全国版2021高考化学一轮复习题型突破13物质结构与性质的综合应用课件

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《 物质结构与性质 》 选修 3 第十一章 题型突破 13 　 物质结构与性质的综合应用 物质结构与性质的综合应用题是高考命题选考题中的经典题型，该题型命题形式和命题角度灵活，涵盖知识广，有关核外电子的排布规律、元素的电离能、电负性的变化规律及其应用、化学键类型的判断、价层电子对互斥模型、杂化轨道类型以及微粒的立体构型的判断、晶体的类型及性质、配位数、晶胞模型的分析及计算等都是物质结构选考模块的必考点，其中有关晶胞模型的分析及计算是该题型解题的难点，同时该题型还能够很好地考查学生分析问题和解决问题的能力，以及空间想象和逻辑思维能力，题目难度一般较大，复习备考时要引起特别关注。该题型解题的关键是深刻理解物质结构的相关理论，构建解决问题的思维模型，以结构决定性质为抓手，找准问题的切入点进行解题。 1 ． 判断 σ 键和 π 键及其个数 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。 2 ． 判断中心原子的杂化轨道类型 (1) 根据价层电子对数判断 01 解 题 策 略 价层电子对数 杂化轨道类型 2 sp 3 sp 2 4 sp 3 4 ． 晶体结构中的有关计算 (1) 确定晶体的化学式：根据晶胞的结构特点利用均摊法确定。 ①图示： [ 示例 1] 某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示，该晶胞的质量为 ________g 。 [ 示例 2] (2016 · 全国卷 Ⅲ ， 37) GaAs 晶体的密度为 ρ g · cm － 3 ，其晶胞结构如图所示。 Ga 和 As 的摩尔质量分别为 M Ga g · mol － 1 和 M As g · mol － 1 ，原子半径分别为 r Ga pm 和 r As pm ，阿伏加德罗常数值为 N A ，则 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为 _____________________________ 。 [ 示例 3] (2018 · 全国卷 Ⅰ ， 35(5)) Li 2 O 具有反萤石结构，晶胞如图所示。已知晶胞参数为 0.466 5 nm ，阿伏加德罗常数的值为 N A ，则 Li 2 O 的密度为 _______________________ g · cm ﹣3 ( 列出计算式 ) 。 [ 示例 4] Cu 与 F 形成的化合物的晶胞结构如图所示，若晶体密度为 a g · cm － 3 ，则 Cu 与 F 最近距离为 ______________________pm 。 ( 阿伏加德罗常数用 N A 表示，列出计算表达式，不用化简；图中○为 Cu ，●为 F) 02 真 题 示 例 1 ． (2018 · 全国卷 Ⅲ ， 35) 锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题： (1)Zn 原子核外电子排布式为 ________________________________________ 。 (2) 黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由 Zn 和 Cu 组成。第一电离能 I 1 (Zn)_____ I 1 (Cu)( 填 “ 大于 ” 或 “ 小于 ” ) 。原因是 ___________________________ _______________ 。 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 或 [Ar]3d 10 4s 2 大于　 Zn 核外电子排布为全满结构， 较难失电子 (3)ZnF 2 具有较高的熔点 (872 ℃) ，其化学键类型是 ________ ； ZnF 2 不溶于有机溶剂而 ZnCl 2 、 ZnBr 2 、 ZnI 2 能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是 ____________ ___________________________________________________________________ 。 (4)《 中华本草 》 等中医典籍中，记载了炉甘石 (ZnCO 3 ) 入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。 ZnCO 3 中，阴离子空间构型为 ________________ ， C 原子的杂化形式为 ________ 。 离子键　 　 ZnF 2 为离子化合物，极性大， ZnCl 2 、 ZnBr 2 、 ZnI 2 的化学键以共价键为主，极性较小 平面三角形 sp 2 (5) 金属 Zn 晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为 _______________________ 。六棱柱底边边长为 a cm ，高为 c cm ，阿伏加德罗常数的值为 N A ， Zn 的密度为 ____________________g · cm － 3 ( 列出计算式 ) 。 解析　 (1) 锌的核外有 30 个电子，因此其核外电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 ，也可写作 [Ar] 3d 10 4s 2 。 (2) 锌的价层电子排布式为 3d 10 4s 2 ，为全满稳定结构，较难失去电子，铜的价层电子排布式为 3d 10 4s 1 ，较易失去一个电子，因此锌的第一电离能大于铜的第一电离能。 六方最密堆积 (A 3 型 ) (3) 由 ZnF 2 的熔点为 872 ℃ 可知， ZnF 2 应为离子晶体，因此化学键类型为离子键。 ZnF 2 为离子化合物，极性较大，不溶于有机溶剂； ZnCl 2 、 ZnBr 2 、 ZnI 2 的化学键以共价键为主，极性较小，能够溶于有机溶剂。 (4)C 原子价层电子对数 n ＝ (4 ＋ 3 × 0 ＋ 2)/2 ＝ 3 ，因此 C 原子为 sp 2 杂化， CO 的空间构型为平面三角形。 2 ． (2017 · 全国卷 Ⅲ ， 35) 研究发现，在 CO 2 低压合成甲醇反应 (CO 2 ＋ 3H 2 ===CH 3 OH ＋ H 2 O) 中， Co 氧化物负载的 Mn 氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题： (1)Co 基态原子核外电子排布式为 ____________ 。元素 Mn 与 O 中，第一电离能较大的是 ________ ，基态原子核外未成对电子数较多的是 ________ 。 (2)CO 2 和 CH 3 OH 分子中 C 原子的杂化形式分别为 ______ 和 ________ 。 (3) 在 CO 2 低压合成甲醇反应所涉及的 4 种物质中，沸点从高到低的顺序为 _________________________ ，原因是 _______________________________________ ______________________________________________________________________ 。 (4) 硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料， Mn(NO 3 ) 2 中的化学键除了 σ 键处，还存在 ____________________ 。 [Ar]3d 7 4s 2 　 O Mn sp sp 3 H 2 O ＞ CH 3 OH ＞ CO 2 ＞ H 2 　 H 2 O 与 CH 3 OH 均为极性分子， H 2 O 中氢键比甲醇多； CO 2 与 H 2 均为非极性分子， CO 2 相对分子质量较大，范德华力较大 解析　 (1)Co 是 27 号元素，其基态原子核外电子排布式为 [Ar] 3d 7 4s 2 或 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 7 4s 2 。元素 Mn 与 O 中，由于 O 是非金属元素而 Mn 是金属元素，所以 O 的第一电离能大于 Mn 的。 O 基态原子核外电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 4 ，其核外未成对电子数是 2 ，而 Mn 基态原子核外电子排布式为 [Ar] 3d 5 4s 2 ，其核外未成对电子数是 5 ，因此 Mn 的基态原子核外未成对电子数比 O 的多。 (2)CO 2 和 CH 3 OH 的中心原子 C 的价层电子对数分别为 2 和 4 ，所以 CO 2 和 CH 3 OH 分子中 C 原子的杂化形式分别为 sp 和 sp 3 。 (3) 由于水和甲醇均为极性分子，二氧化碳和氢气均为非极性分子，所以水和甲醇的沸点高于二氧化碳和氢气的沸点；由于水分子中两个氢原子都可以参与形成分子间氢键，而甲醇分子中只有一个羟基上的氢原子可用于形成分子间氢键，所以水的沸点高于甲醇的沸点；由于二氧化碳的相对分子质量比氢气大，所以二氧化碳分子间作用力较大、沸点较高。 (4) 硝酸锰是离子化合物，硝酸根和锰离子之间形成离子键，硝酸根中 N 原子与 3 个氧原子形成 3 个 σ 键，硝酸根中存在氮氧双键，所以还存在 π 键。 03 即 时 训 练 3d 2 4s 2 　 N ＞ C ＞ H 　 N( 或氮 ) 　 19 N A ( 或 19×6.02×10 23 或　 1.1438×10 24 ) sp 3 、 sp 2 乙酸钠 ( 或 CH 3 COONa) 乙酸钠固体是离子晶体，乙酰氯固体是分子晶体 > 6 　 解析　 (1) 钛是 22 号元素，其基态原子电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 2 4s 2 ，价电子排布式为 3d 2 4s 2 。 (2)① 构成 4 — 二甲氨基吡啶的原子有 C 、 N 、 H ， C 、 N 同处于第二周期，随着原子序数增大，同周期从左到右电负性增大，而 H 位于第一周期，电负性较小，所以电负性 N>C>H 。同一周期，从左到右各元素的第一电离能总体呈增大的趋势，但是当原子的价电子层原子轨道为全满或者半满时状态稳定，所以它们的第一电离能比相邻的原子都要大，即 N 的第一电离能比相邻的 C 大，而 H 位于第一周期第一电离能较小，因此三种元素的第一电离能最大的是 N 元素。②根据 4 — 二甲氨基吡啶的结构，可知 1 mol 该分子中的 σ 键共有 19 mol 。分子中甲基上的 C 原子的杂化方为 sp 3 杂化，杂环上 C 原子的杂化方为 sp 2 杂化。 2 ． (2019 · 安徽皖北联考 ) 有 A 、 B 、 C 、 D 、 E 五种原子序数依次增大的元素 ( 原子序数均小于 30) 。 A 的基态原子 2p 能级有 3 个单电子； C 的基态原子 2p 能级有 1 个单电子； E 原子最外层有 1 个单电子，其次外层有 3 个能级且均排满电子； D 与 E 同周期，价电子数为 2 。则： (1)B 元素的氢化物的沸点是同族元素氢化物中最高的，原因是 ______________________ 。 (2)A 、 B 、 C 三种元素的氢化物稳定性由强到弱的顺序为 __________________( 用化学式表示 ) 。 (3)A 的最简单氢化物分子的立体构型为 ___________ ，其中 A 原子的杂化类型是 ______ 杂化。 H 2 O 分子间存在氢键 HF ＞ H 2 O ＞ NH 3 三角锥形 sp 3 (4)A 的单质中 σ 键的个数为 ______ ， π 键的个数为 ______ 。 (5) 写出基态 E 原子的价电子排布式： ________ 。 (6)C 和 D 形成的化合物的晶胞结构如图所示，已知晶体的密度为 ρ g · cm － 3 ， N A 为 阿伏加德罗常数的值，则晶胞边长 a ＝ ________cm( 用 ρ 、 N A 的计算式表示 ) 。 1 　 2 3d 10 4s 1