高考化学二轮专题复习 上篇 专题突破与素养提升14-15

专题十四物质结构与性质(选考)[最新考纲]1．原子结构与元素的性质(1)了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。了解原子核外电子的运动状态；(2)了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质；(3)了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用；(4)了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。2．化学键与物质的性质(1)理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质；(2)了解共价键的主要类型σ键和π键，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质；(3)了解简单配合物的成键情况；(4)了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系；(5)理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质；(6)了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)，能用价层电子对互斥模型或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或者离子的空间结构。3．分子间作用力与物质的性质(1)了解化学键和分子间作用力的区别；(2)了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含有氢键的物质；(3)了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。自查1．基态原子的核外电子排布规律(1)能量最低原理：原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态。如Ge：1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2。(2)泡利原理：在一个原子轨道中，最多只能容纳2个电子，并且这两个电子的自旋状态相反。(3)洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，并且自旋状态相同。洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。2．元素第一电离能的周期性变化(1)同一周期，随着原子序数的增加，元素的第一电离能呈现增大的趋势，稀有气体元素的第一电离能最大，碱金属元素的第一电离能最小。(2)同一主族，随着电子层数的增加，元素的第一电离能逐渐减小。(3)同种原子：逐级电离能越来越大(即I1<I2<I3…)。(4)第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。通常情况下，当原子核外电子排布在能量相同的轨道上形成全空、半满和全满结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能。同周期ⅡA族元素第一电离能大于ⅢA族元素，ⅤA族元素第一电离能大于ⅥA族元素。3．元素原子电负性的周期性变化(1)金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右，它们既有金属性又有非金属性。(2)在元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐增大，同主族从上至下，元素的电负性逐渐减小。4．共价键(1)分类①共价键电子云重叠方式σ键和π键共用电子是否偏移非极性键和极性键共用电子对数eq\a\vs4\al(单键、双键和三键)②配位键：形成配位键的条件是成键原子一方(A)能够提供孤电子对，另一方(B)具有能够接受孤电子对的空轨道，可表示为A→B。(2)键参数eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(键能,键长,键角))5．杂化轨道的类型杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角立体构型实例sp2180°直线形BeCl2sp23120°平面三角形BF3sp34109°28′四面体形CH46.晶体的基本类型与性质离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体结构组成晶体的微粒阴、阳离子分子原子金属阳离子和自由电子微粒间作用力离子键范德华力或氢键共价键金属键物理性质熔、沸点较高低很高一般较高，少部分低硬度硬而脆小大一般较大，导电性不良(熔融可导电)不良不良良导体典型实例离子化合物多数非金属单质及其氧化物、氢化物等金刚石、SiO2、晶体硅、SiC等金属单质自悟1．下列三种基态原子的核外电子排布式是否正确？为什么？(1)铬原子基态电子排布式：1s22s22p63s23p63d44s2(2)铜原子基态电子排布式：1s22s22p63s23p63d94s2(3)铁原子基态电子排布式为：1s22s22p63s23p64s23d6提示不正确。能量相同的原子轨道在全充满(如p6、d10和f14)、半充满(如p3、d5和f7)和全空(如p0、d0和f0)状态时，体系能量最低，原子较稳定。正确的写法应为Cu：1s22s22p63s23p63d54s1；Cr：1s22s22p63s23p63d104s1，当出现d轨道时，虽然电子按ns，(n－1)d，np顺序填充，但在书写电子排布时，仍把(n－1)d轨道放在ns轨道前面，铁原子基态电子排布式应写为1s22s22p63s23p63d64s2。2．单质分子都是非极性分子吗？提示不是，如O3分子为极性分子。3．所有的晶胞结构中处于顶点的原子对晶胞的贡献都是eq\f(1,8)吗？提示不一定，若晶胞不是立方结构时，晶胞结构中处于顶点的原子对晶胞的贡献不一定是eq\f(1,8)，如是六棱柱时，每个顶点上的原子对该晶胞的贡献是eq\f(1,6)。4．什么叫氢键？氢键属于化学键吗？氢键有什么特征？提示已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很强的原子之间的作用力，称为氢键，氢键不属于化学键，是一种特殊的分子间作用力，其大小介于范德华力和化学键之间，具有一定的方向性和饱和性。5．怎样判断化学键的类型和数目？提示(1)只有两原子的电负性相差不大时，才能形成共用电子对，形成共价键，当两原子的电负性相差很大(大于1.7)时，不会形成共用电子对，这时形成离子键。(2)通过物质的结构式，可以快速有效地判断共价键的种类及数目；判断成键方式时，需掌握：共价单键全为σ键，双键中有一个σ键和一个π键，三键中有一个σ键和两个π键。6．配离子[Cu(H2O)4]2＋中，Cu2＋与H2O之间的配位键是怎样形成的？中心离子、配体、配位原子、配位数各是什么？提示水分子中的氧原子提供孤电子对，铜离子提供空轨道接受水分子的孤电子对，从而形成一种特殊的共价键——配位键。其中Cu2＋是中心离子，H2O是配体，H2O中的氧原子是配位原子，配位数是4。自建必考点一基态原子的核外电子排布及元素的性质[突破核心考点]基态原子或离子的核外电子排布式和电子排布图，价电子的电子排布式和电子排布图。元素的第一电离能和电负性的变化规律及其应用是每年高考的必考内容，通常以元素推断为背景进行考查。复习备考的关键是掌握原子核外电子排布的三个规律。元素第一电离能和电负性的化学意义及其变化规律，另外在解题时一定要认真审题看清题目要求，规范作答。【真题1】(1)[·全国课标卷Ⅱ，37(1)(2)]①Ni2＋的价层电子排布图为________。②F、K、Fe、Ni四种元素中的第一电离能最小的是________，电负性最大的是________(填元素符号)。(2)[·浙江自选模块，15(1)(2)]①可正确表示原子轨道的是()。A．2sB．2dC．3pxD．3f②写出基态镓(Ga)原子的电子排布式________________。(3)[·山东理综，32(2)]Ni是元素周期表中第28号元素，第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是________。(4)[·全国课标卷，37(2)]原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为________。(5)[·福建理综，30(2)]C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是________。(6)[·全国课标卷，37(2)]基态B原子的电子排布式为________；B和N相比，电负性较大的是________，BN中B元素的化合价为________。[思维提示]①掌握基态原子核外电子的排布规律；②理解原子的第一电离能和电负性的变化规律及其应用；③认真审题明确题目要求。解析(1)①要注意写的是Ni2＋不是Ni；并且写的为价层电子排布图；②根据电负性及第一电离能的递变规律可知，第一电离能最小的为K，电负性最大的为F。(3)Ni的外围电子排布式为3d84s2，3d能级上有2个未成对电子，第二周期中未成对电子数为2的元素有C、O，其中C的电负性较小。(5)同周期元素第一电离能从左向右有增大的趋势，但第ⅤA族元素最外层p轨道电子处于半充满稳定状态，第一电离能大于第ⅥA族元素，因此三者的第一电离能从大到小的顺序为N>O>C。(6)B的原子序数为5，不难写出其电子排布式。B和N同处第二周期，N的电负性比B强，所以在BN中B元素显＋3价。答案(1)①↑↓↑↓↑↓↑↑②KF(2)①AC②1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1(3)C(碳)(4)O>S>Se(5)N>O>C(6)1s22s22p1N＋3【题组】1．现有五种元素，其中A、B、C为短周期主族元素，D、E为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答问题。A．元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素B．元素原子的核外p电子数比s电子数少1C．原子的第一至第四电离能分别是：I1＝738kJ·mol－1I2＝1451kJ·mol－1I3＝7733kJ·mol－1I4＝10540kJ·mol－1D．是前四周期中电负性最小的元素E．在周期表的第七列(1)已知BA5为离子化合物，写出其电子式________。(2)B基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有________个方向，原子轨道呈________状。(3)某同学根据上述信息，推断C基态原子的核外电子排布图为该同学所画的电子排布图违背了________。(4)E位于________族________区，价电子排布式为________________。(5)检验D元素的方法是____________，请用原子结构的知识解释产生此现象的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________。解析根据提供信息，可以推断A为H，B为N，C为Mg，D为K，E为Mn。(1)NH5的电子式为[Heq\o\al(·,·)Neq\o\al(·,·)H]＋[eq\o\al(·,·)H]－。(2)N的基态原子中能量最高的电子为2p能级上的电子，电子云在空间有3个方向，原子轨道呈哑铃状。(3)该同学所画的电子排布图中3s能级上的两个电子自旋方向相同，违背了泡利不相容原理。(4)Mn的价电子排布式为3d54s2，位于第四周期ⅦB族，属于d区元素。(5)检验钾元素可以利用焰色反应。答案(1)[Heq\o\al(·,·)Neq\o\al(·,·)H]＋[eq\o\al(·,·)H]－(2)3哑铃(3)泡利不相容原理(4)ⅦBd3d54s2(5)焰色反应当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，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乃至基态时，将以光的形式释放能量2．A、B、C、D、E、F代表6种元素。请填空：(1)A元素基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为____________；(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为________，C的元素符号为________；(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为____________________________________________；(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为________________________________________________________________________。(5)F元素的原子的最外层电子排布式为nsnnpn＋1，则n＝________；原子中能量最高的是________电子。F和A的可能元素的电离能大小顺序是________，电负性大小顺序为________(用元素符号表示)。解析(1)A元素基态原子的次外层有2个电子，故次外层为K层，A元素有2个电子层，由题意可写出其电子排布图为：，则该元素核外有6个电子，为碳元素，其元素符号为C，另外氧原子同样也符合要求，其电子排布图为：。(2)B－、C＋的电子层结构都与Ar相同，即核外都有18个电子，则B为17号元素Cl，C为19号元素K。(3)D元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2即26号元素铁。(4)根据题意要求，首先写出电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号Cu。(5)s能级只有1个原子轨道，故最多只能容纳2个电子，即n＝2，所以元素F的原子最外层电子排布式为2s22p3，由此可知F是N元素；根据核外电子排布的能量最低原理，可知氮原子的核外电子中的2p能级能量最高。答案(1)C或O(2)ClK(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1(5)22pN>O>CO>N>C[掌握方法技能]一、基态原子核外电子排布常见表示方法及易错点1．表示方法(以硫原子为例)表示方法举例原子结构示意图电子式·eq\o(S,\s\up6(··),\s\do4(··))·电子排布式1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4电子排布图2.常见错误二、电离能和电负性的应用1．电离能的应用(1)判断金属性与非金属性强弱。(2)分析原子核外电子层结构，如某元素的In＋1≫In，则该元素的最外层电子数为n。(3)判断化学键类型。2．电负性的应用(1)判断一种元素是金属元素还是非金属元素，以及金属性与非金属性的强弱。(2)判断元素在化合物中的价态。(3)判断化学键类型。必考点二分子立体构型与价键模型[突破核心考点]价层电子对数和中心原子孤电子对数的判断方法运用价层电子对互斥模型结合中心原子孤电子对数可预测分子或离子的立体结构。(1)对ABm型分子或离子，其价层电子对数的判断方法为n＝(中心原子的价电子数＋每个配位原子提供的价电子数×m±电荷数)/2注意：①氧族元素的原子作为中心原子A时提供6个价电子，作为配位原子B时不提供价电子；②若为分子，电荷数为0；③若为阳离子，则减去电荷数，如NHeq\o\al(＋,4)，n＝eq\f(5＋1×4－1,2)＝4；④若为阴离子，则加上电荷数，如SOeq\o\al(2－,4)，n＝eq\f(6＋2,2)＝4。(2)中心原子上的孤电子对数＝eq\f(1,2)(a－xb)注意：①分子：a为中心原子的价电子数eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(阳离子：a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数,阴离子：a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数（绝对值）))②x为中心原子结合的原子数；③b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。【真题2】(·海南化学，19－Ⅱ节选)图A所示的转化关系中(具体反应条件略)，a、b、c和d分别为四种短周期元素的常见单质，其余均为它们的化合物，i的溶液为常见的酸，a的一种同素异形体的晶胞如图B所示。回答下列问题：(1)图A中由二种元素组成的物质中，沸点最高的是________，原因是________________________，该物质的分子构型为________，中心原子的杂化轨道类型为________。(2)图A中的双原子分子中，极性最大的分子是________。(3)k的分子式为________，中心原子的杂化轨道类型为________，属于________分子(填“极性”或“非极性”)。[思维提示]eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(①a为短周期元素的单质,由图B知a原子形成四个共价键)))⇒eq\a\vs4\al(a为C进一步推出：b、c、f、g分别为H2、O2、CO、CO2)②由“b为H2”和“i的水溶液为常见的酸”可推出d、i、k分别为Cl2、HCl、COCl2。解析由题干信息可推知：a为C，b为H2，c为O2，d为Cl2，f为CO，g为CO2，k为COCl2，i为HCl。(1)所有两元素形成的物质中，只有水是液态，其他都是气体。(2)所有双原子分子中，只有H、Cl电负性差值最大，因而极性最大。(3)COCl2的结构式为，则中心原子C的杂化类型为sp2，该分子属于极性分子。答案(1)H2O分子间形成氢键V形(或角形)sp3杂化(2)HCl(3)COCl2sp2杂化极性【题组】1．(·石家庄质检)已知A、B、C、D、E都是元素周期表中前36号元素，它们的原子序数依次增大。A原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍，B原子基态时s电子数与p电子数相等，C在元素周期表的各元素中电负性最大，D的基态原子核外有6个能级且全部充满电子，E原子基态时未成对电子数是同周期元素中最多的。(1)基态E原子的价电子排布式为________。(2)ABeq\o\al(2－,3)的立体构型是________，其中A原子的杂化轨道类型是________。(3)Aeq\o\al(2－,2)与Beq\o\al(2＋,2)互为等电子体，Beq\o\al(2＋,2)的电子式可表示为________，1molBeq\o\al(2＋,2)中含有的π键数目为________NA。(4)用氢键表示式写出C的氢化物水溶液中存在的所有氢键________。解析A原子的核外电子排布式为1s22s22p2，为C；B原子的核外电子排布式为1s22s22p4，为O；C在周期表中电负性最大，为F；D原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，为Ca；E在同周期元素中未成对电子数最多，为Cr。(1)基态Cr原子的价电子排布式为3d54s1。(2)COeq\o\al(2－,3)的立体构型为平面三角形，C原子的杂化类型为sp2。(3)Oeq\o\al(2＋,2)含10个电子，电子式为[eq\o\al(·,·)O⋮⋮Oeq\o\al(·,·)]2＋。1个三键中含有1个σ键、2个π键，则1mol[eq\o\al(·,·)O⋮⋮Oeq\o\al(·,·)]2＋含2molπ键。(4)HF溶液中存在的氢键有F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O。答案(1)3d54s1(2)平面三角形sp2(3)[eq\o\al(·,·)O⋮⋮Oeq\o\al(·,·)]2＋2(4)F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O2．(高考题组合)(1)H2Se的酸性比H2S________(填“强”或“弱”)。气态SeO3分子的立体构型为________，SOeq\o\al(2－,3)离子的立体构型为________；(2)甲醛(H2C=O)在Ni催化作用下加氢可得甲醇(CH3OH)。甲醇分子内C原子的杂化方式为____________，甲醇分子内的O—C—H键角________(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的O—C—H键角。(3)在铜锰氧化物的催化下，CO被氧化为CO2，HCHO被氧化为CO2和H2O。①根据等电子体原理，CO分子的结构式为________。②H2O分子中O原子轨道的杂化类型为________。③1molCO2中含有的σ键数目为________。(4)H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采用________杂化。H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为________________________________。(5)SOeq\o\al(2－,4)的立体构型是________，其中S原子的杂化轨道类型是________。解析(1)原子半径越大，其氢化物越容易电离出氢离子，所以H2Se的酸性比H2S强；SeO3的价层电子对数是3，Se原子上无孤电子对，故分子的立体构型是平面三角形；SOeq\o\al(2－,3)的价层电子对数是4，S原子上孤电子对数是1，所以离子的空间构型是三角锥形。(2)甲醇分子内C的成键电子对数为4，无孤电子对，杂化类型为sp3，故甲醇分子内O—C—H键角比甲醛分子内O—C—H键角小。(3)①CO与N2互为等电子体，根据氮分子的结构式可以写出CO的结构式为C≡O。②H2O中O原子存在两对孤电子对，配位原子为2，价电子对为4，所以O原子采用sp3杂化。③二氧化碳分子内含有两个碳氧双键，双键中有一个为σ键，一个为π键，则1molCO2中含有2molσ键。(4)依据价层电子对互斥模型知H3O＋中O上的孤电子对数＝eq\f(1,2)(5－3×1)＝1，由于氧原子的价层电子对数为3＋1＝4，所以H3O＋为三角锥形结构，因此H3O＋中O原子采用的是sp3杂化；同理可以计算出H2O中O原子上的孤电子对数＝eq\f(1,2)(6－2×1)＝2，因为孤电子对数越多排斥力较大，所以水中H—O—H键角较小。(5)硫酸根中心原子的价层电子对为4，无孤电子对，所以为正四面体结构，中心原子为sp3杂化。答案(1)强平面三角形三角锥形(2)sp3小于(3)①C≡O②sp3③2×6.02×1023个(或2NA)(4)sp3H2O中O原子有2对孤电子对，H3O＋只有1对孤电子对，排斥力较小(5)正四面体sp3[掌握方法技能]1．由价层电子对互斥模型判断分子立体构型的方法分子或离子中心原子的孤电子对数分子或离子的价层电子对数电子对空间构型分子或离子的立体构型名称CO202直线形直线形SO213平面三角形V形H2O24正四面体形V形BF303平面三角形平面三角形CH404正四面体形正四面体形NHeq\o\al(＋,4)04正四面体形正四面体形NH314正四面体形三角锥形①当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致；②当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。2．常见杂化轨道类型与分子立体构型的关系杂化轨道类型参加杂化的原子轨道分子立体构型示例sp1个s轨道，1个p轨道直线形CO2、BeCl2、HgCl2sp21个s轨道，2个p轨道平面三角形BF3、BCl3、HCHOsp31个s轨道，3个p轨道等性杂化正四面体CH4、CCl4、NHeq\o\al(＋,4)不等性杂化具体情况不同NH3(三角锥形)H2S、H2O(V形)3.判断分子或离子中中心原子的杂化轨道类型的一般方法(1)根据中心原子的成键类型判断，如果有1个三键，则其中有2个π键，用去了2个p轨道，则为sp杂化；如果有1个双键；则其中有1个π键，则为sp2杂化；如果全部是单键，则为sp3杂化。(2)根据分子的立体构型和价层电子对互斥模型判断分子立体构型中心原子孤电子对数中心原子杂化轨道类型常见分子示例直线形0spCO2、BeCl2平面三角形0sp2BF3、HCHOV形1SO2正四面体形0sp3CH4、CCl4、NHeq\o\al(＋,4)三角锥形1NH3、H3O＋V形2H2O、H2S4.等电子体的判断方法一是同主族变换法，如CO2与CS2、CF4与CCl4是等电子体，二是左右移位法，如N2与CO，COeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)与SO3是等电子体。如果是阴离子，价电子应加上阴离子所带的电荷数；如果是阳离子，价电子应减去阳离子所带的电荷数。如NHeq\o\al(＋,4)价电子为8，COeq\o\al(2－,3)价电子为24。5．分子极性的判断(1)完全由非极性键结合而成的分子是非极性分子(O3除外)；(2)由极性键结合而成的非对称型分子一般是极性分子；(3)由极性键结合而成的完全对称型分子为非极性分子；(4)对于ABn型分子，若中心原子A化合价的绝对值等于该元素原子最外层电子数，则为非极性分子，否则为极性分子。必考点三晶体结构与性质[突破核心考点]有关晶体的易错警示1．具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。2．晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小重复单元，而不一定是最小的“平行六面体”。3．在使用均摊法计算晶胞中粒子个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共用，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心、体心依次被6、3、4、2、1个晶胞所共有。4．原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点为1710℃，MgO的熔点为2852℃。5．金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高，如Na的熔点为97℃，尿素的熔点为132.7℃。6．含有离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体中含有金属阳离子。7．含共价键的晶体不一定是原子晶体，如分子晶体的结构粒子分子内部含共价键，离子晶体结构粒子离子内部也可能有共价键，如Na2O2、NaOH、NH4Cl等。【真题3】(高考题汇编)请按所给的要求，回答下列问题：(1)[·全国，27(1)～(4)]原子序数依次增大的短周期元素a、b、c、d和e中，a的最外层电子数为其周期数的二倍；b和d的A2B型氢化物均为V形分子，c的＋1价离子比e的－1价离子少8个电子。①元素a为________；c为________。②由这些元素形成的双原子分子为________。③由这些元素形成的三原子分子中，分子的空间结构属于直线形的是________，非直线形的是________________________。(写2种)④这些元素的单质或由他们形成的AB型化合物中，其晶体类型属于原子晶体的是________，离子晶体的是________，金属晶体的是________，分子晶体的是________。(每空填一种)(2)(·全国新课标Ⅱ，37节选)F、K和Ni三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。①该化合物的化学式为________；Ni的配位数为__________；②列式计算该晶体的密度__________g·cm－3。③F－、K＋和Fe3＋三种离子组成的化合物K3FeF6，其中化学键的类型有______________；该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为__________，配位体是____________。[思维提示]①掌握根据晶胞结构推断化学式的技巧；②能根据边长、相对原子质量，求算晶体密度。解析(1)原子序数依次增大的短周期元素a、b、c、d和e中，a的最外层电子数为其周期数的二倍，故a为C；b和d的A2B型氢化物均为V形分子，c的＋1价离子比e的－1价离子少8个电子，则b为O，c为Na，d为S，e为Cl；由这些元素形成的双原子分子为CO、O2、Cl2；由这些元素形成的三原子分子中，分子的空间结构属于直线形的是CO2、CS2，非直线形的是：H2O、H2S、O3、SCl2、ClO2、SO2；这些元素的单质或由他们形成的AB型化合物中，其晶体类型属于原子晶体的是金刚石，离子晶体的是NaCl，金属晶体的是Na，分子晶体的是S或CO、O2、Cl2。(2)①F原子数＝1×eq\f(1,4)×16＋1×eq\f(1,2)×4＋2＝8K原子数＝1×eq\f(1,4)×8＋2＝4Ni原子数＝1×eq\f(1,8)×8＋1＝2即该化合物的化学式为K2NiF4Ni的配位体是距其最近的异种原子F，分别在它的前面、后面、左边、右边、上边、下边，共6个F原子。③在K3[FeF6]中K＋与[FeF6]3－之间是离子键，[FeF6]3－中Fe3＋与F－之间是配位键，Fe3＋是中心体，F－是配位体。答案(1)①CNa②CO(或O2或Cl2)③CO2(或CS2)H2O、H2S、O3、SCl2、ClO2、SO2(任写两种)④金刚石NaClNaS或CO(或O2、Cl2)(2)①K2NiF46②eq\f(39×4＋59×2＋19×8,6.02×1023×4002×1308×10－30)＝3.4③离子键、配位键[FeF6]3－F－【题组】1．根据下表给出的几种物质的熔点、沸点数据，判断下列有关说法中错误的是()。晶体NaClKClAlCl3SiCl4单质B熔点/℃810776190－682300沸点/℃14651418180572500A.SiCl4是分子晶体B．单质B可能是原子晶体C．AlCl3加热能升华D．NaCl的键的强度比KCl的小解析由表中所给熔、沸点数据可知，SiCl4应为分子晶体，A项正确；单质B可能为原子晶体，B项正确；AlCl3的沸点低于熔点，它可升华，C项也正确；NaCl的熔、沸点高于KCl的，表明Na＋与Cl－键断裂较K＋与Cl－键断裂难，即NaCl的键的强度大于KCl的，D项错误。答案D2．(·淄博模拟)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之一，Y的基态原子最外层电子数是其内层电子总数的2倍，Z的基态原子2p轨道上有3个未成对电子，W的原子序数为29。回答下列问题：(1)上述元素能形成原子晶体单质的是________(填元素符号，下同)，能形成金属晶体的是________。(2)元素Y、Z组成的晶体具有空间网状结构，其化学式为________，其硬度比晶体硅________(填“大”或“小”)。(3)一种由元素W与Au组成的合金晶体具有立方最密堆积结构。其晶胞中W原子处于面心，Au原子处于顶点位置，则该合金中W原子与Au原子数目之比为________，W原子的配位数为________；该晶体中，原子之间的作用力是________。该晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由W原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将W原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构相似(如图所示)，该晶体储氢后的化学式应为______________。解析X是形成化合物种类最多的元素之一，则X是碳或氢；由题意知Y是碳，Z是氮，W是铜，则X是氢。(1)碳元素可形成金刚石，铜元素可形成金属晶体。(2)根据“晶体具有空间网状结构”及元素组成可知，Y、Z组成的晶体为原子晶体，碳氮键强于硅硅键，故Y、Z组成的晶体硬度比晶体硅大；结合化合价可知，该晶体的化学式为C3N4。(3)由题意知晶胞中Cu原子的个数为6×eq\f(1,2)＝3，Au原子的个数为8×eq\f(1,8)＝1。结合CaF2的结构可知氢原子在晶胞内有8个，故储氢后的化学式为H8AuCu3。答案(1)CCu(2)C3N4大(3)3∶14金属键H8AuCu3[掌握方法技能]一、常见晶体类型的判断方法1．依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断(1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。(2)原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。(3)分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。2．依据晶体的熔点判断(1)离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。(2)原子晶体熔点高，常在一千摄氏度至几千摄氏度。(3)分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。(4)金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。3．依据导电性判断(1)离子晶体溶于水形成的溶液及熔融状态时能导电。(2)原子晶体一般为非导体。(3)分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子，也能导电。(4)金属晶体是电的良导体。4．依据硬度和机械性能判断离子晶体硬度较大且脆。原子晶体硬度大。分子晶体硬度小且较脆。金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。二、常见晶体熔沸点高低的判断规律1．不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律原子晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等沸点很高，如汞、镓、铯等沸点很低，金属晶体一般不参与比较。2．原子晶体由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石>碳化硅>硅。3．离子晶体一般地说，阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。4．分子晶体(1)分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常地高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S。(2)组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，晶体的熔、沸点越高，如SnH4>GeH4>SiH4>CH4，F2<Cl2<Br2<I2。(3)组成和结构不相似的物质(相对分子质量相近)，分子的极性越大，其晶体的熔、沸点越高，如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。(4)同分异构体分子中，支链越少，其熔沸点就越高，如CH3(CH2)3CH3>CH3CH2CH(CH3)2>C(CH3)4。5．金属晶体金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na<Mg<Al，Li>Na>K>Rb>Cs。有关晶胞计算的思维途径【示例】工业上利用TiO2和碳酸钡在熔融状态下制取化合物M(M可看做一种含氧酸盐)。经X射线分析，M晶体的最小重复单元为正方体(如图)，边长为4.03×10－10m，顶点位置为Ti4＋，体心位置为Ba2＋所占，所有棱心位置为O2－所占。(1)制备M的化学反应方程式是__________________________________(M用元素符号表示)。(2)在M晶体中，Ba2＋的氧配位数(Ba2＋周围等距离且最近的O2－的数目)为________。(3)晶体M密度的计算式为ρ＝________(Ti的相对原子质量为48。)解析(1)用均摊法可以推出M的化学式为BaTiO3，由此可写出化学方程式：TiO2＋BaCO3eq\o(=,\s\up7(熔融))BaTiO3＋CO2↑。(2)与钡离子紧邻等距的氧离子位于每条棱上，共有12个。(3)1mol该化合物的体积为eq\f(137＋48＋16×3,ρ)＝(4.03×10－10)3NA，整理得ρ＝eq\f(137＋48＋16×3,NA（4.03×10－10）3)。答案(1)TiO2＋BaCO3eq\o(=,\s\up7(熔融))BaTiO3＋CO2↑(2)12(3)eq\f(137＋48＋16×3,NA（4.03×10－10）3)【以题说法】晶体的结构分析是新课标高考的热点。试题的类型主要有两种：一是根据晶体晶胞的结构特点确定晶体的化学式；二是根据晶体晶胞的结构特点和有关数据，求算晶体的密度或晶体晶胞的体积、边长等。解答以上两种类型题目的关键是确定一个晶胞中含有微粒的个数。对于立方晶胞，无论是求其晶体密度、还是晶胞体积、边长等，都可建立如下思维途径：获得关系式：ρ＝eq\f(n×M,a3×NA)，再根据题目已知条件代入数据，移项、化简即可。【借题发挥】晶胞中微粒的计算方法——均摊法eq\a\vs4\al(均摊法)原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是eq\f(1,n)①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算eq\x(粒子)eq\x(位于棱上)eq\x(同为4个晶胞所共有，\f(1,4)粒子属于该晶胞)eq\x(位于顶角)eq\x(同为8个晶胞所共有，\f(1,8)粒子属于该晶胞)eq\x(位于面上)eq\x(同为2个晶胞所共有，\f(1,2)粒子属于该晶胞)eq\x(位于内部)eq\x(整个粒子都属于该晶胞)②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶角(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占eq\f(1,3)图示：eq\a\vs4\al()(时间：45分钟类型：Ⅱ卷15分填空题专项训练)一、低档题1．(15分)(·成都诊断检测)我国已研制出一种稀土制冷材料，其主要成分是LaCaMnO。(1)锰原子的基态价层电子排布式为________。(2)S与O为同主族元素，其中电负性较大的是________；H2S分子中S原子杂化轨道类型为________；试从结构角度解释H2SO4的酸性大于H2SO3的酸性：____________。(3)Ca在空气中点燃生成CaO和少量Ca2N2。①Ca2N2和水反应可以生成NH2—NH2，NH2—NH2能否作配体？________(填“能”或“否”)。②CaO晶体与NaCl晶体一样，为面心立方最密堆积，则一个CaO晶胞中含有Ca2＋数为________；欲比较CaO与NaCl的晶格能大小，需考虑的数据是________。解析(1)Mn位于周期表第四周期第ⅦB族，其基态价层电子排布式为3d54s2。(2)O的电负性较大；H2S中心原子S上有两对孤电子对，H2S分子中S原子杂化轨道类型为sp3杂化；H2SO3和H2SO4可表示成(HO)2SO和(HO)2SO2，H2SO4的非羟基氧原子数目大于H2SO3，故H2SO4的酸性大于H2SO3的酸性。(3)①由于H2N—NH2中的氮原子上有孤电子对可以作为配体和其他离子形成配合物。②由NaCl的晶胞结构可知一个CaO晶胞中含有4个Ca2＋；晶格能的大小与离子半径和离子所带的电荷数有关。答案(1)3d54s2(2)Osp3H2SO4的非羟基氧原子数目大于H2SO3(3)①能②4Ca2＋、O2－与Na＋、Cl－的离子半径与离子所带的电荷数2．(15分)钾、镁、氟、硼等元素在每升海水中的含量都大于1毫克，属于海水中的常量元素。(1)钾、镁、氟、硼电负性从大到小的排列顺序是___________________________。(2)镓与硼同主族，写出镓元素原子的价电子排布式(即外围电子排布式)：________________。(3)用价层电子对互斥模型推断BF3和NF3的空间构型分别为________、________。(4)钾、镁、氟形成的某化合物的晶体结构为K＋在立方晶胞的中心，Mg2＋在晶胞的8个顶角，F－处于晶胞的棱边中心。由钾、镁、氟形成的该化合物的化学式为________，每个K＋与________个F－配位。解析(1)同周期中，随着原子序数的递增，元素电负性增大；同主族中，随着原子序数的递增，元素电负性减小，而且一般情况下，非金属元素的电负性大于金属元素的电负性。(2)镓为31号元素，位于第四周期，与B同主族，故最外层有3个电子，即价电子排布式为4s24p1。(3)BF3的中心原子只有3个价电子，与3个F原子提供的3个电子形成3对成键电子，而NF3的中心原子N有5个价电子，与3个F原子提供的3个电子形成3对成键电子，还有1对孤电子对，故前者为平面三角形，后者为三角锥形。(4)晶胞中的K＋为1个，Mg2＋为8×eq\f(1,8)＝1个，F－为12×eq\f(1,4)＝3个，故钾、镁、氟形成的某化合物的化学式为KMgF3；晶胞12条棱上的12个F－与处于晶胞中心的K＋等距离，所以每个K＋与12个F－配位。答案(1)F>B>Mg>K(2)4s24p1(3)平面三角形三角锥形(4)KMgF312二、中档题3．(15分)研究物质的微观结构，有助于人们理解物质变化的本质。请回答下列问题：(1)C、Si、N元素的电负性由大到小的顺序是________________________________________________________________，C60和金刚石都是碳的同素异形体，二者相比，熔点高的是________，原因是____________________________。(2)A、B均为短周期金属元素，依据表中数据，写出B的基态原子的电子排布式：________________。电离能/(kJ·mol－1)I1I2I3I4A93218211539021771B7381451773310540(3)过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色，与其d轨道电子排布有关。一般地，d0或d10排布无颜色，d1～d9排布有颜色。如[Co(H2O)6]2＋显粉红色。据此判断：[Mn(H2O)6]2＋________(填“无”或“有”)颜色。(4)利用CO可以合成化工原料COCl2、配合物Fe(CO)5等。①COCl2分子的结构式为CClOCl，每个COCl2分子内含有________个σ键，________个π键，其中心原子采取________杂化轨道方式。②Fe(CO)5在一定条件下发生分解反应：Fe(CO)5(s)=Fe(s)＋5CO(g)。反应过程中，断裂的化学键只有配位键，则形成的化学键类型是________。解析(1)非金属性越强，元素电负性越大，根据三种元素在元素周期表中的位置，可知它们的电负性关系是N＞C＞Si。C60是分子晶体，金刚石是原子晶体，金刚石的熔点较高。(2)从表中电离能数值来看，A、B的第三电离能出现突跃，可见它们是第ⅡA族元素，因A、B均为短周期元素，且B的第一、二电离能均比A的小，故B是镁。(3)Mn2＋的3d轨道有5个电子，故[Mn(H2O)6]2＋有颜色。(4)①单键是σ键，双键中有一个σ键和一个π键。因碳、氧形成双键，故碳原子采取的是sp2杂化。②Fe(CO)5的配位键是铁原子与CO形成的，分解产物CO的化学键并未改变，生成了铁单质，故形成的化学键是金属键。答案(1)N＞C＞Si金刚石金刚石为原子晶体，C60为分子晶体(2)1s22s22p63s2(3)有(4)①31sp2②金属键4．(15分)(·湖北联考)下表为周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。试填空。(1)写出上表中元素I的基态原子的电子排布式和价层电子排布图：________________________________________________________________。元素C、D、E、F的第一电离能由大到小的顺序是________(用元素符号表示)。(2)元素A分别与C、D、E形成最简单的常见化合物分子甲、乙和丙。下列有关叙述不正确的有________。A．甲、乙和丙分子的空间构型分别为正四面体形、三角锥形、V形B．甲、乙和丙分子中，中心原子均采取sp3的杂化方式C．三种分子中键角由大到小的顺序是丙>乙>甲D．甲、乙和丙分子均为由极性键构成的极性分子(3)由元素J、C、E组成一种化学式为J(CE)5的配位化合物，该物质常温下呈液态，熔点为－20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂。据此可判断：①该化合物的晶体类型为________。②该化合物的晶体中存在的作用力有________。A．离子键B．极性键C．非极性键D．范德华力E．氢键F．配位键③根据共价键理论和等电子体理论分析，CE分子中σ键与π键的数目比为________。(4)在测定A与F形成的化合物的相对分子质量时，实验测得的值一般高于理论值的主要原因是__________________________________________________。(5)某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如表中元素G与元素B，原因是_____________________________________________________________。解析根据这几种元素在周期表中的位置推知：A为H(氢)，B为Be，C为C(碳)，D为N，E为O，F为F(氟)，G为Al，H为Cl，I为Cr，J为Fe，(1)Cr元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1，其价层电子排布图为，一般来说，同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大，但N元素原子2p轨道上电子达到半充满，故其第一电离能要大于O的第一电离能，因此这四种元素的第一电离能由大到小的顺序为F(氟)>N>O>C(碳)。(2)甲、乙、丙分别为CH4、NH3、H2O，这三种分子的中心原子均采取sp3的杂化方式，它们的空间构型分别为正四面体形、三角锥形、V形，CH4分子中的键角为109°28′，而NH3分子和H2O分子上有未成键的孤电子对；孤对电子越多，排斥力越大，键角越小，所以键角顺序为H2O<NH3<CH4，故A项、B项正确，C项错误；这三种分子中，CH4为非极性分子，NH3、H2O均为极性分子，D项错误。(3)由该化合物的熔沸点可判断它为分子晶体，分子晶体中均存在范德华力，由该分子的结构可以看出其晶体中还存在极性键和配位键；CO分子和N2分子互为等电子体，故CO分子的结构与N2类似，为C≡O，因此CO分子中σ键和π键的个数比为1∶2。(4)A与F形成的化合物为HF，它的分子间存在的氢键会使HF相互结合形成(HF)n，从而使得测的相对分子质量偏高。(5)Be和Al在元素周期表中位于对角线的位置，因此它们的有些性质是相似的。答案(1)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)F>N>O>C(2)CD(3)①分子晶体②BDF③1∶2(4)氟化氢气体中存在因氢键而相互缔合形成的缔合分子(HF)n(5)Be与Al在元素周期表中位于对角线的位置5．(15分)(·贵州省六校联考)在电解炼铝过程中加入冰晶石(用“A”代替)，可起到降低Al2O3熔点的作用。冰晶石的生产原理为2Al(OH)3＋12HF＋3Na2CO3=2A＋3CO2↑＋9H2O。根据题意完成下列填空：(1)冰晶石的化学式为________，含有离子键、________等化学键。(2)生成物中含有10个电子的分子是________(写分子式)，该分子的空间构型为________，中心原子的杂化方式为________。(3)反应物中电负性最大的元素为________(填元素符号)，写出其原子最外层的电子排布图：________。(4)Al单质的晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。若已知Al的原子半径为d，NA代表阿伏加德罗常数，Al的相对原子质量为M，则一个晶胞中Al原子的数目为________；Al晶体的密度为________(用字母表示)。解析(1)冰晶石的化学式为Na3AlF6，Na＋与AlFeq\o\al(3－,6)之间为离子键，而AlFeq\o\al(3－,6)是以配位键形成的。(2)生成物中10电子分子是H2O，氧原子采取sp3杂化，由于氧原子含有两对孤电子对，故分子结构为V形。(3)F是电负性最大的元素，其最外层电子排布图为。(4)铝晶胞的原子处于晶胞顶角和面心，故一个晶胞含有的Al原子数目为6×eq\f(1,2)＋8×eq\f(1,8)＝4。设Al晶胞的边长为a，则有：2a2＝(4d)2，a＝2eq\r(2)d，Al晶胞的体积为V＝16eq\r(2)d3，故Al晶体的密度为eq\f(M,4\r(2)d3NA)。答案(1)Na3AlF6配位键(2)H2OV形sp3(3)F(4)4eq\f(M,4\r(2)d3NA)6．(15分)X、Y、Z、R、W均为周期表中前四周期的元素，其原子序数依次增大；X2－和Y＋有相同的核外电子排布；Z的气态氢化物的沸点比其上一周期同族元素气态氢化物的沸点低；R的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多；W为金属元素，X与W形成的某种化合物与Z的氢化物的浓溶液加热时反应可用于实验室制取Z的气体单质。回答下列问题(相关回答均用元素符号表示)：(1)R的基态原子的核外电子排布式是____________。(2)Z的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低的原因是__________________________________________________________________。(3)X与Z中电负性较大的是________。Z的某种含氧酸盐常用于实验室制取X形成的单质，此酸根离子的空间构型为________，此离子中所含化学键的类型是________，X—Z—X的键角________109°28′(填“＞”、“＜”或“＝”，已知：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)。(4)X与Y形成的化合物Y2X的晶胞如图。其中X离子的配位数为________，与一个X离子距离最近的所有的Y离子为顶点的几何体为________。该化合物与MgO相比，熔点较高的是________。(5)已知该化合物的晶胞边长为apm，则该化合物的密度为________g·cm－3(只要求列出算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的数值为NA)。解析(1)依据洪特规则可推知前四周期中基态原子中单电子数最多也即价层电子排布式为3d54s1(单电子数为6)，则R为铬元素，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。(2)结合题干信息可推知元素X、Y、Z、W分别为O、Na、Cl、Mn；因HF分子间存在氢键，而HCl分子间不存在氢键，故沸点：HF＞HCl。(3)O与Cl中电负性较大的是O；Cl的含氧酸盐中用于实验室制取氧气的盐为KClO3，ClOeq\o\al(－,3)的价层电子对数为4(3个σ键、1个孤电子对)，故ClOeq\o\al(－,3)的空间构型(VSEPR模型为四面体)为三角锥形；ClOeq\o\al(－,3)中Cl、O间为共价键，由于中心原子上存在一对孤电子对，孤电子对的排斥力大于成键电子对，故O—Cl—O的键角小于109°28′。(4)由晶胞结构可知O2－(晶胞中空心球)的配位数为8；与一个O2－距离最近的Na＋为顶点形成的几何体为立方体；由于Mg2＋所带电荷数比Na＋多，且离子半径小于Na＋的离子半径，因此MgO的晶格能大于Na2O的，则熔点：MgO＞Na2O。(5)利用“均摊法”可知一个晶胞中含有4个Na2O微粒，故该化合物的密度为eq\f(4×62,NA×a3×10－30)g·cm－3(注：1pm＝10－10cm)。答案(1)1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1(2)HF分子间存在氢键，而HCl分子间不存在氢键(3)O三角锥形共价键(或极性键、配位键均可)＜(4)8立方体或正方体MgO(5)eq\f(4×62,NA×a3×10－30)三、高档题7．(15分)(·石家庄联考)元素周期表第ⅤA族元素包括氮、磷、砷(As)、锑(Sb)等。这些元素无论在研制新型材料，还是在制作传统化肥、农药等方面都发挥了重要的作用。请回答下列问题：(1)N4分子是一种不稳定的多氮分子，这种物质分解后能产生无毒的氮气并释放出大量能量，能被应用于制造推进剂或炸药。N4是由四个氮原子组成的氮单质，其中氮原子采用的轨道杂化方式为sp3，该分子的空间构型为________，N—N键的键角为________。(2)基态砷原子的最外层电子排布式为________。(3)电负性是用来表示两个不同原子形成化学键时吸引键合电子能力的相对强弱，是元素的原子在分子中吸引共用电子对的能力。由此判断N、P、As、Sb的电负性从大到小的顺序是______________。(4)联氨(N2H4)可以表示为H2N—NH2，其中氮原子采用的轨道杂化方式为________，联氨的碱性比氨的碱性________(填“强”或“弱”)，其原因是_________________________________________________________________。写出N2H4与N2O4反应的化学方程式：____________________。(5)元素X与N同周期，且X的原子半径是该周期主族元素原子半径中最小的，X与Ca形成的化合物CaX2的晶胞结构如图所示：CaX2的晶体类型是________，一个晶胞中含有Ca的离子数为________，含有X的离子数为________。解析(1)N4中氮原子的轨道杂化方式为sp3，其空间构型可参照P4(白磷)，应为正四面体结构，N—N键的键角为60°；(2)砷位于第四周期ⅤA族，其最外层电子排布式为4s24p3；(3)同主族元素从上到下，元素的电负性逐渐减小；(4)联氨(HN2—NH2)中氮原子与其他原子结合形成三个σ键，还有一对孤电子对，其轨道杂化方式为sp3；与NH3相比，N2H4碱性弱，因为N2H4相当于NH3的一个H原子换成了—NH2，N原子的吸电子能力远强于H原子，因此N2H4中的N原子上电子云密度小于NH3，更难结合H＋；(5)N元素位于第二周期，该周期中原子半径最小的主族元素为F，CaF2为离子晶体，该晶胞中Ca2＋的个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，F－均在晶胞内部，故为8个。答案(1)正四面体60°(2)4s24p3(3)N>P>As>Sb(4)sp3弱N2H4中的N原子上电子云密度小于NH3，更难结合H＋2N2H4＋N2O4=3N2＋4H2O(5)离子晶体48专题十五有机化学基础(选考)[最新考纲]1．有机化合物的组成与结构(1)能根据有机化合物的元素含量、相对分子质量确定有机化合物的分子式；(2)了解常见有机化合物的结构。了解有机物分子中的官能团，能正确地表示它们的结构；(3)了解确定有机化合物结构的化学方法和某些物理方法；(4)了解某些有机化合物存在同分异构现象，能判断简单有机化合物的同分异构体(不包括手性异构体)；(5)能根据有机化合物命名规则命名简单的有机化合物；(6)能列举事实说明有机物分子中基团之间存在相互影响。2．烃及其衍生物的性质与应用(1)以烷、烯、炔和芳香烃的代表物为例，比较它们在组成、结构、性质上的差异；(2)了解天然气、石油液化气和汽油的主要成分及其应用；(3)举例说明烃类物质在有机合成和有机化工中的重要作用；(4)了解卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯的典型代表物的组成和结构特点以及它们的相互联系；(5)了解加成反应、取代反应和消去反应；(6)结合实际了解某些有机化合物对环境和健康可能产生的影响，关注有机化合物的安全使用问题。3．糖类、氨基酸和蛋白质(1)了解糖类的组成和性质特点，能举例说明糖类在食品加工和生物质能能源开发上的应用；(2)了解氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质，氨基酸与人体健康的关系；(3)了解蛋白质的组成、结构和性质；(4)了解化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。4．合成高分子化合物(1)了解合成高分子化合物的组成与结构特点，能依据简单合成高分子化合物的结构分析其链节和单体；(2)了解加聚反应和缩聚反应的特点；(3)了解新型高分子材料的性能及其在高新技术领域中的应用；(4)了解合成高分子化合物在发展经济、提高生活质量方面的贡献。自查1．官能团与有机物的性质官能团主要化学性质烷烃①在光照下发生卤代反应；②不能使酸性KMnO4溶液褪色；③高温分解不饱和烃烯烃①跟X2、H2、HX、H2O等发生加成反应；②加聚；③易被氧化，可使酸性KMnO4溶液褪色炔烃—C≡C—①跟X2、H2、HX、H2O等发生加成反应；②易被氧化，可使酸性KMnO4溶液褪色；③加聚苯①取代——硝化反应、磺化反应、卤代反应(Fe或Fe3＋作催化剂)；②与H2发生加成反应苯的同系物①取代反应；②使酸性KMnO4溶液褪色续表卤代烃—X①与NaOH溶液共热发生取代反应；②与NaOH醇溶液共热发生消去反应醇—OH①跟活泼金属Na等反应产生H2；②消去反应，加热时，分子内脱水生成烯烃；③催化氧化；④与羧酸及无机含氧酸发生酯化反应酚—OH①弱酸性；②遇浓溴水生成白色沉淀；③遇FeCl3溶液呈紫色醛①与H2加成为醇；②被氧化剂(如O2、[Ag(NH3)2]＋、Cu(OH)2等)氧化为羧酸羧酸酸的通性；②酯化反应酯发生水解反应，生成羧酸(盐)和醇2.常见重要官能团的检验方法官能团种类试剂判断依据碳碳双键或碳碳三键溴的CCl4溶液橙红色褪去酸性KMnO4溶液紫红色褪去卤素原子NaOH溶液、稀硝酸、AgNO3溶液有沉淀生成醇羟基钠有H2放出酚羟基FeCl3溶液显紫色浓溴水有白色沉淀产生醛基银氨溶液有银镜生成新制Cu(OH)2悬浊液有砖红色沉淀产生羧基NaHCO3溶液有CO2气体放出3.提纯常见有机物的方法混合物试剂分离方法主要仪器甲烷(乙烯)溴水洗气洗气瓶苯(乙苯)酸性KMnO4溶液，NaOH溶液分液分液漏斗溴乙烷(乙醇)水分液分液漏斗苯(苯酚)NaOH溶液分液分液漏斗硝基苯(苯)——蒸馏蒸馏烧瓶乙醇(H2O)新制生石灰蒸馏蒸馏烧瓶乙酸乙酯(乙酸、乙醇)饱和Na2CO3溶液分液分液漏斗乙醇(乙酸)NaOH溶液蒸馏蒸馏烧瓶乙烷(乙炔)酸性KMnO4溶液、NaOH溶液洗气洗气瓶自悟1．具有相同官能团的物质是否一定属于同一类物质？提示具有同一官能团的物质不一定是同一类有机物。如：(1)CH3—OH、虽都含有—OH官能团，但二者属不同类型的有机物。(2)含有醛基的有机物，有的属于醛类，有的属于酯类，有的属于糖类等。2．利用酸性KMnO4溶液是否能够鉴别烷烃和炔烃？是否能够除去烷烃中的炔烃？提示酸性KMnO4溶液可鉴别烷烃、炔烃，但不能用来除去烷烃中的炔烃，因为酸性KMnO4溶液可把炔烃氧化成其他物质，在除去炔烃的同时，又引入了其他杂质。3．醇的氧化产物与结构有怎样的关系？提示4．在有机反应中①取代反应，②水解反应，③消去反应，④加成反应，能引入羟基的反应有哪些？提示①取代反应，②水解反应，④加成反应。分别如：CH3CH2Br＋NaOHeq\o(→,\s\up7(H2O))CH3CH2OH＋NaBrCH3COOCH2CH3＋H2Oeq\o(,\s\up7(H＋))CH3COOH＋CH3CH2OHCH2=CH2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(催化剂))CH3CH2OH5．乙醇、苯酚、乙酸、水的分子结构中均有—OH，这些—OH的活泼性强弱顺序如何？为什么—OH的活泼性不同？提示—OH的活泼性由强到弱顺序为：乙酸>苯酚>水>乙醇。由于这些—OH所连的基团不同，—OH受相连基团的影响就不同，故羟基上的氢原子的活泼性也就不同。6．发生缩聚反应的单体分子中至少含有几个官能团？提示单体分子中至少含有2个官能团，官能团可以相同，也可以不同。7．如何检验溴乙烷在NaOH醇溶液中加热发生了消去反应？卤代烃发生消去反应有什么规律？提示把生成的气体通入酸性KMnO4溶液或溴的四氯化碳溶液，若能使酸性KMnO4溶液或溴的四氯化碳溶液褪色，则说明溴乙烷在NaOH醇溶液中发生了消去反应。卤代烃发生消去反应的规律为：。因此只含一个碳原子的卤代烃和连有卤素原子的碳原子无邻位碳原子或邻位碳原子上无氢原子卤代烃都不能发生消去反应。自建必考点一官能团与有机化合物的性质[突破核心考点]有关官能团性质的易混点1．注意苯环的结构与六元环的区别，不要看到含双键的六元环就认为是苯环。2．注意酚羟基的性质与醇羟基的区别。注意酚羟基与苯环的相互影响，如苯环邻对位氢易取代、酚羟基易电离等。3．注意醇的催化氧化规律，伯醇氧化为醛、仲醇氧化为酮，叔醇不能氧化。4．不是所有的醇或卤代烃都能发生消去反应的，与连有醇羟基(或卤素原子)的碳原子相邻的碳原子上没有氢原子，则不能发生消去反应。5．酚酯与普通酯的区别，1mol酚酯(如HCOOC6H5)水解时耗2molNaOH；1mol普通酯(如CH3COOC2H5)水解时耗1molNaOH。6．能与Na2CO3溶液发生反应的有：羧酸、苯酚，但苯酚与Na2CO3溶液反应生成NaHCO3而得不到CO2。【真题1】(·山东理综，10)莽草酸可用于合成药物达菲，其结构简式如图所示，下列关于莽草酸的说法正确的是()。A．分子式为C7H6O5B．分子中含有2种官能团C．可发生加成和取代反应D．在水溶液中羧基和羟基均能电离出H＋[思维提示]解析A项，莽草酸的分子式为C7H10O5，错误。B项，分子中含有羟基、羧基、碳碳双键三种官能团，错误。C项，在莽草酸中含有碳碳双键，所以能发生加成反应；因含有羧基及羟基，可发生酯化反应即取代反应，正确。D项，在水溶液中羟基不能电离出H＋，羧基能电离出H＋，错误。答案C【题组】1.(·西安联考)普伐他汀是一种调节血脂的药物，其结构简式如图所示(未表示出其空间构型)。下列关于普伐他汀的性质描述不正确的是()。A．能与FeCl3溶液发生显色反应B．能使酸性KMnO4溶液褪色C．能发生加成、取代、消去反应D．1mol该物质最多可与2molNaOH反应解析在普伐他汀的结构中含有的官能团有醇羟基(—OH)、羧基(—COOH)、酯基()和碳碳双键()，所以能发生取代反应、加成反应、消去反应，也能使酸性KMnO4溶液褪色。但因无酚羟基，故不能与FeCl3溶液发生显色反应。分子中的羧基(—COOH)和酯基()都能和NaOH溶液反应，故1mol该物质可与2molNaOH反应。答案A2．(·皖北统考)已知酯类在铜铬氧化物催化下与氢气反应得到醇：R1COOR2＋2H2eq\o(→,\s\up7(铜铬氧化物))R1CH2OH＋R2OH，羰基双键可同时被还原，但苯环在催化氢化过程中不发生变化。图为某有机物M的结构简式：请回答下列问题。(1)M的分子式为________。(2)M分子中的含氧官能团为________(填字母代号)。A．醇羟基B．酚羟基C．酯基D．羧基E．醚键(3)写出M在足量的NaOH溶液中发生反应的化学方程式：______________。将反应中生成的有机物用稀硫酸酸化，所得的有机物N再与足量的溴水反应，最多可消耗Br2的物质的量为________。(4)写出有机物M在铜铬氧化物催化下与足量H2反应的化学方程式：__________________________________________________________________。(5)设(4)中生成的相对分子质量较大的有机物为P，则N与P的关系为________(填字母代号)。A．同一种物质B．同系物C．同分异构体D．同素异形体解析(2)有机物M中的官能团只有两种：酚羟基和酯基。(3)1molM最多可消耗5molNaOH。酚与溴水反应时，应在酚羟基的邻、对位发生取代。(4)M属于碳酸酯，1molM可消耗3molH2。(5)有机物N与P都是。答案(1)C20H14O5(2)BC(3)＋5NaOH→＋NaOCOONa＋3H2O6mol(4)＋3H2eq\o(→,\s\up7(铜铬氧化物))＋CH3OH(5)A[掌握方法技能]常见官能团的特征反应1．能使溴水褪色的有机物通常含有、—C≡C—或—CHO。2．能使酸性高锰酸钾溶液褪色的有机物通常含有、—C≡C—、—CHO或苯的同系物。3．能发生加成反应的有机物通常含有、—C≡C—、—CHO或苯环，其中—CHO和苯环一般只能与H2发生加成反应。4．能发生银镜反应或能与新制Cu(OH)2悬浊液反应的有机物必含有—CHO。5．能与钠反应放出H2的有机物必含有—OH或—COOH。6．能与Na2CO3或NaHCO3溶液反应放出CO2或使石蕊试液变红的有机物必含有—COOH。7．能发生消去反应的有机物为醇或卤代烃等。8．能发生水解反应的有机物为卤代烃、酯(油脂)、糖或蛋白质等。9．遇FeCl3溶液显紫色的有机物必含有酚羟基。10．能发生连续氧化的有机物是伯醇或烯烃。必考点二常见有机反应类型[突破核心考点]有机反应类型往往与官能团的性质结合在一起进行综合考查。有机反应类型的判断通常有以下四个方面：1．不同有机反应类型的特征反应条件。2．反应物和生成物的组成和结构。3．不同官能团的特征反应类型。4．不同试剂可能发生的常见反应类型。【真题2】(·全国新课标Ⅱ，38)化合物I(C11H12O3)是制备液晶材料的中间体之一，其分子中含有醛基和酯基。I可以用E和H在一定条件下合成：已知以下信息：A的核磁共振氢谱表明其只有一种化学环境的氢；②eq\o(→,\s\up7(①B2H6),\s\do5(②H2O2/OH－))R—CH2CH2OH；③化合物F苯环上的一氯代物只有两种；④通常在同一个碳原子上连有两个羟基不稳定，易脱水形成羰基。回答下列问题：(1)A的化学名称为__________。