考前必读系列丛书 化学非选择题高频考点讲与练：高频考点 选考物质结构与性质

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精物质结构与性质的常见题型为综合题，常以元素推断或某一主题两种方式引入,考查学生的归纳推理能力、信息迁移能力以及综合应用能力。物质结构包括原子结构(原子核外电子排布、原子的杂化方式、元素电负性大小比较、元素金属性、非金属性的强弱)、分子结构(化学键、分子的电子式、结构式、结构简式的书写、化学式的种类、官能团等）、晶体结构(晶体类型的判断、物质熔沸点的高低、影响因素、晶体的密度、均摊方法的应用等)。高考试题中选修3赋分为15分，常设10空左右设问,具有知识点较分散、设问相对独立、整体难度不大、做题耗时较短的特点.一、原子结构与性质【考点综述】原子结构与性质在高考中常见的命题角度有原子核外电子的排布规律及其表示方法、原子结构与元素电离能和电负性的关系及其应用。在高考试题中，各考查点相对独立，难度不大。试题侧重原子核外电子排布式或轨道表示式,未成对电子数判断，电负性、电离能、原子半径和元素金属性与非金属性比较的考查。高考中考查点主要集中在电子排布的书写及电离能、电负性大小比较上，所以在书写基态原子电子排布时,应避免违反能量最低原理、泡利原理、洪特规则及特例；还需注意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Cr：3d54s1、Mn：3d54s2、Cu：3d104s1、Zn：3d104s2；另外需理解电离能与金属性及金属元素价态的关系，电负性与非金属性及组成化合物所形成的化学键的关系。【典例讲评】例题1（全国卷分割分析)(1）（2016年全国新课标Ⅰ)基态Ge原子的核外电子排布式为［Ar］_______，有__个未成对电子.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________________。（2）(2016年全国新课标Ⅱ）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________.元素铜与镍的第二电离能分别为:ICu＝1958kJ·mol－1、INi＝1753kJ·mol－1，ICu〉INi的原因是____________________________________。（3)（2016年全国新课标Ⅲ）写出基态As原子的核外电子排布式_________________。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”)。答案：（1）3d104s24p2;2;O＞Ge＞Zn(2）1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar］3d84s2；2；金属；铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子（3)1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3；大于；小于二、分子结构与性质【考点综述】分子结构与性质在高考中的常见命题角度有围绕某物质判断共价键的类型和数目，分子的极性、中心原子的杂化方式,微粒的立体构型，氢键的形成及对物质的性质影响等,考查角度较多,但各个角度独立性大，难度不大.试题侧重微粒构型、杂化方式、中心原子的价层电子对数、配位原子判断与配位数、化学键类型、分子间作用力与氢键、分子极性的考查。常考点有对σ键和π键判断,要掌握好方法；杂化轨道的判断，要理解常见物质的杂化方式；通过三种作用力对性质的影响解释相关现象及结论。注意以下三个误区：不要误认为分子的稳定性与分子间作用力和氢键有关，其实分子的稳定性与共价键的强弱有关;不要误认为组成相似的分子，中心原子的杂化类型相同，关键是要看其σ键和孤电子对数是否相同。如BCl3中B原子为sp2杂化，NCl3中N原子为sp3杂化;不要误认为只要含有氢键物质的熔、沸点就高，其实不一定，分子间的氢键会使物质的熔、沸点升高，而分子内氢键一般会使物质的熔、沸点降低。【典例讲评】例题2（全国卷分割分析）（1）（2016年全国新课标Ⅰ）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_______________。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________________。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（2）（2016年全国新课标Ⅱ）硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3）6］SO4蓝色溶液。［Ni(NH3）6]SO4中阴离子的立体构型是________。在［Ni(NH3）6］2＋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）(2016年全国新课标Ⅲ)AsCl3分子的立体构型为________，其中As的杂化轨道类型为________.答案：（1)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；QUOTEsp3;共价键;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（2）正四面体;配位键；N；高于；NH3分子间可形成氢键；极性；sp3（3）三角锥形;sp3三、晶体结构与性质【考点综述】晶体结构与性质在高考中常见的命题角度有晶体的类型、结构与性质的关系,晶体熔沸点高低的比较，配位数、晶胞模型分析及有关计算等是物质结构选考模块的必考点。试题侧重晶体类型判断、物质熔沸点的比较与原因、晶胞中微粒数的判断、配位数、晶胞密度计算、晶胞参数、空间利用率计算的考查。物质结构与性质的难点就是涉及到晶胞特点的计算类题目，涉及有关晶胞的计算时,注意单位的换算。如面心立方晶胞与体心立方晶胞的配位数不同；晶胞参数给定单位是nm或pm时，忽略换算成cm。【典例讲评】例题3（全国卷分割分析）（1）(2016年全国新课标Ⅰ）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=565.76pm，其密度为__________g·cm—3（列出计算式即可）.（2）（2016年全国新课标Ⅱ）单质铜及镍都是由______键形成的晶体。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dg/cm3，晶胞参数a=________nm.（3)（2016年全国新课标Ⅲ）GaAs的熔点为1238℃，密度为ρg·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MGag·mol—1和MAsg·mol—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___________。解析：（1）Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为1个s轨道与3个p轨道进行的sp3QUOTE杂化;由于是同一元素的原子通过共用电子对结合，所以微粒之间存在的作用力是非极性共价键（或写为共价键)；(6)①根据各个原子的相对位置可知,D在各个方向的1/4处，所以其坐标是（，，)；根据晶胞结构可知，在晶胞中含有的Ge原子数是8×1/8+6×1/2+4=8，所以晶胞的密度=cm3。(2）铜和镍属于金属,则单质铜及镍都是由金属键形成的晶体;①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，则铜和镍原子的数量比为3：1；②根据上述分析，该晶胞的组成为Cu3Ni，若合金的密度为dg/cm3，根据ρ=m÷V，则晶胞参数a=nm。（3)GaAs的熔点为1238℃，密度为ρg·cm-3，其晶胞结构如图所示，熔点很高，所以晶体的类型为原子晶体，其中Ga与As以共价键键合。根据晶胞结构可知晶胞中Ca和As的个数均是4个，所以晶胞的体积是。二者的原子半径分别为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×100％＝。答案：（1）①（，，）；②（2）金属；①3：1；②（3）原子晶体；共价键【考点测评】1.太阳能电池板材料除单晶硅外，还有铜、铟、镓、硒等化学物质。（1)基态硅原子的电子排布式为。

(2)有一类组成最简单的有机硅化合物叫硅烷。硅烷的组成、结构与相应的烷烃相似。硅烷中硅采取杂化方式，硅烷的沸点与相对分子质量的关系如下图所示,呈现这种变化的原因是

。

（3)硒和硫同为ⅥA族元素，与其相邻的元素有砷和溴，则三种元素的电负性由小到大的顺序为（用元素符号表示）。

（4）气态SeO3分子的立体构型为，与SeO3互为等电子体的一种离子为（填离子符号）。

（5）一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积结构，在晶胞中金原子位于顶点，铜原子位于面心，则该合金中金原子（Au)与铜原子(Cu)个数比为;若该晶体的晶胞棱长为apm,则该合金密度为g·cm-3(列出计算式，不要求计算结果,阿伏加德罗常数的值为NA）。

2.太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置.其材料有单晶硅，还有铜、锗、镓、硒等化合物。(1)亚铜离子(Cu+）基态时电子排布式为，其电子占据的原子轨道数目为个。

(2）图1表示碳、硅和磷元素的四级电离能变化趋势,其中表示磷的曲线是(填字母）。

图1碳、硅和磷元素的四级电离能变化趋势图2二氧化硅晶体结构（3）单晶硅可由二氧化硅制得，二氧化硅晶体结构如图2所示，在二氧化硅晶体中，Si、O原子所连接的最小环为十二元环，则每个Si原子连接个十二元环。

(4）氮化镓(GaN)的晶体结构如右图所示。常压下，该晶体熔点1700℃,故其晶体类型为;判断该晶体结构中存在配位键的依据是。

（5)与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性，因而硼酸（H3BO3）在水溶液中能与水反应生成［B（OH)4］—。[B(OH）4]-中B原子的杂化轨道类型为；不考虑空间构型，［B（OH)4］-中原子的成键方式用结构简式表示为。

（6）某光电材料由锗的氧化物与铜的氧化物按一定比例熔合而成，其中锗的氧化物晶胞结构如右图所示，该物质的化学式为.已知该晶体密度为7.4g·cm—3,晶胞边长为4。3×10—10m，则锗的相对原子质量为（保留小数点后一位）。

3。工业合成氨的原理是N2(g)+3H2(g）2NH3(g)ΔH=—93。0kJ·mol-1。已知:N—N键键能为193kJ·mol-1,N≡N键键能为946kJ·mol—1。(1)按照轨道重叠方式可知，N2分子中共价键类型为,其中较稳定的是。

(2)合成氨常用铁系催化剂，写出基态铁原子价电子排布图:.

（3)在较高温度下，铁对氮气的强化学吸附是合成氨速率的决定步骤.其中一种吸附方式为，该吸附方式能加快反应速率的原因是.

(4)氨分子空间构型是，其中氮原子采用的轨道杂化方式为,氨是(填“极性"或“非极性”)分子，能与水分子形成氢键,易溶于水。

（5)固态氨是面心立方晶胞，有关数据如下表:X射线衍射N—H键长N—N距离H-N—H键角数据101。9pm339。0pm107°固态氨晶体中氨分子的配位数为.

（6）列式计算固态氨的密度。4.碳、氮在自然界中广泛存在.(1)CH3COOH中C原子轨道杂化类型有;1molCH3COOH分子中含有σ键的数目为.

(2)50号元素Sn在周期表中位置是；写出50号元素Sn的基态原子核外电子排布式:.

(3)锡和碳一样能生成四氯化物（SnCl4)，然而锡又不同于碳，配位数可超过4.SnCl4两种可能的立体结构分别是和。

(4）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,除因为它们都是极性分子外，还因为。

（5)元素X的某价态离子Xn+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它与N3-形成的晶体结构如右图所示。①该晶体的阳离子与阴离子个数比为。

②该晶体Xn+中n=.

③晶体中每个N3—被个等距离的Xn+包围。

5.新型储氢材料是开发利用氢能的重要研究方向。(1）Ti（BH4)3是一种储氢材料，可由TiCl4和LiBH4反应制得。①基态Cl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。

②LiBH4由Li+和BQUOTE构成，BQUOTE的立体结构是，B原子的杂化轨道类型是，Li、B、H元素的电负性由大到小排列顺序为.

（2)金属氢化物是具有良好发展前景的储氢材料。①LiH中，离子半径Li+(填“〉"、“=”或“<”）H-。

②某储氢材料是第3周期金属元素M的氢化物。M的部分电离能如下表所示。I1/kJ·mol—1I2/kJ·mol—1I3/kJ·mol-1I4/kJ·mol—1I5/kJ·mol-1738145177331054013630M是（填元素符号）。

（3）NaH具有NaCl型晶体结构，已知NaH晶体的晶胞参数a=488pm（棱长)，Na+半径为102pm，H-的半径为,NaH的理论密度是g·cm-3(只列算式,不必计算出数值，阿伏加德罗常数为NA)。

参考答案1。解析：（2）硅烷中每个硅原子形成4个共价单键，故价层电子对数是4，为sp3杂化。硅烷均属于分子晶体，分子晶体的熔、沸点高低取决于范德华力大小，相对分子质量越大,范德华力越大，熔、沸点越高。(3)同周期，随原子序数增大，电负性逐渐增大。(4)SeO3中心原子价层电子对数是3，无孤对电子，故空间构型是平面正三角形.SeO3有4个原子、24个价电子，故其等电子体为NQUOTE或CQUOTE等。（5）在晶胞中金原子位于顶点，则金原子个数为8×QUOTE=1,铜原子位于面心，则铜原子个数为6×QUOTE=3，则该合金中金原子(Au)与铜原子（Cu)个数比为1∶3。晶胞的体积V=(a×10—10cm）3，每个晶胞中铜原子个数是3，金原子个数为1,则ρ=QUOTEg·cm-3。答案：(1）1s22s22p63s23p2(2）sp3硅烷的相对分子质量越大，分子间范德华力越强（3）As<Se<Br(4)平面三角形CQUOTE(或NQUOTE）（5）1∶3QUOTE答案：（1)1s22s22p63s23p63d1014(2)b(3)12(4)原子晶体GaN晶体中，每1个Ga原子与4个N原子结合，而Ga原子只有3个价电子，故需提供1个空轨道形成配位键（5）sp3或(6）GeO72。53。解析:（1)N2分子的结构为N≡N，共有1个σ键和2个π键，其中稳定的是σ键。(3）N≡N键非常稳定,而该吸附方式中不再是难断裂的N≡N键，而是比较活泼的NN键，从而反应速率加快。（5)面心立方晶胞中配位数为12。（6）因为固态氨晶体是面心立方结构，则每个晶胞中含有4个NH3分子，在晶胞的每个面上，三个N原子处于相切位置，则面对角线的长度为2×339.0pm,则晶胞的棱长为QUOTE×2×339.0pm,则固体氨的密度=QUOTE.答案：（1)σ键、π键σ键(2）（3）氮氮三键变成双键，结构发生改变(4)三角锥形sp3极性（5)12(6)QUOTE4。解析:（1)CH3COOH中甲基C原子采用sp3杂化，羧基C原子采用sp2杂化；CH3CHOOH分子中含有1个C—C键、3个C—H键、1个C—O键、1个CO键、1个O—H键，则1molCH3COOH分子中含有σ键的数目为7mol。（4