2022届高考化学二轮教学案-题型四物质结构与性质综合题(选考)题型突破

一以某种元素及化合物为载体的综合题1．题型特点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．解题指导(1)提高审题能力，圈画出题干中的关键词语，一定要看清楚题干的要求。(2)熟记第四周期元素在元素周期表中的信息，通过原子结构推断或解释元素的性质。(3)熟记成键原理，突破价层电子对数与杂化轨道，价层电子对数与分子、离子的立体构型。(4)计算题，看清楚题干中各物理量的单位，先统一单位再计算。熟记面心立方最密堆积、六方最密堆积、简单立方堆积、体心立方堆积中金属元素的配位数分别为12、12、6、8。(5)注意语言描述的准确性和逻辑性。1．(2020·安庆二模)硼及其化合物在工农业生产、新型材料等方面应用广泛。回答下列问题：(1)B的基态原子核外电子排布式为________________，与硼处于同周期且相邻的两种元素和硼的第一电离能由大到小的顺序为________________。(2)硼、铝同主族，晶体硼的熔点为2300℃，而金属铝的熔点为660.3℃，试从晶体结构解释其原因：______________________________________________________________________。(3)我国著名化学家申泮文教授对硼烷化学的研究开启了无机化学的新篇章。①最简单的硼烷是B2H6，其分子结构如图所示：B原子的杂化方式为________________。②氨硼烷(NH3BH3)被认为是最具潜力的新型储氢材料之一，该分子内存在________(填字母)。A．σ键 B．π键C．配位键 D．离子键③NaBH4是一种重要的储氢载体，NaBH4中阴离子的立体构型是______________________。(4)氮化硼(BN)晶体是一种特殊的高硬度材料，其结构如图所示：晶胞沿z轴在平面的投影图中，B原子构成的几何形状是________________。已知氮化硼晶体中晶胞参数为anm，设阿伏加德罗常数值为NA，则该晶体的密度表达式为_______g·cm－3。答案(1)1s22s22p1C＞Be＞B(2)铝为金属晶体，晶体硼为原子晶体，原子间靠共价键结合，作用力较强，因此其熔点高于铝(答案合理即可)(3)①sp3②AC③正四面体形(4)正方形eq\f(1023,NA·a3)解析(4)晶胞的质量m＝ρ·V＝eq\f(4×11＋14,NA)g，故ρ＝eq\f(\f(4×25,NA),a×10－73)g·cm－3＝eq\f(1023,NA·a3)g·cm－3。2．氟的单质及含氟化合物用途广泛。(1)基态氟原子的电子排布式为____________________。主族元素中第一电离能最大的元素是________(填元素符号)。(2)NF3广泛用于电子工业，BF3是有机合成的催化剂。NF3分子呈三角锥形、BF3分子呈平面三角形，其立体构型差异的主要原因是_______________________________________________(用杂化轨道理论和价层电子对互斥理论解释)。(3)与H2F＋互为等电子体的分子和离子分别是______________________(各填一种)。NH4F中含有的化学键有________(填字母)。a．配位键 b．离子键c．金属键 d．共价键(4)CsF是离子晶体，其Borm－Haber图示如下：由Borm－Haber图知，Cs原子的第一电离能为________kJ·mol－1，F—F键的键能为__________kJ·mol－1，CsF的晶格能为________kJ·mol－1。(5)Al3＋、Fe3＋和Cr3＋等离子能与F－形成配合物。工业冶炼铝的助熔剂Na3AlF6的配离子是________(填化学式)。(6)钾、镍和氟形成一种特殊晶体，其晶胞如图所示。在该晶体Nin＋中n＝________。NA是阿伏加德罗常数的值，该晶体密度ρ＝______________(只列出计算式)。答案(1)1s22s22p5(或[He]2s22p5)F(2)NF3中N采用sp3杂化，N原子上有1对孤电子对；BF3中B采用sp2杂化，B原子上没有孤电子对(3)H2O、NHeq\o\al(－,2)abd(4)375.7158.8756.9(5)AlFeq\o\al(3－,6)(6)2eq\f(39×4＋59×2＋19×8,NA×400×10－102×1308×10－10)g·cm－3解析(3)H2F＋、H2O、NHeq\o\al(－,2)、H2S互为等电子体。NH4F中不存在金属键。(5)Na3AlF6是配合物，配离子是AlFeq\o\al(3－,6)，内界是AlFeq\o\al(3－,6)，外界是Na＋。(6)观察晶胞图示，粒子位置如下：顶角棱上面上体心均摊数目K08024Ni80012F016428在该晶体中，含K＋和F－，根据电荷守恒知，镍离子为Ni2＋。ρ＝eq\f(39×4＋59×2＋19×8,NA×400×10－102×1308×10－10)g·cm－3。3．铁元素及其化合物在生产生活中有着不可替代的作用和地位，运用关于铁元素及其化合物的物质结构知识回答下列问题。(1)基态Fe原子的价层电子排布式为____________________；铁元素在周期表中的位置为________________。(2)某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与，丙酮(CH3COCH3)分子中碳原子轨道的杂化类型是________，1mol丙酮分子中含有σ键的数目为________，乙醇的沸点高于丙酮，这是因为____________________。(3)组成(NH4)2Fe(SO4)2的元素中，除H外其余非金属元素的第一电离能由大到小顺序为________。以下作用力在(NH4)2Fe(SO4)2晶体中存在的有________(填字母)。A．离子键 B．极性共价键C．非极性共价键 D．配位键E．范德华力 F．金属键(4)铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。则铁原子的配位数为________，若该晶胞的参数为anm，则铁原子和镁原子的核间距为________。答案(1)3d64s2第四周期Ⅷ族(2)sp2和sp39NA乙醇分子间存在氢键(3)N>O>SABD(4)8eq\f(\r(3),4)anm解析(2)CH3COCH3中单键均为σ键，双键中含1个σ键，羰基上的C为sp2杂化，甲基上的C为sp3杂化，1mol丙酮共有9molσ键，数目为9NA。(3)N的2p轨道半充满，处于较稳定状态，故N、O、S的第一电离能由大到小的顺序为N>O>S；(NH4)2Fe(SO4)2晶体中含有离子键、极性共价键、配位键。(4)根据均摊法，1个晶胞中共有4个铁原子、8个镁原子，一个镁原子周围有4个铁原子，配位数为4，一个铁原子周围有8个镁原子，配位数为8；在晶胞的体对角线的eq\f(1,4)处有一个Mg，它与最近的Fe的距离为eq\f(\r(3),4)anm。4．铜及其化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。回答下列问题：(1)Cu2O中阳离子的基态核外电子排布式为________；Cu和Ni在元素周期表中的位置相邻，Ni在元素周期表中的位置是________。(2)将过量的氨水加到硫酸铜溶液中，溶液最终变成深蓝色，继续加入乙醇，析出深蓝色的晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O。①乙醇分子中C原子的杂化轨道类型为________；NH3与H＋以配位键形成的NHeq\o\al(＋,4)的立体构型是________。②[Cu(NH3)4]SO4·H2O中存在的化学键除了极性共价键外，还有________________________。③NH3极易溶于水的原因主要有两个，一是__________________________________________，二是___________________________________________________________________________。(3)CuSO4溶液中加入过量KCN溶液能生成配离子[Cu(CN)4]2－，1molCN－中含有的π键数目为________________________________________________________________________，与CN－互为等电子体的离子有______(写出一种即可)。(4)Cu与F形成的化合物的晶胞结构如图所示，若晶体密度为ag·cm－3，则Cu与F最近距离为________pm(用NA表示阿伏加德罗常数的值，列出计算表达式，不用化简)。答案(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)第四周期Ⅷ族(2)①sp3正四面体形②配位键、离子键③氨分子和水分子间能形成氢键氨分子和水分子都是极性分子，相似相溶(3)2NACeq\o\al(2－,2)(4)eq\f(\r(3),4)×eq\r(3,\f(4×64＋19,a·NA))×1010二以某类元素及化合物为载体的综合题1．题型特点以几种已知的元素立题，依托不同元素的物质，独立或侧重考查原子结构、分子结构和晶体结构。2．解题指导除“突破一”中的解题策略外，常见分析、比较类解题技巧如下：(1)第一电离能、电负性：掌握规律和特殊。(2)稳定性强弱：化学键的稳定性、分子的稳定性比较。(3)熔、沸点的高低、晶体类型、构成晶体微粒间作用力大小。①不同晶体类型的熔、沸点比较：一般规律。②同种晶体类型的熔、沸点比较：(结构相似)分子晶体、共价晶体、离子晶体。③金属晶体：由于金属键的差别很大，其熔、沸点差别也很大。1．N、P、As、Ga、Cr、Cu等元素形成的化合物种类繁多，具有重要的研究价值和应用价值。请回答下列问题：(1)基态Cr原子的价层电子排布式为________。(2)N2F2分子中，氮原子的杂化轨道类型为________，N2F2可能的两种结构为________________________________________________________________________。(3)PCl3和PCl5是磷元素形成的两种重要化合物，请根据价层电子对互斥理论推测PCl3的立体构型：______________。(4)砷化镓的熔点为1238℃，具有空间网状结构，作为半导体，性能比硅更优良。砷化镓属于________晶体。已知氮化硼与砷化镓属于同类型晶体，则两种晶体熔点较高的是________(填化学式)，其理由是____________________________________________________。上述两种晶体的四种元素电负性最小的是________(填元素符号)。(5)铜的化合物种类很多，如图所示的是氯化亚铜的晶胞结构，已知晶胞的棱长为acm，则氯化亚铜密度的计算式为ρ＝________g·cm－3(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。答案(1)3d54s1(2)sp2、(3)三角锥形(4)原子BN二者均为原子晶体，B—N键的键长比Ga—As键的键长短，键能更大Ga(5)eq\f(4×99.5,a3NA)解析(2)在N2F2分子中，F原子与N原子共用1对电子对达到8电子稳定结构，两个N原子间需共用两对电子对达到8电子稳定结构，即，因此1个N原子形成2个σ键，1个π键，还有1对孤电子对，因此价层电子对数为3，杂化轨道类型为sp2。因为存在氮氮双键，类比碳碳双键的顺反异构可知，可形成的两种分子结构为和。(3)磷原子最外层有5个电子，其中3个电子分别和氯原子形成三对共用电子对，另有一对孤电子对，根据价层电子对互斥理论推测PCl3的立体构型为三角锥形。(4)砷化镓是具有空间网状结构的晶体，熔点为1238℃，为原子晶体，氮化硼与砷化镓均属于原子晶体，B—N键的键长比Ga—As键的键长短，键能更大，故氮化硼晶体熔点较高。一般情况下，元素非金属性越强，电负性越大，四种元素中Ga的非金属性最弱，元素电负性最小。(5)根据晶胞结构图可知1个CuCl晶胞中Cu＋有8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4个，Cl－有4个，所以该晶胞中含有4个CuCl，已知晶胞的棱长为acm，体积为a3cm3，ρ＝eq\f(4×99.5,a3NA)g·cm－3。2．同周期元素中卤族元素的非金属性最强，能形成许多具有强氧化性的物质，回答下列问题。(1)写出基态溴原子核外电子排布式：_______________________________________________，氟、氯、溴、氧四种元素中，电负性由大到小的顺序为________________。(2)卤素单质的熔点、沸点随着元素原子序数的递增而升高，其原因是____________________；卤素可形成众多的二元化合物：如OF2、S2Cl2、NF3、PCl3、SnCl2、CCl4等。则SnCl2分子的立体构型为________，OF2的中心原子杂化类型为________。(3)氯化铬酰(CrO2Cl2)是有机合成中常用的氧化剂或氯化剂，它是易溶于CS2、CCl4的液体，则其晶体类型最可能是____________晶体，分子结构最可能是下列图Ⅰ中的________。试从结构上加以解释：____________________________________________________________。(5)氟化钙主要用作冶炼金属的助熔剂，其晶胞结构如图Ⅱ所示，则编号为①的微粒是________(写具体的微粒符号)，若该晶体的密度为ρg·cm－3，则晶胞Ca2＋、F－的最短距离为________cm(用NA表示阿伏加德罗常数的值，只写出计算式)。答案(1)[Ar]3d104s24p5(或1s22s22p63s23p63d104s24p5)F>O>Cl>Br(2)卤素单质是分子晶体，分子间作用力随着相对分子质量的增大而增大，而相对分子质量随着原子序数的增大而增大V形sp3(3)分子a(4)HClO、HClO2中氯元素化合价分别为＋1价、＋3价，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＋，K值更大一些(5)Ca2＋eq\f(\r(3),4)×eq\r(3,\f(4×78,ρNA))解析(2)SnCl2中每个锡原子形成2个σ键，另外还有1对孤电子对，故中心原子锡为sp2杂化，分子的立体构型为V形，同理分析知OF2的中心原子杂化类型为sp3。(3)由CrO2Cl2的溶解性及CCl4是非极性分子知，CrO2Cl2最可能是非极性分子，分子结构中的两个氯原子、两个氧原子处于对称位置，故其最可能的结构为a。(5)晶胞中，①代表的微粒个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，另一种微粒个数为8，其个数之比为1∶2，所以①代表Ca2＋，化学式为CaF2。设晶胞边长为acm，则a3·ρ＝eq\f(4×78,NA)，得a＝eq\r(3,\f(4×78,ρNA))，所以其最短距离为eq\f(\r(3),4)×eq\r(3,\f(4×78,ρNA))cm。3．在庆祝中华人民共和国成立70周年的阅兵仪式上，最后亮相的DF－31A洲际战略导弹是我国大国地位、国防实力的显著标志。其制作材料中包含了Fe、Cr、Ni、Na、C等多种元素。回答下列问题：(1)①基态Ni原子的价电子排布图为_______________________________________________。②基态铜原子核外电子的运动状态有________种。③NiO、CuO的晶体结构类型均为离子晶体，Ni2＋和Cu2＋的离子半径分别为69pm和73pm，则熔点：NiO________(填“<”或“>”)CuO。(2)EAN规则指的是配合物中心原子价电子数和配体提供的电子数之和为18的配合物，其分子结构和化学性质都较稳定。已知Cr(CO)6、Ni(CO)4和Fe(CO)x均符合EAN规则，性质稳定，而Co(CO)5不存在，V(CO)6则容易在化学反应中表现氧化性。①Fe(CO)x中x＝________。②从结构角度解释V(CO)6容易在化学反应中表现氧化性的原因：__________________________________________________________________________________________________。(3)已知Ni2＋与丁二酮肟生成鲜红色丁二酮肟镍沉淀，该反应可用于检验Ni2＋及含镍重量分析。①丁二酮肟分子中采取sp3杂化与sp2杂化的原子个数比为________。②解释丁二酮肟镍分子中为什么是N而不是O与Ni形成配位键：__________________________________________________________________________________________________。(4)科研人员在研究某种磁性氮化铁时发现，Fe构成正四面体空隙，N随机排列在空隙中，晶胞结构如图所示。X射线衍射实验表明，正六棱柱底面边长为acm，高为ccm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该磁性氮化铁的晶体密度为________g·cm－3(用含a、c、NA的代数式表示)。答案(1)①②29③>(2)①5②V(CO)6中心原子的价电子数和配体提供的电子数之和为17，不符合EAN规则，易得到一个电子，转化为更稳定的[V(CO)6]－，故表现氧化性(3)①1∶1②N元素的电负性比O元素的电负性小，N原子提供孤电子对的倾向更大，更易与Ni2＋形成配位键(4)eq\f(728,3\r(3)×a2cNA)解析(1)②铜为第29号元素，原子核外电子的运动状态各不相同，有29种。③NiO、CuO二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高。由于Ni2＋的半径小于Cu2＋的半径，因此熔点是NiO>CuO。(2)①Fe为第26号元素，价层电子排布式为3d64s2，价电子数为8，每个CO提供2个电子，则有8＋2x＝18，解得x＝5。②V(CO)6中心原子的价电子数和配体提供的电子数之和为5＋2×6＝17，不符合EAN规则，易得到一个电子，转化为更稳定的[V(CO)6]－，所以表现氧化性。(3)①两个甲基上碳原子和两个氧原子的价层电子对数均是4，均为sp3杂化，共4个原子；两个氮原子和与氮相连的两个碳原子的价层电子对数均是3，均为sp2杂化，共4个原子，所以采取sp3杂化的原子与采取sp2杂化的原子的个数比为1∶1。②N元素的电负性比O元素的电负性小，N原子提供孤电子对的倾向更大，更易与Ni2＋形成配位键。(4)由题给晶胞图可知，1个晶胞中含有的Fe原子的个数为3＋2×eq\f(1,2)＋12×eq\f(1,6)＝6，N原子的个数为2，晶胞体积为3·a·eq\f(\r(3),2)a·ccm3＝eq\f(3\r(3)a2c,2)cm3，则晶体密度为eq\f(56×6＋14×2,\f(3\r(3)a2c,2)×NA)g·cm－3＝eq\f(728,3\r(3)×a2cNA)g·cm－3。4．铁、铜、锌、镍等金属单质及其合金在生产、生活中有着非常重要的应用。请回答下列问题：(1)铜元素的焰色是绿色的，在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，该方法称为________。(2)金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液体Ni(CO)n，写出一个与Ni(CO)n中配体互为等电子体的离子：________(用化学符号填空)。(3)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)________(填“大于”或“小于”)I1(Cu)，原因是____________________________________________________。(4)《中华本草》等中医典籍中记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中，阴离子的立体构型为________，C原子的杂化方式为________。(5)已知铜晶体为面心立方最密堆积，若该晶体中一个晶胞(如图所示)的边长为acm，则铜晶体的密度为________g·cm－3(写出含a的表达式，用NA表示阿伏加德罗常数的值)。答案(1)光谱分析(2)CN－(或Ceq\o\al(2－,2)、Oeq\o\al(2＋,2))(3)大于Zn核外电子排布为全充满稳定结构，较难失电子(4)平面三角形sp2(5)eq\f(256,a3·NA)解析(2)CO分子中价电子总数为10，与CO互为等电子体的离子有CN－、Ceq\o\al(2－,2)、Oeq\o\al(2＋,2)等。(3)锌原子核外价层电子排布为3d104s2，为全充满稳定结构，较难失去电子；铜原子的价层电子排布为3d104s1，其中4s1为半充满结构，不如锌原子结构稳定。(4)根据价层电子对互斥理论可确定COeq\o\al(2－,3)中价层电子对数为3，由此可判断出COeq\o\al(2－,3)中碳原子采取了sp2杂化方式与氧原子成键，所有原子都在同一平面上，立体构型为平面三角形。－3＝eq\f(256,a3·NA)g·cm－3。三元素推断型综合题1．题型特点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。2．解题指导元素推断首先要抓住突破口，表现物质特征处大都是突破口所在，每种物质都有其独特的化学性质，当看到这些信息时，应积极联想教材中的相关知识(原子的结构特点、元素化合物的性质特性)，进行假设验证，综合上述信息推断元素为哪种，再根据试题要求解答相关问题。因而元素推断是解答这类问题的关键所在，常用元素推断方法有如下三种：(1)直觉法：直觉是以对经验的共鸣和理解为依据的，来自于厚实而清晰的知识积累和丰富而熟练的思维经验。因此扭转学生思维形式上的某种定势，打破固有因果链，通过适当的方法训练引发学生的直觉思维，是实现思维突破的重要途径。(2)论证法：通过对题目背景的初步分析，得到的可能猜测不止一种，这时就可以运用论证法，将可能的假设一一代入原题，与题中的逻辑关系对照，若结论与原题条件相符，则为正确答案，反之，则结论有误。(3)位置图示法：采用图形或图表对题目条件进行形象化的展示，直观地揭示题目条件间的内在联系和变化规律，使学生形象简洁、系统完整地把握题目的关键，降低思维难度，培养学生掌握规律、分析问题、解决问题的能力。1．X、Y、Z、W、R五种短周期非金属元素，原子序数依次增大。X、Y、Z、W为同周期元素，X原子的最高能级有两个空轨道，Y为同周期形成化合物种类最多的元素，Z原子的第一电离能大于W原子的第一电离能，R和Z同主族。请回答下列问题：(1)Y、Z、W三种元素的电负性由大到小的顺序为________________(用元素符号表示)。(2)R的基态原子的价层电子排布图为________________________。(3)W的常见氢化物的氢键的键能小于HF氢键的键能，但W的常见氢化物沸点高于HF沸点的原因是_______________________________________________________________________。(4)某种分子式为Y4Z4W8的物质(该物质中同种原子的化学环境完全相同，不含碳碳双键)是一种威力极强的炸药，则可推知其结构简式为________________。Y原子的杂化方式为________。(5)XR是一种耐磨材料，可由X的三溴化物和R的三溴化物于高温下在氢气的氛围中合成。①R的三溴化物分子的立体构型为_________________________________________________。②合成XR的化学方程式为_______________________________________________________。(6)Y与W形成的某种常见化合物的晶胞结构如图所示，该晶体中分子的配位数为________，若晶胞的棱长为anm，阿伏加德罗常数的值为NA，晶体的密度为________g·cm－3。答案(1)O>N>C(2)(3)每个H2O分子平均形成的氢键数目比每个HF分子平均形成的氢键数目多(4)sp3(5)①三角锥形②BBr3＋PBr3＋3H2eq\o(=,\s\up7(高温))BP＋6HBr(6)12eq\f(1.76×1023,a3×NA)解析X、Y、Z、W、R五种短周期非金属元素，原子序数依次增大，X、Y、Z、W为同周期元素，结合元素周期表可知，X、Y、Z、W位于第二周期，R位于第三周期，X原子的最高能级有两个空轨道，则2p轨道只有一个电子，故X为B元素；Y为同周期形成化合物种类最多的元素，即Y为C元素；Z与W处于同一周期，且Z的第一电离能大于W的第一电离能，则Z为N元素，W为O元素；R与Z同主族，所以R为P元素。(3)W的常见氢化物为H2O，每个H2O分子能形成4个分子间氢键，而每个HF分子只能形成2个分子间氢键，所以虽然H2O氢键的键能小于HF氢键的键能，但H2O的沸点高于HF的沸点。(4)Y4Z4W8的分子式为C4N4O8，该物质中同种原子的化学环境完全相同，不含碳碳双键，说明分子具有对称性，该物质是一种威力极强的炸药，说明含有硝基，由此可推知其结构简式为，每个C原子连接4个σ键，无孤电子对，故为sp3杂化。(6)由Y与W形成的化合物的晶胞图可以看出该化合物为CO2，每个CO2分子周围距离最近且相等的CO2分子共有12个，故该晶体中分子的配位数为12；若晶胞的棱长为anm，阿伏加德罗常数的值为NA，每个结构单元中含有CO2分子的数目为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，则ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(44×4,NAa×10－73)g·cm－3＝eq\f(1.76×1023,a3×NA)g·cm－3。2．A、B、C、D、E代表前四周期原子序数依次增大的五种元素。A、D同主族且有两种常见化合物DA2和DA3；工业上电解熔融C2A3制取单质C；B、E除最外层均只有2个电子外，其余各层全充满，E位于元素周期表的ds区。回答下列问题：(1)B、C中第一电离能较大的是________(填元素符号)，基态D原子价层电子排布图为______________________。(2)DA2分子的VSEPR模型是________。H2A比H2D熔、沸点高得多的原因是______________________________________________________________________________________________。(3)实验测得C与氯元素形成的化合物的实际组成为C2Cl6，其球棍模型如图所示。已知C2Cl6在加热时易升华，与过量的NaOH溶液反应可生成Na[C(OH)4]。①C2Cl6属于________(填晶体类型)晶体，其中C原子的杂化轨道类型为________杂化。②[C(OH)4]－中存在的化学键有________。(4)工业上制备B的单质是电解熔融B的氯化物，而不是电解BA，原因是_________________________________________________________________________________________________。(5)B、C的氯化物晶格能分别是2957kJ·mol－1、5492kJ·mol－1，二者相差很大的原因是______________________________________________________________________________。(6)D与E所形成化合物晶体的晶胞如图所示。①在该晶胞中，E的配位数为________。②原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置。如图晶胞中，原子坐标参数a为(0,0,0)；b为(eq\f(1,2)，0，eq\f(1,2))，c为(eq\f(1,2)，eq\f(1,2)，0)。则d的坐标参数为________。③已知该晶胞的密度为ρg·cm－3，则其中两个D原子之间的距离为________pm。(列出计算式即可)答案(1)Mg(2)平面三角形H2O分子间存在氢键(3)①分子sp3②极性共价键、配位键(或共价键、配位键)(4)熔融MgCl2能导电，可电解；MgO熔、沸点高，电解熔融MgO能耗大(5)Al3＋比Mg2＋电荷数多、半径小(6)①4②(1，eq\f(1,2)，eq\f(1,2))③eq\f(\r(2),2)×eq\r(3,\f(4×97,ρNA))×1010解析根据题给信息，可以推出A为O，B为Mg，C为Al，D为S，E为Zn。(1)同周期主族元素从左到右第一电离能逐渐增大，但由于Mg原子3s轨道上电子全充满，比较稳定，故第一电离能：Mg＞Al。基态S原子的价层电子数为6，其价层电子排布图为。(2)SO2中S有1对孤电子对，价层电子对数为3，故其VSEPR模型是平面三角形。由于H2O分子间存在氢键，故其熔、沸点比H2S高。(3)①由题意知，Al2Cl6－中存在极性共价键和配位键。(5)晶格能大小与离子所带电荷数及离子半径有关，由于Al3＋比Mg2＋电荷数多、半径小，故AlCl3的晶格能比MgCl2大得多。(6)①该晶胞中E的个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，D的个数为4，故E、D的配位数相同，根据D的配位数为4，可知E的配位数为4。②根据d的位置，可知其坐标参数为(1，eq\f(1,2)，eq\f(1,2))。③根据D原子的位置可知，两个D原子之间的距离为晶胞边长的eq\f(\r(2),2)，设晶胞边长为apm，则该晶胞的质量为eq\f(65×4＋32×4,NA)g＝ρg·cm－3×(a×10－10cm)3，解得a＝eq\r(3,\f(4×97,ρNA))×1010；故两个D原子之间的距离为eq\f(\r(2),2)×eq\r(3,\f(4×97,ρNA))×1010pm。3．X、Y、Z、R、W均为元素周期表中前四周期的元素，其原子序数依次增大；X2－和Y＋有相同的核外电子排布；Z的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低；R的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子最多；W为金属元素，X与W形成的某种化合物与Z的氢化物的浓溶液加热时反应可用于实验室制取Z的气态单质。回答下列问题(相关问题均用元素符号或化学式表示)：(1)R的基态原子的核外电子排布式是_______________________________________________。(2)Z的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低的原因是__________________________________________________________________________________________________。(3)X与Z中电负性较大的是________(填元素符号)；Z的某种含氧酸盐常用于实验室中X单质的制取，此酸根离子的立体构型是________，此离子中含有的化学键类型是________；X—Z—X的键角________109°28′(填“>”“<”或“＝”)。(4)X与Y形成的化合物Y2X的晶胞如图。其中X离子的配位数为________，以距离一个X离子最近的所有Y离子为顶点构成的几何体为________。该化合物与MgO相比，熔点较高的是________。(5)已知该化合物的晶胞边长为apm，则该化合物的密度为________g·cm－3。(列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的数值为NA)答案(1)[Ar]3d54s1(或1s22s22p63s23p63d54s1)(2)HF分子间形成氢键，HCl分子间不存在氢键(3)O三角锥形共价键<(4)8正方体MgO(5)eq\f(\f(62,NA)×4,a×10－103)解析X、Y、Z、R、W均为周期表中前四周期的元素，其原子序数依次增大；X2－和Y＋有相同的核外电子排布，则X在Y上一周期，且X位于第ⅥA族、Y位于第ⅠA族；Z的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低，则Z的氢化物中不含氢键，其上一周期同一族元素的氢化物有氢键；R的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多，则R为Cr元素；X位于第二周期，为O元素；Y、Z位于第三周期，Y为Na元素；W为金属元素，X与W形成的某种化合物与Z的氢化物的浓溶液加热时反应可用于实验室制取Z的气态单质，实验室用浓盐酸和二氧化锰制取氯气，所以W为Mn元素，Z为Cl元素。(1)R为Cr元素，其原子核外有24个电子，根据构造原理书写R的基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s1或1s22s22p63s23p63d54s1。(2)Z为Cl元素，氢化物的沸点与相对分子质量成正比，但含有氢键的氢化物沸点较高，HCl中不含氢键而HF中含有氢键，所以HF的沸点高于HCl。(3)X是O、Z是Cl，X与Z中电负性较大的是O；Z的某种含氧酸盐常用于实验室中X的单质的制取，实验室用氯酸钾制取氧气，ClOeq\o\al(－,3)中中心原子价层电子对数为3＋eq\f(7＋1－3×2,2)＝4且含有一对孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断此酸根离子的立体构型为三角锥形；此离子中含有的化学键类型是共价键；孤电子对和成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以其键角小于109°28′。(4)O与Na形成的化合物Na2O，根据晶胞结构可知，灰球为钠(Y)离子，白球为氧(X)离子，则该晶胞中氧离子的配位数为8；以距离一个氧离子最近的所有钠离子为顶点构成的几何体为正方体；离子化合物中，化合物的熔、沸点与晶格能成正比，晶格能与离子半径成反比、与电荷数成正比，钠离子半径大于镁离子，而电荷数小于镁离子，所以Na2O的熔点低于MgO。(5)该化合物的晶胞边长为apm，其体积为(a×10－10cm)3，该晶胞中钠离子个数为8、氧离子个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，则该化合物的密度为eq\f(\f(M,NA)×4,V)＝eq\f(\f(62,NA)×4,a×10－103)g·cm－3。四以新科技、新产品为载体的综合题1．题型特点以新科技的物质为素材，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．解题指导所选物质可能比较陌生，其实就是把原子、分子、晶体结构和性质等知识拼盘成一大题，设置若干个小问题，每一个小题考查相应的知识，解答这类问题应具备如下六个方面的知识储备：(1)基本化学用语：书写第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)化学键及分子间作用力：σ键或π键的数目；键参数；氢键；范德华力。(3)分子结构与性质：分子立体构型的判断、分子中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。(4)配合物组成结构的考查：配合物化学式的书写，配合物结构示意图的表示，配合物中的各种化学键。(5)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。(6)晶体结构和性质的考查：晶胞中微粒数目的计算，晶体熔、沸点往往受到氢键的影响。1．(2020·济宁线上一模)2020年2月15日，由国家科研攻关组的主要成员单位的专家组共同研判磷酸氯喹在细胞水平上能有效抑制新型冠状病毒(2019－nCoV)的感染。(1)已知磷酸氯喹的结构如图所示，则所含C、N、O三种元素第一电离能由大到小的顺序为_______________________________________________________________________________。P原子核外价层电子排布式为__________，其核外电子有________个运动状态。(2)磷酸氯喹中N原子的杂化方式为________，NH3是一种极易溶于水的气体，其沸点比AsH3的沸点高，其原因是___________________________________________________________。(3)磷化镓是一种由第ⅢA族元素镓(Ga)与第ⅤA族元素磷(P)人工合成的第Ⅲ～Ⅴ族化合物半导体材料。晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被P原子代替，顶点和面心的碳原子被Ga原子代替。①磷化镓晶体中含有的化学键类型为________(填字母)。A．离子键B．配位键C．σ键D．π键E．极性键F．非极性键②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。若沿y轴投影的晶胞中所有原子的分布图如图，则原子2的分数坐标为________。③若磷化镓的晶体密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶胞中Ga和P原子的最近距离为________pm。答案(1)N>O>C3s23p315(2)sp2、sp3NH3分子间能形成氢键(3)①BCE②(eq\f(1,4)，eq\f(3,4)，eq\f(1,4))③eq\f(\r(3),4)×eq\r(3,\f(404,ρNA))×1010解析(2)磷酸氯喹中N原子有两种情况，价层电子对数分别是3、4，根据价层电子对互斥理论判断N原子杂化类型分别为sp2、sp3；NH3分子间能形成氢键，而AsH3分子间不能形成氢键，所以NH3沸点高。(3)①金刚石晶胞内部的碳原子数为4，顶角和面心的碳原子为4，所以磷化镓晶体为原子晶体，只存在共价键，每个P与4个Ga以单键相连，每个Ga也与4个P以单键相连，而P最外层有5个电子、Ga最外层有3个电子，只能形成三对共用电子对，它们之间有四个共价键，所以有一个配位键，P与Ga之间存在的单键是极性共价键，是σ键。②P原子1和P原子2及其对称的另外两个P原子为正四面体结构，根据投影图可知晶胞在三维坐标的位置如图，则原子2的分数坐标为(eq\f(1,4)，eq\f(3,4)，eq\f(1,4))。③晶胞中P原子数为4，Ga原子数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，晶胞的质量m＝eq\f(4×101,NA)g＝eq\f(404,NA)g，化学式为GaP，晶胞的体积V＝eq\f(m,ρ)＝eq\f(404,ρNA)cm3，晶胞的边长a＝eq\r(3,\f(404,ρNA))cm，P原子与周围最近的4个Ga原子形成正四面体，晶胞顶角Ga原子与四面体中心P原子连线处于晶胞体对角线上，且二者距离等于体对角线长度的eq\f(1,4)，而体对角线长度等于晶胞棱长的eq\r(3)倍，所以晶胞中Ga和P原子的最近距离为eq\f(\r(3),4)a＝eq\f(\r(3),4)×eq\r(3,\f(404,ρNA))cm＝eq\f(\r(3),4)×eq\r(3,\f(404,ρNA))×1010pm。2．(2020·河南四校联考)2019年10月9日消息，诺贝尔化学奖颁给约翰·B·古迪纳夫、M·斯坦利·威廷汉和吉野彰，以表彰他们“开发锂离子电池”的贡献。磷酸亚铁锂(化学式：LiFePO4)是锂离子电池电极材料，主要用于动力锂离子电池，作为正极活性物质使用，人们习惯也称其为磷酸铁锂。(1)基态锂原子核外能量最高的电子电子云轮廓图形状为________；基态磷原子第一电离能比基态硫的________(填“大”或“小”)，原因是______________________________________。(2)实验室中可用KSCN或K4[Fe(CN)6]来检验Fe3＋。FeCl3与KSCN溶液混合，可得到配位数为5的配合物的化学式是________，其中硫、碳的杂化类型分别是________、________。(3)磷酸和亚磷酸(H3PO3)是磷元素的两种含氧酸。POeq\o\al(3－,4)的立体构型为________；亚磷酸与NaOH反应只生成Na2HPO3和NaH2PO3两种盐，则H3PO3的结构简式为____________。(4)磷酸分子间脱水可生成多磷酸，其某一钙盐的结构如下图所示：由图推知该多磷酸钙盐的通式为____________。(5)氧化亚铁晶体的晶胞如图所示。已知：氧化亚铁晶体的密度为ρg·cm－3，NA代表阿伏加德罗常数的值。在该晶胞中，与O2－紧邻且等距离的Fe2＋数目为________，Fe2＋与O2－最短核间距为________pm。答案(1)球形大磷原子的3p轨道半充满，较稳定(2)K2[Fe(SCN)5]sp3sp(3)正四面体形(或)(4)(CaP2O6)n(5)6eq\r(3,\f(36,ρ×NA))×1010解析(1)基态锂原子核外能量最高的电子所处能级为2s，电子云轮廓图形状为球形。由于磷最外层的3p能级电子处于半充满的稳定状态，所以失去一个电子比S难，需要的能量高，故其第一电离能比硫的大。(2)根据电荷守恒，配位数为5的配合物的化学式是K2[Fe(SCN)5]。硫、碳的杂化类型分别是sp3、sp。(3)POeq\o\al(3－,4)中P的价层电子对数为4＋eq\f(5＋3－8,2)＝4，无孤电子对，所以POeq\o\al(3－,4)为正四面体形。亚磷酸与NaOH溶液发生酸碱中和反应只生成Na2HPO3和NaH2PO3两种盐，羟基能电离出H＋，说明H3PO3分子中含有2个—OH，它属于二元酸，由于P最外层有5个电子，则亚磷酸的结构简式为或。(4)由图推知该多磷酸钙盐最小的重复单元是CaP2O6，所以该多磷酸钙盐的通式为(CaP2O6)n。3．非线性光学晶体在信息、激光技术、医疗、国防等领域具有重要应用价值。我国科学家利用Cs2CO3、XO2(X＝Si、Ge)和H3BO3首次合成了组成为CsXB3O7的非线性光学晶体。回答下列问题：(1)C、O、Si三种元素电负性由大到小的顺序为______________；第一电离能I1(Si)________(填“>”或“<”)I1(Ge)。(2)基态Ge原子核外电子排布式为________________；SiO2、GeO2具有类似的晶体结构，其中熔点较高的是__________，原因是_______________________________________________。(3)如图为H3BO3晶体的片层结构，其中B的杂化方式为__________；硼酸在热水中溶解度比在冷水中溶解度显著增大的主要原因是___