高考化学二轮复习 专题21 物质结构与性质教学案（含解析）

1、专题21 物质结构与性质1原子结构与元素的性质(1)了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(136号)原子核外电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。(2)了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。(3)了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。(4)了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。2化学键与物质的性质(1)理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。(2)了解共价键的主要类型键和键，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。(3)了解简单配合物的成键情况。(4)了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构

2、与性质的关系。(5)理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。(6)了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)，能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或者离子的空间结构。3分子间作用力与物质的性质(1)了解化学键和分子间作用力的区别。(2)了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含有氢键的物质。(3)了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构粒子、粒子间作用力的区别。一、原子结构与元素的性质1基态原子的核外电子排布(1)排布规律能量最低原理：基态原子核外电子先占有能量最低的原子轨道，如Ge：1s22s22p63s23p63d104s24p2

3、。泡利原理：每个原子轨道上最多只容纳2个自旋状态不同的电子。洪特规则：原子核外电子在能量相同的各轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同。注意：洪特通过分析光谱实验得出：能量相同的原子轨道在全充满(如d10)、半充满(如d5)和全空(如d0)时体系能量较低，原子较稳定。如Cr原子的电子排布式为Ar3d54s1；Cu原子的电子排布式为Ar3d104s1。(2)表示形式电子排布式：用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数。如K：1s22s22p63s23p64s1或Ar4s1。电子排布图：每个小方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子，如碳原子。2电离能(1)同周期元素随

4、着原子序数的递增，原子的第一电离能逐渐增大；但A族元素的第一电离能大于A族元素的第一电离能，A族元素的第一电离能大于A族元素的第一电离能。同主族元素，从上到下第一电离能逐渐减小。(2)如果某主族元素的In1远大于In，则该元素的常见化合价为n，如钠元素I2远大于I1，所以钠元素的化合价为1。而过渡元素的价电子数较多，且各级电离能之间相差不大，所以常表现多种化合价，如锰元素有2价7价。3电负性(1)变化规律：同一周期，从左到右，元素的电负性递增；同一主族，自上到下，元素的电负性递减。(2)运用：确定元素类型(电负性1.8，非金属元素；电负性1.8，金属元素)；确定化学键类型(两元素电负性差值1.

5、7，离子键；两元素电负性差值1.7，共价键)；判断元素价态正负(电负性大的为负价，小的为正价)；电负性是判断元素金属性和非金属性强弱的重要参数之一。二、分子结构与性质1共价键(1)性质：共价键具有饱和性和方向性。(2)分类：根据形成共价键的共用电子对的偏向或偏离的情况，分为极性键和非极性键；根据形成共价键的原子轨道重叠方式的不同，分为键和键；配位键：形成配位键的条件是成键原子一方(A)能够提供孤电子对，另一方(B)具有能够接受电子对的空轨道，可表示为AB。(3)键参数键能：气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。键能越大，共价键越牢固；键长：形成共价键的两原子之间的核间距。键长越短，共

6、价键越牢固；键角：在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角。2分子的立体结构(1)价层电子对互斥理论几种分子或离子的立体构型分子或离子中心原子的孤电子对数分子或离子的价层电子对数分子或离子的立体构型名称CO202直线形SO213V形H2O24V形BF303平面三角形CH404正四面体形NH04正四面体形NH314三角锥形SO14三角锥形(2)杂化轨道理论常见杂化轨道类型与分子构型规律杂化轨道类型 参加杂化的原子轨道 分子构型 示例 sp 一个s轨道，一个p轨道 直线形 CO2、BeCl2、HgCl2 sp2 一个s轨道，二个p轨道 平面三角形 BF3、BCl3、CH2O sp3 一个s轨道

7、，三个p轨道 正四面体 CH4、CCl4、NH 具体情况不同 NH3(三角锥形)、H2S、H2O(V形) (3)键的极性和分子极性的关系： 类型 实例 两个键之间的夹角 键的极性 分子的极性 空间构型 X2 H2、N2 -非极性键 非极性分子 直线形 XY HCl、NO -极性键 极性分子 直线形 XY2(X2Y) CO2、CS2 180° 极性键 非极性分子 直线形 SO2 120° 极性键 极性分子 V形 H2O、H2S 105° 极性键 极性分子 V形 XY3 BF3 120° 极性键 非极性分子 平面三角形 NH3 107° 极性键 极

8、性分子 三角锥形 XY4 CH4、CCl4 109°28 极性键 非极性分子 正四面体形 【特别提醒】通常对于ABn型分子，若中心原子最外层电子全部参与成键，则为非极性分子；若中心原子最外层电子部分成键则为极性分子。4配合物理论 (1)配合物的组成： 配体：含有孤电子对的分子或离子，如NH3、H2O、Cl、Br、I、SCN等。 中心离子：一般是金属离子，特别是过渡金属离子，如Cu2、Fe3等。 配位数：直接同中心原子(或离子)配位的含有孤电子对的分子(或离子)的数目。 (2)常见配合物：如Cu(NH3)4(OH)2、Cu(NH3)4SO4、Ag(NH3)2OH、Fe(SCN)3等。

9、5影响物质溶解度的因素 (1)相似相溶： 极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。 溶质与溶剂结构相似，溶解度较大。 (2)溶质能与溶剂形成氢键，溶解度较大。 (3)溶质能与溶剂反应，溶解度较大。 三、晶体结构与性质 1晶体的基本类型与性质 离子晶体 分子晶体 原子晶体 金属晶体 结 构组成晶体微粒 阴、阳离子 分子 原子 金属阳离子和自由电子 微粒间作用力 离子键 范德华力或氢键 共价键 金属键 离子晶体 分子晶体 原子晶体 金属晶体 物 理 性 质 熔、沸点 较高 低 很高 一般较高，少部分低 硬度 硬而脆 小 大 一般较大，少部分小 导电性 不良(熔融可导电) 不良 不良 良

10、导体 典型实例 离子化合物 多数非金属单质及其氧化物、氢化物等 金刚石、SiO2、晶体硅、SiC等 金属单质 2立方晶胞中粒子数目的计算 3晶体熔、沸点高低的比较 (1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律： 原子晶体离子晶体分子晶体。 金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等沸点很高，汞、铯等沸点很低。 (2)原子晶体： 原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石碳化硅硅。 (3)离子晶体： 一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgOMgCl2，NaClCsCl。 (4)分子晶体： 分子间作用力越

11、大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常高。如H2OH2TeH2SeH2S。 组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如SnH4GeH4SiH4CH4。 组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如CON2。 (5)金属晶体： 金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：NaMgAl。 考点一原子结构与性质例1(2015·福建理综，31，15分)科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为_。(2)下列关于CH4和CO2的

12、说法正确的是_(填序号)。a固态CO2属于分子晶体bCH4分子中含有极性共价键，是极性分子c因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2dCH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp(3)在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。基态Ni原子的电子排布式为_，该元素位于元素周期表的第_族。Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有_ mol 键。(4)一定条件下，CH4和CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物俗称“可燃冰”。参数分子分子直径/nm分子与

13、H2O的结合能E/kJ·mol1CH40.43616.40学CO20.51229.91“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是_。为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0. 586 nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是_。答案(1)H、C、O(2)ad(3)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s28(4)氢键、范德华力CO2的分子直径小于笼状空腔直径，且与H2O的结合力大于CH4【变式探究】(2014·课标全国卷，37，15分)早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、

14、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a0.405 n

15、m，晶胞中铝原子的配位数为_。列式表示Al单质的密度_g·cm3(不必计算出结果)。答案(1)X射线衍射(2)41s22s22p63s23p63d5血红色(3)sp3、sp26NACH3COOH存在分子间氢键16(4)12 考点二分子结构与性质例2(2015·山东理综，33，15分)氟在自然界中常以CaF2的形式存在。(1)下列关于CaF2的表述正确的是_。aCa2与F间仅存在静电吸引作用bF的离子半径小于Cl，则CaF2的熔点高于CaCl2c阴阳离子比为21的物质，均与CaF2晶体构型相同dCaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电(2)CaF2难溶于水，

16、但可溶于含Al3的溶液中，原因是_(用离子方程式表示)。已知AlF在溶液中可稳定存在。(3)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为_，其中氧原子的杂化方式为_。(4)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)3F2(g)=2ClF3(g)H313 kJ·mol1，FF键的键能为159 kJ·mol1，ClCl键的键能为242 kJ·mol1，则ClF3中ClF键的平均键能为_kJ·mol1。ClF3的熔、沸点比BrF3的_(填“高”或“低”)。答案(1)bd(2)3CaF2Al3=3Ca2Al

17、F(3)V形sp3杂化(4)172低【变式探究】(2015·江苏化学，21A，12分)下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：2Cr2O3CH3CH2OH16H13H2O4Cr(H2O)633CH3COOH(1)Cr3基态核外电子排布式为_；配合物Cr(H2O)63中，与Cr3形成配位键的原子是_(填元素符号)。(2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为_；1 mol CH3COOH分子含有键的数目为_。(3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为_(填化学式)；H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为_。解析(1)Cr为24号元素，注意写Cr3基态核外电子

18、排布式时，应先写出铬原子的基态核外电子排布式Ar3d54s1，再由外向内依次失去3个电子，则Cr3基态核外电子排布式为Ar3d3；Cr3有空轨道，H2O中O有孤对电子，形成配合物时O为配位原子。(2)CH3COOH中CH3中的碳原子为sp3杂化，COOH中的碳原子为sp2杂化。由CH3COOH的结构式，可知1 mol分子中含有键7 mol。(3)采用“左右移位，平衡电荷”法，可得出与H2O互为等电子体的阳离子H2F。H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除了因为它们都是极性分子外，还因为它们分子间还可以形成氢键。答案(1)1s22s22p63s23p63d3(或Ar3d3)O(2)sp3杂

19、化和sp2杂化7NA(或7×6.02×1023)(3)H2FH2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键考点三晶体结构与性质例3(2015·课标全国卷，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，该化合物熔点为25

20、3 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，六元环中最多有_个C原子在同一平面。答案(1)电子云2(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(3)键和键sp杂化CO2、COS、SCN、OCN等(4)分子 (5)32124【变式探究】(2015·课标全国卷，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，

21、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a0.566 nm，F的化学式为_；晶胞中A原子的配位

22、数为_；列式计算晶体F的密度(g·cm3 )_ _。答案(1)O1s22s22p63s23p3(或Ne 3s23p3)(2)O3O3相对分子质量较大，范德华力较大分子晶体离子晶体(3)三角锥形sp3(4)V形42Cl22Na2CO3H2O=Cl2O2NaHCO32NaCl(或2Cl2Na2CO3=Cl2OCO22NaCl)(5)Na2O82.27 g/cm31(2016·高考全国丙卷)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_。(2)根据元素周期律，原子半径Ga_As，第一电离能Ga

23、_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)CaF3的熔点高于1 000 ，GaCl3的熔点为77.9 ，其原因是_。(5)GaAs的熔点为1 238 ，密度为 g·cm3，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 g·mol1和MAs g·mol1，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)1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3(2

24、)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×100%2(2016·高考全国甲卷)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

25、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：ICu1 958 kJ·mol1、INi1 753 kJ·mol1，ICu>INi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 g·cm3，晶胞参数a_nm。解析：(1)Ni是28号元素，根据核外电子的排布规律可知，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。根据洪特规则可知，Ni原子3d能级上8个电子尽可能分占5个不同的轨道，其未

26、成对电子数为2。(2)SO中，S原子的价层电子对数为4，成键电子对数为4，故SO的立体构型为正四面体。Ni(NH3)62中，由于Ni2具有空轨道，而NH3中N原子含有孤电子对，两者可通过配位键形成配离子。由于NH3分子间可形成氢键，故NH3的沸点高于PH3。NH3分子中，N原子形成3个键，且有1个孤电子对，N原子的轨道杂化类型为sp3，立体构型为三角锥形。由于空间结构不对称，NH3属于极性分子。(3)Cu、Ni均属于金属晶体，它们均通过金属键形成晶体。因Cu元素基态原子的价层电子排布式为3d104s1,3d能级全充满，较稳定，失去第2个电子较难，因此ICu>INi。(4)由晶胞结构图可知

27、，Ni原子处于立方晶胞的顶点，Cu原子处于立方晶胞的面心，根据均摊法，每个晶胞中含有Cu原子的个数为6×3，含有Ni原子的个数为8×1，故晶胞中Cu原子与Ni原子的数量比为31。根据mV可得，1 mol晶胞的质量为(64×359) ga3×d g·cm3×NA，则a cm×107 nm。答案：(1)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s22(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)31×1073(2016

28、3;江苏，21，12分)Zn(CN)42在水溶液中与HCHO发生如下反应：4HCHOZn(CN)424H4H2O=Zn(H2O)424HOCH2CN(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)NH(5)4(2016·四川，8，

29、13分)M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z是一种过渡元素。M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍，R是同周期元素中最活泼的金属元素，X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物，Z的基态原子4s和3d轨道半充满。请回答下列问题：(1)R基态原子的电子排布式是_，X和Y中电负性较大的是_(填元素符号)。(2)X的氢化物的沸点低于与其组成相似的M的氢化物，其原因是_ _。(3)X与M形成的XM3分子的空间构型是_。(4)M和R所形成的一种离子化合物R2M晶体的晶胞如图所示，则图中黑球代表的离子是_(填离子符号)。(5)在稀硫酸中，Z的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化M

30、的一种氢化物，Z被还原为3价，该反应的化学方程式是_。【解析】首先推断元素，M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍，M是O；R是同周期元素中最活泼的金属元素，R是Na；X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物，X是S，则Y是Cl；Z是一种过渡元素，基态原子4s和3d轨道半充满，即价电子构型为3d54s1，Z是Cr。(1)R是Na，位于周期表第三周期A族，其基态原子的电子排布式是Ne3s1或1s22s22p63s1；S和Cl中，非金属性强的电负性大，故电负性较大的是Cl。(2)由于氧原子电负性大，H2O分子能形成氢键，而H2S不

31、能，故H2O的沸点远远高于H2S。(3)SO3中硫原子的价层电子对数是：3(63×2)×3，没有孤电子对，分子的空间构型是平面三角形。(4)白球个数：8×6×4，黑球个数：8，由于这种离子化合物的化学式为Na2O，黑球代表的是Na。(5)根据题意，在稀硫酸中K2Cr2O7被还原为Cr3，则被氧化的化合物是H2O2，H2O2被氧化为O2，反应的化学方程式是3H2O2K2Cr2O74H2SO4=Cr2(SO4)33O27H2OK2SO4。【答案】(1)Ne3s1(或1s22s22p63s1)Cl(2)H2S分子间不存在氢键，H2O分子间存在氢键(3)平面三角

32、形(4)Na(5)3H2O2K2Cr2O74H2SO4=Cr2(SO4)33O27H2OK2SO45(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，分析其变化规律及原因_ _。GeCl4GeBr4GeI4熔点/49.526146沸点/83.1186约400(4)光催化还原CO2制备CH4反应中，带状纳米Zn2GeO

33、4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a565.76 pm，其密度为_g·cm3(列出计算式即可)。【解析】(1)Ge为32号元素，其基态原子核外电子排布式为Ar3d104s24p2，有2个未成对电子。【答案】(1)3d104s24p22(2

34、)锗原子半径大，原子间形成的单键较长，P­P轨道肩并肩重叠程度很小，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)O>Ge>Zn(5)sp3共价键(6)(，)×1071【2015新课标卷理综化学】化学选修3：物质结构与性质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核外出现的概率密度分布可用 形象化描述。在基态原子中，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 ，

35、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253K，沸点为376K，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： 石墨烯晶体 金刚石晶体在石墨烯晶体中，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，六元环中最多有 个C原子在同一平面。【答案】（1）电子云 2（2）C有4个价电子且半径较小，难以通过得或失电子达到稳定电子结构（3）键和键 sp CO2、SCN-（4）分子（5）3 2

36、12 4（3）CS2分子中，C与S原子形成双键，每个双键都是含有1个键和1个键，分子空间构型为直线型，则含有的共价键类型为键和键；C原子的最外层形成2个键，无孤对电子，所以为sp杂化；O与S同主族，所以与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子为CO2；与二氧化碳互为等电子体的离子有SCN-，所以SCN-的空间构型与键合方式与CS2相同；（4）该化合物熔点为253K，沸点为376K，说明熔沸点较低，所以为分子晶体；（5）根据均摊法来计算。石墨烯晶体中，每个C原子被3个6元环共有，每个六元环占有的C原子数是6×1/3 = 2； 每个C原子周围形成4个共价键，可以组合六个角，每个角延伸为两

37、个六元环，因此每个碳原子连接有2×6=12个六元环；单键构成的六元环，有船式和椅式两种构象。船式构象的船底四个原子是共面的；椅式构象中座板部分的四个原子是共面的。所以六元环中最多有4个C原子共面（原解：根据数学知识，3个C原子可形成一个平面，而每个C原子都可构成1个正四面体，所以六元环中最多有4个C原子共面。）2【2015新课标卷理综化学】化学选修3：物质结构与性质(15分）A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元索，A2-和B+具有相同的电子构型；C、 D为同周期元索，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

38、(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1：3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，a0.566nm， 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(g -3) 。【答案】（1）O；1s22s22p63s23p3（或Ne

39、3s23p3）（2）O3；O3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；4；2Cl22Na2CO3H2OCl2O2NaHCO32NaCl（或2Cl22Na2CO3Cl2OCO22NaCl）（5）Na2O；8；（3）C和D反应可生成组成比为1：3的化合物E，即E是PCl3， 其中P含有一对孤对电子，其价层电子对数是4，所以E的立体构型为三角锥形，中心原子的杂化轨道类型为sp3。 （4）化合物Cl2O分子中氧元素含有2对孤对电子，价层电子对数是4，所以立体构型为V形。单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A，则化学方程式为2Cl22Na2CO3H2OCl

40、2O2NaHCO32NaCl。 （5）根据晶胞结构可知氧原子的个数，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8个，即晶胞中A 原子的配位数为8。晶体F的密度。3【2015山东理综化学】（12分）化学-物质结构与性质氟在自然界中常以CaF2的形式存在。（1）下列关于CaF2的表述正确的是_。aCa2与F间仅存在静电吸引作用bF的离子半径小于Cl，则CaF2的熔点高于CaCl2c阴阳离子比为2：1的物质，均与CaF2晶体构型相同dCaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电（2）CaF2难溶于水，但可溶于含Al3的溶液

41、中，原因是_(用离子方程式表示)。已知AlF63-在溶液中可稳定存在。（3）F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为_，其中氧原子的杂化方式为_。（4）F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)3F2(g)=2ClF3(g) H=313kJ·mol1，FF键的键能为159kJ·mol1，ClCl键的键能为242kJ·mol1，则ClF3中ClF键的平均键能为_kJ·mol1。ClF3的熔、沸点比BrF3的_(填“高”或“低”)。【答案】（1）bd（2）Al3+3CaF2= 3Ca2+AlF63-

42、（3）角形或V形；sp3。（4）172；低。（3）OF2分子中O与2个F原子形成2个键，O原子还有2对孤对电子，所以O原子的杂化方式为sp3，空间构型为角形或V形。（4）根据焓变的含义可得：242kJ·mol1+3×159kJ·mol16×EClF =313kJ·mol1，解得ClF键的平均键能EClF =172 kJ·mol1；组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，所以ClF3的熔、沸点比BrF3的低。4【2015福建理综化学】 化学-物质结构与性质（13分）科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。（1

43、）CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为_。（2）下列关于CH4和CO2的说法正确的是_(填序号)。a固态CO2属于分子晶体bCH4分子中含有极性共价键，是极性分子c因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2dCH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp（3）在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2.基态Ni原子的电子排布式为_，该元素位于元素周期表的第_族。Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1mol Ni(CO)4中含有_mol键。（4）一定条件下，CH4和CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参

44、数见下表。CH4与H2O形成的水合物俗称“可燃冰”。“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是_。为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0. 586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是_。【答案】(13分)（1）H、C、O；（2）a、d；（3）1s22s22p63s23p63d84s2或Ar 3d84s2；VIII；8。（4）氢键、范德华力；CO2的分子直径小于笼状空腔直径，且与H2O的结合力大于CH4。5【2015海南化学】选修3物质结构与性质19（6分）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

45、中的溶解度C氢化镁的晶格能 DDNA的双螺旋结构19（14分）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键长由两类，一类键长约140pm，另一类键长约为160pm，较短的键为 (填图2中

46、字母)，该分子中含有 个键。（4）V2O5 溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠（Na3VO4），该盐阴离子的立体构型为 ；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图3所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为 。【答案】19AC。19（1）第4周期B族，电子排布图略。（2）4，2。（3）2，V形；sp2杂化； sp3杂化； a，12。（4）正四面体形；NaVO3。（3）SO2 分子中S原子价电子排布式为3s23p4，价层电子对数是2对，分子的立体构型为V形；根据杂化轨道理论判断气态SO3单分子中S原子的杂化轨道类型为sp2杂化；由SO3的三聚体环状结构判断，该结构中S原子形成4个键，硫原子的杂化轨道类型

47、为sp3杂化；该结构中SO键长两类，一类如图中a所示，含有双键的成分键能较大，键长较短，另一类为配位键，为单键，键能较小，键长较长；由题给结构分析该分子中含有12个键。（4）根据价层电子对互斥理论判断钒酸钠（Na3VO4）中阴离子的立体构型为正四面体形；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图3所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为NaVO3。6【2015江苏化学】物质结构与性质下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：2Cr2O723CH3CH2OH16H13H2O4Cr(H2O)633CH3COOH（1）Cr3基态核外电子排布式为_；配合物Cr(H2O)63中，与Cr3形成配位键的原子是_(填元素符

48、号)。（2）CH3COOH中C原子轨道杂化类型为_；1molCH3COOH分子中含有键的数目为 _。（3）与H2O互为等电子体的一种阳离子为_(填化学式)；H2O与CH3CH3OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为_。【答案】（1）1s22s22p63s23p63d3或Ar2d3，O；（2）sp3、sp2，7mol或7NA；（3）H2F，H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键。 1【2014年高考海南卷第19-题】（6分）对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)，下列叙述正确的是 ASiX4难水解 BSiX4是共价化合物 CNaX易水解 DNaX的熔点一般高于SiX42【2014年高考海南卷第19-题】（14分）碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图： 回答下列问题： （1）金刚石、石墨、C60.碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为_。 （2）金刚石、石墨烯（指单层石墨）中碳原子的杂化形式分别为_、_。 （3）C60属于_晶体，石墨属于_晶体。 （4）石墨晶体中，层内C-C键的键长为142 pm，而金刚石中C-C键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在C-C间的_共价键，而石墨层内的C-C间不