2020届高考化学一轮复习物质结构与性质学案(1)

2020届高考化学一轮复习物质结构与性质学案(1)

物质结构与性质 ‎【考纲解读】‎ ‎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。‎ ‎【重点、难点剖析】‎ 一、基态原子核外电子排布常见表示方法 ‎1．基态原子核外电子排布常见表示方法(以硫原子为例)‎ 表示方法 举例 原子结构示意图 电子式 ‎· ·‎ 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。‎ 三、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NH，n＝＝4；‎ ‎④若为阴离子，则加上电荷数，如SO，n＝＝4。‎ ‎(2)中心原子上的孤电子对数＝(a－xb)‎ 注意：①分子：a为中心原子的价电子数 ‎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。‎ 四、分子立体构型与价键模型 ‎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 CO2‎ ‎0‎ ‎2‎ 直线形 直线形 SO2‎ ‎1‎ ‎3‎ 平面三角形 V形 H2O ‎2‎ ‎4‎ 正四面体形 V形 BF3‎ ‎0‎ ‎3‎ 平面三角形 平面三角形 CH4‎ ‎0‎ ‎4‎ 正四面体形 正四面体形 NH ‎0‎ ‎4‎ 正四面体形 正四面体形 NH3‎ ‎1‎ ‎4‎ 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 sp ‎1个s轨道，1个p轨道 直线形 CO2、BeCl2、HgCl2‎ sp2‎ ‎1个s轨道，2个p轨道 平面三角形 BF3、BCl3、HCHO sp3 ‎ ‎1个s轨道，3个p轨道 ‎ 等性杂化 ‎ 正四面体 CH4、CCl4、NH ‎ 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 ‎0‎ sp CO2、BeCl2‎ 平面三角形 ‎0‎ sp2‎ BF3、HCHO V形 ‎1‎ SO2‎ 正四面体形 ‎0‎ sp3‎ CH4、CCl4、NH 三角锥形 ‎1‎ NH3、H3O＋‎ V形 ‎2‎ H2O、H2S ‎4.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，CO、NO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NH价电子为8，CO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。‎ 五、晶体结构与性质 ‎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1 ‎710 ℃‎，MgO的熔点为2 ‎852 ℃‎。‎ ‎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。‎ 六、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。‎ 七、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，F2N2，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：NaNa>K>Rb>Cs。‎ ‎【题型示例】‎ 题型一　原子结构与性质 例1．（2018年全国卷II）硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：‎ H2S S8‎ FeS2‎ SO2‎ SO3‎ H2SO4‎ 熔点/℃‎ ‎−85.5‎ ‎115.2‎ ‎>600（分解）‎ ‎−75.5‎ ‎16.8‎ ‎10.3‎ 沸点/℃‎ ‎−60.3‎ ‎444.6‎ ‎−10.0‎ ‎45.0‎ ‎337.0‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）基态Fe原子价层电子的电子排布图（轨道表达式）为__________，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_________形。‎ ‎（2）根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是_________。‎ ‎（3）图（a）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__________。‎ ‎（4）气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为_____形，其中共价键的类型有______种；固体三氧化硫中存在如图（b）所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为________。‎ ‎（5）FeS2晶体的晶胞如图（c）所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为___________g·cm−3；晶胞中Fe2+位于所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为______nm。‎ ‎【答案】(1). (2). 哑铃（纺锤） (3). H2S (4). S8相对分子质量大，分子间范德华力强 (5). 平面三角 (6). 2 (7). sp3 (8). (9). ‎ ‎（3）S8、二氧化硫形成的晶体均是分子晶体，由于S8相对分子质量大，分子间范德华力强，所以其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多；‎ ‎（4）气态三氧化硫以单分子形式存在，根据（2）中分析可知中心原子含有的价层电子对数是3，且不存在孤对电子，所以其分子的立体构型为平面三角形。分子中存在氧硫双键，因此其中共价键的类型有2种，即σ键、π键；固体三氧化硫中存在如图（b）所示的三聚分子，该分子中S原子形成4个共价键，因此其杂化轨道类型为sp3。 ‎ ‎ 【变式探究】(2016·高考全国丙卷)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：‎ ‎(1)写出基态As原子的核外电子排布式________。‎ ‎(2)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”)‎ ‎(3)AsCl3分子的立体构型为________，其中As的杂化轨道类型为________。‎ ‎(4)CaF3的熔点高于1 ‎000 ℃‎，GaCl3的熔点为‎77.9 ℃‎，其原因是______________________________________________________。‎ ‎(5)GaAs的熔点为1 ‎238 ℃‎，密度为ρ g·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MGa g·mol－1和MAs g·mol－1，原子半径分别为rGa pm和rAs pm，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________。‎ 型为sp3杂化，AsCl3分子的立体构型为三角锥形。(4)GaF3的熔点高于1 ‎000 ℃‎，GaCl3的熔点为‎77.9 ℃‎，其原因是GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，而离子晶体的熔点高于分子晶体。(5)GaAs的熔点为1 ‎238 ℃‎，其熔点较高，据此推知GaAs为原子晶体，Ga与As原子之间以共价键键合。分析GaAs的晶胞结构，4个Ga原子处于晶胞体内，8个As原子处于晶胞的顶点、6个As原子处于晶胞的面心，结合“均摊法”计算可知，每个晶胞中含有4个Ga原子，含有As原子个数为8×1/8＋6×1/2＝4(个)，Ga和As的原子半径分别为rGapm＝rGa×10－‎10cm，rAs pm＝rAs×10－‎10 cm，则原子的总体积为V原子＝4×π×[(rGa×10－‎10 cm)3＋(rAs×10－‎10 cm)3]＝×10－30(r＋r) cm3。又知Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol－1和MAs g·mol－1，晶胞的密度为ρ g·cm－3，则晶胞的体积为V晶胞＝4(MGa＋MAs)/ρNA cm3‎ ‎，故CaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为×100%＝×100%＝×100%。 状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根：其中Si原子的杂化形式为____________，Si与O的原子数之比为____________，化学式为________________。‎ ‎(6)一个硅原子与四个氧原子相连，形成4个σ键，硅原子最外层四个电子全部参与成键，无孤电子对，为sp3杂化；①、②两个氧原子有两个结构单元共用，如图，中间的结构单元均摊1，再加上其他2个氧原子，一个结构单元中含有一个硅原子，3个氧原子，依据化合价可知一个结构单元表现的化合价为－2，即化学式为SiO或[SiO3]。‎ 答案　(1)M　9　4‎ ‎(2)二氧化硅 ‎(3)共价键　3‎ ‎(4)Mg2Si＋4NH4Cl===SiH4＋4NH3＋2MgCl2‎ ‎(5)①C—C键和C—H键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成 ‎ ‎（5）由图示，堆积方式为六方最紧密堆积。为了计算的方便，选取该六棱柱结构进行计算。六棱柱顶点的原子是6个六棱柱共用的，面心是两个六棱柱共用，所以该六棱柱中的锌原子为12×+2×+3=6个，所以该结构的质量为6×65/NA g。该六棱柱的底面为正六边形，边长为a cm，底面的面积为6个边长为acm的正三角形面积之和，根据正三角形面积的计算公式，该底面的面积为6× cm2，高为c cm，所以体积为6× cm3。所以密度为： g·cm-3。‎ ‎【变式探究】【2017新课标2卷】[化学——选修3：物质结构与性质]（15分）‎ 我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl（用R代表）。回答下列问题：‎ ‎（1）氮原子价层电子对的轨道表达式（电子排布图）为_____________。‎ ‎（2）元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能（E1）。第二周期部分元素的E1变化趋势如图（a）所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是___________；氮元素的E1呈现异常的原因是__________。‎ ‎（3）经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图（b）所示。‎ ‎①从结构角度分析，R中两种阳离子的相同之处为_________，不同之处为__________。（填标号）‎ A．中心原子的杂化轨道类型 B．中心原子的价层电子对数 C．立体结构 D．共价键类型 ‎②R中阴离子N5-中的σ键总数为________个。分子中的大π键可用符号表示，其中m代表参与形成的大π键原子数，n代表参与形成的大π键电子数（如苯分子中的大π键可表示为），则N5-中的大π键应表示为____________。‎ ‎③图（b）中虚线代表氢键，其表示式为（NH4+）N-H┄Cl、____________、____________。‎ ‎（4）R的晶体密度为d g·cm-3，其立方晶胞参数为a nm，晶胞中含有y个[(N5)6(H3O)3(NH4)4‎ Cl]单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为______________。‎ ‎【答案】 同周期随着核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大 N的2p能级处于半充满状态，相对稳定，不易结合一个电子 ABD C 5NA （H3O+）O—H…N （NH4+））N—H…N ‎ ‎（3）①根据图(b)，阳离子是NH4＋和H3O＋，NH4＋中性原子N含有4个σ键，孤电子对数为(5－1－4×1)/2=0，价层电子对数为4，杂化类型为sp3，H3O＋中心原子是O，含有3个σ键，孤电子对数为(6－1－3)/2=1，空间构型为正四面体形，价层电子对数为4，杂化类型为sp3，空间构型为三角锥形，因此相同之处为ABD，不同之处为C；②根据图(b)N5－中σ键总数为5NA个；根据信息，N5－的大Π键应是表示为： ；③根据图(b)还有的氢键是：（H3O+）O—H…N （NH4+）N—H…N；‎ ‎（4）根据密度的定义有，d=g/cm3，解得y=。 ‎ 答案：(1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2　2‎ ‎(2)①正四面体　②配位键　N　③高于　NH3分子间可形成氢键　极性　sp3　(3)金属　铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子　(4)①3∶1　‎ ‎②×107‎ ‎ 【举一反三】(2015·山东理综，33，15分)氟在自然界中常以CaF2的形式存在。‎ ‎(1)下列关于CaF2的表述正确的是________。‎ a．Ca2＋与F－间仅存在静电吸引作用 b．F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点高于CaCl2‎ c．阴阳离子比为2∶1的物质，均与CaF2晶体构型相同 d．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电 ‎(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AlF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·mol－1，F—F键的键能为159 kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为242 kJ·mol－1，则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol－1。ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”或“低”)。‎ 解析　(1)a.Ca2＋与F－间既存在静电吸引作用又存在静电斥力，错误；b.CaF2与CaCl2中离子所带电荷数相同，而F－的离子半径小于Cl－，故晶格能：CaF2＞CaCl2，所以CaF2的熔点高于CaCl2，正确；c.晶体构型还与离子的大小有关，所以阴阳离子比为2∶1的物质，不一定与CaF2晶体构型相同，错误；d.离子晶体在熔融时发生电离从而导电，正确。(2)CaF2难溶于水，但可溶于含Al3＋的溶液中，是因为生成了AlF，离子方程式为3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF。(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对孤对电子，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·mol－1＋159 kJ·mol－1×3－ECl－F×6＝－313 kJ·mol－1，解得Cl－F键的平均键能为ECl－F＝172 kJ·mol－1。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。 ‎ 答案　(1)1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3)　O ‎(2)sp3杂化和sp2杂化　7NA(或7×6.02×1023)‎ ‎(3)H‎2F＋　H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键 ‎【变式探究】(2014·课标全国卷Ⅱ，37，15分)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题：‎ ‎(1)b、c、d中第一电离能最大的是________(填元素符号)，e的价层电子轨道示意图为__________________。‎ ‎(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为________；分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是________(填化学式，写出两种)。‎ ‎(3)这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是________；酸根呈三角锥结构的酸是________(填化学式)。‎ ‎(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1，则e离子的电荷为________。‎ ‎(5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。‎ 该化合物中，阴离子为________，阳离子中存在的化学键类型有________；该化合物加热时首先失去的组分是________，判断理由是___________________________________________________________‎ ‎__________________________________________________________________。‎ 能最大的是N；Cu的价层电子轨道示意图为。 (2)NH3分子呈三角锥形，分子中N原子采取sp3杂化；分子中含有极性键和非极性键的化合物有H2O2和N2H4等。(3)这些元素形成的含氧酸有HNO3、HNO2、H2SO4、H2SO3等，其中中心原子价层电子对数为3的是HNO2和HNO3，酸根呈三角锥结构的酸是H2SO3。(4)图1所示晶胞中e离子数＝4，c离子数＝1＋8×＝2，则N(Cu)∶N(O)＝4∶2＝2∶1，该离子化合物的化学式为Cu2O，故铜离子的电荷为＋1。(5)5种元素形成的离子化合物中阴离子呈四面体结构，阴离子为SO；由题图2可知阳离子是[Cu (NH3)4(H2O)2]2＋，化学键类型有共价键和配位键，该离子中，H2O分子离Cu2＋较远，Cu2＋与H2O分子间的配位键比Cu2＋与NH3分子间的配位键弱，故该化合物加热时，首先失去的组分是H2O。 ‎ ‎【变式探究】【2017新课标3卷】[化学——选修3：物质结构与性质]（15分）‎ 研究发现，在CO2低压合成甲醇反应（CO2+3H2=CH3OH+H2O）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）CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。‎ ‎（3）在CO2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(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在________。‎ ‎（5）MgO具有NaCl型结构（如图），其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420nm，则r(O2-)为________nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a' =0.448 nm，则r(Mn2+)为________nm。‎ ‎【答案】 1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2 O Mn sp sp3 H2O>CH3OH>CO2>H2，H2O与CH3OH均为非极性分子，H2O中氢键比甲醇多，CO2分子量较大，范德华力较大 π键 离子键 0.148 0.076‎ ‎（2）CO2和CH3OH的中心原子C原子的价层电子对数分别为2和4，所以CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为sp和sp3。‎ ‎（3）在CO2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H2O>CH3OH>CO2>H2，原因是常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体，液体的沸点高于气体；H2O与CH3OH均为非极性分子，H2O中氢键比甲醇多，所以水的沸点高于甲醇；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。 ‎ ‎（5）因为O2－是面心立方最密堆积方式，面对角线是O2－半径的4倍，即4r=a，解得r= nm=0.148nm；MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构，Mn2＋构成的是体心立方堆积，体对角线是Mn2＋‎ 半径的4倍，面上相邻的两个Mn2＋距离是此晶胞的一半，因此有=0.076nm。 ‎ ‎ 【变式探究】(2016·四川，8，13分)M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z是一种过渡元素。M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍，R是同周期元素中最活泼的金属元素，X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物，Z的基态原子4s和3d轨道半充满。请回答下列问题：‎ ‎(1)R基态原子的电子排布式是__________________________________________，‎ X和Y中电负性较大的是________(填元素符号)。‎ ‎(2)X的氢化物的沸点低于与其组成相似的M的氢化物，其原因是___________ _____________________________________________________________。‎ ‎(3)X与M形成的XM3分子的空间构型是________。‎ ‎(4)M和R所形成的一种离子化合物R‎2M晶体的晶胞如图所示，则图中黑球代表的离子是________(填离子符号)。‎ ‎(5)在稀硫酸中，Z的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化M的一种氢化物，Z被还原为＋3价，该反应的化学方程式是_____________________________________________________________________。‎ 子排布式是[Ne]3s1或1s22s22p63s1；S和Cl中，非金属性强的电负性大，故电负性较大的是Cl。(2)由于氧原子电负性大，H2O分子能形成氢键，而H2S不能，故H2O的沸点远远高于H2S。(3)SO3中硫原子的价层电子对数是：3＋(6－3×2)×＝3，没有孤电子对，分子的空间构型是平面三角形。(4)白球个数：8×＋6×＝4，黑球个数：8，由于这种离子化合物的化学式为Na2O，黑球代表的是Na＋。(5)根据题意，在稀硫酸中K2Cr2O7被还原为Cr3＋，则被氧化的化合物是H2O2，H2O2被氧化为O2，反应的化学方程式是3H2O2＋K2Cr2O7＋4H ‎2SO4===Cr2(SO4)3＋3O2↑＋7H2O＋K2SO4。‎ ‎【答案】　(1)[Ne]3s1(或1s22s22p63s1)　Cl ‎(2)H2S分子间不存在氢键，H2O分子间存在氢键 ‎(3)平面三角形　(4)Na＋‎ ‎(5)3H2O2＋K2Cr2O7＋4H2SO4===Cr2(SO4)3＋3O2↑＋7H2O＋K2SO4‎ ‎ 【举一反三】(2015·课标全国卷Ⅰ，37，15分)碳及其化合物广泛存在于自然界中，回答下列问题：‎ ‎(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)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是______________________‎ ‎_________________________________________________________________。‎ ‎(3)CS2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________________________________________________‎ ‎__________________________________________________________________。‎ ‎(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。‎ 答案　(1)电子云　2‎ ‎(2)C有4个价电子且半径小，难以通过得或失电子达到稳定电子结构 ‎(3)σ键和π键　sp杂化　CO2、COS、SCN－、OCN－等 ‎(4)分子 　(5)①3　2　②12　4‎ ‎【变式探究】(2015·课标全国卷Ⅱ，37，15分)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：‎ ‎(1)四种元素中电负性最大的是________(填元素符号)，其中C原子的核外电子排布式为________。‎ ‎(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________。‎ ‎(3)C和D反应可生成组成比为1∶3的化合物E，E的立体构型为________，中心原子的杂化轨道类型为________。‎ ‎(4)化合物D‎2A的立体构型为________，中心原子的价层电子对数为________，单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D‎2A，其化学方程式为____________________________________________________。‎ ‎(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·cm－3 )________________________。‎ 答案　(1)O　1s22s22p63s23p3(或[Ne] 3s23p3)‎ ‎(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 ‎(3)三角锥形　sp3‎ ‎(4)V形　4　2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl(或2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋CO2＋2NaCl)‎ ‎(5)Na2O　8　＝‎2.27 g/cm3‎ ‎【变式探究】(2014·山东理综，33，12分)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。‎ ‎(1)图甲中，1号C与相邻C形成σ键的个数为________。‎ ‎(2)图乙中，1号C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角________(填“＞”“＜”或“＝”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。‎ ‎(3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中，则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有________(填元素符号)。‎ ‎(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，晶胞如图丙所示，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________。‎ 答案　(1)3　(2)sp3　＜　(3)O、H　(4)12　M‎3C60‎ ‎【变式探究】元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍。‎ ‎ (1)X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。‎ ‎①在1个晶胞中，X离子的数目为________。‎ ‎②该化合物的化学式为________。‎ ‎(2)在Y的氢化物(H2Y)分子中，Y原子轨道的杂化类型是________。‎ ‎(3)Z的氢化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y，其原因是________________。‎ ‎(4)Y与Z可形成YZ。‎ ‎①YZ的空间构型为________(用文字描述)。②写出一种与YZ互为等电子体的分子的化学式：____________________。‎ ‎(5)X的氯化物与氨水反应可形成配合物[X(NH3)4]Cl2，1 mol该配合物中含有σ键的数目为________。‎ 答案　(1)①4　②ZnS　(2)sp3‎ ‎(3)水分子与乙醇分子之间形成氢键 ‎(4)①正四面体　②CCl4或SiCl4等 ‎(5)16NA或16×6.02×1023个