2024年大二轮化学（新高考）教案：专题三物质结构与性质

1.元素“位—构—性”关系的分析应用1．原子结构与元素的性质物质的结构决定物质的性质，物质的性质反映物质的结构。原子越容易失去电子，元素的金属性就越强；原子越容易得电子，元素的非金属性就越强。元素性质的比较如表所示：性质同周期(自左而右)同主族(自上而下)电子层结构层数相同层数增大失电子能力逐渐减弱逐渐增强得电子能力逐渐增强逐渐减弱金属性逐渐减弱逐渐增强非金属性逐渐增强逐渐减弱主要化合价最高正价升高(O、F除外)最高正价相同(O、F除外)最高价氧化物对应水化物的酸、碱性酸性增强：H2SiO3＜H3PO4＜H2SO4＜HClO4碱性减弱：NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3酸性减弱：HNO3＞H3PO4碱性增强：LiOH＜NaOH＜KOH非金属气态氢化物的稳定性增强：SiH4＜PH3＜H2S＜HCl减弱：HF＞HCl＞HBr＞HI原子半径减小：Si＞P＞S＞Cl增大：F＜Cl＜Br＜I阳离子半径减小：Na＋＞Mg2＋＞Al3＋增大：Li＋＜Na＋＜K＋阴离子半径减小：P3－＞S2－＞Cl－增大：F－＜Cl－＜Br－＜I－2.元素的推断(1)根据元素(短周期)在周期表中的特殊位置推断①周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)的元素：H、Be、Al。②主族序数(最外层电子数)等于周期序数(电子层数)2倍的元素：C、S。③主族序数(最外层电子数)等于周期序数(电子层数)3倍的元素：O。④周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)2倍的元素：Li。⑤周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)3倍的元素：Na。⑥最高正价是最低负价绝对值3倍的元素：S。⑦最高正价不等于主族序数的元素：O、F(无正价)。⑧短周期中原子半径最小的元素：H。⑨短周期中原子半径最大的元素：Na。⑩W与X是同主族的短周期元素，X的原子序数是W的2倍，W是O，X是S。⑪最高正价与最低负价代数和为6的元素：Cl。⑫最高正价与最低负价代数和为4的元素：S。⑬最高正价与最低负价代数和为2的元素：N、P。⑭最高正价与最低负价代数和为0的元素：H、C、Si。(2)根据金属性、非金属性推断①短周期中金属性最强的元素：Na。②非金属性最强的元素：F。③常见的半导体材料：Si。(3)根据含量推断①空气中含量最多的元素：N。②地壳中含量最多的元素：O。③地壳中含量最多的金属元素：Al。(4)根据特殊性质推断①既能与强酸反应又能与强碱反应的常见物质：Al、Al2O3、Al(OH)3、NaHCO3。②形成化合物种类最多、其单质是硬度最大的物质的元素：C。③气态氢化物溶于水显碱性的元素：N。④密度最小的气体：H2。⑤气态氢化物能和它的氧化物在常温下反应生成该元素的单质的元素：S。⑥气态氢化物和其最高价氧化物对应的水化物能反应生成离子化合物的元素：N。⑦同主族并且能够形成离子化合物的元素：H、Na或Li。⑧同周期的三种元素，最高价氧化物对应水化物两两之间反应生成盐和水：Na、Al、S(或Cl)。3．微粒结构的特性(1)熟记主族元素的价层电子排布式ⅠA：ns1ⅡA：ns2ⅢA：ns2np1ⅣA：ns2np2ⅤA：ns2np3ⅥA：ns2np4ⅦA：ns2np5(2)掌握第四周期副族元素的价层电子排布式Sc：3d14s2Ti：3d24s2V：3d34s2Cr：3d54s1Mn：3d54s2Fe：3d64s2Co：3d74s2Ni：3d84s2Cu：3d104s1Zn：3d104s24．认识几种含氧酸的结构硫代硫酸(H2S2O3)过二硫酸(H2S2O8)亚磷酸(H3PO3)次磷酸(H3PO2)1．(2023·广东，14)化合物XYZ4ME4可作肥料，所含的5种元素位于主族，在每个短周期均有分布，仅有Y和M同族。Y的基态原子价层p轨道半充满，X的基态原子价层电子排布式为nsn－1，X与M同周期，E在地壳中含量最多。下列说法正确的是()A．元素电负性：E>Y>ZB．氢化物沸点：M>Y>EC．第一电离能：X>E>YD．YZ3和YEeq\o\al(－,3)的空间结构均为三角锥形答案A解析由题给信息分析知，E为O，Y为N，Z为H，M为P，X为Mg。元素电负性：O>N>H，A正确；氢化物沸点：H2O>NH3>PH3，B错误；第一电离能：N>O>Mg，C错误；NH3价层电子对数为4，有1个孤电子对，空间结构为三角锥形，NOeq\o\al(－,3)价层电子对数为3，没有孤电子对，空间结构为平面三角形，D错误。2．(2023·全国甲卷，11)W、X、Y、Z为短周期主族元素，原子序数依次增大，最外层电子数之和为19。Y的最外层电子数与其K层电子数相等，WX2是形成酸雨的物质之一。下列说法正确的是()A．原子半径：X>WB．简单氢化物的沸点：X<ZC．Y与X可形成离子化合物D．Z的最高价含氧酸是弱酸答案C解析分析题干知，W为N，X为O，Y为Mg，Z为S。同周期元素从左往右，原子半径依次减小，所以原子半径：W＞X，A错误；X的简单氢化物为H2O，分子间可以形成氢键，Z的简单氢化物为H2S，分子间不能形成氢键，所以简单氢化物的沸点：X＞Z，B错误；Y与X可形成MgO，为离子化合物，C正确；Z为S，硫的最高价含氧酸为硫酸，是强酸，D错误。3．(2023·全国乙卷，10)一种矿物由短周期元素W、X、Y组成，溶于稀盐酸有无色无味气体生成。W、X、Y原子序数依次增大。简单离子X2－与Y2＋具有相同的电子结构。下列叙述正确的是()A．X的常见化合价有－1、－2B．原子半径大小为Y>X>WC．YX的水合物具有两性D．W单质只有4种同素异形体答案A解析由题干信息分析知X为O，W为C，Y为Mg。氧的常见价态有－1价和－2价，如H2O2和H2O，A正确；原子半径大小为Y＞W＞X，B错误；Mg(OH)2只能与酸反应生成盐和水，不能与碱反应，所以YX的水合物没有两性，C错误；W为C，碳的同素异形体有：金刚石、石墨、石墨烯、富勒烯、碳纳米管等，D错误。4．(2023·浙江1月选考，10)X、Y、Z、M、Q五种短周期元素，原子序数依次增大，X的2s轨道全充满，Y的s能级电子数量是p能级的两倍，M是地壳中含量最多的元素，Q是纯碱中的一种元素。下列说法不正确的是()A．电负性：Z>XB．最高正价：Z<MC．Q与M的化合物中可能含有非极性共价键D．最高价氧化物对应水化物的酸性：Z>Y答案B解析Y的s能级电子数量是p能级的两倍，Y为C，X的2s轨道全充满，原子序数：X<Y，则X为Be或B，M是地壳中含量最多的元素，M为O，原子序数：Y<Z<M，则Z为N，Q是纯碱中的一种元素，则Q为Na，据此分析。同一周期元素从左至右，电负性逐渐增大，则电负性：Z>X，A正确；N最高正价为＋5价，O无最高正价，最高正价N大于O，B错误；Na和O形成的过氧化钠中含有非极性共价键，C正确；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性N大于C，硝酸酸性强于碳酸，D正确。5．(2023·浙江6月选考，11)X、Y、Z、W四种短周期主族元素，原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期，且只有X、Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子，W原子在同周期中原子半径最大。下列说法不正确的是()A．第一电离能：Y>Z>XB．电负性：Z>Y>X>WC．Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径：W<ZD．W2X2与水反应生成产物之一是非极性分子答案A解析由题给信息分析可知X为C，Y为N，Z为F，W为Na。根据同周期从左到右元素第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA族大于第ⅢA族，第ⅤA族大于第ⅥA族，则第一电离能：Z>Y>X，故A错误；根据同周期从左到右元素电负性逐渐增大，同主族从上到下元素电负性逐渐减小，则电负性：Z>Y>X>W，故B正确；根据同电子层结构核多径小，则Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径：W<Z，故C正确；W2X2与水反应生成产物之一为乙炔，乙炔是非极性分子，故D正确。6．(2023·湖北，6)W、X、Y、Z为原子序数依次增加的同一短周期元素，其中X、Y、Z相邻，W的核外电子数与X的价层电子数相等，Z2是氧化性最强的单质，4种元素可形成离子化合物(XY)＋(WZ4)－。下列说法正确的是()A．分子的极性：WZ3<XZ3B．第一电离能：X<Y<ZC．氧化性：X2Y3<W2Y3D．键能：X2<Y2<Z2答案A解析分析可知，W为B，X为N，Y为O，Z为F。BF3为非极性分子，NF3为极性分子，则分子的极性：WZ3<XZ3，A正确；同一周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，但是N的价层电子排布为2s22p3的半满稳定结构，其第一电离能大于同周期相邻元素，则第一电离能：Y<X<Z，B错误；N的非金属性强于B，故N2O3的氧化性比B2O3强，C错误；N对应的单质为氮气，含有三键，键能最大，D错误。7．(2023·辽宁，9)某种镁盐具有良好的电化学性能，其阴离子结构如下图所示。W、X、Y、Z、Q是核电荷数依次增大的短周期元素，W、Y原子序数之和等于Z，Y原子价电子数是Q原子价电子数的2倍。下列说法错误的是()L为A．W与X的化合物为极性分子B．第一电离能：Z>Y>XC．Q的氧化物是两性氧化物D．该阴离子中含有配位键答案A解析由题干分析知，W为H，X为C，Y为O，Z为F，Q为Al。1．(2023·广东揭阳高三质检)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X的最简单氢化物是碱性气体，Y元素的原子最外层电子排布为ns1，Z元素的最高正价为＋3，W是同周期元素中电负性最大的。下列说法正确的是()XZWA.简单离子半径：X<YB．Y的氢化物为离子化合物C．X、Z、W三种元素的相对位置如图所示D．Z、W的简单离子均不影响水的电离平衡答案B解析分析可知，X为氮，Y为钠，Z为铝，W为氯。电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小，简单离子半径：X>Y，A错误；Y的氢化物为NaH，属于离子化合物，B正确；X、Z、W三种元素分别为氮、铝、氯，图示相对位置错误，C错误；铝离子水解生成氢氧化铝，促进水的电离，D错误。2．(2023·广东茂名高三一模)我国科学家合成了一种深紫外非线性光学晶体新材料ABPF，晶体中阴离子为eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(M11XY19Z3))3－。元素M、X、Y、Z均为短周期元素，M、Y与Z同周期，M的最外层电子数比次外层电子数多1，Z为电负性最强的元素，Y是地壳中含量最高的元素，X的3p轨道有3个电子。下列说法中不正确的是()A．电负性：Y>XB．简单离子半径：Y>ZC．简单气态氢化物的稳定性：X<ZD．M最高价氧化物对应水化物能与盐酸反应答案D解析分析可知M是B，Z是F，Y是O，X是P。电负性：O＞P，A正确；电子层数相同，核电核数越大，半径越小，故简单离子半径：Y＞Z，B正确；非金属性：F＞P，则简单气态氢化物的稳定性：Z＞X，C正确；M最高价氧化物对应水化物为硼酸，硼酸不与盐酸反应，D错误。3．(2023·广州高三一模)2022年我国科学家首次在月球上发现一种硅酸盐矿物，该物质含有X、Y、Z、W、E五种主族元素，原子序数依次增大且均不大于20，X、W为非金属元素，Y、Z、E为金属元素，Y的最高正化合价为＋1，Z和E同族。下列说法不正确的是()A．原子半径：E>Y>ZB．X和Y可形成含有非极性键的离子化合物C．Y、Z、E的最高价氧化物对应的水化物均为强碱D．简单气态氢化物稳定性：X>W答案C解析硅酸盐矿物中，X、W为非金属元素，分别为O和Si，因为原子序数逐渐增大，所以Y为Na，Z为Mg，E为Ca。Na、Mg、Ca的半径大小为Ca>Na>Mg，A正确；O和Na能形成含有非极性键的离子化合物Na2O2，B正确；Na、Mg、Ca的最高价氧化物对应的水化物中，NaOH和Ca(OH)2为强碱，Mg(OH)2为中强碱，C错误；因为O的非金属性强于Si，所以氢化物的稳定性：H2O>SiH4，D正确。4．(2023·广东广州高三调研)X、Y、Z、W、M五种短周期主族元素在元素周期表中的位置如图所示，Z的最外层电子数比内层电子数多3。以下说法错误的是()YZWXMA.非金属性：W>Z>YB．最高价氧化物对应水化物的酸性：M>YC．通过电解熔融的X2W3可制得X单质D．气态Z2W4的体系为无色答案D解析分析可知，Z为N元素，Y为C元素，W为O元素，X为Al元素，M为S元素。同周期元素从左到右非金属性逐渐增强，则非金属性：W>Z>Y，A正确；M为S元素，Y为C元素，M、Y的最高价氧化物对应水化物分别为H2SO4、H2CO3，则最高价氧化物对应水化物的酸性：M>Y，B正确；X为Al，W为O，通过电解熔融的Al2O3可制得Al单质，C正确；Z为N，W为O，气态N2O4的体系中存在平衡：N2O42NO2，NO2为红棕色气体，D错误。5．(2023·安徽铜陵高三模拟)X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素，X、Z可以构成[ZX4]＋，W与Z同周期。化合物A有顺式和反式两种同分异构体，结构如图。下列说法正确的是()A．简单离子半径：W>Z>YB．根据结构可以推测顺式结构能溶于水，反式结构难溶于水C．第一电离能：W>Z>YD．化合物A不存在配位键答案B解析分析可知，X为氢、Z为氮、W为氧、Y为碳；电子层数越多离子半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，离子半径越小，简单离子半径：W<Z<Y，A错误；顺式结构能和水分子形成氢键、反式结构会形成分子内氢键，导致顺式结构能溶于水，反式结构难溶于水，B正确；N的2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，则第一电离能：Z>W>Y，C错误；化合物A中Cu2＋提供空轨道、N提供孤电子对，能形成配位键，D错误。6．(2023·山东烟台高三一模)短周期主族元素X、Y、Z原子序数依次增大，可与C、H形成结构如图的离子液体。已知阳离子中的环状结构与苯类似，下列说法错误的是()A．原子半径：Z>X>YB．第一电离能：Y>X>ZC．阳离子中存在Πeq\o\al(6,5)大π键D．X2Y2电子式：答案D解析Z能形成6个共价键，Z为S，X能形成3个共价键，X为N，Y形成1个共价键，Y为F。S具有3个电子层，原子半径最大，N、F同周期，原子序数越大，原子半径越小，则原子半径：S>N>F，A正确；同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，同主族元素从上到下第一电离能呈减小趋势，则第一电离能：F>N>S，B正确；已知该阳离子中的环状结构与苯环类似，该阳离子形成大π键的原子数为5，形成大π键的电子数为6，该阳离子存在Πeq\o\al(6,5)大π键，C正确；N2F2的电子式为，D错误。7．V、W、X、Y、Z是由周期表中前20号元素组成的五种化合物，涉及元素的原子序数之和等于35，V、W、X、Z均由两种元素组成。五种化合物的反应关系如图：下列有关说法不正确的是()A．涉及元素中只有一种金属元素，其焰色试验的火焰颜色为砖红色B．涉及元素中含有三种非金属元素，原子半径随原子序数递增而增大C．化合物W为电解质，其水化物能抑制水的电离D．Y和X反应可生成一种新的离子化合物，包含涉及的所有元素答案B解析由题知V由两种元素组成，且V＋H2O→Y(白色固体)＋Z(无色气体)，在中学阶段常见的有Na2O2、Mg3N2、CaC2，很显然Na2O2不满足条件，若为Mg3N2则Y为Mg(OH)2，Z为NH3，X可能为NO，W为MgO，则所有原子序数的总和为28，与题意不符，若为CaC2，则Y为Ca(OH)2，Z为C2H2，X为CO2其中C、H、O、Ca原子序数之和为35，符合题意，故V为CaC2、W为CaO、X为CO2、Z为C2H2。根据分析可知，涉及的元素中只有Ca一种金属元素，其焰色试验的火焰颜色为砖红色，A正确；涉及元素中含有三种非金属元素，分别为H、C、O，原子半径：C>O＞H，B错误；W为CaO，其和水反应生成氢氧化钙，可以抑制水的电离，C正确；X为CO2，Y为Ca(OH)2，两者反应可以生成碳酸氢钙，其中包含涉及的所有元素，D正确。8．A、B、C、D、E为原子序数依次增大的短周期主族元素，分布在三个不同周期。X、Y、Z、W为这些元素形成的化合物，X为二元化合物且为强电解质，W的水溶液呈碱性，物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是()A．离子半径：C＞D＞BB．化合物Y中既有离子键又有共价键C．电解熔融状态下的化合物Z，可制备D的单质D．向X溶液中逐滴滴入W溶液，现象是先产生沉淀，后沉淀溶解答案B解析由转化关系可知两性化合物应为Al(OH)3，D为Al，X为HCl，Z为AlCl3，W为NaAlO2，Y为NaOH，气体单质为氢气，则A为H元素，B为O元素，C为Na元素，D为Al元素，E为Cl元素。O2－、Na＋、Al3＋的核外电子排布相同，核电荷数越大，离子半径越小，则离子半径：O2－＞Na＋＞Al3＋，A错误；Y为NaOH，NaOH中既有离子键又有共价键，B正确；AlCl3为共价化合物，熔融状态下没有自由移动的离子，不能用电解熔融状态下的AlCl3制备Al单质，C错误；向盐酸中逐滴滴入NaAlO2溶液，相当于盐酸过量，先发生反应4H＋＋AlOeq\o\al(－,2)=Al3＋＋2H2O，后发生反应：3AlOeq\o\al(－,2)＋Al3＋＋6H2O=4Al(OH)3↓，则现象是先没有沉淀生成，后产生沉淀，D错误。

2.物质结构与性质1．(2023·湖北，9)价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是()A．CH4和H2O的VSEPR模型均为四面体B．SOeq\o\al(2－,3)和COeq\o\al(2－,3)的空间构型均为平面三角形C．CF4和SF4均为非极性分子D．XeF2与XeO2的键角相等答案A解析甲烷分子的中心原子的价层电子对数为4，水分子的中心原子价层电子对数也为4，所以VSEPR模型均为四面体，A正确；SOeq\o\al(2－,3)中中心原子的孤电子对数为1，COeq\o\al(2－,3)中中心原子的孤电子对数为0，所以SOeq\o\al(2－,3)的空间构型为三角锥形，COeq\o\al(2－,3)的空间构型为平面三角形，B错误；CF4为正四面体结构，为非极性分子，SF4的中心原子有孤电子对，为极性分子，C错误；XeF2和XeO2分子中，中心原子孤电子对数不相等，所以键角不等，D错误。2．(2023·浙江1月选考，12)共价化合物Al2Cl6中所有原子均满足8电子稳定结构，一定条件下可发生反应：Al2Cl6＋2NH3=2Al(NH3)Cl3，下列说法不正确的是()A．Al2Cl6的结构式为B．Al2Cl6为非极性分子C．该反应中NH3的配位能力大于氯D．Al2Br6比Al2Cl6更难与NH3发生反应答案D解析由双聚氯化铝分子中所有原子均满足8电子稳定结构可知，分子的结构式为，是结构对称的非极性分子，故A、B正确；由反应方程式可知，氨分子更易与具有空轨道的铝原子形成配位键，配位能力大于氯原子，故C正确；溴元素的电负性小于氯元素，原子的原子半径大于氯原子，则铝溴键弱于铝氯键，所以双聚溴化铝的铝溴键更易断裂，比双聚氯化铝更易与氨气反应，故D错误。3．(2023·北京，10)下列事实不能通过比较氟元素和氯元素的电负性进行解释的是()A．F—F键的键能小于Cl—Cl键的键能B．三氟乙酸的Ka大于三氯乙酸的KaC．氟化氢分子的极性强于氯化氢分子的极性D．气态氟化氢中存在(HF)2，而气态氯化氢中是HCl分子答案A解析F原子半径小，电子云密度大，两个原子间的斥力较强，F—F不稳定，因此F—F的键能小于Cl—Cl的键能，与电负性无关，A符合题意；氟的电负性大于氯的电负性，F—C的极性大于Cl—C的极性，使F3C—的极性大于Cl3C—的极性，导致三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大，更容易电离出氢离子，酸性更强，B不符合题意；氟的电负性大于氯的电负性，F—H的极性大于Cl—H的极性，导致HF分子极性强于HCl，C不符合题意；氟的电负性大于氯的电负性，与氟原子相连的氢原子可以与另外的氟原子形成分子间氢键，因此气态氟化氢中存在(HF)2，D不符合题意。4．(2023·湖南，6)日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2。已知：X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素，W为金属元素。基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等，基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3。下列说法正确的是()A．电负性：X>Y>Z>WB．原子半径：X<Y<Z<WC．Y和W的单质都能与水反应生成气体D．Z元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性答案C解析分析可得X、Y、Z、W分别为O、F、P、Ca。同一周期元素，从左到右电负性依次增大，同一主族元素从上到下电负性依次减小，故四种元素的电负性大小为Y>X>Z>W，A错误；同一周期元素原子半径从左到右依次减小，同一主族元素原子半径从上到下依次增大，故四种元素的原子半径大小为Y<X<Z<W，B错误；F2与水反应生成HF和O2，Ca与水反应生成氢氧化钙和氢气，均可以生成气体，C正确；Z元素的最高价氧化物对应的水化物为H3PO4，不具有强氧化性，D错误。5．(2023·新课标卷，9)一种可吸附甲醇的材料，其化学式为[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl，部分晶体结构如下图所示，其中[C(NH2)3]＋为平面结构。下列说法正确的是()A．该晶体中存在N—H…O氢键B．基态原子的第一电离能：C<N<OC．基态原子未成对电子数：B<C<O<ND．晶体中B、N和O原子轨道的杂化类型相同答案A解析由晶体结构图可知，[C(NH2)3]＋中的—NH2的H与[B(OCH3)4]－中的O形成氢键，因此，该晶体中存在N—H…O氢键，A正确；同一周期元素原子的第一电离能从左到右呈递增趋势，但是第ⅡA、ⅤA族元素的原子结构比较稳定，其第一电离能高于同周期的相邻元素的原子，因此，基态原子的第一电离能从小到大的顺序为C<O<N，B不正确；B、C、O、N的未成对电子数分别为1、2、2、3，因此，基态原子未成对电子数：B<C＝O<N，C不正确；[C(NH2)3]＋为平面结构，则其中的C和N原子轨道杂化类型为sp2；[B(OCH3)4]－中B与4个O形成了4个σ键，B没有孤电子对，则B的原子轨道杂化类型为sp3；[B(OCH3)4]－中O分别与B和C形成了2个σ键，O原子还有2个孤电子对，则O的原子轨道的杂化类型均为sp3；综上所述，晶体中B、О和N原子轨道的杂化类型不相同，D不正确。6．(2023·北京，1)中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔，是碳材料科学的一大进步。下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法正确的是()A．三种物质中均有碳碳原子间的σ键B．三种物质中的碳原子都是sp3杂化C．三种物质的晶体类型相同D．三种物质均能导电答案A解析金刚石中所有碳原子均采用sp3杂化，石墨中所有碳原子均采用sp2杂化，石墨炔中苯环上的碳原子采用sp2杂化，碳碳三键上的碳原子采用sp杂化，B项错误；金刚石为共价晶体，石墨为混合型晶体，石墨炔为分子晶体，C项错误；金刚石不能导电，D项错误。7．(2023·湖北，15)镧La和H可以形成一系列晶体材料LaHn，在储氢和超导等领域具有重要应用。LaHn属于立方晶系，晶胞结构和参数如图所示。高压下，LaH2中的每个H结合4个H形成类似CH4的结构，即得到晶体LaHx。下列说法错误的是()A．LaH2晶体中La的配位数为8B．晶体中H和H的最短距离：LaH2>LaHxC．在LaHx晶胞中，H形成一个顶点数为40的闭合多面体笼D．LaHx单位体积中含氢质量的计算式为eq\f(40,4.84×10－83×6.02×1023)g·cm－3答案C解析由LaH2的晶胞结构可知，La位于顶点和面心，晶胞内8个小立方体的中心各有1个H原子，若以顶点La研究，与之最近的H原子有8个，则La的配位数为8，故A正确；由LaHx晶胞结构可知，每个H结合4个H形成类似CH4的结构，H和H之间的最短距离变小，则晶体中H和H的最短距离：LaH2>LaHx，故B正确；由题干信息可知，在LaHx晶胞中，每个H结合4个H形成类似CH4的结构，这样的结构有8个，顶点数为4×8＝32，但整个晶胞中H原子不形成闭合多面体笼，故C错误；1个LaHx晶胞中含有5×8＝40个H原子，含H质量为eq\f(40,NA)g，晶胞的体积为(484.0×10－10cm)3＝(4.84×10－8)3cm3，则LaHx单位体积中含氢质量的计算式为eq\f(40,4.84×10－83×6.02×1023)g·cm－3，故D正确。8．(2023·湖南，11)科学家合成了一种高温超导材料，其晶胞结构如图所示，该立方晶胞参数为apm。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是()A．晶体最简化学式为KCaB6C6B．晶体中与K＋最近且距离相等的Ca2＋有8个C．晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面D．晶体的密度为eq\f(2.17×1032,a3·NA)g·cm－3答案C解析根据晶胞结构可知，其中K个数：8×eq\f(1,8)＝1，Ca个数：1，B个数：12×eq\f(1,2)＝6，C个数：12×eq\f(1,2)＝6，故其最简化学式为KCaB6C6，A正确；K＋位于晶胞顶角，Ca2＋位于体心，则晶体中与K＋最近且距离相等的Ca2＋有8个，B正确；根据晶胞结构可知，晶胞中B和C原子构成的多面体有14个面，C错误；该晶胞含1个KCaB6C6，则晶胞质量为eq\f(217,NA)g，晶胞体积为a3×10－30cm3，则其密度为eq\f(2.17×1032,a3·NA)g·cm－3，D正确。9．(2023·辽宁，14)晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1)，进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是()A．图1晶体密度为eq\f(72.5,NA×a3×10－30)g·cm－3B．图1中O原子的配位数为6C．图2表示的化学式为LiMg2OClxBr1－xD．Mg2＋取代产生的空位有利于Li＋传导答案C解析根据均摊法，图1的晶胞中含Li：8×eq\f(1,4)＋1＝3，O：2×eq\f(1,2)＝1，Cl：4×eq\f(1,4)＝1,1个晶胞的质量为eq\f(3×7＋16＋35.5,NA)g＝eq\f(72.5,NA)g，晶胞的体积为(a×10－10cm)3＝a3×10－30cm3，则晶体的密度为eq\f(72.5,NA×a3×10－30)g·cm－3，A项正确；图1晶胞中，O位于面心，与O等距离最近的Li有6个，O原子的配位数为6，B项正确；根据均摊法，图2中Li：1，Mg或空位为8×eq\f(1,4)＝2，O：2×eq\f(1,2)＝1，Cl或Br：4×eq\f(1,4)＝1，Mg的个数小于2，根据正负化合价的代数和为0，图2的化学式为LiMgOClxBr1－x，C项错误；进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料，说明Mg2＋取代产生的空位有利于Li＋的传导，D项正确。10．(2023·山东，5)石墨与F2在450℃反应，石墨层间插入F得到层状结构化合物(CF)x，该物质仍具润滑性，其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是()A．与石墨相比，(CF)x导电性增强B．与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强C．(CF)x中C—C的键长比C—F短D．1mol(CF)x中含有2xmol共价单键答案B解析石墨晶体中每个碳原子上未参与杂化的1个2p轨道上电子在层内离域运动，故石墨晶体能导电，而(CF)x中没有未参与杂化的2p轨道上的电子，故与石墨相比，(CF)x导电性减弱，A错误；石墨层间插入F后形成的C—F键长短，键能极大，分子结构稳定性增强，抗氧化性增强，B正确；已知C的原子半径比F的大，故可知(CF)x中C—C的键长比C—F的长，C错误；由题干结构示意图可知，在(CF)x中每个C与周围的3个碳原子、1个F原子形成共价键，每个C—C被2个碳原子共用，即1mol(CF)x中含有2.5xmol共价单键，D错误。1．(2022·福建，4)某非线性光学晶体由钾元素(K)和原子序数依次增大的X、Y、Z、W四种短周期元素组成。X与Y、Z与W均为同周期相邻元素，X的核外电子总数为最外层电子数的2倍，Z为地壳中含量最多的元素。下列说法正确的是()A．简单氢化物沸点：Z>WB．YW3分子的空间结构为三角锥形C．原子半径：Y<X<Z<WD．最高价氧化物对应水化物的碱性：X<Y答案A解析X的核外电子总数为最外层电子数的2倍，X为Be；Z为地壳中含量最多的元素，Z为O，X与Y、Z与W均为同周期相邻元素，Y为B，W为F。H2O常温下为液态，HF常温下为气体，沸点：H2O>HF，故A正确；YW3为BF3，中心B原子的价层电子对数为3且没有孤电子对，空间结构为平面三角形，故B错误；四种元素为同周期元素，随核电荷数增大原子半径逐渐减小，原子半径：Be>B>O>F，故C错误；Be最高价氧化物对应的水化物为Be(OH)2，溶液显两性，B最高价氧化物对应的水化物为H3BO3，溶液显酸性，故D错误。2．(2023·武汉二中二模)某化合物结构如图所示。其中M、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期非金属元素，X是有机分子的骨架元素，W基态原子的M层为全充满、N层只有一个电子。下列说法正确的是()A．原子半径：X>Y>ZB．第一电离能：X>Y>M>WC．该配合物中X均满足8电子稳定结构D．该配合物中X的杂化类型有sp2、sp3答案D解析X是有机分子的骨架元素，说明X为C元素；W基态原子的M层为全充满、N层只有一个电子，即W的价层电子排布为3d104s1，即W为Cu元素；M、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期非金属元素，根据结构可知，M为H元素，Y为N元素，Z为P元素。电子层数越多，半径越大，电子层数相同，核电荷数越小，半径越大，则原子半径由大到小的顺序为Z>X>Y，A错误；N原子的2p能级为半充满状态，第一电离能较高，H原子比C原子半径小得多，核外电子受到原子核的引力大，电离需要更多的能量，故第一电离能H>C，而Cu的电子层数最大，较容易失去一个电子，其第一电离能最小，故第一电离能由大到小的顺序为Y>M>X>W，B错误；该配合物中与W形成配位键的X不满足8电子稳定结构，C错误；该配合物中X的价层电子对数有3和4，故其杂化类型有sp2、sp3，D正确。3．(2023·大连模拟)X、Y、Z、W是原子序数依次增大的前四周期元素，X元素的简单氢化物能与其最高价氧化物对应的水化物反应生成盐，Y元素原子的核外电子只有8种运动状态；Z为短周期金属元素，其简单离子的半径在同周期中最小；基态W原子的未成对电子数为6。下列说法错误的是()A．第一电离能：X>Y>ZB．键角：XYeq\o\al(－,3)>XYeq\o\al(－,2)C．W为第四周期d区元素D．X和Y的最简单气态氢化物中，前者更易液化答案D解析X、Y、Z、W是原子序数依次增大的前四周期元素，X元素的简单氢化物能与其最高价氧化物对应的水化物反应生成盐，X是N元素；Y元素原子的核外电子只有8种运动状态，Y是O元素；Z为短周期金属元素，其简单离子的半径在同周期中最小，Z是Al元素；基态W原子的未成对电子数为6，W是Cr元素。Al是金属元素，第一电离能最小，N原子2p能级半充满，结构稳定，第一电离能大于同周期相邻元素，所以第一电离能：N>O>Al，故A正确；NOeq\o\al(－,3)中N原子价层电子对数为3＋eq\f(5＋1－2×3,2)＝3，无孤电子对；NOeq\o\al(－,2)中N原子价层电子对数为2＋eq\f(5＋1－2×2,2)＝3，有1个孤电子对，所以键角：NOeq\o\al(－,3)>NOeq\o\al(－,2)，故B正确；W是Cr元素，价层电子排布为3d54s1，为第四周期d区元素，故C正确；NH3常温下为气体，H2O常温下为液体，H2O的沸点大于NH3，H2O更易液化，故D错误。4．(2023·山东潍坊一中模拟)钴(Co)在化学上称为铁系元素，其化合物在生产生活中应用广泛。以甲醇为溶剂，Co2＋可与色胺酮分子配位结合形成对DNA具有切割作用的色胺酮钴配合物(合成过程如图所示)，下列说法错误的是()A．色胺酮分子中所含元素第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞H＞CB．色胺酮分子中N原子均为sp3杂化C．色胺酮钴配合物中钴的配位数为4D．X射线衍射分析显示色胺酮钴配合物晶胞中还含有一个CH3OH分子，CH3OH是通过氢键作用与色胺酮钴配合物相结合答案D解析同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构，元素的第一电离能大于O，则第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C，氢原子的原子半径小，核外电子受到原子核的引力大于碳原子，失去1个电子消耗的能量大于碳，第一电离能大于碳，则元素第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞H＞C，故A正确；由结构简式可知，色胺酮分子中形成双键的氮原子的杂化方式为sp2杂化，故B错误；由结构简式可知，色胺酮钴配合物中钴离子与2个氮原子和2个氧原子形成配位键，钴的配位数为4，故C正确；甲醇分子中的羟基可以形成氢键，则X射线衍射分析显示色胺酮钴配合物晶胞中还含有一个甲醇分子，说明甲醇通过氢键作用与色胺酮钴配合物相结合，故D正确。5．萝卜硫素是具有美容效果的天然产物，其结构如图所示，该物质由五种短周期元素构成，其中W、X、Y、Z的原子序数依次增大，Y、Z原子核外最外层电子数相等，下列说法错误的是()A．第一电离能：X>Y>ZB．简单离子半径：Z>X>YC．W、X与氢原子可形成直线形化合物D．W、X、Y分别形成的简单氢化物的熔、沸点在同主族元素中均为最高答案D解析通过结构可知，萝卜硫素含H、C，萝卜硫素由五种短周期元素构成，则W、X、Y、Z中有一种是C，还有一种是S；W、X、Y、Z的原子序数依次增大，Y、Z原子核外最外层电子数相等，结合结构简式中的成键数目可知：X为N，Y为O，Z为S，W为C。同一周期从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，其中第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能均高于其相邻元素，即N的第一电离能大于O；同一主族从上到下，元素的第一电离能逐渐减小，即O的第一电离能大于S，故第一电离能：N＞O＞S，A正确；N3－和O2－的核外电子排布相同，N的原子序数小于O，故离子半径：N3－＞O2－，N3－、O2－核外有2个电子层，S2－核外有3个电子层，则离子半径：S2－＞N3－＞O2－，B正确；N、C、H组成的化合物为HCN，该分子的空间结构为直线形，C正确；X为N，Y为O，W为C，它们的简单氢化物分别为NH3、H2O和CH4，NH3和H2O分子间均存在氢键，使得它们的熔、沸点在同主族元素中均为最高，CH4分子间没有氢键，其熔、沸点在同主族元素中最低，D错误。6．铜金合金可作为CO2转化为碳氢化合物的催化剂，如图是一种铜金合金的晶胞结构图。下列说法正确的是()A．该晶胞的体积为a3×10－36cm3B．Au和Cu原子数之比为3∶1C．与Au最邻近的Cu原子数为12D．Au和Cu之间的最短距离为eq\f(1,2)apm答案C解析晶胞参数为apm，即a×10－10cm，则晶胞体积为a3×10－30cm3，A错误；晶胞中，Au的个数为8×eq\f(1,8)＝1，Cu的个数为6×eq\f(1,2)＝3，则Au和Cu原子数之比为1∶3，B错误；由图可知，Au和Cu之间的最短距离是面对角线长的一半，即eq\f(\r(2),2)apm，D错误。7．(2023·抚顺高三模拟)砷化镓(GaAs)作为第二代半导体材料的代表，是目前研究最成熟、生产量最大的半导体材料。GaAs晶胞结构如图所示，晶胞边长为apm，下列说法正确的是()A．GaAs属于离子晶体B．基态砷原子价层电子轨道表示式为C．As的配位数为4D．该晶体密度为eq\f(5.8×1036,NA×a3)g·cm－3答案C解析由GaAs晶胞结构图可知，该晶胞含有Ga原子和As原子，微粒间的作用力是共价键，属于共价晶体，A错误；基态砷原子价层电子轨道表示式为，B错误；与砷原子距离最近的镓原子的个数为4，则As的配位数为4，C正确；根据均摊法，砷原子的个数为4，镓原子的个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，则该晶体的密度为eq\f(\f(4×145,NA),10－30a3)g·cm－3＝eq\f(5.8×1032,NA×a3)g·cm－3，D错误。8．(2023·广东省名校联盟高三下学期大联考)SiC具有优良的导热性能，是一种半导体，高温时能抗氧化。其晶胞结构如图所示，已知m的坐标参数为(eq\f(1,4)，eq\f(1,4)，eq\f(1,4))，晶胞参数为apm。下列说法错误的是()A．SiC晶体属于共价晶体B．晶胞中n的坐标参数为(eq\f(1,4)，eq\f(3,4)，eq\f(3,4))C．每个Si周围最近的Si数目是6D．C原子与Si原子之间的最短距离为eq\f(\r(3),4)apm答案C解析晶胞中位于顶角的Si原子，与之距离最近且相等的Si原子位于面心，共有12个，C错误；Si原子与C原子之间最短距离是体对角线长的eq\f(1,4)，最短距离为eq\f(\r(3),4)apm，D正确。9．(2022·辽宁丹东模拟)某FexNy的晶胞如图1所示，晶胞边长为apm，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或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，下列说法正确的是()A．该FexNy的化学式为Fe2NB．与N等距离且最近的N为8个C．两个a位置Fe的最近距离为eq\f(\r(2),2)apmD．其中较稳定的Cu替代型产物的化学式为FeCu3N答案C解析根据均摊法，FexNy的晶胞中Fe原子数是8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，N原子数是1，该FexNy的化学式为Fe4N，故A错误；N原子位于晶胞体心，与N等距离且最近的N为6个，故B错误；两个a位置Fe的最近距离为面对角线的一半，面对角线为eq\r(2)apm，所以两个a位置Fe的最近距离为eq\f(\r(2),2)apm，故C正确；能量越低越稳定，Cu完全替代该晶体中b位置Fe形成的物质能量低，稳定性强，晶胞中铜原子数是8×eq\f(1,8)＝1，铁原子数是6×eq\f(1,2)＝3，N原子数是1，化学式为Fe3CuN，故D错误。

1.原子(或离子)核外电子排布及规范解答1．排布规律(1)能量最低原理：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低，如Ge：1s22s22p63s23p63d104s24p2。(2)泡利原理：每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋相反的电子。(3)洪特规则：基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。2．表示方法表示方法举例电子排布式Cr：1s22s22p63s23p63d54s1简化电子排布式Cu：[Ar]3d104s1价层电子排布式Fe：3d64s2轨道表示式(电子排布图)3.特殊原子的核外电子排布式(1)Cr的核外电子排布先按能量从低到高排列：1s22s22p63s23p64s23d4，因3d5为半充满状态，比较稳定，故需要将4s轨道的一个电子调整到3d轨道，得到1s22s22p63s23p64s13d5，再将同一能层的排到一起，得到该原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1。(2)Cu的核外电子排布先按能量从低到高排列：1s22s22p63s23p64s23d9，因3d10为全充满状态，比较稳定，故需要将4s轨道的一个电子调整到3d轨道，得到1s22s22p63s23p64s13d10，再将同一能层的排到一起，得到该原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1。注意元素原子电子排布式、简化电子排布式、价电子排布式的区别与联系。如Ga的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p1；简化电子排布式：[Ar]3d104s24p1；价层电子排布式：4s24p1。4．原子核外电子排布的周期性随着原子序数的增加，主族元素原子的最外层电子排布呈现周期性的变化：每隔一定数目的元素，主族元素原子的最外层电子排布重复出现从ns1到ns2np6的周期性变化(第一周期除外)。应用示例完成下列表格微粒电子排布式Cu[Ar]3d104s1Fe[Ar]3d64s2Cr[Ar]3d54s1Mn[Ar]3d54s2Zn[Ar]3d104s2Ti[Ar]3d24s2Ni[Ar]3d84s2微粒电子排布式Cu＋[Ar]3d10Fe2＋[Ar]3d6Cr3＋[Ar]3d3Mn2＋[Ar]3d5Zn2＋[Ar]3d10Ti2＋[Ar]3d2Ni2＋[Ar]3d8微粒电子排布式价层电子排布式Cu2＋[Ar]3d93d9Fe3＋[Ar]3d53d5As[Ar]3d104s24p34s24p3Br[Ar]3d104s24p54s24p5Br－[Ar]3d104s24p64s24p6Co[Ar]3d74s23d74s2Co2＋[Ar]3d73d71．[2021·全国乙卷，35(1)]对于基态Cr原子，下列叙述正确的是______(填字母)。A．轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为[Ar]3d54s1B．4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动C．电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大答案AC2．[2021·广东，20(1)]基态硫原子的价电子排布式为__________。答案3s23p43．[2021·全国甲卷，35(1)节选]Si的价电子层的电子排布式为______________。答案3s23p24．[2021·湖南，18(1)]基态硅原子最外层的电子排布图为______________。答案5．[2021·山东，16(1)]基态F原子核外电子的运动状态有________种。答案9解析基态F原子共有9个核外电子，则每个电子都有对应的轨道和自旋状态，所以核外电子的运动状态有9种。6．[2021·河北，17(1)(2)]KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大KH2PO4晶体已应用于大功率固体激光器，填补了国家战略空白。回答下列问题：(1)在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排布相同的是______(填离子符号)。(2)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用＋eq\f(1,2)表示，与之相反的用－eq\f(1,2)表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态的磷原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为____________________。答案(1)K＋和P3－(2)＋eq\f(3,2)(或－eq\f(3,2))解析(1)KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子分别为H＋(或H－)、O2－、K＋和P3－，其中核外电子排布相同的是K＋和P3－。(2)对于基态的磷原子，其价电子排布式为3s23p3，其中3s轨道的2个电子自旋状态相反，自旋磁量子数的代数和为0；根据洪特规则可知，其3p轨道的3个电子的自旋状态相同，因此，基态磷原子的价电子的自旋磁量子数的代数和为＋eq\f(3,2)或－eq\f(3,2)。7．[2019·全国卷Ⅰ，35(1)]下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是________(填标号)。A．[Ne] B．[Ne]C．[Ne] D．[Ne]答案A解析由题给信息知，A项和D项代表Mg＋，B项和C项代表Mg。A项，Mg＋再失去一个电子较难，即第二电离能大于第一电离能，所以电离最外层一个电子所需能量A大于B；3p能级的能量高于3s,3p能级上电子较3s上易失去，故电离最外层一个电子所需能量：A>C、A>D，选A。8．[2019·全国卷Ⅱ，35(2)(3)](2)Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为________。(3)比较离子半径：F－________O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。答案(2)4s4f5(3)小于解析(2)Fe的价层电子排布式为3d64s2，其阳离子Fe2＋、Fe3＋的价层电子排布式分别是3d6、3d5，二者均首先失去4s轨道上的电子；Sm失去3个电子成为Sm3＋时，首先失去6s轨道上的电子，然后再失去1个4f轨道上的电子，故Sm3＋的价层电子排布式为4f5。(3)F－与O2－核外电子层结构相同，核电荷数越大，原子核对核外电子的吸引力越大，离子半径越小，故离子半径：F－<O2－。9．[2018·全国卷Ⅰ，35(1)(2)](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－)，原因是__________________________。答案(1)DC(2)Li＋核电荷数较大10．[2018·全国卷Ⅱ，35(1)]基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为__________________________，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。答案哑铃1．基态Ga原子的价层电子排布式为______________________________________________。答案4s24p12．基态硫原子核外电子的空间运动状态有______种。答案93．基态Mn原子的价层电子轨道表示式为____________________。答案4．钨元素位于第六周期第ⅥB族，价层电子排布的能级与Cr相同，但排布方式与Cr有所不同，请写出钨原子的价层电子排布式：__________________。答案5d46s2解析钨元素位于周期表的第六周期第ⅥB族，价层电子排布在5d、6s能级，与Cr位于同一副族，但排布方式与Cr有所不同，Cr的价层电子排布式为3d54s1，而钨的价层电子排布式为5d46s2。5．某些过渡金属(如钛、铜)及其化合物，以其高导电性和丰富的物理化学性质在材料领域大放异彩。(1)钛比钢轻、比铝硬。基态钛原子的价层电子排布式为________________，钛原子核外电子占据的轨道数为________________。(2)铜的下列状态中，失去最外层一个电子所需能量最小的是____________(填字母)。A．[Ar]3d104p1 B．[Ar]3d10C．[Ar]3d94s1 D．[Ar]3d104s1答案(1)3d24s212(2)A解析(1)Ti是22号元素，基态Ti原子的价层电子排布式为3d24s2；基态Ti原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d24s2，电子占据12个轨道。(2)A为激发态铜原子，B为失去一个电子的＋1价铜离子，C为失去一个电子且是激发态的＋1价铜离子，D为基态铜原子，则失去最外层一个电子所需能量最小的是A。6．与Fe最外层电子数相同且同周期的过渡元素有________种。答案7解析Fe为26号元素，电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，最外层电子数为2，与Fe最外层电子数相同且同周期的过渡元素有Sc、Ti、V、Mn、Co、Ni、Zn，共7种。7．从原子结构角度分析Fe2＋和Fe3＋稳定性的相对强弱：_________________________________________________________________________________________________________。答案Fe2＋：[Ar]3d6，Fe3＋：[Ar]3d5，Fe3＋的3d能级电子为半充满的稳定结构，故稳定性：Fe3＋>Fe2＋8．检验K元素的方法是焰色试验，请用原子结构的知识解释产生此现象的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高的能级，变成激发态原子，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将以光的形式释放能量9．下列氟元素的不同微粒，用光谱仪可捕捉到发射光谱的是____________(填字母)。A．1s22s22p43s1 B．1s22s22p43d2C．1s22s22p5 D．1s22s22p6答案AB解析氟为9号元素，基态原子核外电子排布为1s22s22p5；若处于激发态的电子跃迁到较低轨道会得到发射光谱，根据构造原理1s22s22p43s1、1s22s22p43d2中有电子处于激发态，故用光谱仪可捕捉到发射光谱的是1s22s22p43s1、1s22s22p43d2。10．基态铬原子的价层电子排布式为__________，属于周期表的__________区。同周期的基态原子中，与Cr最高能层电子数相同的还有________________(写元素符号)。答案3d54s1dK和Cu

2.电离能、电负性、化学键、杂化方式与空间结构类原因解释题1．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：同周期元素从左到右，第一电离能有逐渐增大的趋势，稀有气体的第一电离能最大，氢和碱金属的第一电离能最小。同族元素从上到下，第一电离能逐渐减小。说明同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势。同能级的轨道为全充满、半充满时，元素的第一电离能较相邻元素要大，即第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能均大于同周期相邻元素。例如，Be、N、Mg、P。2．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。随着原子序数的递增，元素的电负性呈周期性变化：同周期元素从左到右，元素的电负性逐渐增大；同族元素从上到下，元素的电负性逐渐减小。3．离子键离子键存在于离子化合物中。一般阴、阳离子的电荷越多、离子半径越小，离子键越强。4．共价键(1)σ键、π键(以碳原子之间成键为例)共价键举例说明单键(σ键)①相同原子之间形成的共价键是非极性键，如Cl2；不同原子之间形成的共价键是极性键，如HCl；②分子中的大π键可用符号Πeq\o\al(n,m)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Πeq\o\al(6,6))，Neq\o\al(－,5)：Πeq\o\al(6,5)，NOeq\o\al(－,3)：Πeq\o\al(6,4)，SO2：Πeq\o\al(4,3)，O3：Πeq\o\al(4,3)，COeq\o\al(2－,3)：Πeq\o\al(6,4)双键(1个σ键、1个π键)三键(1个σ键、2个π键)—C≡C—大π键(2)配位键①配合物的组成：以[Cu(NH3)4]SO4为例，如图1所示。②一般来说，配合物内界与外界之间为离子键，电荷相互抵消。③配体有多个配位原子，与中心原子形成螯合物，如铜离子与乙二胺形成配离子(图2)。5．中心原子杂化类型和分子空间结构的相互判断中心原子的杂化类型和分子的空间结构有关，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的空间结构实例AB20sp直线形BeCl21sp2V形SO22sp3V形H2OAB30sp2平面三角形BF31sp3三角锥形NH3AB40sp3正四面体形CH4特别提醒(1)用价层电子对互斥模型判断分子的空间结构，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)键角大小的判断方法①不同杂化类型如键角：CH4<BF3<CO2。②单键、双键、三键的影响(较少考查，了解)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。如乙烯分子中H—C=C的键角是121.3°；H—C—H的键角是117.4°，均接近120°。③杂化类型相同，中心原子的孤电子对数越多，键角越小如键角：CH4>NH3>H2O；NHeq\o\al(＋,4)>NH3；H3O＋>H2O。④杂化类型和孤电子对数均相同，中心原子的电负性越大，键角越大键角：NH3>PH3>AsH3。解释：N、P、As的电负性逐渐减小，中心原子的电负性越大，成键电子对越靠近中心原子，成键电子对排斥力增大，键角增大。⑤杂化类型和孤电子对数均相同，配位原子的电负性越大，键角越小键角：NF3<NH3。解释：F的电负性比H大，NF3中成键电子对偏向F，成键电子对排斥力比NH3小，且NF3的孤电子对偏向N，孤电子对对成键电子对的排斥力较大。对于第④、⑤种类型，可以归纳为判断中心原子的电子云密度，中心原子的电子云密度越大，则该分子的成键电子对排斥力越大，则键角越大。1．[2021·山东，16(2)节选]O、F、Cl电负性由大到小的顺序为____________。答案F>O>Cl2．[2020·全国卷Ⅰ，35(1)(2)]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。回答下列问题：(1)基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对的电子数之比为__________________。(2)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________。I1/(kJ·mol－1)Li520Be900B801Na496Mg738Al578答案(1)4∶5(2)Na与Li同主族，Na的电子层数更多，原子半径更大，更易失电子，故第一电离能更小Li、Be和B为同周期元素，同周期元素从左至右，第一电离能呈现增大的趋势；但由于基态Be原子的s能级轨道处于全充满状态，能量更低更稳定，故其第一电离能大于B的解析(1)基态Fe2＋的价层电子排布式为3d6，未成对电子数为4，基态Fe3＋的价层电子排布式为3d5，未成对电子数为5，所以两者之比为4∶5。3．[2023·湖南，17(1)(7)]物质Ga(CH3)3Et2OCH3INR3沸点/℃55.734.642.4365.8回答下列问题：(1)晶体Ga(CH3)3的晶体类型是___________________________________________________。(7)比较分子中的C—Ga—C键角大小：Ga(CH3)3______________Ga(CH3)3(Et2O)(填“>”“<”或“＝”)，其原因是___________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)分子晶体(7)>Ga(CH3)3中Ga为sp2杂化，而Ga(CH3)3(Et2O)中Ga为sp3杂化，故Ga(CH3)3(Et2O)中C—Ga—C的键角较小解析(1)晶体Ga(CH3)3的沸点较低，晶体类型是分子晶体。1．比较O、C电负性大小，并从原子结构角度解释两元素电负性差异的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案O原子的原子半径小于C原子的原子半径，对电子的吸引能力更强，电负性：O>C2．尿素[CO(NH2)2]分子中N、O元素的第一电离能：N>O，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案N元素的2p能级为半充满状态，是较稳定的结构，失去1个电子需要的能量更多3．Na＋和Ne互为等电子体，电离能：I2(Na)>I1(Ne)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案Na＋和Ne电子排布结构相同，而Na＋比Ne的核电荷数大，因此Na＋原子核对核外电子的吸引力大于Ne原子核对核外电子的吸引力，所以Na＋更难失去电子，电离能更大4．已知电负性：H2.1；C2.5；F4.0；P2.1；I2.5。CH3I是一种甲基化试剂，CF3I可用作制冷剂，CH3I和CF3I发生水解时的主要反应分别是CH3I＋H2O→CH3OH＋HI和CF3I＋H2O→CF3H＋HIO。CF3I的水解产物是HIO，结合电负性解释原因：__________________________________________________________________________________________________________________________________。答案因为电负性：F>I＝C，所以在CF3I中，受3个F原子吸引电子能力强的影响，I与C之间的共用电子对偏向于C，I显＋1价，则CF3I发生水解时，生成CF3H和HIO5．下表是两者的键能(单位：kJ·mol－1)数据：A—BA=BA≡BCO3517451071.9N2139418946结合数据说明CO比N2活泼的原因：_______________________________________________________________________________________________________________________。答案CO中第一个π键的键能是326.9kJ·mol－1，N2中第一个π键的键能是528kJ·mol－1，所以CO的第一个π键比N2中第一个π键更容易断裂，所以CO比N2活泼6．两种三角锥形气态氢化物PH3和NH3的键角分别为93°6′和107°，试分析PH3的键角小于NH3的原因：______________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案电负性：N＞P，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，成键电子对之间的距离越小，成键电子对之间的排斥力增大，键角变大7．NF3的键角______NH3的键角(填“>”“<”或“＝”)，理由是__________________________________________________________________________________________________。答案<F的电负性比H大，NF3中N原子周围电子云的密度减小，成键电子对之间的排斥力较小，因而键角较小8．H3O＋中H—O—H的键角比H2O中H—O—H的键角大，原因是___________________________________________________________________________________________________。答案H2O中的氧原子有2个孤电子对，H3O＋中的氧原子有1个孤电子对，排斥力较小9．CH4、NH3、H2O的VSEPR模型都是________，键角分别是________、________、__________；分析它们键角差异的原因：_______________________________________________________________________________________________________________________________________。答案四面体形109°28′107°105°CH4中键与键之间的排斥力一样，是正四面体形，键角为109°28′；而其他两个分子均有未成键的孤电子对，孤电子对间的排斥力>孤电子对与σ键电子对间的排斥力>σ键电子对间的排斥力。由于孤电子对对成键电子的排斥作用，使得成键电子间夹角变小，H2O中有两个孤电子对，NH3中有一个孤电子对，故H2O中键角比NH3更小10．SOeq\o\al(2－,3)的键角小于SOeq\o\al(2－,4)的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。答案SOeq\o\al(2－,4)中无孤电子对，SOeq\o\al(2－,3)中有一个孤电子对，孤电子对与成键电子对间的斥力更大，导致SOeq\o\al(2－,3)的键角小于SOeq\o\al(2－,4)11．CH3NHeq\o\al(＋,3)中H—N—H的键角比NH3中H—N—H的键角________(填“大”或“小”)，理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案大CH3NHeq\o\al(＋,3)中N形成4个σ键，而NH3分子中N有1个孤电子对，孤电子对对H—N的排斥力更大，H—N—H的键角变小12．顺铂有抗癌作用。机理：在铜转运蛋白的作用下，顺铂进入人体细胞发生水解，生成的Pt(NH3)2(OH)Cl与DNA结合，破坏DNA的结构，阻止癌细胞增殖。如：(1)鸟嘌呤与Pt(NH3)2(OH)Cl反应的产物中包含的化学键有__________(填字母)。A氢键 B．离子键C．共价键 D．配位键(2)在Pt(NH3)2Cl2，配体与铂(Ⅱ)的结合能力：Cl－__________NH3(填“>”或“＜”)。答案(1)BCD(2)＜解析(1)根据题中产物结构可知化学键包括离子键、共价键和配位键，故选B、C、D。(2)与Cl相比，N给出孤电子对的能力更强。13．Cu2O与NH3·H2O反应能形成较稳定的[Cu(NH3)2]＋的原因是_____________________________________________________________________________________________