2023版高三一輪總復習化學魯科版教案：第4章 大階段高考總結(jié)(三) 物質(zhì)結(jié)構與性質(zhì)

1、PAGE PAGE 10本階段主要涉及原子、分子、晶體結(jié)構與性質(zhì)同時涉及元素周期表與元素周期律等。在命題方向上主要有：分子或離子的空間結(jié)構與雜化。以物質(zhì)的價鍵結(jié)構為載體的推斷。晶胞參數(shù)與晶體密度有關計算。晶體中粒子坐標參數(shù)的確定。分子或離子的空間結(jié)構與雜化【典例1】 (1)(2021山東等級考，T16節(jié)選)Xe是第五周期的稀有氣體元素，與F形成的XeF2室溫下易升華。XeF2中心原子的價層電子對數(shù)為_，下列對XeF2中心原子雜化方式推斷合理的是_(填標號)。AspBsp2Csp3 Dsp3d(2)(2021全國乙卷，T35節(jié)選)eq blcrc(avs4alco1(Crblc(rc)(avs4

2、alco1(NH3)3blc(rc)(avs4alco1(H2O)2Cl)2中配體分子NH3、H2O以及分子PH3的空間結(jié)構和相應的鍵角如圖所示。PH3中P的雜化類型是_。NH3的沸點比PH3的_，原因是_，H2O的鍵角小于NH3的，分析原因：_。解析(1)XeF2易升華，所以是分子晶體，其中心原子的價層電子對數(shù)為2eq f(812,2)5，其中心原子的雜化方式應為sp3d。(2)由題圖可知，PH3的中心原子P形成3個鍵電子對和1個孤電子對，則其雜化方式為sp3。NH3、PH3均為分子晶體，但NH3分子間存在氫鍵，故NH3沸點更高。H2O、NH3均為sp3雜化，其中心原子的孤電子對數(shù)分別為2、

3、1，由于孤電子對對成鍵電子對的斥力大于成鍵電子對對成鍵電子對的斥力，因此孤電子對數(shù)越多，鍵角越小。答案(1)5D(2)sp3高NH3分子間存在氫鍵H2O、NH3均為sp3雜化，其中心原子的孤電子對數(shù)分別為2、1，由于孤電子對對成鍵電子對的斥力大于成鍵電子對對成鍵電子對的斥力，因此孤電子對數(shù)越多，鍵角越小1利用VSEPR理論推斷分子或離子的空間構型的思維方法：2根據(jù)VSEPR理論確定雜化類型1(2020全國卷，T35節(jié)選)Goodenough等人因在鋰離子電池及鈷酸鋰、磷酸鐵鋰等正極材料研究方面的卓越貢獻而獲得2019年諾貝爾化學獎。磷酸根離子的空間構型為_，其中P的價層電子對數(shù)為_、雜化軌道類

4、型為_。解析POeq oal(3,4)的中心原子P的價層電子對數(shù)為4，孤電子對數(shù)為0，中心原子P為sp3雜化，故POeq oal(3,4)的空間構型為正四面體形。答案正四面體形4sp3以物質(zhì)的價鍵結(jié)構為載體的推斷【典例2】(雙選)(2021河北選擇性考試，T11)如圖所示的兩種化合物可應用于阻燃材料和生物材料的合成。其中W、X、Y、Z為原子序數(shù)依次增大的短周期元素，X和Z同主族，Y原子序數(shù)為W原子價電子數(shù)的3倍。下列說法正確的是()AX和Z的最高化合價均為7價BHX和HZ在水中均為強酸，電子式可表示為C四種元素中，Y原子半徑最大，X原子半徑最小DZ、W和氫三種元素可形成同時含有離子鍵和共價鍵的

5、化合物CD由題圖和題意可知，X和Z分別是F、Cl；又Y原子序數(shù)為W原子價層電子數(shù)的3倍且題給化合物中Y、W分別可形成5、3個共價鍵，故W、Y分別為N、P。F只有1、0兩種價態(tài)，無正價，A錯誤；鹽酸為強酸，氫氟酸為弱酸，B錯誤；根據(jù)元素周期律可知，四種元素原子半徑由大到小的順序為PClNF，即YZWX，C正確；Cl、N、H三種元素可形成離子化合物NH4Cl，其既含有離子鍵又含有共價鍵，D正確。解題思維流程2. (2021廣東?？?2019 年諾貝爾化學獎頒給研究鋰電池的科學家，一種用作鋰電池電解液的鋰鹽結(jié)構如圖所示。其中， X位于第3周期，X原子的電子數(shù)為Z原子的兩倍，W、Z、Y位于同一周期。下

6、列敘述正確的是()A原子半徑： XZ WB非金屬性： XZ WCY的氫化物可用于刻蝕玻璃DX的氧化物對應的水化物均為強酸C據(jù)結(jié)構圖可知X可以形成6個共價鍵，X原子的電子數(shù)為Z原子的兩倍，則原子序數(shù)為偶數(shù)，且位于第3周期，所以X為S元素，則Z為O元素；W、Z、Y位于同一周期，Y可以形成一個共價鍵，則Y為F元素，整個離子帶一個單位負電荷，則W為N元素。電子層數(shù)越多，原子半徑越大，電子層數(shù)相同，核電荷數(shù)越小原子半徑越大，所以原子半徑SNO，即XWZ，A錯誤；同周期自左至右非金屬性增強，同主族自上而下非金屬性減弱，所以非金屬性ONS，即ZWX，B錯誤； Y為F元素，其氫化物為HF，可以與SiO2反應從

7、而刻蝕玻璃，故C正確； X為S元素，其4價氧化物對應的水化物H2SO3為弱酸，故D錯誤。晶胞參數(shù)與晶體密度的計算【典例3】(1)(2021全國乙卷，T35節(jié)選)在金屬材料中添加AlCr2顆粒，可以增強材料的耐腐蝕性、硬度和機械性能。AlCr2具有體心四方結(jié)構，如圖所示，處于頂角位置的是_原子。設Cr和Al原子半徑分別為rCr和rAl，則金屬原子空間占有率為_%(列出計算表達式)。(2)(2021湖南選擇性考試，T18節(jié)選)下圖是Mg、Ge、O三種元素形成的某化合物的晶胞示意圖。已知化合物中Ge和O的原子個數(shù)比為14，圖中Z表示_原子(填元素符號)，該化合物的化學式為_；已知該晶胞的晶胞參數(shù)分別

8、為a nm、b nm、c nm，90，則該晶體的密度_gcm3(設阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，用含a、b、c、NA的代數(shù)式表示)。解析(1)由題圖可知，1個晶胞中所含黑球的個數(shù)為8eq f(1,8)12(個)，白球的個數(shù)為8eq f(1,4)24(個)，已知該物質(zhì)的化學式為AlCr2，故黑球代表鋁原子，位于頂角和體心，白球代表鉻原子，位于棱上和晶胞內(nèi)。由題給晶胞圖可知，該晶胞的體積為a2c，則金屬原子空間占有率eq f(晶胞內(nèi)微?？傮w積,晶胞體積)100%，即eq f(2f(4,3)roal(3,Al)4f(4,3)roal(3,Cr),a2c)100%。(2)由晶胞結(jié)構圖可知，1個晶胞中，對于

9、X原子，8個位于頂點、4個位于棱上、6個位于面上、3個位于晶胞內(nèi)，故1個晶胞中含有X的數(shù)目為8eq f(1,8)4eq f(1,4)6eq f(1,2)38(個)；對于Y原子，4個Y原子均位于晶胞內(nèi)；對于Z原子，16個Z原子均位于晶胞內(nèi)。其中Ge和O的原子個數(shù)比為14，則X為Mg，Y為Ge，Z為O。由上述分析可知，該化合物的化學式為Mg2GeO4。1個晶胞的質(zhì)量eq f(2487341616,NA) geq f(740,NA) g,1個晶胞的體積abc1021 cm3，則晶體的密度eq f(f(740,NA) g,abc1021 cm3)eq f(7.41023,abcNA)gcm3。答案(1

10、)鋁eq f(2f(4,3)roal(3,Al)4f(4,3)roal(3,Cr),a2c)100(2)OMg2GeO4eq f(7.41023,abcNA)1.晶體密度的計算 2.晶體空間利用率的計算3(2019全國卷，節(jié)選)圖(a)是MgCu2的拉維斯結(jié)構，Mg以金剛石方式堆積，八面體空隙和半數(shù)的四面體空隙中，填入以四面體方式排列的Cu。圖(b)是沿立方格子對角面取得的截圖?？梢?，Cu原子之間最短距離x_pm，Mg原子之間最短距離y_pm。設阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則MgCu2的密度是_gcm3(列出計算表達式)。(a)(b)解析由圖(b)可知，立方格子面對角線長為eq r(2)a pm

11、，即為4個Cu原子直徑之和，則Cu原子之間最短距離為eq f(r(2),4)a pm。由圖(b)可知，若將每個晶胞分為8個小立方體，則Mg原子之間最短距離y為晶胞內(nèi)位于小立方體體對角線中點的Mg原子與頂點Mg原子之間的距離(如圖所示)，即小立方體體對角線長的一半，則yeq f(a,2) pmeq r(3)eq f(1,2)eq f(r(3),4)a pm。由圖(a)可知，每個晶胞含Mg原子8eq f(1,8)6eq f(1,2)48個，含Cu原子16個，則MgCu2的密度eq f(8241664,a10103NA) gcm3。答案eq f(r(2),4)aeq f(r(3),4)aeq f(8

12、241664,NAa31030)晶胞中的原子坐標參數(shù)【典例4】(2021山東等級考，T16節(jié)選)XeF2晶體屬四方晶系，晶胞參數(shù)如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90，該晶胞中有_個XeF2分子。以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱為原子的分數(shù)坐標，如A點原子的分數(shù)坐標為eq blc(rc)(avs4alco1(f(1,2)，f(1,2)，f(1,2)。已知XeF鍵長為r pm，則B點原子的分數(shù)坐標為_；晶胞中A、B間距離d_pm。解析圖中大球的個數(shù)為8eq f(1,8)12，小球的個數(shù)為8eq f(1,4)24，根據(jù)XeF2的原子個數(shù)比知大球是Xe原子，小球是F原子，該晶胞

13、中有2個XeF2分子；由A點坐標知該原子位于晶胞的中心，且每個坐標系的單位長度都記為1，B點在棱的eq f(r,c)處，其坐標為eq blc(rc)(avs4alco1(0，0，f(r,c)；圖中y是底面對角線的一半，yeq f(r(2),2)a，xeq f(c,2)r，所以deq r(x2y2)eq r(f(1,2)a2blc(rc)(avs4alco1(f(c,2)r)2) pm。答案2eq blc(rc)(avs4alco1(0，0，f(r,c)eq r(f(1,2)a2blc(rc)(avs4alco1(f(c,2)r)2)原子分數(shù)坐標的確定方法(1)依據(jù)已知原子的坐標確定坐標系取向。

14、(2)一般以坐標軸所在正方體的棱長為1個單位。(3)從原子所在位置分別向x、y、z軸作垂線，所得坐標軸上的截距即為該原子的分數(shù)坐標。如圖，頂角坐標為(0,0,0)；體心坐標為(eq f(1,2)，eq f(1,2)，eq f(1,2)；面心坐標為(eq f(1,2)，eq f(1,2)，0)、(eq f(1,2)，0，eq f(1,2)、(0，eq f(1,2)，eq f(1,2)棱心坐標為(eq f(1,2)，0,0)、(0，eq f(1,2)， 0)、(0,0，eq f(1,2) 42019年諾貝爾化學獎授予美、英、日三位化學家，以表彰他們在鋰離子電池研發(fā)領域作出的貢獻。鉍化鋰被認為是很有

15、潛力的正極材料，晶胞結(jié)構如圖所示。(1)晶胞可以看作是由鉍原子構成的面心立方晶胞，鋰原子填充在其中的四面體和八面體空隙處。晶體的化學式為_，圖中鉍原子坐標參數(shù)：A為(0,0,0)，B為(0,1,1)，C為_。 (2)若晶胞參數(shù)為a nm，則鉍原子的半徑為_nm，八面體間隙中的鋰原子與四面體間隙中的鋰原子之間的最短距離為_nm。 解析 (1)Bi位于頂點和面心，個數(shù)為8eq f(1,8)6eq f(1,2)4，Li(1)位于棱上和體心，個數(shù)為12eq f(1,4)14，Li(2)位于體內(nèi)，個數(shù)為8, Bi、Li個數(shù)比為4(84)13，故晶體的化學式為BiLi3。C處于側(cè)面的面心，原子坐標參數(shù)為(

16、eq f(1,2)，1，eq f(1,2)。(2)Bi為面心立方堆積，設Bi的原子半徑為x nm，則4xeq r(2)a，解得xeq f(r(2),4)a。八面體空隙中鋰原子與四面體間隙中的鋰原子之間的最短距離為體對角線距離的eq f(1,4)，即eq f(r(3),4)a。答案(1)BiLi3(或Li3Bi)(eq f(1,2)，1，eq f(1,2)(2)eq f(r(2),4)aeq f(r(3),4)a5Zn與S形成某種化合物的晶胞如圖所示。(1)以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分數(shù)坐標。例如圖中原子1的坐標為(0,0,0)，則原子2的坐標為_。(2)已知晶體密度為d gcm3，S2半徑為a pm，若要使S2、Zn2相切，則Zn2半徑為_pm(寫計算表達式)。 解析(1)原子1的坐標為(0,0,0)，原子2在左側(cè)的面心上，則原子2的坐標為(eq f(1,2)，0，eq f(1,2)。(2)已知晶體密度為d gcm3，鋅離子的個數(shù)為8eq f(1,8)6eq f(1,2)4，硫離子位于晶胞內(nèi)部，個數(shù)為4，則晶胞參數(shù)為eq r(3,f(NMZnS,dNA)1010 pmeq r(3,f(465324,dNA)1