高考化学二轮复习 第一篇 专题通关攻略 专题七 物质结构与性质课件.ppt

专题七物质结构与性质,【真题回访】1.(2016全国卷t37)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、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_。,(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=565.76pm,其密度为_gcm-3(列出计算式即可)。,【解析】(1)ge为32号元素,根据构造原理可推出基态锗原子的核外电子排布式为ar3d104s24p2,有2个未成对电子。(2)锗原子之间难以形成双键或三键是因为ge的原子半径大,原子间形成的键较长,p轨道之间重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成键。,(3)锗的卤化物的熔点和沸点大小顺序均为gecl4se,根据同周期从左到右元素的电负性逐渐增大可知,segezn,所以zn、ge、o电负性由大至小的顺序是ogezn。,(5)ge单晶具有金刚石型结构,其中锗原子的杂化方式为sp3,微粒之间存在的作用力是共价键。(6)原子坐标参数是表示晶胞内部各原子的相对位置,根据ge单晶的晶胞图,分析原子坐标参数a为(0,0,0);b为(,0,);c为(,0)可知d原子的坐标参数为(,)。,ge单晶的晶胞参数a=565.76pm,晶胞的体积为a3,a需要进行单位换算,晶胞的质量为,晶胞的密度为晶胞质量除以晶胞体积,所以晶胞密度107(gcm-3)。,答案:(1)3d104s24p22(2)锗原子半径大,原子间形成的键较长,p轨道之间重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成键(3)gecl4、gebr4、gei4的熔、沸点依次升高,原因是分子结构相似,相对分子质量越大,分子间作用力越强,(4)ogezn(5)sp3共价键(6)(,)107,2.(2015全国卷t37)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=0.566nm,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)_。,【解析】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,则a是o,b是na;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,则c是p;d元素最外层有一个未成对电子,所以d是氯元素。,(1)非金属性越强,电负性越大,四种元素中电负性最大的是o。p的原子序数为15,其电子排布式为1s22s22p63s23p3(或ne3s23p3)。(2)氧元素有氧气和臭氧两种单质,由于臭氧的相对分子质量较大,范德华力大,所以沸点高;a和b的氢化物为h2o和nah,晶体类型分别为分子晶体和离子晶体。,(3)c和d形成的物质e为pcl3,其中p含有一对孤电子对,其价层电子对数是4,所以立体构型为三角锥形,中心原子为sp3杂化。(4)化合物cl2o的中心原子o含有2对孤电子对,价层电子对数为4,所以立体构型为v形,cl2和碳酸钠反应的化学方程式为2cl2+2na2co3+h2o=cl2o+2nahco3+2nacl。,(5)根据晶胞结构可知氧原子的个数=8+6=4,na全部在晶胞中,共计是8个,则f的化学式为na2o。以顶点氧原子为中心,与氧原子距离最近的钠原子的个数是8个,即晶胞中a原子的配位数为8。晶体f的密度=,答案:(1)o1s22s22p63s23p3(或ne3s23p3)(2)o3o3相对分子质量较大,范德华力大分子晶体离子晶体(3)三角锥形sp3(4)v形42cl2+2na2co3+h2o=cl2o+2nahco3+2nacl,(5)na2o8,【真题备选】1.(2014全国卷t37节选)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)基态铁原子有_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_;1mol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,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有_个铜原子。,【解析】(1)区别晶体、准晶体与非晶体最可靠的方法是x-射线衍射。(2)26号元素铁的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,由此可知基态铁原子的3d轨道上有4个未成对电子,当铁原子失去4s轨道上的两个电子和3d轨道上的一个电子时形成三价铁离子,因此三价铁离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,三价铁离子遇硫氰酸根离子变成红色。,(3)乙醛中甲基上的碳为sp3杂化,醛基上的碳原子为sp2杂化;乙醛分子中有5个单键、一个双键,其中五个单键全是键,双键中一个是键,一个是键;乙酸分子间存在分子间氢键,因此沸点较高;氧化亚铜晶胞中含有氧原子个数为4+81/8+61/2=8,根据氧化亚铜的化学式可知,晶胞中铜原子和氧原子的个数之比为21,所以晶胞中铜原子个数为16个。,答案:(1)x-射线衍射(2)41s22s22p63s23p63d5红色(3)sp3、sp26nach3cooh存在分子间氢键16,2.(2013全国卷t37)硅是重要的半导体材料,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_。sih4的稳定性小于ch4,更易生成氧化物,原因是_。,(6)在硅酸盐中,四面体如下图(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_。,【解析】(1)基态硅原子中,电子占据的最高能层为第三层,符号为m,该能层中有3个能级:3s、3p和3d,3s能级有1个原子轨道,3p能级有3个原子轨道,3d能级有5个原子轨道,所以该能层具有的原子轨道数为9,填充的电子数为4。(2)硅在自然界中主要以硅酸盐和二氧化硅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硅硅共价键相结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置的有6个原子,每个面心原子贡献二分之一,所以6个面心原子对该晶胞贡献3个原子。(4)根据题意: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mg2si+4nh4cl=sih4+4nh3+2mgcl2。,(5)分析表格中cc键、ch键、sisi键、sih键的键能,可以得出: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,所以硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多;分析表格中ch键、co键、sih键、sio键的键能,可以得出: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sih键不稳定而倾向于形成稳定性更强的sio键,所以sih4的稳定性小于ch4,更易生成氧化物。,(6)题干图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中每个硅原子和4个氧原子形成四面体结构,所以硅原子的杂化形式为sp3,si与o的原子数之比为13,化学式为(或)。,答案:(1)m94(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sih键不稳定而倾向于形成稳定性更强的sio键(6)sp313(或),【知识回顾】1.必记的四种金属核外电子排布式:cr:_;fe:_;cu:_;zn:_。,1s22s22p63s23p63d54s1或ar3d54s1,1s22s22p63s23p63d64s2或ar3d64s2,1s22s22p63s23p63d104s1或ar3d104s1,1s22s22p63s23p63d104s2或ar3d104s2,2.常考元素第一电离能的大小比较:n_o_c,p_s_si。3.常考分子的杂化方式和空间构型:ch4:_杂化,_;nh3:_杂化,_;h2o:_杂化,_。,sp3,正四面体,sp3,三角锥,sp3,v形,4.必记的几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目:,a.nacl(含_个na+,_个cl-)b.干冰(含_个co2)c.caf2(含_个ca2+,_个f-)d.金刚石(含_个c)e.体心立方(含_个原子)f.面心立方(含_个原子),4,4,4,4,8,8,2,4,5.常考的易错易混知识点:(1)a族和a族元素位于_区,aa族和0族元素位于_区,bb族和族元素位于_区,b族和b族元素位于_区。(2)一般地,原子的第一电离能越小,金属性_。(3)三键中有_个键和_个键。一般键比键_。,s,p,d,ds,越强,1,2,稳定,(4)杂化轨道只用于形成_或者用来容纳未参与成键的孤电子对,未参与杂化的p轨道可用于形成_。(5)氢键的存在使冰的密度_水的密度,使h2o的沸点_h2s的沸点。(6)分子晶体具有熔点_、硬度_、易升华的物理特性。,键,键,小于,高于,低,很小,(7)原子晶体中相邻原子间以共价键相结合,_硬度、_熔点是原子晶体的物理特性。(8)晶格能_,形成的离子晶体越稳定,而且熔点越高,硬度越大。,高,高,越大,【易错辨析】判断下列说法是否正确,正确的打“”,错误的打“”。1.基态fe原子的外围电子排布图为(),提示:。基态铁原子外围电子排布式为3d64s2,根据洪特规则,外围电子排布图为,2.na、p、cl元素的电负性随原子序数增大而递增。()提示:。na、p、cl属于同一周期,同周期从左向右电负性增大。,3.下列原子中:1s22s22p63s23p11s22s22p63s23p21s22s22p63s23p31s22s22p63s23p4,对应的第一电离能最大的是。(),提示:。第一电离能规律:同周期从左向右电离能增大,a、a族元素大于同周期相邻元素,同主族从上到下第一电离能减小,是al,是si,是p,是s,故p的第一电离能最大。,4.某元素的逐级电离能分别为738kjmol-1、1451kjmol-1、7733kjmol-1、10540kjmol-1、13630kjmol-1、17995kjmol-1、21703kjmol-1,则该元素在第a族。(),提示:。能层之间的能量不同,如果有突变,说明能层发生变化,发现1451、7733突变了,说明最外层有2个电子,故说法正确。,5.以下原子中:1s22s22p63s23p21s22s22p31s22s22p21s22s22p63s23p4,半径最大的是。()提示:。si,n,c,s,原子半径看电子层数,电子层数越多半径越大,电子层数相等,看原子序数,原子序数越大,半径反而越小,故si的半径最大,说法正确。,6.碘升华时破坏了共价键。()提示:。碘升华破坏分子间作用力,不破坏分子内的化学键。,7.co2分子中的化学键为非极性键。()提示:。co2中的碳氧键属于不同元素构成的化学键,因此为极性键。,8.hcho分子中既含键又含键。()提示:。hcho分子的结构为,因此分子内含有键和键。,9.凡是中心原子采取sp3杂化方式成键的分子,其立体构型都是正四面体形。()提示:。h2o、nh3中的氧原子、氮原子均为sp3杂化,但立体构型却分别为v形、三角锥形。,10.卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物(即cx4)的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而增大。()提示:。卤素氢化物中,hf分子间能形成氢键,其熔、沸点最高。,11.h2o比h2s稳定是因为水分子间存在氢键。()提示:。h2o比h2s稳定是因为oh键的键能大于sh键的键能,而与氢键无关。,12.晶体中只要有阳离子,就一定有阴离子。()提示:。金属晶体中只有阳离子,没有阴离子。,13.石墨为片层结构,片层中平均每个六元环含碳原子数为3。()提示:。在石墨的片层结构中,我们以一个六元环为研究对象,由于每个碳原子为三个六元环共用,即每个碳原子属于该六元环的部分为,这样每个六元环中碳原子数相当于6=2。,14.x、y可形成立方晶体结构的化合物,其晶胞中x占据所有棱的中心,y位于顶角位置,则该晶体的化学式为x3y或yx3。()提示:。每个晶胞中含x的个数:12=3,含y的个数:8=1,该晶体的化学式为x3y或yx3。,15.naf、nacl、nabr、nai的熔沸点依次减小。()提示:。四种物质均属于离子晶体,离子所带电荷相同时离子键的强弱与离子半径有关,半径越小,则离子键越强,晶格能越大,晶体的熔、沸点越高。,16.对羟基苯甲醛的沸点高于邻羟基苯甲醛。()提示:。形成分子间氢键的物质的熔、沸点要大于形成分子内氢键的物质,邻羟基苯甲醛能形成分子内氢键,而对羟基苯甲醛能形成分子间氢键。,考点一原子结构与性质【典型例题】填写下列空白:(1)(2016浙江高考自选模块)基态p原子外围电子的轨道表示式为_。与氮(n)相比,第一电离能p_n(填“=”“”或“”)。,(2)(2016江苏高考)zn2+基态核外电子排布式为_。(3)(2016全国卷)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)写出基态as原子的核外电子排布式_。(5)(2016全国卷)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”),【解题指南】解答本题时应注意以下3点:(1)了解电负性的递变规律,同周期从左到右逐渐增大。(2)了解同周期从左到右第一电离能呈增大趋势。(3)了解轨道表示式和电子排布式的区别。,【解析】(1)磷(p)是15号元素,位于元素周期表第3周期第a族,因此其外围电子的轨道表示式为;n和p位于同一主族,从上到下元素的第一电离能逐渐减小,因此第一电离能pas。ga的价电子排布为4s24p1,as的价电子排布为4s24p3,as的4p轨道电子处于半充满状态,稳定性强,所以第一电离能gai1(al),i1(n)i1(o)。,【新题预测】1.氮族元素和卤族元素都能形成许多种物质。(1)基态磷原子中,电子占据的最高能级符号为_,基态氮原子核外有_种运动状态不同的电子,基态溴原子的价电子排布式为_。,(2)hcn的电子式为_;其中心碳原子的杂化类型为_。氮、磷、氟三种元素的电负性由大到小的顺序为_(用元素符号表示)。,(3)已知pcl3是不稳定的无色液体,遇水易水解且可生成两种酸,该水解反应的化学方程式为_,所得含氧酸(电离常数ka1=1.610-2和ka2=710-7)和足量的naoh溶液反应生成盐的化学式为_。,(4)根据下表提供的第一电离能数据判断:最有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是_。,【解析】(1)基态磷原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3,电子占据的最高能级符号为3p;基态氮原子核外有7个电子,因此有7种运动状态不同的电子;br含有35个核外电子,基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5,价电子排布式为4s24p5。,(2)hcn分子的结构式为hcn,电子式为,空间构型为直线形,中心原子c采取sp杂化;同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增强,则电负性:fn,同主族元素从上到下电负性逐渐减弱,则电负性:np,则有电负性fnp。,(3)水解反应元素化合价不变,因此生成的两种酸为h3po3和hcl,水解反应的化学方程式为pcl3+3h2oh3po3+3hcl,由h3po3的电离平衡常数可知,存在两步电离,与足量的naoh溶液反应生成na2hpo3。(4)第一电离能是指原子失去一个电子所需的能量,第一电离能越小,就越容易失去一个电子,比较表格中的数据可知,碘更容易形成较稳定的单核阳离子。,答案:(1)3p74s24p5(2)spfnp(3)pcl3+3h2oh3po3+3hclna2hpo3(4)碘,2.四种常见元素的性质或结构信息如表所示,请回答下列问题。,(1)r的基态原子价层电子排布式为_,a、b、d这三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_(填元素符号)。,(2)a、b、d均可形成多种氢化物,在最常见的三种氢化物中,分子构型为三角锥形的氢化物分子式为_,任意写出一种中心原子存在sp2、sp3两种杂化类型的物质的结构简式_,与a的常见单质互为等电子体的上述元素的氧化物是_。,(3)b、d均可形成氧化物,等物质的量的b、d的最高价氧化物中键之比为_,已知有下列两种数据:,两种氧化物熔点、沸点差异过大,请用键能大小解释_。,(4)a元素能形成组成为pt(ah3)2cl2的配合物,该配合物存在两种同分异构体:一种为淡黄色(q),不具有抗癌作用,在水中的溶解度小;另一种为黄绿色(p),具有抗癌作用,在水中的溶解度较大。q是_(填“极性”或“非极性”)分子;p的结构简式为_(ah3配体作为一个整体写)。,【解析】(1)cu是29号元素,原子核外电子数为29,铜的基态原子价电子排布式3d104s1,元素的非金属性越强,其第一电离能越大,由于非金属性ncsi,所以第一电离能由大到小为ncsi。,(2)n、si、c的常见氢化物中,氨气属于三角锥形,存在sp2、sp3两种杂化类型的最简单的此类有机物是丙烯,氮气分子含有2个原子,价电子数是52=10,co中原子个数是2,价电子数是4+6=10。,(3)sio2中每个硅原子形成4个键,co2中碳原子形成2个键并且无孤电子对,等物质的量的sio2、co2中键的数目之比为21;因co2属于分子晶体而sio2属于原子晶体,前者熔点、沸点是由比较微弱的范德华力(与化学键强弱无关)决定的,而后者是由强大的共价键决定的。,(4)pt(ah3)2cl2为pt(nh3)2cl2,根据相似相溶原理,因为淡黄色固体q,较难溶于极性溶剂水,则q为非极性分子。,通过相似相溶原理可知两种固体一种为极性分子,另一种为非极性分子,若pt(nh3)2cl2为四面体结构,只能为极性分子,故只能为平面正方形结构,黄绿色(p)在水中的溶解度较大,则p为极性分子,其结构简式为。,答案:(1)3d104s1ncsi(2)nh3ch2=chch3co(3)21co2是分子晶体,熔点、沸点高低是由比较微弱的范德华力决定的而与化学键强弱无关,sio2属原子晶体,其熔点、沸点高低是由强大的共价键决定的,(4)非极性,3.三氟化氮是一种无色、无味、无毒且不可燃的气体,在半导体加工、太阳能电池和液晶显示器制造中得到广泛应用。nf3是一种三角锥形分子,键角102,沸点-129;可在铜的催化作用下由f2和过量nh3反应得到:4nh3+3f2nf3+3nh4f。,(1)上述化学方程式中的5种物质所含的化学键类型有_(填序号)。a.离子键b.共价键c.配位键d.金属键(2)与铜属于同一周期,且未成对价电子数最多的元素基态原子价电子排布式为_。(3)nf3的沸点比nh3的沸点(-33)低得多的主要原因是_。,(4)理论上hf、naalo2和nacl按612的物质的量之比恰好反应生成hcl、h2o和一种微溶于水的重要原料,该物质含有三种元素,在金属铝的冶炼中有重要作用。该物质为配合物,其中心离子是_,配位数为_。,(5)根据下列五种元素的第一至第四电离能数据(单位:kjmol-1),回答下面各题:,在元素周期表中,最可能处于同一族的是_和_。t元素最可能是_(填“s”“p”“d”“ds”等)区元素。若t为第2周期元素,f是第3周期元素中原子半径最小的元素,则t、f形成化合物的空间构型为_,其中心原子的杂化轨道类型为_。,【解析】(1)nh4f中含有离子键、共价键和配位键,cu属于金属单质含有金属键。(2)与铜属于同一周期,则为第4周期,未成对价电子数最多的元素,该元素的3d能级上有5个电子、4s能级上有1个电子时,其未成对电子数最多,所以该元素是24号元素铬元素,根据构造原理知,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1(或ar3d54s1),则其价电子排布式为3d54s1。,(3)nh3能形成氢键,nf3只有范德华力,氢键的存在导致物质的熔沸点升高,所以nf3的沸点比nh3的沸点(-33)低得多。(4)由题意可知该反应的化学方程式应为6hf+naalo2+2nacl=2hcl+2h2o+na3alf6,该微溶物为na3alf6,中心离子为al3+,配位数为6。,(5)由元素的电离能可以看出,q的电离能很大,可能为零族元素;r和u的第一电离能较小,第二电离能剧增,故表现为+1价,最外层电子数为1,二者位于同一族;s的第一、第二电离能较小,第三电离能剧增,故表现为+2价,最外层电子数为2;t的第一、第二、第三电离能较小,第四电离能剧增,表现为+3价,最外层电子数为3。,t的第一、第二、第三电离能较小,第四电离能剧增,表现为+3价,最外层电子数为3,可能为a族元素,其最后填入的电子是p电子,有可能是p区元素;若t为第2周期元素,则t是硼元素,f是第3周期元素中原子半径最小的元素,则f是氯元素,t、f二者形成的化合物是bcl3,bcl3中硼原子价层电子对数=3+(3-31)=3且不含孤电子对,所以bcl3为平面正三角形,硼原子采用sp2杂化。,答案:(1)a、b、c、d(2)3d54s1(3)nh3能形成氢键,nf3只有范德华力(4)al3+6(5)rup平面正三角形sp2,4.gtnni(chz)3(clo4)2是一种新型的起爆药。(1)基态镍原子有_个未成对电子,二价镍离子核外电子排布式为_。(2)的空间构型是_(用文字描述);与互为等电子体的一种分子为_(填化学式);hclo4酸性比hclo2强,其原因是_。,(3)化学式中chz为碳酰肼,化学式为co(n2h3)2,碳酰肼中碳原子的杂化轨道类型为_;1molco(n2h3)2分子中含有键数目为_。,(4)高氯酸三碳酰肼合镍可由nio、高氯酸及碳酰肼化合而成,nio的晶胞结构如图所示,晶胞中含有的ni2+数目为x,ni2+的配位数为y,nio晶胞中棱长a=0.208nm,每个镍离子距离最近的镍离子数目为z。xyz=_。nio晶体的密度为_gcm-3(不必计算出结果)。,【解析】(1)镍原子核外有28个电子,原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2,3d能级有两个未成对的电子,ni失去4s能级2个电子形成ni2+,ni2+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d8。,(2)中氯原子价层电子对数为4+=4,没有孤电子对,故其空间构型是正四面体;原子总数相同、价电子总数相同的微粒互为等电子体,与互为等电子体的一种分子为ccl4;hclo4有3个非羟基氧,而hclo2有1个非羟基氧,非羟基氧越多,酸性越强,hclo4酸性比hclo2强。,(3)co(n2h3)2中c与o之间形成双键,与n之间形成cn单键,没有孤电子对,杂化轨道数目为3,c采取sp2杂化,n2h3中氮原子之间形成nn单键,n与h之间形成nh单键,分子中含有11个键,故1molco(n2h3)2分子中含有键数目为11na。,(4)ni2+位于晶胞顶点及面心,晶胞中ni2+数目x=8+6=4,以顶点ni2+研究,与之最近的o2-位于棱中间且关于ni2+对称,故ni2+的配位数y=6,与之最近的ni2+位于面心,每个顶点为12个面共用,与之距离最近的镍离子数目z=12,故xyz=4612=236。,晶胞中o2-数目为1+12=4,故晶胞质量为4g,晶胞体积为(2.0810-8cm)3,故晶胞密度为4g(2.0810-8cm)3=gcm-3。,答案:(1)21s22s22p63s23p63d8(2)正四面体ccl4hclo4有3个非羟基氧,而hclo2有1个非羟基氧(3)sp211na(4)236,【加固训练】(2015浙江高考)请回答:(1)cu2+的电子排布式是_。(2)下列物质中既有离子键又有共价键的是_。a.mgob.naohc.cacl2d.(nh4)2so4,(3)关于下列分子的说法不正确的是_。a.既有键又有键b.oh键的极性强于ch键的极性,c.是非极性分子d.该物质的分子之间不能形成氢键,但它可以与水分子形成氢键,(4)下列说法正确的是_。a.hoch2ch(oh)ch2oh与ch3chclch2ch3都是手性分子b.和ch4的空间构型相似c.bf3与都是平面型分子d.co2和h2o都是直线型分子,(5)下列有关性质的比较,正确的是_。a.第一电离能:onb.水溶性:ch3ch2ohch3ch2och2ch3c.沸点:hclhfd.晶格能:naclmgo,【解析】(1)cu是29号元素,基态铜原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1;铜原子失去最外层1个电子和次外层1个电子得到cu2+,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d9。(2)mgo中只有离子键,naoh中既有离子键又有oh极性共价键,cacl2中只有离子键,(nh4)2so4中既有离子键,又有nh、so极性共价键,所以答案为b、d。,(3)分析结构简式可得:分子中含有碳碳双键,故既有键又有键,a项正确;氧原子的非金属性大于碳原子,故oh键的极性大于ch键,b项正确;该分子是极性分子,c项错误;该分子既可以形成分子间氢键,又可以形成分子内氢键,d项错误。,(4)手性分子是化学中结构上镜像对称而又不能完全重合的分子,连有四个不同原子或基团的碳原子称为手性碳原子,hoch2ch(oh)ch2oh不是手性分子,a项错误,和ch4的空间构型都是正四面体,b项正确;bf3是平面三角形,苯是平面结构,c项正确;co2是直线型分子,而h2o是v型分子,d项错误。,(5)第一电离能:no,a项错误;水溶性:乙醇大于乙醚,b项正确;hf分子间存在氢键,沸点大于无氢键的氯化氢,c项错误;离子所带电荷数:mg2+na+、o2-cl-,离子半径:mg2+nacl,d项错误。,答案:(1)1s22s22p63s23p63d9或ar3d9(2)b、d(3)c、d(4)b、c(5)b,考点二分子结构与性质【典型例题】(2016全国卷节选)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)硫酸镍溶于氨水形成ni(nh3)6so4蓝色溶液。ni(nh3)6so4中阴离子的立体构型是_。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_。,(2)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=1958kjmol-1,ini=1753kjmol-1,icuini的原因是_。,(3)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dgcm-3,晶胞参数a=_nm。,【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)价层电子对互斥理论在判断分子的空间构型中的应用。(2)利用“均摊法”求算晶胞中铜原子与镍原子的数量比。,【解析】(1)根据价层电子对互斥理论,的键电子对数等于4,孤电子对数为(6+2-24)2=0,则阴离子的立体构型是正四面体形。根据配位键的特点,在ni(nh3)62+中ni2+与nh3之间形成的化学键称为配位键,提供孤电子对的成键原子是n。,氨气分子间存在氢键,分子间作用力强,所以氨的沸点高于膦(ph3);根据价层电子对互斥理论,氨气中心原子n的键电子对数等于3,孤电子对数为(5-3)2=1,则氨气是sp3杂化,分子呈三角锥形,正、负电荷中心不重叠,氨气是极性分子。,(2)铜和镍属于金属,则单质铜及镍都是由金属键形成的晶体;cu+核外电子排布比ni+稳定,难以失去电子,所以icuini。,(3)根据均摊法计算,晶胞中铜原子个数为61/2=3,镍原子的个数为81/8=1,则铜和镍的数量比为31。根据上述分析,该晶胞的组成为cu3ni,若合金的密度为dgcm-3,根据=mv,则d=,即晶胞参数a=107nm。,答案:(1)正四面体配位键n高于nh3分子间可形成氢键极性sp3(2)金属cu+核外电子排布比ni+稳定,难以失电子(3)31107或107,【误区提醒】分子结构与性质的五个认识误区(1)误认为分子的稳定性与分子间作用力和氢键有关,其实分子的稳定性与共价键的强弱有关。(2)误认为组成相似的分子,中心原子的杂化类型相同,关键是要看其键和孤电子对数是否相同。如co2与so2不同。,(3)误认为只要含有氢键,物质的熔、沸点就高,其实不一定,分子间的氢键会使物质的熔、沸点升高,而分子内氢键一般会使物质的熔、沸点降低。(4)误认为只含有极性键的分子都一定是极性分子,其实不一定。如co2、bf3等是非极性分子。(5)误认为配位键不是键,其实配位键是一种特殊共价键,也是键。,【新题预测】1.现有前四周期六种元素x、y、z、e、f、g,它们的原子序数依次增大,除g外,其他五种元素都是短周期元素。x、y、e三种元素组成的化合物是实验室常用燃料。取f的化合物做焰色反应实验,其焰色呈黄色,g的单质是生活中常见的一种金属,ge是黑色固体。请回答下列问题:,(1)写出基态g原子电子排布式:_;y、z、e、f、g的第一电离能最大的是_(用元素符号表示)。(2)x、y、z形成3原子分子m,每个原子价层电子均达到稳定结构。m分子的结构式为_。1molm含键数目为_。,(3)根据价层电子对互斥理论(vsepr)推测:的立体构型为_,的中心原子杂化类型为_。(4)z与x形成的简单化合物极易溶解在e与x形成的简单化合物的原因是_。,(5)g晶胞结构如图所示。已知立方体的棱长为apm,g晶体密度为bgcm-3,则阿伏加德罗常数na=_(用含a、b的代数式表示)。,【解析】x、y、e三种元素组成的化合物是实验室常用燃料,可知该燃料为酒精,所以x为氢元素,y为碳元素,e为氧元素,x、y、z、e的原子序数依次增大,所以z为氮元素,f的化合物做焰色反应实验,其焰色呈黄色,f为钠元素,g的单质是生活中常见的一种金属,e是氧元素,ge是黑色固体,所以g是铜元素。,(1)g是铜元素,原子序数是29,所以基态铜原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或ar3d104s1,在同一周期中从左向右,第一电离能逐渐增大,但第a族和第a族元素由于最外层处于全满和半满状态,所以第一电离能都高于相邻主族的元素,同一主族从上到下,第一电离能逐渐减小,所以c、n、o、na、cu的第一电离能最大的为n。,(2)x、y、z形成3原子分子m,每个原子价层电子均达到稳定结构,所以m的分子式为hcn,其结构式为hcn,根据结构式可知,1molhcn中含键数目为26.021023或2na。,(3)为,为,中氮原子的价层电子对数为=3,氮原子有一对孤电子对,所以的空间构型为v形或角形,中碳原子的价层电子对数为=3,所以碳原子的杂化方式为sp2杂化。,(4)e、z分别与x形成的简单化合物为h2o、nh3,由于水分子与氨分子之间存在氢键,所以极易溶解。(5)根据晶胞结构图可知,每个铜晶胞中含有铜原子数为8=4,根据b=,可得na=mol-1。,答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s1或ar3d104s1n(2)hcn26.021023或2na(3)v形或角形sp2(4)h2o、nh3之间易形成氢键(5)mol-1,2.图a所示的转化关系中(具体反应条件略),a、b、c和d分别为四种短周期元素的常见单质,其余均为它们的化合物,i的溶液为常见的酸,a的一种同素异形体的晶胞如图b所示。,回答下列问题:(1)图b对应的物质名称是_,其晶胞中的原子数为_,晶体类型为_。(2)d中元素的原子核外电子排布式为_。,(3)图a中由两种元素组成的物质中,沸点最高的是_,原因是_,该物质的分子构型为_,中心原子的杂化轨道类型为_。(4)图a中的双原子分子中,极性最大的分子是_。,(5)k的分子式为_,中心原子的杂化轨道类型为_,属于_分子(填“极性”或“非极性”)。,【解析】a、b、c和d分别为四种短周期元素的常见单质,b与c反应生成水,故b、c分别为h2、o2中的一种,a的一种同素异形体的晶胞中每个原子周围有4个键,判断为金刚石,则a为c,则b为h2、c为o2,由转化关系可知,f为co,g为co2,因i是常见的酸,只由b、d形成可判断为盐酸,则d为cl2,i为hcl,而k与水反应生成co2与盐酸,且k由f、d反应得到,应含c、o、cl三种元素,只能判断为cocl2。,(1)由上述分析可知,图b对应的物质为金刚石,该晶胞中碳原子数目=4+8=8,属于原子晶体。(2)d中元素为氯元素,基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p5。,(3)所有两元素形成的物质中,水分子之间存在氢键,常温下是液态,其他都是气体,故水的沸点最高,水分子中氧原子形成2个键、含有2对孤电子对,故为v形结构,中心原子含2对孤电子对,2个键,其杂化轨道类型为sp3。(4)所有双原子分子中,只有h、cl电负性差值最大,因而hcl的极性最大。,(5)k的分子式为cocl2,cocl2中碳原子形成3个键、1个键,没有孤电子对,碳原子采取sp2杂化,为平面三角形结构,分子中正负电荷中心不重合,属于极性分子。,答案:(1)金刚石8原子晶体(2)1s22s22p63s23p5(3)h2o分子间形成氢键v形sp3(4)hcl(5)cocl2sp2极性,3.(2015海南高考).下列物质的结构或性质与氢键无关的是()a.乙醚的沸点b.乙醇在水中的溶解度c.氢化镁的晶格能d.dna的双螺旋结构.钒(23v)是我国的丰产元素,广泛用于催化及钢铁工业。,回答下列问题:(1)钒在元素周期表中的位置为_,其价层电子排布图为_。(2)钒的某种氧化物的晶胞结构如图1所示。晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为_、_。,(3)v2o5常用作so2转化为so3的催化剂。so2分子中s原子价层电子对数是_对,分子的立体构型为_;so3气态为单分子,该分子中s原子的杂化轨道类型为_;so3的三聚体环状结构如图2所示,该结构中s原子的杂化轨道类型为_;该结构中so键长有两类,一类键长约140pm,另一类键长约160pm,较短的键为_(填图2中字母),该分子中含有_个键。,(