2019年高考化学 中等生百日捷进提升系列 专题2.17 物质结构与性质基础练测.doc

专题2.17 物质结构与性质考纲解读1原子结构与元素的性质（1）了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理。能正确书写136号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和轨道表达式。（2）了解电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。（3）了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。（4）了解电负性的概念，并能用以说明元素的某些性质。2化学键与分子结构 （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）了解共价键的形成、极性、类型（键和键）。了解配位键的含义。（3）能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。（4）了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型（sp、sp2、sp3） （5）能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。3分子间作用力与物质的性质 （1）了解范德华力的含义及对物质性质的影响。（2）了解氢键的含义，能列举存在氢键的物质，并能解释氢键对物质性质的影响。4晶体结构与性质 （1）了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。（2）了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。 （3）了解分子晶体结构与性质的关系。 （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。了解金属晶体常见的堆积方式。 （6）了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。考点探究原子结构与性质的考查集中在核外电子排布规律以及元素性质的周期性变化和应用方向。题型以填空题为主，常与物质结构和性质的其他考点综合在一起来考查。问题的设置以核外电子排布的表示方法和元素电负性、电离能的大小判断，及其变化规律和应用为主。2019年考查点和命题方式将保持不变。 分子结构与性质的考查集中在共价键的类型特征，杂化轨道和分子类型及微粒之间作用力的判断和比较等。题型以填空题为主，常作为综合应用的一个方面进行考查，比如分子立体构型和极性，分子间作用力与物质性质的比较等，2019年将仍会持续考查，应重点理解杂化轨道和分子构型的关系、氢键和配位键的含义等。晶体结构与性质是高考重点考查的内容，要求熟悉常见晶体结构与性质的关系，具备从宏观和微观两个方面理解应用晶体知识的能力，2019高考将在根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算上、晶格能对离子晶体性质的影响、常见金属晶体的堆积方式上重点考查。预计2019年高考将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、分子和晶体的结构与性质；或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、分子和晶体的结构与性质；或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、分子和晶体的结构与性质知识梳理一、基态原子的核外电子排布及表示方法1、能层、能级、原子轨道及其最多容纳电子数的关系能层n一二三四五n符号KLMNO能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s原子轨道1s1313513571最多容纳电子数126261026101422818322n22、原子的核外电子排布式(图)的书写（1）核外电子排布式：用数字在能级符号右上角表明该能级上排布的电子数。例如，K：1s22s22p63s23p64s1。为了简化，通常把内层已达稀有气体电子结构的部分称为“原子实”，用该稀有气体的元素符号加方括号来表示。例如，K：Ar4s1。 （3）记住常见的一些典型分子中中心原子的杂化方式。四、不同微粒间相互作用的比较1、三种化学键的比较离子键共价键金属键非极性键极性键配位键本质阴、阳离子间通过静电作用形成相邻原子间通过共用电子对(电子云重叠)与原子核间的静电作用形成金属阳离子与自由电子间的作用成键条件(元素种类)成键原子的得、失电子能力差别很大(活泼金属与非金属之间)成键原子得、失电子能力相同(同种非金属)成键原子得、失电子能力差别较小(不同非金属)成键原子一方有孤电子对(配位体)，另一方有空轨道(中心离子)同种金属或不同种金属(合金)特征无方向性无饱和性有方向性、饱和性无方向性无饱和性表示方式(电子式)举例 H:H 存在离子化合物(离子晶体)单质H2，共价化合物H2O2，离子化合物Na2O2共价化合物HCl，离子化合物NaOH离子化合物NH4Cl金属单质(金属晶体)2、范德华力、氢键、共价键的比较范德华力氢键共价键概念物质分子之间普遍存在的一种相互作用力，又称分子间作用力已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很强的原子之间的作用力原子间通过共用电子对形成的相互作用分类分子内氢键、分子间氢键极性共价键、非极性共价键、配位键存在范围分子间某些含强极性键氢化物的分子间(如HF、H2O、NH3)或含F、N、O及H的化合物的分子内或其分子间双原子或多原子的分子或共价化合物和某些离子化合物特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性强度比较共价键氢键范德华力影响强度的因素随着分子极性和相对分子质量的增大而增大组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大对于AHB，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，氢键越牢固成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定对物质性质的影响影响物质的熔、沸点、溶解度等物理性质；组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高。如熔、沸点F2Cl2Br2I2，CF4CCl4CBr4H2S，HFHCl，NH3PH3影响分子的稳定性；共价键键能越大，分子稳定性越强五、晶体类型的判断方法1、依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断（1）离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。（2）原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。（3）分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。（4）金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。2、依据物质的分类判断（1）金属氧化物(如K2O等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。（2）大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。（3）常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。（4）金属单质是金属晶体。3、依据晶体的熔点判断（1）离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。（2）原子晶体熔点高，常在一千摄氏度至几千摄氏度。（3）分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。（4）金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。4、依据导电性判断（1）离子晶体溶于水形成的溶液及熔融状态时能导电。（2）原子晶体一般为非导体。（3）分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子，也能导电。（4）金属晶体是电的良导体。5、依据硬度和机械性能判断：离子晶体硬度较大且脆。原子晶体硬度大。分子晶体硬度小且较脆。金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。六、常见晶体的熔沸点高低的判断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，如汞、镓、铯等沸点很低，金属晶体一般不参与比较。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、沸点高。如熔点：金刚石碳化硅硅。 3、离子晶体：一般地说，阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgOMgCl2NaClCsCl。4、分子晶体：（1）分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常地高。如H2OH2TeH2SeH2S。（2）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，F2Cl2Br2N2，CH3OHCH3CH3。（4）同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。例如：CH3CH2CH2CH2CH3。（5）同分异构体的芳香烃，其熔、沸点高低顺序是邻间对位化合物。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：NaMgNaKRbCs。七、晶体结构的分析与计算方法1、几种典型晶体结构的分析晶体晶体结构晶体详解原子晶体金刚石(1)每个碳与相邻4个碳以共价键结合，形成正四面体结构(2)键角均为10928(3)最小碳环由6个C组成且六原子不在同一平面内(4)每个C参与4条CC键的形成，C原子数与CC键之比为12SiO2(1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构(2)每个正四面体占有1个Si，4个“O”，n(Si)n(O)12(3)最小环上有12个原子，即6个O，6个Si分子晶体干冰(1)每个晶胞中含有4个CO2分子(2)每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有12个离子晶体NaCl型(1)每个Na(Cl)周围等距且紧邻的Cl(Na)有6个。每个Na周围等距且紧邻的Na有12个(2)每个晶胞中含4个Na和4个ClCsCl型(1)每个Cs周围等距且紧邻的Cl有8个，每个Cs(Cl)周围等距且紧邻的Cs(Cl)有6个 (2)如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs、1个Cl金属晶体简单立方堆积典型代表Po，空间利用率52%，配位数为6体心立方堆积典型代表Na、K、Fe，空间利用率68%，配位数为8六方最密堆积典型代表Mg、Zn、Ti，空间利用率74%，配位数为12面心立方最密堆积典型代表Cu、Ag、Au，空间利用率74%，配位数为122、晶胞中微粒的计算方法均摊法考点突破考点1 基态原子的核外电子排布及表示方法【例1】下列说法错误的是A电子排布式1s22s22p63s23p64s3违反了泡利原理B基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d5违反了能量最低原理C根据构造原理，原子核外电子填充顺序为1s2s2p3s3p3d 4s4pD某主族元素气态基态原子的逐级电离能分别为738、1451、7733、10540、13630、，当它与氯气反应时生成的阳离子是X2+【答案】C【解析】【详解】【点睛】本题考查了能量最低原理、洪特规则、泡利原理、能量守恒等知识点，明确这几个原理含义是解本题关键。考点2 原子结构与元素性质变化【例2】现有四种元素基态原子电子排布式如下：1s22s22p63s23p4；1s22s22p63s23p3；1s22s22p3；1s22s22p5.则下列有关比较中正确的是A单电子数： B原子半径：C电负性： D最高正化合价：【答案】A【解析】【分析】四种元素基态原子电子排布式可知，是S元素，是P元素，是N元素，是F元素。【详解】A.由1s22s22p63s23p4，可知S的单电子数是2，1s22s22p3；可知F的单电子数是3，单电子数：，故A正确； 熔沸点：原子晶体离子晶体分子晶体；金属晶体熔沸点与金属键有关，金属键与金属离子半径成反比、与离子所带电荷数成正比；金属晶体熔沸点与金属键有关，金属键与金属离子半径成反比、与离子所带电荷数成正比。【详解】分子晶体熔沸点与相对分子质量及氢键有关，相对分子质量越大分子晶体熔沸点越高；Hg是液态金属，熔沸点较低，氧气和碘都是分子晶体，Hg是液态金属，碘是固态，所以熔沸点：I2HgO2，故A错误；【点睛】本题考查晶体熔沸点高低判断，明确晶体类型、晶体熔沸点高低影响因素是解本题关键，注意金属晶体熔沸点与金属键有关，金属键与离子半径成反比、与离子所带电荷数成正比，为易错点。考点7 晶体结构的分析与计算方法【例7】下列有关晶体的叙述中，正确的是（）A在Si晶体中，Si原子与SiSi键之比为1：4B在NaCl晶体中，每个Na+周围距离最近的Na+有6个C在CsCl晶体中，与每个Cs+紧邻的Cs+有8个D在面心立方堆积的金属晶体中，每个金属原子周围紧邻的有12个金属原子【答案】D【解析】【分析】A在Si晶体中，平均每个Si原子形成2个Si-Si键；B在氯化钠晶体中，每个钠离子周围与它最近且距离相等的Na有12个；C氯化铯晶体中，铯离子的配位数是8，每个Cs周围等距离紧邻的有6个Cs；D面心立方晶体中，晶胞立方体每个顶点上都有一个原子，面心上都有一个原子【详解】A在Si晶体中，平均每个Si原子形成2个Si-Si键，故Si原子与Si-Si键之比为1：2，故A错误；B在NaCl晶体中，每个Na周围与它最近且距离相等的Na有381/2=12，故B错误；C氯化铯晶体中，铯离子在体心，氯离子在顶点，铯离子的配位数是8，所以每个Cs周围紧邻的有8个Cl，但每个Cs周围等距离紧邻的有6个Cs，故C错误；D面心立方晶体中，晶胞立方体每个顶点上都有一个原子，面心上都有一个原子，所以每个金属原子周围紧邻的金属原子有381/2=12，故D正确。故选：D。【点睛】本题考查晶胞分析，解题关键：注意把握NaCl、CsCl的晶体结构、离子占据的位置。基础特训1磷、硫、氯、砷等是农药中的重要组成元素。回答下列问题：（1）基态砷原子的核外价电子排布式为_。（2）生产农药的原料PSCl3中P、S、Cl的第一电离能由大到小的顺序为_，电负性由大到小的顺序为_。（3）H2O 与H2S为同族元素的氢化物，H2O可以形成H3O+或H9O4+等，而H2S几乎不能形成类似的H3S+或H9S4+，其原因是_。（4）COS（羰基硫）可用作粮食的熏蒸剂，其中碳原子的杂化轨道类型为_，所含共价键的类型为_，N2O与CO2互为等电子体，且N2O分子中O只与一个N相连，则N2O的电子式为_。（5）AlP因杀虫效率高、廉价易得而被广泛应用。已知AlP的熔点为2000 ，其晶胞结构如图所示。磷化铝的晶体类型为_。A、B点的原子坐标如图所示，则C点的原子坐标为_。磷化铝的晶胞参数a546.35pm（1pm10-12m），其密度为_（列出计算式即可，用NA表示阿伏加德罗常数的数值）g/cm3。【答案】4s24p3 ClPS ClSP 氧的电负性大且原子半径小，H2O分子间及与H可形成氢键，而硫的电负性较小且原子半径大，几乎不能形成氢键 sp 键和键 原子晶体 （1/4，1/4，3/4） 【解析】【分析】(1）砷的核电荷数为33，基态砷原子的核外电子排布式为Ar4s24p3，价电子排布式为4s24p3；(2）P、S、Cl均为第三周期主族元素，它们的第一电离能呈增大趋势，但P原子的3p轨道为半充满结构相对稳定，三种原子的第一电离能由大到小的顺序为ClPS，非金属性越强，电负性越大，三种元素的电负性由大到小的顺序为 ClSP； 状结构，应为原子晶体； A、B点的原子坐标分别为（0、0、0）、（1、）可知晶胞边长为1，由此可推知C点的原子坐标为（，）；根据均摊法，晶胞中含有P原子数为8+6=4，Al原子数也为4，则1mol晶胞的质量为4（27+31）g=458g，根据=计算密度。【详解】（3）氧的电负性大且原子半径小，H2O分子间及与H+可形成氢键，而硫的电负性较小且原子半径大，几乎不能形成氢键故H2O可以形成H9O4+以或H3O+，而H2S几乎不能形成类似的H9S4+或H3S+；故答案为：氧的电负性大且原子半径小，H2O分子间及与H可形成氢键，而硫的电负性较小且原子半径大，几乎不能形成氢键；（4）COS分子的结构式为O=C=S，含有键和键，COS分子中C原子形成2个键，孤对电子数为=0，则为sp杂化；N2O分子中O只与一个N相连，则结构式为N=N=O，电子式为，故答案为：sp ；键和键； ； Al采取sp3杂化，用最外层的四个空轨道接受O提供的孤对电子形成配位键，O与H之间是极性共价键；故答案为：BD；(3) 同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，但是Be原子2s轨道全充满状态是较稳定的，所以Be的第一电离能大于B，第一电离能BBeC；故答案为：BBeC；(4) 已知Ni可以形成Ni(NH3)6Cl2。该配合物中配体分子为六个氨分子，其空间构型为正八面体；故答案为：正八面体；4金属钼(Mo)常用于工业、军事等领域，已被多个国家列为战略金属，我国的钼储量居世界第二。已知钼在元素周期表中呈现的信息为回答下列问题(1)钼位于元素周期表的位置是_，基态Mo原子核外有_种不同运动状态的电子，其中核外电子占据最高能层的符号是_。(2)辉钼(MoS2)在纳米电子设备制造领域比硅或富勒烯(如C60)更有优势，可用H2S硫化(NH4)2MoO4溶液生产辉钼。O、N、S的第一电离能由大到小的顺序_，H2S中心原子的杂化轨道类型为_。(3)MoS2纳米粒子具有类似于石墨的层状结构，具有优异的润滑性能，其原因是_。(4)Mo能与CO形成Mo(CO)6的配合物，其中Mo的化合价为_，其配体分子与N2具有相似的化学结构，则该配体分子中键与键数目之比为_。(5)金属钼晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式为_堆积。若晶体钼的密度为gcm3，钼原子半径为rpm，NA表示阿伏加德罗常数的值，M表示钼的相对原子质量，则钼晶胞中原子的空间利用率为_(用含有、r、NA、M的代数式表示)。【答案】第五周期VIB族 42 O NOS sp3 层与层之间的范德华力较弱，外力作用下易发生滑动 0 1：2 体心立方堆积 【解析】【分析】（1）根据钼在元素周期表中呈现的信息为来解答。（2）同一周期由左向右元素原子的第一电离能呈递增趋势，但氮原子2p轨道为半充满状态，第一电离能比相邻的元素都大；同主族由上到下元素原子的第一电离能逐渐减小。（3）MoS2纳米粒子具有类似于石墨的层状结构，具有优异的润滑性能，其原因是层与层之间的范德华力较弱，外力作用下易发生滑动。 (2) 硼酸中有B原子与3个羟基通过三对共用电子对结合，另外每个羟基中有1对共用电子对，所以1mol硼酸中共用电子对数为6NA个，故答案为：6NA；(5) 由图示结构可以看出六方BN具有良好的润滑性，是因为：六方BN晶体中层与层之间的作用力是较弱 的范德华力，故层与层之间相对易滑动；六方BN不能像石墨一样具有导电性，其原因是六方BN的结构中没有像石墨中有自由移动的电子；已知立方BN的晶胞参数为0.3615nm，则晶胞体积为：（0.3615 10-7 ）3cm3，晶胞中B原子数目为：81/8+61/2=4原子，N原子数目为：4，则立方BN的密度为：，故答案为：。【点睛】在(4)中，计算键数目时，容易忽略结构式简式中的碳氢键，这是易错点。6A、B、C、D、E 是原子序数依次增大的五种常见元素，其中 A 是原子半径最小的元素，B 元素的一种核素可用于考古断代，D 元素的 s轨道和 p 轨道上的电子数相等且有2个未成对电子；E 是第四周期元素，其原子核外最外层电子数与A原子相同，其余各层电子均充满。请用元素符号或化学式回答下列问题：（1）A、B、C、D 四种元素中，电负性最大的是_，第一电离能最大的是_。（2）化合物 CA3 的沸点比化合物 BA4 的高，其主要原因是_ 。（3）A、B 形成的化合物与氢氰酸(HCN)反应可得丙烯腈(H2CCHCN)，丙烯腈分子中的碳原子轨道杂化类型是_。（4）由 C 元素形成的一种离子与 BD2 互为等电子体，该离子的结构式为_。（5）基态 E 原子的核外电子排布式为：_；D、E 形成的某种化合物的晶胞结构示意图如下，该晶体的化学式为_。（6）向 E 的硫酸盐溶液中通入过量的 CA3，可生成E(CA3)42，1 mol E(CA3)42中含有 键的数目约为_。【答案】O N NH3 分子间能形成氢键 sp、sp2 N=N=N 1s22s22p63s23p63d104s1 (或 Ar3d104s1) Cu2O 166.021023(或16NA) 【解析】【分析】A、B、C、D、E 是原子序数依次增大的五种常见元素，其中 A 是原子半径最小的元素，A是氢，B 元素的一种核素可用于考古断代，B是碳，D 元素的 s轨道和 p 轨道上的电子数相等且有2个未成对电子，D是氧，E 是第四周期元素，其原子核外最外层电子数与A原子相同，其余各层电子均充满，E是铜。 （2）砷的价电子排布式是4s24p3，4p轨道上的电子处于半充满状态，比较稳定，气态原子失去一个电子需要的能量比较大，而硒的价电子排布式是4s2 4p4， 4p轨道上失去一个电子才处于半充满状态，故第一电离能较小。（3）H2O的沸点高于H2Se的沸点，是因为水分子间存在氢键。（4）GaCl3中Ga原子的价层电子对数为3，没有孤电子对，而AsF3中As原子的价层电子对数为4，有一个孤电子对。（5）B(OH)4-中B的价层电子对=4+1/2(3+1-41)=4，所以采取sp3杂化。 B原子是缺电子原子，所以该离子中还含有配位键。 （6）根据键长C-CC-SiSi-Si判断。金刚石属于面心立方晶胞，根据均摊法计算。【详解】（3）H2O的沸点高于H2Se的沸点，是因为水分子间存在氢键，故答案为：水分子间存在氢键。（4）GaCl3中Ga原子的价层电子对数为3，没有孤电子对，而AsF3中As原子的价层电子对数为4，有一个孤电子对，故GaCl3空间构型为平面三角形，AsF3的空间构型为三角锥形；故答案为：平面三角形；三角锥形。（5）B(OH)4-中B的价层电子对=4+1/2(3+1-41)=4，所以采取sp3杂化，故答案为：sp3。B原子是缺电子原子，所以该离子中还含有配位键，其结构式为：，故答案为：。