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专题二十五物质结构与性质挖命题【考情探究】考点内容解读5年考情预测热度考题示例难度关联考点原子结构与性质1.知道原子核外电子的运动状态。2.知道核外电子的排布规律。3.认识元素的原子半径、第一电离能、电负性等元素性质的周期性变化。2018课标,352017课标,352016江苏单科,21A2016海南单科,19-中分子结构与性质、晶体结构与性质分子结构与性质1.认识分子之间和分子内部原子之间的相互作用。2.认识共价键的本质和特征。3.知道分子的空间结构,并可运用相关理论和模型解释、预测;知道分子结构测定技术;知道极性分子和非极性分子。2018课标,352018江苏单科,21A2017课标,352016 课标,372015 福建理综,31中原子结构与性质、晶体结构与性质晶体结构与性质1.了解晶体中微粒的空间排布,认识晶体结构的特点。2.知道晶体的聚集状态会影响物质的性质。2018课标,352017课标,352017江苏单科,21A2016课标,37中原子结构与性质、分子结构与性质分析解读根据2017版化学课程标准,天津高考对“物质结构与性质”的考查内容应为较为基础的知识点,涉及原子结构和元素性质,化学键与物质的性质,分子结构与分子的性质。要求会根据某些物质的结构特征揭示一些物理现象,能够运用价层电子对互斥理论或杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间构型。【真题典例】破考点【考点集训】考点一原子结构与性质1.第四周期过渡元素如铁、锰、铜、锌等在太阳能电池、磁性材料等科技方面有广泛的应用,回答下列问题:(1)在现代化学中,常利用上的特征谱线来鉴定元素,称为光谱分析。(2)写出Cu2+的外围电子排布式;比较铁与锰的第三电离能(I3):铁锰(填“”“=”或“”),原因是。(3)已知Zn(CN)42-与甲醛在水溶液中发生反应可生成一种新物质HOCH2CN,试判断新物质中碳原子的杂化方式;1 molZn(CN)42-中的键数为。(4)如图是晶体Fe3O4的晶胞,该晶体是一种磁性材料,能导电。晶胞中亚铁离子处于氧离子围成的(填空间结构)空隙。晶胞中氧离子的堆积方式与某金属晶体原子堆积方式相同,该堆积方式名称为。解释Fe3O4晶体能导电的原因:;若晶胞的体对角线长为a nm,则Fe3O4晶体的密度为gcm-3(阿伏加德罗常数的值用NA表示)。答案(1)原子光谱(2)3d9”或“(3)正四面体sp3配位键(4)61(5)共价考点二分子结构与性质1.铝及其化合物在工农业生产及日常生活中有重要用途。请回答下列问题:(1)Al原子的价电子排布图为,Na、Mg、Al的第一电离能由小到大的顺序为。(2)某含有铝元素的翡翠,其主要成分的化学式为Be3Al2Si6O18,其中Si原子的杂化轨道类型为。(3)工业上用氧化铝、氮气、碳单质在高温条件下可制备一种四面体结构单元的高温结构陶瓷,其晶胞如图所示:该制备反应的化学方程式为。该化合物的晶体类型为,该晶胞中有个铝原子,该晶胞的边长为a pm,则该晶体的密度为g/cm3。(4)AlCl3的相对分子质量为133.5,183 开始升华,易溶于水、乙醚等,其二聚物(Al2Cl6)的结构如图所示,图中1键键长为206 pm,2键键长为221 pm,从键的形成角度分析1键和2键的区别:。答案(1) NaAl”“(3)sp210NA56CH4NH3”“PS(2)sp3V形(3)11(4)Mg2+半径比Ni2+小,MgO的晶格能比NiO大(5)(1,12,12)(6)2532a2NA或7523a2NA2.磷化铜(Cu3P2)用于制造磷青铜,磷青铜是含少量锡、磷的铜合金,主要用来制作耐磨零件和弹性元件。(1)基态铜原子的电子排布式为;价电子中成对电子数为。(2)磷化铜与水作用产生有毒的磷化氢(PH3)。PH3分子中中心原子的杂化方式是。P与N同主族,其最高价氧化物对应水化物的酸性:HNO3H3PO4(填“”或“”“HNO3分子结构中含有2个非羟基氧原子,比H3PO4中多1个(3)GeZn(5)sp3共价键(6)(14,14,14)8736.02565.7631075.(2016江苏单科,21A,12分)Zn(CN)42-在水溶液中与HCHO发生如下反应:4HCHO+Zn(CN)42-+4H+4H2O Zn(H2O)42+4HOCH2CNHOCH2CN的结构简式(1)Zn2+基态核外电子排布式为。(2)1 mol HCHO分子中含有键的数目为mol。(3)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是。(4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为。(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(1)1s22s22p63s23p63d10(或Ar3d10)(2)3(3)sp3和sp(4)NH2-(5)或教师专用题组6.(2015课标,37,15分)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。(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。答案(15分)(1)电子云2(每空1分,共2分)(2)C有4个价电子且半径小,难以通过得或失电子达到稳定电子结构(2分)(3)键和键spCO2、SCN-(或COS等)(2分,1分,2分,共5分)(4)分子(2分)(5)32(每空1分,共2分)124(每空1分,共2分)7.(2014课标,37,15分)早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成。回答下列问题:(1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过方法区分晶体、准晶体和非晶体。(2)基态Fe原子有个未成对电子,Fe3+的电子排布式为。可用硫氰化钾检验Fe3+,形成的配合物的颜色为。(3)新制备的Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸,而自身还原成Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为,1 mol乙醛分子中含有的键的数目为。乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是。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。(4)Al单质为面心立方晶体,其晶胞参数a=0.405 nm,晶胞中铝原子的配位数为。列式表示Al单质的密度gcm-3(不必计算出结果)。答案(1)X-射线衍射(2)41s22s22p63s23p63d5血红色(3)sp3、sp26NACH3COOH存在分子间氢键16(4)124276.0221023(0.40510-7)38.(2014江苏单科,21A,12分)含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液可用于检验醛基,也可用于和葡萄糖反应制备纳米Cu2O。(1)Cu+基态核外电子排布式为。(2)与OH-互为等电子体的一种分子为(填化学式)。(3)醛基中碳原子的轨道杂化类型是;1 mol乙醛分子中含有的键的数目为。(4)含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液与乙醛反应的化学方程式为。(5)Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。铜晶胞结构如图所示,铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为。答案(1)Ar3d10或1s22s22p63s23p63d10(2)HF(3)sp26 mol或66.021023个(4)2Cu(OH)2+CH3CHO+NaOH CH3COONa+Cu2O+3H2O(5)12考点二分子结构与性质统一命题、省(区、市)卷题组1.(2017海南单科,19-,6分)下列叙述正确的有()A.某元素原子核外电子总数是最外层电子数的5倍,则其最高化合价为+7B.钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能C.高氯酸的酸性与氧化性均大于次氯酸的酸性与氧化性D.邻羟基苯甲醛的熔点低于对羟基苯甲醛的熔点答案AD2.(2018江苏单科,21A,12分)臭氧(O3)在Fe(H2O)62+催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO42-和NO3-,NOx也可在其他条件下被还原为N2。(1)SO42-中心原子轨道的杂化类型为;NO3-的空间构型为(用文字描述)。(2)Fe2+基态核外电子排布式为。(3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为(填化学式)。(4)N2分子中键与键的数目比n()n()=。(5)Fe(H2O)62+与NO反应生成的Fe(NO)(H2O)52+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在Fe(NO)(H2O)52+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。Fe(NO)(H2O)52+结构示意图答案(1)sp3平面(正)三角形(2)Ar3d6或1s22s22p63s23p63d6(3)NO2-(4)12(5)3.(2015江苏单科,21A,12分)下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶:2Cr2O72-+3CH3CH2OH+16H+13H2O 4Cr(H2O)63+3CH3COOH(1)Cr3+基态核外电子排布式为;配合物Cr(H2O)63+中,与Cr3+形成配位键的原子是(填元素符号)。(2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为;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。答案(1)1s22s22p63s23p63d3(或Ar3d3)O(2)sp3和sp27 mol(或76.021023)(3)H2F+H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键4.(2018课标,35,15分)硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如下表所示:H2SS8FeS2SO2SO3H2SO4熔点/-85.5115.2600(分解)-75.516.810.3沸点/-60.3444.6-10.045.0337.0回答下列问题:(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为形。(2)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是。(3)图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为。(4)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为形,其中共价键的类型有种;固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为。(5)FeS2晶体的晶胞如图(c)所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M、阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为gcm-3;晶胞中Fe2+位于S22-所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为nm。答案(1)哑铃(纺锤)(2)H2S(3)S8相对分子质量大,分子间范德华力强(4)平面三角2sp3(5)4MNAa3102122a教师专用题组5.(2016课标,37,15分)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1 000 ,GaCl3的熔点为77.9 ,其原因是。(5)GaAs的熔点为1 238 ,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MGa gmol-1和MAs gmol-1,原子半径分别为rGa pm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。答案(1)Ar3d104s24p3(1分)(2)大于(2分)小于(2分)(3)三角锥形(1分)sp3(1分)(4)GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体(2分)(5)原子晶体(2分)共价(2分)410-30NA(rGa3+rAs3)3(MGa+MAs)100%(2分)6.(2015课标,37,15分)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。(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)。答案(15分)(1)O1s22s22p63s23p3(或Ne3s23p3)(每空1分,共2分)(2)O3O3相对分子质量较大,范德华力大分子晶体离子晶体(每空1分,共4分)(3)三角锥形sp3(每空1分,共2分)(4)V形42Cl2+2Na2CO3+H2O Cl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+Na2CO3 Cl2O+CO2+2NaCl)(每空1分,共3分)(5)Na2O8462 gmol-1(0.56610-7cm)36.021023mol-1=2.27 gcm-3(1分,1分,2分,共4分)7.(2015四川理综,8,13分)X、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素。X和R属同族元素;Z和U位于第A族;X和Z可形成化合物XZ4;Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等;T的一种单质在空气中能够自燃。请回答下列问题:(1)R基态原子的电子排布式是。(2)利用价层电子对互斥理论判断TU3的立体构型是。(3)X所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中,酸性最强的是(填化学式);Z和U的氢化物中沸点较高的是(填化学式);Q、R、U的单质形成的晶体,熔点由高到低的排列顺序是(填化学式)。(4)CuSO4溶液能用作T4中毒的解毒剂,反应可生成T的最高价含氧酸和铜,该反应的化学方程式是。答案(13分)(1)1s22s22p63s23p2或Ne3s23p2(2)三角锥形(3)HNO3HFSi、Mg、Cl2(4)P4+10CuSO4+16H2O 10Cu+4H3PO4+10H2SO48.(2015福建理综,31,13分)科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为。(2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是(填序号)。a.固态CO2属于分子晶体b.CH4分子中含有极性共价键,是极性分子c.因为碳氢键键能小于碳氧键,所以CH4熔点低于CO2d.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp(3)在Ni基催化剂作用下,CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。基态Ni原子的电子排布式为,该元素位于元素周期表中的第族。Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1 mol Ni(CO)4中含有mol 键。(4)一定条件下,CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体,其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。参数分子分子直径/nm分子与H2O的结合能E/kJmol-1CH40.43616.40CO20.51229.91“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是。为开采深海海底的“可燃冰”,有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm,根据上述图表,从物质结构及性质的角度分析,该设想的依据是。答案(13分)(1)H、C、O(2)a、d(3)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s28(4)氢键、范德华力CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径,且与H2O的结合能大于CH49.(2014课标,37,15分)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)b、c、d中第一电离能最大的是(填元素符号),e的价层电子轨道示意图为。(2)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;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)。(3)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的酸是;酸根呈三角锥结构的酸是。(填化学式)(4)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。(5)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。答案(1)N(每空1分,共2分)(2)sp3H2O2、N2H4(1分,2分,共3分)(3)HNO2、HNO3H2SO3(2分,1分,共3分)(4)+1(2分)(5)SO42-共价键和配位键H2OH2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的弱(1分,2分,1分,1分,共5分)考点三晶体结构与性质统一命题、省(区、市)卷题组1.(2017江苏单科,21A,12分)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。(1)Fe3+基态核外电子排布式为。(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。(3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为。(4)乙醇的沸点高于丙酮,这是因为。(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(x-n)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。图1FexNy晶胞结构示意图图2转化过程的能量变化答案(1)Ar3d5或1s22s22p63s23p63d5(2)sp2和sp39 mol(3)HCCH3OHCO2H2H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多;CO2与H2均为非极性分子,CO2分子量较大、范德华力较大(4)离子键和键(46键)(5)0.1480.076教师专用题组6.(2016课标,37,15分)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。(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:ICu=1 958 kJmol-1、INi=1 753 kJmol-1,ICuINi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d gcm-3,晶胞参数a=nm。答案(15分)(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(4)312516.021023d131077.(2016四川理综,8,13分)M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z是一种过渡元素。M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍,R是同周期元素中最活泼的金属元素,X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物,Z的基态原子4s和3d轨道半充满。请回答下列问题:(1)R基态原子的电子排布式是,X和Y中电负性较大的是(填元素符号)。(2)X的氢化物的沸点低于与其组成相似的M的氢化物,其原因是。(3)X与M形成的XM3分子的空间构型是。(4)M和R所形成的一种离子化合物R2M晶体的晶胞如图所示,则图中黑球代表的离子是(填离子符号)。(5)在稀硫酸中,Z的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化M的一种氢化物,Z被还原为+3价,该反应的化学方程式是。答案(13分)(1)1s22s22p63s1或Ne3s1Cl(2)H2O分子间存在氢键,H2S分子间无氢键(3)平面三角形(4)Na+(5)K2Cr2O7+3H2O2+4H2SO4 K2SO4+Cr2(SO4)3+3O2+7H2O【三年模拟】非选择题(共90分)1.(2018湖南衡阳第一次联考,35)(12分)某盐的组成可表示为3H3ON53NH4N5NH4Cl。回答下列问题:(1)氯原子的电子排布式为。(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。(3)经X射线衍射测得化合物3H3ON53NH4N5NH4Cl的晶体结构,其局部结构如图(b)所示。H3O+的中心原子的杂化类型为,NH4+的空间构型为。3H3ON53NH4N5NH4Cl中阴离子N5-中的键总数为个。分子中的大键可用符号nm表示,其中m代表参与形成大键的原子数,n代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为66),则N5-中的大键应表示为。图(b)中虚线代表氢键,其中表示式为(NH4+)NHCl、。(4)3H3ON53NH4N5NH4Cl的晶体密度为d gcm-3,其立方晶胞参数为a nm,1个晶胞中含有y个3H3ON53NH4N5NH4Cl单元,该单元的相对质量为M,则y的计算表达式为。答案(1)1s22s22p63s23p5(2)同周期元素随核电荷数增大,原子半径逐渐变小,故结合一个电子释放出的能量(E1)依次增大N原子的2p轨道为半充满状态,能量较低,具有稳定性,故结合一个电子放出能量较低(3)sp3正四面体556(H3O+)OHN(N5-)(NH4+)NHN(N5-)(4)602a3dM(或a3dNAM10-21)2.(2018山西六校第四次名校联考,35)(12分)镓与A族元素形成的化合物是重要的半导体材料,应用最广泛的是砷化镓(GaAs),回答下列问题:(1)基态Ga原子的核外电子排布式为,基态As原子核外有个未成对电子。(2)镓失去电子的逐级电离能(单位:kJmol-1)的数值依次为577、1 984.5、2 961.8、6 192,由此可推知镓的
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