（新课标）2020高考化学二轮复习 第二部分 高考大题突破 题型五 物质结构与性质（选考）教学案

1 题型五题型五 物质结构与性质 选考 物质结构与性质 选考 原子结构与性质 1 能层 能级 原子轨道数及最多容纳电子数 能层一二三四五 符号 klmno 能级 1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s 包含原 子轨道 数 11313513571 22626102610142 最多容 纳电子 数 281832 2n2 2 常见原子轨道电子云轮廓图 原子轨道电子云轮廓图形状轨道个数 s 球形 1 p 哑铃 或纺锤 形3 px py pz 3 基态原子的核外电子排布 1 原子核外电子排布的 三规律 能量最低原理原子核外电子总是优先占有能量最低的原子轨道 泡利原理每个原子轨道里 最多只能容纳 2 个自旋状态相反的电子 洪特规则 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 而且自旋状态相同 2 基态原子核外电子排布的四种表示方法 表示方法举例 电子排布式cr 1s22s22p63s23p63d54s1 简化电子排布式cu ar 3d104s1 价电子排布式fe 3d64s2 电子排布图 或轨道表示式 原子轨道处于全空 半充满 全充满状态更稳定 cr cu 的电子排布式 分别为 1s22s22p63s23p63d54s1 1s22s22p63s23p63d104s1 而非 1s22s22p63s23p63d44s2 1s22s22p63s23p63d94s2 4 元素第一电离能的递变性 2 1 规律 同周期元素从左到右 第一电离能呈增大趋势 注意第 a 族 第 a 族的特殊性 同 主族元素自上而下 第一电离能逐渐减小 2 特殊情况 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 be b mg al n o p s 3 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in 1 in 则该元素的常见化合价为 n 5 元素电负性的递变性 1 规律 同周期主族元素从左到右 电负性依次增大 同主族元素自上而下 电负性依次减小 2 应用 角度一 原子核外电子的排布 1 1 2019 高考江苏卷 cu2 基态核外电子排布式为 2 2018 高考全国卷 t35 1 下列 li 原子电子排布图表示的状态中 能量最低和 最高的分别为 填标号 a b 3 c d 3 2018 高考全国卷 t35 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 4 2018 高考全国卷 t35 1 zn 原子核外电子排布式为 5 2017 高考全国卷 t35 2 基态 k 原子中 核外电子占据最高能层的符号是 占据该能层电子的电子云轮廓图形状为 6 2017 高考全国卷 t35 1 氮原子价层电子的轨道表达式 电子排布图 为 答案 1 ar 3d9 或 1s22s22p63s23p63d9 2 d c 3 哑铃 纺锤 4 ar 3d104s2 或 1s22s22p63s23p63d104s2 5 n 球形 6 角度二 元素的电离能 电负性及微粒半径的大小比较 2 1 2018 高考全国卷 t35 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 2 2017 高考全国卷 t35 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 3 2018 高考全国卷 t35 2 li 与 h 具有相同的电子构型 r li 小于r h 原因是 答案 1 大于 zn 核外电子排布为全满稳定结构 较难失电子 4 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 li 核电荷数较大 1 2019 试题调研 碳 硅 铁 铜 铝 钛是重要的材料元素 请回答下列有关问 题 1 上述元素中属于主族元素的是 填元素符号 下同 在元素周期表 d 区的元素是 2 原子核外电子含有四个能层的元素是 基态原子的原子轨道中未成对电子 数最多的是 3 基态钛原子外围电子的电子排布图为 4 基态铜原子的外围电子排布式为 3d104s1 由此可判断铜在元素周期表中位于第 周期 族 解析 1 c si 是第 a 族元素 al 是第 a 族元素 cu ti 属于副族元素 fe 是第 族元素 c si al 为 p 区元素 ti fe 为 d 区元素 cu 为 ds 区元素 2 第四周期的 ti fe cu 均有四个能层 基态 fe 原子的外围电子排布式为 3d64s2 d 轨道中含有 4 个未 成对电子 3 钛位于第四周期 b 族 外围电子排布式为 3d24s2 4 由外围电子排布中的 4s 可推知 cu 位于第四周期 由外围电子排布式中的电子为 11 个可知 cu 在元素周期表第 11 列 位于第 b 族 答案 1 c si al ti fe 2 ti fe cu fe 3 4 四 b 2 最新预测 开发新型储氢材料是氢能源利用的重要研究方向之一 请回答以下问题 1 ti bh4 3是一种储氢材料 可由 ticl4和 libh4反应制得 基态 ti3 的电子排布式 为 libh4中 li b h 元素的电负性由大到小的排列顺序为 2 氨硼烷 nh3bh3 是优良的储氢材料 少量氨硼烷可以由硼烷 b2h6 和 nh3合成 b c n o 的第一电离能由大到小的顺序为 氨硼烷在高温下释放氢后生成的立方氮化硼晶体具有类似金刚石的结构 硬度略小于 金刚石 则立方氮化硼晶体可用作 填标号 a 切削工具 b 钻探钻头 c 导电材料 d 耐磨材料 5 3 一种有储氢功能的铜合金晶体具有面心立方最密堆积结构 该晶体储氢后的化学式 为 cu3auh8 铜与其他许多金属及其化合物都可以发生焰色反应 其原因是 4 金属氢化物也是具有良好发展前景的储氢材料 某储氢材料是短周期金属元素 r 的 氢化物 r 的部分电离能数据如表所示 i1 kj mol 1 i2 kj mol 1 i3 kj mol 1 i4 kj mol 1 i5 kj mol 1 7381 4517 73310 54013 630 该金属元素是 填元素符号 解析 1 ti 是第 22 号元素 原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d24s2 转化为 ti3 时失去 3 个电子 离子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d1 li 为金属 电负性最小 bh中 b 为 3 价 h 为 1 价 电负性由大到小的顺序为 h b li 2 同周期元素的第 4 一电离能从左至右呈增大趋势 但是 n 的 p 能级上有 3 个电子 是半满的稳定结构 所以 n 的第一电离能较大 故第一电离能由大到小的顺序为 n o c b 立方氮化硼晶体硬度很大 只是略小于金刚石 所以其可以用作切削工具 钻探钻头 耐磨材料等 但是和金刚石一 样 该晶体不导电 所以不能用作导电材料 3 金属元素发生焰色反应的原理 燃烧时 金属元素吸收能量 电子跃迁到激发态 激发态的电子再回落到基态 即从高能量轨道回落 到低能量轨道 对外释放能量 该能量以一定波长的光的形式对外放出 4 根据该金属元 素的电离能数据 第三电离能远大于第二电离能 说明金属元素的最外层有 2 个电子 该元 素为短周期元素 所以是 mg be 只有 4 个电子 不存在i5 答案 1 1s22s22p63s23p63d1 h b li 2 n o c b abd 3 激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时 以一定波长的光的形式 释放能量 4 mg 分子结构与性质 1 共价键 1 共价键 特征 方向性和饱和性 键参数 键长 键能决定共价键稳定程度 键长 键角决定分子立体结构 类型 成键方式 键 电子云 头碰头 重叠 键 电子云 肩并肩 重叠 极性 极性键 不同原子间 非极性键 同种原子间 配位键 一方提供孤电子对 另一方提供空轨道 2 键和 键的判定 6 共价单键 键 共价双键 1个 键 1个 键 共价三键 1个 键 2个 键 s s s p 杂化轨道之间一定形成 键 p p 可以形成 键 也可以形成 键 优 先形成 键 其余只能形成 键 2 与分子结构有关的两种理论 1 杂化轨道理论 基本观点 杂化轨道成键满足原子轨道最大重叠原理 杂化轨道形成的共价键更加牢 固 杂化轨道类型与分子立体构型的关系 杂化轨道类型杂化轨道数目分子立体构型实例 sp2 直线形co2 becl2 hgcl2 平面三角形bf3 bcl3 ch2o sp23 v 形so2 snbr2 四面体形ch4 ccl4 ch3cl 三角锥形nh3 ph3 nf3 sp34 v 形h2s h2o 注意 杂化轨道数 与中心原子结合的原子数 中心原子的孤电子对数 2 价层电子对互斥理论 基本观点 分子的中心原子上的价层电子对 包括 键电子对和中心原子上的孤电子 对 由于相互排斥 尽可能趋向彼此远离 价层电子对数的计算 中心原子的价层电子对数 键电子对数 与中心原子结合的原子数 中心原子的孤 电子对数 键电子对数 a xb 1 2 其中a为中心原子的价电子数 x b分别为与中心原子结合的原子数及与中心原子结 合的原子最多能接受的电子数 h 为 1 其他原子为 8 该原子的价电子数 微粒为阳离 子时 中心原子的价电子数要减去离子所带电荷数 微粒为阴离子时 中心原子的价电子数 要加上离子所带电荷数 如 so2中硫原子的孤电子对数为 1 h3o 中氧原子的孤 6 2 2 2 电子对数为 1 co中碳原子的孤电子对数为 0 6 1 3 1 22 3 4 2 3 2 2 在计算孤电子对数时 出现 0 5 或 1 5 则把小数进位为整数 即 1 或 2 如 no2的中心原子 n 的孤电子对数为 0 5 1 则价层电子对数为 3 故 5 2 2 2 vsepr 模型为平面三角形 分子立体构型为 v 形 7 利用价层电子对互斥理论判断分子 或离子 立体构型 价层电子对数孤电子对数分子 或离子 立体构型示例 20 co2 becl2 30 bf3 so3 co2 3 31so2 40 ch4 nh so ccl4 42 4 41 nh3 pcl3 h3o 42 h2o h2s 3 等电子原理 1 等电子体 原子总数相同 价电子总数相同的分子或离子 互称为等电子体 等电 子体具有相似的化学键特征 它们的许多性质相近 2 常见的等电子体 微粒通式价电子总数立体构型 ch4 nh 4 ax4 8e 正四面体形 co n2 ax 10e 直线形 co2 cns no n 2 3 ax2 16e 直线形 so2 o3 no 2 ax2 18e v 形 co no so3 2 3 3 ax3 24e 平面三角形 po so clo 3 32 3 3 ax3 26e 三角锥形 so po 2 43 4 ax4 32e 正四面体形 3 等电子体的应用 判断一些简单分子或离子的立体构型及判断等电子体中心原子的 杂化方式 如 ch4和 nh互为等电子体 ch4中碳原子为 sp3杂化 则 nh中氮原子也为 4 4 sp3杂化 等 利用等电子体在性质上的相似性制造新材料 4 分子性质 1 分子构型与分子极性的关系 8 2 溶解性 相似相溶 规律 非极性溶质一般能溶于非极性溶剂 极性溶质一般能溶于极性溶剂 若存在氢键 则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大 溶解性越好 3 无机含氧酸分子的酸性 无机含氧酸可写成 ho mron 如果成酸元素 r 相同 则n值越大 r 的正电性越高 使 r o h 中 o 的电子向 r 偏移 在水分子的作用下越易电离出 h 酸性越强 如酸性 hclo hclo2 hclo3离子晶体 分子晶体 2 同种类型晶体 构成晶体质点间的作用大 则熔 沸点高 反之则低 离子晶体 离子所带的电荷数越多 离子半径越小 则其熔 沸点越高 分子晶体 对于同类分子晶体 相对分子质量越大 则熔 沸点越高 原子晶体 键长越短 键能越大 则熔 沸点越高 3 常温常压下状态 熔点 固态物质 液态物质 沸点 液态物质 气态物质 4 晶胞的相关计算 1 晶胞中微粒数目的计算方法 均摊法 晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有 那么 每个晶胞对这个原子分得 的份额就是 1 n 2 晶胞质量 晶胞质量 晶胞占有的微粒的质量 晶胞占有的微粒数 m na 3 晶体密度 error error 晶体密度 4 空间利用率 空间利用率 晶胞占有的微粒体积 晶胞体积 1 2019 高考江苏卷 一个 cu2o 晶胞 如图 中 cu 原子的数目为 15 解析 根据均摊法知 该晶胞中白球个数为 8 1 2 灰球个数为 4 白球和灰球数 1 8 目之比为 1 2 所以 cu 为灰球 1 个晶胞中含有 4 个 cu 原子 答案 4 2 1 2018 高考全国卷 t35 5 li2o 具有反萤石结构 晶胞如图 a 所示 已知 晶胞参数为 0 466 5 nm 阿伏加德罗常数的值为na 则 li2o 的密度为 g cm 3 列 出计算式 2 2018 高考全国卷 t35 5 fes2晶体的晶胞如图 b 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 g cm 3 晶胞中 fe2 位于 s所形成的正八面体的体心 该正八面体的边长 2 2 为 nm 3 2018 高考全国卷 t35 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 g cm 3 列出计算式 4 2017 高考全国卷 t35 4 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 r 的晶体密度为d g cm 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 5 2017 高考全国卷 t35 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 也属于 nacl 型结构 晶胞参数为a 0 448 nm 则 r mn2 为 nm 16 6 2017 高考全国卷 t35 2 4 5 k 和 cr 属于同一周期 且核外最外层电子 构型相同 但金属 k 的熔点 沸点等都比金属 cr 低 原因是 kio3晶体是一种性能良好的非线性光学材料 具有钙钛矿型的立方结构 边长为 a 0 446 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 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 解析 1 1 个氧化锂晶胞含 o 的个数为 8 6 4 含 li 的个数为 8 1 cm 107 1 8 1 2 nm 代入密度公式计算可得 li2o 的密度为 g cm 3 8 7 4 16 na 0 466 5 10 7 3 2 该晶胞中 fe2 位于棱上和体心 个数为 12 1 4 s位于顶点和面心 个数 1 42 2 为 8 6 4 故晶体密度为 4 g a 10 7 cm 3 1021 g cm 3 根据晶 1 8 1 2 m na 4m naa3 胞结构 s所形成的正八面体的边长为该晶胞中相邻面的面心之间的连线之长 即为晶 2 2 胞边长的 故该正八面体的边长为a nm 2 2 2 2 3 题图中原子的堆积方式为六方最密堆积 六棱柱底部正六边形的面积 6 a2 3 4 cm2 六棱柱的体积 6 a2c cm3 该晶胞中 zn 原子个数为 12 2 3 6 已知 zn 3 4 1 6 1 2 的相对原子质量为 65 阿伏加德罗常数的值为na 则 zn 的密度 m v 65 6 na 6 3 4 a2c g cm 3 4 该晶胞的体积为 a 10 7 cm 3 根据 m a 10 7 3d 可求出y 或 y na 602a3d m 17 10 21 a3dna m 5 因为 o2 采用面心立方最密堆积方式 所以面对角线长度是 o2 半径的 4 倍 则有 4r o2 2 2a2 解得r o2 0 420 nm 0 148 nm mno 也属于 nacl 型结构 根据 2 4 晶胞的结构可得 2r mn2 2r o2 a 代入数据解得r mn2 0 076 nm 6 金属原子半径越小 价电子数越多 金属键越强 其熔 沸点越高 二者间的 最短距离为晶胞面对角线长的一半 即 0 446 nm 0 315 nm 与钾紧邻的氧原子有 12 2 2 个 想象 8 个晶胞紧密堆积 则 i 处于顶角 k 处于体心 o 处于棱心 答案 1 8 7 4 16 na 0 466 5 10 7 3 2 1021 a 4m naa3 2 2 3 六方最密堆积 65 6 na 6 3 4 a2c 4 或 10 21 602a3d m a3dna m 5 0 148 0 076 6 k 原子半径较大且价电子数较少 金属键较弱 0 315 12 体心 棱心 1 2019 试题调研 砷化镓是继硅之后研究最深入 应用最广泛的半导体材料 回答 下列问题 1 ga 基态原子核外电子排布式为 as 基态原子核外有 个未 成对电子 2 ga as se 的第一电离能由大到小的顺序是 电负性由大到小的顺 序是 3 比较下列镓的卤化物的熔点和沸点 分析其变化规律及原因 镓的卤化物 gacl3gabr3gai3 熔点 77 75122 3211 5 沸点 201 2279346 gaf3的熔点超过 1 000 可能的原因是 4 二水合草酸镓的结构如图 1 所示 其中镓原子的配位数为 草酸根离子中 碳原子的杂化轨道类型为 18 5 砷化镓的立方晶胞结构如图 2 所示 晶胞参数为a 0 565 nm 砷化镓晶体的密度 为 g cm 3 设na为阿伏加德罗常数的值 列出计算式即可 解析 1 ga 是第 31 号元素 其核外电子排布式为 ar 3d104s24p1 as 是第 33 号元素 其核外电子排布式为 ar 3d104s24p3 所以其 4p 能级上有 3 个未成对电子 2 同周期由左 向右元素的第一电离能呈增大趋势 但是 as 的 p 能级是半充满稳定结构 故第一电离能反 常得高 故第一电离能由大到小的顺序为 as se ga 同周期主族元素由左向右电负性逐渐 增大 所以电负性由大到小的顺序为 se as ga 3 由表格中数据可知三种化合物的熔 沸 点较低 可判断三种化合物均为分子晶体 对结构相似的分子晶体而言 相对分子质量越大 分子间作用力越大 熔 沸点越高 gaf3的熔点超过 1 000 与 gai3 gabr3 gacl3的 熔点差异比较显著 故 gaf3不可能是分子晶体 而是离子晶体 4 由题图 1 知 每个镓与 4 个氧相连 所以配位数为 4 草酸根离子中的碳原子形成一个碳氧双键 所以是 sp2杂化 5 晶胞中 ga 原子位于 8 个顶点和 6 个面心 所以 ga 有 8 6 4 个 as 都在晶胞内 1 8 1 2 也有 4 个 所以晶胞质量为 g 晶胞参数为 0 565 nm 0 565 10 7 cm 晶胞体 4 145 na 积为 0 565 10 7 3 cm3 晶胞质量除以晶胞体积得到晶胞密度 所以晶体的密度为 g cm 3 4 145 0 565 10 7 3na 答案 1 ar 3d104s24p1 3 2 as se ga se as ga 3 gacl3 gabr3 gai3的熔 沸点依次升高 原因是它们均为分子晶体 相对分子质 量依次增大 gaf3是离子晶体 4 4 sp2 5 4 145 0 565 10 7 3na 2 最新预测 铁 钴 镍等金属及其化合物在科学研究和工业生产中应用十分广泛 回答下列问题 1 基态钴原子的价电子排布式为 铁 钴 镍的基态原子核外未成对电子数 19 最少的是 填元素名称 2 酞菁钴分子的结构简式如图甲所示 中心离子为钴离子 酞菁钴分子中与钴离子通 过配位键结合的氮原子的编号是 填 1 2 3 4 三种非金属原子的电负性由大 到小的顺序为 用相应的元素符号表示 碳原子的杂化轨道类型为 3 fe co x常温下呈液态 熔点为 20 5 沸点为 103 易溶于非极性溶剂 据 此可判断 fe co x晶体属于 填晶体类型 若配合物 fe co x的中心原子价电子数 与配体提供电子数之和为 18 则x 4 nio feo 的晶体结构类型与氯化钠的相同 ni2 和 fe2 的半径分别为 69 pm 和 74 pm 则熔点 nio feo 填 c h 分子中 c 原子均形成 3 个 键 没有孤电子对 杂化轨道数目 为 3 碳原子的杂化轨道类型为 sp2 3 分子晶体的熔 沸点较低 根据题给信息知 该物 质的熔 沸点较低 所以为分子晶体 配合物 fe co x的中心原子是铁原子 其价电子数是 8 每个配体提供的电子数是 2 8 2x 18 x 5 4 nio feo 的晶体结构类型均与氯化 钠的相同 说明二者都是离子晶体 离子晶体的熔点与离子键的强弱有关 带相同电荷的离 子 半径越小 离子间的静电作用力越大 离子晶体的晶格能越大 熔点越高 因为 ni2 的半径小于 fe2 的半径 所以熔点 nio feo 5 晶胞中镍原子数目为 8 6 4 砷 1 8 1 2 原子数目为 4 晶胞的质量m g 故晶胞体积v cm3 则晶胞棱长r 4 134 na 536 na 20 cm 砷原子与周围的 4 个镍原子形成正四面体结构 砷原子与正四面体顶点镍的距 3 536 na 离最近 砷原子与镍原子连线处于晶胞体对角线上 且连线长度为体对角线长度的 等于 1 4 晶胞棱长的 故晶胞中最近的原子之间的距离为 cm 3 4 3 4 3 536 na 答案 1 3d74s2 镍 2 2 4 n c h sp2 3 分子晶体 5 4 带相同电荷的 离子 半径越小 离子间的静电作用力越大 离子晶体的晶格能越大 熔点越高 5 4 3 4 3 536 na 结构决定性质简答题 解题思路 首先叙述结构 然后阐述原理 最后回扣本题结论 例 2016 高考全国卷 t37 2 3 1 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 2 比较下列锗卤化物的熔点和沸点 分析其变化规律及原因 gecl4gebr4gei4 熔点 49 5 26146 沸点 83 1186 约 400 物质结构与性质综合题突破 1 题型剖析 物质结构与性质 综合题 重点考查考生对基础知识的掌握情况 要求考生掌握原子 21 的核外电子的运动状态 排布原理及元素的某些性质 能从化学键角度认识分子的结构 性 质 从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题 能运用价层电子对互斥理论和晶体模 型解释和推测简单分子或离子的空间结构及常见晶体的晶胞结构及类型 揭示现象的规律和 本质 2 六个 命题点 1 基本化学用语 书写 1 36 号元素原子及简单离子的基态核外电子排布式 或外围电 子排布式 电子式或结构式的书写 有的需要找相似的等电子体结构去模仿 2 元素周期表 元素周期律 主族元素的电负性和电离能的变化规律 特别注意一些 元素的反常现象 3 化学键及分子间作用力 键或 键的数目 键参数 氢键 范德华力 4 分子结构与性质 分子立体构型的判断 中心原子杂化类型的判断 等电子体的寻 找和等电子原理的应用 5 配合物组成结构 配合物化学式的书写 配合物结构示意图的表示 配合物中化学 键种类的判断 6 晶体结构和性质的考查 晶胞中微粒数目的计算 晶体熔 沸点比较 分子晶体往往 受到氢键的影响 3 三种 呈现形式 1 以一种已知的元素立题 选取与其相关的某些典型单质或化合物展开设问 综合考 查原子结构 分子结构和晶体结构 2 以几种已知的元素立题 依托不同元素的物质分别独立或侧重考查原子结构 分子 结构和晶体结构 3 以推断出的几种元素立题 依托它们之间组成的物质综合考查原子结构 分子结构 和晶体结构 1 2019 高考全国卷 t35 15 分 在普通铝中加入少量 cu 和 mg 后 形成一种称 为拉维斯相的 mgcu2 微小晶粒 其分散在 al 中可使得铝材的硬度增加 延展性减小 形成 所谓 坚铝 是制造飞机的主要材料 回答下列问题 1 下列状态的镁中 电离最外层一个电子所需能量最大的是 填标号 2 乙二胺 h2nch2ch2nh2 是一种有机化合物 分子中氮 碳的杂化类型分别是 乙二胺能与 mg2 cu2 等金属离子形成稳定环状离子 其原因是 22 其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是 填 mg2 或 cu2 3 一些氧化物的熔点如表所示 氧化物 li2omgop4o6so2 熔点 1 5702 80023 8 75 5 解释表中氧化物之间熔点差异的原因 4 图 a 是 mgcu2 的拉维斯结构 mg 以金刚石方式堆积 八面体空隙和半数的四面体 空隙中 填入以四面体方式排列的 cu 图 b 是沿立方格子对角面取得的截图 可见 cu 原 子之间最短距离x pm mg 原子之间最短距离y pm 设阿伏加德罗常数 的值为na 则 mgcu2 的密度是 g cm 3 列出计算表达式 解析 1 由题给信息知 a 项和 d 项代表 mg b 项和 c 项代表 mg a 项 mg 再失去 一个电子较难 即第二电离能大于第一电离能 所以电离最外层一个电子所需能量 a 大于 b 3p 能级的能量高于 3s 3p 能级上电子较 3s 上易失去 故电离最外层一个电子所需能量 a c a d 选 a 2 乙二胺分子中 1 个 n 原子形成 3 个单键 还有一个孤电子对 故 n 原 子价层电子对数为 4 n 原子采取 sp3杂化 1 个 c 原子形成 4 个单键 没有孤电子对 价层 电子对数为 4 采取 sp3杂化 乙二胺中 2 个 n 原子提供孤电子对与金属镁离子或铜离子形 成稳定的配位键 故能形成稳定环状离子 由于铜离子半径大于镁离子 形成配位键时 头 碰头 重叠程度较大 其与乙二胺形成的化合物较稳定 3 氧化锂 氧化镁是离子晶体 六氧化四磷和二氧化硫是分子晶体 离子键比分子间作用力强 4 观察图 a 和图 b 知 4 个铜原子相切并与面对角线平行 有 4x 2 2a2 x a 镁原子堆积方式类似金刚石 2 4 有y a 已知 1 cm 1010 pm 晶胞体积为 a 10 10 3 cm3 代入密度公式计算即可 3 4 答案 1 a 2 sp3 sp3 乙二胺的两个 n 提供孤电子对给金属离子形成配位键 cu2 3 li2o mgo 为离子晶体 p4o6 so2为分子晶体 晶格能 mgo li2o 分子间作用力 相对分子质量 p4o6 so2 4 a a 2 4 3 4 8 24 16 64 naa3 10 30 2 2019 高考全国卷 t35 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 23 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 sm3 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 g cm 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 1 2 1 2 1 2 解析 1 ash3的中心原子 as 的价层电子对数为 3 5 3 1 4 包括 3 对成键 1 2 电子对和 1 对孤电子对 故其立体结构为三角锥形 nh3中 n 的电负性比 ash3中 as 的大得 多 故 nh3易形成分子间氢键 从而使其沸点升高 2 fe 的价层电子排布式为 3d64s2 其 阳离子 fe2 fe3 的价层电子排布式分别是 3d6 3d5 二者均首先失去 4s 轨道上的电子 sm 失去 3 个电子成为 sm3 时首先失去 6s 轨道上的电子 然后失去 1 个 4f 轨道上的电子 故 sm3 的价层电子排布式为 4f5 3 f 与 o2 电子层结构相同 核电荷数越大 原子核对 核外电子的吸引力越大 离子半径越小 故离子半径 f 或 hcl hbr hi 其中 h1 hf 特别大的原因为 影响 h2递变的因素为 5 铝单质为面心立方晶体 晶胞参数a q nm 铝的摩尔质量为m g mol 1 原子半 径为r pm 阿伏加德罗常数的值为na 则铝单质的密度为 g cm 3 列式 即可 下同 铝晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为 解析 1 硅元素为 14 号元素 位于元素周期表第三周期 a 族 故硅原子的价电子排 布图为 2 al 的核外电子中未成对电子数为 1 第四周期中原子的核外电子排布中未成对电子 数为 1 的有 k ar 4s1 sc ar 3d14s2 cu ar 3d104s1 ga ar 3d104s24p1 br ar 3d104s24p5 其中金属元素有 4 种 3 na 和 ne 的电子层结构相同 均为 8 电子稳定结构 na 的核电荷数为 11 大于 ne 的核电荷数 因此原子核对最外层电子的吸引力 na 大于 ne 所以电离能i2 na 大于i1 ne 33 4 根据含氧酸的结构特点 hclo4的结构简式为 clo中 cl 的价层电 3 子对数为 3 4 故其杂化轨道类型为 sp3杂化 hclo2的结构式为 h o 7 1 2 3 2 cl o 共价键类型为极性共价键 或 键和 键 氯的含氧酸中非羟基氧原子数目越多 中心氯原子价态越高 正电性越高 导致 cl o h 中 o 的电子更向 cl 偏移 越易电离出 h 酸性越强 故酸性 hclo hclo2 hclo3 4 sp3 极性共价键 或 键和 键 氯的含氧酸中非羟基氧原子数 目越多 中心氯原子价态越高 正电性越高 导致 cl o h 中的 o 电子更向 cl 偏移 越易 电离出 h hf 的水溶液中存在氢键 原子半径 或键长或键能 5 100 4m na q3 10 21 4 4 3 r3 q3 109 3 最新预测 南京工业大学某研究团队最近在 nature communications 刊文介绍了 他们开发的一种新型催化剂 反钙钛矿基非贵金属催化剂 这种价廉的新型催化剂结合了 钙钛矿结构的灵活性和过渡金属氮 碳 化合物的高导电性 优异电催化性等优点 理论上来 说是一种很有发展潜力的析氧反应电催化剂 回答下列问题 1 基态氮原子核外未成对电子数为 基态碳原子核外电子云有 个伸 展方向 2 在周期表中 n o f 是位于同周期且相邻的三种元素 第一电离能最大的元素和 34 最小的元素组成一种只含极性键的化合物 m m 分子的立体构型是 中心原子的杂 化类型是 3 cn 能与多种金属离子形成配合物 例如 工业冶炼金的原理 2 au cn 2 zn 2au zn cn 4 2 与 cn 互为等电子体的分子有 填分子式 任填两种 1 mol zn cn 4 2 含 mol 键 4 钛酸钙的晶胞如图 1 所示 钛酸钙的化学式为 1 个钛离子与 个 氧离子等距离且最近 这些氧离子可构成正八面体 钛离子位于该正八面体的体心 已知钛 酸钙的晶胞参数为a nm 则该正八面体的边长为 pm 5 在周期表中 钡位于第六周期 a 族 钛酸钡 钛酸钙的熔点分别为 1 625 1 975 二者熔点差异的原因为 6 fe 和 n 可组成一种过渡金属氮化物 其晶胞如图 2 所示 六棱柱底边边长为x cm 高为y cm na为阿伏加德罗常数的值 则晶胞的密度为 g cm 3 列出计 算式即可 解析 1 基态氮原子的核外电子排布式为 1s22s22p3 有 3 个未成对电子 基态碳原子 的核外电子排布式为 1s22s22p2 s 能级上电子云只有 1 个伸展方向 2p 能级上只填充了 2 个电子 所以有 2 个伸展方向 故共有 3 个伸展方向 2 第一电离能 f n o of2只含极 性键 o2f2含极性键和非极性键 of2分子的立体构型为 v 形 o 的杂化类型为 sp3 3 cn 的结构式为 c n 1 个 cn 含 键的个数为 1 1 个 cn 与 zn2 形成 1 个配位键 也是 键 故 1 mol zn cn 4 2 含 8 mol 键 4