2021新高考化学二轮总复习学案：专题五　物质结构与性质　元素周期律 WORD版含解析.docx

1、专题五物质结构与性质元素周期律考情分析备考定向备考要点说明核心价值引领1.原子结构与元素的性质(1)了解元素、核素和同位素的含义。(2)了解原子的构成和原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理;能正确书写136号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和电子排布图(轨道表示式);了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。(3)掌握元素周期律的实质。了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。掌握同周期、同主族元素性质递变规律与原子结构的关系。(4)了解电离能、电负性的概念,并能用以说明元素的某些性质。2.化学键与分子结构(1)了解化学键的定义。(2)理解离子键的形成,能根据离子化合物的结构

2、特征解释其物理性质。(3)了解共价键的形成、极性、类型(键和键)。了解配位键的含义。能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。(4)了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3),能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。3.分子间作用力与物质的性质了解范德华力、氢键的含义及对物质性质的影响。并能解释氢键对物质性质的影响。4.晶体结构与性质(1)了解晶体的类型,了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。不同类型的晶体结构与性质的关系(2)了解晶格能的概念,了解晶格能对离子晶体性质的影响。(3)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

3、质。了解金属晶体常见的堆积方式。(4)了解晶胞的概念,能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。2017年9月,美、俄科学家利用计算机模型设计出比水还轻的超轻晶体铝。有望用于航天飞机和汽车等领域制造超轻部件。这次获得的新晶体密度只有0.61 gcm-3,不仅密度显著低于传统金属铝(2.7 gcm-3),还意味着其能漂浮在水面上。该晶体以大家熟知的钻石为基础,将其中的每个碳原子用铝原子取代,得到了类似钻石的四面体结构晶体铝。进一步计算后,我们发现,这是一种非常稳定的全新超轻晶体铝结构。这是科学家运用物质结构的相关理论,从元素周期表中寻找替代元素,基于一种已知结构来设计新材料,更好地为人类服务,这

4、就是我们学习物质结构、元素周期律的意义所在。高频考点能力突破考点一原子结构化学用语真题示例1.(2020全国)1934年约里奥-居里夫妇在核反应中用粒子(即氦核24He)轰击金属原子ZWX,得到核素Z+230Y,开创了人造放射性核素的先河:ZWX+24HeY+01n其中元素X、Y的最外层电子数之和为8。下列叙述正确的是()A.ZWX的相对原子质量为26B.X、Y均可形成三氯化物C.X的原子半径小于Y的D.Y仅有一种含氧酸2.(2020浙江选考)下列说法正确的是()A.35Cl和37Cl是两种不同的元素B.单晶硅和石英互为同素异形体C.HCOOH和HOCH2CHO互为同系物D.H与Na在元素周期

5、表中处于同一主族3.(2020江苏化学)反应8NH3+3Cl26NH4Cl+N2可用于氯气管道的检漏。下列表示相关微粒的化学用语正确的是()A.中子数为9的氮原子:79NB.N2分子的电子式:NNC.Cl2分子的结构式:ClClD.Cl-的结构示意图:4.(2019北京理综)2019年是元素周期表发表150周年,期间科学家为完善周期表做出了不懈努力。中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟(49In)等9种元素相对原子质量的新值,被采用为国际新标准。铟与铷(37Rb)同周期。下列说法不正确的是()A.In是第五周期第A族元素B.49115In的中子数与电子数的差值为17C.原子半径:InAlD.

6、碱性:In(OH)3RbOH5.(2019江苏卷)反应NH4Cl+NaNO2NaCl+N2+2H2O放热且产生气体,可用于冬天石油开采。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是()A.中子数为18的氯原子:1718ClB.N2的结构式:NNC.Na+的结构示意图:D.H2O的电子式:HOH6.(2019浙江4月选考)下列表示不正确的是()A.次氯酸的电子式HClOB.丁烷的球棍模型C.乙烯的结构简式CH2CH2D.原子核内有8个中子的碳原子614C7.(2019北京理综)下列示意图与化学用语表述内容不相符的是(水合离子用相应离子符号表示)()A.NaClNa+Cl-NaCl溶于水B.CuCl2

7、Cu2+2Cl-电解CuCl2溶液C.CH3COOHCH3COO-+H+CH3COOH在水中电离D.H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)H=-183 kJmol-1H2与Cl2反应能量变化8.(2019海南化学)自门捷列夫发现元素周期律以来,人类对自然的认识程度逐步加深,元素周期表中的成员数目不断增加。回答下列问题:(1)2016年IUPAC确认了四种新元素,其中一种为Mc,中文名为“镆”。元素Mc可由反应:95243Am+2041Ca115281Mc+301n得到。该元素的质子数为,287Mc与288Mc互为。(2)Mc位于元素周期表中A族,同族元素N的一种氢化物为NH2NH2,写出该化合

8、物分子的电子式,该分子内存在的共价键类型有。(3)该族中的另一元素P能呈现多种化合价,其中+3价氧化物的分子式为,其常见+5价简单含氧酸的分子式为。9.(1)(2019全国节选)Fe成为阳离子时首先失去轨道电子,Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm3+价层电子排布式为。比较离子半径:F-(填“大于”“等于”或“小于”)O2-。(2)(2019全国节选)在元素周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是,该元素基态原子核外M层电子的自旋状态(填“相同”或“相反”)。(3)(2019江苏化学节选)Cu2+基态核外电子排布式为。方法技巧核外电子排布式的书写规律(1)当出现d能级时,虽然电子按ns

9、、(n-1)d、np顺序填充,但在书写电子排布式时,仍把(n-1)d放在ns前面,如Fe的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,而不是1s22s22p63s23p64s23d6。(2)在书写简化电子排布式时,并不是所有的都是X+外围电子排布式(注:X代表对应元素上一周期稀有气体元素符号)。(3)书写电子排布图(或轨道表示式)时,未填满电子的能级中的空轨道不能省略。如C原子的电子排布图(或轨道表示式)为,而不是。(4)在写基态原子的电子排布图(或轨道表示式)时,常出现以下错误:(违反能量最低原理)。(违反泡利原理)。(违反洪特规则)。(违反洪特规则)。必备知识1.原子或离子中各

10、微粒间的数量关系(1)对于原子:质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数。(2)质量数=质子数+中子数。(3)对于阳离子:质子数=阳离子的核外电子数+阳离子所带正电荷数。(4)对于阴离子:质子数=阴离子的核外电子数-阴离子所带负电荷数。2.元素、核素、同位素之间的关系3.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:1s22s22p63s23p63d54s1简化电子排布式Cu:Ar3d104s1价电子排布式Fe:3d64s2电子排布图(或轨道表示式)O:4.化学用语(1)规范化学用语中的“1图”“8式”“2模型”。1图结构示意图S2-: Al3+: 8式核素表示式锂:36Li碳:

11、614C电子式Na2O2:Na+OO2-Na+H2O:HOH结构式CO2:OCOHClO:HOCl结构简式乙烯:CH2CH2乙酸:CH3COOH分子式、化学式臭氧:O3明矾:KAl(SO4)212H2O最简式(实验式)乙烯:CH2乙酸:CH2O键线式丙烯:;1-丙醇:2模型球棍模型丙烷:比例模型(填充模型)乙烯:(2)“三步法”判断化学用语的正误。5.书写电子式的一般思路应考训练考向1原子结构与微粒间的关系1.(双选)(2020北京高考模拟题改编)全氮类物质具有高密度、超高能量及爆炸产物无污染等优点,被称为没有核污染的“N2爆弹”。中国科学家胡炳成教授团队近日成功合成全氮阴离子N5-,N5-是

12、制备全氮类物质N10(其中含有N5+和N5-两种离子)的重要中间体。下列说法中不正确的是()A.每个N10中含70个中子B.每个N5+中含有5个原子核C.每个N5-中含有36个质子D.N10结构中含非极性共价键和离子键2.(2019山东德州平原一中检测)下列说法不正确的是()质子数相同的粒子一定属于同一种元素同位素的性质几乎相同质子数相同,电子数也相同的粒子,不可能是一种分子和一种离子电子数相同的粒子不一定属于同一种元素一种元素的原子只能有一种质量数某种元素的相对原子质量取整数,就是其质量数A.B.C.D.考向2核外电子排布的规律及应用3.(2020湖南长郡中学一模)某种化合物(如图)由W、X

13、、Y、Z四种短周期元素组成,其中W、Y、Z分别位于三个不同的周期,Y原子核外最外层电子数是W原子核外最外层电子数的二倍;W、X、Y三种元素简单离子的核外电子排布相同。下列说法不正确的是()A.原子半径:WXYXC.X与Y、Y与Z均可形成具有漂白性的化合物D.W与X的最高价氧化物的水化物可相互反应4.(2020安徽三人行名校联盟高三联考)2017年南京理工大学合成出下图所示的离子化合物,该物质由两种阳离子和两种阴离子构成,其中有两种10电子离子和一种18电子离子。X、Y、Z、M均为短周期元素,且均不在同一族。下列说法不正确的是()A.X与Y形成的化合物沸点高于Y同族元素与X形成的化合物B.Z的最

14、高价氧化物对应水化物的酸性比M的强C.Y气态氢化物的稳定性比Z的强D.在该盐中,存在极性共价键和非极性共价键方法技巧巧记10e-、18e-微粒10e-和18e-微粒是一些元素推断题的重要突破口。以Ne为中心记忆10e-微粒:以Ar为中心记忆18e-微粒:考向3基态原子的核外电子排布5.(双选)(2020山东模拟测试改编)下列有关原子结构与性质的说法错误的是()A.基态原子最外层电子排布式为ns2的元素一定是A族或B族元素B.Cr原子的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2C.37Cl-有5种不同能量的电子D.化合物CS2中S元素显-2价,说明C元素比S元素的电负性弱6.(2

15、020山东菏泽一模)某元素基态原子4s轨道上有2个电子,则该基态原子价电子排布可能是()A.4sB.4s2C.3p64s2D.3d94s27.完成下列空白。(1)下列原子基态价电子排布图(或轨道表示式)表示正确的是。(2)下列电子排布图(或轨道表示式)能表示氮原子的最低能量状态的是(填字母)。S原子的基态原子核外有个未成对电子,有种不同形状的电子云。(3)磷在成键时,能将一个3s电子激发进入3d能级而参加成键,写出该激发态原子的核外电子排布式。(4)基态Fe原子价层电子的电子排布图(或轨道表示式)为,基态Se原子的电子占据最高能级的电子云轮廓图为形。考向4化学用语8.(2020江苏七市二模)化

16、学反应2Na2S+Na2CO3+4SO23Na2S2O3+CO2可用于工业上制备Na2S2O3。下列化学用语表示正确的是()A.中子数为20的硫原子:1620SB.Na+的结构示意图: C.Na2S的电子式:NaSNaD.CO32-水解的离子方程式:CO32-+2H2OH2CO3+2OH-9.(双选)(2020北京平谷高三一模改编)下列有关化学用语表示正确的是()A.氢氧根离子的电子式:OH-B.CS2的比例模型:C.S2-的结构示意图: D.间二甲苯的结构简式考点二元素周期表元素周期律真题示例1.(2020山东化学)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,基态X原子的电子总数是其最高

17、能级电子数的2倍,Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2,Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是()A.第一电离能:WXYZB.简单离子的还原性:YXWC.简单离子的半径:WXYZD.氢化物水溶液的酸性:YW2.(2020全国)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,四种元素的核外电子总数满足X+Y=W+Z;化合物XW3与WZ相遇会产生白烟。下列叙述正确的是()A.非金属性:WXYZB.原子半径:ZYXWC.元素X的含氧酸均为强酸D.Y的氧化物的水化物为强碱3.(2020天津化学)短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。用表中信息判断下列说法正确的是()元素最高价氧化物的水化物XYZW分

18、子式H3ZO40.1 molL-1溶液对应的pH(25 )1.0013.001.570.70A.元素电负性:ZWB.简单离子半径:WYC.元素第一电离能:ZWD.简单氢化物的沸点:Xr(Cl)r(Mg)r(Na)D.原子的最外层电子数n:n(Na)n(Mg)n(Cl)YZC.Y的最高价氧化物的水化物是中强酸D.该新化合物中Y不满足8电子稳定结构6.(2019全国)今年是门捷列夫发现元素周期律150周年。下表是元素周期表的一部分,W、X、Y、Z为短周期主族元素,W与X的最高化合价之和为8。下列说法错误的是()WXYZA.原子半径:WXB.常温常压下,Y单质为固态C.气态氢化物热稳定性:Zr(Z)

19、r(Y)r(X)B.由X、Y组成的化合物是离子化合物C.Z的最高价氧化物对应水化物的酸性比W的强D.W的简单气态氢化物的热稳定性比X的强方法技巧“两步”快速突破元素推断题10.(1)(2019全国节选)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是(填标号)。A.B.C.D.(2)(2017江苏化学节选)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为。(3)(2017全国节选)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。必备

20、知识1.原子序数与元素位置的“序数差值”规律(1)同周期相邻主族元素的“序数差值”规律。除A族和A族外,其余同周期相邻元素原子序数差为1。同周期A族和A族元素,其原子序数差分别是:第二、三周期相差1,第四、五周期相差11,第六、七周期相差25。(2)同族相邻元素的“序数差值”规律。第二、三周期的同族元素原子序数相差8。第三、四周期的同族元素原子序数相差有两种情况:A族、A族相差8,其他族相差18。第四、五周期的同族元素原子序数相差18。第五、六周期的同族元素原子序数镧系之前的相差18,镧系之后的相差32。第六、七周期的同族元素原子序数相差32。2.通过“三看”比较微粒半径大小在中学化学要求的范

21、围内,可按“三看”规律来比较粒子半径的大小。“一看”电子层数:一般情况下,当电子层数不同时,电子层数越多,半径越大。例如:r(Li)r(Na)r(K)r(Rb)r(Cs)、r(O2-)r(S2-)r(Se2-)r(Na+)。“二看”核电荷数:当电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小。例如:r(Na)r(Mg)r(Al)r(Si)r(P)r(S)r(Cl)、r(O2-)r(F-)r(Na+)r(Mg2+)r(Al3+)。“三看”核外电子数:当电子层数和核电荷数均相同时,核外电子数越多,半径越大。例如:r(Cl-)r(Cl)、r(Fe2+)r(Fe3+)。3.元素金属性、非金属性的多方面比较本质原

22、子越易失电子,金属性越强在金属活动性顺序中位置越靠前,金属性越强单质与水或非氧化性酸反应越剧烈,金属性越强单质还原性越强或离子氧化性越弱,金属性越强最高价氧化物对应水化物的碱性越强,金属性越强若存在反应Xn+YX+Ym+,则Y元素的金属性比X的强本质原子越易得电子,非金属性越强与H2化合越容易,气态氢化物越稳定,非金属性越强单质氧化性越强,阴离子还原性越弱,非金属性越强最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性越强若存在反应An-+BxBm-+Ay,则B元素的非金属性比A的强4.第一电离能、电负性(1)元素第一电离能的周期性变化规律。一般规律同一周期,随着原子序数的增大,元素的第一电离能呈现增

23、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;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特殊情况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。如同周期主族元素,A族元素的原子最外层s能级全充满、A族元素的原子最外层p能级半充满,比较稳定,所以其第一电离能大于同周期相邻的主族元素(2)电负性大小判断。规律在周期表中,同周期主族元素电负性从左到右逐渐增大,同主族从上往下逐渐减小方法常

24、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:HClO中Cl为+1价、O为-2价,可知O的电负性大于Cl;Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物,可知O的电负性大于Cl5.元素推断题通常考查的角度考查角度判断分析依据原子半径同周期元素的原子半径随原子序数的增大而减小(不考虑稀有气体元素);同主族元素从上到下,原子半径随电子层数的增多而增大元素化合价同周期元素从左到右,元素的最高正化合价由+1+7,非金属元素的最低负化合价由-4-1(O、F除外);同主族元素的最高正化合价、最低负化合价均相同(氧无最高正价,氟无正价)得失电子能力同周期元素从左到右,失电子能力逐渐减弱,得

25、电子能力逐渐增强(不考虑稀有气体元素);同主族元素从上到下,失电子能力逐渐增强,得电子能力逐渐减弱金属性与非金属性同周期元素从左到右,金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强(不考虑稀有气体元素);同主族元素从上到下,金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱元素的第一电离能同周期元素从左到右元素的第一电离能呈增大趋势(A和A族元素大于相邻周期元素);同主族元素自上而下,第一电离能逐渐减小电负性同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增大(稀有气体元素除外);同主族元素自上而下,电负性逐渐减小最高价氧化物对应水化物元素的金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强;元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的

26、酸性越强(F无正价,O无最高正价,不考虑)单质的氧化性、还原性一般情况下,元素的金属性越强,单质的还原性越强,简单阳离子的氧化性越弱;元素的非金属性越强,单质的氧化性越强,简单阴离子的还原性越弱物质的熔点、沸点一般情况下,对于组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大,物质的熔点、沸点也越高,如沸点:I2Br2F2;NH3、H2O、HF的沸点比同主族其他元素氢化物的沸点高,是因为分子间形成氢键,使物质的沸点升高应考训练考向1元素周期表的结构1.(2020湖北八校联考)2019年是“国际化学元素周期表年”。1869年门捷列夫把当时已知的元素根据元素性质、相对原子质量等进行排列,预留

27、了甲、乙两种未知元素的位置,并预测了二者的相对原子质量,部分原始记录如下。下列说法错误的是()A.乙元素位于现行元素周期表第四周期A族B.原子半径:甲乙SiC.乙的简单气态氢化物的稳定性弱于CH4D.推测乙的单质可以用作半导体材料2.(双选)下列有关元素周期表的说法正确的是()A.原子序数之差为2的两种元素不可能位于同一主族B.若D-核外有36个电子,则元素D位于第四周期第A族C.第三、四周期同主族元素的原子序数一定相差8或18D.位于同一周期的甲、乙两种元素,甲位于A族,原子序数为x,乙位于A族,乙的原子序数一定为x+2考向2元素周期律及其应用3.(2020湖湘名校高三线上自主联合检测)a、

28、b、c、d为短周期元素,a的M电子层有1个电子,工业上采用分离液态空气的方法来生产供医疗急救用的b元素的单质,c与b同族,d与c形成的一种化合物可以溶解单质硫。下列有关说法正确的是()A.原子半径:abcdB.元素非金属性由强到弱的顺序为bcdC.a与b形成的化合物只有离子键D.最高价氧化物对应水化物的酸性:dc4.元素周期表和元素周期律可以指导人们进行规律性的推测和判断。下列说法不合理的是()A.若X+和Y2-的核外电子层结构相同,则原子序数:XYB.由水溶液的酸性:HClH2S,可推断元素的非金属性:ClSC.硅、锗在元素周期表中都位于金属与非金属的交界处,都可以作半导体材料D.Cs和Ba

29、分别位于第六周期A和A族,则碱性:CsOHBa(OH)25.(2020高考模拟题节选)(1)LiFePO4因具有良好的结构稳定性而成为新一代正极材料,这与PO43-的结构密切相关,PO43-的立体构型为。P、O、S三种元素的电负性从大到小的顺序为。(2)C、N、O、F四种元素的第一电离能由小到大的顺序为。(3)Mg、Al的第一电离能:Mg(填“”或“YXWB.M、N、R三种分子中,所有原子最外层均满足8电子稳定结构C.M、N、R三种分子均含有极性键和非极性键D.W、X、Y、Z四种元素既可形成离子化合物,又可形成共价化合物7.(2020山东潍坊高三期末)W、X、Y、Z四种短周期主族元素在元素周期

30、表中的相对位置如图所示,X的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成离子化合物。下列说法正确的是()WXYZA.四种元素的氧化物中,只有W的氧化物能与Na2O2反应B.Y元素只能形成含氧酸H2YO3和H2YO4C.Z元素单质具有强氧化性、漂白性D.简单气态氢化物的稳定性:YXYWD.X与Z组成的化合物中可能含有非极性键10.(2020山东德州期末)X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期主族元素,A、B、C、D、E为上述四种元素中的两种元素组成的化合物,Z2为Z元素的一种单质。已知:A、D均含有10个电子,C的相对分子质量为30。上述物质之间的转化关系如图所示(部分反应物或生成物省略),则下列

31、说法中不正确的是()A.原子半径:WYZXB.若C中混有E可用水洗方法除去C.A在工业上常用作制冷剂D.B与D反应生成Z2时,D作还原剂11.(2020江西宜春高三月考)已知A、B、C、D为原子序数依次增大的短周期元素,E为地壳中含量最高的过渡金属元素,A与D同主族,B与C同周期,且C与D的原子序数之和为20。甲、乙分别为元素E、A的单质,丙、丁为A、E分别与B形成的二元化合物,它们转化关系如图所示。下列说法不正确的是()A.A、B形成的一种化合物具有漂白性B.B、D形成的离子化合物可能含有非极性键C.C的单质能与丙反应置换出B的单质D.丁为黑色固体,且1 mol甲与足量丙反应转移电子数为3N

32、A归纳总结常见的转化关系总结(1)金属,满足此关系的有Na、K、Ca等。(2)(3)化合物ABC酸,满足此条件的化合物A可以是CH4、NH3、H2S等。(4)X、Y、Z、W四种物质在一定条件下具有如图所示的转化关系:符合此转化关系的X、Y、Z、W的化学式如下:AlCl3、Al(OH)3、NaAlO2或NaAl(OH)4、NaOH。NH3、NO、NO2、O2。H2S、S、SO2、O2。(5)已知A、B、D、E均为中学化学中常见的物质,存在如下关系。符合此转化关系的A、B、D、E的化学式如下:Fe、Fe(NO3)3、Fe(NO3)2、HNO3。CuO、CO、CO2、C。NaOH、NaHCO3、Na

33、2CO3、CO2。考点三化学键、分子间作用力与氢键真题示例1.(2020山东化学)下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是()A.键能CCSiSi、CHSiH,因此C2H6稳定性大于Si2H6B.立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体,因此具有很高的硬度C.SiH4中Si的化合价为+4,CH4中C的化合价为-4,因此SiH4还原性小于CH4D.Si原子间难形成双键而C原子间可以,是因为Si的原子半径大于C,难形成p-p 键2.(2020天津化学)关于的说法正确的是()A.分子中有3种杂化轨道类型的碳原子B.分子中共平面的原子数目最多为14C.分子中的苯环由单双键交替组成D.

34、与Cl2发生取代反应生成两种产物3.(2019浙江4月选考)下列说法不正确的是()A.纯碱和烧碱熔化时克服的化学键类型相同B.加热蒸发氯化钾水溶液的过程中有分子间作用力的破坏C.CO2溶于水和干冰升华都只有分子间作用力改变D.石墨转化为金刚石既有共价键的断裂和生成,也有分子间作用力的破坏4.(2018浙江11月选考)下列说法正确的是()A.CaO与水反应过程中,有共价键的断裂和形成B.H2O的热稳定性比H2S强,是由于H2O的分子间作用力较大C.KCl、HCl、KOH的水溶液都能导电,所以它们都属于离子化合物D.葡萄糖、二氧化碳和足球烯(C60)都是共价化合物,它们的晶体都属于分子晶体5.(2

35、020全国节选)氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好,是一种具有潜力的固体储氢材料。回答下列问题:(1)H、B、N中,原子半径最大的是。根据对角线规则,B的一些化学性质与元素的相似。(2)NH3BH3分子中,NB化学键称为键,其电子对由提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:3NH3BH3+6H2O3NH4+B3O63-+9H2B3O63-的结构为。在该反应中,B原子的杂化轨道类型由变为。(3)NH3BH3分子中,与N原子相连的H呈正电性(H+),与B原子相连的H呈负电性(H-),电负性大小顺序是。与NH3BH3原子总数相等的等电子体是(写分子式) ,其熔点比NH3BH3(填“高”或“低

36、”),原因是在NH3BH3分子之间,存在,也称“双氢键”。必备知识1.离子键、共价键及金属键的比较化学键类型离子键共价键金属键非极性键极性键定义阴、阳离子通过静电作用所形成的化学键原子间通过共用电子对(电子云重叠)而形成的化学键金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”,被所有原子共用,从而把所有金属原子维系在一起成键粒子阴、阳离子原子金属阳离子和自由电子成键实质阴、阳离子的静电作用共用电子对不偏向任何一方共用电子对偏向一方原子金属阳离子和自由电子间的电子气形成条件活泼金属元素与活泼非金属元素经电子得失,形成离子键同种元素原子之间成键不同种元素原子之间成键金属阳离子和自由电子间成键形

37、成的物质离子化合物非金属单质;某些共价化合物或离子化合物共价化合物或离子化合物金属晶体2.化学键与物质类别的关系(1)从以上可以看出,离子化合物一定含有离子键,离子键只能存在于离子化合物中。(2)共价键可存在于离子化合物、共价化合物和一些非金属单质中。(3)熔融状态下能导电的化合物是离子化合物,如NaCl。熔融状态下不能导电的化合物是共价化合物,如HCl。3.键与键的判断方法(1)由轨道重叠方式判断。“头碰头”重叠为键,“肩并肩”重叠为键。(2)由物质的结构式判断。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。共价单键全为键,双键中有一个键和一个键,三键中有一个键和两个键。(3)由成键

38、轨道类型判断。s轨道形成的共价键全部是键;杂化轨道形成的共价键全部为键。4.三种作用力及对物质性质的影响作用力类型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、沸点,溶解度等物理性质分子间氢键使物质熔、沸点升高,溶解度增大键能越大,物质的稳定性越强应考训练考向1共价键与离子键1.(2020湖南长郡中学第2次月考)固体A的化学式为NH5,它的所有原子的最外层都符合相应稀有气体原子的最外层电子结构,则下列有关说法不正确的是()A.NH5中既有离子键又有共价键

39、B.NH5的熔、沸点高于NH3C.NH5固体投入少量水中,可产生两种气体D.0.1 mol NH5中含有0.5 mol NH键2.(双选)(2020山东济南新高考模拟改编)已知X、Y、Z是三种原子序数依次增大的短周期元素。甲、乙、丙分别是三种元素形成的单质,A、B、C、D分别是由三种元素中的两种形成的化合物,且A与C中均含有10个电子。它们之间转化关系如下图所示。下列说法正确的是()A.原子半径:ZYXB.X与Y形成的化合物只含极性键C.Y和Z形成的分子可能存在配位键D.气态氢化物的稳定性:ANaFNaClKCl考点四分子结构与性质真题示例1.(2020高考题组合)(1)(2020山东化学节选

40、)CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料,回答下列问题:Sn为A族元素,单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常压下SnCl4为无色液体,SnCl4空间构型为,其固体的晶体类型为。NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为(填化学式,下同),还原性由强到弱的顺序为,键角由大到小的顺序为。含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如图所示,1 mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有 mol,该螯合物中N的杂化方式有种。(2)(2020全国节选)磷酸根离子的立体构型为,其中P的价层电子对数为、杂化轨道类型为。(3

41、)(2020全国节选)Ti的四卤化物熔点如下表所示,TiF4熔点高于其他三种卤化物,自TiCl4至TiI4熔点依次升高,原因是。化合物TiF4TiCl4TiBr4TiI4熔点/377-24.1238.31552.(2020江苏化学)以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵(NH4)3Fe(C6H5O7)2。(1)Fe基态核外电子排布式为;Fe(H2O)62+中与Fe2+配位的原子是(填元素符号)。(2)NH3分子中氮原子的轨道杂化类型是;C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为。(3)与NH4+互为等电子体的一种分子为(填化学式)。(4)柠檬酸的结构简式如图。1 mol柠檬酸

42、分子中碳原子与氧原子形成的键的物质的量为mol。3.(高考题组合)(1)(2019全国节选)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳原子的杂化类型分别是、。乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子,其原因是,其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是(填“Mg2+”或“Cu2+”)。(2)(2019全国节选)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体构型为,其沸点比NH3的(填“高”或“低”),其判断理由是。(3)(2019江苏化学节选)SO42-的立体构型为(用文字描述);Cu2+与OH-反应能生成Cu(OH)42-,Cu(OH)42-中的配位原子为(

43、填元素符号)。抗坏血酸的分子结构如图所示,分子中碳原子的轨道杂化类型为;推测抗坏血酸在水中的溶解性:(填“难溶于水”或“易溶于水”)。4.(2019全国节选)(1)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为,其中Fe的配位数为。(2)苯胺()的晶体类型是。苯胺与甲苯()的相对分子质量相近,但苯胺的熔点(-5.9 )、沸点(184.4 )分别高于甲苯的熔点(-95.0 )、沸点(110.6 ),原因是。(3)NH4H2PO4中,电负性最高的元素是;P的杂化轨道与O的2p轨道形成键。(4)NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐,而直链的多磷酸盐则是

44、一种复杂磷酸盐,如:焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示:这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为(用n代表P原子数)。易错警示有关分子结构和性质的5个易错点(1)误认为分子的稳定性与分子间作用力和氢键有关,其实分子的稳定性与共价键的强弱有关。(2)误认为组成相似的分子,中心原子的杂化类型相同,其实要看其键和孤电子对数是否分别相同。如CO2和SO2中心原子的杂化方式不同,CO2分子中C原子是sp杂化,SO2分子中S原子是sp2杂化。(3)误认为只要含有氢键物质的熔、沸点就高,其实不一定,分子间的氢键会使物质的熔、沸点升高,而分子内氢键一般会使物质的熔、沸点降低。(4)误认为只

45、含有极性键的分子都一定是极性分子,其实不定。如CO2、BF3等是非极性分子。(5)误认为杂化轨道构型和分子的立体构型一致,其实不一定。如H2O中氧原子是sp3杂化,杂化轨道构型为四面体形,但由于分子中存在孤电子对,根据价层电子对互斥理论可知,H2O分子的立体构型是V形。必备知识1.中心原子杂化轨道数的判断方法杂化轨道数=键电子对数+孤电子对数=价层电子对数(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个键,则为sp2杂化;如果全部是单键,则为sp3杂化。(2)由分子的立体构型结合价电子对互斥理论判断。没有填充电子的

46、空轨道一般不参与杂化,1个孤电子对占据1个杂化轨道。如NH3分子为三角锥形,且有一个孤电子对,即4条杂化轨道应呈四面体形,为sp3杂化。2.中心原子价层电子对数、杂化类型与粒子的立体构型价层电子对数(杂化轨道数)234轨道杂化类型spsp2sp3价层电子对模型直线形三角形四面体形粒子组成形式与立体构型AB2:直线形AB2:V形AB3:三角形AB2:V形AB3:三角锥形AB4:(正)四面体形规律当中心原子无孤电子对时,分子构型与价层电子对模型一致;当有孤电子对时,分子的构型为去掉孤电子对后剩余部分的立体构型,且孤电子对会对分子构型产生“挤压”作用用价层电子对互斥理论推测分子或离子的立体构型的思维

47、程序。分子(离子)的立体构型3.分子的性质(1)分子极性的判断。(2)“相似相溶”规律。非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂,若存在氢键,则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好。(3)手性。具有完全相同的组成和原子排列的两种分子,如同左手和右手一样互为镜像,在三维空间里不能重叠,互为手性异构体,有手性异构体的分子叫做手性分子。在有机物中,如果一个碳原子以4个单键(键)与4个不同的原子(或原子团)连接,该碳原子称为手性碳原子。(4)无机含氧酸分子的酸性。无机含氧酸可写成(HO)mROn,如果成酸元素R相同,则n值越大,R的正电性越高,使ROH中O的电子向R偏移,在水分

48、子的作用下越易电离出H+,酸性越强。4.等电子原理原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子具有相似的化学键特征,物理性质相似。常见等电子体:微粒价电子总数立体构型CO2、SCN-、N3-16直线形CO32-、NO3-、SO324平面三角形SO2、O3、NO2-18V形SO42-、PO43-32正四面体形PO33-、SO32-、ClO3-26三角锥形CO、N210直线形CH4、NH4+8正四面体形应考训练考向1“两大理论”与粒子立体构型1.(2020各地高考模拟题节选)填写下列空白:(1)硅能形成多种化合物(如SiH4、Si2H4等),SiH4的中心原子的杂化轨道类型为,其分子的立体构型为,键角

49、为;Si2H4分子中含有的键和键的数目之比为。(2)Na3Co(NO2)6常用作检验K+的试剂,配体NO2-的中心原子的杂化形式为,立体构型为。大键可用符号nm表示,其中m代表参与形成大键的原子数,n为各原子的单电子数(形成键的电子除外)和得电子数的总和(如苯分子中的大键可表示为66),则NO2-中大键应表示为。(3)在加热和Cu的催化作用下,乙醇可被空气氧化为乙醛(CH3CHO),乙醛分子中碳原子的杂化方式是,乙醛分子中HCO的键角(填“大于”“等于”或“小于”)乙醇分子中的HCO的键角。Cu(H2O)42+为平面正方形结构,其中的两个H2O被Cl-取代后有两种不同的结构,其中是非极性分子的

50、结构为。向CuSO4溶液中加入氨水,首先形成蓝色沉淀,继续加氨水,沉淀溶解,得到深蓝色溶液,在此溶液中加入乙醇,析出深蓝色的晶体。由蓝色沉淀得到深蓝色溶液的离子方程式为;深蓝色晶体中存在的化学键类型有。(填代号)A.离子键B.键C.非极性共价键D.配位键E.金属键F.氢键(4)铁元素是最重要的金属元素之一,其不仅是各种钢材的主要成分,很多含铁化合物也具有重要意义。向含Fe3+的溶液中滴加少量的KSCN溶液,溶液中生成红色的Fe(SCN)(H2O)52+。N、H、O三种元素的电负性由大到小的顺序为;Fe(SCN)(H2O)52+中Fe3+的配位数为,H2O中氧原子的杂化方式为。二茂铁是一种含铁的

51、有机化合物,其化学式为Fe(C5H5)2,可看作是Fe2+与两个正五边形的环戊二烯负离子(C5H5-)配体形成的夹心型分子(如下图所示)。已知大键可用符号mn表示,其中m代表参与形成大键的原子数,n代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为66),则C5H5-的大键表示为。二茂铁是黄色针状晶体,熔点173 (在100 时开始升华),沸点249 ,在水中难溶,但可溶于很多有机溶剂。下列作用力中,二茂铁晶体中不存在的是(填标号)。A.离子键B.配位键C.键D.范德华力二茂铁的结构(5)过渡金属可形成许多羰基配合物,即CO作为配体形成的配合物。CO的等电子体有N2、CN-、(任写一个)等。C

52、O作配体时,配位原子是C而不是O,其原因是。过渡金属配合物常满足“18电子规则”,即中心原子的价电子数加上配体提供的电子数之和等于18,如Fe(CO)5、Mn(CO)5-等都满足这个规则。i.下列钒配合物中,钒原子满足“18电子规则”的是。A.V(H2O)62+B.V(CN)64-C.V(CO)6-D.V(O2)43-ii.化合物的熔点为138 ,其晶体类型为;已知该化合物满足“18电子规则”,其配体“”中的大键可表示为。考向2粒子间的作用与分子性质2.(2020各地高考模拟题节选)填写下列空白。(1)已知CO与N2互称等电子体。CO和N2的分子中都存在三个共价键,其中包含个键,个键。下表为C

53、O和N2的有关信息。键的类型单键双键三键键能(kJmol-1)CO3518031 071N2159418946根据表中数据,说明CO比N2活泼的原因是。(2)工业上,采用电解熔融氯化锂制备锂,采用钠还原TiCl4(g)制备钛。已知:LiCl、TiCl4的熔点分别为605 、-25 ,它们的熔点相差很大,其主要原因是。(3)Co3+、Co2+能与NH3、H2O、SCN-等配体组成配合物。1 mol Co(NH3)63+含 mol 键。配位原子提供孤电子对与电负性有关,电负性越大,对孤电子对吸引力越大。SCN-的结构式为SCN-,SCN-与金属离子形成的配离子中配位原子是(填元素符号)。配离子在水

54、中的颜色与分裂能有关,某些水合离子的分裂能如表所示:配离子Fe(H2O)63+Fe(H2O)62+Cu(H2O)62+Co(H2O)63+分裂能(kJmol-1)164124ab由此推知,a(填“”“”或“=”)b,主要原因是。(4)配合物Cu(En)2SO4的名称是硫酸二乙二胺合铜(),是铜的一种重要化合物。其中En是乙二胺(H2NCH2CH2NH2)的简写。该配合物中所含化学键有(填字母编号)。A.离子键B.极性共价键C.非极性共价键D.配位键E.金属键配体乙二胺分子中氮原子、碳原子轨道的杂化类型分别为、。乙二胺和三甲胺N(CH3)3均属于胺,且相对分子质量相近,但乙二胺比三甲胺的沸点高得

55、多,原因是。乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子,其原因是。与氨气互为等电子体的阳离子为,与S位于同一周期,且第一电离能小于S的非金属元素的符号为。(5)如图为H3BO3晶体的片层结构,其中B的杂化方式为;硼酸在热水中比在冷水中溶解度显著增大的主要原因是。考点五晶体结构与性质真题示例1.(2020高考题组合)(1)(2020山东化学节选)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子的分数坐标。四方晶系CdSnAs2的晶胞结构如下图所示,晶胞棱边夹角均为90,晶胞中部分原子的分数坐标如下表所示。坐标原子

56、xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125一个晶胞中有个Sn,找出距离Cd(0,0,0)最近的Sn(用分数坐标表示)。CdSnAs2晶体中与单个Sn键合的As有个。(2)(2020天津化学节选)CoO的面心立方晶胞如下图所示。设阿伏加德罗常数的值为NA,则CoO晶体的密度为 gcm-3;三种元素二价氧化物的晶胞类型相同,其熔点由高到低的顺序为。(3)(2020全国节选)LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体,它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有个。电池充电时,LiFePO4脱出部分Li+,

57、形成Li1-xFePO4,结构示意图如(b)所示,则x=,n(Fe2+)n(Fe3+)=。(4)(2020全国节选)CaTiO3的晶胞如图(a)所示,其组成元素的电负性大小顺序是;金属离子与氧离子间的作用力为,Ca2+的配位数是。一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2+、I-和有机碱离子CH3NH3+,其晶胞如图(b)所示,其中Pb2+与图(a)中的空间位置相同。有机碱CH3NH3+中,N原子的杂化轨道类型是。若晶胞参数为a nm,则晶体密度为 gcm-3(列出计算式)。(5)(2020全国节选)研究发现,氨硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构,晶胞参数分别为a pm、b pm、c

58、 pm,=90。氨硼烷的222超晶胞结构如图所示。氨硼烷晶体的密度= gcm-3(列出计算式,设NA为阿伏加德罗常数的值)。2.(2019全国节选)(1)一些氧化物的熔点如下表所示:氧化物Li2OMgOP4O6SO2熔点/1 5702 80023.8-75.5解释表中氧化物之间熔点差异的原因。(2)图(a)是MgCu2的拉维斯结构,Mg以金刚石方式堆积,八面体空隙和半数的四面体空隙中,填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见,Cu原子之间最短距离x=pm,Mg原子之间最短距离y=pm。设阿伏加德罗常数的值为NA,则MgCu2的密度是gcm-3(列出计算表达式)。(

59、a)(b)3.(2019全国节选)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。图中F-和O2-共同占据晶胞的上下底面位置,若两者的比例依次用x和1-x代表,则该化合物的化学式表示为;通过测定密度和晶胞参数,可以计算该物质的x值,完成它们的关系表达式:= gcm-3。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标,例如图1中原子1的坐标为12,12,12,则原子2和3的坐标分别为、。4.(2019江苏化学节选)一个Cu2O晶胞(见下图)中,Cu原子的数目为。5.(2019海南化学节选).下列各组物质性质的比较,结论正确的是()

60、A.分子的极性:BCl3NCl3B.物质的硬度:NaINaFC.物质的沸点:HFHClD.在CS2中的溶解度:CCl4离子晶体分子晶体,如熔、沸点:金刚石NaClCl2;金属晶体分子晶体,如熔、沸点:NaCl2(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,如熔、沸点:金刚石石英碳化硅晶体硅。(3)形成离子晶体的阴、阳离子所带的电荷数越多,离子半径越小,则离子键越强,熔、沸点就越高,如熔、沸点:MgOMgCl2,NaClCsCl。(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

61、单质的熔、沸点就越高,如AlMgNa。(5)分子晶体的熔、沸点比较规律。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,如熔、沸点:HIHBrHCl。相对分子质量相等的分子,分子极性越大,其熔、沸点就越高,如熔、沸点:CON2。互为同分异构体的分子中,支链越少,其熔、沸点就越高,如熔、沸点:正戊烷异戊烷新戊烷。互为同分异构体的芳香烃及其衍生物,熔、沸点邻位取代物间位取代物对位取代物,如熔、沸点:邻二甲苯间二甲苯对二甲苯。2.晶胞中微粒数目的计算方法均摊法3.晶体密度的计算晶体密度()应考训练考向晶体结构与性质1.(2020山东实验中学线上检测节选)微量元素硼对植物生长及人体健康有着十

62、分重要的作用,也广泛应用于新型材料的制备。(1)晶体硼单质的基本结构单元为正二十面体,其能自发地呈现多面体外形,这种性质称为晶体的。(2)磷化硼(BP)是受高度关注的耐磨材料,可作为金属表面的保护层,其结构与金刚石类似,晶胞结构如图所示。磷化硼晶胞沿z轴在平面的投影图中,B原子构成的几何形状是;已知晶胞边长为458 pm,则磷化硼晶体的密度是gcm-3(列式并计算,结果保留两位有效数字,已知4.583=96.07)。2.(2020山东潍坊三模节选)Cu2O可用于半导体材料。(1)Cu2O晶胞(如图所示)中,O原子的配位数为;a位置Cu+坐标为(0.25,0.25,0.75),则b位置Cu+坐标

63、。(2)Cu2S与Cu2O具有相似的晶体结构,则两者的熔点是Cu2O比Cu2S的(填“高”或“低”),请解释原因。3.(2020黑龙江齐齐哈尔八中一模)如图所示为NaCl晶体的晶胞结构图和晶胞截面图(截面图中的大球为Cl-,小球为Na+)。(1)晶胞中距离1个Na+最近的Cl-有个,这些Cl-围成的图形是。(2)若晶体密度为 gcm-3,阿伏加德罗常数的值用NA表示,则Na+的离子半径为pm(列出计算表达式)。4.(2020四川成都七中二诊)金属钛因为其优越的性能被称为“未来金属”,其工业冶炼涉及的反应为TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO。回答下列相关问题:(1)基态钛原子的价层电子排

64、布式为,上述反应中非金属元素电负性由大到小是;(2)已知部分物质熔、沸点如下:名称金红石金刚石四氯化钛四溴化钛四碘化钛化学式TiO2CTiCl4TiBr4TiI4熔点/1 8303 550-24.138150沸点/2 9274 827136.4233.1377.2自左向右,表中的三种钛的卤化物熔、沸点依次升高的原因是。(3)配位数为6,组成为TiCl36H2O的晶体有X、Y两种。化学式为TiCl(H2O)5Cl2H2O的X呈绿色,定量实验表明,X与AgNO3以12物质的量比反应生成沉淀。Y呈紫色,且Y与AgNO3以13物质的量之比反应生成沉淀,则Y的化学式为。(4)钙钛矿是重要的含钛矿物之一。

65、其主要成分Z的晶胞如图所示。推测Z的化学式为,Ca填充在O围成的空隙中。(5)若晶胞参数a=384.1 pm,Z晶体的密度为(计算结果保留两位有效数字,已知3.841356.67,阿伏加德罗常数的值为6.01023)5.许多元素及它们的化合物在科学研究和工业生产中具有广泛用途。请填写下列空白:(1)磷化硼是一种耐磨涂料,它可用作金属的表面保护层。磷化硼晶体晶胞如图甲所示,其中实心球为磷原子,在一个晶胞中磷原子空间堆积方式为,已知晶胞边长为a pm,阿伏加德罗常数为NA。则磷化硼晶体的密度为 gcm-3。磷化硼晶胞沿着体对角线方向的投影如图乙,其中表示P原子的投影,用画出B原子的投影位置。(2)

66、Fe3O4晶体(如右图)中,O2-围成正四面体空隙(1、3、6、7号氧围成)和正八面体空隙(3、6、7、8、9、12号氧围成),Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中,Fe2+和另一半Fe3+填充在正八面体空隙中,晶体中正四面体空隙数与正八面体空隙数之比为,有%的正八面体空隙没有填充阳离子。(3)一定温度下,NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”,可以认为O2-作密置单层排列,Ni2+填充其中(如图),已知O2-的半径为a pm,每平方米面积上分散的该晶体的质量为g(用a、NA表示)。专题五物质结构与性质元素周期律考点一真题示例1.B解析依据题给的反应过程,可确定W=27。根据X

67、、Y的最外层电子数之和为8,Y原子的质子数比X原子的质子数多2,可以得出X原子最外层电子数为3,Y原子最外层电子数为5,可以判定X为铝元素,Y为磷元素。由上述分析可知A项错误;Al、P两元素均可形成三氯化物AlCl3和PCl3,B项正确;Al、P两元素位于同一周期且原子序数P大于Al,故原子半径Al大于P,C项错误;磷元素的常见含氧酸有H3PO4、H3PO2、HPO2等,D项错误。2.D解析35Cl和37Cl同是氯元素,二者互为同位素,A项错误;单晶硅是硅单质,石英的主要成分是SiO2,B项错误;HCOOH和HOCH2CHO不是同类物质,不是互为同系物,C项错误。3.C解析A项,中子数为9的氮

68、原子应表示为716N;B项,N2分子的电子式应为NN;D项,Cl-的结构示意图应为。4.D解析In与Al同主族,是第五周期第A族元素,A正确;49115In的中子数是66,电子数是49,差值为17,B正确;根据元素周期律,同主族从上到下,元素原子半径依次增大,故原子半径:InAl,C正确;根据元素周期律,同周期从左到右,主族元素原子半径依次减小,金属性渐弱,最高价氧化物对应水化物碱性渐弱,故碱性:RbOHIn(OH)3,D项错误。5.D解析中子数为18的氯原子的质量数为17+18=35,原子符号为1735Cl,A项错误;氮气分子中两原子间有三对共用电子,其结构式为NN,B项错误;Na+的结构示

69、意图为,C项错误;H2O的电子式为HOH,D项正确。6.A解析A项,次氯酸分子中氢原子应与氧原子形成共用电子对,电子式为HOCl,所以错误,符合题意;B项,丁烷中有4个碳原子和10个氢原子,符合丁烷的球棍模型书写要求,所以正确,不符合题意;C项,乙烯分子中碳与碳原子间形成碳碳双键,符合乙烯结构简式的书写要求,所以正确,不符合题意;D项,碳原子的质子数为6,当中子数为8时,其质量数为14,因此符合碳原子的书写要求,所以正确,不符合题意。7.B解析氯化钠是强电解质,在水中完全电离生成水合Na+和水合Cl-,A正确;用惰性电极电解CuCl2溶液,电解反应的化学方程式为CuCl2Cu+Cl2,B项中方

70、程式是CuCl2的电离方程式,CuCl2的电离不是在通电条件下发生的,B错误;C项中图示为醋酸在水中的部分电离,C正确;根据反应热(H)=反应物总键能-生成物总键能,反应H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)的H=(436kJmol-1+243kJmol-1)-(2431kJmol-1)=-183kJmol-1,D项正确。8.答案(1)115同位素(2)HH极性键和非极性键(3)P4O6H3PO4解析(1)根据115281Mc可得Mc的质子数为115。287Mc与288Mc质子数都是115,由于质量数分别是287、288,则二者的中子数分别是172、173,二者质子数相同,中子数不同,因此互为

71、同位素。(2)N原子最外层有5个电子,化合物NH2NH2中2个N原子形成一对共用电子对,每个N原子与2个H原子形成2对共用电子对,所以该化合物的电子式为HH。在该物质分子中含有4个NH极性键,一个NN非极性键。(3)设P元素的氧化物为PxOy,由于P为+3价,O为-2价,根据化合物中元素正负化合价代数和等于0可得,3x=2y,所以xy=23,结合白磷的正四面体结构可知,该氧化物的化学式为P4O6;P元素的+5价简单含氧酸的分子式为H3PO4。9.答案(1)4s4f5小于(2)Mg相反(3)Ar3d9或1s22s22p63s23p63d9解析(1)铁原子的电子排布式为Ar3d64s2,Fe原子成

72、为阳离子时首先失去最外层4s轨道中的电子成为Fe2+;根据Sm的价电子排布式4f66s2可知,由Sm生成Sm3+要失去最外层6s能级上的2个电子和4f能级上的1个电子。由于F-与O2-的核外电子排布相同,核电荷数越大,离子半径反而越小,故离子半径F-O2-。(2)根据元素周期律可知,与Li元素处于“对角线”位置的元素为Mg,两者的化学性质相似。基态Mg原子的M层电子排布式为3s2,根据泡利原理可知,这两个电子的自旋状态相反。(3)Cu是29号元素,Cu2+基态核外电子排布式为Ar3d9或1s22s22p63s23p63d9。应考训练1.AC解析N元素有多种核素,不同核素中子数不同,由于题目未说

73、明N10中氮原子属于哪一种核素,故无法确定N10的中子数,A错误;每个N5+中含有5个原子核,故B正确;每个N5-中含有35个质子,36个电子,故C错误;N10中含N5-和N5+,故含有离子键,每个离子内部含有非极性共价键,故D正确。2.C解析质子数相同的粒子不一定属于同种元素,如CH4与H2O不是同种元素,若为原子或单核离子则属于同种元素,错误;互为同位素的原子,核外电子排布相同,最外层电子数决定化学性质,同位素的化学性质几乎完全相同,但物理性质不一定相同,错误;分子中的质子数等于电子数,离子中的质子数不等于电子数,若一种分子与一种离子的质子数相等,则电子数肯定不相等,正确;电子数相同的粒子

74、不一定属于同种元素,如CH4与H2O,Na+与Mg2+,正确;一种元素可能存在不同的核素,同一元素的原子可能有不同的质量数,错误;元素没有质量数的概念,错误。3.A解析X可形成+1价的离子,则X为氢、锂或钠,但是W、X、Y三种简单离子的核外电子排布相同,则X只能是钠;W、Y、Z三者分别位于三个不同的周期,则必有一种为氢,根据题目给出的结构式可知Z是氢;结合Y原子的最外层电子数是W原子的最外层电子数的二倍,且二者简单离子的核外电子排布相同,则只能是氧和铝,根据结构不难发现W是铝,Y是氧。根据分析,四种元素的原子半径大小关系为ZYWOClNa;离子还原性Cl-O2-F-;简单离子F-、Na+、O2

75、-是电子层结构相同的离子,故离子半径rCl-rO2-rF-rNa+,C项符合题目要求。2.D解析由“W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素”,再根据“化合物XW3与WZ相遇会产生白烟”可知,W为氢元素,X为氮元素,Z为氯元素,再依据四种元素的核外电子总数满足X+Y=W+Z推知,Y为钠元素。非金属性:ClNHNa,A项错误;原子半径:NaClNH,B项错误;N的含氧酸中,如HNO2就不属于强酸,C项错误;Na的氧化物的水化物是NaOH,NaOH属于强碱,D项正确。3.A解析由Z的最高价含氧酸为H3ZO4,且0.1molL-1H3ZO4溶液对应pH=1.57知,Z为P;由0.1molL-1Y

76、的最高价氧化物的水化物的溶液的pH=13知,Y为Na;由X、Y、Z、W的原子序数依次增大,且0.1molL-1X的最高价氧化物的水化物的溶液的pH=1可知,X为N,由0.1molL-1W最高价氧化物的水化物pHP;离子半径:S2-Na+;因为P原子价层电子排布为3s23p3,3p能级为半充满状态,较稳定,故第一电离能:PS;因为NH3分子间存在氢键,故氢化物的沸点:NH3PH3。4.A解析B项,得电子能力:Cl2Br2,错误;C项,Na、Mg、Cl是同一周期元素,原子半径依次减小,错误;D项,Na、Mg、Cl、Br原子的最外层电子数分别为1、2、7、7,错误。5.C解析由题给化合物的结构可知,

77、W为第A族金属元素;Z最外层有7个电子,由“Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半”可知,X核外电子数为14,即X为硅元素;由四种元素为同一短周期元素可知,W为钠元素;Z为氯元素;根据化合物中Y元素的化合价可推知Y为磷元素。NaCl的水溶液呈中性,A项错误;元素非金属性的顺序为Z(Cl)Y(P)X(Si),B项错误;P的最高价氧化物的水化物为磷酸,是中强酸,C项正确;P原子最外层有5个电子,与Si共用两对电子,加上得到Na的1个电子,因此最外层满足8电子稳定结构,D项错误。6.D解析由表格中元素在周期表中的位置可知,W的最高化合价比X的最高正化合价多2,且两者最高化合价之和为8,所以X的最高化

78、合价为+3价,W的最高化合价为+5价,分别属于A族和A族,因为4种元素均为短周期元素,则W为N,X为Al,Y为Si,Z为P。根据同周期主族元素原子半径从左到右逐渐减小,同主族元素原子半径从上到下逐渐增大,可知原子半径NAl,A项正确;常温常压下Si是固体,B项正确;同主族从上到下元素的非金属性逐渐减弱,对应气态氢化物的热稳定性逐渐减弱,则气态氢化物的热稳定性ZSi,故简单氢化物的稳定性:CH4SiH4,B项正确;碳元素和硅元素可形成SiC,但SiC属于共价化合物,C项错误;Mg可溶于浓硝酸,但硅不与浓硝酸反应,D项错误。8.C解析A项,第35号元素位于第四周期A族,为溴元素,溴单质在常温常压下

79、为液态,所以正确,不符合题意;B项,位于第四周期A族元素为As,属于非金属元素,所以正确,不符合题意;C项,第84号元素为第六周期A族,最高正价为+6价,所以错误,符合题意;D项,第一到第七周期的元素种类分别为2、8、8、18、18、32、32,因此第七周期0族元素的原子序数为118,所以正确,不符合题意。9.B解析由“X是地壳中含量最多的元素”可知,X为氧元素;Y的原子序数大于氧,且原子最外层有2个电子,则Y为镁元素;由“Z的单质晶体是应用最广泛的半导体材料”可知,Z为硅元素;由“W与X位于同一主族”可知,W为硫元素。原子半径:r(Mg)r(Si)r(S)r(O),A项错误;MgO属于离子化

80、合物,B项正确;硅酸为弱酸,而硫酸为强酸,C项错误;非金属性:SO,稳定性:H2SH2O,D项错误。10.答案(1)A(2)HC乙(Ge)Si,B项正确;碳与Ge同主族,非金属性CGe,则Ge的简单气态氢化物的稳定性弱于CH4,C项正确;乙为Ge,在元素周期表中位于金属与非金属的交界处,可用作半导体材料,D项正确。2.BC解析原子序数之差为2的两种元素可能位于同一主族,例如H和Li,A项错误;若D-核外有36个电子,则元素D是Br,位于元素周期表中第四周期A族,B项正确;第三、四周期同主族元素的原子序数可能相差8,也可能相差18,例如Na与K的原子序数相差8,Cl与Br原子序数相差18,C项正

81、确;位于同一周期的甲、乙两种元素,甲位于A族,原子序数为x,乙位于A族,乙的原子序数不一定为x+2,例如第四周期中相应的两种元素的原子序数相差12,D项错误。3.B解析a的M电子层有1个电子,则a为Na;工业上采用分离液态空气的方法来生产供医疗急救用的b元素的单质,则b为O;c与b同族且为短周期元素,则c为S;d与c形成的一种化合物可以溶解硫,该物质为CS2,则d为C。同一周期从左到右主族元素原子半径逐渐减小,同一主族从上到下原子半径增大,因此原子半径NaSCO,即acdb,故A错误;同一主族从上到下,元素的非金属性减弱,元素非金属性由强到弱的顺序为OSC,即bcd,故B正确;a与b形成的过氧

82、化钠中既含有离子键,又含有共价键,故C错误;S的非金属性大于C,所以最高价氧化物对应水化物的酸性d小于c,故D错误。4.B解析若X+和Y2-的核外电子层结构相同,则X处于Y的下一周期,原子序数XY,故A正确;不能根据氢化物水溶液的酸性强弱来比较元素的非金属性,如酸性HClHF,但非金属性FCl,故B错误;硅、锗在元素周期表中都位于金属与非金属的交界处,具有一定的金属性与非金属性,都可以做半导体材料,故C正确;同周期元素自左而右金属性减弱,金属性CsBa,金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越强,故碱性CsOHBa(OH)2,D正确。5.答案(1)正四面体形OSP(2)CON(4)sp3C

83、NO(5)平面三角形CClSP。(2)同一周期元素,其第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但A族、A族元素第一电离能大于其相邻元素,C、N、O、F位于同一周期且分别位于A族、A族、A族、A族,所以第一电离能由小到大的顺序为CONAl。(4)根据尿素的结构简式分析其中N原子的杂化类型,由N原子的成键情况可知其杂化类型是sp3;同周期主族元素从左到右电负性依次增大。(5)光气的分子式为COCl2,其结构式为,碳原子孤电子对数为0,价层电子对数为3,则其立体构型为平面三角形。同一周期从左到右主族元素的电负性逐渐增大,非金属性越强,电负性越大,所以C、O、Cl三种元素的电负性由小到大的顺序为CCl

84、O。原子总数相等、价电子总数也相等的微粒互为等电子体,与COCl2互为等电子体的分子有N2Cl2、BF3、SO3等,离子有NOCl2+、NO3-等。6.AD解析W、X、Y、Z均为短周期元素,原子序数依次增大,其中M由1个X原子和2个Z原子构成,N由1个X原子和4个W原子构成,R结构明显为有机物的结构,M和N生成R的反应为加成反应,则W为氢元素,X为碳元素,Y为氮元素,Z为氧元素,M为二氧化碳,N为甲烷,R为乙酸。同周期主族元素非金属性从左到右逐渐增强,A正确;M、N、R三种分子中,氢原子最外层满足2电子稳定结构,B错误;N、M分别为甲烷和二氧化碳,其中只含有极性共价键,R分子中含有极性键和非极

85、性键,C错误;W、X、Y、Z四种元素既可形成离子化合物硝酸铵,又可形成共价化合物硝酸,D正确。7.D解析根据题意分析可知,X为N元素,W为C元素,Y为S元素,Z为Cl元素。二氧化碳、二氧化硫都能够与Na2O2反应,故A错误;S形成的含氧酸除了H2SO3和H2SO4以外,还可以形成H2S2O3等,故B错误;Z的单质为氯气,氯气具有强氧化性,但是氯气不具有漂白性,故C错误;非金属性SCl,则简单气态氢化物的稳定性YZXW,且Z的族序数等于其周期序数,所以Z为Al,W、X位于不同周期,所以W为H,Y的原子序数比Z小,半径比Z大,则Y与Z同周期,可能为Na或Mg。Z为Al,Al3+在水溶液中发生水解影

86、响水的电离平衡,故A错误;Z为Al,其氯化物氯化铝为共价化合物,熔融状态下不导电,不能电解熔融的AlCl3来制取铝单质,故B错误;Y为钠或镁,金属性比铝强,最高价氧化物对应水化物的碱性比铝的强,故C错误;W为氢,其单质为氢气,X为氧,对应单质为氧气或臭氧,均为分子晶体,相同条件下,熔、沸点与相对分子质量有关,氧气或臭氧的相对分子质量均大于氢气,故氢气的熔、沸点低,故D正确。9.CD解析根据题给物质中各元素的成键特点可知W、Z为H、F或Cl中的两种,因W在四种元素中原子序数最小,则W不可能是Cl,应为H或F;X、Y同周期,X应为A族元素,Y应为A族元素,若X、Y分别为Si和S,则Z为Cl,此时该

87、物质的相对分子质量至少为13+283+323+35.5125,故不符合题意。所以X为C,Y为O,则W只能为H,又因为Z的含氧酸均具有酸性,所以Z为Cl。H2O分子间存在氢键,导致其沸点较高,即沸点HClXYW,故C正确;C与Cl形成的化合物中含有多个C原子时,其中含有的CC键为非极性键,故D正确。10.D解析已知A、D均含有10个电子,则A、D为氢化物,可能为CH4、NH3、H2O、HF等;根据转化关系可知,A与单质Z2反应生成C,B与D反应生成Z2,且C的相对分子质量为30,则C为NO,D为H2O,A为NH3,Z2为O2,B为Na2O2,E为NO2,结合原子序数大小可知,X为H,Y为N,Z为

88、O,W为Na。同一周期主族元素,从左向右原子半径逐渐减小,当原子核外电子层数不同时,电子层越多原子半径越大,则原子半径WYZX,A正确;NO2与水反应生成NO和硝酸,若NO中混有NO2,可用水洗的方法除去,B正确;A是NH3,氨气沸点较低易液化,液氨汽化需吸收大量的热,从而使周围环境温度降低,因此液氨在工业上常用作制冷剂,C正确;过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,在该反应中,过氧化钠既作氧化剂又作还原剂,H2O在反应中元素化合价不变,既不是氧化剂也不是还原剂,D错误。11.D解析E为地壳中含量最高的过渡金属元素,则E为Fe。A、B、C、D为原子序数依次增大的短周期元素,A与D同主族,B与C同

89、周期,可知A、B、C、D分属三个不同的短周期,则A为H,D为Na。由C与D的原子序数之和为20可知,C为F;甲、乙分别为元素E、A的单质,丙、丁为A、E分别与B形成的二元化合物,根据图示转化关系,结合Fe与水蒸气反应生成四氧化三铁可知,丙为H2O,丁为Fe3O4,则B为O元素。H、O两元素组成的H2O2有强氧化性,具有漂白性,故A正确;O和Na组成的Na2O2中含有离子键和非极性共价键,故B正确;F2与水反应生成HF和O2,故C正确;丁为Fe3O4,是黑色固体,由3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2可知,1molFe与足量H2O反应转移电子数为83NA,故D错误。考点三真题示例1.C解析A

90、项,键长CCSiSi、CHSiSi、CHSiH,则C2H6的稳定性Si2H6;B项,金刚石与SiC均属于共价(原子)晶体,具有很高的硬度;C项,C与Si在同一主族,非金属性CSi,故CH4的还原性弱于SiH4,C项错误;D项,键是p轨道肩并肩重叠形成的,由于Si的原子半径较大,p轨道重叠程度小,所以Si原子间难以形成双键。2.A解析在分子中,CH3中碳原子采取sp3杂化,苯环中碳原子采取sp2杂化,中碳原子采取sp杂化,A项正确;分子中共平面的原子数最多为15,因为单键可以旋转,CH3中碳原子和一个氢原子可与苯环共平面,B项错误;苯环中碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键,存在大键,C

91、项错误;与Cl2发生取代反应时,氯原子能取代苯环和CH3中的氢原子,产物不止两种,故D项错误。3.C解析A项,两者均属于离子化合物,熔化时克服的是离子键,所以正确,不符合题意;B项,蒸发过程中,破坏的是水分子间作用力,所以正确,不符合题意;C项,二氧化碳溶于水与水反应生成碳酸,因此不仅仅是分子间作用力的改变,还有化学键的形成,所以错误,符合题意;D项,石墨中含有碳碳键和分子间作用力,金刚石中只有碳碳键,两者的碳碳键不完全相同,因此石墨变为金刚石的过程中既有共价键的断裂和生成,也有分子间作用力的破坏,所以正确,不符合题意。4.A解析氧化钙与水化合过程中水分子中的共价键会断裂,并会形成氢氧根离子,

92、A正确;氢化物的热稳定性与元素的非金属性有关,氧元素的非金属性大于硫元素,因此H2O的热稳定性比H2S强,B项错误;HCl属于共价化合物,C项错误;足球烯(C60)属于单质,不是化合物,D项错误。5.答案(1)BSi(硅)(2)配位Nsp3sp2(3)NHBCH3CH3低H+与H-的静电引力解析本题考查了原子半径大小,对角线规则、配位键、电负性、等电子体、物质熔点高低、晶胞密度求算等知识。(1)氢元素为第一周期元素,原子半径最小,B、N同为第二周期元素,可知原子半径BN,故原子半径最大的为B。B为第二周期第A族元素,与其处于对角线上的元素应为第三周期第A族元素,即硅元素。(2)NH3BH3分子

93、中,氮原子上有一对孤电子对,而硼原子中有空轨道,两者之间可形成配位键。NH3BH3分子中B原子的价层电子对数为4,B原子的杂化方式为sp3杂化;根据B3O63-的结构可知,B原子价层电子对数为3,B原子的杂化方式为sp2杂化。故反应中B原子的杂化方式由sp3变为sp2。(3)NH3BH3分子中,根据与N原子相连的H呈正电性,说明电负性:NH;再根据与B原子相连的H呈负电性,说明电负性:BHB。NH3BH3分子的原子总数为8,价电子总数为14,CH3CH3为其等电子体。CH3CH3的熔点比NH3BH3的熔点低,原因是NH3BH3分子间H+与H-之间存在静电引力,而CH3CH3分子间只存在范德华力

94、。应考训练1.D解析NH5中存在铵根离子和H-,属于离子化合物,铵根离子中含NH共价键,故A正确;NH5为离子晶体,氨气为分子晶体,则NH5的熔、沸点高于NH3,故B正确;固体NH5投入少量水中,可产生氨气、氢气两种气体,故C正确。0.1molNH5中含有0.4molNH键,故D错误。2.CD解析由题意分析可知X为H元素,Y为C元素,Z为O元素,A为CH4,丙为O2,B为CO2,C为H2O,乙为C,D为CO,甲为H2。由以上分析可知X为H元素,Y为C元素,Z为O元素,同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,不同周期的元素,原子核外电子层数越多,原子半径越大,所以原子半径:YZX,A错误;X为H

95、元素,Y为C元素,二者形成的化合物CH4中只含极性键,C2H6、C2H4等物质中既含极性键,又含非极性键,B错误;Y和Z形成的CO分子中存在配位键,C正确;A是CH4,C是H2O,元素的非金属性OC,元素的非金属性越强,其简单气态氢化物的稳定性就越强,所以气态氢化物的稳定性AClBrI,则热稳定性:HFHClHBrHI,故B正确;SiO2属于原子晶体,熔点很高,SiCl4属于分子晶体,熔点较低,故C错误;四种物质的晶体均属于离子晶体,离子所带电荷数相同,离子半径越小,晶格能越大,熔点越高,同主族简单阴、阳离子从上往下半径依次增大,则熔点:LiFNaFNaClKCl,故D正确。考点四真题示例1.

96、答案(1)正四面体形分子晶体NH3、AsH3、PH3AsH3、PH3、NH3NH3、PH3、AsH361(2)正四面体形4sp3(3)TiF4为离子化合物,熔点高,其他三种均为共价化合物,随相对分子质量的增大分子间作用力增大,熔点逐渐升高解析(1)Sn为A族元素,SnCl4的结构式为,立体构型应为正四面体形。常温常压下为液体,熔点较低,属于分子晶体。NH3分子间存在氢键,相对分子质量AsH3PH3,故沸点:NH3AsH3PH3。N、P、As同主族,从上到下,原子半径依次增大,非金属性依次减弱,则NH3、PH3、AsH3的还原性依次增强,键角依次减小。根据配位键形成的条件:一方提供空轨道(图中C

97、d2+),一方提供孤电子对。由题图可知,1mol该配合物中通过螯合作用形成6mol配位键。分子中氮原子均采取sp2杂化。(2)依据中心原子价层电子对计算公式,PO43-中不含孤电子对,成键电子对数目为4,价层电子对数为4,故其VSEPR模型为正四面体形,P原子采用sp3杂化方式形成4个sp3杂化轨道。(3)Ti与F电负性差异大,TiF4为离子化合物,而TiCl4、TiBr4、TiI4都为分子晶体,随相对分子质量增大,分子间作用力增大,熔点升高。2.答案(1)Ar3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2O(2)sp3NOC(3)CH4(或SiH4)(4)7解析(1)基态Fe原子核

98、外有26个电子,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2;因H2O分子中氧原子上有孤电子对,可与有空轨道的Fe2+形成配位键。(2)NH3为三角锥形,N原子上有1个孤电子对,故氮原子采用sp3杂化。N原子的价电子排布式为2s22p3,为半充满状态,更稳定,第一电离能比O的大,而同周期元素从左到右,第一电离能逐渐增大(一般规律),故第一电离能由大到小的顺序为NOC。(3)NH4+为五原子、价电子总数为8的粒子,可写出与NH4+互为等电子体的分子为CH4、SiH4等。(4)注意在中,碳氧双键中含有一个键。3.答案(1)sp3sp3乙二胺的两个N提供孤电子对与金属

99、离子形成配位键Cu2+(2)三角锥形低NH3分子间存在氢键(3)正四面体形Osp3、sp2易溶于水解析(1)N和C的价电子对数均为4,因此N、C原子的杂化类型均为sp3。乙二胺中氮原子有孤电子对,Mg2+、Cu2+有空轨道,易形成配位键;因此乙二胺能与Mg2+、Cu2+形成稳定环状离子。由于离子半径r(Cu2+)r(Mg2+),且Cu2+含有的空轨道数比Mg2+多,所以Cu2+与乙二胺形成化合物的稳定性高于Mg2+与乙二胺形成化合物的稳定性。(2)因为N与As位于同一主族,因此NH3与AsH3属于等电子体,两者结构相似,NH3分子的立体构型为三角锥形,则AsH3分子的立体构型也为三角锥形;由于

100、NH3分子间存在氢键,因此NH3的沸点比As的氢化物高。(3)由价层电子对互斥理论分析,SO42-中中心原子S的价层电子对数为12(6+2-42)+4=4,SO42-中S采取sp3杂化,其立体构型为正四面体形;在配合物Cu(OH)42-中的配位原子是含有孤电子对的氧(O)。从抗坏血酸分子结构可知,双键C是sp2杂化,单键C是sp3杂化。由于OH为亲水基,能与水分子形成氢键,因此抗坏血酸易溶于水。4.答案(1)4(2)分子晶体苯胺分子之间存在氢键(3)Osp3(4)(PnO3n+1)(n+2)-解析(1)根据信息可知,双聚分子为Fe2Cl6,其结构式应为。Fe原子与周围4个氯原子成键,即Fe的配

101、位数为4。(2)苯胺是由分子构成的物质,其晶体属于分子晶体。由于苯胺分子中的N原子可与相邻苯胺分子中的氨基上的氢原子间形成氢键,而甲苯分子间只存在范德华力,导致苯胺的熔、沸点高于甲苯的熔、沸点。(3)根据元素周期律可知,H、N、P、O四种元素的电负性大小顺序为ONPH。由于磷酸分子的结构(或)可推知NH4H2PO4中的P的杂化类型为sp3杂化,磷原子通过杂化轨道与氧原子形成的是键。(4)根据题干中焦磷酸根离子和三磷酸根离子的模型可推知两者的化学式分别为P2O74-、P3O105-,两化学式差值为PO3-,由此得到PnO3nn-,再由P2O74-与(PO3-)2(即P2O62-)的差值(O2-)

102、可得这类磷酸根离子的化学式通式为PnO3nn-+O2-(PnO3n+1)(n+2)-。应考训练1.答案(1)sp3正四面体形1092851(2)sp2V形34(3)sp3、sp2大于Cu(OH)2+4NH3Cu(NH3)42+2OH-ABD(4)ONH6sp356A(5)NO+(或C22-)C的电负性小于O,对孤电子对吸引能力弱,给出电子对更容易C分子晶体55解析(1)SiH4分子中心Si原子的价层电子对数为4+12(4-14)=4,孤电子对数为0,Si原子采取sp3杂化,SiH4立体构型为正四面体,键角为10928;Si2H4分子结构与C2H4相似,其中有一个SiSi双键,四个SiH单键,所

103、以键和键的数目之比为51。(2)配位体NO2-的中心原子N原子价层电子对数=2+5+1-222=3,且含有1个孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断N原子的杂化形式为sp2,NO2-的立体构型为V形;NO2-中参与形成大键的原子数为3,中心原子采取sp2杂化,所以中心原子中有1个孤电子对没有参与形成大键,则参与形成大键的电子数为63-22-2-42=4,则NO2-中大键可表示为34。(3)乙醛分子中甲基上碳原子含有4个键,醛基上的碳原子含有3个键,所以甲基中的碳原子采取sp3杂化,醛基中的碳原子采取sp2杂化。乙醛分子的醛基中碳原子采取sp2杂化、乙醇中连接羟基的碳原子采用sp3杂化,导致乙醛分

104、子中HCO的键角大于乙醇分子中的HCO的键角;Cu(H2O)42+为平面正方形结构,其中的两个H2O被Cl-取代有两种不同的结构,其中一种是非极性分子,说明该分子的结构对称,则其结构为。向CuSO4溶液中加入氨水,首先形成蓝色沉淀,该沉淀为氢氧化铜,继续加氨水,沉淀溶解,得到深蓝色溶液,是因为Cu(OH)2和氨气反应生成Cu(NH3)42+及OH-,该反应的离子方程式为Cu(OH)2+4NH3Cu(NH3)42+2OH-;该深蓝色晶体为Cu(NH3)4SO4,SO42-与Cu(NH3)42+之间为离子键,氨气分子与铜离子之间为配位键,氨气分子中NH键为键,所以选ABD。(4)N、O处于同一周期

105、,从左至右电负性逐渐增加(稀有气体除外),H元素的电负性比较小,故电负性大小关系为ONH;SCN-、H2O均为配体,因此Fe(SCN)(H2O)52+中Fe3+的配位数为6;H2O中O原子的价层电子对数为2+6-212=4,故氧原子的杂化方式为sp3;由C5H5-的结构可知,每个碳原子中还有1个电子未参与成键,5个碳原子以及一个C5H5-得到一个电子,共有6个电子参与形成大键,因此C5H5-中大键表示为56;由二茂铁的熔点低以及易升华特点可知二茂铁为分子构成的化合物,因此二茂铁晶体中不存在离子键。(5)等电子体指价电子数和原子数相同的分子、离子或基团。CO的等电子体有N2、CN-、NO+、C2

106、2-等;CO作为配体时,配位原子是C而不是O,其原因是C的电负性小于O,对孤电子对吸引能力弱,给出电子对更容易;i.V(H2O)62+中V原子的价电子数加上配体提供的电子数为5-2+62=15,不符合;V(CN)64-中V原子的价电子数加上配体提供的电子数为5+4+62=21,不符合;V(CO)6-中V原子的价电子数加上配体提供的电子数为5+1+62=18,符合;V(O2)43-中V原子的价电子数加上配体提供的电子数为5+3+42=16,不符合。ii.化合物的熔点为138,熔点较低,其晶体类型为分子晶体;已知该化合物满足18电子规则,其配体“”中的大键是5碳原子共用5电子,可表示为55。2.答

107、案(1)12CO中第一个键的键能比N2的第一个键的键能小很多,CO的第一个键更容易断(2)LiCl是离子晶体,TiCl4是分子晶体,离子键比分子间作用力强(3)24SCo(H2O)63+所带正电荷较多(4)ABCDsp3sp3乙二胺分子之间可以形成氢键,三甲胺分子之间不能形成氢键乙二胺分子中的两个N原子提供孤电子对与金属离子形成配位键H3O+Si(5)sp2热水破坏了硼酸晶体中的氢键,并且硼酸分子与水形成分子间氢键,使溶解度增大解析(1)据N2分子的结构NN可知,分子中包含1个键、2个键;CO中断裂第一个键需要的能量为1071kJmol-1-803kJmol-1=268kJmol-1,N2中断

108、裂第一个键需要的能量为946kJmol-1-418kJmol-1=528kJmol-1,由此可知CO中第一个键的键能比N2中第一个键的键能小很多,则CO比N2活泼。(2)氯化锂为离子化合物,形成离子晶体,四氯化钛是共价化合物,形成分子晶体。它们的熔点相差很大,其主要原因是LiCl是离子晶体,TiCl4是分子晶体,离子键比分子间作用力强。(3)1个NH3含有3个共价键,N原子还能形成1个配位键,配位键也属于键,所以1molCo(NH3)63+含24mol键;SCN-中,C没有孤电子对,N吸引电子对的能力比S强,所以S提供孤电子对形成配位键,从而得出SCN-与金属离子形成的配离子中配位原子是S;依

109、题意,配体相同,配位数相等的配离子,分裂能与中心离子的电荷数有关,正电荷数越大,吸引电子的能力越强,分裂能越大。由于Co(H2O)63+所带正电荷较多,所以aCoOFeO(3)4316133(4)OTiCa离子键12Ti4+sp3620a3NA1021(5)62NAabc10-30解析(1)根据表中坐标Cd(0,0,0),又因为四方晶系的化学式为CdSnAs2,故Cd与Sn原子个数之比为11,一个晶胞中Cd原子的个数为188+124+1=4,一个晶胞中Sn原子也是4个,Sn应为晶胞中的小白球。距离Cd(0,0,0)最近的Sn为底面和侧面的Sn,其坐标分别为(0.5,0.5,0),(0.5,0,

110、0.25)。(2)在一个CoO晶胞中,O2-的数目为188+126=4,Co2+的数目为1214+1=4,因此,该晶体的密度=mV=(59+16)4NAa310-21gcm-3=31023NAa3gcm-3。NiO、CoO、FeO晶体均为离子晶体,且离子半径:r(Ni2+)r(Co2+)CoOFeO,所以熔点:NiOCoOFeO。(3)由题给信息知,图(a)LiFePO4的晶胞中,含有4个由O构成的正八面体(Fe存在于内部)和4个由O构成的正四面体(P存在于内部)。再由电池充电时,到图(c)全部变为FePO4,对比图(a)和(c)的差异可知,(a)图所示的LiFePO4的晶胞中,小球表示的即为

111、Li+,其位于晶胞的8个顶点,4个侧面面心以及上、下底面各自的相对的两条棱心处,经计算一个晶胞中Li+的个数为818+412+414=4个;结合图(a)分别含有4个正八面体和4个正四面体,即一个晶胞中含有4个Fe和4个P,所以每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有4个。对比(a)和(b)两个晶胞结构示意图可知,Li1-xFePO4相比于LiFePO4缺失一个面心的Li+以及一个棱心的Li+;结合前面的分析可知,LiFePO4晶胞的化学式为Li4Fe4P4O16,那么Li1-xFePO4晶胞的化学式为Li3.25Fe4P4O16,所以有1-x=3.254,即x=316。在图(b)中,化学式为Li

112、1-xFePO4,即Li1316FePO4,假设Fe2+和Fe3+数目分别为y和z,分别依据元素守恒和化合物中元素化合价代数和为0,可列方程组y+z=11316+2y+3z+5+(-2)4=0,解得y=1316,z=316,则Li1-xFePO4中n(Fe2+)n(Fe3+)=133。(4)根据Ca、Ti、O三种元素在周期表中的位置关系和电负性的变化规律可知电负性大小顺序为OTiCa。金属离子与氧离子之间的作用力是离子键。Ca2+的配位O2-位于12条棱上,Ca2+的配位数为12。Ti4+位于O2-在面心、Ca2+在顶点的立方体的体心,Pb2+位于图(b)立方体的体心,故Pb2+与图(a)中T

113、i4+的空间位置相同。CH3NH3+中N原子形成四个键,为sp3杂化。该物质的化学式为PbCH3NH3I3,摩尔质量为620gmol-1,1nm=10-7cm,则晶体密度=MVNA=620(a10-7)3NAgcm-3=6201021a3NAgcm-3。(5)根据氨硼烷的222超晶胞中含有16个氨硼烷分子,则每个氨硼烷晶胞内含2个氨硼烷分子,则氨硼烷晶体的密度为=312gNA(a10-10cm)(b10-10cm)(c10-10cm)=62NAabc10-30gcm-3。2.答案(1)Li2O、MgO为离子晶体,P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgOLi2O。分子间作用力(相对分子质量)P4

114、O6SO2(2)24a34a824+1664NAa310-30解析(1)离子晶体的熔点通常高于分子晶体的熔点;Li2O和MgO为离子晶体,晶格能MgOLi2O;P4O6、SO2为分子晶体,分子间作用力P4O6SO2,所以熔点由高到低的顺序为MgO、Li2O、P4O6、SO2。(2)由图(b)可知,Cu原子之间的最短距离x为晶胞面对角线的14,面对角线长为2apm,即x=24apm;Mg原子之间的最短距离y为晶胞体对角线的14,体对角线长为3apm,即y=34apm。由图(a)可知,一个晶胞中Mg原子个数=818+612+4=8,则Cu原子个数为16,因此晶胞的质量=824+1664NAg,晶胞

115、的体积V=a310-30cm3,所以密度=824+1664NAa310-30gcm-3。3.答案SmFeAsO1-xFx2281+16(1-x)+19xa2cNA10-30(12,12,0)(0,0,12)解析根据均摊法,晶胞中各原子的个数分别为:Sm:412=2;As:412=2;Fe:1+414=2;F和O共有:212+818=2,故该化合物的化学式为SmFeAsO1-xFx。根据晶胞的结构可求得晶胞的体积为a2c10-30cm3;一个晶胞的质量为2150+75+56+16(1-x)+19x=2281+16(1-x)+19x,则1mol晶胞的质量为2281+16(1-x)+19xNA,根据

116、=mV,可得=2281+16(1-x)+19xa2cNA10-30gcm-3。4.答案4解析利用“均摊法”,结合Cu2O晶胞结构可知一个晶胞中含4个铜原子和2个氧原子。5.答案.AB.(1)3a4255NAa310-30(2)+26解析.BCl3是平面正三角形,分子中正负电中心重合,是非极性分子;而NCl3的N原子上有一个孤电子对,是三角锥形,分子中正负电中心不重合,是极性分子,所以分子极性:BCl3NCl3,A正确;NaF、NaI都是离子晶体,阴、阳离子通过离子键结合,由于离子半径F-NaI,B正确;HCl分子之间只存在范德华力,而HF分子之间除存在范德华力外,还存在分子间氢键,因此HF的沸

117、点比HCl的高,C错误;CCl4、CS2都是由非极性分子构成的物质,H2O是由极性分子构成的物质,根据相似相溶原理可知,由非极性分子构成的溶质CCl4容易溶解在由非极性分子构成的溶剂CS2中,由极性分子H2O构成的溶质不容易溶解在由非极性分子构成的溶剂CS2中,D错误。.(1)体心立方结构中Mn原子在晶胞的顶点和体心,体对角线长度为Mn原子半径的4倍,由于晶胞参数为apm,则3apm=4r,则Mn原子半径r=3a4pm。在一个Mn晶胞中含有的Mn原子数为818+1=2,则晶体密度=mV=255NAg(a10-10cm)3=255NAa310-30gcm-3。(2)在晶胞中含有的Mn2+数目为1

118、412+1=4,含有的O2-数目为188+126=4,所以该氧化物的化学式为MnO。化合物中元素正负化合价代数和等于0,由于O的化合价为-2价,所以Mn的化合价为+2价。根据晶胞结构可知,在Mn2+上、下、前、后、左、右6个方向各有一个O2-,所以Mn2+的配位数是6。应考训练1.答案(1)自范性(2)正方形442gmol-1(45810-10cm)36.021023mol-1=2.9解析(1)晶体的特征性质有自范性、各向异性;晶体的自范性是晶体中的粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表象,即晶体能自发地呈现多面体外形的性质。(2)磷化硼晶胞中P原子在正方体晶胞的顶点,B原子位于晶胞体内,

119、其横截面为正方形,故沿z轴在平面的投影图中B原子构成的几何形状为正方形;BP晶胞中有4个B原子和4个P原子,磷化硼晶体的密度为4(11+31)NA(4.5810-8)3gcm-32.9gcm-3。2.答案(1)4(0.75,0.75,0.75)(2)高两者都是离子晶体,O2-半径比S2-半径小,所以Cu2O的晶格能更大,熔点更高解析(1)Cu2O晶胞中,O原子周围最靠近的Cu原子数目是4,则O原子的配位数为4;a位置为顶点O原子和体心O原子的12处,且顶点O原子与a之间的距离为体对角线的14,已知a位置Cu+坐标为(0.25,0.25,0.75),即晶胞边长为1,则b位置Cu+坐标为(0.75

120、,0.75,0.75)。(2)Cu2S与Cu2O都是离子晶体,O2-的半径比S2-的半径小,所以Cu2O的晶格能更大,则Cu2O熔点更高。3.答案(1)6正八面体(2)2-243234NA10-10解析(1)由Na、Cl两元素形成的化合物为NaCl,以晶胞结构中体心的Na+为研究对象,则距离一个Na+最近的Cl-在其上下前后左右共有6个,围成的图形是正八面体。(2)一个晶胞中Na+数目为1+1214=4,Cl-离子数目为818+612=4,故一个晶胞的质量m=458.5NAg,晶胞的体积V=m=458.5NAcm3=234NAcm3。设Cl-的半径为r,则棱长为224r=22r,则(22r)3

121、=234NAcm3,解得r=3234NA22cm,Na+的半径为22r-2r2=(2-1)3234NA22cm=2-243234NAcm=2-243234NA10-10pm。4.答案(1)3d24s2OClC(2)三种物质都是分子晶体,组成和结构相似时,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔、沸点越高(3)Ti(H2O)6Cl3(4)CaTiO3(正)八面体(5)4.0 gcm-3解析(1)Ti位于元素周期表中第四周期B族,所以钛的价层电子排布式为3d24s2;元素的非金属性越强其电负性越强,故题给化学反应中非金属元素电负性由大到小的顺序是OClC。(2)三种钛的卤化物均为分子晶体,结构相似,

122、相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔、沸点越高。(3)配合物外界能够完全电离,Y与AgNO3以13物质的量比反应生成沉淀,所以一个Y的外界能够解离出3个Cl-,则Y的化学式应为Ti(H2O)6Cl3。(4)根据晶胞结构,顶点粒子占18,面心粒子占12,内部粒子为整个晶胞所有,所以一个晶胞中的Ti为818=1个,Ca为1个,O为612=3个,所以Z的化学式为CaTiO3。根据晶胞结构示意图可知,Ca填充在O围成的正八面体空隙中。(5)设有1molZ晶体的晶胞,即有NA个Z晶体的晶胞。1个晶胞的体积V=384.13pm3=384.1310-30cm3,1mol晶胞的质量m=1mol136gmol

123、-1=136g,所以Z晶体密度为=mNAV=136NAa310-30gcm-3=1366.021023384.1310-30gcm-34.0gcm-3。5.答案(1)面心立方最密堆积424NA(a10-10)3(2)2150(3)7523a2NA10-24(或2532a2NA1024)解析(1)实心球为磷原子,根据晶胞结构分析,磷原子的空间堆积方式为面心立方最密堆积。1个晶胞中,含有P原子的数目为818+612=4,含有B原子数目为4,1mol晶胞的质量为m=424g,所以晶体密度为mVNA=424NA(a10-10)3gcm-3。根据晶胞结构分析,立方磷化硼晶胞沿着体对角线方向可以观察到六边

124、形,中心B与P重合,六边形中形成两个倒立关系的正三角形,分别由3个B或者3个P形成,所以画图为:。(2)Fe3O4晶体结构中如1、3、6、7的O2-围成的正四面体空隙有8个,3、6、7、8、9、12的O2-围成的正八面体空隙有4个,则晶体中正四面体空隙数与正八面体空隙数之比为84=21;Fe3O4中有一半的Fe3+填充到正四面体空隙中,另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面体空隙中,则有50%的正八面体空隙没有填充阳离子。(3)根据题给图示可知,每个Ni原子被3个O原子包围、每个O原子被3个Ni原子包围,如图所示,相邻的3个氧原子中心连线为正三角形,三角形的边长为2apm,每个三角形含有一个Ni原子,三角形的面积=122a2asin6010-24m2=3a210-24m2,如图,实际上每个Ni原子被两个小三角形包含,小平行四边形面积为23a210-24m2,含有O原子个数=166=1,则每平方米面积上分散的该晶体的质量=123a210-24MNAg=123a210-2459+16NAg=7523a2NA10-24g。