2024届新高考二轮复习 非选择题突破-物质结构与性质综合题 课件（83张）

高考必胜非选择题突破物质结构与性质综合题命题视角一杂化轨道与共价键类别的判断(一)杂化类型的判断判断中心原子杂化类型的“三方法”(1)根据中心原子的价层电子对数判断中心原子价层电子对数23456杂化类型spsp2sp3sp3dsp3d2s、p能级共有4个轨道，全部杂化最多有4个杂化轨道，当计算出价层电子对数超过4时，必然有d轨道参与杂化，且参与杂化的d轨道数＝价层电子对数－4。(2)根据结构式判断(一般用于有机物分子中C、N的杂化类型判断)杂化类型sp3sp2spC的成键方式4个单键1个双键和2个单键2个双键或1个三键和1个单键N的成键方式3个单键1个双键和1个单键1个三键(3)根据键角判断若键角为109.5°或接近109.5°，则为sp3杂化；若键角为120°或接近120°，则为sp2杂化；若键角为180°，则为sp杂化。(2)2008年北京奥运会的“水立方”，在2022年冬奥会上华丽转身为“冰立方”，实现了奥运场馆的再利用，其美丽的透光气囊材料由乙烯(CH2===CH2)与四氟乙烯(CF2===CF2)的共聚物(ETFE)制成。CF2===CF2和ETFE分子中C的杂化轨道类型分别为__________和________。sp2σsp2sp3sp3解析

(3)由结构简式可知，产物中氮原子的价层电子对数为4，原子的杂化方式为sp3杂化。2.(1)由于硅的价层有d轨道可以利用，而碳没有，因此它们的化合物结构和性质存在较大差异。化合物N(CH3)3(三角锥形)和N(SiH3)3(平面三角形)的结构如下图所示，则N(CH3)3和N(SiH3)3中N的杂化方式分别为________，更易形成配合物的是________。sp3、sp2N(CH3)3配位键Nsp3sp2(二)键角大小的比较影响键角大小的因素主要是中心原子的杂化类型。中心原子孤电子对数、配位原子的电负性大小、中心原子的电负性大小等，这几个影响键角的因素都是有条件的，在影响键角的能力方面也是有区别的。(1)电子对斥力大小的顺序孤电子对之间的斥力＞孤电子对与成键电子对之间的斥力＞成键电子对之间的斥力例如：CH4、NH3、H2O三种分子的中心原子价层电子对数均为4，VSEPR模型均为四面体形，CH4、NH3和H2O中孤电子对数分别是0、1、2，故键角大小顺序为CH4＞NH3＞H2O，图示如下。(2)双键之间的斥力＞双键与单键之间的斥力＞单键之间的斥力例如：SO2Cl2的VSEPR模型为四面体形，因S===O是双键，S—Cl是单键，依据斥力的大小顺序判断：“∠O—S—O”＞109°28′“∠Cl—S—Cl”＜“∠O—S—Cl”＜109°28′(3)斥力大小顺序xW－xW＞xW－xS＞xS－xS(其中x代表配位原子的电负性，下标W为弱，S为强)例如：SO2F2中“∠F—S—F”为98°，而SO2Cl2中“Cl—S—Cl”为102°，后者键角较大的原因就是Cl的电负性小于F，Cl—S—Cl中价层电子对的斥力大于F—S—F中价层电子对的斥力，故SO2Cl2分子中键角大。NH3＞PH3＞AsH3解析

N、P、As属于同一主族元素，其电负性：N＞P＞As，因三种氢化物分子中的中心原子电负性逐渐减弱，则分子中成键电子对逐渐远离中心原子，致使成键电子对的排斥作用降低，键角逐渐减小，即键角由大到小的顺序为NH3＞PH3＞AsH3。判断键角大小的思维流程3.(1)下列四种分子：H2O、CO2、BF3和CH4，键角最大的是________。(2)NH3、NF3、NCl3三种分子的中心原子相同，三种分子中键角由大到小的顺序是__。CO2NH3＞NCl3＞NF3解析

(1)四种分子中键角最大的是直线形分子CO2(sp杂化)，键角为180°；其次是平面三角形分子BF3(sp2杂化)，键角为120°；再次是正四面体结构的CH4(sp3杂化)，键角为109°28′；最后是V形分子H2O(sp3杂化，有2对孤电子对)，键角为105°。(2)NH3、NF3、NCl3三种分子的中心原子均为N，杂化方式均为sp3杂化，孤电子对数均为1，但电负性：F＞Cl＞H，则成键电子对距中心原子(N)的距离：N—F＞N—Cl＞N—H，故键角：NH3＞NCl3＞NF3。大于H2O中氧原子有两对孤电子对，H3O＋中氧原子有一对孤电子对，排斥力较小大于C===O对C—C的斥力大于C—O对C—C的斥力离子键、共价键正四面体形>sp3小于正四面体形O＞Cl＞S(三)大π键的判断1.含义：在一个具有平面(或直线)结构的多原子分子中，如果彼此相邻的3个或多个原子中有垂直于分子平面的、对称性一致的、未参与杂化的原子轨道，那么这些轨道可以相互重叠，形成多中心π键。这种不局限在两个原子之间的π键称为离域π键，或共轭大π键，简称大π键。2.大π键的形成条件形成大π键的条件这些原子多数处于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3.大π键表示符号4.实例5.常见的大π键[典例2]

SO2分子中的大π键表示为________。解析

(1)计算大π键中的电子数，思维流程为：6.经X射线衍射测得化合物R{[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]，五氮阴离子盐}的晶体结构，其局部结构如图所示。5sp2V形sp2sp2命题视角二结构决定性质——原因解释的规范答题(一)氢键对物质性质的影响氢键及其对物质性质的影响(1)氢键不是化学键，氢键的作用力大于范德华力。(2)对物理性质的影响：①分子间氢键使物质沸点升高。例如沸点：NH3＞PH3、H2O＞H2S、HF＞HCl，乙醇沸点大于CH3OCH3的原因是乙醇分子间能形成氢键。②分子内氢键使物质沸点降低。例如沸点：邻羟基苯甲醛＜对羟基苯甲醛。③使物质易溶于水：如NH3、C2H5OH、CH3CHO、H2O2、CH3COOH等易溶于水，其原因是该分子与水分子之间能形成氢键。④解释一些特殊现象。例如水结冰体积膨胀(水分子间形成氢键数目增多，排列更有序，体积大，密度小)。解析

(1)水分子之间存在氢键，故其沸点高。(2)已知苯分子为非极性分子，H2O分子为极性分子，且吡啶中N原子上含有孤电子对能与H2O分子形成分子间氢键，从而导致在水中的溶解度，吡啶远大于苯。(3)HCON(CH3)2分子间只有一般的分子间作用力，HCONH2分子间存在氢键，破坏一般的分子间作用力更容易，所以沸点低。10.(1)NH3常用作制冷剂，原因是______________________________________。NH3分子间能形成氢键，沸点高，易液化，汽化时吸收大量的热，所以能够作制冷剂(2)硝酸和尿素的相对分子质量接近，但常温下硝酸为挥发性液体，尿素为固体，请解释原因：_____________________________________________________________。(3)丙酸钠(CH3CH2COONa)和氨基乙酸均能水解，水解产物有丙酸(CH3CH2COOH)和氨基乙酸(H2NCH2COOH)，常温下丙酸为液体，而氨基乙酸为固体，主要原因是

________________________________________

__

_______。尿素分子间存在氢键，使其熔、沸点升高，而硝酸分子内存在氢键，使其熔、沸点降低羧基的存在使丙酸形成分子间氢键，而氨基乙酸分子中，羧基和氨基均能形成分子间氢键苯胺分子之间存在氢键11.简要解答下列问题。水分子与乙醇分子之间形成氢键<—COO－与—OH形成分子内氢键，使其更难电离出H＋O—H、氢键、范德华力(4)硼酸晶体是片层结构，其中一层的结构如图所示。硼酸在冷水中溶解度很小，但在热水中较大，原因是____________________________________________________________________________________________。

冷水时，晶体中硼酸分子间以氢键缔合在一起，难以溶解；加热时，晶体中部分氢键被破坏，硼酸分子与水分子形成氢键，溶解度增大(二)物质熔、沸点高低的比较晶体熔、沸点高低的比较(1)一般情况下，不同类型晶体的熔、沸点高低规律：共价晶体＞离子晶体＞分子晶体。(2)形成共价晶体的原子半径越小、键长越短，则键能越大，其熔、沸点就越高。(3)形成离子晶体的阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，熔、沸点就越高。(4)金属晶体中金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其形成的金属键越强，金属单质的熔、沸点就越高。(5)分子晶体的熔、沸点比较规律①形成分子间氢键的分子，其熔、沸点就越高；形成分子内氢键的物质，其熔、沸点就越低。②组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，其熔、沸点就越高。③组成和结构不相似的分子(相对分子质量接近)，分子极性越大，其熔、沸点就越高。④同分异构体分子中，支链越少，其熔、沸点就越高。[典例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答案GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、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解析

从表格中数据可知，三种卤化物的熔、沸点都较低，故三者均为分子晶体，且分子间不存在氢键，故影响它们熔、沸点的主要原因是范德华力的大小，分子的相对分子质量越大，范德华力越强，熔、沸点越高。解答晶体熔、沸点大小不同原因的答题模板12.(1)OF2的熔、沸点________(填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是_______________________________________________________________________。

低于OF2和Cl2O都是分子晶体，结构相似，Cl2O的相对分子质量大，则Cl2O的熔、沸点高(2)卤化物CsICl2受热发生非氧化还原反应，生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为__。解释X的熔点比Y高的原因__________________________________________。CsClCsCl为离子晶体，ICl为分子晶体，离子晶体的熔点高于分子晶体解析

(1)OF2和Cl2O都是分子晶体，结构相似，Cl2O的相对分子质量大，则Cl2O的熔、沸点高；(2)CsICl2发生非氧化还原反应，各元素化合价不变，生成无色晶体和红棕色液体，则无色晶体为CsCl，红棕色液体为ICl，而CsCl为离子晶体，熔化时克服的是离子键，ICl为分子晶体，熔化时克服的是分子间作用力，因此CsCl的熔点比ICl高；(3)四种晶体的熔点数据如表：物质CF4SiF4BF3AlF3熔点/℃－183－90－127＞1000CF4和SiF4熔点相差较小，BF3和AlF3熔点相差较大，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。CF4和SiF4都是分子晶体，结构相似，分子间作用力相差较小，所以熔点相差较小；BF3通过分子间作用力形成分子晶体，AlF3通过离子键形成离子晶体，破坏离子键需要能量要多得多，所以熔点相差较大解析

(3)CF4和SiF4都是分子晶体，结构相似，分子间作用力相差较小，所以熔点相差较小；BF3通过分子间作用力形成分子晶体，AlF3通过离子键形成离子晶体，破坏离子键需要能量要多得多，所以熔点相差较大。13.回答下列问题：(1)如图为S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为___________________________________。(2)在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_____________________________，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________。S8相对分子质量大，分子间范德华力强H2O＞CH3OH＞CO2＞H2H2O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的相对分子质量大，范德华力较大(3)一些氧化物的熔点如表所示：氧化物Li2OMgOP4O6SO2熔点/℃1570280023.8－75.5Li2O、MgO为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体；离子键强弱：MgO＞Li2O；分子间作用力：P4O6＞SO2N4和P4都为非极性分子，N4的相对分子质量低于P4，分子间作用力比P4小低命题视角三原子坐标与配位数(一)原子分数坐标的确定原子分数坐标(1)概念：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，称为原子分数坐标。14.(1)NiO的晶胞结构如图甲所示，其中原子坐标参数 A为(0，0，0)，B为(1，1，1)，则C的原子坐标参数__________________。(2)原子坐标参数表示晶胞内部各离子或原子的相对位置。F的化合物种类很多，如图乙为D与F形成化合物的立方晶胞，其中部分离子坐标参数为a(0，0，0)、b(1，0，1)、c(1，1，2)、d(2，1，1)。则e点的D离子的坐标参数为____________________。15.(1)硒化锌晶胞结构如图甲所示，其晶胞参数为apm。已知原子坐标：A点为(0，0，0)，B点为(1，1，1)，则C点的原子坐标__。(2)ZnGeP2晶胞结构如图乙所示。原子的分数坐标，即将晶胞参数a、b、c均看作“1”所得出的三维空间坐标，则晶胞图中“2”P原子的分数坐标为__。16.(1)磷青铜晶体的晶胞结构如图甲所示。原子分数坐标可表示晶胞内部各原子的相对位置，图中各原子分数坐标：A为(0，0，0)；B为(0，1，1)；C为(1，1，0)；则D原子的分数坐标为_____。晶体中P原子位于由Cu原子形成的_______空隙中。正八面体(0.25，0.25，0.25)(二)配位数的判断1.配位数：配合物或晶体中一个微粒周围最近邻的微粒数称为配位数。其中配合物中的配位数是指直接同中心离子(或原子)配位的原子数目。晶体中的配位数是指晶体中一个原子周围与其等距离的最近邻的原子数目；离子晶体中的配位数是指一个离子周围最近的异电性离子数目。2.配合物中配位数的判断3.典型晶体中配位数的判断17.(1)研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为Ni(CN)x·Zn(NH3)y·zC6H6的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出)，每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°。晶胞中N原子均参与形成配位键，Ni2＋与Zn2＋的配位数之比为________。2∶3(2)硼氢化钠是一种常用的还原剂。其晶胞结构如图所示，该晶体中Na＋的配位数为________。8(3)β－MnSe的结构中Se为面心立方最密堆积，晶胞结构如图所示。β－MnSe中Mn的配位数为________。418.(1)Co3＋可以形成配合物[Co(NH2—CH2—CH2—NH2)(NH3)2Cl2]Cl。该配合物中Co3＋的配位数是________。X化合物中中心原子铜的配位数是________。64(2)含铜废液可以利用铜萃取剂M，通过如下反应实现铜离子的富集，进行回收。(3)Ti的配合物有多种。Ti(NO3)4的球棍结构如图，Ti4＋的配位数是________。8(一)计算晶体的密度命题视角四晶胞的计算与投影图[典例4]

钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示：①该超导材料的最简化学式为__________。②Fe原子的配位数为__________。③该晶胞参数a＝b＝0.4nm、c＝1.4nm。阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为_______g·cm－3(列出计算式)。晶体密度的计算方法(1)思维流程19.(1)Na2S2O5加热至一定温度时分解为Na2O和SO2，Na2O晶胞为立方晶胞，结构如图甲，图中黑球代表阳离子，白球代表阴离子(NA为阿伏加德罗常数的值)。若晶胞参数为anm，则晶胞的密度为_____________g·cm－3(用含a、NA的式子表示)。(2)四方晶系CuInSe2的晶胞结构如图乙所示，晶胞参数为a＝b＝apm，c＝cpm，α＝β＝γ＝90°。设阿伏加德罗常数的值为NA，CuInSe2的相对质量为M，则该晶体密度ρ＝______________g·cm－3(用含有a、c、M和NA的代数式表示)。该晶胞中，原子坐标分别为1号Se原子(0.75，0.75，0.625)，2号Cu原子(0，0.5，0.25)，3号In原子(0，0.5，0.75)。晶体中有________个Se原子距离4号Cu原子最近。420.(1)磷青铜晶体的晶胞结构如图所示。已知该晶体中两个距离最近的Cu原子

的核间距为anm，则晶体密度为__________________g·cm－3(列出计算式，设NA为阿伏加德罗常数的值)。(2)TiO2形成的表面包覆材料，能够明显提高NCM811的性能。已知：NA为阿伏加德罗常数的值。TiO2的晶胞如图所示(α＝β＝γ＝90°)。TiO2晶体中O原子的配位数为________，TiO2晶体的密度为_________________g·cm－3(用含NA、a和b的式子表示)。3Bi2O2Se(二)晶胞中微粒间距离的计算[典例5]

萤石(CaF2)是自然界中常见的含氟矿物，其晶胞结构如图所示，X代表的离子是__________；若该立方晶胞参数为apm，正负离

子的核间距最小为__________pm。Ca2＋21.(1)硒化锌晶胞结构如图甲所示，其晶胞参数为apm。相邻的Se2－与Zn2＋之间的距离为________________pm。图甲(2)已知ZrO2晶胞中Zr4＋位于O2－所构成的立方体的体心，其晶胞结构如图乙所示。已知二氧化锆晶胞的密度为ρg·cm－3，则晶体中Zr原子和O原子之间的最短距离________________________________pm(列出表达式，NA为阿伏加德罗常数的值，ZrO2的摩尔质量为Mg/mol)。41.2023.(1)CaTiO3晶体结构如图，已知该晶体晶胞参数为anm，则与Ti紧邻的O个数

为________，O与O间的最短距离为________nm。6(2)钨青铜(NaxWO3)是一类色彩丰富的非整比化合物，其晶体结构与上述CaTiO3晶体结构相同，若Na＋无空缺，化学式为NaWO3，完全空缺则为WO3，每填入1个Na＋，相应有1个W6＋还原为W5＋。NaxWO3的颜色与x值的对应关系如图所示，已知某钨青铜晶体中n(W6＋)∶n(W5＋)＝2∶3，则其颜色为________色。紫(三)晶胞中微粒空间利用率的计算24.砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，其晶胞结构如图所示。已知GaAs晶体的密度为ρg·cm－3，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，阿伏加德罗常数的值为NA，则GaAs晶胞中原子的

体积占晶胞体积的百分率为______________________________________。

氮的相关化合物在材料等方面有重要用途。回答下列问题：课堂练习(1)基态N原子的核外电子排布式为________________，第一电离能：I1(N)________I1(O)(填“大于”或“小于”)。(2)N及其同族的P、As均可形成类似的氢化物，NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为__________________(填化学式)。(3)[N5]＋[AsF6]－是一种全氮阳离子形成的高能物质，其结构如图所示，其中N原子的杂化轨道类型为________________。1s22s22p3大于NH3>AsH3>PH3sp、sp2解析

(1)N为7号元素，基态N原子的核外电子排布式为1s22s22p3；同一周期随着原子序数变大，第一电离能变大，N的2p轨道为半充满稳定状态，其第一电离能大于同周期相邻元素，故第一电离能：I1(N)大于I1(O)。(2)分子中N原子的电负性比较强，在氨气分子间存在氢键，导致沸点升高；NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为NH3>AsH3>PH3。(3)能形成双键的N原子除σ键、π键，还存在孤电子对，采用sp2杂化；形成三键的2个氮原子为直线型结构，为sp杂化，故N