2020版高考化学（课标Ⅱ）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 (课标专用),考点一 原子结构与性质,五年高考,A组 课标卷区题组,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

2、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)SmFeAsO1-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

3、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

4、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.(2018课标,35,15分)硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如下表所示:,回答下列问题: (1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为 ,基态S原子电 子占据最高能级的电子云轮廓图为 形。 (2)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其 他分子的是 。 (3)图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为 。,(4)气态三氧化硫以单分子形式存在,

5、其分子的立体构型为 形,其中共价键的类型 有 种;固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为 。 (5)FeS2晶体的晶胞如图(c)所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M、阿伏加德罗常数的值 为NA,其晶体密度的计算表达式为 gcm-3;晶胞中Fe2+位于 所形成的正八面体的 体心,该正八面体的边长为 nm。,答案 (1) 哑铃(纺锤) (2)H2S (3)S8相对分子质量大,分子间范德华力强 (4)平面三角 2 sp3 (5) 1021 a,解析 本题考查电子排布图、电子云、中心原子价层电子对数计算、分子构型、杂化轨道 类型、晶体有关计算等。(1)基态

6、Fe原子价层电子排布式为3d64s2,排布图为 ;基态S原子电子排布式为1s22s22p63s23p4,最高能 级为3p,电子云轮廓图为哑铃形。(2)中心原子价层电子对数:H2S为2+ (6-21)=4;SO2为2+ (6-22)=3;SO3为3+ (6-23)=3。(3)S8和SO2均为分子晶体,S8的相对分子质量比SO2的相对 分子质量大很多,范德华力更强,所以S8的熔点和沸点要比SO2的高很多。(4)SO3分子中中心原 子价层电子对数为3,无孤电子对,故SO3分子的立体构型为平面三角形;SO3分子的结构式为 ,其中既有键又有键;由图(b)可知三聚分子中每个S原子与4个O原子形成4个键,故

7、 其杂化轨道类型为sp3。(5)由图(c)可知,一个晶胞中Fe2+有12 +1=4个, 有8 +6 =4个,一,个晶胞中有4个FeS2,晶胞的体积为(a10-7)3 cm3,则晶体密度的计算表达式为 g cm-3= 1021 g cm-3;正八面体的边长= nm= a nm。,考点二 分子结构与性质,3.(2017课标,35,15分)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4) 4Cl(用R代表)。回答下列问题: (1)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为 。 (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

8、)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图(a)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 。,(3)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图(b)所示。 从结构角度分析,R中两种阳离子的相同之处为 ,不同之处为 。(填标号) A.中心原子的杂化轨道类型 B.中心原子的价层电子对数 C.立体结构 D.共价键类型 R中阴离子 中的键总数为 个。分子中的大键可用符号 表示,其中m代表参 与形成大键的原子数,n代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为 ),则 中的大键应表示为 。 图(b)中虚线代表氢键,其表示式为(N )NHCl、

9、 、 。 (4)R的晶体密度为d gcm-3,其立方晶胞参数为a nm,晶胞中含有y个(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl单元, 该单元的相对质量为M,则y的计算表达式为 。,答案 (1) (2)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 N原子的2p轨道为半充满状态,具有额外稳定性,故不易结合一个电子 (3)ABD C 5 (H3O+)OHN( ) (N )NHN( ) (4) (或 10-21),解析 本题考查价层电子对互斥理论、价电子排布图、氢键、晶体的相关计算等。 (1)氮原子价层电子排布式为2s22p3,价层电子的轨道表达式为 。 (3)H

10、3O+中键数为3,中心原子孤电子对数为 (6-1-31)=1,价层电子对数为4,杂化轨道类型 为sp3,立体结构为三角锥形;N 中键数为4,中心原子孤电子对数为 (5-1-41)=0,价层电子 对数为4,杂化轨道类型为sp3,立体结构为正四面体形;H3O+和N 中均含极性共价键和配位键, 故两种阳离子的相同之处为A、B、D,不同之处为C。由图(b)中 的结构可知 中的键 数为5; 中的5个原子参与形成大键,每个原子中参与形成大键的电子数为1(孤电子对不参 与),故参与形成大键的电子数为5+1=6, 中大键应表示为 。由图(b)可知H3O+与 、 N 与 之间均存在氢键。 (4)晶体的密度为d

11、g cm-3,晶胞的体积为(a10-7)3cm3,晶胞的质量为 y,则 y=d(a 10-7)3,y= = 10-21。,知识拓展 大键,1.定义:在多原子分子中如有相互平行的p轨道,它们连贯重叠在一起构成一个整体,p电子在多 个原子间运动形成型化学键,这种不局限在两个原子之间的键称为离域键,或共轭大键,简 称大键。,2.形成条件:这些原子都在同一平面上;这些原子有相互平行的p轨道;p轨道上的电子总 数小于p轨道数的2倍。,4.(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

12、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

13、F的密度(gcm-3),答案 (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 2Cl2+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1

14、5,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NaC

15、l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(0.566 10-7)3 cm3,晶体密度为 =2.27 gcm-3。,5.(2014课标,37,15分)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序数依次增大。a的核外 电子总数与其周期数相同,b的价电子层中的未成对电子有3个,c的最外层电子数为其内层电 子数的3倍,d与c同族;e的最外层只有1个电子,但次外层有18个电子。回答下列问题: (1)

16、b、c、d中第一电离能最大的是 (填元素符号),e的价层电子轨道示意图为 。 (2)a和其他元素形成的二元共价化合物中,分子呈三角锥形,该分子的中心原子的杂化方式为 ;分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是 (填化学式, 写出两种)。 (3)这些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是 ;酸根 呈三角锥结构的酸是 。(填化学式) (4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1,则e离子的电荷为 。 (5)这5种元素形成的一种11型离子化合物中,阴离子呈四面体结构;阳离子呈轴向狭长的八 面体结构(如图2所示)。,该化合物中,阴离子为 ,阳离子中存在的化学键类型有

17、 ;该化合物加热 时首先失去的组分是 ,判断理由是 。,答案 (1)N (每空1分,共2分) (2)sp3 H2O2、N2H4(1分,2分,共3分) (3)HNO2、HNO3 H2SO3(2分,1分,共3分) (4)+1(2分) (5)S 共价键和配位键 H2O H2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的弱(1分,2分,1分,1分,共5 分),解析 依题给信息可直接判断a为氢(H),c为氧(O),d为硫(S),e为铜(Cu),又知b的价电子层中未 成对电子数有3个,且其原子序数介于a、c之间,可确定b为氮(N)。(1)N、O、S三种元素中第 一电离能最大的是N;Cu的价层电子轨道示意图为 。

18、(2)NH3分子 呈三角锥形,分子中N原子采取sp3杂化;分子中含有极性键和非极性键的化合物有H2O2和N2H4 等。(3)这些元素形成的含氧酸有HNO3、HNO2、H2SO4、H2SO3等,其中中心原子价层电子对 数为3的是HNO2和HNO3,酸根呈三角锥结构的酸是H2SO3。(4)图1所示晶胞中e离子数=4,c离 子数=1+8 =2,则N(Cu)N(O)=42=21,该离子化合物的化学式为Cu2O,故铜离子的电荷 为+1。(5)5种元素形成的离子化合物中阴离子呈四面体结构,阴离子为S ;由题图2可知阳离 子是Cu(NH3)4(H2O)22+,化学键类型有共价键和配位键,该离子中,H2O分子

19、离Cu2+较远,Cu2+与H2O 分子间的配位键比Cu2+与NH3分子间的配位键弱,故该化合物加热时,首先失去的组分是H2O。,解题关键 解答此题的关键是利用原子结构的特点、核外电子排布的规律,推断出题目中所 给元素的种类,然后利用物质结构知识进行解答。,考点三 晶体结构与性质,6.(2016课标,37,15分)东晋华阳国志南中志卷四中已有关于白铜的记载,云南镍白铜(铜 镍合金)闻名中外,曾主要用于造币,亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题: (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 。 (2)硫酸镍溶于氨水形成Ni(NH3)6SO4蓝色溶液。 Ni(NH3)6SO4中阴

20、离子的立体构型是 。 在Ni(NH3)62+中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为 ,提供孤电子对的成键原子是 。 氨的沸点 (填“高于”或“低于”)膦(PH3),原因是 ;氨 是 分子(填“极性”或“非极性”),中心原子的轨道杂化类型为 。 (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:ICu=1 958 kJ mol-1、INi=1 753 kJmol-1,ICuINi的原因是 。 (4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。,晶胞中铜原子与镍原子的数量比为 。 若合金的密度为d gcm-3,晶胞参数a= nm。,答案 (15分)(1)1s22s22p63s23p63d

21、84s2或Ar3d84s2 2 (2)正四面体 配位键 N 高于 NH3分子间可形成氢键 极性 sp3 (3)金属 铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子 (4)31 107,解析 (2)S 中S原子的价层电子对数为4,采取sp3杂化,立体构型为正四面体;Ni2+与NH3 之间形成化学键时Ni提供空轨道,N提供孤电子对,形成配位键;氨分子之间形成氢键,分子间 作用力增大,故沸点高于膦(PH3);氨分子中N原子的价层电子对数为4,采取sp3杂化,四个杂化轨 道中有三个轨道被共用电子对占据,一个轨道被孤电子对占据,是极性分子。 (3)金属单质形成的晶体均为金属晶体,金属晶体中只含有金

22、属键。 (4)每个晶胞中含Cu原子数为 6=3,含Ni原子数为 8=1,两者数量比为31;由题意可 得:d= ,解得a= nm。,易错警示 第(4)问中要注意单位转换(1 nm=10-7 cm)。,7.(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、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为 ;

23、 (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,密度为 gcm-3(列式并计算),a位置S2

24、-离子 与b位置Zn2+离子之间的距离为 pm(列式表示)。,答案 (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原子采用的是sp3 杂化。 (2)根据第一电离能的定义知

25、,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分子中Se的价电子对数为 =3,S 中S的价电子对数为 =4,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

26、对角线的一半,即: =135 pm。,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

27、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 (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(极性共价键) 分子间力 (5)4 4,解析 (1)涉及的反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

28、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”很好地解释了B原子与N原子之间的成键类型及层间作用力。 (5)金刚石晶胞中有8个C原子,则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。,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.(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

29、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

30、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

31、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。,解题关键 本题的失分点在第(2)小题。分析原因时一定要从原子结构角度抓住键和键的 成键原理,正确组织语言。,2.(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: (1)处于一定空间运动状态的电子在原子

32、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为六元环,每个C原子连接 个六元环,六 元环

33、中最多有 个C原子在同一平面。,答案 (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 键型以共价键为主。 (3)CS2分子的结构式为S C S,其共价

34、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个共价键的键角均为10928,形成正四面体,由此可得在金刚石

35、晶体的 六元环中最多有4个C原子共面。,易混易错 碳原子最外层有4个电子,既不容易失去电子,也不容易得到电子,所以形成的化合 物的键型以共价键为主;因为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。,知识拓展 石墨烯中,每个碳原子被三个六元环共有,所以每个六元环所占有的碳原子数为2。,3.(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

36、 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 (12分)(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

37、)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,4.(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

38、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 (110.6 ),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

39、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)-,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

40、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)-。,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

41、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

42、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+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9; (2)S 的中心原子为S,键数为4,孤电子对数= (6+2-24)=0,价层电子对数为4+0=4,依据 VSEPR理论知,S 的空间构型为正四面体形;在Cu(OH)42-中,OH-为配体,配位原子为O; (3)观察抗坏血酸分子结构简式知,抗坏血酸分子中碳原子的杂化类型为sp3和sp2杂化;1个抗坏 血

43、酸分子中含有多个羟基,羟基是亲水基团,故抗坏血酸易溶于水; (4)观察Cu2O晶胞结构图,依据均摊法知,1个晶胞中“ ”的数目为8 +1=2,“ ”的数目为 4,结合Cu2O的化学式知,“ ”为Cu原子,则1个Cu2O晶胞中,Cu原子数目为4。,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

44、高于1 000 ,GaCl3的熔点为77.9 ,其原因是 。 (5)GaAs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),

45、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的价层电子对数为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。1个GaAs晶胞中所含原子个数:Ga为4个,As 为8 +6 =4个,每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%。,温馨提示 晶胞

46、体积V= 。题给的单位是gcm-3,而原子半径的单位是pm,注意单位要统一。,7.(2018江苏单科,21A,12分)臭氧(O3)在Fe(H2O)62+催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为 S 和N ,NOx也可在其他条件下被还原为N2。 (1)S 中心原子轨道的杂化类型为 ;N 的空间构型为 (用文字描 述)。 (2)Fe2+基态核外电子排布式为 。 (3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为 (填化学式)。 (4)N2分子中键与键的数目比n()n()= 。 (5)Fe(H2O)62+与NO反应生成的Fe(NO)(H2O)52+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在 结构示意图的相应位置补填缺少的配体。 Fe(NO)(H2O)52+结构示意图,答案 (1)sp3 平面(正)三角形 (2)Ar3d6或1s22s22p63s23p63d6 (3)N (4)12 (5),解析 本题考查原子轨道杂化类型、微粒的空间构型、核外电子排布式、等电子体、键与 键、配位键等知识。 (1)S 中中心原子的价层电子对数为4,则中心原子的杂化类型为sp3;N 的中心原子杂化类 型为sp2,且配位原子数与杂化轨道数相等,故N 的空间构型为平面(正)三角形。 (2)Fe2+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或Ar