2023版高三一轮总复习化学鲁科版教案：第4章 大阶段高考总结(三) 物质结构与性质

1、PAGE PAGE 10本阶段主要涉及原子、分子、晶体结构与性质同时涉及元素周期表与元素周期律等。在命题方向上主要有：分子或离子的空间结构与杂化。以物质的价键结构为载体的推断。晶胞参数与晶体密度有关计算。晶体中粒子坐标参数的确定。分子或离子的空间结构与杂化【典例1】 (1)(2021山东等级考，T16节选)Xe是第五周期的稀有气体元素，与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为_，下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理的是_(填标号)。AspBsp2Csp3 Dsp3d(2)(2021全国乙卷，T35节选)eq blcrc(avs4alco1(Crblc(rc)(avs4

2、alco1(NH3)3blc(rc)(avs4alco1(H2O)2Cl)2中配体分子NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和相应的键角如图所示。PH3中P的杂化类型是_。NH3的沸点比PH3的_，原因是_，H2O的键角小于NH3的，分析原因：_。解析(1)XeF2易升华，所以是分子晶体，其中心原子的价层电子对数为2eq f(812,2)5，其中心原子的杂化方式应为sp3d。(2)由题图可知，PH3的中心原子P形成3个键电子对和1个孤电子对，则其杂化方式为sp3。NH3、PH3均为分子晶体，但NH3分子间存在氢键，故NH3沸点更高。H2O、NH3均为sp3杂化，其中心原子的孤电子对数分别为2、

3、1，由于孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对对成键电子对的斥力，因此孤电子对数越多，键角越小。答案(1)5D(2)sp3高NH3分子间存在氢键H2O、NH3均为sp3杂化，其中心原子的孤电子对数分别为2、1，由于孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对对成键电子对的斥力，因此孤电子对数越多，键角越小1利用VSEPR理论推断分子或离子的空间构型的思维方法：2根据VSEPR理论确定杂化类型1(2020全国卷，T35节选)Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。磷酸根离子的空间构型为_，其中P的价层电子对数为_、杂化轨道类

4、型为_。解析POeq oal(3,4)的中心原子P的价层电子对数为4，孤电子对数为0，中心原子P为sp3杂化，故POeq oal(3,4)的空间构型为正四面体形。答案正四面体形4sp3以物质的价键结构为载体的推断【典例2】(双选)(2021河北选择性考试，T11)如图所示的两种化合物可应用于阻燃材料和生物材料的合成。其中W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，X和Z同主族，Y原子序数为W原子价电子数的3倍。下列说法正确的是()AX和Z的最高化合价均为7价BHX和HZ在水中均为强酸，电子式可表示为C四种元素中，Y原子半径最大，X原子半径最小DZ、W和氢三种元素可形成同时含有离子键和共价键的

5、化合物CD由题图和题意可知，X和Z分别是F、Cl；又Y原子序数为W原子价层电子数的3倍且题给化合物中Y、W分别可形成5、3个共价键，故W、Y分别为N、P。F只有1、0两种价态，无正价，A错误；盐酸为强酸，氢氟酸为弱酸，B错误；根据元素周期律可知，四种元素原子半径由大到小的顺序为PClNF，即YZWX，C正确；Cl、N、H三种元素可形成离子化合物NH4Cl，其既含有离子键又含有共价键，D正确。解题思维流程2. (2021广东模考)2019 年诺贝尔化学奖颁给研究锂电池的科学家，一种用作锂电池电解液的锂盐结构如图所示。其中， X位于第3周期，X原子的电子数为Z原子的两倍，W、Z、Y位于同一周期。下

6、列叙述正确的是()A原子半径： XZ WB非金属性： XZ WCY的氢化物可用于刻蚀玻璃DX的氧化物对应的水化物均为强酸C据结构图可知X可以形成6个共价键，X原子的电子数为Z原子的两倍，则原子序数为偶数，且位于第3周期，所以X为S元素，则Z为O元素；W、Z、Y位于同一周期，Y可以形成一个共价键，则Y为F元素，整个离子带一个单位负电荷，则W为N元素。电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同，核电荷数越小原子半径越大，所以原子半径SNO，即XWZ，A错误；同周期自左至右非金属性增强，同主族自上而下非金属性减弱，所以非金属性ONS，即ZWX，B错误； Y为F元素，其氢化物为HF，可以与SiO2反应从

7、而刻蚀玻璃，故C正确； X为S元素，其4价氧化物对应的水化物H2SO3为弱酸，故D错误。晶胞参数与晶体密度的计算【典例3】(1)(2021全国乙卷，T35节选)在金属材料中添加AlCr2颗粒，可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。AlCr2具有体心四方结构，如图所示，处于顶角位置的是_原子。设Cr和Al原子半径分别为rCr和rAl，则金属原子空间占有率为_%(列出计算表达式)。(2)(2021湖南选择性考试，T18节选)下图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。已知化合物中Ge和O的原子个数比为14，图中Z表示_原子(填元素符号)，该化合物的化学式为_；已知该晶胞的晶胞参数分别

8、为a nm、b nm、c nm，90，则该晶体的密度_gcm3(设阿伏加德罗常数的值为NA，用含a、b、c、NA的代数式表示)。解析(1)由题图可知，1个晶胞中所含黑球的个数为8eq f(1,8)12(个)，白球的个数为8eq f(1,4)24(个)，已知该物质的化学式为AlCr2，故黑球代表铝原子，位于顶角和体心，白球代表铬原子，位于棱上和晶胞内。由题给晶胞图可知，该晶胞的体积为a2c，则金属原子空间占有率eq f(晶胞内微粒总体积,晶胞体积)100%，即eq f(2f(4,3)roal(3,Al)4f(4,3)roal(3,Cr),a2c)100%。(2)由晶胞结构图可知，1个晶胞中，对于

9、X原子，8个位于顶点、4个位于棱上、6个位于面上、3个位于晶胞内，故1个晶胞中含有X的数目为8eq f(1,8)4eq f(1,4)6eq f(1,2)38(个)；对于Y原子，4个Y原子均位于晶胞内；对于Z原子，16个Z原子均位于晶胞内。其中Ge和O的原子个数比为14，则X为Mg，Y为Ge，Z为O。由上述分析可知，该化合物的化学式为Mg2GeO4。1个晶胞的质量eq f(2487341616,NA) geq f(740,NA) g,1个晶胞的体积abc1021 cm3，则晶体的密度eq f(f(740,NA) g,abc1021 cm3)eq f(7.41023,abcNA)gcm3。答案(1

10、)铝eq f(2f(4,3)roal(3,Al)4f(4,3)roal(3,Cr),a2c)100(2)OMg2GeO4eq f(7.41023,abcNA)1.晶体密度的计算 2.晶体空间利用率的计算3(2019全国卷，节选)图(a)是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x_pm，Mg原子之间最短距离y_pm。设阿伏加德罗常数的值为NA，则MgCu2的密度是_gcm3(列出计算表达式)。(a)(b)解析由图(b)可知，立方格子面对角线长为eq r(2)a pm

11、，即为4个Cu原子直径之和，则Cu原子之间最短距离为eq f(r(2),4)a pm。由图(b)可知，若将每个晶胞分为8个小立方体，则Mg原子之间最短距离y为晶胞内位于小立方体体对角线中点的Mg原子与顶点Mg原子之间的距离(如图所示)，即小立方体体对角线长的一半，则yeq f(a,2) pmeq r(3)eq f(1,2)eq f(r(3),4)a pm。由图(a)可知，每个晶胞含Mg原子8eq f(1,8)6eq f(1,2)48个，含Cu原子16个，则MgCu2的密度eq f(8241664,a10103NA) gcm3。答案eq f(r(2),4)aeq f(r(3),4)aeq f(8

12、241664,NAa31030)晶胞中的原子坐标参数【典例4】(2021山东等级考，T16节选)XeF2晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90，该晶胞中有_个XeF2分子。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标，如A点原子的分数坐标为eq blc(rc)(avs4alco1(f(1,2)，f(1,2)，f(1,2)。已知XeF键长为r pm，则B点原子的分数坐标为_；晶胞中A、B间距离d_pm。解析图中大球的个数为8eq f(1,8)12，小球的个数为8eq f(1,4)24，根据XeF2的原子个数比知大球是Xe原子，小球是F原子，该晶胞

13、中有2个XeF2分子；由A点坐标知该原子位于晶胞的中心，且每个坐标系的单位长度都记为1，B点在棱的eq f(r,c)处，其坐标为eq blc(rc)(avs4alco1(0，0，f(r,c)；图中y是底面对角线的一半，yeq f(r(2),2)a，xeq f(c,2)r，所以deq r(x2y2)eq r(f(1,2)a2blc(rc)(avs4alco1(f(c,2)r)2) pm。答案2eq blc(rc)(avs4alco1(0，0，f(r,c)eq r(f(1,2)a2blc(rc)(avs4alco1(f(c,2)r)2)原子分数坐标的确定方法(1)依据已知原子的坐标确定坐标系取向。

14、(2)一般以坐标轴所在正方体的棱长为1个单位。(3)从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。如图，顶角坐标为(0,0,0)；体心坐标为(eq f(1,2)，eq f(1,2)，eq f(1,2)；面心坐标为(eq f(1,2)，eq f(1,2)，0)、(eq f(1,2)，0，eq f(1,2)、(0，eq f(1,2)，eq f(1,2)棱心坐标为(eq f(1,2)，0,0)、(0，eq f(1,2)， 0)、(0,0，eq f(1,2) 42019年诺贝尔化学奖授予美、英、日三位化学家，以表彰他们在锂离子电池研发领域作出的贡献。铋化锂被认为是很有

15、潜力的正极材料，晶胞结构如图所示。(1)晶胞可以看作是由铋原子构成的面心立方晶胞，锂原子填充在其中的四面体和八面体空隙处。晶体的化学式为_，图中铋原子坐标参数：A为(0,0,0)，B为(0,1,1)，C为_。 (2)若晶胞参数为a nm，则铋原子的半径为_nm，八面体间隙中的锂原子与四面体间隙中的锂原子之间的最短距离为_nm。 解析 (1)Bi位于顶点和面心，个数为8eq f(1,8)6eq f(1,2)4，Li(1)位于棱上和体心，个数为12eq f(1,4)14，Li(2)位于体内，个数为8, Bi、Li个数比为4(84)13，故晶体的化学式为BiLi3。C处于侧面的面心，原子坐标参数为(

16、eq f(1,2)，1，eq f(1,2)。(2)Bi为面心立方堆积，设Bi的原子半径为x nm，则4xeq r(2)a，解得xeq f(r(2),4)a。八面体空隙中锂原子与四面体间隙中的锂原子之间的最短距离为体对角线距离的eq f(1,4)，即eq f(r(3),4)a。答案(1)BiLi3(或Li3Bi)(eq f(1,2)，1，eq f(1,2)(2)eq f(r(2),4)aeq f(r(3),4)a5Zn与S形成某种化合物的晶胞如图所示。(1)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。例如图中原子1的坐标为(0,0,0)，则原子2的坐标为_。(2)已知晶体密度为d gcm3，S2半径为a pm，若要使S2、Zn2相切，则Zn2半径为_pm(写计算表达式)。 解析(1)原子1的坐标为(0,0,0)，原子2在左侧的面心上，则原子2的坐标为(eq f(1,2)，0，eq f(1,2)。(2)已知晶体密度为d gcm3，锌离子的个数为8eq f(1,8)6eq f(1,2)4，硫离子位于晶胞内部，个数为4，则晶胞参数为eq r(3,f(NMZnS,dNA)1010 pmeq r(3,f(465324,dNA)1