化学第15讲 物质结构与性质（选考）

第第1515讲物质结构与性质讲物质结构与性质( (选考选考) )-2-考点一考点二真题示例核心建模对点演练考点三考点一原子结构与性质1.(2017课标全国,35)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题:(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(2)基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为。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。-3-考点一考点二真题示例核心建模对点演练考点三(4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446nm,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。(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。-4-考点一考点二真题示例核心建模对点演练考点三答案:(1)A(2)N球形K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱(3)V形sp3(4)0.31512(5)体心棱心-5-考点一考点二真题示例核心建模对点演练考点三-6-考点一考点二真题示例核心建模对点演练考点三-7-考点一考点二真题示例核心建模对点演练考点三2.(2016课标全国,37)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GaAs,第一电离能GaAs。(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)GaF3的熔点高于1000,GaCl3的熔点为77.9,其原因是。-8-考点一考点二真题示例核心建模对点演练考点三(5)GaAs的熔点为1238,密度为gcm-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MGagmol-1和MAsgmol-1,原子半径分别为rGapm和rAspm,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。-9-考点一考点二真题示例核心建模对点演练考点三-10-考点一考点二真题示例核心建模对点演练考点三解析:(1)As的原子序数是33,则基态As原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3。(2)Ga和As位于同一周期,同周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小,则原子半径GaAs;由于As的4p能级处于半充满状态,稳定性强,因此第一电离能Ga”或“”或“Mn。氧原子价电子排布式为2s22p4,其核外未成对电子数是2,锰原子价电子排布式为3d54s2,其核外未成对电子数是5,故基态原子核外未成对电子数较多的是Mn。(2)CO2和CH3OH中的中心原子碳原子的价层电子对数分别是2和4,故碳原子的杂化方式分别为sp和sp3。(3)四种物质固态时均为分子晶体,H2O、CH3OH都可以形成分子间氢键,一个水分子中两个H都可以参与形成氢键,而一个甲醇分子中只有羟基上的H可用于形成氢键,所以水的沸点高于甲醇。CO2的相对分子质量大于H2的,所以CO2分子间范德华力大于H2分子间的,则沸点CO2高于H2,故沸点H2OCH3OHCO2H2。-28-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三-29-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三2.(2016课标全国,37)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。-30-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三(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: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)。-31-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三答案:(1)3d104s24p22(2)Ge原子半径大,原子间形成的单键较长,p-p轨道肩并肩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,相对分子质量依次增大,分子间相互作用力逐渐增强(4)OGeZn(5)sp3共价键-32-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三解析:(1)Ge是第四周期A族元素,是32号元素,排布式为Ar3d104s24p2,2个4p电子分别位于2个不同轨道上,有2个未成对电子。(2)Ge的原子半径比C大,原子间形成单键较长,p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成“肩并肩”重叠方式的键。(3)锗卤化物均为分子晶体,对于组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔、沸点越高。(4)元素的非金属性越强,吸引电子能力就越强,则电负性越强,电负性由大到小的顺序为OGeZn。(5)金刚石中C为sp3杂化,C与C之间为非极性共价键,Ge单晶与金刚石结构相似,杂化方式与存在的作用力也与金刚石一样。-33-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三-34-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三3.(2015课标全国,37)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。-35-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三(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)。-36-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三答案:(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sp3-37-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三解析:根据题目条件,可推出A、B、C、D分别为O、Na、P、Cl。(1)电负性最大的为O,P的核外电子排布为1s22s22p63s23p3。(2)单质A有O2、O3两种同素异形体,相对分子质量大的,分子间作用力也大,沸点高。A、B的氢化物分别为H2O、NaH,晶体类型分别为分子晶体、离子晶体。(3)E为PCl3,P含有一对孤电子对,价层电子对数为4,立体构型为三角锥形,中心原子P的杂化类型为sp3杂化。-38-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三-39-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三1.中心原子杂化轨道数的判断杂化轨道数=键数+孤电子对数=价层电子对数2.中心原子价层电子对数、杂化类型与粒子的立体构型-40-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三3.分子构型与分子极性的关系 -41-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三-42-考点一考点二考点三真题示例核心建模对点演练(2017黑龙江大庆三模)卤族元素在生活中有广泛应用,根据所学知识回答下列问题。(1)写出氟元素基态原子的价电子排布图:,卤族元素位于元素周期表的区。(2)在一定浓度的氢氟酸溶液中,部分溶质以二分子缔合(HF)2形式存在,使HF分子缔合的作用力是。(3)BF3常温下是气体,有强烈的接受孤电子对的倾向。BF3分子的立体构型为,固态时的晶体类型是,BF3与NH3相遇立即生成白色固体,写出该白色固体物质的结构式并标注出其中的配位键。-43-考点一考点二考点三真题示例核心建模对点演练(4)根据下表提供的数据判断,熔点最高、硬度最大的是(填化学式)。-44-考点一考点二考点三真题示例核心建模对点演练氟化钙晶胞(6)CaF2晶胞如图所示。已知:NA为阿伏加德罗常数的值,棱上相邻的两个Ca2+的核间距为acm,则CaF2的密度可表示为 gcm-3。-45-考点一考点二考点三真题示例核心建模对点演练-46-考点一考点二考点三真题示例核心建模对点演练-47-考点一考点二考点三真题示例核心建模对点演练-48-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三考点三晶体结构与性质1.(2017课标全国,35)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列问题:(1)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为。(2)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图(a)所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是;氮元素的E1呈现异常的原因是。-49-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三-50-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三(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-51-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三(4)R的晶体密度为dgcm-3,其立方晶胞参数为anm,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。-52-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三-53-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三-54-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三2.(2016课标全国,37)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。-55-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三(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: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dgcm-3,晶胞参数a=nm。-56-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三答案:(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-57-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三-58-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三-59-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三1.均摊法确定晶胞的组成(1)长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献-60-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三-61-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三2.晶体熔点高低的比较(1)不同类型晶体的熔点高低一般规律:原子晶体离子晶体分子晶体。(2)原子晶体:由共价键形成的原子晶体中,原子半径小的键长短,键能大,晶体的熔点高。(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,其晶体的熔点就越高。(4)分子晶体:分子间作用力越大,物质的熔点越高;具有氢键的分子晶体熔点反常地高。组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔点越高。组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近),分子的极性越大,其熔点越高。-62-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三(5)金属晶体:金属离子半径越小,离子电荷数越多,金属键越强,金属熔点就越高。-63-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三-64-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三(2017河南郑州三模)CuSO4和Cu(NO3)2是自然界中重要的铜盐。请回答下列问题:(1)CuSO4和Cu(NO3)2中阳离子的核外价电子排布式为,S、O、N三种元素的第一电离能由大到小的顺序为。(3)CuSO4的熔点为560,Cu(NO3)2的熔点为115,CuSO4熔点更高的原因是。(4)向CuSO4溶液中加入过量NaOH能生成配合物Cu(OH)42-。不考虑立体构型,Cu(OH)42-的结构可用示意图表示为(用箭头表示出配位键的位置)。(5)化学实验室常利用新制氢氧化铜检验醛基的存在,乙醛分子中碳原子的杂化方式为。-65-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三(6)利用新制的Cu(OH)2检验醛基时,生成红色的Cu2O,其晶胞结构如下图所示。若Cu2O晶体的密度为dgcm-3,Cu和O的原子半径分别为rCupm和rOpm,阿伏加德罗常数值为NA,列式表示Cu2O晶胞中原子的空间利用率为。-66-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三-67-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三-68-真题示例核心建模对点演练考点一考点二考点三