2018届二轮复习物质结构与性质课件（152张）（全国通用）

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专题十 五　 物质结构与性质 ( 选考 ) 考点一　原子结构与性质 考点三　晶体结构与性质 考点二　分子结构与性质 考点四　物质结构与性质三大题型 原子结构与性质 考点一 核心精讲 1 1. 排布规律 (1) 能量最低原理：基态原子核外电子优先占据能量最低的原子轨道，如 Ge ： 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 2 。 (2) 泡利原理：每个原子轨道上最多只能容纳 2 个自旋状态相反的电子。 (3) 洪特规则：原子核外电子在能量相同的各轨道上排布时，电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同。 2. 表示方法 (1) 电子排布式 按电子排入各电子层中各能级的先后顺序，用能级符号依次写出各能级中的电子数，同时注意特例。 如： Cu ： 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 (2) 简化电子排布式 “ [ 稀有气体 ] ＋价层电子 ” 的形式表示。 如： Cu ： [Ar] 3d 10 4s 1 (3) 电子排布图 用方框表示原子轨道，用 “↑” 或 “↓” 表示自旋方向不同的电子，按排入各电子层中各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写。 如 S ： 3. 元素的电离能 第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能。常用符号 I 1 表示，单位为 kJ·mol － 1 。 (1) 原子核外电子排布的周期性 随着原子序数的增加，元素原子的外围电子排布呈现周期性的变化：每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布重复出现从 到 ______ 的周期性变化。 n s 1 n s 2 n p 6 (2) 元素第一电离能的周期性变化 随着原子序数的递增，元素的第一电离能呈周期性变化： 同周期从左到右，第一电离能有逐渐 的趋势，稀有气体的第一电离能最 ，碱金属的第一电离能最 ； 同主族从上到下，第一电离能有逐渐 的趋势。 增大 大 小 减小 说明　 同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势。同能级的轨道为全满、半满时较相邻元素要大，即第 Ⅱ A 族、第 Ⅴ A 族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素。如 Be 、 N 、 Mg 、 P 。 (3) 元素电离能的应用 ① 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。 ② 判断元素的化合价 如果某元素的 I n ＋ 1 ≫ I n ，则该元素的常见化合价为＋ n 价，如钠元素 I 2 ≫ I 1 ，所以钠元素的化合价为＋ 1 价。 4. 元素的电负性 (1) 元素电负性的周期性变化 元素的电负性：不同元素的原子对键合电子吸引力的大小叫做该元素的电负性。 随着原子序数的递增，元素的电负性呈周期性变化：同周期从左到右，主族元素电负性逐渐 ；同一主族从上到下，元素电负性呈现 _____ 的趋势。 增大 减小 (2) 题组集训 2 题组一　基态原子的核外电子排布 1. [2017· 江苏， 21(A) － (1)] Fe 3 ＋ 基态核外电子排布式为 ____________________________ 。 1 2 3 4 [Ar] 3d 5 ( 或 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 ) 答案 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 2. [2017· 全国卷 Ⅰ ， 35(1)(2)] (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 答案 (2) 基态 K 原子中，核外电子占据的最高能层的符号是 ________ ，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为 ________ 。 A N 球形 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 3. [2017· 全国卷 Ⅱ ， 35(1)] 氮原子价层电子的轨道表达式 ( 电子排布图 ) 为 ________________________________________ 。 ( 或 ) 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 4. [2017· 全国卷 Ⅲ ， 35(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 _____ 。 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 7 4s 2 ( 或 [Ar] 3d 7 4s 2 ) O Mn 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 5. [2016· 江苏， 21(A) － (1)] Zn 2 ＋ 基态核外电子排布式为 _________________ ____________ 。 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 ( 或 [Ar] 3d 10 ) 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 6. [2016· 全国卷 Ⅰ ， 37(1)] 基态 Ge 原子的核外电子排布式为 [Ar] _________ ，有 ___ 个未成对电子。 3d 10 4s 2 4p 2 2 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 7. [2016· 全国卷 Ⅱ ， 37(1)] 镍元素基态原子的电子排布式为 ________________________________ ， 3d 能级上的未成对 的电子数为 ____ 。 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2 ( 或 [Ar] 3d 8 4s 2 ) 2 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 8. [2016· 全国卷 Ⅲ ， 37(1)] 写出基态 As 原子的核外电子排布式： _____________________________________ 。 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 ( 或 [Ar] 3d 10 4s 2 4p 3 ) 答案 反思归纳 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 “ 两原理，一规则 ” 的正确理解 (1) 原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特规则、泡利原理，若违背其一，则电子能量不处于最低状态。 易误警示 　在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误： 反思归纳 ① ( 违反能量最低原理 ) ② ( 违反泡利原理 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 ③ ( 违反洪特规则 ) ④ ( 违反洪特规则 ) (2) 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 n p 3 、 n p 6 Cr ： 3d 5 4s 1 　 Mn ： 3d 5 4s 2 　 Cu ： 3d 10 4s 1 　 Zn ： 3d 10 4s 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 (3) 31 Ga 、 33 As 等基态原子核外电子排布 ( 简写 ) 常出现错误： 31 Ga 　 [Ar] 4s 2 4p 1 应为 [Ar] 3d 10 4s 2 4p 1 33 As 　 [Ar] 4s 2 4p 3 应为 [Ar] 3d 10 4s 2 4p 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 题组二　元素的电离能和电负性 9. [2017· 江苏， 21(A) － (3)] C 、 H 、 O 三种元素的电负性由小到大的顺序为 ________ 。 HGe>Zn 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 12. [2016· 全国卷 Ⅱ ， 37(3)] 元素铜与镍的第二电离能分别为 I Cu ＝ 1 959 kJ·mol － 1 ， I Ni ＝ 1 753 kJ·mol － 1 ， I Cu > I Ni 的原因是 ______________________________________________ 。 铜失去的是全充满的 3d 10 电子，镍失去的是 4s 1 电子 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 13. 在 N 、 O 、 S 中第一电离能最大的是 ___ 。 N 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 14. 第一电离能介于 B 、 N 之间的第二周期元素有 _____ 种。 3 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 15. 下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是 ___ 。 a 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 16. 依据第二周期元素第一电离能的变化规律，参照下图中 B 、 F 元素的位置，用小黑点标出 C 、 N 、 O 三种元素的相对位置。 答案 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 分子结构与性质 考点二 核心精讲 1 1. 分子构型与杂化轨道理论 杂化轨道的要点 当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构不同。 杂化类型 杂化轨道数目 杂化轨道夹角 立体构型 实例 sp 2 180° 直线形 BeCl 2 sp 2 3 120° 平面三角形 BF 3 sp 3 4 109°28 ′ 正四面体形 CH 4 2. 分子构型与价层电子对互斥模型 价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对立体构型，不包括孤电子对。 (1) 当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致。 (2) 当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。 电子对数 成键对数 孤电子对数 电子对立体构型 分子立体构型 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 2 1 V 形 SO 2 4 4 0 四面体 四面体形 CH 4 3 1 三角锥形 NH 3 2 2 V 形 H 2 O 3. 中心原子杂化类型和分子立体构型的相互判断 中心原子的杂化类型和分子立体构型有关，二者之间可以相互判断。 分子组成 (A 为中心原子 ) 中心原子的孤电子对数 中心原子的杂化方式 分子立体构型 实例 AB 2 0 sp 直线形 BeCl 2 1 sp 2 V 形 SO 2 2 sp 3 V 形 H 2 O AB 3 0 sp 2 平面三角形 BF 3 1 sp 3 三角锥形 NH 3 AB 4 0 sp 3 正四面体形 CH 4 特别提醒　 (1) 用价电子对互斥理论判断分子的立体构型时，不仅要考虑中心原子的孤电子对所占据的空间，还要考虑孤电子对对成键电子对的排斥力大小。排斥力大小顺序为 LP—LP ≫ LP—BP>BP—BP(LP 代表孤电子对， BP 代表成键电子对 ) 。 (2) 三键、双键、单键之间的排斥力大小顺序： 三键 — 三键 > 三键 — 双键 > 双键 — 双键 > 双键 — 单键 > 单键 — 单键。 (3) 排斥力大小对键角的影响 分子 杂化轨道角度 排斥力分析 实际键角 H 2 O 109°28 ′ LP—LP ≫ LP—BP>BP—BP 105° NH 3 109°28 ′ LP—BP>BP—BP 107° COCl 2 109°28 ′ C==O 对 C—Cl 的排斥力大于 C—Cl 对 C—Cl 的排斥力 形成两种键角分别为 124.3° 、 111.4° 4. 共价键 (1) 共价键的类型 ① 按成键原子间共用电子对的数目分为单键、双键和三键。 ② 按共用电子对是否偏移分为极性键、非极性键。 ③ 按原子轨道的重叠方式分为 σ 键和 π 键，前者的电子云具有轴对称性，后者的电子云具有镜像对称性。 (2) 键参数 ① 键能：气态基态原子形成 1 mol 化学键释放的最低能量，键能越大，化学键越稳定。 ② 键长：形成共价键的两个原子之间的核间距，键长越短，共价键越稳定。 ③ 键角：在原子数超过 2 的分子中，两个共价键之间的夹角。 ④ 键参数对分子性质的影响 键长越短，键能越大，分子越稳定。 (3)σ 键、 π 键的判断 ① 由轨道重叠方式判断 “ 头碰头 ” 重叠为 σ 键， “ 肩并肩 ” 重叠为 π 键。 ② 由共用电子对数判断 单键为 σ 键；双键或三键，其中一个为 σ 键，其余为 π 键。 ③ 由成键轨道类型判断 s 轨道形成的共价键全部是 σ 键；杂化轨道形成的共价键全部为 σ 键。 (4) 等电子原理 原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子具有相似的化学键特征。物理性质相似，化学性质不同。 常见等电子体： (5) 配位键 ① 孤电子对 分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对。 ② 配位键 a. 配位键的形成：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成的共价键； ③ 配合物 如 [Cu(NH 3 ) 4 ]SO 4 配位体有孤电子对，如 H 2 O 、 NH 3 、 CO 、 F － 、 Cl － 、 CN － 等。中心原子有空轨道，如 Fe 3 ＋ 、 Cu 2 ＋ 、 Zn 2 ＋ 、 Ag ＋ 等。 5. 分子性质 (1) 分子构型与分子极性的关系 (2) 溶解性 ①“ 相似相溶 ” 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。 ②“ 相似相溶 ” 还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。 (3) 无机含氧酸分子的酸性 无机含氧酸可写成 (HO) m RO n ，如果成酸元素 R 相同，则 n 值越大， R 的正电性越高，使 R—O—H 中 O 的电子向 R 偏移，在水分子的作用下越易电离出 H ＋ ，酸性越强，如 HClO 氢键 > 范德华力 (4) 影响强度的因素：对于 A—H … B— ， A 、 B 的电负性越大， B 原子的半径越小，氢键键能越大。 (5) 对物质性质的影响：分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点： H 2 O>H 2 S ， HF>HCl ， NH 3 >PH 3 。 题组集训 2 题组一　 “ 两大理论 ” 与微粒构型 1.[2017· 江苏 21(A) － (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 σ 键的数目为 _____ 。 sp 2 和 sp 3 9 N A 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 2. [2017· 全国卷 Ⅰ ， 35(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 ________ 。 V 形 sp 3 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 3. [2017· 全国卷 Ⅲ ， 35(2)] CO 2 和 CH 3 OH 分子中 C 原子的杂化形式分别为 _____ 和 _____ 。 sp sp 3 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 4. [2016· 江苏 21(A) － (3)] 分子中碳原子轨道的杂化类型为 ________ 。 sp 3 、 sp 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 5. [2016· 全国卷 Ⅰ ， 37(5) 节选 ] Ge 单晶具有金刚石结构，其中 Ge 原子的杂化方式为 ________ 。 sp 3 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 6. [2016· 全国卷 Ⅲ ， 37(3)] AsCl 3 分子的立体构型为 __________ ，其中 As 的杂化轨道类型为 ______ 。 sp 3 三角锥形 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 7. [2015· 全国卷 Ⅰ ， 37(3) 节选 ] CS 2 分子中， C 原子的杂化轨道类型是 ________ 。 sp 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 8. [2015· 江苏， 21(A) － (2) 节选 ] CH 3 COOH 中 C 原子轨道杂化类型为 _________ 。 sp 3 、 sp 2 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 9. 醛基中碳原子的轨道杂化类型是 _____ 。 sp 2 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 10. [2014· 新课标全国卷 Ⅰ ， 37(3) 节选 ] 乙醛中碳原子的杂化类型为 __________ 。 sp 3 、 sp 2 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 11. 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 的最外层只有一个电子，但次外层有 18 个电子。 则 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 ___ ；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 的是 _____________ ；酸根呈三角锥结构的酸是 _______ 。 sp 3 HNO 2 、 HNO 3 H 2 SO 3 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 12. 中阳离子的空间构型为 __________ ，阴离 子的中心原子轨道采用 ____ 杂化。 三角锥形 sp 3 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 题组二　微粒作用与分子性质 13. [2017· 全国卷 Ⅱ ， 35(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 ABD C 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 5 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 14. [2017· 全国卷 Ⅲ ， 35(4)] 硝酸锰是制备 CO 2 ＋ 3H 2 == =CH 3 OH ＋ H 2 O 反应的催化剂的原料， Mn(NO 3 ) 2 中的化学键除了 σ 键外，还存在 ____________ 。 离子键、 π 键 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 15. [2017· 江苏， 21(A) － (4)] 乙醇的沸点高于丙酮，这是因为 ____________ _______ 。 乙醇存在分子间氢键 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 16. [2017· 全国卷 Ⅲ ， 35(3)] 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 所涉及的 4 种物质中，沸点从高到低的顺序为 ____________________ ，原因是 ____________________________________ _______________________________________________________________________ 。 H 2 O>CH 3 OH>CO 2 >H 2 H 2 O 与 CH 3 OH 均为极 性分子，水含氢键 比甲 醇中多； CO 2 与 H 2 均为非极性分子， CO 2 相对分子质量较大，范德华 力大 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 17. [2016· 江苏， 21(A)—(2)(4)(5)][Zn(CN) 4 ] 2 － 在水溶液中与 HCHO 发生如下反应： 4HCHO ＋ [Zn(CN) 4 ] 2 － ＋ 4H ＋ ＋ 4H 2 O=== [Zn(H 2 O) 4 ] 2 ＋ ＋ 4HOCH 2 CN HOCH 2 CN 的结构简式 (2)1 mol HCHO 分子中含有 σ 键的数目为 ______ 。 (4) 与 H 2 O 分子互为等电子体的阴离子为 ______ 。 3 N A 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 (5)[Zn(CN) 4 ] 2 － 中 Zn 2 ＋ 与 CN － 的 C 原子形成配位键。不考虑空间构型， [Zn(CN) 4 ] 2 － 的结构可用示意图表示为 _______________________________ 。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 或 18. [2016· 全国卷 Ⅰ ， 37(2)(3)] (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 ____________________________________________________________ ____________________________________ 。 锗的原子半径大，原子之间形成的 σ 单键较长， p-p 轨道肩并肩重叠的程度很小或几乎不能重叠，难以形成 π 键 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 (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 2 熔点 / ℃ － 49.5 26 146 沸点 / ℃ 83.1 186 约 400 GeCl 4 、 GeBr 4 、 GeI 4 熔、沸点依次升高；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 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 19. [2016· 全国卷 Ⅱ ， 37(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 __________ 。 正四面体 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 ____ 。 配位键 N 高于 NH 3 分子间可形 成氢键　 极性 sp 3 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 20. [2015· 江苏， 21(A) － (1)(2)(3) 节选 ] 下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶： (1) 配合物 [Cr(H 2 O) 6 ] 3 ＋ 中，与 Cr 3 ＋ 形成配位键的原子是 _____( 填元素符号 ) 。 O (2)1 mol CH 3 COOH 分子含有 σ 键的数目为 _______________________ 。 (3) 与 H 2 O 互为等电子体的一种阳离子为 _______( 填化学式 ) ； H 2 O 与 CH 3 CH 2 OH 可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为 __________________________________ 。 7 N A ( 或 7 × 6.02 × 10 23 ) H 2 F ＋ H 2 O 与 CH 3 CH 2 OH 之间可以形成氢键 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 21.1 mol 乙醛分子中含有 σ 键的数目为 ____ ，乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是 _________________________ 。 6 N A CH 3 COOH 存在分子间氢键 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 22. 与 OH － 互为等电子体的一种分子为 _____( 填化学式 ) 。 HF 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 23. 已知 a 是 H ， b 是 N ， c 是 O ， d 是 S ， a 与其他元素形成的二元共价化合物中，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 ) 。 N 2 H 4 、 H 2 O 2 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 24. 若 BCl 3 与 XY n 通过 B 原子与 X 原子间的配位键结合形成配合物，则该配合物中提供孤电子对的原子是 _______ 。 X 解析　 由于在 BCl 3 中 B 原子无孤电子对，但有空轨道，所以提供孤电子对的原子是 X 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 25. 碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实： 化学键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O 键能 /(kJ·mol － 1 ) 356 413 336 226 318 452 (1) 硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是 _____________________________________________________ ____________________________________________________ 。 C—C 键和 C—H 键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中 Si—Si 键和 Si—H 键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成 (2)SiH 4 的稳定性小于 CH 4 ，更易生成氧化物，原因是 __________________ _________________________________________________________________________________________________________________ 。 C—H 键的键能大于 C—O 键， C—H 键比 C—O 键稳定；而 Si—H 键的键能却远小于 Si—O 键，所以 Si—H 键不稳定而倾向于形成稳定性更强的 Si—O 键 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 26.(1)BF 3 与一定量的水形成晶体 Q[(H 2 O) 2 ·BF 3 ] ， Q 在一定条件下可转化为 R ： 晶体 Q 中各种微粒间的作用力不涉及 ____( 填序号 ) 。 a. 离子键　 b. 共价键　 c. 配位键　 d. 金属键 e. 氢键　 f. 范德华力 ad 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 (2) 已知苯酚 ( ) 具有弱酸性，其 K a ＝ 1.1 × 10 － 10 ；水杨酸第一级 电离形成的离子 能形成分子内氢键。据此判断，相同温度下 电离 平衡常数 K a2 ( 水杨酸 )_______ K a ( 苯酚 )( 填 “ > ” 或 “ < ” ) ，其原因是 _________________________________________________ 。 < 中形成分子内氢键，使其更难电离出 H ＋ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 晶体结构与性质 考点三 核心精讲 1 1. 典型晶体模型 晶体 晶体结构 晶体详解 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 Cl － 离子晶体 CsCl ( 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 － CaF 2 ( 型 ) 在晶体中，每个 F － 吸引 4 个 Ca 2 ＋ ，每个 Ca 2 ＋ 吸引 8 个 F － ， Ca 2 ＋ 的配位数为 8 ， F － 的配位数为 4 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 金属 晶体 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 12 分子晶体 干冰 (1)8 个 CO 2 分子构成立方体且在 6 个面心又各占据 1 个 CO 2 分子； (2) 每个 CO 2 分子周围等距紧邻的 CO 2 分子有 12 个 混合型 晶体 石墨 晶体 层与层之间的作用是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是 2 ， C 采取的杂化方式是 sp 2 杂化 原子晶体 金刚石 (1) 每个碳原子与相邻的 4 个碳原子以共价键结合，形成正四面体结构； (2) 键角均为 109°28 ′ ； (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 C—C 键的形成， C 原子数与 C—C 键数之比为 1 ∶ 2 原子晶体 SiO 2 (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) ＝ 1 ∶ 2 ； (3) 最小环上有 12 个原子，即 6 个 O ， 6 个 Si 2. 分子晶体、原子晶体、离子晶体与金属晶体的结构微粒，以及微粒间作用力的区别 晶体类型 原子晶体 分子晶体 金属晶体 离子晶体 结构微粒 原子 分子 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子 微粒间作用 ( 力 ) 共价键 分子间作用力 金属键 离子键 熔、沸点 很高 很低 一般较高，少部分低 较高 硬度 很硬 一般较软 一般较硬，少部分软 较硬 溶解性 难溶解 相似相溶 难溶 (Na 等与水反应 ) 易溶于极性溶剂 导电情况 不导电 ( 除硅 ) 一般不导电 良导体 固体不导电，熔化或溶于水后导电 实例 金刚石、水晶、碳化硅等 干冰、冰、硫酸、 H 2 (S) 等 Na 、 Mg 、 Al 等 NaCl 、 CaCO 3 、 NaOH 等 3. 物质熔、沸点的比较 (1) 不同类型晶体：一般情况下，原子晶体 > 离子晶体 > 分子晶体。 (2) 同种类型晶体：构成晶体质点间的作用大，则熔、沸点高，反之则低。 ① 离子晶体：离子所带的电荷数越高，离子半径越小，则其熔、沸点就越高。 ② 分子晶体：对于同类分子晶体，相对分子质量越大，则熔、沸点越高。 ③ 原子晶体：键长越短，键能越大，则熔、沸点越高。 (3) 常温常压下状态： ① 熔点：固态物质 > 液态物质； ② 沸点：液态物质 > 气态物质。 4. 晶体结构的计算方法 晶体结构的计算常常涉及如下数据：晶体密度、 N A 、 M 、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等，密度的表达式往往是列等式的依据。解答这类题时，一要掌握晶体 “ 均摊法 ” 的原理，二要有扎实的立体几何知识，三要熟悉常见晶体的结构特征，并能整合贯通，举一反三。 (1) “ 均摊法 ” 原理 非平行六面体形晶胞中粒子数目的计算同样可用 “ 均摊法 ” ，其关键仍然是确定一个粒子为几个晶胞所共有。例如，石墨晶胞中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 ，那么一个六边形实际有 6 × ＝ 2 个碳原子。 又如，在六棱柱晶胞 ( 如 下 图所示的 MgB 2 晶胞 ) 中，顶点上的原子为 6 个晶胞 ( 同层 3 个，上层或下层 3 个 ) 所共有，面上的原子为 2 个晶胞所共有，因此镁原子个数为 12 × ＋ 2 × ＝ 3 ，硼原子个数为 6 。 (2) 晶体微粒与 M 、 ρ 之间的关系 若 1 个晶胞中含有 x 个微粒，则 1 mol 该晶胞中含有 x mol 微粒，其质量为 xM g( M 为微粒的相对分子质量 ) ；又 1 个晶胞的质量为 ρa 3 g( a 3 为晶胞的体积 ) ，则 1 mol 晶胞的质量为 ρa 3 N A g ，因此有 xM ＝ ρa 3 N A 。 题组集训 2 1. [2017· 江苏， 21(A) － (5)] 某 Fe x N y 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 ) Cu n N y 。 Fe x N y 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 ________ 。 Fe 3 CuN 答案 解析 图 1 　 Fe x N y 晶胞结构示意图 图 2 　转化过程的能量变化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　 能量低更稳定， Cu 替代 a 位置的 Fe( 顶点上的 Fe) ，晶胞中 Cu 个数为 8 × ＝ 1 ， Fe 个数为 6 × ＝ 3 ， N 个数为 1 ，化学式为 Fe 3 CuN 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　 K 原子半径大，且价电子数少 (K 原子价电子数为 1 ， Cr 原子价电子排布为 3d 5 4s 1 ，价电子数为 6) ，金属键弱，熔、沸点低。 2. [2017· 全国卷 Ⅰ ， 35(2)(4)(5)] (2)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 _________________________________________ _ 。 答案 解析 K 的原子半径较大且价电子数较小，金属键较弱 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (4)KIO 3 晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，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 ____ 。 12 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (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。 体心 棱心 解析　 由 (4) 可知 K 、 I 的最短距离为体对角线的一半， I 处于顶角， K 处于体心， I 、 O 之间的最短距离为边长的一半， I 处于顶角， O 处于棱心。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 3. [2017· 全国卷 Ⅱ ， 35(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 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 4. [2017· 全国卷 Ⅲ ， 35(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 。 0.148 0.076 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 5. [2016· 全国卷 Ⅰ ， 37(5)(6)] (5)Ge 单晶具有金刚石型结构，则微粒之间存在的作用力是 ________ 。 共价键 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 6. [2016· 全国卷 Ⅱ ， 37(3)(4)] (3) 单质铜及镍都是由 ______ 键形成的晶体。 金属 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (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 ________ 。 3∶1 解析　 根据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为 6 × 1 /2 ＝ 3 ，镍原子的个数为 8 × 1/ 8 ＝ 1 ，则铜和镍的数量比为 3 ∶ 1 ； 答案 解析 ② 若合金的密度为 d g·cm － 3 ，晶胞参数 a ＝ ___________________nm 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 7.[2016· 全国卷Ⅲ， 37(4)(5)](4)GaF 3 的熔点高于 1 000 ℃ ， GaCl 3 的熔点为 77.9 ℃ ，其原因是 __________________________________ 。 GaF 3 是离子晶体， GaCl 3 是分子晶体 解析　 由于 GaF 3 是离子晶体， GaCl 3 是分子晶体，所以离子晶体 GaF 3 的熔、沸点高。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (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 ______________________________ 。 原子晶体 共价 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 8. [2015· 全国卷 Ⅰ ， 37(4)(5)] (4)CO 能与金属 Fe 形成 Fe(CO) 5 ，该化合物熔点为 253 K ，沸点为 376 K ，其固体属于 ________ 晶体。 分子 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (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： ① 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。 3 2 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ② 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。 12 4 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 9.Cu 2 O 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。 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 __________________________g·cm － 3 。 16 12 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 10. 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)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 ______ 。 ＋ 1 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (2) 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 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 ________________ ______________________ 。 共价键和配位键 H 2 O H 2 O 与 Cu 2 ＋ 的配 位键比 NH 3 与 Cu 2 ＋ 的弱 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　 含有 H 、 N 、 O 、 S 、 Cu 5 种元素的化合物，结合课本选修 3 配合物有关知识和题目所给信息，观察中心为 1 个 Cu 2 ＋ ，周围为 4 个 NH 3 分子和 2 个 H 2 O 分子，得到该化合物的化学式为 [Cu(NH 3 ) 4 (H 2 O) 2 ]SO 4 ，加热时，由于 H 2 O 和 Cu 2 ＋ 作用力较弱会先失去。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 11. 前四周期原子序数依次增大的元素 A 、 B 、 C 、 D 中， A 和 B 的价电子层中未成对电子均只有一个，并且 A － 和 B ＋ 的电子数相差为 8 ；与 B 位于同一周期的 C 和 D ，它们的价电子层中未成对电子数分别为 4 和 2 ，且原子序数相差为 2 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (1)A 、 B 和 D 三种元素组成的一种化合物的晶胞如图所示。 ① 该化合物的化学式为 ________ ； D 的配位数为 ____ 。 K 2 NiF 4 6 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析　 有 4 个未成对电子的一定是过渡金属元素，前四周期元素中只有 3d 6 4s 2 符合，因而 C 为 Fe 元素，顺推出 D 为 Ni ， B 为 K ， A 为 F 。 即该化合物的化学式为 K 2 NiF 4 。 D 的配位体是距其最近的异种原子 A ，分别在它的前面、后面、左边、右边、上边、下边，共 6 个 A 原子。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ② 列式计算该晶体的密度 _________________________________ g·cm － 3 。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (2)A － 、 B ＋ 和 C 3 ＋ 三种离子组成的化合物 B 3 CA 6 ，其中化学键的类型有 __________________ ；该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为 __________ ，配位体是 _____ 。 离子键、配位键 [FeF 6 ] 3 － F － 解析　 在 K 3 [FeF 6 ] 中， K ＋ 与 [FeF 6 ] 3 － 之间是离子键， [FeF 6 ] 3 － 中 Fe 3 ＋ 与 F － 之间是配位键， Fe 3 ＋ 是中心离子， F － 是配位体。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物质结构与性质三大题型 考点四 核心精讲 1 1. 指定一种已知元素为背景 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，综合考查原子结构、分子结构和晶体结构。 2. 指定几种已知元素为背景 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结构、分子结构和晶体结构。 3. 以推断出的几种元素为背景 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结构、分子结构和晶体结构。 题组集训 2 1. 钛被称为继铁、铝之后的第三金属，制备金属钛的一种流程如下： 1 2 3 请回答下列问题： (1) 基态钛原子的价层电子排布图为 ________________________ ，其原子核外共有 _____ 种运动状态不同的电子， Ti 形成的＋ 4 价 化合物最稳定，原因是 ________________________ 。 金属钛晶胞如图 1 所示，为 _________( 填堆积方式 ) 堆积。 22 最外层达到 8 电子稳定结构 六方最密 解析　 考查原子核外电子排布、电子的运动状态、晶胞组成。核外电子的运动状态要用 4 个量子数确定，各不相同。观察图 1 可知，正好符合镁晶胞的六方最密堆积。 答案 解析 1 2 3 (2) 已知 TiCl 4 在通常情况下是无色液体，熔点为－ 37 ℃ ，沸点为 136 ℃ ，可知 TiCl 4 为 ________ 晶体。用 TiCl 4 的 HCl 溶液，后经不同处理可得到两种不同的 TiCl 3 ·6H 2 O 晶体： [Ti(H 2 O) 6 ]Cl 3 ( 紫色 ) 、 [TiCl(H 2 O) 5 ]Cl 2 ·H 2 O( 绿色 ) 。两者配位数 ________( 填 “ 相同 ” 或 “ 不同 ”) ，绿色晶体中的配体是 ____________ 。 分子 相同 H 2 O 、 Cl － 解析　 考查分子晶体、配合物的成键情况。因 TiCl 4 的熔、沸点较低，故 TiCl 4 为分子晶体。 答案 解析 1 2 3 (3) 纳米 TiO 2 是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如图 2 所示。化合物乙的沸点明显高于化合物甲的，主要原因是 __________________ ______ 。化合物乙中采取 sp 3 杂化的原子的第一电离能由大到小的顺序为 __________ 。 图 2 化合物乙分子间形成 氢键 N>O>C 答案 解析 1 2 3 解析　 考查氢键及第一电离能的大小比较。氢键的存在导致物质熔沸点升高，乙分子间含有氢键、甲分子间不含氢键，则化合物乙的沸点高于化合物甲的。化合物乙中采取 sp 3 杂化的原子有 C 、 N 、 O ，同一周期元素，元素原子的第一电离能随着原子序数的递增而呈增大趋势，但第 Ⅱ A 族、第 Ⅴ A 族元素原子的第一电离能大于其相邻元素原子的第一电离能，所以第一电离能的大小关系为 N>O>C 。 1 2 3 (4) 硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子，结构如图 3 所示。该阳离子为 __________________ 。 图 3 解析　 考查利用均摊法计算原子个数之比。由图 3 可知，每个 O 原子被 2 个 Ti 原子共用，每个 Ti 原子被 2 个 O 原子共用，利用均摊法计算二者原子个数之比为 1∶1 ， Ti 元素为＋ 4 价， O 元素为－ 2 价，据此可知该阳离子为 TiO 2 ＋ ( 或 [ ]) 。 答案 解析 1 2 3 (5) 钙钛矿晶体的结构如图 4 所示。钛离子位于立方晶胞的顶点，被 ______ 个氧离子包围成配位八面体；钙离子位于立方晶胞的体心，被 _____ 个氧离子包围。钙钛矿晶体的化学式为 ________ 。 6 12 CaTiO 3 答案 解析 1 2 3 解析　 考查根据晶胞结构书写晶体的化学式。钛离子位于立方晶胞的顶角，被 6 个氧离子包围成配位八面体；钙离子位于立方晶胞的体心，被 12 个氧离子包围，每个晶胞中钛离子和钙离子均为 1 个，晶胞的 12 个边长上各有 1 个氧离子，根据均摊原则，每个晶胞实际占有氧离子数为 12 × ＝ 3 ，则晶胞的化学式为 CaTiO 3 。 1 2 3 2. 太阳能电池板材料除单晶硅外，还有铜、硒、氮、硼、镓、镁、钙等化学物质。 (1) 基态亚铜离子 (Cu ＋ ) 的价层电子排布式为 ________ ；高温下 CuO 容易转化为 Cu 2 O ，试从原子结构角度解释原因： __________________________ ____________________ 。 3d 10 Cu 2 O 中 Cu ＋ 的价层电子排布处于稳定的全充满状态 解析　 考查核外电子排布。亚铜离子的价层电子排布处于稳定的全充满状态，故高温下 CuO 易转化为 Cu 2 O 。 答案 解析 1 2 3 (2) 氮元素原子的第一电离能在同周期中从大到小排第 ____ 位； NaN 3 是传统安全气囊中使用的气体发生剂，与其阴离子互为等电子体的分子、离子分别是 ______________________________( 各举 1 例 ) ， 的立体构型是 ___ _____ 。 3 CO 2 、 SCN － ( 其他答案合理即可 ) 直 线 形 答案 解析 解析　 考查电离能含义和元素周期律。 N 的价层电子排布呈半充满状态，故 N 的第一电离能比 O 的大，氮元素原子的第一电离能在同周期中从大到小排第 3 位。根据等电子体的结构相似可推知 的立体构型。 1 2 3 __________________________________________ __________________________________________________________ 。 每个 Ga 原子与 4 个氮原子结合，而 Ga 原子只有 3 个价电子，且价层有空轨道，故需 N 原子提供孤对电子形成配位键 (3) 镓元素、硼元素位于同一主族，均具有缺电子性 ( 价电子数少于价层轨道数 ) 。氮化镓 (GaN) 的晶体结构如图 1 所示，晶体中 N 、 Ga 原子的轨道杂化类型 ________( 填 “ 相同 ” 或 “ 不同 ” ) 。判断该晶体结构中存在配位键的依据是 ___________ 相同 GaN 晶体中， 解析　 考查杂化类型、配合物的成键情况。因 Ga 原子缺电子，价层有空轨道， N 原子的孤对电子进入 Ga 原子的价层空轨道形成配位键，各自达到稳定结构。 答案 解析 1 2 3 (4) 晶体硼的结构单元是二十面体，每个单元中有 12 个硼原子 ( 如图 2) ，其中有两个原子为 10 B ，其余为 11 B ，则该结构单元有 ___ 种不同的结构类型。 3 解析　 考查晶胞的组成。根据空间对称情况，从上往下分为 1 、 5 、 5 、 1 个 B 原子，故有 3 种类型。 答案 解析 1 2 3 (5) 如图 3 为碳化硅的晶胞。已知：碳的 原子半径 为 a × 10 － 8 cm ，硅的原子半径为 b × 10 － 8 cm ，假 设碳、硅原子是刚性小球，在晶体中彼此相切， 计算碳化硅晶体的密度为 ____________________ ( 只要求列出算式 )g·cm － 3 ，查表知该密度比实测值偏小，其原因可能是 ________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________ 。 碳、硅原子间形成共价键，发生部分重叠，使碳、硅原子间的实际距离比两个原子半径之和要小，所以计算得到的晶胞体积比实际的偏大，计算得到的密度比实测值偏小 答案 解析 1 2 3 解析　 考查晶胞的组成并进行相关计算。根据 “ 相切 ” 这一信息结合原子半径进行计算；但形成共价键时原子间有部分重叠，实际体积应偏小，故计算得到的密度会比实测值偏小。 1 2 3 (6) 难溶碳酸盐受热易分解，试比较 MgCO 3 和 CaCO 3 的稳定性，并说明理由： ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 。 稳定性 CaCO 3 >MgCO 3 ，碳酸盐晶体中的阳离子结合碳酸根离子中的氧离子，受热时使碳酸根离子分解为二氧化碳分子，产物中氧化镁和氧化钙均为离子晶体，因为镁离子的半径小于钙离子的半径，氧化镁的晶格能较大，更稳定，更易于生成 解析　 考查离子晶体的结构微粒及微粒间的作用力的区别。碳酸盐分解时破坏的是碳原子与氧原子间的共价键，镁离子的半径小，对阴离子的作用更强，有助于共价键的断裂，故碳酸镁的稳定性弱些。 答案 解析 1 2 3 3. 已知 A 、 B 、 C 、 D 、 E 五种元素是周期表中前四周期元素，且原子序数依次增大。其中 A 、 B 、 C 为同周期的非金属元素，且 B 、 C 原子中均有两个未成对电子。 D 、 E 为同周期元素且分别位于 s 区和 d 区。五种元素所有的 s 能级电子均为全充满。 E 的 d 能级电子数等于 A 、 B 、 C 最高能层的 p 能级电子数之和。 回答下列问题： (1) 五种元素中，电负性最大的是 ____ ( 填元素符号 ) 。 O 解析　 根据题目信息推断可知， A 、 B 、 C 、 D 、 E 分别为 B( 硼元素 ) 、 C( 碳元素 ) 、 O 、 Ca 、 Co 。 答案 解析 1 2 3 (2)E 常有＋ 2 、＋ 3 两种价态，画出 E 2 ＋ 的价电子排布图： ______________________ 。 解析　 考查价电子排布图。 Co 2 ＋ 的价电子排布式为 3d 7 ，由此可画出其价电子排布图。 答案 解析 1 2 3 (3) 与 BC 互为等电子体的分子、离子分别是 ___________________________ ( 各举 1 例 ) ， BC 的结构式为 ________ ( 若有配位键，须用 “→” 表示出来 ) ，实验测得该分子的极性极弱，试从结构方面进行解释： _________________ _______________________________________________________________ 。 N 2 、 CN － ( 其他答案合理均可 ) 分子中氧原子提供 孤对电子形成配位键抵消了共价键的共用电子对偏向氧原子产生的极性 解析　 考查共价键的形成与分子的性质。 CO 分子的极性因配位键与共价键的极性相反几乎完全抵消，故分子极性很小。 答案 解析 1 2 3 (4) 自然界中，含 A 的钠盐是一种天然矿藏，其化学式写作 Na 2 A 4 O 7 ·10H 2 O ，实际上它的结构单元是由 2 个 H 3 AO 3 和 2 个 [A(OH) 4 ] － 缩合而成的双六元环，应该写成 Na 2 [A 4 O 5 (OH) 4 ]·8H 2 O ，其结构式如图 1 所示，它的阴离子可形成链状结构。 ① A 原子的杂化方式为 _________ 。 sp 2 和 sp 3 答案 解析 1 2 3 解析　 考查杂化类型、配合物的成键情况、分子的酸性。 A 为 B 元素，结构中 B 原子形成 3 个单键和 4 个单键，可知其有 sp 2 和 sp 3 两种杂化类型； B 原子是缺电子原子，价层的空轨道接受 O 原子的孤对电子形成配位键；因 H 3 BO 3 与水电离出的 OH － 以配位键结合，促进水电离出氢离子，故 H 3 BO 3 为一元酸。 1 2 3 ② Na 2 [A 4 O 5 (OH) 4 ] ·8H 2 O 的阴离子由极性键和配位键构成，请在图中用 “→” 标出其中的配位键。该阴离子通过 _______ 相互结合形成链状结构。 氢键 答案 1 2 3 ③ 已知 H 3 AO 3 为一元弱酸，根据上述信息，用离子方程式解释分析 H 3 AO 3 为一元酸的原因： ________________________________________________ __________________ 。 H 3 BO 3 ＋ H 2 O[B(OH) 4 ] － ＋ H ＋ ( 或 B(OH) 3 ＋ H 2 O [B(OH) 4 ] － ＋ H ＋ ) 答案 1 2 3 (5)E 2 ＋ 在水溶液中以 [E(H 2 O) 6 ] 2 ＋ 形式存在，向含 E 2 ＋ 的溶液中加入氨水，可生成 [E(NH 3 ) 6 ] 2 ＋ ， [E(NH 3 ) 6 ] 2 ＋ 更稳定，原因是 ____________________________________________ ______ 。 N 的电负性小于 O 的，更易提供孤对电子形成配位键 解析　 考查配合物的成键情况。因氮的电负性比氧的小，故氮原子提供孤对电子的能力更强，形成的配位键更强，配离子更稳定。 答案 解析 1 2 3 (6) 由元素 B 、 D 组成的某离子化合物的晶胞结构如图 2 所示，则该物质的电子式为 _______________________ 。若晶胞的长、宽、高分别为 520 pm 、 520 pm 和 690 pm ，该晶体的密度为 ______( 保留小数点后两位数字 )g·cm － 3 。 2.28 解析　 考查晶胞的组成及有关计算。观察可知其晶胞结构类似氯化钠晶胞，故类比氯化钠晶胞即可顺利解答。 答案 解析 1 2 3