2019版高考化学精品课件江苏专用版：专题二十六　物质结构与性质

1、专题二十六 物质结构与性质高考化学高考化学 (江苏省专用)考点考点 核外电子排布、晶体结构分子结构与性质核外电子排布、晶体结构分子结构与性质A A组组 自主命题自主命题江苏卷题组江苏卷题组1.(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S和N,NOx也可在其他条件下被还原为N2。(1)S中心原子轨道的杂化类型为;N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(

2、NO)(H2O)52+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在结构示意图的相应位置补填缺少的配体。24O3O24O3O225Fe(NO)(H) O五年高考Fe(NO)(H2O)52+结构示意图答案答案(1)sp3平面(正)三角形(2)Ar3d6或1s22s22p63s23p63d6(3)N(4)1 2(5)2O解析解析本题考查原子轨道杂化类型、微粒的空间构型、核外电子排布式、等电子体、键与键、配位键等知识。(1)S中中心原子的价层电子对数为4,则中心原子的杂化类型为sp3;N的中心原子杂化类型为sp2,且配位原子数与杂化轨道数相等,故N的空间构型为平面(正)三角形。(2)Fe2+基态核外电子

3、排布式为Ar3d6或1s22s22p63s23p63d6。(3)等电子体具有相同的原子数和价电子数,与O3分子互为等电子体的一种阴离子为N。(4)N2的结构式为,故n() n()=1 2。(5)H2O中的O原子、NO中的N原子与Fe2+形成配位键,故结构示意图为。24O3O3O2O价层电子对数中心原子A杂化类型配位原子数空间构型4sp34正四面体3三角锥形2V形3sp23平面三角形2V形2sp2直线形知识归纳知识归纳A.对于ABm型分子或A空间构型的判断Bnm2.(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

4、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,1mol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答案(1)Ar3d5或1s22s22p63s23p63d5(2)sp2和sp39mol(3)HCO(4)乙醇分子

5、间存在氢键(5)Fe3CuN解析解析本题考查核外电子排布式的书写、杂化类型的判断、化学键、电负性的比较及晶胞的相关计算等知识。(1)Fe3+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5。(2)丙酮分子中有两种碳原子,其中CH3中碳原子为sp3杂化,中碳原子为sp2杂化;单键均是键,一个双键中有一个键和一个键,故1mol丙酮分子中含有9mol键。(3)依据同周期元素电负性变化规律可知,电负性:CO;再结合元素非金属性强弱关系可知,电负性:HC。(4)乙醇分子间存在氢键,使得乙醇沸点较高。(5)由图2可知更稳定的Cu替代型产物为Cu替代a位置Fe型,利用均摊法可得晶胞中各原

6、子个数Cu:8=1,Fe:6=3,N:1,故化学式为Fe3CuN。18123.(2016江苏单科,21A,12分,0.757)Zn(CN)42-在水溶液中与HCHO发生如下反应:4HCHO+Zn(CN)42-+4H+4H2OZn(H2O)42+4HOCH2CNHOCH2CN的结构简式(1)Zn2+基态核外电子排布式为。(2)1molHCHO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。答案答案(12分)

7、(1)1s22s22p63s23p63d10(或Ar3d10)(2)3(3)sp3和sp(4)N(5)或2H解析解析(1)基态Zn原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或Ar3d104s2,Zn原子失去4s轨道上的2个电子形成Zn2+,由此可写出Zn2+基态核外电子排布式。(2)HCHO的结构式为,则1molHCHO分子中含有3mol键。(3)HOCH2CN的结构式为,中的C原子采取sp3杂化,CN中的C原子采取sp杂化。(4)等电子体具有相同的原子数和相同的价电子数,与H2O分子互为等电子体的阴离子为N。2H知识拓展知识拓展有机化合物中C原子轨道杂化类型判断:为s

8、p3杂化;为sp2杂化;为sp杂化。易错警示易错警示配位键的表示方法:用“”来表示配位键,箭头指向接受孤电子对的原子。4.(2015江苏单科,21A,12分,0.750)下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶:2Cr2+3CH3CH2OH+16H+13H2O4Cr(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;1molCH3COOH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

9、性分子外,还因为。27O答案答案(1)1s22s22p63s23p63d3(或Ar3d3)O(2)sp3和sp27mol(或76.021023)(3)H2F+H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键解析解析(1)Cr为24号元素,铬原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,Cr3+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3(或Ar3d3);与Cr3+形成配位键的应为含孤对电子的氧原子。(2)甲基(CH3)中的碳原子轨道杂化类型为sp3,羧基(COOH)中的碳原子轨道杂化类型为sp2;一个CH3COOH分子中有六个单键均为键,还含有一个碳氧双键,碳氧双键中含

10、一个键、一个键,共含7个键。(3)等电子体必须满足原子个数和电子个数均相等;H2O与CH3CH2OH中均含羟基(OH),可形成氢键。规律总结规律总结CH3、CH2中的C采取sp3杂化;、CHO、COOH、中的C采取sp2杂化;、中的C采取sp杂化。5.(2014江苏单科,21A,12分,0.71)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;1mol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

11、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。答案答案(1)Ar3d10或1s22s22p63s23p63d10(2)HF(3)sp26mol或66.021023个(4)2Cu(OH)2+CH3CHO+NaOHCH3COONa+Cu2O+3H2O(5)12解析解析(2)等电子体是原子个数和电子个数均相同的微粒,与OH-互为等电子体的分子是HF。(3)CHO中碳原子采取sp2杂化,1molCH3CHO分子中含键数:3mol(CH3中的CH键)+1mol(CC键)+1mol(CHO中的CH键)+1mol(中键)=6mol,

12、即6NA个。(5)观察铜晶胞的结构可知,每个铜原子在空间x、y、z三个平面上均有4个与之距离最近的铜原子,总数为43=12个。审题技巧审题技巧第(4)题中的Cu(OH)2悬浊液中含NaOH,写化学方程式时应将NaOH写入。B B组统一命题、省组统一命题、省( (区、市区、市) )卷题组卷题组1.2018课标,35(1)(4),12分Li是最轻的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。回答下列问题:(1)下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为、(填标号)。A.B.C.D.(2)Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H-

13、),原因是。(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间构型是、中心原子的杂化形式为。LiAlH4中,存在(填标号)。A.离子键B.键C.键D.氢键(4)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的Born-Haber循环计算得到。1s2s2px2py2pz1s2s2px2py2pz1s2s2px2py2pz1s2s2px2py2pz图(a)可知,Li原子的第一电离能为kJmol-1,OO键键能为kJmol-1,Li2O晶格能为kJmol-1。答案答案(1)DC(2)Li+核电荷数较大(3)正四面体sp3AB(4)5204982908解析解析(1)根据能量1s2s60

14、0(分解)-75.516.810.3沸点/-60.3444.6-10.045.0337.0(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。答案答案(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解析解析本题考查电子排布图、电子云、中心原子价层电子对数计算、分子构型、杂化轨道类型等。(1)基态Fe原子价层电子排布式为3d64s2,排布图为;基态S原子电子排布式为1s22s22p63s23p4,最高能级为3p,电子云轮廓图为哑铃形。(2)中心原子

15、价层电子对数:H2S为2+(6-21)=4;SO2为2+(6-22)=3;SO3为3+(6-23)=3。(3)S8和SO2均为分子晶体,S8的相对分子质量比SO2的相对分子质量大很多,范德华力更强,所以S8的熔点和沸点要比SO2的高很多。(4)SO3分子中中心原子价层电子对数为3,无孤电子对,故SO3分子的立体构型为平面三角形;SO3分子的结构式为,其中既有键又有键;由图(b)可知三聚分子中每个S原子与4个O原子形成4个键,故其杂化轨道类型为sp3。1212123.2018课标,35(1)(2)(4),8分锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。回答下列问题:(1)Zn原子核外电子排布式

16、为。(2)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是。(4)中华本草等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中,阴离子空间构型为,C原子的杂化形式为。答案答案(1)Ar3d104s2(2)大于Zn核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子(4)平面三角形sp2解析解析(1)Zn是30号元素,核外有30个电子,故核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或Ar3d104s2。(2)由于Zn的核外电子排布式为Ar3d104s2,Cu的核外电子排布式为Ar3d104

17、s1,Zn核外电子排布处于全满稳定状态,第一电离能更大,所以I1(Zn)I1(Cu)。(4)ZnCO3中的阴离子为C,C中C原子的价层电子对数为3+(4+2-32)=3,且无孤电子对,故空间构型为平面三角形,C原子的杂化形式为sp2。23O23O124.(2017课标,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.404.4B.553.5C.589.2D.670.8E.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

18、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,I3AsF6中存在离子。离子的几何构型为,中心原子的杂化形式为。3I3I(4)KIO3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=0.446nm,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KIO3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sp3(4)0.31512(5)体心棱心解析解析本题考查角

19、度较前几年更为细致,如颜色对应的辐射波长、基态原子最高能层符号、晶胞中原子间的位置关系等。(1)紫色对应的辐射波长是可见光中最短的,A项正确。(2)K位于第4周期A族,电子占据的最高能层为N层,最外层只有一个电子,位于s能级,电子云轮廓图形状为球形。金属的熔、沸点与金属键强弱有关,金属键的强弱又与金属原子的半径以及价电子数有关,原子半径越大,价电子数越少,金属键越弱,熔、沸点越低。(3)中心原子I的价层电子对数为(7+2-1)=4,中心原子杂化类型为sp3杂化,成键电子对数为2,孤电子对数为2,故空间构型为V形。(4)根据晶胞结构可知K与O间的最短距离是面对角线的一半,即0.446nm,根据晶

20、胞结构可知与K紧邻的O的个数为12。1222(5)根据已知的晶胞可知,当I原子处于各顶角位置时,晶胞可以由八个已知晶胞堆积在一起组合而成,其中I原子处于八个晶胞的体心构成的八个顶角上,则K原子处于新晶胞的体心,O原子处于新晶胞的棱心。答题规范答题规范用价层电子对互斥理论推测分子或离子的空间构型5.(2017课标,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(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(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(E1)。第二周期部分元

21、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。(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。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R中阴离子中的键总数为个。分子中的大键可用符号表示,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),则中的大键应表示为。图(b)中虚线代表氢键,其表示式为(N)NHCl、。(4)R的晶体密度为dgcm-3,其立方晶胞参数为anm,晶

22、胞中含有y个(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl单元,该单元的相对质量为M,则y的计算表达式为。5Nnm665N4H答案答案(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)ABDC5(H3O+)OHN()(N)NHN()(4)(或10-21)655N4H5N3602a dM3Aa dNM解析解析本题考查价层电子对互斥理论、价电子排布图、氢键、晶体的相关计算等。(1)氮原子价层电子排布式为2s22p3,价层电子的轨道表达式为。(3)H3O+中键数为3,中心原子孤电子对数为(6-1

23、-31)=1,价层电子对数为4,杂化轨道类型为sp3,立体结构为三角锥形;N中键数为4,中心原子孤电子对数为(5-1-41)=0,价层电子对数为4,杂化轨道类型为sp3,立体结构为正四面体形;H3O+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。由图(b)中的结构可知中的键数为5;中的5个原子参与形成大键,每个原子中参与形成大键的电子数为1(孤电子对不参与),故参与形成大键的电子数为5+1=6,中大键应表示为。由图(b)可知H3O+与、N与之间均存在氢键。(4)晶体的密度为dgcm-3,晶胞的体积为(a10-7)3cm3,晶胞的质量为y,则y=d(a10-7)

24、3,y=10-21。124H124H5N5N5N5N655N4H5N11Ag mollMN moAMN73A(10 )daNM3Aa dNM知识拓展知识拓展大键1.定义:在多原子分子中如有相互平行的p轨道,它们连贯重叠在一起构成一个整体,p电子在多个原子间运动形成型化学键,这种不局限在两个原子之间的键称为离域键,或共轭大键,简称大键。2.形成条件:这些原子都在同一平面上;这些原子有相互平行的p轨道;p轨道上的电子总数小于p轨道数的2倍。6.(2017课标,35,15分)研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2CH3OH+H2O)中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,

25、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)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为和。(3)在CO2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(NO3)2中的化学键除了键外,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=0.420nm,则r(O2-)为nm。MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为a=0.448nm,则r(Mn2+)为nm。答

26、案答案(1)Ar3d74s2OMn(2)spsp3(3)H2OCH3OHCO2H2H2O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(键)(5)0.1480.07664解析解析(1)Co是27号元素,位于元素周期表第4周期第族,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s2。根据元素第一电离能的变化规律可知,元素Mn与O中,第一电离能较大的是O。O元素的基态原子价电子排布式为2s22p4,核外未成对电子数是2,而Mn元素的基态原子价电子排布式为3d54s2,核外未成对电子数是5

27、,因此基态原子核外未成对电子数较多的是Mn。(2)CO2和CH3OH的中心原子的价层电子对数分别为2和4,所以CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为sp和sp3。(3)常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体,液体的沸点高于气体;H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多,所以水的沸点高于甲醇;CO2与H2均为非极性分子,CO2的相对分子质量较大、范德华力较大,所以CO2的沸点比H2高。(4)硝酸锰是离子化合物,硝酸根离子和锰离子之间形成离子键,硝酸根中N原子与3个氧原子形成3个键,一个硝酸根离子中有一个氮氧双键,所以还存在键。(5)O2-采用面心立方最密堆积方式,则面对角

28、线是O2-半径的4倍,即4r(O2-)=a,解得r(O2-)=0.420nm0.148nm;MnO也属于NaCl型结构,根据晶胞的结构可知,晶胞参数=2r(O2-)+2r(Mn2+224则r(Mn2+)=(0.448nm-20.148nm)/2=0.076nm。知识拓展知识拓展中心原子杂化形式的判断方法先计算中心原子的价层电子对数,价层电子对数n=(中心原子的价电子数+配位原子的成键电子数电荷数)。注意:上述公式中正电荷取“-”,负电荷取“+”;当配位原子为氧原子或硫原子时,成键电子数为零。再根据n值判断杂化类型,一般有如下规律:n=2,sp杂化;n=3,sp2杂化;n=4,sp3杂化。127

29、.(2016课标,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。GeCl4GeBr4GeI4熔点/-49.526146沸点/83.1186约400(4)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。(5)Ge单晶具有金刚石型结构,其中Ge原子的杂化方式为,

30、微粒之间存在的作用力是。(6)晶胞有两个基本要素: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。12121212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=565.76pm,其密度为gcm-3(列出计算式即可)。答案答案(1)3d104s24p22(2)Ge原子半径大,原子间形成的单键较长,p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成键(3)GeCl4、GeBr4、GeI4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)OGeZ

31、n(5)sp3共价键(6)(,)10714141438 736.02 565.76解析解析(2)单键中含有1个键,双键中含有1个键和1个键,叁键中含有1个键和2个键。键的成键方式是“头碰头”,键的成键方式是“肩并肩”,原子间形成的键键长越长,越不利于两原子间形成键。(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sp3杂化,微粒间作用力为共价键,运用类推法不难得出结论。(6)晶胞参数a即为晶胞边长,=gcm-3=107gcm-3。mV231037386.02 10(

32、565.76 10)38 736.02 565.768.(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

33、是由键形成的晶体;元素铜与镍的第二电离能分别为:ICu=1958kJmol-1、INi=1753kJmol-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dgcm-3,晶胞参数a=nm。答案答案(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)3 110713232516.02 10d解析解析(2)S中S原子的价层电子对数=4,采取sp3杂化,立体构型为正四面体;Ni2+与N

34、H3之间形成共价键时Ni提供空轨道,N提供孤电子对,形成配位键;氨分子之间形成氢键,分子间作用力增大,故沸点高于膦(PH3);氨分子中N原子的价层电子对数=4,采取sp3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,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)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;由题意可得:d=,解得a=nm。24O6225 1 32 121873233 6459(10 )6.02 10a3251602d9.(2016课标,37,15分)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制

35、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1000,GaCl3的熔点为77.9,其原因是。(5)GaAs的熔点为1238,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MGagmol-1和MAsgmol-1,原子半径分别为rGapm和rAspm,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。答案答案(1)

36、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)100%(2分)3033AGaAsGaAs410()3()N rrMM解析解析(1)As为33号元素,位于元素周期表第四周期第A族,故其基态原子的核外电子排布式为Ar3d104s24p3。(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)AsCl3中As元素价电子对数为4,As的杂化方式为sp3杂化,AsCl3分子的立体构型为三角锥形。(5)GaAs

37、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(+)4pm3;则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为100%=100%。1812433Gar3Asr3330GaAsGaAsA4()4 1034() rrMMN 3033AGaAsGaAs410()3()N rrMM10.(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)

38、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253K,沸点为376K,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-

39、(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)解析解析(1)电子在原子核外出现的概率密度分布通常用电子云来形象化描述C的电子排布图为,所以其基态原子中核外存在2对自旋相反的电子。(2)碳的原子结构示意图为,有4个价电子,难以通过得或失电子达到稳定结构,所以其键型以共价键为主。(3)CS2分子的结构式为SCS,其共价键的类型有键和键,C原子的杂化轨道类型为sp;CS2分子为三原子分子,最外层电子总数为16,与其具有相同空间构型和键合形式的分子有CO2、COS,离子有SCN-等。(4)Fe(CO)5的熔点为253K,较低,沸点也

40、不高,所以其固体属于分子晶体。(5)由题中石墨烯和金刚石的晶体结构图示可得,在石墨烯晶体中,每个C原子应连接3个六元环,每个六元环由6个C原子构成,每个六元环所占有的C原子数为6=2;在金刚石晶体中,每个C原子与其他4个C原子相连,每个C原子连接的六元环个数应为12个,而每一个碳原子与其他4个C原子形成的4个共价键的键角均为10928,形成正四面体,由此可得在金刚石晶体的六元环中最多有4个C原子共面。146。1s2s2p1311.(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

41、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=0.566nm,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)。答案答案(15分)

42、(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+H2OCl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+Na2CO3Cl2O+CO2+2NaCl)(每空1分,共3分)(5)Na2O8=2.27gcm-3(1分,1分,2分,共4分)1732314 62g mol(0.566 10)6.02 10lcmmo解析解析由题意可知A为O、B为Na、C为P、D为Cl。(1)四种元素中O的非金属性最强,电负性最大;P的原子

43、序数为15,核外电子排布式为1s22s22p63s23p3或Ne3s23p3。(2)氧元素的两种同素异形体为O2和O3,沸点较高的是O3,因为O3的相对分子质量较大,范德华力大。O的氢化物可以是H2O、H2O2,二者所属晶体类型均为分子晶体;Na的氢化物为NaH,属于离子晶体。(3)PCl3中中心原子的价层电子对数是4,其中键数是3,孤电子对数为1,故PCl3中中心原子采用sp3杂化方式,分子构型为三角锥形。(4)Cl2O中中心原子为O,分子中键数为2,中心原子孤电子对数为2,故中心原子的价层电子对数为4,分子空间构型为V形。Cl2与湿润的Na2CO3反应生成Cl2O的同时还应该生成NaCl和

44、NaHCO3。(5)由晶胞结构可知,一个晶胞中小球个数为8,大球个数为4,小球代表离子半径较小的Na+,大球代表离子半径较大的O2-,故F的化学式为Na2O;晶胞中与每个氧原子距离最近且相等的钠原子有8个;晶胞的质量为4,晶胞的体积为(0.56610-7)3cm3,晶体密度为=2.27gcm-3。123162g mol6.02 10lmo1231321362g mol46.02 10l0.56610mmoc12.(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

45、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,1mol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=0.405nm,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)。答案答案(1)X-射线衍射(2)41s

46、22s22p63s23p63d5血红色(3)sp3、sp26NACH3COOH存在分子间氢键16(4)1223734276.022 10(0.405 10 )解析解析(1)用一定波长的X-射线照射到晶体上,根据记录仪上有无分离的斑点或明锐的谱线,可以鉴别晶体、准晶体和非晶体。(2)基态Fe原子的电子排布式为Ar3d64s2,价电子的轨道表示式为,故基态Fe原子的未成对电子数为4;Fe3+的电子排布式为Ar3d5或1s22s22p63s23p63d5;Fe3+与SCN-形成的配合物呈血红色。(3)CH3CHO分子中CH3中碳原子为sp3杂化,CHO中碳原子为sp2杂化。因乙酸分子间能形成氢键,故

47、乙酸的沸点明显比乙醛高。Cu2O晶胞中氧原子数=4+6+8=8,故铜原子数为28=16。(4)面心立方晶胞中,铝原子的配位数为12;晶胞中Al原子数为8+6=4,故铝单质的密度=gcm-3。3d4s12181812mVA73427(0.405 10)gNcm23734276.022 10(0.405 10 )C C组组 教师专用题组教师专用题组1.(2013江苏单科,21A,12分,0.597)元素X位于第四周期,其基态原子的内层轨道全部排满电子,且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍。(1)X与Y所形成化合物晶体的晶胞如右图所示。在1

48、个晶胞中,X离子的数目为。该化合物的化学式为。(2)在Y的氢化物(H2Y)分子中,Y原子轨道的杂化类型是。(3)Z的氢化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y,其原因是。(4)Y与Z可形成Y。Y的空间构型为(用文字描述)。写出一种与Y互为等电子体的分子的化学式:。24Z24Z24Z(5)X的氯化物与氨水反应可形成配合物X(NH3)4Cl2,1mol该配合物中含有键的数目为。答案答案(1)4ZnS(2)sp3(3)水分子与乙醇分子之间形成氢键(4)正四面体CCl4或SiCl4等(5)16mol或166.021023个解析解析(1)依题意X、Y基态原子的价层电子排布分别为3d104s2、3s23p

49、4,故元素X、Y分别为Zn和S。1个晶胞中X离子的数目为8+6=4,含有Y离子的数目为4。二者形成的化合物的化学式为ZnS。(2)H2S分子中S原子采取sp3杂化。(3)Z为氧元素,H2O在乙醇中的溶解度大于H2S是因为水分子与乙醇分子间能形成氢键而H2S不能。(4)S中S原子采取sp3杂化,S空间构型为正四面体。与S互为等电子体的分子有SiCl4或CCl4等。(5)在Zn(NH3)4Cl2中,每个NH3分子中的3个NH键均为键,中心离子Zn2+与4个NH3分子结合的配位键也为键,故1mol配合物中的键数目为4+34=16(mol),即16NA个键。181224O24O24O易错警示易错警示第

50、(3)小问只答“存在氢键”不得分,需要强调出乙醇分子与水分子存在分子间氢键。2.(2012江苏单科,21A,12分,)一项科学研究成果表明,铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。(1)向一定物质的量浓度的Cu(NO3)2和Mn(NO3)2溶液中加入Na2CO3溶液,所得沉淀经高温灼烧,可制得CuMn2O4。Mn2+基态的电子排布式可表示为。N的空间构型是(用文字描述)。(2)在铜锰氧化物的催化下,CO被氧化为CO2,HCHO被氧化为CO2和H2O。根据等电子体原理,CO分子的结构式为。H2O分子中O原子轨道的杂化类型为。1molCO2中含有的键数目为

51、。(3)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成Cu(OH)42-。不考虑空间构型,Cu(OH)42-的结构可用示意图表示为。3O答案答案(1)1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5平面三角形(2)sp326.021023个(或2mol)(3)解析解析(1)N中价电子对数为=3,与N中成键电子对数相等,说明N中N原子无孤电子对,因此N的空间构型为平面三角形。(2)CO和N2(直线形结构)互为等电子体,根据等电子体理论,可写出CO的结构式:。H2O分子中O原子采取sp3杂化。CO2分子的结构式为OCO,双键中1个是键,1个是键,故1molCO2中所含键的数目为26.021023。3

52、O5 123O3O3O3.(2011江苏单科,21A,12分,)原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素,其中X是形成化合物种类最多的元素,Y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍,Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子,W的原子序数为29。回答下列问题:(1)Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为,1molY2X2含有键的数目为。(2)化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高,其主要原因是。(3)元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体,元素Z的这种氧化物的分子式是。(4)元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示,该氯化物的化学式是,它可与浓盐酸发生非氧化还原反应,生成配合物

53、HnWCl3,反应的化学方程式为。答案答案(12分)(1)sp3mol或36.021023个(2)NH3分子间存在氢键(3)N2O(4)CuClCuCl+2HCl(浓)H2CuCl3或CuCl+2HCl(浓)H2(CuCl3)解析解析本题考查物质结构中原子轨道的杂化类型、键、等电子体、氢键及晶胞等知识点。Y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍,可推知Y是C;由X是形成化合物种类最多的元素知X是H;根据题给信息可写出Z的价电子排布式,知Z是N;29号元素W是Cu。(1)Y2X2是C2H2,其结构式为,C原子采取sp杂化,1molC2H2中有3NA个键。(2)ZX3、YX4分别是NH3、C

54、H4,因NH3分子间存在氢键,故NH3的沸点较高。(3)Y是C,Z是N,C的氧化物CO2与N的氧化物N2O互为等电子体。(4)由图中晶胞结构知白球个数为8+6=4,黑球个数也为4,故Cu的氯化物中Cu与Cl原子个数比为1 1,其化学式是CuCl。CuCl与浓盐酸的反应为非氧化还原反应,故其生成物中Cu为+1价,由化合物中各元素正、负化合价代数和为零知生成物的化学式应为H2CuCl3,反应的化学方程式为CuCl+2HCl(浓)H2CuCl3。18124.(2010江苏单科,21A,12分,)乙炔是有机合成工业的一种原料。工业上曾用CaC2与水反应生成乙炔。(1)CaC2中与互为等电子体,的电子式

55、可表示为;1mol中含有的键数目为。(2)将乙炔通入Cu(NH3)2Cl溶液生成Cu2C2红棕色沉淀。Cu+基态核外电子排布式为。(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈()。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是;分子中处于同一直线上的原子数目最多为。(4)CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如图所示),但CaC2晶体中哑铃形的存在,使晶胞沿一个方向拉长。CaC2晶体中1个Ca2+周围距离最近的数目为。22C22O22O22O22C22C答案答案(1)OO2+2NA个(2)1s22s22p63s23p63d10(3)sp杂化、sp2杂化3个(4)4个解析解析(1)由于与互为等电子体,结构相似,由的

56、电子式可推知的电子式为OO2+,显然1mol中含有2mol键,即2NA个键。(2)由洪特规则及特例知,原子或离子的轨道处于半充满、全充满时比较稳定,可知Cu+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或Ar3d10。(3)丙烯腈结构式为,左侧碳碳双键结构类似于乙烯结构,C原子采取sp2杂化,右侧结构类似于乙炔结构,C原子采取sp杂化。展开结构:,显然共线原子最多有3个。(4)由CaC2的晶胞结构可知一个Ca2+周围最近的有4个。22C22O22C22O22O22C5.(2009江苏单科,21A,12分,)生物质能是一种洁净、可再生的能源。生物质气(主要成分为CO、CO2、H2等

57、)与H2混合,催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。(1)上述反应的催化剂含有Cu、Zn、Al等元素。写出基态Zn原子的核外电子排布式。(2)根据等电子原理,写出CO分子的结构式。(3)甲醇催化氧化可得到甲醛,甲醛与新制Cu(OH)2的碱性溶液反应生成Cu2O沉淀。甲醇的沸点比甲醛的高,其主要原因是;甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为。甲醛分子的空间构型是;1mol甲醛分子中键的数目为。在1个Cu2O晶胞中(结构如下图所示),所包含的Cu原子数目为。答案答案(1)1s22s22p63s23p63d104s2或Ar3d104s2(2)(或CO)(3)甲醇分子之间形成氢键sp2杂化平面三角形3NA4

58、解析解析(1)Zn为30号元素,根据核外电子排布规律即可得出其核外电子排布式。(2)根据CO与N2互为等电子体,具有相似结构推断CO的结构式为。(3)CH3OH与HCHO均为分子晶体,相对分子质量非常接近,而沸点相差较大是因为CH3OH分子间存在氢键。根据有机物中碳氧双键中碳原子采取sp2杂化,可知分子的空间构型为平面三角形。甲醛中CH键均为键,碳氧双键中有一个键,故1个甲醛分子中共有3个键。晶胞中位于顶点与体心的白球个数为8+1=2,位于立方体内的黑球个数为4,Cu2O中Cu、O原子个数之比为2 1,所以黑球表示Cu原子,白球表示O原子,则1个Cu2O晶胞中Cu原子数为4。186.(2014

59、四川理综,8,13分)X、Y、Z、R为前四周期元素,且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体;X与氢元素可形成XH3;Z基态原子的M层与K层电子数相等;R2+离子的3d轨道中有9个电子。请回答下列问题:(1)Y基态原子的电子排布式是;Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是。(2)X离子的立体构型是;R2+的水合离子中,提供孤电子对的原子是。(3)Z与某元素形成的化合物的晶胞如图所示,晶胞中阴离子与阳离子的个数比是。(4)将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中,通入Y2,充分反应后溶液呈深蓝色,该反应的离子方程2Y式是。答案答案(13分)(1)1s22s22p4Cl(2)V形O(3)2 1(4)2Cu

60、+8NH3H2O+O22Cu(NH3)42+4OH-+6H2O解析解析由题干信息可推出X、Y、Z、R分别为N、O、Mg、Cu。(1)氧元素基态原子的电子排布式为1s22s22p4;Mg所在第三周期中第一电离能最大的主族元素是Cl。(2)N离子呈V形结构,Cu2+的水合离子中提供孤电子对的原子是O。(3)由晶胞示意图可知,阳离子位于8个顶点和体心,N(阳离子)=1+8=2;阴离子在上、下两个面共有4个,内部有2个,N(阴离子)=4+2=4,阴离子和阳离子个数比为2 1。(4)由已知信息可知生成物中有Cu(NH3)42+,则离子方程式为2Cu+8NH3H2O+O22Cu(NH3)42+4OH-+6