2018届二轮复习物质结构与性质课件（66张）（全国通用）

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专题十三 物质结构与性质（选考） 高考导航 考纲要求 命题解读 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1~36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(σ键和π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、sp 2 、sp 3 )。(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。 1.命题方式:综合性的非选择题。 2.命题角度 (1)原子结构与性质。主要考查:①基态原子、离子的(价)电子排布式(图),未成对电子数的判断;②元素电离能、电负性的大小比较。 (2)分子结构与性质。主要考查:①分子的空间构型;②中心原子的杂化方式;③共价键的形成、类型及对物质性质的影响。 (3)晶体结构与性质。主要考查:晶体的结构及相关计算。 主干回扣 1.原子结构与性质 (1)基态原子的核外电子排布 ①排布规律 能量最低原理 原子核外电子总是优先占据能量 　　     的原子轨道 泡利不相容原理 每个原子轨道上最多只能容纳 　　　     个自旋方向相反的电子 洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,而且自旋状态 　　　     ②排布顺序 1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、 7s、5f、6d、7p … ③四种表示方法 表示方法 举例 电子排布式 Cr: 　　　　　　　     简化表示式 Cu: 　　　　　　     价电子排布式 Fe: 　　　     电子排布图(或轨道表达式) O: 　　　　　　　　     (2)主族元素第一电离能和电负性的递变规律 ▶ 特别提示    同周期主族元素,第ⅡA族( n p 0 )和第ⅤA族( n s 2 n p 3 ),因p轨 道处于全空或半充满状态,比较稳定,所以其第一电离能大于同周期右 侧相邻的ⅢA族或ⅥA族元素,如第一电离能Mg>Al,P>S。 同周期(从左到右) 同主族(自上而下) 第一电离能 　　     趋势(注意ⅡA、ⅤA的特殊性) 依次 　　     电负性 依次 　　     依次 　　     答案　(1)①最低　2　相同　③1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 [Ar]3d 10 4s 1 　3d 6 4s 2                  (2)增大　减小　增大　减小 2.分子结构与性质 (1)共价键的分类   杂化类型 杂化轨道数目 杂化轨道夹角 空间构型 实例 sp 　　     180 ° 　　　　     BeCl 2 sp 2 　　     120 ° 　　　　     BF 3 sp 3 　　     109 ° 28' 　　　　     CH 4 (2)分子的空间构型 ①分子构型与杂化轨道理论 ②价层电子对数与分子空间构型的关系 价层电 子对数 成键电 子对数 孤电子 对数 VSEPR模 型名称 分子立体 构型名称 实例 2 2 0 直线形 直线形 BeCl 2 3 3 0 三角形 平面三角形 BF 3 　　     　　     　　     SnBr 2 4 4 0 四面体形 正四面体形 CH 4 　　     　　     　　　     NH 3 　　     　　     　　　     H 2 O 类型 实例 键的极性 空间构型 分子极性 X 2 H 2 、N 2 非极性键 直线形 　　     分子 XY HCl、NO 极性键 直线形 　　     分子 XY 2 (X 2 Y) CO 2 、CS 2 极性键 直线形 　　     分子 SO 2 极性键 V形 　　     分子 H 2 O、H 2 S 极性键 V形 　　     分子 XY 3 BF 3 极性键 平面三角形 　　     分子 NH 3 极性键 三角锥形 　　     分子 XY 4 CH 4 、CCl 4 极性键 正四面体形 　　     分子 (3)分子的性质 ①键的极性与分子的极性的关系 ②溶解性 “相似相溶”规律:非极性溶质一般能溶于 　　　     溶剂,极性溶质一 般能溶于 　　　     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。 (4)氢键的表示及对性质的影响 ①表示式:A—H … B—(A、B为 　　　     中的任一种)。 ②形成分子间氢键,熔、沸点 　　　     ,溶解性 　　　     。 ③在同分异构体中,形成分子内氢键的物质的沸点 　　     于形成分子间 氢键的物质。 答案　(1)非极性键　双键    π键 (2)①2　直线形　3　平面三角形　4　正四面体形　②2　1　V形　3 　1　三角锥形　2　2　V形 (3)①非极性　极性　非极性　极性　极性　非极性　极性　非极性     ②非极性　极性 (4)①N、O、F　②升高　增强　③低 3.晶体结构与性质 (1)常见晶体的结构 ①在金刚石晶体中,每个C被 　　　     个最小六元环共用,其晶胞中含有 　　　     个C。 ②在干冰晶体中,CO 2 的配位数为 　　　     ,晶胞中含有 　　　     个CO 2 。 ③冰的晶胞结构与金刚石相似,冰的晶胞中含有 　　　     个H 2 O。 ④在NaCl晶体中,Na + 、Cl - 的配位数分别为 　　　     、 　　　     ,其晶胞 中含有 　　　     个Na + 和 　　　     个Cl - 。 ⑤在CsCl晶体中,Cs + 、Cl - 的配位数分别为 　　　     、 　　　     ,其晶胞 中含有 　　　     个Cs + 和 　　　     个Cl - 。 ⑥在CaF 2 晶体中,Ca 2+ 、F - 的配位数分别为 　　　     、 　　　     ,其晶胞 中含有 　　　     个Ca 2+ 和 　　　     个F - 。 ⑦面心立方最密堆积和六方最密堆积的金属晶体,其配位数为 　　          。 ⑧在石墨晶体中,C的杂化类型为 　　　     ,每个六元环拥有的C个数为 　　　     ,晶体中含有的作用力有 　　　　　　　　     。 (2)分类比较晶体的熔、沸点 ①不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律 　　　     晶体> 　　　     晶体> 　　　     晶体。 ②原子晶体 由共价键形成的原子晶体中,原子半径 　　　     ,键能 　　　     ,晶体的 熔、沸点越高。如熔点:金刚石>碳化硅>硅。 ③离子晶体 一般来说,阴、阳离子所带电荷数 　　　     ,离子半径 　　　     ,晶格能 就 　　　     ,熔、沸点就越高,如熔点:MgO>MgCl 2 >NaCl>CsCl。 ④分子晶体 a.分子间作用力 　　　     ,物质的熔、沸点越高;具有氢键的分子晶体, 熔、沸点反常的高。如H 2 O>H 2 Te>H 2 Se>H 2 S。 b.组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量 　　　     ,熔、沸点越高, 如SnH 4 >GeH 4 >SiH 4 >CH 4 ,F 2 N 2 ,CH 3 OH>CH 3 CH 3 。 d.同分异构体,支链越多,熔、沸点 　　　     。 (3)晶体化学式的确定方法——均摊法 ①长方体   ②非长方体 晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。如石墨晶胞每一层内碳原 子排成六边形,其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为1/3。再如下图所 示的正三棱柱形晶胞中:   答案　(1)①12　8　②12　4　③8　④6　6　4　4　⑤8　8　1　1     ⑥8　4　4　8　⑦12　⑧sp 2 杂化　2　共价键、金属键、范德华力 (2)①原子　离子　分子　②越小　越大　③越多　越小　越强　④越 大　越大　越大　越低 (3)①              ②                 1.(2017广东茂名二模,35)铁是一种重要的过渡元素,能形成多种物质,如 做染料的普鲁士蓝(化学式为Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3 )。 (1)基态Fe 2+ 核外电子排布式为 　　　     。 (2)在普鲁士蓝中,存在的化学键有离子键、 　　　　　     和 　　　     　     。 (3)一定条件下,CN - 可被氧化为OCN - 。OCN - 中三种元素的电负性由大 到小的顺序为 　　　　　     ;碳原子采取sp杂化,1 mol 该物质中含有的 π键数目为 　　　　　     。 (4)与CN - 互为等电子体的一种分子为 　　　　　     (填化学式)。 (5)常温条件下,铁的晶体采用如图所示的堆积方式,则这种堆积模型的 配位数为 　　     ;如果铁的原子半径为 a cm,阿伏加德罗常数的值为 N A , 典题精练 则此种铁单质的密度表达式为 　　　　　     g/cm 3 。   答案　(1)[Ar]3d 6 或1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 (2)共价键　配位键　(3)O>N>C　2 N A (4)CO或N 2 　(5)8       解析　(1)基态Fe原子的核外电子排布式为1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 ,所以基 态Fe 2+ 的核外电子排布式为1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 或[Ar]3d 6 。 (2)Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3 中Fe 3+ 和[Fe(CN) 6 ] 4- 以离子键相结合,[Fe(CN) 6 ] 4- 中Fe 2+ 和 CN - 以配位键相结合,CN - 内C和 N以共价键相结合。 (3)OCN - 中的C原子采取sp杂化,则其空间结构为直线形,结合OCN - 与CO 2 是等电子体,可知OCN - 的结构式是[O   C   N] - ,则1 mol OCN - 中含有的 π键数目是2 N A 。 (5)图示的堆积方式是非密置层的体心立方堆积,所以配位数是8;铁的一个晶胞中有两个Fe原子,因此晶胞质量 m =   g,若铁的原子半径为 a cm,则晶胞边长为   cm,晶胞体积 V =(   ) 3 cm 3 ,所以铁单质的密度 ρ =   =   g/cm 3 。 2.(2017河南百校联盟3月联考,35)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PSCl 3 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)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 　　　　　     ,写出一种与COS 键合 方式相同且空间构型也相同的微粒: 　　　　　     。 (4)H 2 O 与H 2 S为同族元素的氢化物,H 2 O可以形成H 9   或H 3 O + ,而H 2 S几 乎不能形成类似的H 9   或H 3 S + ,其原因是 　　　　　　　　　　　　     　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　    。  (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 2 000 ℃,其晶胞结构如图所示。   ①磷化铝的晶体类型为 　　　　　     。 ②A、B点的原子坐标如图所示,则C点的原子坐标为 　　　　　     。 ③磷化铝的晶胞参数 a =546.35 pm,其密度为 　　　　     g·cm -3 (列出计 算式即可,用 N A 表示阿伏加德罗常数的数值)。 答案　(1)4s 2 4p 3 　(2)Cl>P>S　Cl>S>P (3)sp    σ键和π键(写“极性键”也可)　CO 2 (或CS 2 等) (4)氧的电负性大且原子半径小,H 2 O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　(5)①原子晶体　②(   ,   ,   )　③   解析　(3)COS中C原子的价层电子对数是2,所以碳原子的杂化轨道类 型是sp;COS的结构式是O   C   S,含有2个σ键和2个π键;与COS 键合方 式相同且空间构型也相同的微粒应与COS是等电子体,最容易想到的就 是CO 2 和CS 2 。 (5)①磷化铝的熔点很高,因此磷化铝属于原子晶体。②由磷化铝的晶 胞结构可以看出,Al原子位于立方体的体对角线的   处,因此C点的原子 坐标为(   ,   ,   )。③1个AlP晶胞中含有的P原子数是8 ×   +6 ×   =4,Al原子数也是4,因此一个晶胞的质量 m =   g,而晶胞的体积 V =(5.463 5 × 10 -8 ) 3 cm 3 ,所以磷化铝的密度 ρ =   =   g·cm -3 。 3.(2017山西名校联考,35)2014年7月和12月山西大学分子科学研究所翟 华金教授、李思殿教授与清华大学李隽教授、美国布朗大学Lai-Sheng Wang教授及复旦大学刘智攀教授课题组合作,首次合成“中国红灯笼 分子”——硼球烯B 40 。B 40 是继C 60 之后第二个从实验和理论上完全确 认的无机非金属笼状团簇。   (1)基态硼原子的外围电子排布式为 　　　     ,碳60中碳原子杂化方式 为 　　　　     。 (2)构成碳60晶体的作用力是 　　　　　　　　     。 (3)与硼同周期,但第一电离能比硼大的元素有 　　　     种。 (4)磷化硼(BP)是由硼元素与磷元素组成的无机化合物,属于一种半导 体材料。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。BP 晶胞中B采用面心立方堆积,P原子填入四面体空隙中。   ①写出三溴化硼和三溴化磷的空间构型: 三溴化硼 　　　　     ;三溴化磷 　　　　　     。 ②磷化硼晶体内微粒间的作用力有 　　　　　　　     。 ③计算磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离(晶胞参数为478 pm) 　　　　　     。 答案　(1)2s 2 2p 1 　sp 2 　(2)范德华力　(3)6　(4)①平面正三角形　三角 锥形　②共价键、配位键　③207 pm 或   pm 解析　(1)碳60又叫足球烯,其分子中每个C原子与其他3个C原子相连, 分别形成两个碳碳单键和一个碳碳双键,所以碳原子的杂化方式为sp 2 。 (2)碳60晶体属于分子晶体,所以微粒间作用力是范德华力。 (3)与硼同周期,但第一电离能比硼大的元素有Be、C、N、O、F、Ne, 共6种。 (4)①BBr 3 中B原子的价层电子对数是3,孤电子对数是0,所以三溴化硼的 空间构型是平面正三角形;PBr 3 中P原子的价层电子对数是4,孤电子对 数是1,所以三溴化磷的空间构型是三角锥形。②磷化硼的空间结构与 金刚石类似,应属于原子晶体,B原子与P原子间通过共价键相结合,但B 原子最外层只有3个电子,P原子最外层有5个电子,而磷化硼晶体中每个 B原子与4个P原子相连,每个P原子也与4个B原子相连,这说明B原子和P 原子间还存在一个配位键,其中P原子提供孤电子对,B原子提供空轨 道。③磷化硼晶胞中P原子位于   立方体的中心,则硼原子和磷原子之 间的最近距离为   pm=   pm ≈ 207 pm。 4.(2017湖南三湘名校第三次联考,35)已知 A、B、C、D 都是周期表中 的短周期元素,它们的核电荷数依次增大。A 原子、C 原子的 L 能层中 都有两个未成对的电子,C、D 同主族。E、F 都是第四周期元素,E 原 子核外有 4 个未成对电子,F 原子除最外能层只有 1 个电子外,其余各 能层均为全充满状态。根据以上信息填空: (1)基态 D 原子中,电子占据的最高能层符号为 　　　     ,该能层具有的 原子轨道数为 　　     。 (2)E 2+ 的价电子排布图是 　　　　　     ,F 原子的电子排布式是 　　     　　     。 (3)A 的最高价氧化物对应的水化物分子的结构式为 　　　　　     ,其 中心原子采取的杂化方式为 　　　　　     ,B 的气态氢化物的 VSEPR 模型为 　　　     。 (4)化合物AC 2 、B 2 C 和阴离子DAB - 互为等电子体,它们结构相似,DAB - 的电子式为 　　　　　     。 (5)配合物甲的焰色反应呈紫色,其内界由中心离子E 3+ 与配位体AB - 构 成, 配位数为 6。甲的水溶液可以用于实验室中E 2+ 的定性检验,检验E 2+ 的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　     。 (6)某种化合物由 D、E、F 三种元素组 成,其晶胞如图所示,则其化学式为 　　　　　     。 该晶胞上、下底面 为正方形,侧面与底面垂直,根据图中 所示的数据列式计算该晶体的密度: ρ = 　　     g/cm 3 。 答案　(1)M　9 (2)         1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 或[Ar]3d 10 4s 1 (3)   　sp 2 　四面体形 (4) (5)3Fe 2+ +2[Fe(CN) 6 ] 3-   Fe 3 [Fe(CN) 6 ] 2 ↓ (6)CuFeS 2 　4.32 解析　根据题中信息不难推出A是C,B是N,C是O,D是S,E是Fe,F是Cu。 (3)由H 2 CO 3 的结构式可以推出中心C原子的价层电子对数是3,因此杂化 方式是sp 2 ;B 的气态氢化物是NH 3 ,N原子的价层电子对数是4,所以NH 3 的VSEPR 模型是四面体形。 (4)CO 2 的结构式是O   C   O,SCN - 与CO 2 是等电子体,结构相似,其结构 式应是[S   C   N] - ,所以其电子式是[··   ····C····   ··] - 。 (6)晶胞中F(Cu)原子数目是8 ×   +4 ×   +1=4,E(Fe)原子数目是4 ×   +6 ×   = 4,D(S)原子全部位于晶胞内部,数目是8,所以Cu、Fe、S原子数目之比 是4∶4∶8=1∶1∶2,故其化学式为CuFeS 2 ;一个晶胞中有4个“CuFeS 2 ”, 晶胞质量 m =   g,晶胞体积 V =[(524 × 10 -10 ) 2 × (1 030 × 10 -10 )] cm 3 , 所以晶体的密度 ρ =   =   ≈ 4.32 g/cm 3 。 5.(2017山东青岛二模,35)W、X、Y、Z、M五种元素位于周期表中前 四周期。W元素的一种核素的原子核内没有中子;X、Y元素最外层电 子排布式均可表示为 n s n np m ,其中X元素第一电离能在其所在周期中最 大,Y元素第一电离能和电负性在其所在周期中均居第三位;Z元素所在 的周期序数等于族序数且为奇数;M位于元素周期表ds区,最外层只有1 个电子。 (1)W、Y形成的化合物中 　　　     (填序号)。 ①可能只含有离子键 ②可能只含有共价键 ③可能既含有离子键又含有共价键 (2)基态Y原子的价电子轨道表达式为 　　　　　　     ,与   互为等电子 体的分子是 　　　     。 (3)将X充入灯管中通电后发出红光,试用电子跃迁理论解释:                 。 (4)Z单质溶于强碱溶液生成的阴离子的中心原子的杂化方式为 　　          ,该离子空间构型为 　　　     。 (5)M是第四周期最重要的过渡元素之一,其单质及化合物具有广泛的 应用。已知M与W形成的化合物晶体结构如图所示,该化合物的密度为 ρ g·cm -3 ,阿伏加德罗常数的值为 N A ,则W、M的最近距离为 　　     cm(用 含 N A 和 ρ 的式子表示)。 答案　(1)②③　(2)         　CO 2 或N 2 O或CS 2 (3)通电时,Ne原子吸收能量,核外电子由基态跃迁到激发态。激发态不 稳定,电子再由激发态向基态跃迁,能量就以光子的形式释放,所释放光 子的频率在可见光红色区域内,所以发出红色光 (4)sp 3 杂化　正四面体形 (5)   ×   解析　根据题意可推知W是氢元素,X是氖元素,Y是氮元素,Z是铝元素, M是铜元素。 (5)晶胞中M原子个数为8 ×   +6 ×   =4,W原子个数为4。M、W的最近距 离为体对角线的   ,一个晶胞的质量 m =   g,晶胞的体积 V =   =   cm 3 ,晶胞的边长为   cm,则晶胞体对角线为   ×   cm,则M、W 的最近距离为   ×   cm。 6.(2017安徽合肥质检二,35)2016年诺贝尔化学奖授予在“分子机器设计 和合成”领域有突出成就的三位科学家,其研究对象之一“分子开关”与大环主体分子苯芳烃、硫或氮杂环杯芳烃等有关。回答下列问题: (1)对叔丁基杯[4]芳烃(如图Ⅰ所示)可用于ⅢB族元素对应的离子萃取, 如La 2+ 、Sc 2+ 。写出基态二价钪离子(Sc 2+ )核外电子排布式: 　　　　          。其中电子占据的轨道数为 　　　　　     个。 图Ⅰ　对叔丁基杯[4]芳烃 (2)对叔丁基杯[4]芳烃由4个羟基构成杯底,其中羟基氧原子的杂化方式 为 　　　　　     。羟基间的相互作用力为 　　　　　     。 (3)不同大小的杯芳烃能识别某些离子,如:   、SCN - 等。根据等电子体 原理判断   的空间构型为 　　　　　     ;一定条件下,SCN - 与MnO 2 反应 可得到(SCN) 2 。试写出(SCN) 2 的结构式: 　　　　　　　　　　     。 (4)已知C 60 分子结构和C 60 晶胞示意图如下所示: 等的C 60 分子有 　　　     个,C 60 晶体的密度为 　　　     g/cm 3 (计算结果保 留两位小数)。 则一个C 60 分子中含有σ键个数为 　　　     ,与每个C 60 分子距离最近且相 答案　(1)1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 或[Ar]3d 1 　10 (2)sp 3 　氢键 (3)直线形       (4)90　12　1.67 解析　(2)羟基氧原子形成2个σ键,有2对孤电子对,价层电子对数是4,因 此杂化方式是sp 3 ;4个羟基之间无共价键,但符合形成氢键的条件,因此 羟基间的相互作用力是氢键。 (3)   与CO 2 互为等电子体,因此   的空间构型为直线形;SCN - 与MnO 2 反 应可得到(SCN) 2 ,说明SCN - 的性质与Cl - 类似,则(SCN) 2 也应具有类似Cl 2 的结构,结合 (SCN) 2 中N是-3价、C是+4价、S是-1价可知(SCN) 2 的结构 式是   。 (4)从图Ⅱ可以看出,C 60 分子中每个C原子与其他3个C原子形成2个碳碳 单键和1个碳碳双键,共3个σ键,根据均摊法,一个C原子实际含有的σ键 个数为   ,所以一个C 60 分子中含有的σ键个数为60 ×   =90;C 60 的晶胞是面 心立方结构,所以与每个C 60 分子距离最近且相等的C 60 分子有12个;1个C 6 0 晶胞中含有的C 60 分子个数是8 ×   +6 ×   =4,晶胞的质量 m =   g,而 晶胞的体积 V =(1.42 × 10 -7 ) 3 cm 3 ,所以C 60 晶体的密度 ρ =   =   ≈ 1.67 g/cm 3 。 方法归纳　有关晶胞微观计算的思维流程        1.(2017课标Ⅰ,35,15分)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.404.4　　B.553.5　　C.589.2　　D.670.8　　E.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)X射线衍射测定等发现,I 3 AsF 6 中存在   离子。   离子的几何构型为      　　     ,中心原子的杂化形式为 　　　     。 真题回访 (4)KIO 3 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 =0.446 nm,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KIO 3 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。 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　sp 3 (4)0.315　12 (5)体心　棱心 解析　(1)紫色对应的辐射波长是可见光里最短的,应选A。 (2)K原子核外有4个电子层,最高能层符号为N;价电子排布式为4s 1 ,电子 云轮廓图形状为球形;K的原子半径比Cr的原子半径大,K、Cr原子的价 电子排布式分别为4s 1 、3d 5 4s 1 ,K的价电子数比Cr的价电子数少,金属键 弱,熔、沸点低。 (3)可把   改写为I   ,σ键电子对数为2,孤电子对数为   × (7-1-2 × 1)=2,即价 层电子对数为4,则   的几何构型为V形,中心原子的杂化形式为sp 3 。 (4)K与O间的最短距离是面对角线的   ,即   a =   × 0.446 nm ≈ 0.315 nm。与K紧邻的O共有12个。 (5)以I为顶角画立方体,可以看出K处于体心位置,O处于棱心位置。 2.(2017课标Ⅱ,35,15分)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴 离子盐(N 5 ) 6 (H 3 O) 3 (NH 4 ) 4 Cl(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( E 1 )。第二周期部分元素的 E 1 变化趋势如图 (a)所示,其中除氮元素外,其他元素的 E 1 自左而右依次增大的原因是      　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     ;氮元素的 E 1 呈 现异常的原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     　　　　     。   (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。 ①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 ②R中阴离子   中的σ键总数为 　　　     个。分子中的大π键可用符号   表示,其中 m 代表参与形成大π键的原子数, n 代表参与形成大π键的 电子数(如苯分子中的大π键可表示为   ),则   中的大π键应表示为 　     　     。 ③图(b)中虚线代表氢键,其表示式为(N   )N—H … Cl、 　　　　　     　     、 　　　　　　　     。 (4)R的晶体密度为 d g·cm -3 ,其立方晶胞参数为 a nm,晶胞中含有 y 个[(N 5 ) 6 (H 3 O) 3 (NH 4 ) 4 Cl]单元,该单元的相对质量为 M ,则 y 的计算表达式为 　　     　　     。 答案　(1)   (2)同周期元素随核电荷数依次增大,原子半径逐渐变小,故结合一个电 子释放出的能量依次增大　N原子的2p轨道为半充满状态,具有额外稳 定性,故不易结合一个电子 (3)①ABD　C　②5            ③(H 3 O + )O—H … N(   )　(N   )N—H … N(   ) (4)   (或   × 10 -21 ) 解析　(3)①H 3 O + 中σ键数为3,中心原子孤电子对数为   × (6-1-3 × 1)=1,价 层电子对数为4,杂化轨道类型为sp 3 ,立体结构为三角锥形;N   中σ键数 为4,中心原子孤电子对数为   × (5-1-4 × 1)=0,价层电子对数为4,杂化轨道 类型为sp 3 ,立体结构为正四面体形;H 3 O + 和N   中均含极性共价键和配 位键,故两种阳离子的相同之处为A、B、D,不同之处为C。②由图(b) 中   的结构可知   中的σ键数为5;   中的5个原子参与形成大π键,每个 原子中参与形成大π键的电子数为1(孤电子对不参与),故参与形成大π 键的电子数为5+1=6,   中大π键应表示为   。(4)晶体的密度为 d g· cm -3 , 晶胞的体积为( a × 10 -7 ) 3 cm 3 ,晶胞的质量为   × y ,则   × y = d × ( a × 1 0 -7 ) 3 , y =   =   × 10 -21 。 3.(2017课标Ⅲ,35,15分)研究发现,在CO 2 低压合成甲醇反应(CO 2 +3H 2   CH 3 OH+H 2 O)中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有 高活性,显示出良好的应用前景。回答下列问题: (1)Co基态原子核外电子排布式为 　　　　　　　　     。元素Mn与O 中,第一电离能较大的是 　　　     ,基态原子核外未成对电子数较多的 是 　　　     。 (2)CO 2 和CH 3 OH分子中C原子的杂化形式分别为 　　　     和 　　          。 (3)在CO 2 低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序 为 　　　　　　　　　     ,原因是 　　　　　　　　　　　　　　　     　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     。 (4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料,Mn(NO 3 ) 2 中的化学键除了σ键 外,还存在 　　　　　　　     。 (5)MgO具有NaCl型结构(如图),其中阴离子采用面心立方最密堆积方 式,X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为 a =0.420 nm,则 r (O 2- )为 　     　     nm。MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为 a '=0.448 nm,则 r (Mn 2+ )为 　　　     nm。 答案　(1)[Ar]3d 7 4s 2 　O　Mn (2)sp　sp 3 (3)H 2 O>CH 3 OH>CO 2 >H 2 　H 2 O与CH 3 OH均为极性分子,H 2 O中氢键比甲 醇多;CO 2 与H 2 均为非极性分子,CO 2 分子量较大、范德华力较大 (4)离子键和π键(   键) (5)0.148　0.076 解析　(1)Co的原子序数为27,其基态原子核外电子排布式为[Ar]3d 7 4s 2 ; 根据第一电离能的变化规律可知,O元素第一电离能较大;Mn基态原子 价电子排布式为3d 5 4s 2 ,O基态原子价电子排布式为2s 2 2p 4 ,Mn基态原子 核外未成对电子数较多。(2)CO 2 分子中C原子采取sp杂化,CH 3 OH分子 中C原子采取sp 3 杂化。(4)Mn(NO 3 ) 2 属于离子化合物,含有离子键,N   中既有σ键又有π键。(5)由晶胞结构可知 r (O 2- )=   a =0.148 nm, r (Mn 2+ )=   =0.076 nm。 4.(2016课标Ⅰ,37,15分)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、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           。 (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 　　　     　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     　　　　　　　　　　　　     。 GeCl 4 GeBr 4 GeI 4 熔点/℃ -49.5 26 146 沸点/℃ 83.1 186 约400 (4)光催化还原CO 2 制备CH 4 反应中,带状纳米Zn 2 GeO 4 是该反应的良好催 化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是 　　　　     。 (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: ①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置。下图为Ge单晶的 晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为(   ,0,   );C为(   ,   ,0)。则D原子 的坐标参数为 　　　　     。 ②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 =565.76 pm,其密度为 　　　　     g·cm -3 (列出计算式即可)。 答案　(1)3d 10 4s 2 4p 2 　2 (2)Ge原子半径大,原子间形成的σ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π键 (3)GeCl 4 、GeBr 4 、GeI 4 的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似,分 子量依次增大,分子间相互作用力逐渐增强 (4)O>Ge>Zn (5)sp 3 　共价键 (6)①(   ,   ,   ) ②   × 10 7 解析　(2)单键中含有1个σ键,双键中含有1个σ键和1个π键,叁键中含有1 个σ键和2个π键。σ键的成键方式是“头碰头”,π键的成键方式是“肩 并肩”,原子间形成的σ键键长越长,越不利于两原子间形成π键。(3)对 于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,原子吸引电子能力越强,元素的电负 性越大。(5)金刚石中C原子的杂化方式为sp 3 杂化,微粒间作用力为共价 键,运用类推法不难得出结论。(6)②晶胞参数 a 即为晶胞边长, ρ =   =   g·cm -3 =   × 10 7 g·cm -3 。 5.(2016课标Ⅱ,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(NH 3 ) 6 ]SO 4 蓝色溶液。 ①[Ni(NH 3 ) 6 ]SO 4 中阴离子的立体构型是 　　　     。 ②在[Ni(NH 3 ) 6 ] 2+ 中Ni 2+ 与NH 3 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(PH 3 ),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: I Cu =1 958 kJ·mol -1 、 I Ni =1 753 kJ·mol -1 , I Cu > I Ni 的原因是      　　　　　     。 (4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。   ①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为 　　　     。 ②若合金的密度为 d g·cm -3 ,晶胞参数 a = 　　　　　　　　     nm。 答案　(1)1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2 或[Ar]3d 8 4s 2 　2 (2)①正四面体　②配位键　N　③高于　NH 3 分子间可形成氢键　极 性　sp 3 (3)金属　铜失去的是全充满的3d 10 电子,镍失去的是4s 1 电子 (4)①3∶1 ②   × 10 7 解析　(2)①S   中S原子的价层电子对数=   =4,采取sp 3 杂化,立体构 型为正四面体。②Ni 2+ 与NH 3 之间形成配位键时Ni提供空轨道,N提供孤 电子对。③氨分子之间可形成氢键,分子间作用力增大,故沸点高于膦 (PH 3 );氨分子中N原子的价层电子对数=   =4,采取sp 3 杂化,四个杂 化轨道中有三个轨道被共用电子对占据,一个轨道被孤电子对占据,氨 分子是极性分子。 (3)金属单质形成的晶体均为金属晶体,金属晶体中只含有金属键。 (4)①晶胞中含Cu原子数为 × 6=3,含Ni原子数为   × 8=1,两者数量比为 3∶1。②由题意可得: d g·cm -3 =   ,解得 a =   nm。 6.(2016课标Ⅲ,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Ga 　　　　     As,第一电离能Ga 　　　          As。(填“大于”或“小于”) (3)AsCl 3 分子的立体构型为 　　　　     ,其中As的杂化轨道类型为 　     　　     。 (4)GaF 3 的熔点高于1 000 ℃,GaCl 3 的熔点为77.9 ℃,其原因是      。 (5)GaAs的熔点为1 238 ℃,密度为 ρ g·cm -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 M Ga g·mol -1 和 M As g·mol -1 ,原子半径分别为 r Ga pm和 r As pm,阿伏加 德罗常数值为 N A ,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体 积的百分率为       。 答案　(1)[Ar]3d 10 4s 2 4p 3 (2)大于　小于 (3)三角锥形　sp 3 (4)GaF 3 为离子晶体,GaCl 3 为分子晶体 (5)原子晶体　共价       × 100% 解析　(1)As为33号元素,位于元素周期表第四周期第ⅤA族,故其基态 原子的核外电子排布式为[Ar]3d 10 4s 2 4p 3 。 (2)Ga和As同属第四周期元素,且Ga原子序数小于As,则原子半径Ga大 于As,第一电离能Ga小于As。 (3)AsCl 3 中As原子的价层电子对数为4,As的杂化方式为sp 3 杂化,AsCl 3 分 子的立体构型为三角锥形。 (5)GaAs为原子晶体,Ga和As之间以共价键键合。该晶胞中原子个数: Ga为4个,As为8 ×   +6 ×   =4个,晶胞中原子所占体积为 π(   +   ) × 4 pm 3 , 则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为   × 100%=   × 100%。