复习题多媒体教案及点评

学案17

物质结构与性质

[高考关键词]

1.电子排布式、电子排布图。2.电离能、电负性变化规律。3.极性键和非极性键、σ键和π键。4.分子空间构型、杂化轨道、价层电子对互斥、等电子体。5.分子间作用力、氢键。6.晶体模型、晶胞中微粒个数和相对位置。

核心考点回扣

1.原子结构与性质

(1)原子序数为24的元素原子的基态原子

①核外电子排布式为__________________，价电子排布式是____________；

②有________个电子层，________个能级；有______个未成对电子；

③在周期表中的位置是第______周期第____族。

(2)试用“>”、“<”或“＝”表示元素C、N、O、Si的下列关系：

①第一电离能：_____________________________________________(用元素符号表示，下同)。

②电负性：_____________________________________________________________________。

③非金属性：___________________________________________________________________。

2.分子结构与性质

分析下列化学式，选出划线元素符合要求的物质：

A.C2H2

B.H2O

C.BeCl2

D.CH4

E.C2H4

F.N2H4

(1)既有σ键，又有π键的是________。

(2)sp3杂化的是________；sp2杂化的是________；sp杂化的是________。

(3)分子构型为正四面体的是__________，为“V”形的是________，为直线形的是________。

(4)分子间能形成氢键的物质是________，能作配体形成配位键的是________。

(5)含有极性键的非极性分子是____________。

3.晶体结构与性质

(1)如图为NaCl晶胞示意图，边长为a cm，在1 mol的晶胞中，

①含有________个Na，1个Na周围与其距离最近并且距离相等的Cl有________个，形成________构型；

②NaCl的密度为________________________________________________________________。

(2)用“>”、“<”或“＝”表示下列物质的熔沸点关系：

①H2O________H2S

②CH4________CCl4

＋＋－

③Na________Mg

④CaO________MgO ⑤金刚石________石墨

⑥SiO2________CO2

4.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

(1)基态Mn2的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5(

) ＋(2)含有非极性键的分子不一定是非极性分子(

) (3)原子晶体的熔沸点一定大于离子晶体(

) (4)金属晶体的熔沸点不一定大于分子晶体(

) (5)元素的电负性：Al>Si(

) (6)金属键具有方向性和饱和性(

) (7)SiO2和CO2都是非极性分子(

) (8)沸点：H2O>NH3>PH3(

) (9)氧的电子排布图[He]

(

) (10)CS2分子中σ键与π键数目之比为2∶1(

) 高考题型1

核外电子排布与元素性质

1.(2015·高考题组合)按要求完成下列填空：

(1)[2015·全国卷Ⅰ，37(1)]处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。

(2)[2015·全国卷Ⅱ，37(1)]O、Na、P、Cl四种元素中电负性最大的是________(填元素符号)，其中磷原子的核外电子排布式为________。

(3)[2015·福建理综，31(1)(3)①]CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为________________________________________________________________________；

基态Ni原子的电子排布式为____________________，该元素位于元素周期表的第________族。

(4)[2015·海南，19－Ⅱ(1)]钒在元素周期表中的位置为________________，其价层电子排布图为________________________________________________________________________。

2.(2013·高考题组合)按要求完成下列填空：

(1)[2013·新课标全国卷Ⅰ，37(1)]基态Si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________、电子数为________。

(2)[2013·福建理综，31(1)(2)②]依据第2周期元素第一电离能的变化规律，参照下图中B、F元素的位置，用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。

基态铜原子的核外电子排布式为_________________________________________________。

(3)[2013·新课标全国卷Ⅱ，37(1)(2)改编]Ni2＋的价层电子排布图为__________________________。F、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)

1.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

原子结构示意图

电子式

电子排布式

1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4

举例

电子排布图

(2)常见错误防范

①电子排布式

a.3d、4s书写顺序混乱

2262626Fe：1s2s2p3s3p4s3d×如：

2262662Fe：1s2s2p3s3p3d4s√

b.违背洪特规则特例

2262642Cr：1s2s2p3s3p3d4s×如：

2262651Cr：1s2s2p3s3p3d4s√2262692Cu：1s2s2p3s3p3d4s×

22626101Cu：1s2s2p3s3p3d4s√

②电子排布图

2.电离能和电负性

(1)元素第一电离能的周期性变化规律

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等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)和全满(p6、d10、f14)结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能。

(2)电离能、电负性大小判断

①规律：在周期表中，电离能、电负性从左到右逐渐增大，从上往下逐渐减小。

②特性：同周期主族元素，第ⅡA族(ns2)全充满、ⅤA族(np3)半充满，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的ⅢA和ⅥA族元素。

③方法：我们常常应用化合价及物质类别判断电负性的大小，如O与Cl的电负性比较：a.HClO中Cl为＋1价、O为－2价，可知O的电负性大于Cl；b.Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物，可知O的电负性大于Cl。

考向1

由元素符号或原子序数直接书写或判断

1.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________；27号元素价层电子排布式为________，它位于第________周期第________族，其化学符号是________，有________个成单电子。

2.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。一般而言，为d0或d10排布时，无颜色；为d1～d9排布时，有颜色，如[Co(H2O)6]2显粉红色。据此判断＋[Mn(H2O)6]2______颜色(填“无”或“有”)。

＋3.C、Si、N元素的电负性由大到小的顺序是__________________________________________；

C、N、O、F元素的第一电离能由大到小的顺序是____________________。

4.根据题目要求写出下列有关的电子排布式：

(1)Se原子核外M层的电子排布式为__________。

(2)基态B原子的电子排布式为____________。

(3)将乙炔通入[Cu(NH3)2]Cl溶液生成Cu2C2红棕色沉淀。Cu基态核外电子排布式为________________。

5.(1)N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：

电离能

Ia/kJ·mol1

－＋I1

578 I2

1 817 I3

2 745 I4

11 578 ……

……

则该元素是________(填写元素符号)。

(2)基态锗(Ge)原子的电子排布式是________________，Ge的最高价氯化物分子式是________，该元素可能的性质或应用有________。

A.是一种活泼的金属元素

B.其电负性大于硫

C.其单质可作为半导体材料

D.能形成稳定氢化物GeH4

考向2

由元素的结构特点和在周期表中的位置判断

6.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1 C.原子的第一至第四电离能分别是：I1＝738 kJ·mol1

I2＝1 451 kJ·mol1

I3＝7 733 kJ·mol－－－1

I4＝10 540 kJ·mol1

－D.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________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

7.A、B、C、D、E代表5种元素。请回答下列问题：

(1)A元素基态原子的最外层有3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_________________________________________。

高考题型2

分子的结构与性质

1.(2015·高考题组合)按要求回答下列问题。

(1)[2015·全国卷Ⅰ，37(2)(3)]①碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是

________________________________________________________________________。

②CS2分子中，共价键的类型有___________________________________________________，

C原子的杂化轨道类型是________，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子________________________________________________________________________。

(2)[2015·江苏，21－(A)(2)(3)]①CH3COOH中C原子轨道杂化类型为________________；

1 mol CH3COOH分子含有σ键的数目为________。

②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__________________________________。

(3)[2015·海南，19－Ⅱ(3)(4)]①V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。SO2分子中S原子价层电子对数是________对，分子的立体构型为________；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为________；SO3的三聚体环状结构如图1所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为________；该结构中S—O键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约160 pm，较短的键为________(填图1中字母)，该分子中含有________个σ键。

②V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)，该盐阴离子的立体构型为________；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图2所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为__________________。

2.[2015·山东理综，33(2)(3)(4)]氟在自然界中常以CaF2的形式存在。

(2)CaF2难溶于水，但可溶于含Al3的溶液中，原因是

＋____________________________________________________________(用离子方程式表示)。

已知AlF36在溶液中可稳定存在。

－(3)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为________，其中氧原子的杂化方式为__________。

(4)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g) ΔH＝－313 kJ·mol1，F—F键的键能为159 kJ·mol1，Cl—Cl键的键能为242 kJ·mol1，则－－－ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol1。ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”－或“低”)。

1.共价键

(1)分类

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。

键能(2)描述共价键的参数键长键角

2.用价层电子对互斥理论判断分子空间构型

(1)价层电子对互斥模型说的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型，不包括孤电子对。

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。

中心原子的孤电子对数

0 1 2 0 0 0 1 分子或离子的价层电子对数

2 3 4 3 4 4 4 电子对空间构型

直线形

平面三角形

正四面体形

分子或离子的立体构型

直线形

V形

V形

分子或离子

CO2

SO2

H2O BF3

CH4

NH4

NH3

＋平面三角形

平面三角形

正四面体形

正四面体形

正四面体形

正四面体形

正四面体形

三角锥形

(2)运用价层电子对互斥模型可预测分子或离子的立体结构，但要注意判断其价层电子对数，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；

5＋1×4－1＋③若为阳离子，则减去电荷数，如NH4，n＝＝4；

26＋2－④若为阴离子，则加上电荷数，如SO2，n＝＝4。

423.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)看中心原子有没有形成双键或三键。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)由分子的空间构型结合价电子对互斥理论判断。没有填充电子的空轨道一般不参与杂化，1对孤电子对占据1个杂化轨道。如NH3为三角锥形，且有一对孤电子对，即4条杂化轨道应呈正四面体形，为sp3杂化。

考向1

分子空间构型与杂化轨道、价层电子对互斥模型的关系

1.肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物，则NH3分子的空间构型是________；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是__________。

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.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_____________________________________________________。

4.I3属于多卤素阳离子，根据VSEPR模型推测I3的空间构型为________，中心原子杂化类型为________。

5.(1)S单质的常见形式为S8，其环状结构如图所示，S原子采用的轨道杂化方式是________________。

＋＋＋＋＋＋

(2)H2Se的酸性比H2S________(填“强”或“弱”)；气态SeO3分子的立体构型为__________，SO23离子的立体构型为____________。

－

得分技巧

熟记常见杂化轨道类型与分子构型规律

杂化轨道类型

参加杂化的原子轨道

1个s轨道，1个p轨道

1个s轨道，2个p轨道

1个s轨道，分子构型

示例

sp 直线形

CO2、BeCl2、HgCl2

sp

2平面三角形

等性杂化

BF3、BCl3、HCHO

＋正四面体

CH4、CCl4、NH4

具体情况不同

NH3(三角锥形)、

H2S、H2O(V形) sp

33个p轨道

不等性杂化

考向2

共价键类型与分子性质

6.(1)下列物质变化，只与范德华力有关的是________。

A.干冰熔化

B.乙酸汽化

C.乙醇与丙酮混溶

D.

E.碘溶于四氯化碳

F.石英熔融

(2)下列物质中，只含有极性键的分子是__________，既含离子键又含共价键的化合物是______________；只存在σ键的分子是________，同时存在σ键与π键的分子是________。

A.N2

B.CO2

C.CH2Cl2

D.C2H4

E.C2H6

F.CaCl2

G.NH4Cl 7.过渡金属配合物Ni(CO)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，则n＝__________。CO与N2结构相似，CO分子内σ键与π键个数之比为________。

238.(1)在①SiO23、②SO3、③CH3OH、④CS2、⑤CCl4五种微粒中，中心原子采取sp杂化的－－有________(填序号，下同)，分子中所有的原子均在同一平面的有__________，CS2属于__________(填“极性”或“非极性”)分子。

(2)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，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，COCl2分子的空间构型为______________________。

②Fe(CO)5在一定条件下发生分解反应：Fe(CO)5===Fe(s)＋5CO↑，反应过程中，断裂的化学键只有________键，形成的化学键是______________。

9.(1)BF3与一定量的水形成(H2O)2·BF3晶体Q，Q在一定条件下可转化为R：

晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及____________(填序号)。

a.离子键

b.共价键

c.配位键

d.金属键

e.氢键

f.范德华力

(2)已知苯酚()具有弱酸性，其Ka＝1.1×10－10；水杨酸第一级电离形成的离子能形成分子内氢键。据此判断，相同温度下电离平衡常数Ka2(水杨酸)________(填“＞”或“＜”)Ka(苯酚)，其原因是_________________________________。

得分技巧

氢键的存在及对物质性质的影响

(1)关于氢键：由已经和电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间形成的作用力。表示为A—H…B—(A、B为N、O、F，—表示共价键，…表示氢键)。

氢键不属于化学键，属于一种较弱的作用力，其大小介于范德华力和化学键之间。

氢键实质上也是一种静电作用。

氢键存在于水、醇、羧酸、酰胺、氨基酸、蛋白质、结晶水合物等中。

(2)氢键对物质性质的影响：①溶质分子和溶剂分子间形成氢键，溶解度骤增。如氨气极易溶于水；②分子间氢键的存在，使物质的熔沸点升高；③有些有机物分子可形成分子内氢键，则此时的氢键不能使物质的熔沸点升高。

高考题型3

晶体结构及简单计算

1.[2015·全国卷Ⅰ，37(4)(5)](4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于________晶体。

(5)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：

①在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C原子。

②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接________个六元环，六元环中最多有________个C原子在同一平面。

2.[2015·全国卷Ⅱ，37(2)(5)]A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2和B具有相同－＋的电子构型：C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题：

(2)单质A有两种同素异形体，其中沸点高的是________(填分子式)，原因是________________________________________________________________________；

A和B的氢化物所属的晶体类型分别为____________和________。

(5)A和B能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a＝0.566 nm，F的化学式为________；晶胞中A原子的配位数为________；列式计算晶体F的密度(g·cm3

)__________________________________ －___________________________________________________________。

3.(2014·组合高考题)按要求回答下列问题：

(1)[2014·江苏，21—(A)(5)]Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。铜晶胞结构如图所示，铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为________。

(2)[2014·山东理综，33(4)]石墨烯可转化为富勒烯(C60)，某金属M与C60可制备一种低温超导

材料，晶胞如图所示，M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为________，该材料的化学式为________。

(3)[2014·海南19—Ⅱ(3)(5)]碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：

C60属于________晶体，石墨属于________晶体。

金刚石晶胞含有____________个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r＝__________a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率______________________________(不要求计算结果)。

1.晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法

熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目

A.NaCl(含4个Na，4个Cl) B.干冰(含4个CO2) C.CaF2(含4个Ca2，8个F) ＋－＋－D.金刚石(含8个C) E.体心立方(含2个原子) F.面心立方(含4个原子) 2.物质熔沸点高低比较规律

(1)一般情况下，不同类型晶体的熔沸点高低规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，如：金刚石＞NaCl＞Cl2；金属晶体＞分子晶体，如：Na＞Cl2(金属晶体熔沸点有的很高，如钨、铂等，有的则很低，如汞等)。

(2)形成原子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，如：金刚石＞石英＞碳化硅＞晶体硅。

(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，如：MgO＞MgCl2，NaCl＞CsCl。

(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，如Al＞Mg＞Na。

(5)分子晶体的熔沸点比较规律

①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，如：HI＞HBr＞HCl；

②组成和结构不相似的分子，分子极性越大，其熔沸点就越高，如：CO＞N2；

③同分异构体分子中，支链越少，其熔沸点就越高，如：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷；

④同分异构体中的芳香烃及其衍生物，邻位取代物＞间位取代物＞对位取代物，如：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯。

考向1

晶体类型及性质判断

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

熔点/℃

沸点/℃

A.SiCl4是分子晶体

NaCl 810 1 465 KCl 776 1 418 AlCl3

190 180 SiCl4

－68 57 单质B 2 300 2 500

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

2.(2015·河北衡水中学期中)氮氧化铝(AlON)属于原子晶体，是一种超强透明材料，下列描述错误的是(

) A.AlON和SiO2的化学键类型相同

B.AlON和SiO2晶体类型相同

C.AlON和工业上通过电解法制备铝用的Al2O3的化学键类型不同

D.AlON和工业上通过电解法制备铝用的Al2O3的晶体类型相同

3.(1)C60和金刚石都是碳的同素异形体，二者相比较熔点高的是______________。

(2)超高导热绝缘耐高温纳米氮化铝在绝缘材料中应用广泛，氮化铝晶体与金刚石类似，每个Al原子与______个氮原子相连，与同一个N原子相连的Al原子构成的空间构型为__________，氮化铝晶体属于________晶体。

(3)金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液态Ni(CO)4，呈正四面体构型。试推测Ni(CO)4的晶体类型是________，Ni(CO)4易溶于下列______(填字母)。

A.水

C.苯

B.四氯化碳

D.硫酸镍溶液

(4)氯化铝在177.8 ℃时升华，蒸气或熔融状态以Al2Cl6形式存在。下列关于氯化铝的推断错误的是________。

A.氯化铝为共价化合物

C.氯化铝难溶于有机溶剂

B.氯化铝为离子化合物

D.Al2Cl6中存在配位键

(5)氢键对物质性质具有一定的影响，下列现象与氢键无关的是________(填字母)。

A.水在结冰时体积膨胀

B.NH3比PH3热稳定性好

C.在稀溶液中，盐酸比氢氟酸的酸性强

D.甘油、浓硫酸都呈黏稠状

考向2

晶胞的计算

4.[2013·山东理综，32(2)]利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，右图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为________，该功能陶瓷的化学式为

__________。

5.根据下列各晶胞示意图，简单计算有关问题：

(1)N与B能够形成一种硬度接近金刚石的物质，其晶体结构如图，若其晶胞边长为a pm，则其密度为________g·cm3(只列算式)。

－(2)N和Cu元素形成的化合物的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式为________。该化合物的相对分子质量为M，NA为阿伏加德罗常数。若该晶胞的边长为a pm，则该晶体的密度是________g·pm3。

－(3)S与Cu形成化合物晶体的晶胞如图所示。已知该晶体的密度为a

g·cm3，则该晶胞的体积为________cm3(NA表示阿伏加德罗常数的值)。

－考向3

物质结构与性质的综合

6.芦笋中的天冬酰胺(结构如图)和微量元素硒、铬、锰等，具有提高身体免疫力的功效。

(1)天冬酰胺所含元素中，________(填元素名称，下同)元素基态原子核外未成对电子数最多，第一电离能最大的是________。

(2)天冬酰胺中碳原子的杂化轨道类型为________，分子中σ和π键数目之比为________。

(3)H2S和H2Se的参数对比见下表。

化学式

H2S H2Se 键长/nm 1.34 1.47 键角

92.3°

91.0°

沸点/℃

－60.75 －41.50 H2Se的晶体类型为________，H2S的键角大于H2Se的原因可能是________________________。

(4)写出铬的基态电子排布式____________。

(5)金属铬为体心立方晶体，晶胞结构如下图。若铬的密度为ρ

g·cm3，相对原子质量为M，－

NA表示阿伏加德罗常数的值，则铬原子的半径为________________cm。

7.已知：A、B、C、D、E、F是周期表中前36号元素，A是原子半径最小的元素，B元素基态原子的2p轨道上只有两个电子，C元素的基态原子L层只有2对成对电子，D是元素周期表中电负性最大的元素，E2的核外电子排布和Ar原子相同，F的核电荷数是D和E的核电＋荷数之和。

请回答下列问题：

(1)分子式为BC2的空间构型为________；F2的核外电子排布式为__________________。

＋(2)A分别与B、C形成的最简单化合物的稳定性B______C(填“大于”或“小于”)；A、C两元素可组成原子个数比为1∶1 的化合物，C元素的杂化类型为______________。

(3)A2C所形成的晶体类型为__________；F单质形成的晶体类型为____________________，其采用的堆积方式为____________________。

(4)F元素氧化物的熔点比其硫化物的熔点__________(填“高”或“低”)，请解释其原因

________________________________________________________________________。

(5)D跟E可形成离子化合物，其晶胞结构如图。该离子化合物晶体的密度为ρ g·cm3，则晶－胞的体积是______(用含ρ的代数式表示)。

8.化合物A(H3BNH3)是一种潜在的储氢材料，可由六元环状物质(HB===NH)3通过反应3CH4＋2(HB===NH)3＋6H2O===3CO2＋6H3BNH3制得。A在一定条件下通过多步去氢可最终转化为氮化硼(BN)。请回答下列问题：

(1)H3BNH3的等电子体是__________，(HB===NH)3的等电子体是________。

(2)下列对合成A的反应方程式的讨论中正确的是________(填字母)。

a.反应前后碳原子的轨道杂化类型不变

b.反应前后氮原子的轨道杂化类型不变

c.键角的大小关系：CO2>CH4>H2O d.第一电离能的大小关系：N>O>C>B e.生成物H3BNH3中存在配位键

(3)六方氮化硼和石墨是等电子体，其结构如图1所示，六方氮化硼________(填“能”或“不能”)导电。

(4)立方氮化硼和金刚石是等电子体，其晶胞如图2所示，则处于晶胞顶点上的原子的配位数为____________，若晶胞边长为361.5 pm，则立方氮化硼的密度是_______________ g·cm3(只－要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的值为NA)。

答案精析

学案17

物质结构与性质

核心考点回扣

1.(1)①1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1

3d54s1

②4

7

6

③四

ⅥB

(2)①N>O>C>Si

②O>N>C>Si

③O>N>C>Si 2.(1)AE

(2)BDF

E

AC

(3)D

B

AC

(4)BF

BF (5)ACDE 4×58.5－3.(1)①4NA

6

正八面体

②ρ＝3g·cm3

(2)①>

②< aNA③<

④<

⑤<

⑥> 4.(1)√

(2)√

(3)×

(4)√

(5)×

(6)×

(7)×

(8)√

(9)×

(10)×

高考题型1 真题调研

1.(1)电子云

2

(2)O

1s22s22p63s23p3(或[Ne] 3s23p3)

(3)H、C、O

1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2

Ⅷ

(4)第4周期ⅤB族

2.(1)M

9

4 (2)如图

1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1

(3)

解析

(1)硅的基态原子中，能量最高的能层是第三电子层，符号为M，该能层有9个原子轨道，电子数为4。

(2)第2周期元素的第一电离能从左向右逐渐增大，但由于N元素的2p轨道处于半充满状态，较稳定，所以N元素的第一电离能大于O，据此可标出C、N、O三种元素的相对位置。

对点模拟

1.C

3d74s2

四

Ⅷ

Co

3 2.有

3.N>C>Si

F>N>O>C 4.(1)3s23p63d10

(2)1s22s22p1

(3)1s22s22p63s23p63d10

5.(1)Al

(2)1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2

GeCl4

C 6.(1)

(2)3

哑铃(或纺锤)

(3)泡利原理

(4)ⅦB

d

3d54s2

(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

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。(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。

7.(1)N

(2)Cl

K (3)Fe

1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) (4)Cu

1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1) 解析

(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，则其价电子构型为2s22p3，元素符号为N。

(2)B元素的负一价离子的电子层结构与氩相同，则B为Cl元素，C元素的正一价离子的电

子层结构与氩相同，则C为K元素。

(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，即三价阳离子的构型为3d5，则原子的价电子构型为3d64s2，元素符号是Fe，基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。

(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即价电子构型为3d104s1，所以它的元素符号为Cu，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。

高考题型2 真题调研

1.(1)①C有4个价电子且半径较小，难以通过得或失电子达到稳定电子结构

②σ键和π键

sp

CO2、SCN

(2)①sp3、sp2

7 mol或7NA

②H2F

H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键

＋－(3)①3

V形

sp2杂化

sp3杂化

a

12 ②正四面体形

NaVO3

解析

①SO2分子中S原子价电子排布式为3s23p4，价层电子对数是3对，分子的立体构型为V形；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为sp2杂化；根据题中SO3的三聚体环状结构图，可知该结构中S原子形成了四个共价键，则杂化轨道类型为sp3杂化；该结构中S—O键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约160 pm，a键除了σ键外还有π键的成分，b键为σ键，故较短的键为a，由图可知该分子中含有12个σ键。②钒酸钠(Na3VO4)中的阴离子VO34的中心原子(V)有4对价层电子对，且与4个O原子形成了4个共－价键，故其立体构型为正四面体形；由偏钒酸钠的阴离子呈如题中图2所示的无限链状结构，可知偏钒酸钠的阴离子为VO3，则偏钒酸钠的化学式为NaVO3。

32.(2)3CaF2＋Al3===3Ca2＋AlF36

(3)V形

sp

(4)172

低

＋＋－－解析

(2)CaF2难溶于水，但可溶于含Al3的溶液中，是因为生成了AlF3离子方程式为3CaF26，＋－＋Al3===3Ca2＋AlF36。(3)OF2中O原子与2个F原子形成了2个σ键，O原子还有2对＋＋－孤电子对，所以O原子的杂化方式为sp3杂化，其空间构型为V形。(4)根据ΔH与键能的关系可得：242 kJ·mol1＋159 kJ·mol1×3－ECl－F×6＝－313 kJ·mol1，解得Cl—F键的平均键－－－能为ECl－F＝172 kJ·mol1。组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，晶－体的熔沸点越高，故ClF3的熔、沸点比BrF3的低。

对点模拟

1.三角锥形

sp3

2.sp3

小于

3.sp3

H2O中O原子有两对孤电子对，H3O中O原子只有一对孤电子对，排斥力较小

＋4.V形

sp3

7＋2－1解析

中心I原子的价层电子对数＝＝4，为sp3杂化，有两对孤电子对。

25.(1)sp3杂化

(2)强

平面三角形

三角锥形

6.(1)AE

(2)BC

G

CE

ABD 7.4

1∶2 解析

由题意知：中心原子Ni的价电子数为10，而每个CO提供电子数为2，故n＝4；CO与N2分子中都存在三键，故σ键与π键个数比为1∶2。

8.(1)②③⑤

①④

非极性

(2)①3

1

sp2

平面三角形

②配位

金属键

4－2×3＋2解析

(1)首先判断中心原子的孤电子对数：①＝0、

2②6－2×3＋24－2×24－1×4＝1、③CH3OH中的C原子无孤电子对、④＝0、⑤＝0；所以222杂化方式分别为①sp2、②sp3、③sp3、④sp、

⑤sp3；①sp2杂化且无孤电子对、④sp杂化，所以①、④中的原子均在同一平面内。(2)①中心原子C无孤电子对，所以是sp2杂化，分子构型为平面三角形；②Fe与CO之间形成的是配位键，金属晶体中存在的是金属键。

9.(1)ad (2)＜

高考题型3 真题调研

中形成分子内氢键，使其更难电离出H

＋1.(4)分子

(5)①3

2

②12

4 解析

(4)Fe(CO)5的熔沸点低，为分子晶体。(5)①由图可知，石墨烯中每个碳被3个六元环1所共有，每个六元环占有的碳原子数为6×＝2。②金刚石晶体中每个碳原子被12个环所共3有。六元环呈船式或椅式结构，最多有4个原子共平面。

2.(2)O3

O3相对分子质量较大，范德华力较大

分子晶体

离子晶体

(5)Na2O

8

4×62 g·mol1－cm3

－7－1≈2.27 g·3230.566×10 cm×6.02×10 mol－解析

由C元素原子核外电子总数是最外层电子数的3倍可知，C是磷元素；由A2和B－＋

具有相同的电子构型，且A、B原子序数小于15可知，A是氧元素，B是钠元素；A、B、C、D四种元素的原子序数依次增大，C、D为同周期元素，且D元素最外层有一个未成对电子，因此D是氯元素。(2)氧元素有O2和O3两种同素异形体，相对分子质量O3>O2，范德华力O3>O2，则沸点O3>O2。A和B的氢化物分别是H2O和NaH，所属晶体类型分别为分子晶体1和离子晶体。(5)根据化合物F的晶胞结构，利用均摊法可计算出氧原子个数：N(O)＝8×＋816×＝4，钠原子全部在晶胞内，N(Na)＝8，因此F的化学式为Na2O；以顶角氧原子为中心，2与氧原子距离最近且等距离的钠原子有8个，即晶胞中A 原子的配位数为8；晶胞参数即晶4×62 g·mol1－123m6.02×10 mol－胞的棱长a＝0.566 nm，晶体F的密度＝＝cm3。

－73≈2.27 g·V0.566×10 cm－3.(1)12 解析

铜晶体中每个铜原子距离周围最近的铜原子为一个平面上对角线上的原子，每个平面有4个，有3个面共12个。

(2)12

M3C60

1解析

M原子位于晶胞的棱上与内部，棱上有12个M，内部有9个M，其个数为12×＋9411＝12，C60分子位于顶点和面心，C60分子的个数为8×＋6×＝4，M原子和C60分子的个82数比为3∶1，则该材料的化学式为M3C60。

48×πr3333π(3)分子

混合

8

＝

38a16解析

C60中构成的微粒是分子，所以属于分子晶体；石墨的层内原子间以共价键结合，层与层之间以分子间作用力结合，所以石墨属于混合晶体。由金刚石的晶胞结构可知，晶胞内部有4个C原子，面心上有6个C原子，顶点有8个C原子，所以金刚石晶胞中C原子数11目为4＋6×＋8×＝8；若C原子半径为r，金刚石的边长为a，根据硬球接触模型，则正28133方体对角线长度的就是C—C键的键长，即a＝2r，所以r＝a，碳原子在晶胞中的空间4484438×πr38×π×a33383π占有率w＝＝＝。

33aa16对点模拟

1.D

[由表中所给熔点、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。]

2.D

[SiO2与AlON同属原子晶体，晶体中只有共价键，A、B均正确；工业上通过电解法制备铝用的Al2O3是离子晶体，晶体中含离子键，C正确，D错误。]

3.(1)金刚石

(2)4

正四面体形

原子

(3)分子晶体

BC

(4)BC (5)BC 4.2

BN 11解析

○：1＋8×＝2，：1＋4×＝2 84所以每个晶胞中含有B原子、N原子的个数均为2，其化学式为BN。

5.(1)4×25

－6.02×10×a×1010323＋－＋－(2)Cu3N

M

NAa311解析

该晶胞中N原子个数＝8×＝1，Cu原子个数＝12×＝3，所以其化学式为Cu3N，84MNAM－晶胞的边长为a pm，其体积为a3pm3，密度＝＝pm3。

3

g·VNAa384(3)

aNA11解析

该晶胞含Cu：8×＋6×＝4，S原子个数为4，因此化学式为CuS，晶胞体积V＝824×64＋32384m/ρ＝＝

cm3。

aNANA×ρ6.(1)氮

氮

(2)sp3和sp2

8∶1

(3)分子晶体

由于硫的电负性强于Se的电负性，形成的共用电子对斥力大，键角大

332M(4)1s2s2p3s3p3d4s或[Ar]3d4s

(5)

4ρNA226265151解析

(1)天冬酰胺中含有H、C、N、O四种元素，基态原子核外未成对电子数分别为1、2、3、2，因此氮元素基态原子核外未成对电子数最多。H、C、N、O第一电离能最大的是N。

(2)分子中亚甲基和次甲基中的碳原子均为sp3杂化，羰基碳为sp2杂化。一分子天冬酰胺中含有16个σ键和2个π键，因此σ键和π键的数目之比为8∶1。

(3)H2Se均由非金属元素构成，沸点很低，其晶体应为分子晶体。硫原子的电负性强于Se的电负性，形成的共用电子对斥力大，因此H2S中键角大。

(4)铬的原子序数为24，其基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。

1(5)在铬的晶胞中含有铬原子数为1＋8×＝2。

832M2M g－3设晶胞的边长为a cm，则＝ρ g·cm，则a＝

cm。在晶胞中，立方体的体NA·a3 cm3ρNA3332M对角线是铬原子半径的4倍，则体对角线为3a，铬原子半径为a＝

cm。

44ρNA7.(1)直线形

1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9

(2)小于

sp3

(3)分子晶体

金属晶体

面心立方最密堆积

(4)高

因为CuO的晶格能大于CuS的晶格能

5.2×10(5)ρ－22cm3

解析

原子半径最小的元素A为氢元素，基态原子的2p轨道上只有两个电子的B元素为碳元素，C为氧元素，电负性最大的元素D是氟元素，E为钙元素，F为29号铜元素。(2)比较非金属性可知稳定性CH4

8.(1)CH3CH3

(4)4

(2)cde

(3)不能

25×4

－361.5×10103×NA解析

(1)根据等电子体的概念和(HB===NH)3的结构(六元环状)可得出答案。(2)CH4中碳原子的轨道杂化类型为sp3杂化，而CO2中碳原子的轨道杂化类型为sp杂化，a错；(HB===NH)3中氮原子的轨道杂化类型为sp2杂化，而H3BNH3中氮原子的轨道杂化类型为sp3杂化，b错。(3)六方氮化硼晶体中无自由移动的电子，因此不能导电。(4)一个立方氮化硼晶胞中含有4个25×4N原子和4个B原子。一个晶胞的质量为

g，一个立方氮化硼晶胞的体积是(361.5 pm)3，NA因此立方氮化硼的密度是25×4－

g·cm3。

－103361.5×10×NA