层电子对数是4,其中键数是3,孤电子对数为1,故PCl3中中心原子采用sp3杂化方 式,分子构型为三角锥形。(4)Cl2O中中心原子为O,分子中键数为2,中心原子孤电子对数为2, 故中心原子的价层电子对数为4,分子空间构型为V形。Cl2与湿润的Na2CO3反应生成Cl2O的同 时还应该生成NaCl和 NaHCO3。(5)由晶胞结构可知,一个晶胞中小球个数为8,大球个数为4,小 球代表离子半径较小的Na+,大球代表离子半径较大的O2-,故F的化学式为Na2O;晶胞中与每个 氧原子距离最近且相等的钠原子有8个;晶胞的质量为 4,晶胞的体积为(0.5661 0-

26、7)3 cm3,晶体密度为 2.27 gcm-3。,审题技巧 当晶胞中的微粒未标明名称或化学式时,可通过球的大小(即原子或离子半径大 小)判断。,思路分析 各元素的推导过程如下:从C元素入手,若C的最外层电子数是1,则C是Li,从原子序 数看不合理,若C的最外层电子数是2,则C的核外电子总数为6,原子结构示意图为 ,显然 不符合题意,依此类推,当C的最外层电子数是5时,电子总数是15,原子结构示意图为 , 符合题意,所以C为P元素。D与C同周期,原子序数比C大,最外层有一个未成对电子,则D的价 电子排布图为 ,所以D是Cl元素。由A2-和B+具有相同的电子构型知,A位于 A族,B位于A族,结合

27、二者的原子序数小于C可知,A是O,B是Na。,知识拓展 金属没有负价,金属氢化物中H元素为-1价。,8.(2011课标,37,15分)氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物,经过一 系列反应可以得到BF3和BN,如下图所示: 硼砂 H3BO3 B2O3 请回答下列问题: (1)由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是 、 ; (2)基态B原子的电子排布式为 ;B和N相比,电负性较大的是 ,BN中B元素的 化合价为 ; (3)在BF3分子中,FBF的键角是 ,B原子的杂化轨道类型为 ,BF3和过 量NaF作用可生成NaBF4,B 的立体构型为 ; (4)在与石墨结构相似的

28、六方氮化硼晶体中,层内B原子与N原子之间的化学键为 ,层 间作用力为 ;,(5)六方氮化硼在高温高压下,可以转化为立方氮化硼,其结构与金刚石相似,硬度与金刚石相 当,晶胞边长为361.5 pm。立方氮化硼晶胞中含有 个氮原子、 个硼原子,立 方氮化硼的密度是 gcm-3(只要求列算式,不必计算出数值。阿伏加德罗常数为NA)。,答案 (15分)(1)B2O3+3CaF2+3H2SO4 2BF3+3CaSO4+3H2O B2O3+2NH3 2BN+3H2O (2)1s22s22p1 N +3 (3)120 sp2 正四面体 (4)共价键(或极性共价键) 分子间力 (5)4 4,解析 (1)涉及的反

29、应是非氧化还原反应,配平相对简单。 (2)B的原子序数为5,不难写出其电子排布式。B和N同处第二周期,N的非金属性比B强,所以 在BN中B元素显+3价。 (4)“与石墨结构相似”说明了层内B原子与N原子之间的成键类型及层间作用力。 (5)1个金刚石晶胞中有8个C原子,则1个BN晶胞中也有8个原子,B原子、N原子各4个。BN的 摩尔质量为25 gmol-1,一个晶胞的质量为 25 g,除以一个晶胞的体积(361.510-10)3 cm3,即为 所求。,考点三 晶体结构与性质,9.(2017课标,35,15分)研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2 CH3OH+H2O)中,Co 氧化物

30、负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。回答下列问 题: (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 。 (2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为 和 。 (3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为 ,原因是 。 (4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料,Mn(NO3)2中的化学键除了键外,还存在 。 (5)MgO具有NaCl型结构(如图),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X射线衍射实验测得 MgO的晶胞参数为a=0.420 nm,则r(O2-)为 nm。MnO也

31、属于NaCl型结构,晶胞参数为a =0.448 nm,则r(Mn2+)为 nm。,答案 (1)Ar3d74s2 O Mn (2)sp sp3 (3)H2OCH3OHCO2H2 H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多;CO2与H2均为非 极性分子,CO2分子量较大、范德华力较大 (4)离子键和键( 键) (5)0.148 0.076,解析 (1)Co是27号元素,位于元素周期表第4周期第族,其基态原子核外电子排布式为1s22s2 2p63s23p63d74s2或Ar3d74s2。根据元素第一电离能的变化规律可知,元素Mn与O中,第一电离能 较大的是O。O元素的基态原子价电子排布式为

32、2s22p4,核外未成对电子数是2,而Mn元素的基 态原子价电子排布式为3d54s2,核外未成对电子数是5,因此基态原子核外未成对电子数较多的 是Mn。 (2)CO2和CH3OH的中心原子的价层电子对数分别为2和4,所以CO2和CH3OH分子中C原子的杂 化形式分别为sp和sp3。 (3)常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体,液体的沸点高于气体;H2O与CH3OH均为 极性分子,H2O中氢键比甲醇多,所以水的沸点高于甲醇;CO2与H2均为非极性分子,CO2的相对 分子质量较大、范德华力较大,所以CO2的沸点比H2高。 (4)硝酸锰是离子化合物,硝酸根离子和锰离子之间形成离子键,硝酸根中N

33、原子与3个氧原子 形成3个键,一个硝酸根离子中有一个氮氧双键,所以还存在键。 (5)O2-采用面心立方最密堆积方式,则面对角线是O2-半径的4倍,即4r(O2-)= a,解得r(O2-)= 0.420 nm0.148 nm;MnO也属于NaCl型结构,根据晶胞的结构可知,晶胞参数=2r(O2-)+2r(Mn2,+),则r(Mn2+)=(0.448 nm-20.148 nm)/2=0.076 nm。,知识拓展 中心原子杂化形式的判断方法 先计算中心原子的价层电子对数,价层电子对数n= (中心原子的价电子数+配位原子的成键 电子数电荷数)。注意:上述公式中正电荷取“-”,负电荷取“+”;当配位原子

34、为氧原子 或硫原子时,成键电子数为零。再根据n值判断杂化类型,一般有如下规律:n=2,sp杂化;n=3,sp2 杂化;n=4,sp3杂化。,B组 课标、课标、自主命题省(区、市)卷题组,考点一 原子结构与性质,1.(2019课标,35,15分)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类 为Fe-Sm-As-F-O组成的化合物。回答下列问题: (1)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为 ,其沸点比NH3的 (填“高”或“低”),其判断理由是 。 (2)Fe成为阳离子时首先失去 轨道电子,Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm2+价层电子 排布式为 。 (3)比较

35、离子半径:F- O2-(填“大于”“等于”或“小于”)。 (4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所 示。,图中F-和O2-共同占据晶胞的上下底面位置,若两者的比例依次用x和1-x代表,则该化合物的化 学式表示为 ;通过测定密度和晶胞参数,可以计算该物质的x值,完成它们关 系表达式:= gcm-3。 以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标,例如 图1中原子1的坐标为( , , ),则原子2和3的坐标分别为 、 。,答案 (1)三角锥形 低 NH3分子间存在氢键 (2)4s 4f6 (3)小于 (4)SmFeAsO

36、1-xFx ( , ,0) (0,0, ),解析 本题涉及的知识点有分子结构与性质、核外电子失去顺序、离子半径比较、晶胞结 构与计算等,考查分析和解决化学问题的能力。 (1)AsH3中As原子价层电子对数为4,其中有一对孤对电子,故AsH3立体结构为三角锥形。NH3 分子间可以形成氢键,导致NH3沸点高于AsH3。 (2)金属原子变为阳离子,首先失去最外层电子。 (3)F-与O2-具有相同电子层结构,F原子序数较大,离子半径较小。 (4)根据原子在长方体晶胞中位置可知,晶胞中As、Fe、Sm各有两个原子,F和O的原子数之和 为2,则该化合物的化学式为SmFeAsO1-xFx。每个晶胞中有“两个

37、分子”,每个晶胞质量为 g;该晶胞为长方体,其体积为a2c10-30 cm3,则= gcm- 3。根据坐标系和原子1的坐标可知,底面左后方的O或F原子为坐标系原点,其坐标是(0,0,0),则 原子2的坐标为( , ,0),原子3的坐标为(0,0, )。,2.(2016课标,37,15分)锗(Ge)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: (1)基态Ge原子的核外电子排布式为Ar ,有 个未成对电子。 (2)Ge与C是同族元素,C原子之间可以形成双键、叁键,但Ge原子之间难以形成双键或叁键。 从原子结构角度分析,原因是 。 (3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规

38、律及原因 。,(4)光催化还原CO2制备CH4反应中,带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电 负性由大至小的顺序是 。 (5)Ge单晶具有金刚石型结构,其中Ge原子的杂化方式为 ,微粒之间存在的作用力 是 。 (6)晶胞有两个基本要素: 原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置。下图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数 A为(0,0,0);B为( ,0, );C为( , ,0)。则D原子的坐标参数为 。,晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76 pm,其密度为 gcm-3(列出计算式即可)。,答案 (1)3d104s24p2 2 (2)Ge原

39、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)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似,分子量依次增大,分子间 相互作用力逐渐增强 (4)OGeZn (5)sp3 共价键 (6)( , , ) 107,解析 (2)单键中含有1个键,双键中含有1个键和1个键,叁键中含有1个键和2个键。键 的成键方式是“头碰头”,键的成键方式是“肩并肩”,原子间形成的键键长越长,越不利于 两原子间形成键。(3)对于结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔、 沸点越高。(4)元素的非金属性越强,原子吸引电子能力越强,元

40、素的电负性越大。(5)金刚石 中C原子的杂化方式为sp3杂化,微粒间作用力为共价键,运用类推法不难得出结论。(6)晶胞 参数a即为晶胞边长,= = gcm-3= 107 gcm-3。,疑难突破 熟悉金刚石的晶胞结构是回答(6)问的关键。金刚石晶胞中C原子有三种位置: 顶点、面心和体内,其中体内的4个C原子都位于体对角线的 处,Ge的晶胞中处于D位置的Ge 原子就是这种情况,因此其原子坐标参数为( , , )。,易错警示 计算晶胞密度时一定要注意晶胞参数a的单位,要将其换算为cm,而不能直接代入5 65.76 pm。,3.(2015课标,37,15分)碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题

41、: (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 对自旋相反的电子。 (2)碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是 。 (3)CS2分子中,共价键的类型有 、C原子的杂化轨道类型是 ,写出两个与CS2 具有相同空间构型和键合形式的分子或离子 。 (4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253 K,沸点为376 K,其固体属于 晶 体。 (5)碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示:,在石墨烯晶体中,每个C原子连接 个六元环,每个六元环占有 个C原子。 在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也

42、为六元环,每个C原子连接 个六元环,六 元环中最多有 个C原子在同一平面。,答案 (15分)(1)电子云 2(每空1分,共2分) (2)C有4个价电子且半径小,难以通过得或失电子达到稳定电子结构(2分) (3)键和键 sp CO2、SCN-(或COS等)(2分,1分,2分,共5分) (4)分子(2分) (5)3 2(每空1分,共2分) 12 4(每空1分,共2分),解析 (1)电子在原子核外出现的概率密度分布通常用电子云来形象化描述 C的电子排布图 为 ,所以其基态原子中核外存在2对自旋相反的电子。 (2)碳的原子结构示意图为 ,有4个价电子,难以通过得或失电子达到稳定结构,所以其 键型以共价

43、键为主。 (3)CS2分子的结构式为S C S,其共价键的类型有键和键,C原子的杂化轨道类型为sp;CS2 分子为三原子分子,最外层电子总数为16,与其具有相同空间构型和键合形式的分子有CO2、 COS,离子有SCN-等。 (4)Fe(CO)5的熔点为253 K,较低,沸点也不高,所以其固体属于分子晶体。 (5)由题中石墨烯和金刚石的晶体结构图示可得,在石墨烯晶体中,每个C原子应连接3个六 元环,每个六元环由6个C原子构成,每个六元环所占有的C原子数为6 =2;在金刚石晶体中, 每个C原子与其他4个C原子相连,每个C原子连接的六元环个数应为12个,而每一个碳原子与 其他4个C原子形成的4个共价

44、键的键角均为10928,形成正四面体,由此可得在金刚石晶体的 六元环中最多有4个C原子共面。,思路分析 S原子的最外层电子数与O原子的最外层电子数相同,所以可以以CO2分子为模型 对CS2分子进行分析。,4.(2016江苏单科,21A,12分)Zn(CN)42-在水溶液中与HCHO发生如下反应: 4HCHO+Zn(CN)42-+4H+4H2O Zn(H2O)42+4HOCH2CN HOCH2CN的结构简式 (1)Zn2+基态核外电子排布式为 。 (2)1 mol HCHO分子中含有键的数目为 mol。 (3)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是 。 (4)与H2O分子互为等电子体的阴离子

45、为 。 (5)Zn(CN)42-中Zn2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间构型,Zn(CN)42-的结构可用示意 图表示为 。,答案 (1)1s22s22p63s23p63d10(或Ar3d10) (2)3 (3)sp3和sp (4)N (5) 或,解析 (1)基态Zn原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或Ar3d104s2,Zn原子失去4s轨 道上的2个电子形成Zn2+,由此可写出Zn2+基态核外电子排布式。 (2)HCHO的结构式为 ,则1 mol HCHO分子中含有3 mol 键。 (3)HOCH2CN的结构式为 , 中的C原子采取sp3杂化,CN中的

46、C 原子采取sp杂化。 (4)等电子体具有相同的原子数和相同的价电子数,与H2O分子互为等电子体的阴离子为N 。,考点二 分子结构与性质,5.(2019江苏单科,21A,12分)Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和抗坏血酸 为原料,可制备Cu2O。 (1)Cu2+基态核外电子排布式为 。 (2)S 的空间构型为 (用文字描述);Cu2+与OH-反应能生成Cu(OH)42-,Cu(OH)42- 中的配位原子为 (填元素符号)。 (3)抗坏血酸的分子结构如图1所示,分子中碳原子的轨道杂化类型为 ;推测抗坏血酸 在水中的溶解性: (填“难溶于水”或“易溶于水”)。 (4)一个Cu2O晶胞(如图2)中,Cu原子的数目为 。,答案 (1)Ar3d9或1s22s22p63s23p63d9 (2)正四面体 O (3)sp3、sp2 易溶于水 (4)4,解析 本题涉及的考点有粒子的核外电子排布,离子立体构型与原子杂化轨道类型的判断、 晶胞结构的分析及计算,以Cu2O和抗坏血酸为载体,考查了学生正确运用化学术语及文字、模 型、图形分析和解决化学问题的能力,体现了以宏观辨识与微观探析为主的学科核心素养和 结构决定性质的学科思想。 (1)铜为29号元素,Cu2+基态核外电