化学十五 物质结构与性质（选考）

专题十五物质结构与性质(选考)考点一原子结构与性质考点三晶体结构与性质考点二分子结构与性质考点四物质结构与性质三大题型原子结构与性质考点一 核心精讲1 11.排布规律排布规律(1)能量最低原理：基态原子核外电子优先占据能量最低的原子轨道，如Ge：1s22s22p63s23p63d104s24p2。(2)泡利原理：每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子。(3)洪特规则：原子核外电子在能量相同的各轨道上排布时，电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同。2.表示方法表示方法(1)电子排布式按电子排入各电子层中各能级的先后顺序，用能级符号依次写出各能级中的电子数，同时注意特例。如：Cu：1s22s22p63s23p63d104s1(2)简化电子排布式“稀有气体价层电子”的形式表示。如：Cu：Ar3d104s1(3)电子排布图用方框表示原子轨道，用“”或“”表示自旋方向不同的电子，按排入各电子层中各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写。如S：3.元素的电离能元素的电离能第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能。常用符号I1表示，单位为kJmol1。(1)原子核外电子排布的周期性随着原子序数的增加，元素原子的外围电子排布呈现周期性的变化：每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布重复出现从 到_的周期性变化。ns1ns2np6(2)元素第一电离能的周期性变化随着原子序数的递增，元素的第一电离能呈周期性变化：同周期从左到右，第一电离能有逐渐 的趋势，稀有气体的第一电离能最 ，碱金属的第一电离能最 ；同主族从上到下，第一电离能有逐渐 的趋势。增大大小减小说明说明同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势。同能级的轨道为全满、半满时较相邻元素要大，即第A族、第A族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素。如Be、N、Mg、P。(3)元素电离能的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In1In，则该元素的常见化合价为n价，如钠元素I2I1，所以钠元素的化合价为1价。4.元素的电负性元素的电负性(1)元素电负性的周期性变化元素的电负性：不同元素的原子对键合电子吸引力的大小叫做该元素的电负性。随着原子序数的递增，元素的电负性呈周期性变化：同周期从左到右，主族元素电负性逐渐 ；同一主族从上到下，元素电负性呈现_的趋势。增大减小(2) 题组集训2 2题组一基态原子的核外电子排布题组一基态原子的核外电子排布1.2017江苏，21(A)(1)Fe3基态核外电子排布式为_。1234Ar3d5(或1s22s22p63s23p63d5)答案56789101112131415162.2017全国卷，35(1)(2)(1)元素K的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为_ nm(填标号)。A.404.4B. 553.5C.589.2D.670.8E.766.5答案(2)基态K原子中，核外电子占据的最高能层的符号是_，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为_。AN球形123456789101112131415163.2017全国卷，35(1)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为_。(或 )答案123456789101112131415164 . 2 0 1 7 全 国 卷 ， 3 5 ( 1 ) C o 基 态 原 子 核 外 电 子 排 布 式 为_。元素Mn与O中，第一电离能较大的是_，基态原子核外未成对电子数较多的是_。1s22s22p63s23p63d74s2(或Ar3d74s2)OMn答案123456789101112131415165.2016江苏，21(A)(1)Zn2基态核外电子排布式为_。1s22s22p63s23p63d10(或Ar3d10)答案123456789101112131415166.2016全国卷，37(1)基态Ge原子的核外电子排布式为Ar_，有_个未成对电子。3d104s24p22答案123456789101112131415167.2016全国卷，37(1)镍元素基态原子的电子排布式为_，3d能级上的未成对的电子数为_。1s22s22p63s23p63d84s2(或Ar3d84s2)2答案123456789101112131415168.2016全国卷，37(1)写出基态As原子的核外电子排布式：_。1s22s22p63s23p63d104s24p3(或Ar3d104s24p3)答案反思归纳12345678910111213141516“两原理，一规则两原理，一规则”的正确理解的正确理解(1)原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特规则、泡利原理，若违背其一，则电子能量不处于最低状态。易误警示易误警示在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：反思归纳(违反能量最低原理)(违反泡利原理)12345678910111213141516(违反洪特规则)(违反洪特规则)(2)同能级的轨道半充满、全充满或全空状态的原子结构稳定。如np3、np6Cr：3d54s1 Mn：3d54s2 Cu：3d104s1 Zn：3d104s212345678910111213141516(3)31Ga、33As等基态原子核外电子排布(简写)常出现错误：31GaAr4s24p1应为Ar3d104s24p133AsAr4s24p3应为Ar3d104s24p312345678910111213141516题组二元素的电离能和电负性题组二元素的电离能和电负性9.2017江苏，21(A)(3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为_。HCGeZn答案1234567891011121314151612.2016全国卷，37(3)元素铜与镍的第二电离能分别为ICu1 959 kJmol1，INi1 753 kJmol1，ICuINi 的原因是_。铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子答案1234567891011121314151613.在N、O、S中第一电离能最大的是_。N答案1234567891011121314151614.第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有_种。3答案1234567891011121314151615.下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是_。a答案1234567891011121314151616.依据第二周期元素第一电离能的变化规律，参照下图中B、F元素的位置，用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。答案答案答案12345678910111213141516分子结构与性质考点二 核心精讲1 11.分子构型与杂化轨道理论分子构型与杂化轨道理论杂化轨道的要点当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构不同。杂化类型 杂化轨道数目 杂化轨道夹角立体构型实例sp2180直线形BeCl2sp23120平面三角形BF3sp3410928正四面体形CH42.分子构型与价层电子对互斥模型分子构型与价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对立体构型，不包括孤电子对。(1)当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致。(2)当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。电子对数 成键对数孤电子对数 电子对立体构型分子立体构型实例220直线形直线形BeCl2330三角形平面三角形BF321V形SO2440四面体四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O3.中心原子杂化类型和分子立体构型的相互判断中心原子杂化类型和分子立体构型的相互判断中心原子的杂化类型和分子立体构型有关，二者之间可以相互判断。分子组成(A为中心原子)中心原子的孤电子对数中心原子的杂化方式分子立体构型实例AB20sp直线形BeCl21sp2V形SO22sp3V形H2OAB30sp2平面三角形BF31sp3三角锥形NH3AB40sp3正四面体形CH4特别提醒特别提醒(1)用价电子对互斥理论判断分子的立体构型时，不仅要考虑中心原子的孤电子对所占据的空间，还要考虑孤电子对对成键电子对的排斥力大小。排斥力大小顺序为LPLPLPBPBPBP(LP代表孤电子对，BP代表成键电子对)。(2)三键、双键、单键之间的排斥力大小顺序：三键三键三键双键双键双键双键单键单键单键。(3)排斥力大小对键角的影响分子杂化轨道角度排斥力分析实际键角H2O10928LPLPLPBPBPBP105NH310928LPBPBPBP107COCl210928C=O对CCl的排斥力大于CCl对CCl的排斥力形成两种键角分别为124.3、111.44.共价键共价键(1)共价键的类型按成键原子间共用电子对的数目分为单键、双键和三键。按共用电子对是否偏移分为极性键、非极性键。按原子轨道的重叠方式分为键和键，前者的电子云具有轴对称性，后者的电子云具有镜像对称性。(2)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，化学键越稳定。键长：形成共价键的两个原子之间的核间距，键长越短，共价键越稳定。键角：在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角。键参数对分子性质的影响键长越短，键能越大，分子越稳定。(3)键、键的判断由轨道重叠方式判断“头碰头”重叠为键，“肩并肩”重叠为键。由共用电子对数判断单键为键；双键或三键，其中一个为键，其余为键。由成键轨道类型判断s轨道形成的共价键全部是键；杂化轨道形成的共价键全部为键。(4)等电子原理原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子具有相似的化学键特征。物理性质相似，化学性质不同。常见等电子体：(5)配位键孤电子对分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对。配位键a.配位键的形成：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成的共价键；配合物如Cu(NH3)4SO4配位体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F、Cl、CN等。中心原子有空轨道，如Fe3、Cu2、Zn2、Ag等。5.分子性质分子性质(1)分子构型与分子极性的关系(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。“相似相溶”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。(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ROH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HClOHClO2HClO3氢键范德华力(4)影响强度的因素：对于AHB，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，氢键键能越大。(5)对物质性质的影响：分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：H2OH2S，HFHCl，NH3PH3。 题组集训2 2题组一题组一“两大理论两大理论”与微粒构型与微粒构型1.2017江苏21(A)(2)丙酮( )分子中碳原子轨道的杂化类型是_，1 mol丙酮分子中含有键的数目为_。sp2和sp39NA答案12345678910111213141516171819202122232425262.2017全国卷，35(3)X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在 离子。 离子的几何构型为_，中心原子的杂化形式为_。V形sp3答案12345678910111213141516171819202122232425263.2017全国卷，35(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为_和_。spsp3答案12345678910111213141516171819202122232425264.2016江苏21(A)(3) 分子中碳原子轨道的杂化类型为_。sp3、sp答案12345678910111213141516171819202122232425265.2016全国卷，37(5)节选Ge单晶具有金刚石结构，其中Ge原子的杂化方式为_。sp3答案12345678910111213141516171819202122232425266.2016全国卷，37(3)AsCl3分子的立体构型为_，其中As的杂化轨道类型为_。sp3三角锥形答案12345678910111213141516171819202122232425267.2015全国卷，37(3)节选CS2分子中，C原子的杂化轨道类型是_。sp答案12345678910111213141516171819202122232425268.2015江苏，21(A)(2)节选CH3COOH中C原子轨道杂化类型为_。sp3、sp2答案12345678910111213141516171819202122232425269.醛基中碳原子的轨道杂化类型是_。sp2答案123456789101112131415161718192021222324252610.2014新课标全国卷，37(3)节选乙醛中碳原子的杂化类型为_。sp3、sp2答案123456789101112131415161718192021222324252611.周期表前四周期的元素a、b、c、d、e原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族，e的最外层只有一个电子，但次外层有18个电子。则a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为_；这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的是_；酸根呈三角锥结构的酸是_。sp3HNO2、HNO3H2SO3答案123456789101112131415161718192021222324252612. 中阳离子的空间构型为_，阴离子的中心原子轨道采用_杂化。三角锥形sp3答案1234567891011121314151617181920212223242526题组二微粒作用与分子性质题组二微粒作用与分子性质13.2017全国卷，35(3)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图(b)所示。从结构角度分析，R中两种阳离子的相同之处为_，不同之处为_。(填标号)A.中心原子的杂化轨道类型B.中心原子的价层电子对数C.立体结构D.共价键类型ABDC答案12345678910111213141516171819202122232425265答案1234567891011121314151617181920212223242526答案123456789101112131415161718192021222324252614.2017全国卷，35(4)硝酸锰是制备CO23H2=CH3OHH2O反应的催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了键外，还存在_。离子键、键答案123456789101112131415161718192021222324252615.2017江苏，21(A)(4)乙醇的沸点高于丙酮，这是因为_。 乙醇存在分子间氢键答案123456789101112131415161718192021222324252616.2017全国卷，35(3)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO23H2=CH3OHH2O)中所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_，原因是_。H2OCH3OHCO2H2H2O与CH3OH均为极性分子，水含氢键比甲醇中多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力大答案123456789101112131415161718192021222324252617.2016江苏，21(A)(2)(4)(5)Zn(CN)42在水溶液中与HCHO发生如下反应：4HCHOZn(CN)424H4H2O=Zn(H2O)424HOCH2CNHOCH2CN的结构简式(2)1 mol HCHO分子中含有键的数目为_。(4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为_。3NA答案1234567891011121314151617181920212223242526(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1234567891011121314151617181920212223242526或18.2016全国卷，37(2)(3)(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_。 锗的原子半径大，原子之间形成的单键较长，p-p轨道肩并肩重叠的程度很小或几乎不能重叠，难以形成键答案1234567891011121314151617181920212223242526(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_。 GeCl4GeBr4GeI2熔点/49.526146沸点/83.1186约400 GeCl4、 GeBr4、GeI4熔、沸点依次升高；原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强答案123456789101112131415161718192021222324252619.2016全国卷，37(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_。正四面体在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_。配位键N高于NH3分子间可形成氢键 极性sp3答案123456789101112131415161718192021222324252620.2015江苏，21(A)(1)(2)(3)节选下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：(1)配合物Cr(H2O)63中，与Cr3形成配位键的原子是_(填元素符号)。O(2)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_。7NA(或76.021023)H2FH2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键答案123456789101112131415161718192021222324252621.1 mol乙醛分子中含有键的数目为_，乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是_。6NACH3COOH存在分子间氢键答案123456789101112131415161718192021222324252622.与OH互为等电子体的一种分子为_(填化学式)。HF答案123456789101112131415161718192021222324252623.已知a是H，b是N，c是O，d是S，a与其他元素形成的二元共价化合物中，分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是_ (填化学式，写出两种)。N2H4、H2O2答案123456789101112131415161718192021222324252624.若BCl3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物，则该配合物中提供孤电子对的原子是_。X解析解析由于在BCl3中B原子无孤电子对，但有空轨道，所以提供孤电子对的原子是X。答案解析123456789101112131415161718192021222324252625.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：化学键CCCHCOSiSiSiHSiO键能/(kJmol1)356413336226318452(1)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_。 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(2)SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是_。 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键答案123456789101112131415161718192021222324252626.(1)BF3与一定量的水形成晶体Q(H2O)2BF3，Q在一定条件下可转化为R：晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及_(填序号)。a.离子键b.共价键c.配位键d.金属键 e.氢键f.范德华力ad答案1234567891011121314151617181920212223242526(2)已知苯酚( )具有弱酸性，其Ka1.11010；水杨酸第一级电离形成的离子能形成分子内氢键。据此判断，相同温度下电离平衡常数Ka2(水杨酸)_Ka(苯酚)(填“”或“”)，其原因是_。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高，离子半径越小，则其熔、沸点就越高。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.晶体结构的计算方法晶体结构的计算方法晶体结构的计算常常涉及如下数据：晶体密度、NA、M、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等，密度的表达式往往是列等式的依据。解答这类题时，一要掌握晶体“均摊法”的原理，二要有扎实的立体几何知识，三要熟悉常见晶体的结构特征，并能整合贯通，举一反三。(1)“均摊法”原理非平行六面体形晶胞中粒子数目的计算同样可用“均摊法”，其关键仍然是确定一个粒子为几个晶胞所共有。例如，石墨晶胞中每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为 ，那么一个六边形实际有6 2个碳原子。又如，在六棱柱晶胞(如下图所示的MgB2晶胞)中，顶点上的原子为6个晶胞(同层3个，上层或下层3个)所共有，面上的原子为2个晶胞所共有，因此镁原子个数为12 2 3，硼原子个数为6。(2)晶体微粒与M、之间的关系若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol该晶胞中含有x mol 微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对分子质量)；又1个晶胞的质量为a3 g(a3为晶胞的体积)，则1 mol晶胞的质量为a3NA g，因此有xMa3NA。 题组集训2 21.2017江苏，21(A)(5)某FexNy的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(xn)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为_。Fe3CuN答案解析图1FexNy晶胞结构示意图图2转化过程的能量变化1234567891011解析解析能量低更稳定，Cu替代a位置的Fe(顶点上的Fe)，晶胞中Cu个数为8 1，Fe个数为6 3，N个数为1，化学式为Fe3CuN。1234567891011解析解析K原子半径大，且价电子数少(K原子价电子数为1，Cr原子价电子排布为3d54s1，价电子数为6)，金属键弱，熔、沸点低。2.2017全国卷，35(2)(4)(5)(2)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_。答案解析K的原子半径较大且价电子数较小，金属键较弱1234567891011(4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a0.446 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_。12答案解析1234567891011(5)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。体心棱心解析解析由(4)可知K、I的最短距离为体对角线的一半，I处于顶角，K处于体心，I、O之间的最短距离为边长的一半，I处于顶角，O处于棱心。答案解析12345678910113.2017全国卷，35(4)R的晶体密度为d gcm3，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_。答案解析12345678910114.2017全国卷，35(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a0.420 nm，则r(O2)为_nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a0.448 nm，则r(Mn2)为_nm。0.1480.076答案解析123456789101112345678910115.2016全国卷，37(5)(6)(5)Ge单晶具有金刚石型结构，则微粒之间存在的作用力是_。共价键答案1234567891011答案解析1234567891011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_gcm3(列出计算式即可)。答案解析123456789101112345678910116.2016全国卷，37(3)(4)(3)单质铜及镍都是由_键形成的晶体。金属1234567891011(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_。3 1解析解析根据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为61/23，镍原子的个数为81/81，则铜和镍的数量比为31；答案解析若合金的密度为d gcm3，晶胞参数a_nm。答案解析12345678910117.2016全国卷，37(4)(5)(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是分子晶体解析解析由于GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，所以离子晶体GaF3的熔、沸点高。答案解析1234567891011(5)GaAs的熔点为1 238 ，密度为 gcm3，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 gmol1和MAs gmol1，原子半径分别为rGapm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_。原子晶体共价答案解析123456789101112345678910118.2015全国卷，37(4)(5)(4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于_晶体。分子答案1234567891011(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。32答案1234567891011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。124答案12345678910119.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。Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数a0.405 nm，晶胞中铝原子的配位数为_。列式表示Al单质的密度_gcm3。1612答案123456789101110.周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的 3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题：(1)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1，则e离子的电荷为_。1答案解析1234567891011(2)这5种元素形成的一种11型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。该化合物中，阴离子为_，阳离子中存在的化学键类型有_；该化合物加热时首先失去的组分是_，判断理由是_。共价键和配位键H2OH2O与Cu2的配位键比NH3与Cu2的弱答案解析1234567891011解析解析含有H、N、O、S、Cu 5种元素的化合物，结合课本选修3配合物有关知识和题目所给信息，观察中心为1个Cu2，周围为4个NH3分子和2个H2O分子，得到该化合物的化学式为Cu(NH3)4(H2O)2SO4，加热时，由于H2O和Cu2作用力较弱会先失去。123456789101111.前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有一个，并且A和B的电子数相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们的价电子层中未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2。1234567891011(1)A、B和D三种元素组成的一种化合物的晶胞如图所示。该化合物的化学式为_；D的配位数为_。K2NiF46答案解析1234567891011解析解析有4个未成对电子的一定是过渡金属元素，前四周期元素中只有3d64s2符合，因而C为Fe元素，顺推出D为Ni，B为K，A为F。即该化合物的化学式为K2NiF4。D的配位体是距其最近的异种原子A，分别在它的前面、后面、左边、右边、上边、下边，共6个A原子。1234567891011列式计算该晶体的密度_ gcm3。答案1234567891011(2)A、B和C3三种离子组成的化合物B3CA6，其中化学键的类型有_；该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为_，配位体是_。离子键、配位键FeF63F解析解析在K3FeF6中，K与FeF63之间是离子键，FeF63中Fe3与F之间是配位键，Fe3是中心离子，F是配位体。答案解析1234567891011物质结构与性质三大题型考点四 核心精讲1 11.指定一种已知元素为背景指定一种已知元素为背景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.指定几种已知元素为背景指定几种已知元素为背景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为背景以推断出的几种元素为背景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。 题组集训2 21.钛被称为继铁、铝之后的第三金属，制备金属钛的一种流程如下：123请回答下列问题：(1)基态钛原子的价层电子排布图为_，其原子核外共有_种运动状态不同的电子，Ti形成的4价化合物最稳定，原因是_。金属钛晶胞如图1所示，为_(填堆积方式)堆积。22最外层达到8电子稳定结构六方最密解析解析考查原子核外电子排布、电子的运动状态、晶胞组成。核外电子的运动状态要用4个量子数确定，各不相同。观察图1可知，正好符合镁晶胞的六方最密堆积。答案解析123(2)已知TiCl4在通常情况下是无色液体，熔点为37 ，沸点为136 ，可知TiCl4为_晶体。用TiCl4的HCl溶液，后经不同处理可得到两种不同的TiCl36H2O晶体：Ti(H2O)6Cl3(紫色)、TiCl(H2O)5Cl2H2O(绿色)。两者配位数_(填“相同”或“不同”)，绿色晶体中的配体是_。分子相同H2O、Cl解析解析考查分子晶体、配合物的成键情况。因TiCl4的熔、沸点较低，故TiCl4为分子晶体。答案解析123(3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如图2所示。化合物乙的沸点明显高于化合物甲的，主要原因是_。化合物乙中采取sp3杂化的原子的第一电离能由大到小的顺序为_。图2化合物乙分子间形成氢键NOC答案解析123解析解析考查氢键及第一电离能的大小比较。氢键的存在导致物质熔沸点升高，乙分子间含有氢键、甲分子间不含氢键，则化合物乙的沸点高于化合物甲的。化合物乙中采取sp3杂化的原子有C、N、O，同一周期元素，元素原子的第一电离能随着原子序数的递增而呈增大趋势，但第A族、第A族元素原子的第一电离能大于其相邻元素原子的第一电离能，所以第一电离能的大小关系为NOC。123(4)硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子，结构如图3所示。该阳离子为_。图3解析解析考查利用均摊法计算原子个数之比。由图3可知，每个O原子被2个Ti原子共用，每个Ti原子被2个O原子共用，利用均摊法计算二者原子个数之比为1 1，Ti元素为4价，O元素为2价，据此可知该阳离子为TiO2(或 )。答案解析123(5)钙钛矿晶体的结构如图4所示。钛离子位于立方晶胞的顶点，被_个氧离子包围成配位八面体；钙离子位于立方晶胞的体心，被_个氧离子包围。钙钛矿晶体的化学式为_。612CaTiO3答案解析123解析解析考查根据晶胞结构书写晶体的化学式。钛离子位于立方晶胞的顶角，被6个氧离子包围成配位八面体；钙离子位于立方晶胞的体心，被12个氧离子包围，每个晶胞中钛离子和钙离子均为1个，晶胞的12个边长上各有1个氧离子，根据均摊原则，每个晶胞实际占有氧离子数为12 3，则晶胞的化学式为CaTiO3。1232.太阳能电池板材料除单晶硅外，还有铜、硒、氮、硼、镓、镁、钙等化学物质。(1)基态亚铜离子(Cu)的价层电子排布式为_；高温下CuO容易转化为Cu2O，试从原子结构角度解释原因：_。3d10 Cu2O中Cu的价层电子排布处于稳定的全充满状态解析解析考查核外电子排布。亚铜离子的价层电子排布处于稳定的全充满状态，故高温下CuO易转化为Cu2O。答案解析123(2)氮元素原子的第一电离能在同周期中从大到小排第_位；NaN3是传统安全气囊中使用的气体发生剂，与其阴离子互为等电子体的分子、离子分别是_(各举1例)， 的立体构型是_。3CO2、SCN(其他答案合理即可)直线形答案解析解析解析考查电离能含义和元素周期律。N的价层电子排布呈半充满状态，故N的第一电离能比O的大，氮元素原子的第一电离能在同周期中从大到小排第3位。根据等电子体的结构相似可推知 的立体构型。123_。每个Ga原子与4个氮原子结合，而Ga原子只有3个价电子，且价层有空轨道，故需N原子提供孤对电子形成配位键(3)镓元素、硼元素位于同一主族，均具有缺电子性(价电子数少于价层轨道数)。氮化镓(GaN)的晶体结构如图1所示，晶体中N、Ga原子的轨道杂化类型_(填“相同”或“不同”)。判断该晶体结构中存在配位键的依据是_相同GaN晶体中，解析解析考查杂化类型、配合物的成键情况。因Ga原子缺电子，价层有空轨道，N原子的孤对电子进入Ga原子的价层空轨道形成配位键，各自达到稳定结构。答案解析123(4)晶体硼的结构单元是二十面体，每个单元中有12个硼原子(如图2)，其中有两个原子为10B，其余为11B，则该结构单元有_种不同的结构类型。3解析解析考查晶胞的组成。根据空间对称情况，从上往下分为1、5、5、1个B原子，故有3种类型。答案解析123(5)如图3为碳化硅的晶胞。已知：碳的原子半径为a108 cm，硅的原子半径为b108 cm，假设碳、硅原子是刚性小球，在晶体中彼此相切，计算碳化硅晶体的密度为_(只要求列出算式)gcm3，查表知该密度比实测值偏小，其原因可能是_。碳、硅原子间形成共价键，发生部分重叠，使碳、硅原子间的实际距离比两个原子半径之和要小，所以计算得到的晶胞体积比实际的偏大，计算得到的密度比实测值偏小答案解析123解析解析考查晶胞的组成并进行相关计算。根据“相切”这一信息结合原子半径进行计算；但形成共价键时原子间有部分重叠，实际体积应偏小，故计算得到的密度会比实测值偏小。123(6)难溶碳酸盐受热易分解，试比较MgCO3和CaCO3的稳定性，并说明理由：_。稳定性CaCO3MgCO3，碳酸盐晶体中的阳离子结合碳酸根离子中的氧离子，受热时使碳酸根离子分解为二氧化碳分子，产物中氧化镁和氧化钙均为离子晶体，因为镁离子的半径小于钙离子的半径，氧化镁的晶格能较大，更稳定，更易于生成解析解析考查离子晶体的结构微粒及微粒间的作用力的区别。碳酸盐分解时破坏的是碳原子与氧原子间的共价键，镁离子的半径小，对阴离子的作用更强，有助于共价键的断裂，故碳酸镁的稳定性弱些。答案解析1233.已知A、B、C、D、E五种元素是周期表中前四周期元素，且原子序数依次增大。其中A、B、C为同周期的非金属元素，且B、C原子中均有两个未成对电子。D、E为同周期元素且分别位于s区和d区。五种元素所有的s能级电子均为全充满。E的d能级电子数等于A、B、C最高能层的p能级电子数之和。回答下列问题：(1)五种元素中，电负性最大的是_ (填元素符号)。O解析解析根据题目信息推断可知，A、B、C、D、E分别为B(硼元素)、C(碳元素)、O、Ca、Co。答案解析123(2)E常有2、3两种价态，画出E2的价电子排布图：_。解析解析考查价电子排布图。Co2的价电子排布式为3d7，由此可画出其价电子排布图。答案解析123(3)与BC互为等电子体的分子、离子分别是_(各举1例)，BC的结构式为_ (若有配位键，须用“”表示出来)，实验测得该分子的极性极弱，试从结构方面进行解释：_。N2、CN(其他答案合理均可)分子中氧原子提供孤对电子形成配位键抵消了共价键的共用电子对偏向氧原子产生的极性解析解析考查共价键的形成与分子的性质。CO分子的极性因配位键与共价键的极性相反几乎完全抵消，故分子极性很小。答案解析123(4)自然界中，含A的钠盐是一种天然矿藏，其化学式写作Na2A4O710H2O，实际上它的结构单元是由2个H3AO3和2个A(OH)4缩合而成的双六元环，应该写成Na2A4O5(OH)48H2O，其结构式如图1所示，它的阴离子可形成链状结构。A原子的杂化方式为_。sp2和sp3答案解析123解析解析考查杂化类型、配合物的成键情况、分子的酸性。A为B元素，结构中B原子形成3个单键和4个单键，可知其有sp2和sp3两种杂化类型；B原子是缺电子原子，价层的空轨道接受O原子的孤对电子形成配位键；因H3BO3与水电离出的OH以配位键结合，促进水电离出氢离子，故H3BO3为一元酸。123Na2A4O5(OH)48H2O的阴离子由极性键和配位键构成，请在图中用“”标出其中的配位键。该阴离子通过_相互结合形成链状结构。氢键答案123已知H3AO3为一元弱酸，根据上述信息，用离子方程式解释分析H3AO3为一元酸的原因：_。H3BO3H2OB(OH)4H(或B(OH)3H2OB(OH)4H)答案123(5)E2在水溶液中以E(H2O)62形式存在，向含E2的溶液中加入氨水，可生成E(NH3)62，E(NH3)62更稳定，原因是_。N的电负性小于O的，更易提供孤对电子形成配位键 解析解析考查配合物的成键情况。因氮的电负性比氧的小，故氮原子提供孤对电子的能力更强，形成的配位键更强，配离子更稳定。答案解析123(6)由元素B、D组成的某离子化合物的晶胞结构如图2所示，则该物质的电子式为_。若晶胞的长、宽、高分别为520 pm、520 pm和690 pm，该晶体的密度为_(保留小数点后两位数字)gcm3。2.28解析解析考查晶胞的组成及有关计算。观察可知其晶胞结构类似氯化钠晶胞，故类比氯化钠晶胞即可顺利解答。答案解析123本课结束