物质结构与性质

1、专题十四物质结构与性质命题热点提三年考情汇总核心素养链接炼2018卷 T35(1)(2)，卷 T35(1)，卷 T35(1)(2)1.模型认知 能运用原子1.原子结构与2017卷 T35(1)(2)， 卷 T35(1)(2)，结构和分子结构模型 ( 构造性质卷 T35(1)原理、杂化、价电子对互斥 )、2016卷 T37(1)(4)， 卷 T37(1)(3)，晶体结构模型来描述和解释卷 T37(1)(2)化学现象，预测物质及其变2018卷 T35(3)(4)，卷 T35(2)(3)(4) ，化的可能结果等。卷 T35(3)(4)2.微观探析 能从原子、分2.分子结构与2017卷 T35(3)，

2、卷 T35(3)，卷子层面理解物质组成、结构性质T37(3)(4)和性质的联系；能根据物质2016卷 T37(3)(5)，卷 T37(2)，的微观结构预测物质在特定卷 T37(3)条件下可能具有的性质和可2018卷 T35(5)，卷 T35(5)，卷能发生的变化。T35(5)3.证据推理 能从有关数3.晶体结构与2017卷 T35(2)(4)(5)， 卷 T35(4)，据推导物质结构中有关性质性质卷 T37(5)的变化规律。2016卷 T37(3)(6)，卷 T37(4)，卷 T37(4)(5)真题再做 感悟考法考向1(2018 全国卷 )Li 是最轻的固体金属，采用Li 作为负极材料的电池具

3、有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题：(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 )。1/24(2)Li 与H 具 有 相 同 的 电 子 构 型 ， r(Li ) 小 于r(H ) ， 原 因 是。(3)LiAlH 4 是有机合成中常用的还原剂，LiAlH 4 中的阴离子空间构型是_、中心原子的杂化形式为 _。LiAlH 4 中，存在 _(填标号 )。A 离子键B键C键D氢键(4)Li 2O 是离子晶体，其晶格能可通过图(a)的 Born-Haber 循环计算得到。图(a)可知，Li 原子的第一电离能为 _ kJ mol 1，

4、O=O 键键能为 _kJ mol 1，Li 2O 晶格能为 _ kJ mol1。(5)Li 2O 具有反萤石结构，晶胞如图 (b)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 Li 2O 的密度为 _ g cm3(列出计算式 )。图(b)【解析】 (1)根据能级能量 E(1s)E(2s)GeZn(5)sp3共价键(6)1，1，1873 31074 4 46.02 565.766(2016 全国卷 )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9/24。(2)根据元素周期律，

5、原子半径Ga_As，第一电离能 Ga_As。(填“大于”或“小于” )(3)AsCl 3 分子的立体构型为 _，其中 As 的杂化轨道类型为 _。3 的熔点高于 1 000 ， GaCl3的熔点为 77.9，其原因是(4)GaF。(5)GaAs 的熔点为 1 238 ，密度为 g cm 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 1 和 M As 1，g molg mol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_。【解析】 (1)As 元素

6、在周期表中处于第 A族，位于 P 元素的下一周期，则基态 As 原子核外有 33 个电子，根据核外电子排布规律写出其核外电子排布式：1s22s22p63s2 3p63d104s24p3 或Ar3d 104s2 4p3。(2)同周期主族元素的原子半径随原子序数的递增而逐渐减小，Ga 与 As 在周期表中同位于第四周期，Ga 位于第 A族，则原子半径： GaAs。Ga、 As 原子的价电子排布式分别为4s24p1、4s24p3，其中 As 原子的 4p 轨道处于半充满的稳定状态， 其第一电离能较大， 则第一电离能： GaAs。(3)As 原子的价电子排布式为 4s24p3，最外层有 5 个电子，则

7、 AsCl3 分子中 As 原子形成 3 个 AsCl 键，且含有 1 对未成键的孤对电子，则 As 的杂化轨道类型为sp3 杂化， AsCl 3 分子的立体构型为三角锥形。(4)GaF3 的熔点高于1 000 ，GaCl3 的熔点为 77.9 ，其原因是 GaF3 是离子晶体， GaCl3 是分子晶体，而离子晶体的熔点高于分子晶体。(5)GaAs 的熔点为 1 238 ，其熔点较高，据此推知 GaAs 为原子晶体， Ga 与 As 原子之间以共价键键合。分析 GaAs 的晶胞结构， 4 个 Ga 原子处于晶胞体内， 8 个 As 原子处于晶胞的顶点、 6 个 As 原子处于晶胞的面心，结合

8、“均摊法 ”计算可知，每个晶胞中含有 4 个 Ga 原子，含有 As 原子个数为81/861/2 4(个)，Ga 和 As 的原子半径分别为 rGapmGa 10AsAs 104cm，rpm r10cm，则原子的总体积为V原子 4 r(Gar10310103(r As 1031630333cm)(rGar As)cm。又知 Ga 和 As 的摩尔质量分别10 cm) 310为 MGa 1和 MAs1，晶胞的密度为 g cm 3，则晶胞的体积为 Vg molg mol晶胞10/244(MGaMAs)/N3，故 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为V原子A cmV晶胞16 30333r

9、Gar Ascm310 3033100%4 10NA rGa rAs4 MGaM As100%100%。3MGaMAscm3NA【答案】 (1)1s22s2 2p63s23p63d104s24p3 或 Ar3d 104s24p3(2)大于小于(3)三角锥形sp3(4)GaF3 为离子晶体， GaCl3 为分子晶体(5)原子晶体共价30334 10NAr GarAs 100%3 MGaMAs命题热点 1原子结构与性质知识储备 核心要点梳理1原子核外电子排布的 “三” 规律(1)能量最低原理原子核外电子总是先占有能量最低的原子轨道(2)泡利原理每个原子轨道上最多只容纳2 个自旋状态相反的电子当电子

10、排布在同一能级的不同轨道时， 基态原子中的电子总(3)洪特规则是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同注意：洪特规则特例：能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满 (p3 、d5、f 7)和全空 (p0、d0、f 0)状态时，体系的能量最低。利用此规律可解得原子核外电子排布式，如Cr：Ar3d 54s1 ，Cu：Ar3d 104s1；第一电离能反常大，如I1(N)I1(O)；稳定性较强，如Cu2O 比 CuO 稳定； Fe2O3 比 FeO 稳定。2两种化学用语的表示核外电子： Fe： Ar3d 64s2原子 价电子 外围电子 ：Fe： 3d64s2(1)电子排布式核外电子： F

11、e2： Ar3d 6离子 价电子 外围电子 ：Fe2： 3d611/243元素第一电离能和电负性的递变性同周期 (从左到右 )同主族 (自上而下 )第一电离能增大趋势 (注意第 A 、 A 族的特殊性 )依次减小电负性依次增大依次减小4.逐级电离能的大小关系(1)同能层的逐级电离能逐渐增大，但差别不大。(2)不同能层的逐级电离能差别很大，如Al ：I 3? I4。模拟尝鲜 高考类题集训1(2018 各地模拟精选 )(1)基态 Cr 原子的电子排布式为 _，其原子核外电子填充的能级数目为_，核外电子填充的原子轨道数目为_。4和 Cu(NO3 2 中阳离子核外电子排布式为 _，外围电子排布(2)C

12、uSO)图为；C、N、O 三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_； C、N、O 的电负性由大到小的顺序为 _。(3)Na 与 Ne 互为等电子体，电离能I2填“”“”或(Na)_(“” )I1(Ne)。(4)第四周期中，与N 原子未成对电子数相同的金属元素有_种；最外层电子排布式为4s1 的元素有 _种。(5)黄铜是由铜和锌所组成的合金，元素铜与锌的第一电离能分别为：ICu746 kJ mol 1 1。，IZn906 kJ mol，ICu IZn 的原因是(6)在 As 的基态原子中，核外电子占据最高能级符号为_，该能级电子的电子云形状为 _。12/24(7)P、S 元素的第一电离能P_S(填

13、“”“”或“”)，其理由是。【答案】(1)Ar3d 54s1715(2)Ar3d 9N OCON C(3)(4)33(5)锌失去的是全充满的4s2 电子，铜失去的是4s1 电子(6)4p哑铃形(7)P 的 3p 为半充满状态，稳定，难失电子2(2018 山西五地市联考 )已知原子序数依次增大的A、B、C、D、E 五种前四周期元素。 A 是宇宙中最丰富的元素；B 的基态原子中有3 个未成对电子；C 的基态原子的未成对电子数等于周期序数；D 的原子半径在短周期中最大；E原子的 K 层电子数与最外层电子数之比为2 1，且 d 轨道处于全充满状态。请回答下列问题：(1)写出 E 基态原子的电子排布式：

14、，A 、B、C 三种元素的电负性由大到小的顺序为_(用元素符号表示 )。(2)B 的价层电子轨道表示式为_。(3)E 的氧化物中，较稳定为 _，理由是 _。(4)第一电离能： D_E(填“”“”或“”，下同)。(5)D、 C 的离子半径： D_C。【解析】由题意知： A 、B、C、 D、E 依次为 H、 N、 O、Na、Cu。【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s1 或 Ar3d 104s1ONH(2)(3)Cu2OCu2 O 中 Cu的 3d 为全充满，能量低，稳定(4)(5)命题热点 2分子结构与性质知识储备 核心要点梳理 1共价键(1)分类13/24配位键：形成配位键的

15、条件是成键原子一方(A) 能够提供孤电子对，另一方 (B)具有能够接受孤电子对的空轨道，可表示为A B。(2) 键和 键的判断方法共价单键为 键，双键中有一个 键和一个 键，三键中有一个 键和两个键。但注意配位键也属于 键，如 1 mol Cu(NH 3)4 2 中含 键 16NA。(3)大 键简介：大 键一般是三个或更多个原子间形成的，是未杂化轨道中原子轨道“肩并肩”重叠形成的键。表达式 nm：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。64示例：6，CH22：4，=CHCH=CH64426NO3： 4，SO2：3，O3：3，CO3：4。2中心原子价层电子对数、杂化类型与粒

16、子的立体构型价层电子对数(杂化轨道234数)轨道杂化类spsp2sp3型价层电子对直线形三角形四面体形模型粒子组成形AB 2：直线形AB 2：AB 3：AB2：AB 3：三角AB 4：(正)式与构型V 形三角形V 形锥形四面体形当中心原子无孤电子对时，分子构型与价层电子对模型一致；当规律不相等时，分子的构型为去掉孤电子对后剩余部分的立体构型，且孤电子对会对分子构型产生“挤压”效果，使键角变小3.分子构型与分子极性的关系14/244三种作用力及对物质性质的影响范德华力氢键共价键作用微粒分子H 与 N、O、F原子强度比较共价键氢键范德华力组成和结构相似的物质，影响因素相对分子质量越大，范德形成氢键

17、元素的电负性原子半径华力越大对性质的影影响物质的熔点、沸点、分子间氢键使熔点、沸点键能越大，响溶解度等物理性质升高，溶解度增大稳定性越强5.无机含氧酸 (HO) mROn 的酸性强弱n 越大， R 的化合价越高， OH 在水中越易电离，酸性越强6等电子原理原子总数相同， 价电子总数相同的不同粒子，具有相似的化学键特征和立体构型。如 N2O 与 CO2，H3O 与 NH3。模拟尝鲜 高考类题集训12016 年诺贝尔化学奖授予在“分子机器设计和合成”领域有突出成就的三位科学家， 其研究对象之一“分子开关”即与大环主体分子苯芳烃、硫或氮杂环杯芳烃等有关。回答下列问题：(1)对叔丁基杯芳烃 (如图所示

18、 ) 可用于第 B 族元素对应的离子萃取，如 La2 、Sc2。写出基态二价钪离子 (Sc2 )核外电子排布式： _。其中电子占据的轨道数为_个。(2)对叔丁基杯芳烃由4 个羟基构成杯底，其中羟基氧原子的杂化方式为_。羟基间的相互作用力为 _。15/24(3)不同大小的杯芳烃能识别某些离子，如：N3、SCN 等。根据等电子体原理判断N 3 立体构型为 _；一定条件下，SCN与 MnO 2 反应可得到(SCN)2。试写出 (SCN)2 的结构式： _。【解析】(1)Sc 是 21 号元素， Sc2核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d1 或Ar3d 1；每个 s 能级有 1 个轨道，

19、每个 p 能级有 3 个轨道， 3d 能级只有 1 个电子，占据 1 个轨道，因此电子共占据 10 个轨道。(2)羟基中的氧原子有 2 个 键，2 个孤电子对，因此杂化类型是sp3，羟基键通过氢键联系在一起。(3)N3 与 CO2互为等电子体，因此 N3的立体构型为直线形；(SCN)2的结构式为。【答案】 (1)Ar3d1 或226261(1s2s 2p 3s 3p 3d ) 10(2)sp3氢键(3)直线形2(2018 试题调研 )(1)用 Cr2O3 作原料、铝粉作还原剂的铝热法是生产金属铬的主要方法之一，该反应是一个自发的放热反应，由此可判断CrO 键和Al O 键中 _键更强。研究发现

20、气态氯化铝(Al 2Cl6)是具有配位键的化合物，可溶于非极性溶剂， 分子中原子间的成键关系如图1 所示。由此可知该分子是 _(填“极性”或“非极性” )分子。请在图中属于配位键的斜线上加上箭头。图 1(2)V 2O5 是一种常见的催化剂，在合成硫酸、邻苯二甲酸酐、乙烯、丙烯的反应中，均使用五氧化二钒作催化剂。图 2五氧化二钒的结构式如图2 所示，则 1 个 V2O5 分子中含有 _个 键、 _个 键。在丙烯 (CH3CH=CH2 )分子中碳原子的杂化方式为_。16/24【解析】(1)Cr2O3 与铝粉反应生成铬和氧化铝，且该反应是一个自发的放热反应，由此可判断 CrO 键比 Al O 键弱。

21、根据气态氯化铝的结构与性质 (可溶于非极性溶剂 )知该分子是非极性分子， Cl 原子最外层有 7 个电子，只能与 Al 原子各提供 1 个电子形成 1 个共价键，因此， 1 个 Cl 原子与 2 个 Al 原子形成的化学键中有 1 个是配位键，箭头指向有空轨道的 Al 原子。 (2)根据 V 2O5 分子的结构式，可以看出 1 个分子中含有 4 个双键、 2 个单键，每个双键中含有 1 个键、1 个 键，单键全部是 键，故 1 个 V 2O5 分子中含有 6 个 键、4 个 键。 在丙烯 (CH 3CH=CH2)分子中，双键碳原子为 sp2 杂化；甲基中的碳原子为 sp3 杂化。【答案】(1)

22、Al O非极性(2) 64sp3、sp23(2018 试题调研 )已知 A 、B、 C、 D、E 为第二至第四周期的元素，其原子序数依次增大。 A 原子最外层电子数是其内层电子总数的2 倍，B 原子 s 轨道上的电子数与 p 轨道上的电子数相等，C 在元素周期表的各元素中电负性最大，D 的基态原子核外有6 个能级且全部充满电子， E 原子基态时未成对电子数是同周期元素中最多的。请回答下列问题：(1)基态 E 原子的价电子排布式为_。(2)A 和 B 中，第一电离能较大的是 _(填元素符号 )；B 的简单氢化物的立体构型是 _，中心原子的杂化类型是_。(3)A 22与 B22 互为等电子体， B

23、22 的电子式可表示为 _，1 mol B22 中含有的 键数目为 _。(4) 用氢键表示式写出 C 的氢化物水溶液中存在的所有氢键_。【解析】 A 、 B、C、D、E 都是前四周期的元素，它们的原子序数依次增大。 A 原子最外层电子数是其内层电子总数的 2 倍，则 A 原子有 2 个电子层，最外层电子数为 4，故 A 为碳元素； C 在元素周期表的各元素中电负性最大，则17/24C 为氟元素； B 原子 s 轨道上的电子数与p 轨道上的电子数相等，且原子序数小于氟元素的原子序数，则B 为氧元素； D 的基态原子核外有6 个能级且全部充满电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p6

24、4s2，则 D 为钙元素； E 为第四周期元素，且 E 原子基态时未成对电子数是同周期元素中最多的，则 E 为铬元素。(1)E为 Cr，基态 Cr 原子的价电子排布式为3d54s1。(3)C22与 O22 互为等电子体， 结构相似，O22 的电子式可表示为 O?O2，1 mol O22 中含有的 键数目为 2NA 。(4)HF 水溶液中存在的所有氢键为FH, F、FH, O、OH, F、OH, O。【答案】 (1)3d54s1(2)OV 形sp3(3)O?O2 2NA(4)FH,F、FH,O、OH,F、OH,O4(2018 试题调研 )金属钒 (V) 广泛应用于航空、化工、能源等行业。(1)基态钒原子核外有_个运动状态不同的电子，价电子排布式为_。(2)VCl 2 溶液与乙二胺 (H2NCH2CH2NH 2) 可形成配离子 V(En) 2 2 (En是乙二胺的简写) ，该配离子中所含非金属元素的电负性由大到小的顺序是_(用元素符号表示 )。乙二胺分子中氮原子的杂化轨道类型为_，乙二胺和三甲胺 N(CH 3)3 均属于胺，且相对分子质量相近， 但乙二胺比三甲胺的