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高考化学二轮复习课件:第一部分 专题十
展开[最新考纲]1.原子结构与性质:(1)认识原子核外电子的运动状态,了解电子云、电子层(能层)、原子轨道(能级)的含义。(2)了解多电子原子核外电子分层排布遵循的原理,能用电子排布式表示1~36号元素的原子及离子的基态核外电子排布。(3)了解主族元素第一电离能、电负性等性质的周期性变化规律,能根据元素电负性说明元素的金属性和非金属性的周期性变化规律。 2.化学键与物质的性质:(1)理解离子键、共价键的含义,能说明离子键、共价键的形成。(2)了解NaCl型和CsCl型离子晶体的结构特征,能用晶格能解释典型离子化合物的某些物理性质。
(3)了解共价键的主要类型σ键和π键,能用键能、键长、键角等数据说明简单分子的某些性质(对σ键和π键之间相对强弱的比较不作要求)。(4)了解键的极性和分子的极性,了解极性分子和非极性分子的性质差异。(5)能根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间构型(对d轨道参与杂化和AB5型以上复杂分子或离子的空间构型不作要求)。(6)了解“等电子原理”的含义,能结合实例说明“等电子原理”的应用。(7)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。(8)能用金属键的自由电子理论解释金属的某些物理性质。
(9)知道金属晶体的基本堆积方式,了解常见金属晶体的晶胞结构特征(晶体内部空隙的识别、与晶胞的边长等晶体结构参数相关的计算不作要求)。(10)了解简单配合物的成键情况(配合物的空间构型和中心原子的杂化类型不作要求)。3.分子间作用力与物质的性质:(1)知道分子间作用力的含义,了解化学键和分子间作用力的区别。(2)知道分子晶体的含义,了解分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响。(3)了解氢键的存在对物质性质的影响(对氢键相对强弱的比较不作要求)。(4)了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。
考点一 原子结构与元素性质的关系
1.高考题组合:核外电子排布(1)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________,有________个未成对电子。[2016·全国新课标Ⅰ,37(1)](2)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________。 [2016·全国新课标Ⅱ,37(1)](3)写出基态As原子的核外电子排布式__________________。[2016·全国新课标Ⅲ,37(1)]
(4)R(Na)基态原子的电子排布式是________。[2016·四川理综,8(1)节选](5)Zn2+基态核外电子排布式为__________________________。[2016·江苏化学,21A(1)](6)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。[2015·全国新课标Ⅰ,37(1)](7)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。[2015·福建理综,31(3)②](8)N的基态原子核外电子排布式为________;Cu的基态原子最外层有________个电子。[2015·安徽理综,25(2)]
答案 (1)3d104s24p2 2(2)1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2) 2(3)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s24p3)(4)1s22s22p63s1(或[Ne]3s1)(5)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)(6)电子云 2(7)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 Ⅷ(8)1s22s22p3 1
2.高考题组合:元素的性质(1)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________________。[2016·全国新课标Ⅰ,37(4)](2)元素铜与镍的第二电离能分别为:ICu=1 958 kJ·ml-1、INi=1 753 kJ·ml-1,ICu>INi的原因是___________________。[2016·全国新课标Ⅱ,37(3)节选](3)根据元素周期律,原子半径Ga________As,第一电离能Ga________As。(填“大于”或“小于”)[2016·全国新课标Ⅲ,37(2)]
(4)X(S)和Y(Cl)中电负性较大的是________(填元素符号)。[2016·四川理综,8(1)节选](5)H、C、N、O、Na的原子半径从小到大的顺序为_________。[2016·上海化学,27节选]答案 (1)O>Ge>Zn (2)铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子 (3)大于 小于 (4)Cl(5)H<O<N<C<Na
感悟高考1.题型:Ⅱ卷填空题(选做)2.考向:本考点在高考中常见的命题角度有原子核外电子的排布规律及其表示方法、原子结构与元素电离能和电负性的关系及其应用。在高考试题中,各考查点相对独立,难度不大。特别关注:①第四周期元素原子或离子电子排布式的书写;②常见元素的第一电离能和电负性大小比较。
1.核外电子排布(1)表示形式①核外电子排布式,如Cr:1s22s22p63s23p63d54s1,可简化为[Ar]3d54s1。②价层电子排布式:如Fe:3d64s2。③电子排布图又称轨道表示式:如O:
(2)书写技巧(以第四周期元素为例)①第四周期的元素从K开始数,数到几,外围电子数就是几,例如Fe,从钾开始数到铁为8,其电子排布式为[Ar]3d64s2;Se,从钾开始数到Se为16,其电子排布式为[Ar]3d104s24p4。②由原子序数书写:a.原子序数大于18的,如31号元素,我们也可以用31-18=13,然后再填充13个电子,如[Ar]3d104s24p1。b.21~30号元素除Cr和Cu外,4s能级上都是2个电子,个位数是3d能级上的电子数。如23号元素钒(Ⅴ)为[Ar]3d34s2,27号元素钴(C)为[Ar]3d74s2。c.31~36号元素,个位数就是4p能级上的电子数如35号元素溴(Br)为:[Ar]3d104s24p5。
2.第一电离能、电负性(1)规律:在元素周期表中,元素的第一电离能从左到右有增大的趋势,从上往下逐渐减小、电负性从左到右逐渐增大,从上往下逐渐减小。(2)特性:同周期主族元素,第ⅡA族(ns2)全充满、ⅤA族(np3)半充满,比较稳定,所以其第一电离能大于同周期相邻的ⅢA和ⅥA族元素。(3)方法:我们常常应用化合价及物质类别判断电负性的大小,如O与Cl的电负性比较:a.HClO中Cl为+1价、O为-2价,可知O的电负性大于Cl;b.Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物,可知O的电负性大于Cl。
状元体会本知识点的考查主要集中在电子排布的书写及电离能、电负性大小比较上,在书写基态原子电子排布时,应注意以下错误:
还需注意: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Cr:3d54s1 Mn:3d54s2 Cu:3d104s1 Zn:3d104s2另外需理解电离能与金属性及金属元素价态的关系,电负性与非金属性及组成化合物所形成的化学键的关系。
题组 原子结构与元素性质1.W、X、Y、Z是周期表前36号元素中的四种常见元素,其原子序数依次增大。W、Y的氧化物是导致酸雨的主要物质,X的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子,Z能形成红色的Z2O和黑色的ZO两种氧化物。(1)W位于元素周期表第________周期、第________族。W的气态氢化物稳定性比H2O________(填“强”或“弱”)。(2)Y的基态原子核外电子排布式是______________________,Y的第一电离能比X的________(填“大”或“小”)。
(3)Y的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与Z的单质反应的化学方程式是_____________________________________________。
2.(1)Ni是元素周期表中第28号元素,第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是________;26号元素价层电子排布式为________;L原子核外电子占有9个轨道,而且有一个未成对电子,L是________元素。(2)过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色,与其d轨道电子排布有关。一般而言,为d0或d10排布时,无颜色;为d1~d9排布时,有颜色,如[C(H2O)6]2+显粉红色。据此判断,[Mn(H2O)6]2+________(填“无”或“有”)颜色。
(3)A、B均为短周期金属元素。依据表中的数据,写出B原子的电子排布式:________。
答案 (1)C 3d64s2 Cl (2)有(3)1s22s22p63s2(4)N>H>B
3.(综合)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。请填写下列空白。(1)e元素基态原子的核外电子排布式为_________________。(2)b、c、d三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为____________(填元素符号),其原因是___________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)a和其他元素形成的二元共价化合物中,若分子呈三角锥形,则该分子的中心原子的杂化方式为________________________;若分子中既含有极性共价键,又含有非极性共价键,则该化合物是____________________(填化学式,写出两种)。(4)已知c、e能形成晶胞如图甲和图乙所示的两种化合物,化合物的化学式分别为:甲________,乙________;甲在高温下易转化为乙的原因是_________________________________。
(5)这5种元素形成的一种1∶1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(如图丙所示)。该化合物中,阴离子为________,该化合物加热时首先失去的组分是________,判断的理由是______________________________。解析 根据已知信息,可以推出a为H,b为N,c为O,d为S,e为Cu。(1)Cu元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。
(2)b、c、d三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为S
1.(2015·高考组合)(1)①碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是______________________________________________________________________________________________。②CS2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_______________________________________________________________________。[2015·新课标全国Ⅰ,37(2)(3)]
(2)利用价层电子对互斥理论判断TU3(PCl3)的立体构型是________。[2015·四川理综,8(2)](3)①CH3COOH中C原子轨道杂化类型为__________________;1 ml CH3COOH分子含有σ键的数目为________。②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____________________。[2015·江苏化学,21A(2)(3)]
答案 (1)①C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②σ键和π键 sp杂化 CO2、COS、SCN-、OCN-等(2)三角锥形(3)①sp3杂化和sp2杂化 7NA(或7×6.02×1023)②H2F+ H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键
2.(2015·福建理综,31节选)(1)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(2)Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1 ml Ni(CO)4中含有________ ml σ键。
(3)一定条件下,CH4和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”。
①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是_______________。②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____________________________________________。解析 (1)a项,固态CO2是由CO2分子通过分子间作用力结合而成的分子晶体,正确;b项,CH4分子中含有极性共价键,但由于该分子中的共价键排列对称,因此该分子是非极性分子,错误;c项,固态时CH4和CO2都是分子晶体,分子之间通过分子间作用力结合,分子间作用力越强,物质的熔沸点就越高,而不是取决于分子内共价键的强弱,错误;
d项,CH4分子中碳原子形成的都是σ键,C原子采取sp3杂化,而CO2分子中的C原子与两个O原子形成的是碳氧双键,含有2个σ键和2个π键,C原子采取sp杂化,正确。故答案选a、d。(2)Ni能与CO形成正四面体型的配合物Ni(CO)4,在每个配位体中含有1个σ键,在每个配位体与中心原子之间也形成1个σ键,所以1 ml Ni(CO)4中含有8 ml σ键。(3)①“可燃冰”中分子间存在的两种作用力分别是分子间作用力(也叫范德华力)和氢键。②根据表中的数据可知,笼状结构的空腔直径为0.586 nm,大于CO2分子的直径(0.512 nm),而且CO2与H2O分子之间的结合能大于CH4,因此可以实现用CO2置换出“可燃冰”中CH4的设想。答案 (1)ad (2)8(3)①氢键、范德华力 ②CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径,且与H2O的结合能大于CH4
3.(1)(2016·高考组合)①Ge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__________________________________。②Ge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________________。[2016·课标全国Ⅰ,37(2)(5)]
(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是________。②在[Ni(NH3)6]2+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________。③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________。[2016·课标全国Ⅱ,37(2)](3)AsCl3分子的立体构型为________,其中As的杂化轨道类型为________。[2016·课标全国Ⅲ,37(3)]
(4)①1 ml HCHO分子中含有σ键的数目为________ml。②HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是________。
③与H2O分子互为等电子体的阴离子为________。[2016·江苏化学,(2)(3)(4)]
(5)①X(S)的氢化物的沸点低于与其组成相似的M(O)的氢化物,其原因是__________________________________________。②X(S)与M(O)形成的XM3分子的空间构型是________。[2016·四川理综,8(2)(3)](6)HCN是直线型分子,HCN是________分子(选填“极性”或“非极性”)。[2016·上海化学,28节选]
感悟高考1.题型:Ⅱ卷填空题(选做题)2.考向:本考点在高考中的常见命题角度有围绕某物质判断共价键的类型和数目,分子的极性、中心原子的杂化方式,微粒的立体构型,氢键的形成及对物质的性质影响等,考查角度较多,但各个角度独立性大,难度不大。特别关注:σ键与π键以及杂化轨道类型的判断。
1.共价键(1)分类① ②配位键:形成配位键的条件是成键原子一方(A)能够提供孤电子对,另一方(B)具有能够接受孤电子对的空轨道,可表示为A―→B。(2)σ键和π键的判断方法:共价单键全为σ键,双键中有一个σ键和一个π键,三键中有一个σ键和两个π键。
2.杂化轨道(1)方法:判断分子或离子中中心原子的杂化轨道类型①看中心原子有没有形成双键或三键。如果有1个三键,则其中有2个π键,用去了2个p轨道,则为sp杂化;如果有1个双键则其中有1个π键,则为sp2杂化;如果全部是单键,则为sp3杂化。②由分子的空间构型结合价电子对互斥理论判断。没有填充电子的空轨道一般不参与杂化,1对孤电子对占据1个杂化轨道。如NH3为三角锥形,且有一对孤电子对,即4条杂化轨道应呈正四面体形,为sp3杂化。
(2)识记:熟记常见杂化轨道类型与分子构型
3.三种作用力及对物质性质的影响
状元体会常考点有对σ键和π键判断,要掌握好方法;杂化轨道的判断,要理解常见物质的杂化方式;通过三种作用力对性质的影响解释相关现象及结论。注意以下三个误区:①误认为分子的稳定性与分子间作用力和氢键有关,其实分子的稳定性与共价键的强弱有关。②误认为组成相似的分子,中心原子的杂化类型相同,关键是要看其σ键和孤电子对数是否相同。如BCl3中B原子为sp2杂化,NCl3中N原子为sp3杂化。③误认为只要含有氢键物质的熔、沸点就高,其实不一定,分子间的氢键会使物质的熔、沸点升高,而分子内氢键一般会使物质的熔、沸点降低。
1.C、H、O、N是构成蛋白质的主要元素。铬在工业上有重要应用,但其化合物对人体有害。请回答下列问题:(1)CH2=CH—CH=CH2是重要的化工原料,1 ml该化合物中σ键和π键数目之比是________。(2)C、H、O三种元素形成的最简单化合物的立体构型是________,其中心原子的杂化方式是________。(3)同碳原子数的醇与烷烃、同碳原子数的多元醇与一元醇相比,前者都比后者的熔、沸点高,其原因是_______________________________________________________。
解析 (1)单键都是σ键,双键中包括一个σ键和一个π键。所以1个CH2=CH—CH=CH2分子中含有9个σ键和2个π键,数目之比是9∶2。(2)C、H、O三种元素形成的最简单化合物是HCHO,其立体构型是平面三角形结构;中心原子是C原子,形成3个σ键,所以是sp2杂化。(3)醇分子中含有羟基,易形成分子间氢键,并且氢键越多,熔、沸点越高,所以同碳原子数的醇与烷烃、同碳原子数的多元醇与一元醇相比,前者都比后者的熔、沸点高。答案 (1)9∶2(2)平面三角形 sp2(3)醇分子中含有羟基,易形成分子间氢键,且氢键越多,熔、沸点越高(答出要点即可)
答案 (1)sp3 正四面体 (2)c
3.R、X、Y、Z是前四周期元素,其中前三种是短周期元素。基态R原子核外电子占据3个能级,且每个能级上电子数相等,X与R同周期,在该周期中X的基态原子中未成对电子数最多。Y的单质是生活中常用材料,具有耐腐蚀性。如果用烧碱溶液清洗Y的单质制造的器皿,会破坏表面保护膜。R、X、Y的原子序数之和等于Z的原子序数。请回答下列问题:(1)基态Z原子价层电子排布图为____________________。(2)(RX)2分子中每个原子最外层都达到8电子稳定结构,该分子中σ键和π键数目之比为________ 。在Y元素所在周期中,第一电离能最大的主族元素M有多种含氧酸根离子,其中,立体结构为三角锥形的离子是________。
(3)R、X、Z能组成一种配离子[Z(RX)6]3-,该离子的中心粒子是________,1 ml该离子含配位键的数目为________。(4)X、Y构成的一种晶体的晶胞如图所示,X的配位数为________。该晶体的化学式为________。
考点三 晶体结构与性质
1.高考组合:晶体结构分析(1)[2016·四川理综,8(4)]M(O)和R(Na)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)。(2)[2016·课标全国Ⅱ,37(3)]单质铜及镍都是由________键形成的晶体。
(3)[2015·全国新课标Ⅰ,37(4)(5)]①CO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。②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:
a.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。b.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 (1)Na+ (2)金属 (3)①分子 ②a.3 2b.12 4
2.高考组合:熔沸点比较(1)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因______________________________________________________________________________________________________。
[2016·全国课标Ⅰ,37(3)](2)GaF3的熔点高于1 000 ℃,GaCl3的熔点为77.9 ℃,其原因是____________________________________________。[2016·全国课标Ⅲ,37(4)]
(3)ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”或“低”)。[2015·山东理综,33(4)节选](4)熔点:金刚石________晶体硅,沸点:CH4________SiH4(用“>”或“<”填空)。[2015·安徽理综,25(3)节选](5)X(C)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(F)和U(Cl)的氢化物中沸点较高的是________(填化学式);Q(Mg)、R(Si)、U(Cl)的单质形成的晶体,熔点由高到低的排列顺序是________(填化学式)。[2015·四川理综,8(3)]
答案 (1)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。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(2)GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体(3)低 (4)> < (5)HNO3 HF Si、Mg、Cl2
感悟高考1.题型:Ⅱ卷填空题(选做)2.考向:本考点高考中常见的命题角度有晶体的类型、结构与性质的关系,晶体熔沸点高低的比较,配位数、晶胞模型分析及有关计算等是物质结构选考模块的必考点。特别关注:涉及到晶胞微粒的计算。
1.晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法
熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目
A.NaCl(含4个Na+,4个Cl-)B.干冰(含4个CO2)C.CaF2(含4个Ca2+,8个F-)D.金刚石(含8个C)E.体心立方(含2个原子)F.面心立方(含4个原子)
2.物质熔沸点高低比较规律(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、铂等熔点很高,汞、铯等熔点很低。(2)同类晶体:①原子晶体:看成键原子半径和,半径和越小,晶体的熔、沸点越高、硬度越大。②离子晶体:依据静电原理进行分析,一般地说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子键越强,相应地晶格能越大,熔、沸点越高。
③分子晶体:组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,熔沸点越高(若分子间存在氢键,则含有氢键的熔、沸点高些)。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、沸点越高。如CO>N2,CH3OH>CH3CH3。④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、沸点就越高。如熔、沸点:Al>Mg>Na。
1.决定物质性质的重要因素是物质结构。请回答下列问题。(1)下图是石墨的结构,其晶体中存在的作用力有________(填序号)。
A.σ键 B.π键 C.氢键 D.配位键 E.分子间作用力F.金属键 G.离子键(2)下面关于晶体的说法不正确的是________。A.晶体熔点由低到高:CF4<CCl4<CBr4<CI4B.硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅C.熔点由高到低:Na>Mg>AlD.晶格能由大到小:NaF>NaCl>NaBr>NaI
(3)CaF2结构如图Ⅰ所示,Cu形成晶体的结构如图Ⅲ所示,图Ⅱ为H3BO3晶体结构图(层状结构,层内的H3BO3分子通过氢键结合)。
①图Ⅰ所示的晶体中与Ca2+最近且等距离的Ca2+数为_______________________________________________。图Ⅲ中未标号的铜原子形成晶体后周围最紧邻的铜原子数为________。②H3BO3晶体中硼原子杂化方式为______________________。③三种晶体中熔点高低的顺序为________(填化学式)。解析 (1)石墨为层状结构,杂化类型为sp2,每一片层内部碳原子以σ键结合,每个碳原子还有一个未杂化的p轨道,肩并肩重叠,形成大π键,片层之间以分子间作用力结合。
(2)分子晶体的相对分子质量越大,熔沸点越高,则晶体熔点由低到高顺序为CF4
(3)①图Ⅰ在每个晶胞中与Ca2+最近且等距离的Ca2+数为3个,通过每个Ca2+可形成8个晶胞,每个Ca2+计算2次,所以与Ca2+最近且等距离的Ca2+数为(8×3)÷2=12个;由图Ⅲ可看出在每个铜原子周围有12个铜原子,铜原子形成晶体后周围最紧邻的铜原子数为12。②H3BO3晶体结构为层状结构,则硼原子杂化方式为sp2。③CaF2属于离子晶体,Cu属于金属晶体,H3BO3属于分子晶体,则熔点由高到低为CaF2>Cu>H3BO3。答案 (1)A、B、E、F (2)C(3)①12 12 ②sp2 ③CaF2>Cu>H3BO3
2.已知:A、B、C、D、E、F是周期表中前36号元素,A是原子半径最小的元素,B元素基态原子的2p轨道上只有两个电子,C元素的基态原子L层只有2对成对电子,D是元素周期表中电负性最大的元素,E2+的核外电子排布和Ar原子相同,F的核电荷数是D和E的核电荷数之和。请回答下列问题:(1)分子式为BC2的空间构型为________;F2+的核外电子排布式为____________________。(2)A分别与B、C形成的最简单化合物的稳定性B________C(填“大于”或“小于”);A、C两元素可组成原子个数比为1∶1的化合物,C元素的杂化类型为________。
(3)A2C所形成的晶体类型为________;F单质形成的晶体类型为________,其采用的堆积方式为____________________。(4)F元素氧化物的熔点比其硫化物的熔点________(填“高”或“低”),请解释其原因_____________________________________________________________________________。
解析 原子半径最小的元素A为氢元素,基态原子的2p轨道上只有两个电子的B元素为碳元素,C为氧元素,电负性最大的元素D是氟元素,E为钙元素,F为29号铜元素。(2)比较非金属性可知稳定性CH4<H2O,H2O2分子中的中心原子上含有两对孤电子对,采取sp3杂化。(4)离子晶体中O2-半径小于S2-半径,半径越小离子键越强,晶格能越大,熔沸点越高。答案 (1)直线形 1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9(2)小于 sp3(3)分子晶体 金属晶体 面心立方最密堆积(4)高 因为CuO的晶格能大于CuS的晶格能
压轴题型四 物质结构与性质审题与答题[题型信息链接]物质结构与性质综合题是高考选做题目,考查内容主要涉及核外电子排布式、电离能和电负性、σ键和π键个数、轨道杂化方式判断,常见晶体类型、熔沸点比较以及晶胞数目计算等。试题中所设计的几个问题往往相对独立,但所考查内容却是上述知识点的综合应用。
【样题】(2015·全国卷Ⅱ,37节选)A、B、C、D为原子序数依次增大①的四种元素,A2-和B+具有相同的电子构型④:C、D为同周期元素③,C核外电子总数是最外层电子数的3倍②;D元素最外层有一个未成对电子③。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________。(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________。
【审题指导】审题头:介绍题目背景或原子结构知识,原子结构知识是进行元素和物质推断的基础。信息处理 ①原子序数顺序可在推断出某种元素后缩小推断范围②元素最外层电子数不超过8个,逐一分析可能的核外电子总数,可确定C可能为Li或P,根据原子序数,则C只能为P③D是在P后面的同周期元素,只有1个未成对电子,则只能为Cl④A2-和B+具有相同的电子构型,根据原子序数,两种离子只能为10电子离子,为O2-和Na+⑤根据晶胞结构,可确定F的化学式,并进行有关计算
审题干:以推断出的元素或物质进行设问,考查物质结构和性质。出题人建议:①核外电子排布式(排布图)的书写。②元素周期律和元素周期表的理解和应用,特别是第一电离能、电负性规律、微粒半径。③化学键的类型和判断,特别是共价键的判断(极性键、非极性键;σ键、π键)。④氢键及其对物质性质的影响。⑤杂化轨道理论、分子立体构型的判断。⑥晶体结构的分析以及晶体结构与物质性质的关系。
[标准答案] (1)O(1分) 1s22s22p63s23p3(或[Ne] 3s23p3)(1分)(2)O3(1分) O3相对分子质量较大,范德华力较大(1分) 分子晶体(1分) 离子晶体(1分)(3)三角锥形(1分) sp3(1分)(4)V形(1分) 4(1分) 2Cl2+2Na2CO3+H2O===Cl2O+2NaHCO3+2NaCl(1分)(5)Na2O(1分) 8(1分)
[评分细则] (1)写元素名称不给分,只写价电子排布不给分(2)写物质名称不给分,只答范德华力大不扣分(3)不配平不给分(4)写物质名称不给分,不带单位扣1分,只写结果不给分
[满分必备]1.电子排布式的书写①24Cr:1s22s22p63s23p63d54s1②26Fe:1s22s22p63s23p63d64s2③26Fe2+:1s22s22p63s23p63d6④29Cu:1s22s22p63s23p63d104s1⑤29Cu+:1s22s22p63s23p63d10
⑥30Zn:1s22s22p63s23p63d104s2⑦31Ga:1s22s22p63s23p63d104s24p1⑧28Ni:1s22s22p63s23p63d84s2⑨28Ni2+:1s22s22p63s23p63d8⑩34Se:1s22s22p63s23p63d104s24p4⑪25Mn:1s22s22p63s23p63d54s2⑫25Mn2+:1s22s22p63s23p63d52.(1)第一电离能大小比较N>O>C P>S>Si Mg>Al>Na F>Cl>Br(2)电负性大小比较F>O>N>C Li>Na>K
3.分子中心原子的杂化方式(1)CH4:sp3(2)NH3:sp3(3)H2O:sp3(4)(金刚石):sp3(5)(单层石墨):sp2(6)CH3CHO中甲基碳:sp3;醛基碳:sp2(7)BCl3:sp2(8)NCl3:sp3(9)CH3OH中C原子:sp3(10)HC≡CH中C原子:sp
[解题程序]1.审题——正确推断题中元素或物质:有些物质结构与性质题,不需要进行元素与物质的推断,题干很简单,往往介绍简单的背景材料,略作了解即可;有些题需进行元素与物质的推断,认真阅读题目所提供信息,根据原子结构、元素周期律知识、物质的性质正确确定题中元素与物质。
2.析题——认真分析,关注有效信息:(1)物质结构特点:有些题目常考查物质所含σ键和π键,需正确书写物质的结构式进行分析;单键均为σ键,双键、三键中只有一个为σ键,其余为π键。运用等电子体知识,理解物质中原子的杂化方式和空间结构,以及电子式的书写方法等。(2)关注晶胞结构:题目中有关晶体的理解常提供晶胞结构,需认真分析,想象晶体中原子在空间的连接方式,正确确定物质的化学式。
3.答题——关注细节,规范正确答题:(1)原子结构的考查,应注意看清是原子的电子排布式、离子的电子排布式、价电子排布式还是电子排布图等。(2)第一电离能的考查,特别注意第ⅡA和ⅤA族的特殊性。(3)对于物质熔沸点的高低比较,特别注意不要忽略氢键的问题。(4)注意问题表达(因果、对比)、注意书写规范。4.查漏——仔细检查,突破搁置难点。
[挑战满分]1.Ⅰ.下列叙述正确的有( )A.第四周期元素中,锰原子价电子层中未成对电子数最多B.第二周期主族元素的原子半径随核电荷数增大依次减小C.卤素氢化物中,HCl的沸点最低的原因是其分子间的范德华力最小Ⅱ.M是第四周期元素,最外层只有1个电子,次外层的所有原子轨道均充满电子。元素Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。回答下列问题:(1)单质M的晶体类型为_______,晶体中原子间通过______作用形成面心立方密堆积,其中M原子的配位数为_______。
(2)元素Y基态原子的核外电子排布式为________,其同周期元素中,第一电离能最大的是________(写元素符号)。元素Y的含氧酸中,酸性最强的是________(写化学式),该酸根离子的立体构型为________。(3)M与Y形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。
①该化合物的化学式为________。②该化合物难溶于水但易溶于氨水,其原因是_______________________________________________________________。此化合物的氨水溶液遇到空气则被氧化为深蓝色,深蓝色溶液中阳离子的化学式为____________________________________。答案 Ⅰ.BDⅡ.(1)金属晶体 金属键 12(2)1s22s22p63s23p5 Ar HClO4 正四面体(3)①CuCl ②Cu2+可与氨形成易溶于水的配位化合物(或配离子) [Cu(NH3)4]2+
2.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原子的价电子轨道示意图为____________,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的化学式为Be3Al2(Si6O18),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:①该制备反应的化学方程式为______________。②该化合物的晶体类型为________________,该晶胞中有________个铝原子。
(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
3.铜、镓(Ga)、硒(Se)、硅等元素的单质或化合物是生产第三代太阳能电池的重要材料。回答下列问题:(1)基态铜原子的电子排布式为_______________________;已知高温下CuO―→Cu2O+O2,试从铜原子价层电子结构变化的角度解释这一反应能够发生的原因______________________________________________________________________。(2)硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物,则硒、硅的最简单气态氢化物的分子构型分别为________、________;若Si—H键中共用电子对偏向氢,氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,则硒与硅的电负性相对大小为________。
(3)硒能形成两种氧化物:SeO2、SeO3,两种分子的中心原子的杂化类型分别为________、________。(4)已知GaCl3的熔点为78 ℃,沸点为201.3 ℃;GaF3的熔点为950 ℃,沸点为1 000 ℃,则GaF3中化学键类型为________,GaCl3的晶体中粒子间的作用力是________。(5)金刚砂(SiC)的硬度为9.5,其晶胞结构如图所示,则金刚砂的晶体类型为______,每个C原子周围最近的C原子数目为_____。
解析 (1)Cu+、Cu2+的价层电子排布式分别为3d10(全充满,稳定)、3d9(不稳定),故高温时CuO稳定性比Cu2O差。(2)H2Se、SiH4中硒与硅均有4个价层电子对,故VSEPR模型均为正四面体形,Se原子有2个孤电子对,而Si原子无孤电子对,故H2Se的分子构型为V形,SiH4的分子构型为正四面体形。Si—H键中共用电子对偏向氢,说明氢的电负性比硅的大,氢气与硒反应时硒是氧化剂,说明硒的非金属性比氢的强,即硒的电负性比氢的大,故硒的电负性比硅的电负性大。(3)SeO2、SeO3中,中心原子Se的价层电子对数均为3,故Se均采取sp2杂化。
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