2019届二轮复习物质结构与性质题型的研究(选考)课件（129张）（全国通用）

2019届二轮复习物质结构与性质题型的研究(选考)课件（129张）（全国通用）

专题四　物质结构与性质题型的研究 ( 选考 ) 第三篇　综合大题题型研究 —— 主观题组件完美整合 热点题型一　电子排布式、电离能和电负性 热点题型二 　共价键类型、杂化轨道和空间结构 栏目索引 热点题型三　结构决定性质 —— 解释原因类简答题 热点题型四　晶体结构及简单计算 热点题型五　物质结构与性质综合题 热点题 型 一 电子排布式、电离能和电负性 高考必备 1. 熟记构造原理示意图 特别提醒 　能量相同的原子轨道在全满 (p 6 、 d 10 、 f 14 ) 、半满 (p 3 、 d 5 、 f 7 ) 和全空 (p 0 、 d 0 、 f 0 ) 状态时，体系的能量最低。如 24 Cr 的基态原子的核外电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 ，而不是 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 4 4s 2 。 2. 明确表示基态原子核外电子排布的四种方法 表示方法 举例 电子排布式 Cr ： 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 简化表示式 Cu ： [Ar] 3d 10 4s 1 价电子排布式 Fe ： 3d 6 4s 2 电子排布图 ( 或轨道表示式 ) O ： 3. 元素第一电离能的递变性   同周期 ( 从左到右 ) 同主族 ( 自上而下 ) 第一电离能 增大趋势 ( 注意第 Ⅱ A 族、第 Ⅴ A 族的特殊性 ) 依次减小 (1) 特例 当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空 (p 0 、 d 0 、 f 0 ) 、半充满 (p 3 、 d 5 、 f 7 ) 和全充满 (p 6 、 d 10 、 f 14 ) 的结构时，原子的能量较低，为稳定状态，该元素具有较大的第一电离能，如第一电离能： Be>B ； Mg>Al ； N>O ； P>S 。 (2) 应用 ① 判断元素金属性的强弱 电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。 ② 判断元素的化合价 如果某元素的 I n ＋ 1 ≫ I n ，则该元素的常见化合价为＋ n ，如钠元素 I 2 ≫ I 1 ，所以钠元素的化合价为＋ 1 价。 4. 元素电负性的递变性 (1) 规律 同周期元素从左到右，电负性依次增大；同主族元素自上而下，电负性依次减小。 (2) 应用 对点集训 题组一　真题演练 1. 原子的结构 (1) [2018· 全国卷 Ⅰ ， 35(1)] 下列 Li 原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为 ____ 、 ____( 填标号 ) 。 答案 D 　 C 解析　 D 选项表示基态，为能量最低状态； A 、 B 、 C 选项均表示激发态，但 C 选项被激发的电子处于高能级的电子数多，为能量最高状态。 解析 (2) [2017· 全国卷 Ⅰ ， 35(2)] 基态 K 原子中，核外电子占据的最高能层的符号是 ____ ，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为 _____ 。 答案 球形 N 解析　 K 原子位于第四周期，原子结构示意图为 ，核外电子排 布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 ，最高能层为 N 层，第 4 电子层为 4s 原子轨道， 为球形。 解析 (3) [2017· 全国卷 Ⅲ ， 35(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 ____ 。 答案 { 或 [ Ar ] 3d 7 4s 2 } Mn 解析　 Co 为 27 号元素，位于第四周期 Ⅷ 族，铁之后，将电子按照能量最低原理、泡利原理、洪特规则填入各电子轨道中，即可得到 Co 的基态原子核外电子排布式；金属性越强，第一电离能越小，而金属性： Mn ＞ O ，故第一电离能较大的为 O 。 Mn 原子的价电子排布式为 3d 5 4s 2 ，根据洪特规则，有 5 个未成对电子，而 O 原子的价电子排布式为 2s 2 2p 4 ，仅有 2 个未成对电子，故基态原子核外未成对电子数较多的是 Mn 。 解析 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 7 4s 2 O (4) [2016· 全国卷 Ⅱ ， 37(1)] 镍元素基态原子的电子排布式 为 _____ _ __________ _____________ ， 3d 能级上的未成对电子数为 ____ 。 答案 2 解析　 镍是 28 号元素，位于第四周期 Ⅷ 族，根据核外电子排布规则，其基态原子的电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2 或 [ Ar ] 3d 8 4s 2 ； 3d 能级有 5 个轨道，根据洪特原则，先占满 5 个自旋方向相同的电子，再分别占据三个轨道，电子自旋方向相反，所以未成对的电子数为 2 。 解析 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2 { 或 [ Ar ] 3d 8 4s 2 } (5) [2016· 全国卷 Ⅲ ， 37(1)] 写出基态 As 原子的核外电子排布 式 ______________________________________ 。 答案 解析　 As 的原子序数为 33 ，则其基态 As 原子的核外电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 或 [ Ar ] 3d 10 4s 2 4p 3 。 解析 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 { 或 [ Ar ] 3d 10 4s 2 4p 3 } (6) [2016· 江苏， 21(1)] Zn 2 ＋ 基态核外电子排布式为 ___________________ 。 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 { 或 [ Ar ] 3d 10 } 解析　 先写锌原子核外电子排布式 [Ar] 3d 10 4s 2 ，再由外向内失 2 个电子，得 Zn 2 ＋ 核外电子排布式为 [ Ar ] 3d 10 。 解析　 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。 大于 2. 元素的性质 ( 电离能、电负性 ) (1) [2018· 全国卷 Ⅲ ， 35(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 __________________________________________ 。 答案 Zn 核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子 解析 解析　 铜和镍属于金属，则单质铜及镍都是由金属键形成的晶体；铜失去的是全充满的 3d 10 电子，镍失去的是 4s 1 电子，所以 I Cu ＞ I Ni 。 (2) [2016· 全国卷 Ⅱ ， 37(3)] 单质铜及镍都是由 ______ 键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为 I Cu ＝ 1 958 kJ·mol － 1 、 I Ni ＝ 1 753 kJ·mol － 1 ， I Cu > I Ni 的原因是 _____________________________________________ 。 答案 铜失去的是全充满的 3d 10 电子，镍失去的是 4s 1 电子 解析 金属 解析　 同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，故原子半径 Ga 大于 As ， As 原子的 4p 轨道处于半充满的稳定结构，所以第一电离能 Ga 小于 As 。 (3) [2016· 全国卷 Ⅲ ， 37(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 ” ) 。 答案 解析 大于　 小于 (4) [2017· 江苏， 21(3)] C 、 H 、 O 三种元素的电负性由小到大的顺序为 _________ 。 H ” 或 “ < ” ) (2) 已知 X 、 Y 和 Z 均为第三周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表： 答案 ① 写出 X 的核外电子排布式： ___________________ 。 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 或 [Ne] 3s 1 ＞　 ＜ 电离能 /kJ·mol － 1 I 1 I 2 I 3 I 4 X 496 4 562 6 912 9 543 Y 738 1 451 7 733 10 540 Z 578 1 817 2 745 11 578 ② 元素 Y 的第一电离能大于 Z 的原因是 _____________________________ 。 (3) 中国古代四大发明之一 —— 黑火药，它的爆炸反应为 2KNO 3 ＋ 3C ＋ S K 2 S ＋ N 2 ↑ ＋ 3CO 2 ↑ ，除 S 外，上述元素的电负性从大到小依次为 ____________ 。 答案 Mg 原子的 3p 轨道全空，结构稳定 O ＞ N ＞ C ＞ K 热点题型二 　 共价键类型、杂化轨道和空间结构 高考必备 1.σ 键、 π 键的判断方法 (1) 由轨道重叠方式判断 “ 头碰头 ” 重叠为 σ 键， “ 肩并肩 ” 重叠为 π 键。 (2) 由共用电子对数判断 单键为 σ 键；双键或三键，其中一个为 σ 键，其余为 π 键。 (3) 由成键轨道类型判断 s 轨道形成的共价键全都是 σ 键；杂化轨道形成的共价键全部为 σ 键。 2. 杂化轨道和空间结构的判断方法 (1) 明确杂化轨道类型与分子结构的关系 杂化轨道类型 杂化轨道数目 分子构型 实例 sp 2 直线形 CO 2 、 BeCl 2 、 HgCl 2 sp 2 3 平面三角形 BF 3 、 BCl 3 、 CH 2 O sp 3 4 等性杂化：正四面体 CH 4 、 CCl 4 、 不等性杂化：具体情况不同 NH 3 ( 三角锥形 ) 、 H 2 S 、 H 2 O(V 形 ) (2) 应用价层电子对互斥理论判断 ① 基本观点：分子中的价电子对 ( 包括成键电子对和孤电子对 ) 由于相互排斥作用，尽可能趋向彼此远离。 ② 价电子对数的计算 价电子对数＝成键电子对＋中心原子的孤电子对数＝ ③ 价层电子对互斥理论在判断分子构型中的应用。 价层电子 对数目 电子对的 立体构型 成键电 子对数 孤电 子对数 分子的立体构型 实例 2 直线形 2 0 直线形 CO 2 、 C 2 H 2 3 三角形 3 0 三角形 BF 3 、 SO 3 2 1 V 形 SnCl 2 、 PbCl 2 4 四面体 4 0 正四面体 3 1 三角锥形 NH 3 、 PH 3 2 2 V 形 H 2 O 、 H 2 S (3) 应用等电子体原理判断 ① 基本观点：原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，具有许多相近的性质 。 ② 熟记下列常见的等电子体 微粒 通式 价电子总数 立体构型 AX 2 16e － 直线形 AX 3 24e － 平面三角形 AX 2 18e － V 形 AX 4 32e － 正四面体形 AX 3 26e － 三角锥形 CO 、 N 2 AX 10e － 直线形 AX 4 8e － 正四面体形 对点集训 题组一　真题演练 1. [2018· 全国卷 Ⅰ ， 35(3)] LiAlH 4 是有机合成中常用的还原剂， LiAlH 4 中的阴离子空间构型是 _________ 、中心原子的杂化形式为 ____ 。 LiAlH 4 中，存在 _____( 填标号 ) 。 A. 离子键 B.σ 键 C.π 键 D. 氢键 正四面体 sp 3 AB 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2. [2018· 全国卷 Ⅲ ， 35(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 ____ 。 答案 平面三角形 sp 2 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 解析 V 形　 sp 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 4. [2017· 江苏， 21(2)] 丙酮 ( ) 分子中碳原子轨道的杂化类型是 ________ ， 1 mol 丙酮分子中含有 σ 键的数目为 _____ 。 答案 解析 sp 2 和 sp 3 9 N A 解析　 丙酮中 —CH 3 中碳原子形成 4 个单键，为 sp 3 杂化，羰基中碳原子形成 3 个 σ 键， 1 个 π 键，为 sp 2 杂化。丙酮的结构式为 ，有 9 个 σ 键 (6 个 C—H ， 2 个 C—C,1 个 C—O) 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 题组二　最新模拟 5.CS 2 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 CS 2 具有相同空间构型和键合形式的分子或离子 ___________ 。 答案 解析 解析　 S = =C = =S 中，存在 σ 键和 π 键；分子是直线形， C 原子采取 sp 杂化。 σ 键和 π 键 CO 2 、 COS sp 1 2 3 4 5 6 7 8 9 6. 磷和氯反应可生成组成比为 1 ∶ 3 的化合物，该化合物的立体构型为 __________ ，中心原子的杂化轨道类型为 _____ 。 答案 解析 解析　 PCl 3 中， P 含有一对孤电子对，价层电子对数为 4 ，立体构型为三角锥形，中心原子 P 采取 sp 3 杂化。 三角锥形 sp 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 7. 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 ) 。 答案 解析 解析　 两个成键原子间有且只有一个 σ 键， 1 号 C 与周围 3 个碳原子形成 3 个 σ 键。 3 (1) 图甲中， 1 号 C 与相邻 C 形成 σ 键的个数为 ___ 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (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。 答案 解析 解析　 图乙中， 1 号 C 形成了 4 个 σ 键，杂化方式为 sp 3 ，形成四面体结构， 1 号 C 与相邻 C 形成的键角为 109°28 ′ ；而甲中 1 号 C 形成平面三角形结构， 1 号 C 与相邻 C 形成的键角为 120° ，因此图乙中的键角小。 sp 3 < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 8. 甲醛 (H 2 C = =O) 在 Ni 催化作用下加氢可得甲醇 (CH 3 OH) ，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。 答案 解析 解析　 甲醇中碳原子形成 4 个 σ 键，为 sp 3 杂化，甲醇分子内 O—C—H 键角接近 109°28 ′ ，甲醛分子的空间构型为平面形， O—C—H 键角接近 120° 。 sp 3 小于 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9.(1)S 单质的常见形式为 S 8 ，其环状结构如图所示， S 原子采用的轨道杂化方式是 _____ 。 sp 3 解析　 首先根据 S 8 的结构和价电子特点，确定其杂化方式。 S 的价电子数是 6 ，其中形成 2 个 σ 键，还有两对孤电子对，故杂化方式为 sp 3 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (2)H 2 Se 的酸性比 H 2 S ____( 填 “ 强 ” 或 “ 弱 ” ) ；气态 SeO 3 分子的立体构型为 _______ _ ___ ， 离子 的立体构型为 ______ _ __ 。 强 解析　 H—Se 键的键长比 H—S 键的键长长，所以 H—Se 键易断裂，故 H 2 Se 的酸性比 H 2 S 的强； SeO 3 中 Se 的杂化方式为 sp 2 ，立体构型为平面三角形； 中 S 的杂化方式为 sp 3 ，与 3 个 O 原子配位，故立体构型为三角锥形。 答案 解析 平面三角形 三角锥形 1 2 3 4 5 6 7 8 9 热点题型三 　 结构决定性质 —— 解释原因类简答题 高考必备 1. 孤电子对对键角的影响 (1) 孤电子对比成键电子对的斥力大，排斥力大小顺序为 LP—LP ≫ LP—BP>BP—BP(LP 代表孤电子对， BP 代表成键电子对 ) 。 (2) 排斥力大小对键角的影响 分子 杂化轨道角度 排斥力分析 实际键角 H 2 O 109°28 ′ LP—LP ≫ LP—BP>BP—BP 105° NH 3 109°28 ′ LP—BP>BP—BP 107° COCl 2 120° C==O 对 C—Cl 的排斥力大于 C—Cl 对 C—Cl 的排斥力 形成两种键角分别为 124.3° 、 111.4° 2. 范德华力、氢键、共价键对物质性质的影响   范德华力 氢键 共价键 作用微粒 分子 H 与 N 、 O 、 F 原子 强度比较 共价键＞氢键＞范德华力 影响因素 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大 形成氢键元素的电负性 原子半径 对性质的影响 影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质 分子间氢键使熔、沸点升高，溶解度增大 键能越大，稳定性越强 3. 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：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，如：金刚石＞ NaCl ＞ Cl 2 ；金属晶体＞分子晶体，如： Na ＞ Cl 2 ( 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 ＞ MgCl 2 ， 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 ＞ N 2 ； 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。 4. 答题模板 —— 结构决定性质简答题 首先叙述结构，然后阐述原理，最后回扣本题结论。 例 　 [2016· 全国卷 Ⅰ ， 37(2)(3)] (2)Ge 与 C 是同族元素， C 原子之间可以形成双键、三键，但 Ge 原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析，原因 是 _________________________ _ __________________________ ______________________________________ _ _ 。 答案 Ge 原子半径大，原子间形成的 σ 单键较长， p-p 轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成 π 键 答题模板 (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 _________ _____________________________________________________________________________________________________ 。 答案 GeCl 4 、 GeBr 4 、 GeI 4 的熔、沸点依次增高。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 答题模板   GeCl 4 GeBr 4 GeI 4 熔点 / ℃ － 49.5 26 146 沸点 / ℃ 83.1 186 约 400 题组一　真题演练 1. [2018· 全国卷 Ⅲ ， 35(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 ________________________________________ ___________________________ 。 答案 解析 对点集训 ZnF 2 为离子化合物， ZnCl 2 、 ZnBr 2 、 ZnI 2 的化学键以共价键为主，极性较小 离子键 解析　 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 2. [2018· 全国卷 Ⅰ ， 35(2)] Li ＋ 与 H － 具有相同的电子构型， r (Li ＋ ) 小于 r (H － ) ，原因是 _________________ 。 答案 解析　 Li ＋ 与 H － 具有相同的电子构型， Li 的核电荷数大于 H 的核电荷数，因此 Li 的原子核对电子的吸引能力强，即 Li ＋ 半径小于 H － 半径。 Li ＋ 核电荷数较大 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 3. [2017· 全国卷 Ⅲ ， 35(2)(3)(4)] 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： (2)CO 2 和 CH 3 OH 分子中 C 原子的杂化形式分别为 ____ 和 ____ 。 答案 解析 sp 　 sp 3 解析　 CO 2 和 CH 3 OH 的中心原子 C 原子的价层电子对数分别为 2 和 4 ，所以 CO 2 和 CH 3 OH 分子中碳原子的杂化形式分别为 sp 和 sp 3 。 1 2 3 4 5 6 7 8 (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 _______________________________ ______________________________________________________________________ _ ____ 。 答案 解析 解析　 影响分子晶体沸点的因素有范德华力和氢键， H 2 O 与 CH 3 OH 均为极性分子， H 2 O 中氢键比甲醇多，故 H 2 O 的沸点高， CO 2 与 H 2 均为非极性分子， CO 2 相对分子质量较大，范德华力大，沸点更高。 H 2 O>CH 3 OH>CO 2 >H 2 H 2 O 与 CH 3 OH 均为极性分子，水含氢键比甲醇中多； 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 1 2 3 4 5 6 7 8 (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 键外，还存在 ________ _ ____ 。 答案 解析 离子键、 π 键 1 2 3 4 5 6 7 8 4. [2016· 全国卷 Ⅱ ， 37(2)] 硫酸镍溶于氨水形成 [ Ni(NH 3 ) 6 ] SO 4 蓝色溶液。 ① [ Ni(NH 3 ) 6 ] SO 4 中阴离子的立体构型是 _________ 。 答案 解析 正四面体 ② 在 [ Ni(NH 3 ) 6 ] 2 ＋ 中 Ni 2 ＋ 与 NH 3 之间形成的化学键称为 ________ ，提供孤电子对的成键原子是 ____ 。 配位键 N 解析　 根据配位键的特点，在 [ Ni(NH 3 ) 6 ] 2 ＋ 中 Ni 2 ＋ 与 NH 3 之间形成的化学键称为配位键，提供孤电子对的成键原子是 N 。 1 2 3 4 5 6 7 8 ③ 氨的沸点 _____( 填 “ 高于 ” 或 “ 低于 ” ) 膦 (PH 3 ) ，原因是 ___________ ____________ ；氨是 _____ 分子 ( 填 “ 极性 ” 或 “ 非极性 ” ) ，中心原子的轨道杂化类型为 ____ 。 答案 解析 高于 氨气分子间 极性 解析　 氨气分子间存在氢键，分子间作用力强，所以氨的沸点高于膦 (PH 3 ) ；根据价层电子对互斥理论，氨气中心原子 N 的 σ 键电子对数等于 3 ，孤电子对数为 ＝ 1 ，则中心氮原子轨道杂化类型为 sp 3 杂化，分子为三角锥形，正、负电荷重心不重叠，氨气是极性分子。 可形成氢键 sp 3 1 2 3 4 5 6 7 8 题组二　最新模拟 5. 碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实： 答案 化学键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O 键能 /kJ·mol － 1 356 413 336 226 318 452 (1) 硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是 _________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ 。 硅烷中的 Si—Si 键和 Si—H 键的键能小于烷烃分子中 C—C 键和 C—H 键的键能，稳定性差，易断裂，导致长链硅烷难以形成，所以硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多 1 2 3 4 5 6 7 8 (2)SiH 4 的稳定性小于 CH 4 ，更易生成氧化物，原因 是 ________________ _______________________________________________________________________________________________________________________ 。 答案 C—H 键的键能大于 C—O 键， C—H 键比 C—O 键稳定。而 Si—H 键的键能却远小于 Si—O 键，所以 Si—H 键不稳定而倾向于形成稳定性更强的 Si—O 键 1 2 3 4 5 6 7 8 6. 简要解答下列问题。 (1) 氧元素的氢化物 (H 2 O) 在乙醇中的溶解度大于 H 2 S ，其原因 是 ________ ____________ __ _______ 。 答案 解析 乙醇分子之间形成氢键 水分子与 解析　 H 2 O 在乙醇中的溶解度大于 H 2 S ，是因为水分子与乙醇分子之间可形成氢键。 1 2 3 4 5 6 7 8 (2) 已知苯酚 ( ) 具有弱酸性，其 K a ＝ 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 K a2 ( 水杨酸 )____( 填 “ > ” 或 “ < ” ) K a ( 苯酚 ) ，其原因是 ________________________________________________ 。 答案 解析 —COO － 与 —OH 形成分子内氢键，使其更难电离出 H ＋ < 解析　 氧的电负性较大，则 中形成分子内氢 键，即 O—H … O (—COO － 中双键与羟基氢之间存在氢键 ) ，其大小介于化学键和范德华力 之间，使其更难电离出 H ＋ ，则水杨酸第二级电离常数小于苯酚的电离常数。 1 2 3 4 5 6 7 8 (3)H 2 O 分子内的 O—H 键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为 _____________ _____ ______ 。 的沸点比高 ，原因是 ____________________ _________________________________________________________________________ 。 O—H 键、氢键、范德华力 形成分子 内氢键，而 形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作 用力增大 解析　 氢键弱于共价键而强于范德华力。对羟基苯甲醛形成分子间氢键，使其沸点升高，邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，对其沸点影响不大。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 7.(1)CuSO 4 可由 Cu 和 H 2 O 2 在 H 2 SO 4 溶液中反应得到： Cu ＋ H 2 O 2 ＋ H 2 SO 4 ===CuSO 4 ＋ 2H 2 O 。 上述化学方程式中的 5 种物质所属的晶体类型不含有 ___( 填字母 ) 。 a. 离子晶体 b. 分子晶体 c. 原子晶体 d. 金属晶体 解析　 Cu 为金属晶体， H 2 O 2 、 H 2 SO 4 和 H 2 O 为分子晶体， CuSO 4 为离子晶体。 答案 解析 c 1 2 3 4 5 6 7 8 (2)Al 2 O 3 、 SiC 、 Si 、金刚石中属于原子晶体的有 _________ __ ____ ，其熔点高低顺序为 _______________ ，其 理由是 _____________ _ ____________ ____________________________ _ ________ 。 解析　 SiC 、 Si 、金刚石均为原子晶体，原子晶体中共价键键长越短，键能越大，熔、沸点越高。 答案 解析 C—C 、 C—Si 、 Si—Si 的键长依次增大，键能依次减小，熔点依次降低 SiC 、 Si 、金刚石 金刚石 >SiC>Si 1 2 3 4 5 6 7 8 (3) 干冰、冰二者熔点 较高的是 ___ 。其 理由是 ______ __ _______________ 。 解析　 冰晶体中含有氢键，熔点反常高。 答案 解析 冰 冰晶体中分子间存在氢键 (4)CS 2 熔点高于 CO 2 的理由是 ______________________________________ _______________________ 。 CS 2 和 CO 2 均为分子晶体， CS 2 的相对分子质量大，分子间作用力大 解析　 CS 2 、 CO 2 均为分子晶体，组成、结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。 1 2 3 4 5 6 7 8 8.H ＋ 可与 H 2 O 形成 H 3 O ＋ ， H 3 O ＋ 中 O 原子采用 _____ 杂化。 H 3 O ＋ 中 H—O—H 键角比 H 2 O 中 H—O—H 键角大，原因为 ____________ _____ _______ _____________________________________________ 。 H 2 O 中 O 原子有两对孤电子对， H 3 O ＋ 中 O 原子只有一对孤电子对，排斥力较小 答案 sp 3 1 2 3 4 5 6 7 8 热点题型四 　 晶体结构及简单计算 高考必备 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 CO 2 ) C.CaF 2 ( 含 4 个 Ca 2 ＋ ， 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. 答题模板 (1) 计算晶体密度的 方法 (2) 计算晶体中微粒间距离的 方法 对点集训 题组一　根据示意图计算晶胞中的微粒数或化学式 1. 利用 “ 卤化硼法 ” 可合成含 B 和 N 两种元素的功能陶瓷，如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 ____ 。 2 答案 解析 BN 1 2 3 4 5 6 7 8 2. 某化合物的晶胞如图所示，晶胞中阴离子与阳离子的个数比是 ________ 。 2 ∶ 1 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 3. 石墨烯可转化为富勒烯 (C 60 ) ，某金属 M 与 C 60 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 _______ 。 答案 12 M 3 C 60 1 2 3 4 5 6 7 8 4.Cu 2 O 在稀硫酸中生成 Cu 和 CuSO 4 。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 ____ 。 答案 12 1 2 3 4 5 6 7 8 题组二　根据晶胞结构示意图，计算晶胞的边长或密度 5. [2018· 全国卷 Ⅲ ， 35(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 ) 。 答案 解析 六方最密堆积 (A 3 型 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 6. [2018· 全国卷 Ⅰ ， 35(5)] Li 2 O 具有反萤石结构，晶胞如图 (b) 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 ) 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 7. [2017· 全国卷 Ⅰ ， 35(2)(4)(5)] (2)K 和 Cr 属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属 K 的熔点、沸点等都比金属 Cr 低，原因是 ___________________________________________ 。 答案 解析 K 的原子半径较大且价电子数较小，金属键较弱 解析　 K 原子半径大，且价电子数少 (K 原子价电子数为 1 ， Cr 原子价电子排布为 3d 5 4s 1 ，价电子数为 6) ，金属键弱，熔、沸点低。 1 2 3 4 5 6 7 8 (4)KIO 3 晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为 a ＝ 0.446 nm ，晶胞中 K 、 I 、 O 分别处于顶角、体心、面心 位 置 ，如图所示。 K 与 O 间的最短距离为 __________ ___ _____ nm ，与 K 紧邻 的 O 个数为 ____ 。 12 解析　 根据晶胞结构可知， K 与 O 间的最短距离为面对角线的一半，即 nm ≈ 0.315 nm 。 K 、 O 构成面心立方，配位数为 12( 同层 4 个，上、下层各 4 个 ) 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 (5) 在 KIO 3 晶胞结构的另一种表示中， I 处于各顶角位置，则 K 处于 ______ 位置， O 处于 ______ 位置。 答案 解析 棱心 解析　 由图可知 K 、 I 的最短距离为体对角线的一半， I 处于顶角， K 处于体心， I 、 O 之间的最短距离为边长的一半， I 处于顶角， O 处于棱心。 体心 1 2 3 4 5 6 7 8 8. [2016· 全国卷 Ⅱ ， 37(3)(4)] (3) 单质铜及镍都是由 ______ 键形成的晶体 。 答案 解析 解析　 铜和镍属于金属，则单质铜及镍都是由金属键形成的晶体。 金属 (4) 某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。 ① 晶胞中铜原子与镍原子的数量比为 ______ 。 3 ∶ 1 1 2 3 4 5 6 7 8 ② 若合金的密度为 d g·cm － 3 ，晶胞参数 a ＝ __ ___ ______ nm 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 热点题型五 　 物质结构与性质综合题 高考必备 1. 题型剖析 “ 物质结构与性质 ” 综合题，重点考查考生对基础知识的掌握情况，要求考生掌握认识原子的核外电子的运动状态、排布原理及元素的某些性质，能从化学键角度认识分子的结构、性质，从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题；能运用价层电子对互斥理论和晶体模型解释和推测简单分子或离子的空间结构及常见晶体的晶胞结构及类型，揭示现象的本质和规律 。 2. “ 六个 ” 命题点 (1) 基本化学用语：书写 1 ～ 36 号元素原子及简单离子的基态核外电子排布式 ( 或外围电子排布 ) ；电子式或结构式的书写 ( 有的需要找相似的等电子体结构去模仿 ) 。 (2) 化学键及分子间作用力： σ 键或 π 键的数目；键参数；氢键；范德华力。 (3) 分子结构与性质：分子的空间构型的判断、分子中中心原子的杂化类型的判断； “ 等电子体 ” 的寻找和 “ 等电子体的原理 ” 的应用。 (4) 配合物组成结构的考查：配合物化学式的书写，配合物结构示意图的表示，配合物中的各种化学键。 (5) 元素周期表、元素周期律：主族元素的电负性和电离能的变化规律，特别注意一些元素的反常。 ( 6) 晶体结构和性质的考查：晶胞中微粒数目的计算，晶体熔、沸点往往受到氢键的影响。 3. 试题的 “ 三种 ” 呈现形式 (1) 以一种已知的元素立题，选取与其相关的某些典型单质或化合物展开设问，综合考查原子结构、分子结构和晶体结构。 (2) 以几种已知的元素立题，依托不同元素的物质分别独立或侧重考查原子结构、分子结构和晶体结构。 (3) 以推断出的几种元素立题，依托它们之间组成的物质综合考查原子结构、分子结构和晶体结构。 对点集训 题组一　以一种核心元素为载体的综合 题 1.(2018· 全国卷 Ⅱ ， 35) 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 ：   H 2 S S 8 FeS 2 SO 2 SO 3 H 2 SO 4 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 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 解析 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。 或 哑铃 ( 纺锤 ) 解析　 基态 Fe 原子的核外电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 ，因此其价层电子的电子排布图为 ；基态 S 原子的核外电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 ，最高能级为 3p ，其电子云轮廓图为哑铃 ( 纺锤 ) 形。 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 解析 (2) 根据价层电子对互斥理论， H 2 S 、 SO 2 、 SO 3 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 _____ 。 解析　 根据价层电子对互斥理论可知， H 2 S 、 SO 2 、 SO 3 三种分子中 S 原子的价层电子对数分别为 4 、 3 、 3 ，因此 H 2 S 中 S 原子价层电子对数不同于其他两种分子。 H 2 S 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 解析 (3) 图 (a) 为 S 8 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 ____________________________________ 。 解析　 S 8 和 SO 2 均为分子晶体， S 8 的相对分子质量大于 SO 2 ，因此 S 8 的分子间作用力大，熔、沸点比 SO 2 的高。 S 8 相对分子质量大，分子间范德华力强 1 2 3 4 5 6 7 8 (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 ____ 。 平面三角 解析　 SO 3 的中心原子为 S ，中心原子的孤电子对数＝ (6 － 2 × 3)/2 ＝ 0 ，中心原子结合 3 个氧原子，结合每个 O 原子有且只能有一个 σ 键，所以 S 形成 3 个 σ 键， S 的价层电子对数为 0 ＋ 3 ＝ 3 ， S 为 sp 2 杂化，根据 sp 2 杂化轨道构型可知， SO 3 为平面形分子，符合形成大 π 键条件，可形成 4 中心 6 电子大 π 键，因此有两种共价键类型。如图 (b) 所示的三聚分子中每个 S 原子与 4 个 O 原子结合，形成正四面体结构， S 原子的杂化轨道类型为 sp 3 。 2 sp 3 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 (5)FeS 2 晶体的晶胞如图 (c) 所示。晶胞边长为 a nm 、 FeS 2 相对式量为 M 、阿 伏加德罗常数的值为 N A ，其晶体密度的计算表达式为 __________g·cm － 3 ； 晶胞中 Fe 2 ＋ 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 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 2. 碳元素不仅能形成丰富多彩的有机化合物，而且还能形成多种无机化合物，同时自身可以形成多种单质，碳及其化合物的用途广泛。 (1)C 60 分子能与 F 2 发生加成反应，其加成产物为 _______ ， C 60 分子的晶体中，在晶胞的顶点和面心均含有一个 C 60 分子，则一个 C 60 晶胞的质量为 ________ 。 C 60 F 60 解析　 C 60 中每个碳原子的连接方式为 ，所以一个 C 60 中共有双键 0.5 × 60 ＝ 30 个，则与 F 2 加成的产物应为 C 60 F 60 ； C 60 为面心立方堆积，则 m · N A ＝ 4 × 12 × 60 g ， m ＝ g 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 (2) 干冰和冰是两种常见的分子晶体，下列关于两种晶体的比较中正确的是 ___( 填字母 ) 。 a. 晶体的密度：干冰 > 冰 b. 晶体的熔点：干冰 > 冰 c. 晶体中的空间利用率：干冰 > 冰 d. 晶体中分子间相互作用力类型相同 ac 解析　 在冰中存在氢键，空间利用率较低，密度较小， a 、 c 正确。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 (3) 金刚石和石墨是碳元素形成的两种常见单质，下列关于这两种单质的叙述中正确的是 ____( 填字母 ) 。 a. 金刚石中碳原子的杂化类型为 sp 3 杂化，石墨中碳原子的杂化类型为 sp 2 杂化 b. 晶体中共价键的键长：金刚石中 C—C< 石墨中 C—C c. 晶体的熔点：金刚石 > 石墨 d. 晶体中共价键的键角：金刚石 > 石墨 e. 金刚石晶体中只存在共价键，石墨晶体中则存在共价键、金属键和范德 华力 f. 金刚石和石墨的熔点都很高，所以金刚石和石墨都是原子晶体 答案 解析 ae 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 石墨中 C—C 键键长小于金刚石中 C—C 键键长，所以熔点：石墨 > 金刚石，金刚石的碳原子呈 sp 3 杂化，而石墨中的碳原子呈 sp 2 杂化，所以共价键的键角：石墨大于金刚石，石墨属于混合晶体，则 a 、 e 正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 (4) 金刚石晶胞结构如图，立方 BN 结构与金刚石相似，在 BN 晶体中， B 原子周围最近的 N 原子所构成的立体图形为 _____ _ ___ ， B 原子与 N 原子之间共价键与配位键的数目比为 ______ ，一个晶胞中 N 原子数目为 ___ 。 正四面体 3 ∶ 1 4 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 (5)C 与孔雀石共热可以得到金属铜，铜原子的原子结构示意图 为 ________ ，金属铜采用面心立方最密堆积 ( 在晶胞的顶点和面心均含有一个 Cu 原子 ) ，则 Cu 的晶体中 Cu 原子的配位数为 ____ 。已知 Cu 单质的晶体密度为 ρ g·cm － 3 ， Cu 的相对原子质量为 M ，阿伏加德罗常数为 N A ，则 Cu 的 原子半径为 ________________ 。 答案 解析 12 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 题组二　以新物质为载体的综合考查 3.(2017· 全国卷 Ⅱ ， 35) 我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐 (N 5 ) 6 (H 3 O) 3 (NH 4 ) 4 Cl( 用 R 代表 ) 。回答下列问题： (1) 氮原子价层电子的轨道表达式 ( 电子排布图 ) 为 __________________ _______________________ 。 答案 解析 ( 或 ) 解析　 N 原子位于第二周期 Ⅴ A 族，价电子是最外层电子，即轨道表示式是 ( 或 ) 。 1 2 3 4 5 6 7 8 (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 ( E 1 ) 。第二周期部分元素的 E 1 变化趋势如图 (a) 所示，其中除氮元素外，其他元素的 E 1 自左而右依次增大的原因是 _____________________________________________________________ _______________________ ；氮元素的 E 1 呈现异常的原因是 __________ _______________________________________________ 。 答案 解析 同周期元素随核电荷数依次增大，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 处于半充满状态，具有稳定性，故不易结合一个电子 N 的 2p 能级 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 根据图 (a) ，电子亲和能从左到右依次增大 ( 除 N 外 ) ，同周期元素从左向右非金属性逐渐增强，得电子能力增强，因此同周期自左而右电子亲和能增大；氮元素的 2p 能级达到半充满状态，原子相对稳定，不易得到 1 个电子。 1 2 3 4 5 6 7 8 (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 答案 解析 ABD C 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 解析 5 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 (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 [(N 5 ) 6 (H 3 O) 3 (NH 4 ) 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 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 4.(2017· 钦州二模 ) 三硫化四磷是黄绿色针状结晶，其结构如图所示，不溶于冷水，溶于叠氮酸、二硫化碳、苯等有机溶剂。在沸腾的 NaOH 稀溶液中会迅速水解。回答下列问题： (1) 三硫化四磷分子中 P 采取 ______ 杂化，与 互为等电子体的化合物分子的化学式为 ______ 。 sp 3 SO 3 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 (2) 二硫化碳属于 ________( 填 “ 极性 ” 或 “ 非极性 ” ) 分子。 解析 　 二硫化碳与二氧化碳的结构相似，正负电荷中心重合，属于非极性分子。 非极性 答案 解析 解析 　 根据图知，每个 P 有 1 对孤电子对，每个 S 有 2 对孤电子对， 1 mol P 4 S 3 共有 10 对孤电子对， 0.1 mol 含有 N A 对孤电子对。 (3) 用 N A 表示阿伏加德罗常数的数值， 0.1 mol 三硫化四磷分子中含有的孤电子对数为 ____ 。 N A 1 2 3 4 5 6 7 8 (4) 纯叠氮酸 HN 3 在常温下是一种液体，沸点较高，为 308.8 K ，主要原因是 ____________________ 。 解析 　 纯叠氮酸 (HN 3 ) 在常温下是一种液体，沸点较高，为 308.8 K ，主要原因是 HN 3 分子间存在氢键，使沸点反常地 升高。 HN 3 分子间存在氢键 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 (5) 氢氧化钠具有 NaCl 型结构，其晶胞中 Na ＋ 和 OH － 之间的距离为 a cm ，晶胞中 Na ＋ 的配位数为 ___ ，用 N A 表示阿伏加德罗常数的数值， NaOH 的密度 为 ______ g·cm － 3 。 6 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 题组三　以典型的几种元素为载体的综合题 5.B 、 C 、 N 、 O 、 F 是第二周期元素，根据要求回答问题： (1) 基态硼原子的核外电子排布式为 _________ ，有 ___ 种不同能量的电子。 答案 解析 解析　 基态硼原子的核外电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 1 ，有 3 种不同能量的电子。 1s 2 2s 2 2p 1 3 (2) 根据等电子体原理，羰基硫 (OCS) 分子的电子式为 ______________ ；光气 (COCl 2 ) 各原子最外层都满足 8 电子稳定结构，则光气分子的空间构型为 ____________ 。 解析　 OCS 与 CO 2 互为等电子体，电子式是 。 平面三角形 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 解析 (3) 分子 (CN) 2 中键与键之间的夹角为 180° ，并有对称性，分子中每个原子最外层均满足 8 电子稳定结构，其结构式为 ______________ ， 1 个 (CN) 2 分子中含有 ___ 个 π 键。 N ≡ C—C ≡ N 4 解析　 分子 (CN) 2 中键与键之间的夹角为 180° ，并有对称性，分子中每个原子最外层均满足 8 电子稳定结构，其结构式为 N ≡ C—C ≡ N,1 个分子中 含有 4 个 π 键。 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 解析 (4)EminBF 4 的熔点为 12 ℃ ，在常温下为液体，由有机物阳离子 [ Emin ] ＋ 和 [ BF 4 ] － 构成。该物质的晶体属于 ______ 晶体。 离子 解析　 EminBF 4 的熔点为 12 ℃ ，在常温下为液体，由有机物阳离子 [ Emin ] ＋ 和 [ BF 4 ] － 构成。该物质的晶体属于离子晶体。 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 解析 (5) 人造立方氮化硼的硬度仅次于金刚石而远远高于其他材料，因此它与金刚石统称为超硬材料。立方氮化硼晶胞如图所示。晶体中每个 N 同时吸引 ___ 个 B 原子；设该晶体的摩尔质量为 M g·mol － 1 ，晶体的密度为 d g·cm － 3 ，阿伏加德罗常数的值为 N A ，则晶体中两个距离最近的 B 原子之间的距离为 ________________ pm 。 4 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 6. 第二周期的 B 、 N 元素组成的新型材料有着广泛用途。 (1) 基态硼原子有 ___ 个未成对电子， N 3 － 的核外电子排布式为 _________ 。 答案 解析 1 1s 2 2s 2 2p 6 解析　 基态硼原子有 1 个未成对电子， N 3 － 的核外电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 。 1 2 3 4 5 6 7 8 (2) 化合物 A(H 3 BNH 3 ) 是一种潜在的储氢材料，它可由六元环状化合物 (HB==NH) 3 通过反应 3CH 4 ＋ 2(HB==NH) 3 ＋ 6H 2 O===3CO 2 ＋ 6H 3 BNH 3 制得。 ① 与上述化学方程式有关的叙述不正确的是 ___ 。 ( 填字母 ) A. 反应前后碳原子的轨道杂化类型不变 B.CH 4 、 H 2 O 、 CO 2 分子空间构型分别是正四面体形、 V 形、直线形 C. 第一电离能： N>O>C>B D. 化合物 A 中存在配位键 答案 解析 A 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 A 项，甲烷中 C 原子为 sp 3 杂化，二氧化碳中 C 原子为 sp 杂化，错误； B 项， CH 4 、 H 2 O 、 CO 2 分子空间构型分别是正四面体形、 V 形、直线形，正确； C 项，同周期主族元素，随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，氮元素 2p 能级为半充满稳定状态，第一电离能高于氧元素，正确； D 项，化合物 A(H 3 BNH 3 ) 中 B 与 N 之间形成配位键，正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 ② 1 个 ( HB == NH) 3 分子中有 ____ 个 σ 键。 答案 解析 12 解析　 化合物 (HB == NH) 3 的结构与苯的类似。 1 2 3 4 5 6 7 8 (3) 立方氮化硼的结构与硬度都与金刚石相似，但熔点比金刚石低，原因 是 _________________________________ _ __ _________________________________ _ _____ 。如图是立方氮化硼晶胞沿 z 轴的投影图，请在图中圆球上涂 “●” 和画 “×” 分别标明 B 与 N 的相对位置。 答案 解析 B—N 键的键长大于 C—C 键，键能小于 C—C 键，导致立方氮化硼的熔点比金刚石低 ( 或 B 与 N 的位置互换 ) 答案　 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 金刚石的晶胞结构如图 ，则立方氮化硼晶胞中 B 和 N 的配位数应均为 4 ，立方氮化硼的晶胞结构为 ，据此画出立方氮化硼晶胞沿 z 轴的投影图中 B 和 N 的相对位置。 1 2 3 4 5 6 7 8 (4)X 射线的衍射实验提供了立方氮化硼晶胞的棱长为 a nm ，密度为 ρ g·cm － 3 ， 则阿伏加德罗常数的值为 _____( 要求化为最简式 ) 。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 题组四　元素推断型综合题 7. 已知 A 、 B 、 C 、 D 、 E 、 F 、 G 为前四周期中常见元素，且原子序数依次增大， A 的原子半径最小， B 的基态原子 L 层电子数是 K 层电子数的 2 倍， D 的基态原子最外层电子排布式为 n s n n p n ＋ 2 ， E 为周期表中电负性最大的元素， F 元素有多种化合价，它的一种氢氧化物在空气中易被氧化且最终变为红褐色， G 与 F 同族且原子序数比 F 大 2 ，回答下列问题： (1) 写出基态 F 原子的电子排布式 ______________________________ ，其中含有 ___ 种能量不同的电子。 答案 解析 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 或 [ Ar ] 3d 6 4s 2 7 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 A 、 B 、 C 、 D 、 E 、 F 、 G 为前四周期中常见元素，且原子序数依次增大， B 的基态原子 L 层电子数是 K 层电子数的 2 倍， L 层电子数为 4 ，则 B 为碳元素 ； A 的原子半径最小，则 A 为 H 元素 ； D 的基态原子最外层电子排布式为 n s n n p n ＋ 2 ， s 能级容纳 2 个电子且 p 轨道容纳电子，则 n ＝ 2 ，故 D 为 O 元素； C 的原子序数价于碳、氧之间，故 C 为 N 元素 ； E 为周期表中电负性最大的元素，则 E 为氟元素 ； F 元素有多种化合价，它的一种氢氧化物在空气中易被氧化且最终变为红褐色，则 F 为 Fe 元素 ； G 与 F 同族且原子序数比 F 大 2 ，则 G 为 Ni 元素 。 1 2 3 4 5 6 7 8 (2)CE 3 和 CA 3 均是三角锥形分子，键角分别为 102° 和 107.3° ，则 C 原子的杂化方式为 ____ ， CA 3 是 ___ __ _____( 填 “ 极性分子 ” 或 “ 非极性分子 ” ) ，其中 CE 3 的键角比 CA 3 的键角小的原因是 ___________ _ _________________ _____________________________________________________________________________ 。 (3)B 、 C 、 D 三种元素形成的一种粒子与二氧化碳分子互为等电子体，其化学式为 _______ 。 答案 NF 3 中成键电子对偏向 F 原子， NH 3 中成键电子对偏向 N 原子，成键电子对与成键电子对之间的斥力作用前者小于后者 sp 3 极性分子 CNO － 1 2 3 4 5 6 7 8 (4)G 单质晶体中原子的堆积方式如图所示，属于 _____ _ ___________( 填 “ 面心立方最密堆积 ” 或 “ 体心立方最密堆积 ” ) ，则晶胞中 G 原子的配位数为 ____ 。若 G 原子半径为 r cm ，则 G 原子所形成的最小正四面体空隙中，能填充的粒子的最大直径为 ______ _ __ cm( 用 r 表示 ) 。 答案 面心立方最密堆积 12 1 2 3 4 5 6 7 8 8. 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 __________ _____________________________ 。 答案 解析 存在氢键，氢键比范德华力更强 水分子之间 1 2 3 4 5 6 7 8 解析　 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，原子核外电子排布为 1s 2 2s 2 2p 3 ，则 A 是 N 元素 ； C 的基态原子 2p 能级有 1 个单电子，且 C 的原子序数大于 A ，其原子核外电子排布为 1s 2 2s 2 2p 5 ，所以 C 是 F 元素，结合原子序数可推知 B 是 O 元素 ； E 原子核外有成单电子，其次外层有 3 个能级且均排满电子，且原子序数小于 30 ，则 E 处于第四周期，其基态原子的价电子排布式为 3d 10 4s 1 ，则 E 是 Cu 元素 ； D 与 E 同周期，价电子数为 2 ，则 D 是 Ca 元素。 1 2 3 4 5 6 7 8 (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空间构型为 _________ ，其中 A 原子的杂化类型是 ____ 。 (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： ________ 。 答案 HF>H 2 O>NH 3 三角锥形 sp 3 1 2 3d 10 4s 1 1 2 3 4 5 6 7 8 (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 ，阿伏加德罗常数为 N A ，求晶胞边长 a ＝ ________ cm 。 ( 用 ρ 、 N A 的计算式表示 ) 。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8