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专题能力训练11 物质结构与性质(选修),专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,1,2,1.(2015全国课标)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,该化合物的熔点为253 K,沸点为376 K,其固体属于 晶体。,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,1,2,(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。,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,1,2,答案:(1)电子云 2 (2)C有4个价电子且半径小,难以通过得失电子达到稳定电子结构 (3)键和键 sp CO2、SCN-(或COS等) (4)分子 (5)3 2 12 4,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,1,2,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,1,2,2.(2015全国课标)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 。,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,1,2,(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=0.566 nm,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) 。,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,1,2,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,1,2,解题要领: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的核外电子排布式为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。,专题知识脉络,能力目标解读,热点考题诠释,1,2,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,原子结构 有关原子结构的思维路径,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,问题探究 1.核外电子排布的表示方法有哪些? (1)电子排布式 如Cr:1s22s22p63s23p63d54s1 (2)简化电子排布式 如Cu:Ar3d104s1 (3)价电子排布式 如Fe:3d64s2 (4)电子排布图(或轨道表示式),命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,2.元素的第一电离能和电负性有怎样的递变规律?分别有什么应用? (1)递变规律: 在元素周期表中,元素的第一电离能从左到右呈增大趋势(注意第A族、第A族元素的第一电离能大于同周期相邻元素),从上到下逐渐减小;元素的电负性从左到右逐渐增大,从上到下逐渐减小。 (2)应用: 元素的第一电离能可用于: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(I1、I2表示各级电离能):如果某元素的In+1In,则该元素的常见化合价为+n。如钠元素I2I1,所以钠元素的化合价为+1价。 元素的电负性可用于:判断金属性与非金属性的强弱;判断元素在化合物中的化合价(正或负);判断化学键的类型。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,例1(2015湖北检测)铁和铜都是日常生活中常见的金属,有着广泛的用途。请回答下列问题: (1)铁在元素周期表中的位置为 。 (2)K3Fe(CN)6溶液可用于检验 (填离子符号),该离子的核外电子排布为 ;C、N、O三元素的第一电离能由大到小的顺序为 (用元素符号表示)。 (3)基态铜原子的价层电子排布式为 。 (4)已知某元素M与铜能形成化合物,且M和铜的电负性分别为3.0和1.9,则M与铜形成的化合物属于 (填“离子”或“共价”)化合物。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,分析推理(1)由原子序数怎样确定元素在周期表中的位置? 原子序数18时,一般常用“0族定位法”,其关键在于:熟记各周期0族元素的原子序数:2、10、18、36、54、86等;掌握周期表中每纵行对应的族序数。如26Fe,26-18=8,则Fe在第四周期第族(第8纵行对应第族)。 (2)由原子序数怎样书写电子排布式? 原子序数18时,如第四周期元素,用原子序数-18就是其外围电子数,然后将外围电子数依次填入能级即可。如28Ni,28-18=10,则Ni的电子排布式为Ar3d84s2。注意:能级交错(先排4s,再排3d);24Cr及29Cu的外围电子排布特殊(能量相同的原子轨道在全满、半满和全空状态时,体系的能量最低),分别为3d54s1、3d104s1。电子填充时先排4s再排3d;书写时先写3d再写4s;失电子时,先失4s再失3d。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,(3)判断元素的第一电离能、电负性应注意哪些事项? 均根据其在元素周期表中的递变规律判断。第一电离能递变规律:同周期从左至右呈增大趋势,但当原子轨道呈全满、半满、全空状态时,第一电离能反常,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;同主族从上至下逐渐减小。电负性递变规律:从左到右逐渐增大,从上到下逐渐减小。 (4)怎样根据电负性判断化学键类型? 通常是根据电负性的差值来判断化学键的类型,进而判断化合物的类型,一般电负性差值较大的元素原子间形成的化学键主要是离子键,差值小的则主要形成共价键。如Cu、Cl两元素的电负性分别为1.9和3.0,则两元素原子间形成共价键(一般差值大于1.7时形成离子键),化合物类型为共价化合物。注意利用电负性的差值判断化学键类型只是一般规律,不是绝对的。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,答案:(1)第四周期第族 (2)Fe2+ Ar3d6或1s22s22p63s23p63d6 NOC (3)3d104s1 (4)共价 评分细则警示:(2)写成N O C或I(N)I(O)I(C)均给分。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,对点训练1元素A的基态原子占据哑铃形原子轨道的电子总数为2,元素B与A同周期,其基态原子占据s轨道的电子数与p轨道相同;C是A的同族相邻元素;D是B的同族相邻元素。则: (1)D原子核外L层电子的排布式为 ;C的核外电子排布式为 ;B的基态原子未成对电子数为 个。 (2)已知A与D形成的化合物中A、D之间的共用电子对偏向D,则A、B、C、D元素的电负性由大到小的顺序为 ;A、B、C第一电离能由大到小的顺序为 。,答案,解析,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,两大理论与分子的立体构型 有关推测或解释分子立体构型的思维路径,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,(2)价层电子对互斥理论与分子构型(2)价层电子对互斥理论与分子构型,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,2.如何用杂化轨道理论解释分子的立体构型?,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,3.如何判断中心原子的杂化类型? (1)根据杂化轨道数判断: 杂化轨道数=中心原子的孤电子对数+中心原子的键个数,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,(2)根据分子的立体构型判断:,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,(3)根据中心原子的成键类型判断: 如果中心原子形成一个三键,则为sp杂化;如果形成一个双键,则为sp2杂化;如果全部是单键,则为sp3杂化。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,SO3和O3的混合气体经光解作用,可生成一种结构如右图所示的物质,该物质中S的轨道杂化方式是 ,该分子属于 (填“极性”或“非极性”)分子。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,(3)NH3极易溶于水,其空间构型为 ,试判断NH3溶于水后,形成NH3H2O的合理结构: (填字母代号),推理依据是 。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,(2)怎样判断分子的极性? 根据键的极性和分子空间构型共同判断:a.完全由非极性键结合而成的分子是非极性分子(O3除外);b.由极性键结合而成的完全对称性分子为非极性分子,非对称性分子是极性分子。 根据经验规律判断:对于ABn型分子,若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素原子的最外层电子数,则为非极性分子,否则为极性分子。 答案:(1) 非极性 (2)sp和sp2 三角锥形 大于 sp3杂化 极性 (3)三角锥形 b NH3H2O电离生成铵根离子和氢氧根离子 评分细则警示:(1)“大于”写成“”不得分;(2)极性分子也正确。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,对点训练2(2015山东潍坊模拟)第二周期中碳、氮、氧是构成生命物质的三种主要元素,在生产生活中也有着重要的应用。 (1)第二周期中,第一电离能处于B与N之间的元素有 种。 (2)BF3与一定量水形成(H2O)2BF3晶体Q,Q在一定条件下可转化为R:,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,BF3属于 分子(填“极性”或“非极性”); R中阳离子的空间构型为 ,阴离子的中心原子轨道采用 杂化; H3O+中HOH键角比H2O中HOH键角大,原因是 。 (3)乙烯酮(CH2 CO )是一种重要的有机中间体,乙烯酮分子中碳原子杂化轨道类型有 。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,答案:(1)3 (2)非极性 三角锥形 sp3 H2O分子中氧原子有两对孤电子对,H3O+中氧原子只有一对孤电子对,排斥力较小 (3)sp2和sp 解析:(1)根据电离能的变化规律,2p能级半充满的氮原子和2s能级全充满2p能级全空的铍原子第一电离能要比同周期相邻原子序数大的原子高,故第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有Be、C、O三种元素。(2)BF3分子立体构型为平面正三角形,是由极性键结合而成的完全对称性分子,属于非极性分子;H3O+中氧原子杂化轨道类型为sp3,但氧原子上有一对孤对电子,所以空间构型为三角锥形,阴离子中B原子的价层电子对数为4,杂化轨道类型为sp3;H2O和H3O+中中心原子O的杂化类型均为sp3,但氧原子的孤电子对数不同,H2O中有两对孤电子对,H3O+中只有一对,排斥力较小。(3)第一个C形成一个双键,杂化类型为sp2,第二个C形成两个双键(相当于一个三键),杂化类型为sp。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,粒子间作用与分子的性质 有关分子性质的思维路径,问题探究 1.共价键、范德华力、氢键对物质性质有哪些影响?,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,2.分子具有哪些性质,有怎样的规律? (1)溶解性: 依据“相似相溶”的规律,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(C2H5OH和H2O中的羟基相近),而戊醇在水中的溶解度明显减小。 (2)手性:具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左手与右手一样,镜面对称,却在三维空间里不能重叠,互称手性异构体,具有手性异构体的分子叫手性分子。 (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,则非羟基氧原子数n越大,酸性越强,如HClOHClO2HClO3HClO4。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,例3(2015湖北武汉检测)太阳能的开发利用在新能源研究中占据重要地位。单晶硅太阳能电池片在加工时,一般掺杂微量的铜、硼、镓、硒等。 回答下列问题: (1)二价铜离子的电子排布式为 。已知高温下Cu2O比CuO更稳定,试从铜原子核外电子结构变化角度解释 。 (2)铜与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2。1 mol (SCN)2中含有键的数目为 。类卤素(SCN)2对应的酸有两种,理论上硫氰酸(HSCN)的沸点低于异硫氰酸(HN C S)的沸点,其原因是 。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,(3)硼元素具有缺电子性,其化合物可与具有孤电子对的分子或离子形成配合物,如BF3能与NH3反应生成BF3NH3。在BF3NH3中B原子的杂化方式为 ,B与N之间形成配位键,氮原子提供 。写出一种与NH3互为等电子体的离子的化学式 。 (4)六方氮化硼晶体结构与石墨晶体相似,层间相互作用为 。六方氮化硼在高温高压下,可以转化为立方氮化硼,其结构和硬度都与金刚石相似。下图是立方氮化硼晶胞沿z轴的投影图,请在图中圆球上涂“ ”和“ ”分别标明B与N的相对位置。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,答案:(1)1s22s22p63s23p63d9(或Ar3d9) Cu2O中铜的价层电子排布为3d10,处于稳定的全充满状态 (2)4NA 异硫氰酸分子间可形成氢键,而硫氰酸不能 (3)sp3杂化 孤电子对 H3O+ (4)分子间作用力(或“范德华力”) (或B与N的位置互换) 评分细则警示:(2)写4 mol不得分,没写明“分子间”不得分。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,对点训练3(2014福建理综)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相,与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,(1)基态硼原子的电子排布式为 。 (2)关于这两种晶体的说法,正确的是 (填序号)。 a.立方相氮化硼含有键和键,所以硬度大 b.六方相氮化硼层间作用力小,所以质地软 c.两种晶体中的BN键均为共价键 d.两种晶体均为分子晶体,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,(3)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为 ,其结构与石墨相似却不导电,原因是 。 (4)立方相氮化硼晶体中,硼原子的杂化轨道类型为 。该晶体的天然矿物在青藏高原地下约300 km的古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实,推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是 。 (5)NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1 mol NH4BF4含有 mol配位键。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,答案:(1)1s22s22p1 (2)bc (3)平面三角形 层状结构中没有自由移动的电子 (4)sp3 高温高压 (5)2 解析:(1)硼原子核外有5个电子,电子排布式为1s22s22p1;(2)六方相氮化硼与石墨相似,层间是分子间作用力;立方相氮化硼中都是单键,无键,二者均不是分子晶体,b、c正确;(3)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与3个氮原子形成平面三角形结构,最外层电子全部成键,没有自由移动的电子存在,故不能导电;(4)立方相氮化硼晶体中,每个硼原子与4个氮原子形成4个键,因此为sp3杂化,根据其存在的环境可知反应条件为高温高压;(5)在1 mol NH4BF4中含有1 mol NH键和1 mol BF键。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,晶体的结构与性质 有关晶胞计算的思维路径 对于立方晶胞,无论是求其晶体密度,还是晶胞体积、边长等,都可建立如下思维路径:,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,问题探究 1.如何判断晶体的类型? (1)根据各类晶体的概念判断,即根据构成晶体的粒子和粒子间的作用力类别进行判断。如由分子通过分子间作用力形成的晶体属于分子晶体。 (2)根据各类晶体的特征性质判断。如低熔沸点的晶体一般属于分子晶体;熔沸点较高且在水溶液或熔化状态下能导电的晶体属于离子晶体;熔沸点很高,不导电、不溶于一般溶剂的晶体属于原子晶体;能导电、传热、具有延展性的晶体属于金属晶体。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,2.如何比较晶体熔沸点的高低? (1)不同类型晶体:一般情况下,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、铂等熔沸点很高,汞、铯等熔沸点很低。 (2)同种类型晶体:构成晶体质点间的作用力越大,则熔沸点越高,反之则越低。 离子晶体:一般阴阳离子所带的电荷数越多,离子半径越小,则晶格能越大,晶体的熔沸点就越高,如熔点:MgONaCl。 分子晶体 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,如熔沸点: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,如熔沸点CON2;对于有机物的同分异构体,支链越多,熔沸点越低;具有氢键的分子晶体熔沸点反常地高,如熔沸点H2OH2TeH2SeH2S。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,4.常见晶体的晶胞有哪些? (1)氯化钠,配位数为6、一个晶胞中有4个Na+、4个Cl-; (2)氯化铯(体心立方),配位数为8、一个晶胞中有1个Cs+、1个Cl-; (3)干冰(面心立方),配位数为12、一个晶胞中有4个CO2; (4)金刚石,一个晶胞中有8个碳原子,最小的环为6元环; (5)Po(简单立方堆积)、K(体心立方堆积)、Mg(六方最密堆积)、Cu(面心立方最密堆积)配位数分别为6、8、12、12,一个晶胞中分别有1、2、2、4个原子。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,例4(2015湖北黄冈模拟)氮化硼(BN)被称为一种“宇宙时代的材料”,具有很大的硬度。 (1)基态硼原子有 个未成对电子,氮离子的电子排布式为 。 (2)下图的晶体结构中,黑球、白球分别代表不同的原子、离子或分子,则图1的晶胞中含有的粒子总数为 ;图2中的白球的配位数是 。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,(3)已知图3、4均表示BN晶体的结构,制备氮化硼的原理为BCl3+2NH3 BN+2HCl+NH4Cl,当该反应中有1 mol BN生成时,则反应中可形成 mol配位键,比较氮化硼晶体与晶体硅的沸点高低并解释原因 。 (4)X射线的衍射实验可获取晶体的结构,包括晶胞形状、大小及原子的分布等参数,从而提供了又一种实验测定阿伏加德罗常数和元素的相对质量的方法。若图4晶胞的边长为a nm,密度为 gcm-3,则阿伏加德罗常数为 (要求化为最简关系)。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,对点训练4(2014山东理综)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料,石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面结构会发生改变,转化为氧化石墨烯(图乙)。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,(1)图甲中,1号C与相邻C形成键的个数为 。 (2)图乙中,1号C的杂化方式是 ,该C与相邻C形成的键角 (填“”“”或“=”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。 (3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中,则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有 (填元素符号)。 (4)石墨烯可转化为富勒烯(C60),某金属M 与C60可制备一种低温超导材料,晶胞如图丙 所示,M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶 胞中M原子的个数为 ,该材料的化学式 为 。,命题热点一,命题热点二,命题热点三,命题热点四,1,2,3,1.(2015江苏南京模拟)利用工业废铁粉(主要成分为Fe3O4、Fe)与硫酸反应可制备硫酸盐。 (1)基态Fe2+核外电子排布式为 。 (2)FeSO4隔绝空气受热分解生成SO2、SO3、Fe2O3。SO2分子的空间构型为 ,其中S原子的杂化类型为 。与SO3互为等电子体的离子与分子分别为 、 (填化学式)。 (3)苯酚可以与Fe3+发生显色反应。1 mol苯酚中含有键的数目为 。 (4)Fe3O4具有反尖晶石结构。某化合物MgxAlyOz与反尖晶石结构相仿,其结构如下图所示,它是由下列A、B方块组成。该化合物的化学式为 。,1,2,3,1,2,3,1,2,3,2.已知元素A、B、C、D、E均属前四周期,且原子序数依次增大,A的p能级电子数是s能级电子总数的一半,C的基态原子2p能级有2个未成对电子;C与D形成的化合物中C显正化合价;E的M层电子数是N层电子数的4倍。请回答下列问题: (1)基态C原子的电子排布式为 。 (2)B、C两种元素第一电离能为 (用元素符号表示)。试解释其原因: 。 (3)任写一种与AB-互为等电子体的微粒 。,1,2,3,(4)B与C形成的四原子阴离子的立体构型为 ,其中B原子的杂化类型是 。 (5)D和E形成的化合物的晶胞结构如图,其化学式为 ;已知晶体的密度为 gcm-3,阿伏加德罗常数为NA,则晶胞边长a= cm。(用含、NA的计算式表示),1,2,3,1,2,3,1,2,3,3.(2014四川理综)X、Y、Z、R为前四周期元素,且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体;X与氢元素可形成XH3;Z基态原子的M层与K层电子数相等;R2+的3d能级中有9个电子。 请回答下列问题: (1)Y基态原子的电子排布式是 ; Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是 。 (2) 的立体构型是 ;R2+的水合离子中,提供孤电子对的原子是 。 (3)Z与某元素形成的化合物的晶胞如图所示,晶胞中阴离子与阳离子的个数比是 。 (4)将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中,通入Y2,充分反应后溶液呈深蓝色,该反应的离子方程式是 。,1,2,3,1,2,3,
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