2023屆高考化學(xué)總復(fù)習(xí)（老高考舊教材）專(zhuān)題十二物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選考)

高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選考)專(zhuān)題十二2023內(nèi)容索引01核心考點(diǎn)聚焦專(zhuān)項(xiàng)熱考突破02[專(zhuān)題體系構(gòu)建]核心考點(diǎn)聚焦考點(diǎn)1原子結(jié)構(gòu)和核外電子排布[核心回顧]1.明確微粒間“三個(gè)”數(shù)量關(guān)系中性原子:核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)=原子序數(shù)陰離子:核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+所帶的電荷數(shù)陽(yáng)離子:核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)-所帶的電荷數(shù)微點(diǎn)撥:陰、陽(yáng)離子電子層結(jié)構(gòu)相同時(shí),陰離子對(duì)應(yīng)元素處于上一周期,陽(yáng)離子對(duì)應(yīng)元素處于下一周期。2.明確基態(tài)原子核外電子排布的四種方法

3.理解基態(tài)原子(或離子)核外電子排布的三原則書(shū)寫(xiě)軌道表示式時(shí),要先考慮洪特規(guī)則,后考慮泡利原理(1)泡利原理①在一個(gè)原子軌道中,最多只能容納2個(gè)電子,它們的自旋相反;②根據(jù)泡利原理,同一個(gè)原子中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子;③原子中不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子種類(lèi)=原子核外電子總數(shù)。(2)洪特規(guī)則①基態(tài)原子中,填入兼并軌道的電子總是先單獨(dú)分占,且自旋平行;②兼并軌道也叫等價(jià)軌道,是指能量相同的原子軌道;③多電子原子中同一能級(jí)的原子軌道能量相同,如2px、2py、2pz等。(3)能量最低原理①在構(gòu)建基態(tài)原子時(shí),電子將盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道,使整個(gè)原子的能量最低;②“能量最低的原子軌道”指的是電子填入后使整個(gè)原子能量達(dá)到最低的軌道;③“能量最低原理”就是電子在原子軌道上的分布要使整個(gè)原子的能量最低;④整個(gè)原子的能量由核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子狀態(tài)三個(gè)因素共同決定,比較復(fù)雜。[命題角度]角度1基態(tài)原子(或離子)的核外電子排布【典例】

(1)(2022湖南卷,18節(jié)選)基態(tài)Se原子的核外電子排布式為[Ar]

。

(2)(2022全國(guó)甲卷,35節(jié)選)基態(tài)F原子的價(jià)電子排布圖(軌道表示式)為

。

(3)(2022全國(guó)乙卷,35節(jié)選)氟原子激發(fā)態(tài)的電子排布式有

,其中能量較高的是

(填字母)。

a.1s22s22p43s1 b.1s22s22p43d2c.1s22s12p5d.1s22s22p33p2(4)[2021福建卷,14節(jié)選]基態(tài)碳原子的成對(duì)電子數(shù)與未成對(duì)電子數(shù)之比為

。

3d104s24p4

add2∶1角度拓展1.(2022陜西漢中第二次檢測(cè))Se元素基態(tài)原子的核外電子排布式為

。

[Ar]3d104s24p4提示

硒元素的原子序數(shù)為34,位于元素周期表第四周期ⅥA族,基態(tài)原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s24p4。2.(2022江西新余二模)(1)基態(tài)鋁原子的核外電子排布式為

。

(2)基態(tài)氮原子的價(jià)層電子排布圖為

(填字母)。

1s22s22p63s23p1

C提示

(1)Al為第13號(hào)元素,基態(tài)鋁原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p1;3.(2022河南百所名校第三次聯(lián)合檢測(cè))下列硼元素的不同微粒失去一個(gè)電子需要吸收的能量最大的是

(填字母,下同);用光譜儀可捕捉到發(fā)射光譜的是

。

A

CD提示

硼元素的原子序數(shù)為5,基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p1,激發(fā)態(tài)原子中電子的能量高于基態(tài)原子中電子的能量,失去一個(gè)電子所需能量小于基態(tài)原子,基態(tài)原子中第一電離能小于第二電離能,由軌道表示式可知,A失去一個(gè)電子需要克服第二電離能,B失去一個(gè)電子需要克服第一電離能,C、D均為激發(fā)態(tài),D失去一個(gè)電子需要的能量最小,則失去一個(gè)電子需要吸收的能量最大的是A;發(fā)射光譜是由能量較高的激發(fā)態(tài)電子躍遷回到能量較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)過(guò)程中產(chǎn)生的光譜,C、D均為激發(fā)態(tài),則用光譜儀可捕捉到發(fā)射光譜的是CD項(xiàng)。角度2基態(tài)原子(或離子)核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)【典例】

(1)(2021山東卷,16節(jié)選)基態(tài)F原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有

種。

(2)(2021河北卷,17節(jié)選)原子中運(yùn)動(dòng)的電子有兩種相反的自旋狀態(tài),若一種自旋狀態(tài)用+表示,與之相反的用-表示,稱(chēng)為電子的自旋磁量子數(shù)。對(duì)于基態(tài)的磷原子,其價(jià)電子自旋磁量子數(shù)的代數(shù)和為

。

9角度拓展1.(2022四川遂寧三診)已知Sn和Si同族,基態(tài)Sn原子價(jià)層電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有

種,基態(tài)氧原子的價(jià)層電子排布式不能表示為,因?yàn)檫@違背了

(填字母)。

A.泡利原理 B.洪特規(guī)則 C.能量最低原理3B提示

Sn元素與C元素為同主族元素,位于第五周期,所以其價(jià)層電子排布式為5s25p2,5s能級(jí)的s軌道有一種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài),5p能級(jí)占據(jù)兩個(gè)p軌道有兩種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài),共有3種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài);根據(jù)洪特規(guī)則,同一能級(jí)電子要優(yōu)先以自旋狀態(tài)相同的方式分別占據(jù)不同的軌道,所以該排布式違反了洪特規(guī)則。2.(2022廣西南寧第二次適應(yīng)性測(cè)試)基態(tài)As原子價(jià)電子排布圖為

,電子占據(jù)最高能級(jí)的電子云輪廓圖形狀為

。

啞鈴形

提示

As原子的價(jià)層電子排布式為4s24p3,價(jià)層電子排布圖為

;電子占據(jù)的最高能級(jí)為4p能級(jí),電子云輪廓圖為啞鈴形。3.(2022江西重點(diǎn)中學(xué)盟校第二次聯(lián)考)基態(tài)Ti原子的電子占據(jù)了

個(gè)原子軌道,基態(tài)Ti原子的價(jià)電子排布圖為

。

12提示

鈦的原子序數(shù)為22,基態(tài)鈦原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2,電子占據(jù)的原子軌道數(shù)為1+1+3+1+3+2+1=12;基態(tài)Ti原子的價(jià)電子排布式為3d24s2,故基態(tài)Ti原子的價(jià)電子排布圖為考點(diǎn)2元素周期表和元素周期律[核心回顧]1.熟悉元素周期表的結(jié)構(gòu)及分區(qū)2.電離能(1)第一電離能:氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量,通常用I1表示,單位:kJ·mol-1。(2)規(guī)律①同周期元素:從左至右第一電離能總體呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。其中ⅡA族與ⅢA族,ⅤA族與ⅥA族元素的第一電離能出現(xiàn)反常。②同族元素:從上到下第一電離能逐漸變小。③同種原子:逐級(jí)電離能越來(lái)越大。(3)電離能的應(yīng)用①判斷元素金屬性的強(qiáng)弱電離能越小,金屬越容易失去電子,金屬性越強(qiáng);反之金屬性越弱。②判斷元素的化合價(jià)如果某元素的In+1?In,則該元素的常見(jiàn)化合價(jià)為+n價(jià),如鈉元素的I2?I1,所以鈉元素的化合價(jià)為+1價(jià)。③判斷核外電子的分層排布情況多電子原子中,元素的各級(jí)電離能逐漸增大,有一定的規(guī)律性。當(dāng)電離能的變化出現(xiàn)突變時(shí),電子層數(shù)就可能發(fā)生變化。3.電負(fù)性(1)含義:不同元素的原子對(duì)鍵合電子吸引力的大小。元素的電負(fù)性越大,表示其原子對(duì)鍵合電子的吸引力越大。(2)標(biāo)準(zhǔn):以氟的電負(fù)性為4.0和鋰的電負(fù)性為1.0作為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn),計(jì)算得出其他元素的電負(fù)性(稀有氣體未計(jì))。(3)變化規(guī)律①同周期元素從左至右,元素的電負(fù)性逐漸變大;②同族元素從上至下,元素的電負(fù)性逐漸變小。(4)電負(fù)性的應(yīng)用電負(fù)性的大小也可以作為判斷元素的金屬性和非金屬性強(qiáng)弱的尺度。金屬的電負(fù)性一般小于1.8,非金屬的電負(fù)性一般大于1.8,位于非金屬三角區(qū)邊界的“類(lèi)金屬”(如鍺、銻等)的電負(fù)性在1.8左右。4.對(duì)角線規(guī)則在元素周期表中,某些主族元素與右下方的主族元素有些性質(zhì)是相似的,如

。[命題角度]角度1元素周期表的結(jié)構(gòu)與分區(qū)【典例】

(1)(2021廣東卷,20節(jié)選)汞的原子序數(shù)為80,位于元素周期表第

周期ⅡB族。

(2)(2021遼寧卷,16節(jié)選)Cr元素位于元素周期表第

周期

族。

(3)(2021湖北卷,16節(jié)選)硒(Se)與硫?yàn)橥逶?Se的最外層電子數(shù)為

;鎵(Ga)和銦(In)位于元素周期表ⅢA族,CuIn0.5Ga0.5Se2中Cu的化合價(jià)為

。

六四ⅥB6+1價(jià)角度拓展1.(2022江西重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體第一次聯(lián)考)Fe元素位于元素周期表的

區(qū)(填分區(qū))。

d提示

鐵位于元素周期表的第四周期Ⅷ族,位于d區(qū)。

2.(2022河南開(kāi)封第二次模擬)N、Si、Ga三種元素的基態(tài)原子中,第一電離能由大到小的順序是

,其中未成對(duì)電子數(shù)最少的原子的外圍電子排布式為

,該元素位于周期表的

區(qū)。

N>Si>Ga4s24p1P提示

金屬元素的第一電離能較小,非金屬元素的第一電離能較大,同周期元素第一電離能從左到右有增大的趨勢(shì),同主族元素從上到下第一電離能由大變小,根據(jù)N、Si、Ga三種元素在周期表中位置可知,第一電離能N>Si>Ga,N元素外圍電子排布式:2s22p3,有3個(gè)未成對(duì)電子,Si元素外圍電子排布式:3s23p2,有2個(gè)未成對(duì)電子,Ga元素外圍電子排布式:4s24p1,有1個(gè)未成對(duì)電子,未成對(duì)電子數(shù)最少的為Ga,位于第四周期ⅢA族,屬于p區(qū)。3.(2022四川遂寧第二次診斷)Co元素在周期表中的位置是

,基態(tài)Co原子的電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為

。

第四周期Ⅷ族

N提示

Co是27號(hào)元素,在周期表中的位置是第四周期Ⅷ族;Co核外有四個(gè)能層,基態(tài)Co原子的電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為N。4.(2022內(nèi)蒙古包頭第二次模擬)Ag元素在元素周期表分區(qū)中屬于

區(qū),基態(tài)Ag原子的價(jià)電子排布式為

。

ds4d105s1提示

已知Ag元素的原子序數(shù)為47,Ag元素在周期表中的位置是第五周期ⅠB族,屬于ds區(qū),基態(tài)Ag原子的價(jià)電子排布式為4d105s1。5.(2022陜西渭南二模)銅元素位于周期表中

區(qū),Fe3+能量最高的能級(jí)的電子排布圖為

。

ds提示

銅原子的核電荷數(shù)為29,核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,銅元素位于周期表中的ds區(qū);Fe3+核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d5,能量最高的是3d,則Fe3+能量最高的能級(jí)的電子排布圖為

。角度2元素周期律及應(yīng)用【典例】

(1)[2021山東卷,16(2)]O、F、Cl電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?/p>

。

(2)[2021海南卷,19(3)]第一電離能的大小:C

(填“大于”或“小于”)O。

(3)[2021河北卷,17(1)]元素Cu與Ni的第二電離能分別為1959kJ·mol-1、1753kJ·mol-1,I2(Ni)<I2(Cu)的原因是

。

F>O>Cl小于

銅失去的是全充滿(mǎn)的3d10電子,鎳失去的是4s1電子

角度拓展1.(2022陜西漢中第二次檢測(cè))As的第一電離能比Se的第一電離能大的原因?yàn)?/p>

。

As原子的4p軌道為穩(wěn)定的半充滿(mǎn)結(jié)構(gòu),其第一電離能大于相鄰元素

提示

砷原子的4p軌道為穩(wěn)定的半充滿(mǎn)結(jié)構(gòu),所以砷的第一電離能比硒的第一電離能大。2.(2022江西新余二模)某化合物中所含元素O、F、S的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?/p>

。

F>O>S提示

某化合物中含O、F、S元素,同周期主族元素的電負(fù)性從左到右逐漸增大,同周期主族元素的電負(fù)性從上到下逐漸減弱,則電負(fù)性的大小順序?yàn)镕>O>S。3.(2022江西重點(diǎn)中學(xué)盟校第二次聯(lián)考)該反應(yīng)涉及C、O、N三種元素的第一電離能從大到小的順序?yàn)?/p>

。

4.(2022四川宜賓適應(yīng)性考試)Ga、N、As三種元素的電負(fù)性由大到小的順序是

。

N>O>C提示

同周期元素第一電離能自左而右呈增大趨勢(shì),但由于N原子的2p能級(jí)有3個(gè)電子,為半充滿(mǎn)穩(wěn)定狀態(tài),能量降低,失去電子需要的能量較高,其第一電離能高于同周期相鄰元素,故第一電離能大小順序?yàn)镹>O>C。N>As>Ga提示

根據(jù)元素在周期表中的位置關(guān)系,元素的非金屬性:N>As>Ga,所以Ga、N、As三種元素的電負(fù)性由大到小的順序是N>As>Ga。5.(2022新疆昌吉州二診)(1)與鈦同周期的ⅡA族和ⅢA族兩種元素中第一電離能較大的是

(寫(xiě)元素符號(hào))。

(2)Ti的配合物有多種。在Ti(CO)6、

和

三種微粒的配體中,所含原子電負(fù)性由大到小排序后,排第3位的元素是

(寫(xiě)元素符號(hào))。

CaC提示

(1)與鈦同周期的ⅡA族和ⅢA族兩種元素分別為Ca、Ga,基態(tài)Ca原子的電子排布式為1s22s22p63s23p64s2,基態(tài)Ga原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1,則Ca原子核外電子排布為全充滿(mǎn)穩(wěn)定結(jié)構(gòu),較難失電子,其第一電離能比Ga原子的大。(2)由Ti(CO)6、

可知,它們的配體分別為CO、H2O、F-,含有的原子有H、C、O、F,而C、O、F的氫化物中它們均表現(xiàn)負(fù)化合價(jià),說(shuō)明電負(fù)性均大于氫元素,C、O、F屬于同周期元素,從左至右非金屬性增強(qiáng),電負(fù)性增大,所以H、C、O、F的電負(fù)性由大到小的順序是F>O>C>H?？键c(diǎn)3分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)[核心回顧]1.共價(jià)鍵的類(lèi)型和鍵參數(shù)的應(yīng)用(1)判斷σ鍵、π鍵的兩種方法判斷依據(jù)判斷方法由共用電子對(duì)數(shù)判斷單鍵為σ鍵;雙鍵或三鍵,其中一個(gè)為σ鍵,其余為π鍵由成鍵軌道類(lèi)型判斷s軌道形成的共價(jià)鍵全部是σ鍵;雜化軌道形成的共價(jià)鍵全部為σ鍵,配位鍵都是σ鍵(2)大π鍵的形成及表示①所有參與離域π鍵的原子都必須提供與相鄰原子p軌道相互平行或接近平行的p軌道;②離域π鍵符號(hào)可用

表示,其中m為平行的p軌道總數(shù)(即參與形成大π鍵的原子數(shù)),n為平行p軌道里的電子總數(shù)。2.價(jià)層電子對(duì)互斥理論及其應(yīng)用(1)價(jià)層電子對(duì)互斥理論反映價(jià)層電子對(duì)的空間構(gòu)型,而分子(或離子)的空間構(gòu)型僅是成鍵電子對(duì)的空間構(gòu)型,不包括孤電子對(duì)。電子對(duì)數(shù)成鍵對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)VSEPR模型名稱(chēng)分子空間構(gòu)型名稱(chēng)實(shí)例220直線形直線形BeCl2330三角形平面三角形BF321V形SO2440四面體形正四面體形CH431三角錐形NH322V形H2O(2)電子對(duì)之間排斥力對(duì)鍵角的影響

分子雜化軌道夾角排斥力的分析實(shí)際鍵角H2O109°28'LP—LP?LP—BP>BP—BP(LP代表孤電子對(duì),BP代表成鍵電子對(duì))105°NH3109°28'LP—BP>BP—BP107°微點(diǎn)撥:用價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷分子的空間構(gòu)型時(shí),不僅要考慮中心

原子的孤電子對(duì)所占據(jù)的空間,還要考慮孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥力大小。3.雜化軌道理論與分子(或離子)的空間構(gòu)型(1)雜化軌道理論的要點(diǎn)當(dāng)原子成鍵時(shí),原子的價(jià)電子軌道相互混雜,形成與原軌道數(shù)相等且能量相同的雜化軌道。雜化軌道數(shù)不同,軌道間的夾角不同,形成分子的空間結(jié)構(gòu)不同。雜化類(lèi)型雜化軌道數(shù)目雜化軌道夾角空間構(gòu)型名稱(chēng)實(shí)例sp2180°直線形BeCl2sp23120°平面三角形BF3sp34109°28'正四面體形CCl4(2)中心原子雜化類(lèi)型和分子(或離子)空間結(jié)構(gòu)的相互判斷

分子組成(A為中心原子)中心原子的孤電子對(duì)數(shù)中心原子的雜化方式分子或離子空間構(gòu)型名稱(chēng)實(shí)例AB20sp直線形BeCl21sp2V形SO22sp3V形H2OAB30sp2平面三角形BF31sp3三角錐形NH3AB40sp3正四面體形CH44.正確理解配位鍵和配位化合物(1)配位鍵的形成和表示①配位鍵的形成:成鍵原子一方提供孤電子對(duì),另一方提供空軌道形成的共價(jià)鍵;②配位鍵的表示:常用“A—B”來(lái)表示配位鍵,A提供孤電子對(duì),B提供空軌道。(2)配合物的組成和結(jié)構(gòu){以[Zn(NH3)4]SO4為例}配位體必須有孤電子對(duì),如H2O、NH3、CO、F-、Cl-、CN-等。中心離子(或原子)有空軌道,如Zn2+、Cu2+、Fe3+、Ag+等。5.基于分子的結(jié)構(gòu),認(rèn)識(shí)分子的性質(zhì)(1)分子的空間構(gòu)型與分子極性的關(guān)系(2)影響物質(zhì)溶解性的因素①“相似相溶”規(guī)律:非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑,極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑。②若存在氫鍵,則溶劑和溶質(zhì)之間形成氫鍵,物質(zhì)的溶解性增大。(3)范德華力、氫鍵、共價(jià)鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響

類(lèi)型范德華力氫鍵共價(jià)鍵作用微粒分子H與N、O、F原子強(qiáng)度比較共價(jià)鍵>氫鍵>范德華力影響因素組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),相對(duì)分子質(zhì)量越大,范德華力越大形成氫鍵元素的電負(fù)性原子半徑對(duì)性質(zhì)的影響影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等物理性質(zhì)分子間氫鍵使熔、沸點(diǎn)升高,溶解度增大鍵能越大,穩(wěn)定性越強(qiáng)(4)認(rèn)識(shí)手性碳原子和手性分子①手性碳原子:在有機(jī)化合物分子中,連有四個(gè)不同基團(tuán)或原子的碳原子叫做手性碳原子。如有機(jī)化合物

中帶“*”的碳原子為手性碳原子。②手性分子:有手性異構(gòu)體的分子叫做手性分子。[命題角度]角度1共價(jià)鍵及鍵參數(shù)、配位鍵【典例】

(1)(2022全國(guó)甲卷,35節(jié)選)聚四氟乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性高于聚乙烯,從化學(xué)鍵的角度解釋原因

。

(2)(2022全國(guó)乙卷,35節(jié)選)一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3Cl)、一氯乙炔(C2HCl)分子中,C—Cl鍵長(zhǎng)的順序是

,理由:(ⅰ)C的雜化軌道中s成分越多,形成的C—Cl鍵越強(qiáng);(ⅱ)

。

C—F的鍵能比C—H的鍵能大,鍵能越大,化學(xué)性質(zhì)越穩(wěn)定

一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔

Cl原子參與形成的大π鍵越多,形成的C—Cl鍵長(zhǎng)越短

(3)(2022湖南卷,18節(jié)選)富馬酸分子的結(jié)構(gòu)模型如圖所示:

。富馬酸分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目比為

。

(4)(2021全國(guó)乙卷,35節(jié)選)三價(jià)鉻離子能形成多種配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中提供電子對(duì)形成配位鍵的原子是

,中心離子的配位數(shù)為

。

11∶3N、O、Cl6角度拓展1.(2022四川遂寧三診)[B(OH)4]-中硼原子的雜化軌道類(lèi)型為

,[B(OH)4]-的空間構(gòu)型為

。[Sn(OH)6]2-中不可能含有

(填字母)。

A.π鍵

B.σ鍵C.配位鍵 D.極性鍵sp3正四面體

A提示

[B(OH)4]-中B原子與每個(gè)氧原子之間均形成一個(gè)σ鍵(其中一個(gè)為配位鍵),價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,為sp3雜化,且不含孤電子對(duì),所以空間構(gòu)型為正四面體;[Sn(OH)6]2-中,O原子和H原子之間為σ鍵,也為極性共價(jià)鍵,Sn原子和O原子之間有σ鍵和配位鍵,所以該物質(zhì)中不含π鍵。2.(2022廣西南寧第二次適應(yīng)性測(cè)試)AsH3的空間構(gòu)型為

;H3PO4分子中P的雜化軌道與O的

軌道形成

鍵。

三角錐形

2pσ提示

AsH3的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,配位原子數(shù)為3,故分子的空間構(gòu)型為三角錐形;磷酸中P原子的雜化方式為sp3雜化,氧原子的價(jià)層電子排布式為2s22p4,O原子用2p軌道與P的雜化軌道形成σ鍵。3.(2022河南百所名校第三次聯(lián)合檢測(cè))一種Ni2+配合物的結(jié)構(gòu)如圖所示。①組成該配合物的第二周期元素的電負(fù)性由大到小的順序是

(填元素符號(hào))。②該配合物中Ni2+的配位數(shù)為

,該配合物中碳原子的雜化方式有

種。

③該配合物中存在的化學(xué)鍵類(lèi)型有

(填字母)。

A離子鍵 B.σ鍵 C.π鍵

D.氫鍵 E.配位鍵O>N>C42BCE提示

①組成該配合物的第二周期元素有C、N、O,由元素周期律可知電負(fù)性大小順序是O>N>C。②由配合物的結(jié)構(gòu)可知,Ni2+的配位數(shù)為4;該配合物中碳原子存在單鍵和雙鍵,則有sp2、sp3兩種雜化方式。③由配合物的結(jié)構(gòu)可知,該配合物中存在的化學(xué)鍵有σ鍵、π鍵、配位鍵。4.(2022江西重點(diǎn)中學(xué)盟校第二次聯(lián)考)設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。1mol[Ti(H2O)6]Cl3中含有σ鍵的數(shù)目為

,與H2O互為等電子體的陰離子為

(填化學(xué)式)。

18NA提示

設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。1

mol

[Ti(H2O)6]Cl3中氫氧鍵有12

mol,配位鍵有6

mol,均為σ鍵,故含有σ鍵的數(shù)目為18NA;H2O有3個(gè)原子、8個(gè)價(jià)電子,互為等電子體的陰離子為

。角度2分子(或離子)的空間構(gòu)型與兩大理論【典例】

(1)(2022湖南卷,18節(jié)選)科學(xué)家近期合成了一種固氮酶模型配合物,該物質(zhì)可以在溫和條件下直接活化H2,將N3-轉(zhuǎn)化為,反應(yīng)過(guò)程如圖所示:產(chǎn)物中N原子的雜化軌道類(lèi)型為

。

(2)(2022廣東卷,20節(jié)選)研究發(fā)現(xiàn),給小鼠喂食適量硒酸鈉(Na2SeO4)可減輕重金屬鉈引起的中毒。

的空間構(gòu)型為

。

sp3正四面體形

(3)(2021全國(guó)甲卷,35節(jié)選)SiCl4是生產(chǎn)高純硅的前驅(qū)體,其中Si采取的雜化類(lèi)型為

。SiCl4可發(fā)生水解反應(yīng),機(jī)理如下:

含s、p、d軌道的雜化類(lèi)型有:①dsp2、②sp3d、③sp3d2,中間體SiCl4(H2O)中Si采取的雜化類(lèi)型為

(填標(biāo)號(hào))。

sp3②

角度拓展1.(2022河南百所名校第三次聯(lián)合檢測(cè))制備氮化硼(BN)的一種方法為BCl3(g)+NH3(g)══BN(s)+3HCl(g),則BCl3和NH3的鍵角較大的是

(填化學(xué)式)。

2.(2022陜西漢中第二次檢測(cè))SiCl4中Si采取的雜化類(lèi)型為

。

BCl3提示

BCl3中心硼原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3,發(fā)生sp2雜化,其空間構(gòu)型為平面三角形,鍵角為120°,NH3中心氮原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,發(fā)生sp3雜化,由于存在孤電子對(duì),鍵角小于109°28',即鍵角BCl3>NH3。sp3提示

四氯化硅中硅原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,硅原子的雜化方式為sp3雜化。

3.(2022廣西南寧第二次適應(yīng)性測(cè)試)堿式碳酸鋯()中C原子的雜化方式為

;該化合物中非金屬元素的第一電離能大小關(guān)系為

。

sp2

O>H>C提示

該化合物中C原子只形成了碳氧雙鍵,為sp2雜化;該化合物含有的非金屬元素是H、C、O,第一電離能:O>H>C。4.(2022四川宜賓適應(yīng)性考試)GaAs可由Ga(CH3)3和AsH3在一定條件下制得,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是

,Ga(CH3)3分子中Ga原子的雜化方式是

,AsH3分子的空間構(gòu)型是

。

sp2雜化

三角錐形

5.(2022江西重點(diǎn)中學(xué)盟校第二次聯(lián)考)分子中sp2雜化的碳原子個(gè)數(shù)與sp3雜化的碳原子個(gè)數(shù)之比為

。

7∶2提示

該化合物中,甲基碳原子和連有羥基的碳原子均采取sp3雜化,其他7個(gè)碳原子都采取sp2雜化,所以采取sp2雜化的碳原子個(gè)數(shù)與采取sp3雜化的碳原子個(gè)數(shù)之比為7∶2。6.(2022新疆昌吉州二診)(1)中∠H—O—H

(填“大于”“小于”或“等于”)單個(gè)水分子中∠H—O—H,原因?yàn)?/p>

。大于

孤電子對(duì)之間的排斥力大于成鍵電子對(duì)之間的排斥力,配合物中水的氧原子形成配位鍵,所以配合物中∠H—O—H大于單個(gè)水分子中∠H—O—H(2)Ti(NO3)4的球棍結(jié)構(gòu)如圖,Ti的配位數(shù)是

,N原子的雜化方式為

,與

互為等電子體的分子為

(寫(xiě)分子式)。

8sp2

SO3提示

(1)配合物中O原子上的孤電子對(duì)與Ti形成配位鍵,單個(gè)水分子有2個(gè)共價(jià)鍵且含有2對(duì)孤電子對(duì),孤電子對(duì)之間的排斥力大于成鍵電子對(duì)之間的排斥力,所以配合物中∠H—O—H大于單個(gè)水分子中∠H—O—H。角度3分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)【典例】

(1)(2022全國(guó)甲卷,35節(jié)選)固態(tài)氟化氫中存在(HF)n形式,畫(huà)出(HF)3的鏈狀結(jié)構(gòu)

。

(2)(2022廣東卷,20節(jié)選)H2Se的沸點(diǎn)低于H2O,其原因是

。

H2O分子間可形成氫鍵

(3)(2021廣東卷,20節(jié)選)汞解毒劑的水溶性好,有利于體內(nèi)重金屬元素汞的解毒?；衔铫衽c化合物Ⅲ相比,水溶性較好的是

。

化合物Ⅲ

角度拓展1.(2022陜西漢中第二次檢測(cè))O、F、Cl的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?/p>

;OF2分子的空間構(gòu)型為

;OF2的熔、沸點(diǎn)低于Cl2O,原因是_____________________________________________

。

F>O>Cl

V形

OF2和Cl2O是結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,Cl2O的相對(duì)分子質(zhì)量大于OF2,其分子間作用力大于OF2提示

元素的非金屬性越強(qiáng),電負(fù)性越大,氟、氧、氯三種元素的非金屬性強(qiáng)弱順序?yàn)镕>O>Cl,則電負(fù)性的大小順序?yàn)镕>O>Cl;OF2分子中氧原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,孤電子對(duì)數(shù)為2,則分子的空間構(gòu)型為V形;結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,熔、沸點(diǎn)越高,OF2和Cl2O是結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,Cl2O的相對(duì)分子質(zhì)量大于OF2,其分子間作用力大于OF2,所以O(shè)F2的熔、沸點(diǎn)低于Cl2O。2.(2022河南平頂山、許昌、濟(jì)源質(zhì)量檢測(cè))室溫下,O3在水中的溶解度比O2的大,原因是

;NF3的結(jié)構(gòu)與NH3類(lèi)似,NH3具有堿性(可與H+結(jié)合)而NF3沒(méi)有堿性,其原因是

。

O3為極性分子,O2為非極性分子,O3更易溶于極性溶劑水

NF3中F元素電負(fù)性大,使得N原子呈正電性,難與H+結(jié)合

提示

O3為極性分子,O2為非極性分子,O3更易溶于極性溶劑水;NH3具有堿性(可與H+結(jié)合)而NF3沒(méi)有堿性,原因是NF3中F元素電負(fù)性強(qiáng),使得N原子呈正電性,難與H+結(jié)合。3.(2022河南六市第一次聯(lián)合調(diào)研)(1)鐵系元素能與CO形成Fe(CO)5、Ni(CO)4等金屬羰基化合物。已知室溫時(shí)Fe(CO)5為淺黃色液體,沸點(diǎn)為103℃,則Fe(CO)5中含有的化學(xué)鍵類(lèi)型包括

(填字母)。

A.極性共價(jià)鍵

B.離子鍵C.配位鍵

D.金屬鍵AC(2)以甲醇為溶劑,Co2+可與色胺酮分子配位結(jié)合形成對(duì)DNA具有切割作用的色胺酮鈷配合物(合成過(guò)程如圖所示)。色胺酮分子中所含C、N、O元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)?/p>

,色胺酮分子中所有N原子的雜化類(lèi)型有

,色胺酮鈷配合物中鈷的配位數(shù)為

,X射線衍射分析顯示色胺酮鈷配合物晶胞中還含有一個(gè)CH3OH分子,CH3OH是通過(guò)

作用與色胺酮鈷配合物相結(jié)合。

N>O>Csp2、sp3

4氫鍵提示

(1)Fe(CO)5沸點(diǎn)較低,為分子晶體,不存在離子鍵、金屬鍵,Fe原子與CO分子之間為配位鍵,CO分子內(nèi)含有極性共價(jià)鍵。(2)同一周期元素自左至右第一電離能呈增大趨勢(shì),N原子的2p能級(jí)軌道半充滿(mǎn),更穩(wěn)定,第一電離能高于O,所以三種元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)镹>O>C;根據(jù)色胺酮中N原子的成鍵方式可知,成雙鍵的N原子為sp2雜化,成單鍵的N原子為sp3雜化;根據(jù)色胺酮鈷配合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知,Co與2個(gè)O原子、2個(gè)N原子配位,配位數(shù)為4;分析甲醇的性質(zhì)可知,甲醇通過(guò)氫鍵與色胺酮鈷配合物相結(jié)合。4.(2022甘肅第一次診斷)SiCl4是生產(chǎn)高純硅的前驅(qū)體,沸點(diǎn)為57.6℃,可混溶于苯、氯仿等有機(jī)溶劑,則SiCl4的晶體類(lèi)型為

,熔化時(shí)克服的作用力是

,其中Si采取的雜化類(lèi)型為

。化合物N(CH3)3和N(SiH3)3的結(jié)構(gòu)如圖所示,更易形成配合物的是

,判斷理由是_________________________________________________________

。

分子晶體

分子間作用力

sp3N(CH3)3

分子極性更強(qiáng),N原子更易提供電子對(duì)形成配位鍵,且形成配位鍵時(shí)空間構(gòu)型不受阻礙提示

SiCl4沸點(diǎn)較低且可混溶于苯、氯仿等有機(jī)溶劑,則SiCl4的晶體類(lèi)型為分子晶體,熔化時(shí)克服的作用力是分子間作用力,其中硅原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為

,為sp3雜化;化合物N(CH3)3和N(SiH3)3中更易形成配合物的是N(CH3)3,其結(jié)構(gòu)為三角錐形,極性更強(qiáng),N原子更易提供電子對(duì)形成配位鍵,且形成配位鍵時(shí)空間構(gòu)型不受阻礙?？键c(diǎn)4晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)[核心回顧]1.利用“均攤法”進(jìn)行晶胞結(jié)構(gòu)的相關(guān)計(jì)算(1)長(zhǎng)方體(包括立方體)晶胞中不同位置粒子數(shù)的計(jì)算(2)“三棱柱”和“六棱柱”中不同位置粒子數(shù)的計(jì)算

2.掌握三種典型原子晶體模型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3.了解兩種典型分子晶體模型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

4.熟悉四種典型離子晶體模型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

先判斷晶體類(lèi)型,再分析影響因素及結(jié)果5.晶體熔、沸點(diǎn)高低的比較(1)一般情況下,不同類(lèi)型晶體的熔、沸點(diǎn)高低規(guī)律:原子晶體>離子晶體>分子晶體,如金剛石>NaCl>Cl2。(2)原子晶體:成鍵原子半徑越小、鍵長(zhǎng)越短,則鍵能越大,其熔、沸點(diǎn)越高,如金剛石>石英>碳化硅>晶體硅。(3)離子晶體:陰、陽(yáng)離子的電荷數(shù)越多,離子半徑越小,則離子鍵越強(qiáng),熔、沸點(diǎn)就越高,如MgO>MgCl2、NaCl>CsCl。(4)金屬晶體:金屬離子半徑越小,離子所帶電荷數(shù)越多,其形成的金屬鍵越強(qiáng),金屬單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)就越高,如Al>Mg>Na。

形成分子間氫鍵時(shí),分子晶體的熔、沸點(diǎn)顯著升高(5)分子晶體的熔、沸點(diǎn)比較規(guī)律①組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對(duì)分子質(zhì)量越大,其熔、沸點(diǎn)就越高,如:HI>HBr>HCl;②相對(duì)分子質(zhì)量相等的分子,分子極性越大,其熔、沸點(diǎn)就越高,如:CO>N2。[命題角度]角度1晶體類(lèi)型及性質(zhì)【典例】

(1)(2022全國(guó)乙卷,35節(jié)選)鹵化物CsICl2受熱發(fā)生非氧化還原反應(yīng),生成無(wú)色晶體X和紅棕色液體Y。X為

。解釋X的熔點(diǎn)比Y高的原因

。

(2)(2021湖南卷,18節(jié)選)硅和鹵素單質(zhì)反應(yīng)可以得到SiX4,SiX4的熔、沸點(diǎn)如表所示:化學(xué)式SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔點(diǎn)/K183.0203.2278.6393.7沸點(diǎn)/K187.2330.8427.2560.70℃時(shí),SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液態(tài)的是

(填化學(xué)式),沸點(diǎn)依次升高的原因是_______________________________________________

。

CsClCsCl為離子晶體,ICl為分子晶體,所以CsCl的熔點(diǎn)高于IclSiCl4SiX4都是結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對(duì)分子質(zhì)量依次增大,分子間作用力依次增大(3)(2021海南卷,19節(jié)選)MnS晶胞與NaCl晶胞屬于同種類(lèi)型,前者的熔點(diǎn)明顯高于后者,其主要原因是

。

MnS中陰、陽(yáng)離子所帶電荷數(shù)比NaCl的多,離子鍵強(qiáng)度更大

角度拓展1.(2022河南百所名校第三次聯(lián)合檢測(cè))立方氮化硼(BN)的硬度大、熔點(diǎn)為3000℃,其晶體類(lèi)型為

。

2.(2022陜西漢中第二次檢測(cè))Si3N4陶瓷是世界上最堅(jiān)硬的物質(zhì)之一,具有高強(qiáng)度、低密度、耐高溫等性質(zhì),其屬于

晶體。

原子晶體提示

氮化硼為共價(jià)化合物,由立方氮化硼硬度大、熔點(diǎn)高可以判斷其為原子晶體。原子提示

由物理性質(zhì)可知,四氮化三硅為熔沸點(diǎn)高、硬度大的原子晶體。

3.(2022四川遂寧三診)碳酸鋇、碳酸鎂的分解溫度較低的是

,分解得到的金屬氧化物中,熔點(diǎn)較低的是BaO,其原因是

。MgCO3BaO、MgO均為離子晶體,陰離子相同,陽(yáng)離子電荷相同,鎂離子半徑比鋇離子半徑小,MgO的晶格能較大,其熔點(diǎn)較高提示

碳酸鋇、碳酸鎂中鎂離子半徑較小,氧化鎂的晶格能比氧化鋇的大,鎂離子更容易結(jié)合碳酸根中的氧原子,故分解溫度較低的是MgCO3;由于BaO、MgO均為離子晶體,陰離子相同,陽(yáng)離子電荷相同,鎂離子半徑比鋇離子半徑小,MgO的晶格能較大,其熔點(diǎn)較高。4.(2022廣西南寧第二次適應(yīng)性測(cè)試)ZnS熔點(diǎn)為2830℃,CdS熔點(diǎn)為1750℃,ZnS熔點(diǎn)更高的原因是________________________________________

。

ZnS和CdS均為離子晶體,ZnS晶體中鋅離子半徑小,離子鍵強(qiáng),熔點(diǎn)高

5.(2022江西新余二模)鋁離子電池能量密度高、成本低且安全性高,是有前景的下一代儲(chǔ)能電池。鋁離子電池一般采用離子液體作為電解質(zhì),幾種離子液體的結(jié)構(gòu)如圖。傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑大多易揮發(fā),而離子液體有相對(duì)難揮發(fā)的優(yōu)點(diǎn),原因是

。

離子液體由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)陰離子組成,可形成穩(wěn)定的離子鍵

6.(2022四川宜賓適應(yīng)性考試)GaN熔點(diǎn)(1700℃)高于GaAs熔點(diǎn)(1238℃)的原因是

。

答案

GaN和GaAs都屬于原子晶體,由于原子半徑:As>N,共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng):Ga—As>Ga—N,則鍵能:Ga—As<Ga—N,斷裂共價(jià)鍵消耗的能量:Ga—As<Ga—N,故物質(zhì)的熔點(diǎn):GaN>GaAs提示

GaN和GaAs都是原子晶體,由于原子半徑:As>N,所以共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng):Ga—As>Ga—N,共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越長(zhǎng),鍵能越小,化學(xué)鍵越容易斷裂,斷裂共價(jià)鍵消耗的能量越少,則含有該化學(xué)鍵的物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越低,所以GaN的熔點(diǎn)(1

700

℃)高于GaAs(1

238

℃)。7.(2022江西重點(diǎn)中學(xué)盟校第二次聯(lián)考)MgCl2和TiCl4的部分性質(zhì)對(duì)比如表:物質(zhì)MgCl2TiCl4熔點(diǎn)/℃714-24沸點(diǎn)/℃1412136.4室溫下?tīng)顟B(tài)固體無(wú)色液體二者雖然都是金屬元素和氯元素形成的化合物,但前者熔點(diǎn)比后者高很多,其原因?yàn)開(kāi)______________________________________________________

。

提示

根據(jù)MgCl2和TiCl4的部分性質(zhì)對(duì)比可判斷出MgCl2是離子化合物,形成的晶體是離子晶體,故熔、沸點(diǎn)較高,而TiCl4形成的晶體是分子晶體,熔、沸點(diǎn)較低。TiCl4屬于分子晶體,MgCl2屬于離子晶體,離子晶體的熔點(diǎn)大于分子晶體已知Xe—F鍵長(zhǎng)為rpm,則B點(diǎn)原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為

;晶胞中A、B間距離d=

pm。

角度2的結(jié)構(gòu)及計(jì)算【典例】

(1)(2021山東卷,16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(gè)XeF2分子。以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置,稱(chēng)為原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo),如A點(diǎn)原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為

。2(2)(2021海南卷,19節(jié)選)MnS晶胞與NaCl晶胞屬于同種類(lèi)型,如圖所示。以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立坐標(biāo)系,可以表示晶胞中各原子的位置,稱(chēng)為原子坐標(biāo)。在晶胞坐標(biāo)系中,a點(diǎn)硫原子坐標(biāo)為

點(diǎn)錳原子坐標(biāo)為(0,,0),則c點(diǎn)錳原子坐標(biāo)為

。

(3)(2022湖南卷,18節(jié)選)鉀、鐵、硒可以形成一種超導(dǎo)材料,其晶胞在xz、yz和xy平面投影分別如圖所示:①該超導(dǎo)材料的最簡(jiǎn)化學(xué)式為

;

②Fe原子的配位數(shù)為

;

③該晶胞參數(shù)a=b=0.4nm、c=1.4nm。阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則該晶體的密度為

g·cm-3(列出計(jì)算式)。

KFe2Se24①若晶胞底邊的邊長(zhǎng)均為apm、高為cpm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,晶體的密度為

g·cm-3(寫(xiě)出表達(dá)式)。

②晶胞在x軸方向的投影圖為

(填標(biāo)號(hào))。

B(5)(2021全國(guó)乙卷,35節(jié)選)在金屬材料中添加AlCr2顆粒,可以增強(qiáng)材料的耐腐蝕性、硬度和機(jī)械性能。AlCr2具有體心四方結(jié)構(gòu),如圖所示。處于頂角位置的是

原子。設(shè)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(jì)算表達(dá)式)。

Al提示

(3)①根據(jù)平面投影圖可知,該晶胞中K、Fe、Se的原子個(gè)數(shù)為2、4、4,其最簡(jiǎn)化學(xué)式為KFe2Se2。②Fe原子的配位原子Se位于晶胞體內(nèi),故配位數(shù)是4。③KFe2Se2的相對(duì)分子質(zhì)量為309;1

mol該晶胞中含2

mol

KFe2Se2;晶胞體積是0.4×0.4×1.4×10-21

cm3。角度拓展1.(2022江西新余二模)鋁離子電池的其中一種正極材料為AlMn2O4,其晶胞中鋁原子的骨架如圖所示。(1)晶體中與Al距離最近的Al的個(gè)數(shù)為

。

(2)以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置,稱(chēng)作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo),如圖中原子1的坐標(biāo)為,原子2的坐標(biāo)為,則原子3的坐標(biāo)為

。

(3)已知該晶體屬于立方晶系,晶胞參數(shù)為apm,設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則晶體的密度為

g·cm-3(列出計(jì)算式)。

4

提示

(1)以左下角的鋁為例,與其距離最近的Al為1號(hào)鋁,故晶體中與Al距離最近的Al的個(gè)數(shù)為4。2.(2022河南百所名校第三次聯(lián)合檢測(cè))一種由Cu、In、Te組成的合金具有優(yōu)良的熱電性能,其四方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。晶胞棱邊夾角均為90°。以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置,稱(chēng)為原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo),A原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(0,0,0),B原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(1,1,1),則C原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為

。若晶胞底邊的邊長(zhǎng)均為apm,高為cpm,則C、D原子間的距離為

pm(列出計(jì)算式)。

3.(2022四川遂寧三診)超高熱導(dǎo)率半導(dǎo)體材料——砷化硼(BAs)的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,則1號(hào)砷原子的坐標(biāo)為

。已知阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,若晶胞中As原子到B原子的最近距離為apm,則該晶體的密度為

g·cm-3(列出含a、NA的計(jì)算式即可)。

專(zhuān)項(xiàng)熱考突破——突破一命題篇——新教材新考向

物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合應(yīng)用基于“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”,高考命題中設(shè)置有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合應(yīng)用類(lèi)題,考查核外電子排布與元素周期律、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、晶體結(jié)構(gòu)及計(jì)算等。這類(lèi)題目要求學(xué)生能利用分類(lèi)和比較的方法研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu),分析比較物質(zhì)性質(zhì)的差異,歸納總結(jié)各類(lèi)變化的特征及規(guī)律等,并基于已有模型或構(gòu)建模型闡釋物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)變化規(guī)律或轉(zhuǎn)化過(guò)程,分析、解決相關(guān)問(wèn)題。典例突破1(2022貴州畢節(jié)診斷性考試)近年來(lái),我國(guó)科學(xué)家對(duì)硫及其化合物進(jìn)行廣泛研究。硫及其化合物應(yīng)用于醫(yī)藥、半導(dǎo)體、顏料、光致發(fā)光裝置、太陽(yáng)能電池、紅外檢測(cè)器、光纖維通信等?；卮鹣铝袉?wèn)題:(1)硫原子的價(jià)電子軌道表示式為

。

(2)硫化鈉的熔點(diǎn)

(填“大于”“小于”或“等于”)硫化鉀的熔點(diǎn),原因是

。

(3)硫酸根和硫代硫酸根的結(jié)構(gòu)如圖所示:

的空間構(gòu)型為

,中心硫原子的雜化軌道類(lèi)型為

。

(4)硫原子和氧原子可形成多種鏈?zhǔn)搅蛩岣x子,連二硫酸根離子、連三硫酸根離子如圖所示:這類(lèi)硫原子數(shù)可變的多硫氧合陰離子的化學(xué)式可用通式表示為

(用n代表硫原子數(shù))。

(5)天然硫化鋅以閃鋅礦和纖鋅礦存在,ZnS的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示,閃鋅礦中Zn2+的配位數(shù)為

,已知原子A、B的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(0,0,0)、(1,1,1),原子C的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為

。

(6)閃鋅礦中,設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為a,Zn2+和S2-的離子半徑分別為r(Zn2+)和r(S2-),則Zn2+和S2-的空間占有率為

%(列出計(jì)算表達(dá)式)。

——突破二解題篇——素養(yǎng)命題+題型突破1.原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合應(yīng)用(證據(jù)推理與模型認(rèn)知)高考命題在選擇題中設(shè)置原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合應(yīng)用題,側(cè)重考查原子核外電子排布規(guī)律,構(gòu)建原子結(jié)構(gòu)等認(rèn)知模型,建立重要證據(jù)及推理過(guò)程,側(cè)重于從原子結(jié)構(gòu)視角說(shuō)明元素的性質(zhì)(原子或離子半徑大小順序、電離能和電負(fù)性、金屬性或非金屬性強(qiáng)弱等)遞變規(guī)律,側(cè)重于根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)說(shuō)明或預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì),并采用模型、符號(hào)等多種方式對(duì)原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)進(jìn)行綜合表征。典例突破1(2021全國(guó)乙卷,35)對(duì)于基態(tài)Cr原子,下列敘述正確的是

(填字母)。

A.軌道處于半充滿(mǎn)時(shí)體系總能量低,核外電子排布應(yīng)為[Ar]3d54s1B.4s電子能量較高,總是在比3s電子離核更遠(yuǎn)的地方運(yùn)動(dòng)C.電負(fù)性比鉀高,原子對(duì)鍵合電子的吸引力比鉀大答案

AC解析

基態(tài)Cr原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1,因?yàn)楫?dāng)3d能級(jí)半充滿(mǎn)時(shí),體系能量相對(duì)較低,更穩(wěn)定,A項(xiàng)正確;根據(jù)構(gòu)造原理,4s能級(jí)比3s能級(jí)能量高,4s能級(jí)中的電子在離核更遠(yuǎn)的區(qū)域運(yùn)動(dòng),但電子的運(yùn)動(dòng)具有不確定性,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)同一周期從左到右,元素電負(fù)性依次增大(稀有氣體元素除外),所以Cr的電負(fù)性大于K,Cr元素對(duì)鍵合電子的吸引力更大,C項(xiàng)正確。方法點(diǎn)撥(1)解答此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是結(jié)合題給信息正確推斷未知元素,再以“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”為指導(dǎo),結(jié)合同周期(或主族)元素性質(zhì)的遞變規(guī)律,進(jìn)行分析、判斷。(2)短周期元素原子與成鍵數(shù)目的關(guān)系如表:成鍵數(shù)目123456對(duì)應(yīng)元素H、F、ClO、SB、Al、N、PC、SiN、PS針對(duì)訓(xùn)練1(2022陜西榆林二模)微量元素指的是在人體中含量低于人體質(zhì)量0.005%~0.01%的元素,包括Fe、I、Zn、Se、F、Cu、Co、Si等。(1)基態(tài)Fe原子的價(jià)層電子排布式為

。

(2)F元素的基態(tài)原子核外有

個(gè)未成對(duì)電子,有

種不同形狀的電子云。

(3)第一電離能:Cu

(填“>”或“<”)Zn,理由是

。

答案

(1)3d64s2(2)1

2(3)<銅的核電荷數(shù)比鋅小,原子半徑比鋅大,并且銅的最外層是不穩(wěn)定的4s1結(jié)構(gòu),而鋅是相對(duì)穩(wěn)定的4s2結(jié)構(gòu),所以氣態(tài)銅原子易失去一個(gè)電子,即第一電離能較低解析

(1)Fe的原子序數(shù)為26,Fe原子核外有26個(gè)電子,根據(jù)構(gòu)造原理,基態(tài)Fe原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,價(jià)層電子排布式為3d64s2。(2)F原子核外有9個(gè)電子,基態(tài)F原子的核外電子排布式為1s22s22p5,2p能級(jí)上有1個(gè)未成對(duì)電子;1s、2s的電子云都是球形,2p的電子云是啞鈴形,故有2種不同形狀的電子云。(3)銅的核電荷數(shù)比鋅的小,原子半徑比鋅大,并且銅的最外層是不穩(wěn)定的4s1結(jié)構(gòu),而鋅是相對(duì)穩(wěn)定的4s2結(jié)構(gòu),所以氣態(tài)銅原子易失去一個(gè)電子,Cu的第一電離能比Zn的第一電離能小。2.分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合應(yīng)用(證據(jù)推理與模型認(rèn)知)高考命題在選擇題中設(shè)置分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合應(yīng)用題,側(cè)重考查根據(jù)給定的信息分析常見(jiàn)簡(jiǎn)單分子的空間構(gòu)型,并利用相關(guān)理論(價(jià)層電子對(duì)互斥理論、雜化軌道理論)解釋簡(jiǎn)單的共價(jià)分子的空間構(gòu)型,側(cè)重于根據(jù)分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和鍵的極性判斷分子的極性及是否具有手性,并據(jù)此對(duì)分子的一些典型性質(zhì)(熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解性等)和應(yīng)用作出解釋。典例突破2(1)(2021全國(guó)甲卷,35節(jié)選)①太陽(yáng)能電池板主要材料為單晶硅或多晶硅。Si的價(jià)電子排布式為

;單晶硅的晶體類(lèi)型為

。

②CO2分子中存在

個(gè)σ鍵和

個(gè)π鍵。

③甲醇的沸點(diǎn)(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CH3SH,7.6℃)之間,其原因是

。

(2)(2021全國(guó)乙卷,35節(jié)選)①三價(jià)鉻離子能形成多種配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中提供電子對(duì)形成配位鍵的原子是

,中心離子的配位數(shù)為

。

②[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中配體分子NH3、H2O以及分子PH3的空間構(gòu)型和相應(yīng)的鍵角如圖所示。PH3中P的雜化類(lèi)型是

。NH3的沸點(diǎn)比PH3的

,原因是

。H2O的鍵角小于NH3,分析原因

。

答案

(1)①3s23p2原子晶體②2

2③甲硫醇不能形成分子間氫鍵,而水和甲醇均能,且水比甲醇的氫鍵多(2)①N、O、Cl

6

②sp3高NH3分子間存在氫鍵NH3分子中氮原子上有一對(duì)孤電子對(duì),H2O分子中氧原子上有兩對(duì)孤電子對(duì),孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥力大于成鍵電子對(duì)之間的排斥力解析

(1)①基態(tài)Si原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p2,因此Si的價(jià)電子排布式為3s23p2;晶體硅中Si原子與Si原子之間通過(guò)共價(jià)鍵相互結(jié)合,整塊晶體是一個(gè)三維的共價(jià)鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),因此晶體硅為原子晶體。②CO2的結(jié)構(gòu)式為O=C=O,1個(gè)雙鍵中含有1個(gè)δ鍵和1個(gè)π鍵,因此1個(gè)CO2分子中含有2個(gè)δ鍵和2個(gè)π鍵。③甲醇分子之間和水分子之間都存在氫鍵,因此沸點(diǎn)高于不含分子間氫鍵的甲硫醇,甲醇分子之間氫鍵的總強(qiáng)度低于水分子之間氫鍵的總強(qiáng)度,因此甲醇的沸點(diǎn)介于水和甲硫醇之間。(2)①[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中,Cr3+是中心離子,NH3、H2O、Cl-是配體,提供孤電子對(duì)的原子是N、O、Cl,中心離子的配位數(shù)是3+2+1=6。②根據(jù)PH3分子的空間構(gòu)型及相應(yīng)鍵角可知,PH3中P的雜化類(lèi)型是sp3。由于N的電負(fù)性較大,NH3分子間可以形成氫鍵,故NH3的沸點(diǎn)比PH3的沸點(diǎn)高。由于H2O分子中氧原子上有兩對(duì)孤電子對(duì),NH3分子中氮原子上只有一對(duì)孤電子對(duì),孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥力大于成鍵電子對(duì)之間的排斥力,所以NH3分子中N—H鍵角大于H2O分子中O—H鍵角。方法點(diǎn)撥解答此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是分析分子的空間構(gòu)型、含有的共價(jià)鍵、分子的對(duì)稱(chēng)性等,基于此推測(cè)分子的性質(zhì)(如極性、沸點(diǎn)、溶解性、手性等)。針對(duì)訓(xùn)練2(2022河南許昌、濟(jì)源、平頂山第三次質(zhì)量檢測(cè))(1)稀土金屬容易形成配合物,比如NdCl3·6H2O在水溶液中實(shí)際組成可以是[NdCl2(H2O)6]Cl,屬于氯離子和水分子的混合配合物。該配合物的總配體個(gè)數(shù)是

,[NdCl2(H2O)6]Cl中存在的化學(xué)鍵除了配位鍵外還有

。用Nd2O3與鹽酸反應(yīng)制備N(xiāo)dCl3·6H2O的過(guò)程中,其溶劑可以是水或乙醇,為了減少配體中H2O的個(gè)數(shù)、增加Cl-的個(gè)數(shù),應(yīng)選用

為溶劑。

(2)CeO2是具有抗高溫氧化性能的催化劑載體?？梢酝ㄟ^(guò)下列反應(yīng)制備:Ce2(C2O4)32CeO2+2CO2+4CO。CO2中心原子的雜化類(lèi)型為

雜化。已知CO的結(jié)構(gòu)式為CO,則其分子中σ鍵的數(shù)目是

,其鍵長(zhǎng)比碳氧雙鍵

。

答案

(1)8離子鍵和共價(jià)鍵乙醇(2)sp

1更短解析

(1)由[NdCl2(H2O)6]Cl可知其中心原子為Nd,該配合物中存在2個(gè)配位原子和6個(gè)配位分子,則總配體個(gè)數(shù)是8;[NdCl2(H2O)6]Cl由[NdCl2(H2O)6]+和Cl-構(gòu)成,屬于離子化合物,則[NdCl2(H2O)6]Cl中存在的化學(xué)鍵除了配位鍵外,還有離子鍵和共價(jià)鍵;用Nd2O3與鹽酸反應(yīng)制備N(xiāo)dCl3·6H2O的過(guò)程中,為了減少配體中H2O的個(gè)數(shù)、增加Cl-的個(gè)數(shù),應(yīng)選用乙醇為溶劑。(2)CO2中C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2,則CO2中C原子采取sp雜化;CO中碳氧形成雙鍵,然后氧給碳提供一對(duì)電子形成配位鍵,則其分子中σ鍵的數(shù)目是1;碳氧三鍵的鍵能大于碳氧雙鍵,則鍵長(zhǎng)比碳氧雙鍵更短。3.晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合應(yīng)用(證據(jù)推理與模型認(rèn)知)高考命題在選擇題中設(shè)置晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合應(yīng)用題,側(cè)重考查借助分子晶體、原子晶體、離子晶體、金屬晶體等模型說(shuō)明晶體中的微粒及其微粒間的相互作用,側(cè)重于從原子、分子、超分子、聚集狀態(tài)等不同角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其與物質(zhì)性質(zhì)之間的關(guān)系;從構(gòu)成微粒、微粒間相互作用、微粒的空間排布規(guī)律等角度分析不同類(lèi)型晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、相似性和差異性。典例突破3(1)(2021全國(guó)甲卷,3