2022屆高考化學(xué)二輪教學(xué)案-題型四物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合題(選考)題型突破

一以某種元素及化合物為載體的綜合題1．題型特點以一種已知的元素立題，選取與其相關(guān)的某些典型單質(zhì)或化合物展開設(shè)問，綜合考查原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)。2．解題指導(dǎo)(1)提高審題能力，圈畫出題干中的關(guān)鍵詞語，一定要看清楚題干的要求。(2)熟記第四周期元素在元素周期表中的信息，通過原子結(jié)構(gòu)推斷或解釋元素的性質(zhì)。(3)熟記成鍵原理，突破價層電子對數(shù)與雜化軌道，價層電子對數(shù)與分子、離子的立體構(gòu)型。(4)計算題，看清楚題干中各物理量的單位，先統(tǒng)一單位再計算。熟記面心立方最密堆積、六方最密堆積、簡單立方堆積、體心立方堆積中金屬元素的配位數(shù)分別為12、12、6、8。(5)注意語言描述的準確性和邏輯性。1．(2020·安慶二模)硼及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、新型材料等方面應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉栴}：(1)B的基態(tài)原子核外電子排布式為________________，與硼處于同周期且相鄰的兩種元素和硼的第一電離能由大到小的順序為________________。(2)硼、鋁同主族，晶體硼的熔點為2300℃，而金屬鋁的熔點為660.3℃，試從晶體結(jié)構(gòu)解釋其原因：______________________________________________________________________。(3)我國著名化學(xué)家申泮文教授對硼烷化學(xué)的研究開啟了無機化學(xué)的新篇章。①最簡單的硼烷是B2H6，其分子結(jié)構(gòu)如圖所示：B原子的雜化方式為________________。②氨硼烷(NH3BH3)被認為是最具潛力的新型儲氫材料之一，該分子內(nèi)存在________(填字母)。A．σ鍵 B．π鍵C．配位鍵 D．離子鍵③NaBH4是一種重要的儲氫載體，NaBH4中陰離子的立體構(gòu)型是______________________。(4)氮化硼(BN)晶體是一種特殊的高硬度材料，其結(jié)構(gòu)如圖所示：晶胞沿z軸在平面的投影圖中，B原子構(gòu)成的幾何形狀是________________。已知氮化硼晶體中晶胞參數(shù)為anm，設(shè)阿伏加德羅常數(shù)值為NA，則該晶體的密度表達式為_______g·cm－3。答案(1)1s22s22p1C＞Be＞B(2)鋁為金屬晶體，晶體硼為原子晶體，原子間靠共價鍵結(jié)合，作用力較強，因此其熔點高于鋁(答案合理即可)(3)①sp3②AC③正四面體形(4)正方形eq\f(1023,NA·a3)解析(4)晶胞的質(zhì)量m＝ρ·V＝eq\f(4×11＋14,NA)g，故ρ＝eq\f(\f(4×25,NA),a×10－73)g·cm－3＝eq\f(1023,NA·a3)g·cm－3。2．氟的單質(zhì)及含氟化合物用途廣泛。(1)基態(tài)氟原子的電子排布式為____________________。主族元素中第一電離能最大的元素是________(填元素符號)。(2)NF3廣泛用于電子工業(yè)，BF3是有機合成的催化劑。NF3分子呈三角錐形、BF3分子呈平面三角形，其立體構(gòu)型差異的主要原因是_______________________________________________(用雜化軌道理論和價層電子對互斥理論解釋)。(3)與H2F＋互為等電子體的分子和離子分別是______________________(各填一種)。NH4F中含有的化學(xué)鍵有________(填字母)。a．配位鍵 b．離子鍵c．金屬鍵 d．共價鍵(4)CsF是離子晶體，其Borm－Haber圖示如下：由Borm－Haber圖知，Cs原子的第一電離能為________kJ·mol－1，F(xiàn)—F鍵的鍵能為__________kJ·mol－1，CsF的晶格能為________kJ·mol－1。(5)Al3＋、Fe3＋和Cr3＋等離子能與F－形成配合物。工業(yè)冶煉鋁的助熔劑Na3AlF6的配離子是________(填化學(xué)式)。(6)鉀、鎳和氟形成一種特殊晶體，其晶胞如圖所示。在該晶體Nin＋中n＝________。NA是阿伏加德羅常數(shù)的值，該晶體密度ρ＝______________(只列出計算式)。答案(1)1s22s22p5(或[He]2s22p5)F(2)NF3中N采用sp3雜化，N原子上有1對孤電子對；BF3中B采用sp2雜化，B原子上沒有孤電子對(3)H2O、NHeq\o\al(－,2)abd(4)375.7158.8756.9(5)AlFeq\o\al(3－,6)(6)2eq\f(39×4＋59×2＋19×8,NA×400×10－102×1308×10－10)g·cm－3解析(3)H2F＋、H2O、NHeq\o\al(－,2)、H2S互為等電子體。NH4F中不存在金屬鍵。(5)Na3AlF6是配合物，配離子是AlFeq\o\al(3－,6)，內(nèi)界是AlFeq\o\al(3－,6)，外界是Na＋。(6)觀察晶胞圖示，粒子位置如下：頂角棱上面上體心均攤數(shù)目K08024Ni80012F016428在該晶體中，含K＋和F－，根據(jù)電荷守恒知，鎳離子為Ni2＋。ρ＝eq\f(39×4＋59×2＋19×8,NA×400×10－102×1308×10－10)g·cm－3。3．鐵元素及其化合物在生產(chǎn)生活中有著不可替代的作用和地位，運用關(guān)于鐵元素及其化合物的物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識回答下列問題。(1)基態(tài)Fe原子的價層電子排布式為____________________；鐵元素在周期表中的位置為________________。(2)某FexNy的制備需鐵、氮氣、丙酮和乙醇參與，丙酮(CH3COCH3)分子中碳原子軌道的雜化類型是________，1mol丙酮分子中含有σ鍵的數(shù)目為________，乙醇的沸點高于丙酮，這是因為____________________。(3)組成(NH4)2Fe(SO4)2的元素中，除H外其余非金屬元素的第一電離能由大到小順序為________。以下作用力在(NH4)2Fe(SO4)2晶體中存在的有________(填字母)。A．離子鍵 B．極性共價鍵C．非極性共價鍵 D．配位鍵E．范德華力 F．金屬鍵(4)鐵鎂合金是目前已發(fā)現(xiàn)的儲氫密度最高的儲氫材料之一，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。則鐵原子的配位數(shù)為________，若該晶胞的參數(shù)為anm，則鐵原子和鎂原子的核間距為________。答案(1)3d64s2第四周期Ⅷ族(2)sp2和sp39NA乙醇分子間存在氫鍵(3)N>O>SABD(4)8eq\f(\r(3),4)anm解析(2)CH3COCH3中單鍵均為σ鍵，雙鍵中含1個σ鍵，羰基上的C為sp2雜化，甲基上的C為sp3雜化，1mol丙酮共有9molσ鍵，數(shù)目為9NA。(3)N的2p軌道半充滿，處于較穩(wěn)定狀態(tài)，故N、O、S的第一電離能由大到小的順序為N>O>S；(NH4)2Fe(SO4)2晶體中含有離子鍵、極性共價鍵、配位鍵。(4)根據(jù)均攤法，1個晶胞中共有4個鐵原子、8個鎂原子，一個鎂原子周圍有4個鐵原子，配位數(shù)為4，一個鐵原子周圍有8個鎂原子，配位數(shù)為8；在晶胞的體對角線的eq\f(1,4)處有一個Mg，它與最近的Fe的距離為eq\f(\r(3),4)anm。4．銅及其化合物在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中具有許多用途?；卮鹣铝袉栴}：(1)Cu2O中陽離子的基態(tài)核外電子排布式為________；Cu和Ni在元素周期表中的位置相鄰，Ni在元素周期表中的位置是________。(2)將過量的氨水加到硫酸銅溶液中，溶液最終變成深藍色，繼續(xù)加入乙醇，析出深藍色的晶體[Cu(NH3)4]SO4·H2O。①乙醇分子中C原子的雜化軌道類型為________；NH3與H＋以配位鍵形成的NHeq\o\al(＋,4)的立體構(gòu)型是________。②[Cu(NH3)4]SO4·H2O中存在的化學(xué)鍵除了極性共價鍵外，還有________________________。③NH3極易溶于水的原因主要有兩個，一是__________________________________________，二是___________________________________________________________________________。(3)CuSO4溶液中加入過量KCN溶液能生成配離子[Cu(CN)4]2－，1molCN－中含有的π鍵數(shù)目為________________________________________________________________________，與CN－互為等電子體的離子有______(寫出一種即可)。(4)Cu與F形成的化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，若晶體密度為ag·cm－3，則Cu與F最近距離為________pm(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，列出計算表達式，不用化簡)。答案(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)第四周期Ⅷ族(2)①sp3正四面體形②配位鍵、離子鍵③氨分子和水分子間能形成氫鍵氨分子和水分子都是極性分子，相似相溶(3)2NACeq\o\al(2－,2)(4)eq\f(\r(3),4)×eq\r(3,\f(4×64＋19,a·NA))×1010二以某類元素及化合物為載體的綜合題1．題型特點以幾種已知的元素立題，依托不同元素的物質(zhì)，獨立或側(cè)重考查原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)。2．解題指導(dǎo)除“突破一”中的解題策略外，常見分析、比較類解題技巧如下：(1)第一電離能、電負性：掌握規(guī)律和特殊。(2)穩(wěn)定性強弱：化學(xué)鍵的穩(wěn)定性、分子的穩(wěn)定性比較。(3)熔、沸點的高低、晶體類型、構(gòu)成晶體微粒間作用力大小。①不同晶體類型的熔、沸點比較：一般規(guī)律。②同種晶體類型的熔、沸點比較：(結(jié)構(gòu)相似)分子晶體、共價晶體、離子晶體。③金屬晶體：由于金屬鍵的差別很大，其熔、沸點差別也很大。1．N、P、As、Ga、Cr、Cu等元素形成的化合物種類繁多，具有重要的研究價值和應(yīng)用價值。請回答下列問題：(1)基態(tài)Cr原子的價層電子排布式為________。(2)N2F2分子中，氮原子的雜化軌道類型為________，N2F2可能的兩種結(jié)構(gòu)為________________________________________________________________________。(3)PCl3和PCl5是磷元素形成的兩種重要化合物，請根據(jù)價層電子對互斥理論推測PCl3的立體構(gòu)型：______________。(4)砷化鎵的熔點為1238℃，具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，作為半導(dǎo)體，性能比硅更優(yōu)良。砷化鎵屬于________晶體。已知氮化硼與砷化鎵屬于同類型晶體，則兩種晶體熔點較高的是________(填化學(xué)式)，其理由是____________________________________________________。上述兩種晶體的四種元素電負性最小的是________(填元素符號)。(5)銅的化合物種類很多，如圖所示的是氯化亞銅的晶胞結(jié)構(gòu)，已知晶胞的棱長為acm，則氯化亞銅密度的計算式為ρ＝________g·cm－3(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。答案(1)3d54s1(2)sp2、(3)三角錐形(4)原子BN二者均為原子晶體，B—N鍵的鍵長比Ga—As鍵的鍵長短，鍵能更大Ga(5)eq\f(4×99.5,a3NA)解析(2)在N2F2分子中，F(xiàn)原子與N原子共用1對電子對達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，兩個N原子間需共用兩對電子對達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，即，因此1個N原子形成2個σ鍵，1個π鍵，還有1對孤電子對，因此價層電子對數(shù)為3，雜化軌道類型為sp2。因為存在氮氮雙鍵，類比碳碳雙鍵的順反異構(gòu)可知，可形成的兩種分子結(jié)構(gòu)為和。(3)磷原子最外層有5個電子，其中3個電子分別和氯原子形成三對共用電子對，另有一對孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論推測PCl3的立體構(gòu)型為三角錐形。(4)砷化鎵是具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，熔點為1238℃，為原子晶體，氮化硼與砷化鎵均屬于原子晶體，B—N鍵的鍵長比Ga—As鍵的鍵長短，鍵能更大，故氮化硼晶體熔點較高。一般情況下，元素非金屬性越強，電負性越大，四種元素中Ga的非金屬性最弱，元素電負性最小。(5)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖可知1個CuCl晶胞中Cu＋有8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4個，Cl－有4個，所以該晶胞中含有4個CuCl，已知晶胞的棱長為acm，體積為a3cm3，ρ＝eq\f(4×99.5,a3NA)g·cm－3。2．同周期元素中鹵族元素的非金屬性最強，能形成許多具有強氧化性的物質(zhì)，回答下列問題。(1)寫出基態(tài)溴原子核外電子排布式：_______________________________________________，氟、氯、溴、氧四種元素中，電負性由大到小的順序為________________。(2)鹵素單質(zhì)的熔點、沸點隨著元素原子序數(shù)的遞增而升高，其原因是____________________；鹵素可形成眾多的二元化合物：如OF2、S2Cl2、NF3、PCl3、SnCl2、CCl4等。則SnCl2分子的立體構(gòu)型為________，OF2的中心原子雜化類型為________。(3)氯化鉻酰(CrO2Cl2)是有機合成中常用的氧化劑或氯化劑，它是易溶于CS2、CCl4的液體，則其晶體類型最可能是____________晶體，分子結(jié)構(gòu)最可能是下列圖Ⅰ中的________。試從結(jié)構(gòu)上加以解釋：____________________________________________________________。(5)氟化鈣主要用作冶煉金屬的助熔劑，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖Ⅱ所示，則編號為①的微粒是________(寫具體的微粒符號)，若該晶體的密度為ρg·cm－3，則晶胞Ca2＋、F－的最短距離為________cm(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，只寫出計算式)。答案(1)[Ar]3d104s24p5(或1s22s22p63s23p63d104s24p5)F>O>Cl>Br(2)鹵素單質(zhì)是分子晶體，分子間作用力隨著相對分子質(zhì)量的增大而增大，而相對分子質(zhì)量隨著原子序數(shù)的增大而增大V形sp3(3)分子a(4)HClO、HClO2中氯元素化合價分別為＋1價、＋3價，正電性越高，導(dǎo)致Cl—O—H中O的電子更向Cl偏移，越易電離出H＋，K值更大一些(5)Ca2＋eq\f(\r(3),4)×eq\r(3,\f(4×78,ρNA))解析(2)SnCl2中每個錫原子形成2個σ鍵，另外還有1對孤電子對，故中心原子錫為sp2雜化，分子的立體構(gòu)型為V形，同理分析知OF2的中心原子雜化類型為sp3。(3)由CrO2Cl2的溶解性及CCl4是非極性分子知，CrO2Cl2最可能是非極性分子，分子結(jié)構(gòu)中的兩個氯原子、兩個氧原子處于對稱位置，故其最可能的結(jié)構(gòu)為a。(5)晶胞中，①代表的微粒個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，另一種微粒個數(shù)為8，其個數(shù)之比為1∶2，所以①代表Ca2＋，化學(xué)式為CaF2。設(shè)晶胞邊長為acm，則a3·ρ＝eq\f(4×78,NA)，得a＝eq\r(3,\f(4×78,ρNA))，所以其最短距離為eq\f(\r(3),4)×eq\r(3,\f(4×78,ρNA))cm。3．在慶祝中華人民共和國成立70周年的閱兵儀式上，最后亮相的DF－31A洲際戰(zhàn)略導(dǎo)彈是我國大國地位、國防實力的顯著標志。其制作材料中包含了Fe、Cr、Ni、Na、C等多種元素?；卮鹣铝袉栴}：(1)①基態(tài)Ni原子的價電子排布圖為_______________________________________________。②基態(tài)銅原子核外電子的運動狀態(tài)有________種。③NiO、CuO的晶體結(jié)構(gòu)類型均為離子晶體，Ni2＋和Cu2＋的離子半徑分別為69pm和73pm，則熔點：NiO________(填“<”或“>”)CuO。(2)EAN規(guī)則指的是配合物中心原子價電子數(shù)和配體提供的電子數(shù)之和為18的配合物，其分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)都較穩(wěn)定。已知Cr(CO)6、Ni(CO)4和Fe(CO)x均符合EAN規(guī)則，性質(zhì)穩(wěn)定，而Co(CO)5不存在，V(CO)6則容易在化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)氧化性。①Fe(CO)x中x＝________。②從結(jié)構(gòu)角度解釋V(CO)6容易在化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)氧化性的原因：__________________________________________________________________________________________________。(3)已知Ni2＋與丁二酮肟生成鮮紅色丁二酮肟鎳沉淀，該反應(yīng)可用于檢驗Ni2＋及含鎳重量分析。①丁二酮肟分子中采取sp3雜化與sp2雜化的原子個數(shù)比為________。②解釋丁二酮肟鎳分子中為什么是N而不是O與Ni形成配位鍵：__________________________________________________________________________________________________。(4)科研人員在研究某種磁性氮化鐵時發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e構(gòu)成正四面體空隙，N隨機排列在空隙中，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。X射線衍射實驗表明，正六棱柱底面邊長為acm，高為ccm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該磁性氮化鐵的晶體密度為________g·cm－3(用含a、c、NA的代數(shù)式表示)。答案(1)①②29③>(2)①5②V(CO)6中心原子的價電子數(shù)和配體提供的電子數(shù)之和為17，不符合EAN規(guī)則，易得到一個電子，轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的[V(CO)6]－，故表現(xiàn)氧化性(3)①1∶1②N元素的電負性比O元素的電負性小，N原子提供孤電子對的傾向更大，更易與Ni2＋形成配位鍵(4)eq\f(728,3\r(3)×a2cNA)解析(1)②銅為第29號元素，原子核外電子的運動狀態(tài)各不相同，有29種。③NiO、CuO二者都是離子晶體，離子晶體的熔點與離子鍵的強弱有關(guān)，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強，熔點越高。由于Ni2＋的半徑小于Cu2＋的半徑，因此熔點是NiO>CuO。(2)①Fe為第26號元素，價層電子排布式為3d64s2，價電子數(shù)為8，每個CO提供2個電子，則有8＋2x＝18，解得x＝5。②V(CO)6中心原子的價電子數(shù)和配體提供的電子數(shù)之和為5＋2×6＝17，不符合EAN規(guī)則，易得到一個電子，轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的[V(CO)6]－，所以表現(xiàn)氧化性。(3)①兩個甲基上碳原子和兩個氧原子的價層電子對數(shù)均是4，均為sp3雜化，共4個原子；兩個氮原子和與氮相連的兩個碳原子的價層電子對數(shù)均是3，均為sp2雜化，共4個原子，所以采取sp3雜化的原子與采取sp2雜化的原子的個數(shù)比為1∶1。②N元素的電負性比O元素的電負性小，N原子提供孤電子對的傾向更大，更易與Ni2＋形成配位鍵。(4)由題給晶胞圖可知，1個晶胞中含有的Fe原子的個數(shù)為3＋2×eq\f(1,2)＋12×eq\f(1,6)＝6，N原子的個數(shù)為2，晶胞體積為3·a·eq\f(\r(3),2)a·ccm3＝eq\f(3\r(3)a2c,2)cm3，則晶體密度為eq\f(56×6＋14×2,\f(3\r(3)a2c,2)×NA)g·cm－3＝eq\f(728,3\r(3)×a2cNA)g·cm－3。4．鐵、銅、鋅、鎳等金屬單質(zhì)及其合金在生產(chǎn)、生活中有著非常重要的應(yīng)用。請回答下列問題：(1)銅元素的焰色是綠色的，在現(xiàn)代化學(xué)中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，該方法稱為________。(2)金屬鎳粉在CO氣流中輕微加熱，生成無色揮發(fā)性液體Ni(CO)n，寫出一個與Ni(CO)n中配體互為等電子體的離子：________(用化學(xué)符號填空)。(3)黃銅是人類最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu組成。第一電離能I1(Zn)________(填“大于”或“小于”)I1(Cu)，原因是____________________________________________________。(4)《中華本草》等中醫(yī)典籍中記載了爐甘石(ZnCO3)入藥，可用于治療皮膚炎癥或表面創(chuàng)傷。ZnCO3中，陰離子的立體構(gòu)型為________，C原子的雜化方式為________。(5)已知銅晶體為面心立方最密堆積，若該晶體中一個晶胞(如圖所示)的邊長為acm，則銅晶體的密度為________g·cm－3(寫出含a的表達式，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。答案(1)光譜分析(2)CN－(或Ceq\o\al(2－,2)、Oeq\o\al(2＋,2))(3)大于Zn核外電子排布為全充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，較難失電子(4)平面三角形sp2(5)eq\f(256,a3·NA)解析(2)CO分子中價電子總數(shù)為10，與CO互為等電子體的離子有CN－、Ceq\o\al(2－,2)、Oeq\o\al(2＋,2)等。(3)鋅原子核外價層電子排布為3d104s2，為全充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，較難失去電子；銅原子的價層電子排布為3d104s1，其中4s1為半充滿結(jié)構(gòu)，不如鋅原子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。(4)根據(jù)價層電子對互斥理論可確定COeq\o\al(2－,3)中價層電子對數(shù)為3，由此可判斷出COeq\o\al(2－,3)中碳原子采取了sp2雜化方式與氧原子成鍵，所有原子都在同一平面上，立體構(gòu)型為平面三角形。－3＝eq\f(256,a3·NA)g·cm－3。三元素推斷型綜合題1．題型特點以推斷出的幾種元素立題，依托它們之間組成的物質(zhì)，綜合考查原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)。2．解題指導(dǎo)元素推斷首先要抓住突破口，表現(xiàn)物質(zhì)特征處大都是突破口所在，每種物質(zhì)都有其獨特的化學(xué)性質(zhì)，當看到這些信息時，應(yīng)積極聯(lián)想教材中的相關(guān)知識(原子的結(jié)構(gòu)特點、元素化合物的性質(zhì)特性)，進行假設(shè)驗證，綜合上述信息推斷元素為哪種，再根據(jù)試題要求解答相關(guān)問題。因而元素推斷是解答這類問題的關(guān)鍵所在，常用元素推斷方法有如下三種：(1)直覺法：直覺是以對經(jīng)驗的共鳴和理解為依據(jù)的，來自于厚實而清晰的知識積累和豐富而熟練的思維經(jīng)驗。因此扭轉(zhuǎn)學(xué)生思維形式上的某種定勢，打破固有因果鏈，通過適當?shù)姆椒ㄓ?xùn)練引發(fā)學(xué)生的直覺思維，是實現(xiàn)思維突破的重要途徑。(2)論證法：通過對題目背景的初步分析，得到的可能猜測不止一種，這時就可以運用論證法，將可能的假設(shè)一一代入原題，與題中的邏輯關(guān)系對照，若結(jié)論與原題條件相符，則為正確答案，反之，則結(jié)論有誤。(3)位置圖示法：采用圖形或圖表對題目條件進行形象化的展示，直觀地揭示題目條件間的內(nèi)在聯(lián)系和變化規(guī)律，使學(xué)生形象簡潔、系統(tǒng)完整地把握題目的關(guān)鍵，降低思維難度，培養(yǎng)學(xué)生掌握規(guī)律、分析問題、解決問題的能力。1．X、Y、Z、W、R五種短周期非金屬元素，原子序數(shù)依次增大。X、Y、Z、W為同周期元素，X原子的最高能級有兩個空軌道，Y為同周期形成化合物種類最多的元素，Z原子的第一電離能大于W原子的第一電離能，R和Z同主族。請回答下列問題：(1)Y、Z、W三種元素的電負性由大到小的順序為________________(用元素符號表示)。(2)R的基態(tài)原子的價層電子排布圖為________________________。(3)W的常見氫化物的氫鍵的鍵能小于HF氫鍵的鍵能，但W的常見氫化物沸點高于HF沸點的原因是_______________________________________________________________________。(4)某種分子式為Y4Z4W8的物質(zhì)(該物質(zhì)中同種原子的化學(xué)環(huán)境完全相同，不含碳碳雙鍵)是一種威力極強的炸藥，則可推知其結(jié)構(gòu)簡式為________________。Y原子的雜化方式為________。(5)XR是一種耐磨材料，可由X的三溴化物和R的三溴化物于高溫下在氫氣的氛圍中合成。①R的三溴化物分子的立體構(gòu)型為_________________________________________________。②合成XR的化學(xué)方程式為_______________________________________________________。(6)Y與W形成的某種常見化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該晶體中分子的配位數(shù)為________，若晶胞的棱長為anm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，晶體的密度為________g·cm－3。答案(1)O>N>C(2)(3)每個H2O分子平均形成的氫鍵數(shù)目比每個HF分子平均形成的氫鍵數(shù)目多(4)sp3(5)①三角錐形②BBr3＋PBr3＋3H2eq\o(=,\s\up7(高溫))BP＋6HBr(6)12eq\f(1.76×1023,a3×NA)解析X、Y、Z、W、R五種短周期非金屬元素，原子序數(shù)依次增大，X、Y、Z、W為同周期元素，結(jié)合元素周期表可知，X、Y、Z、W位于第二周期，R位于第三周期，X原子的最高能級有兩個空軌道，則2p軌道只有一個電子，故X為B元素；Y為同周期形成化合物種類最多的元素，即Y為C元素；Z與W處于同一周期，且Z的第一電離能大于W的第一電離能，則Z為N元素，W為O元素；R與Z同主族，所以R為P元素。(3)W的常見氫化物為H2O，每個H2O分子能形成4個分子間氫鍵，而每個HF分子只能形成2個分子間氫鍵，所以雖然H2O氫鍵的鍵能小于HF氫鍵的鍵能，但H2O的沸點高于HF的沸點。(4)Y4Z4W8的分子式為C4N4O8，該物質(zhì)中同種原子的化學(xué)環(huán)境完全相同，不含碳碳雙鍵，說明分子具有對稱性，該物質(zhì)是一種威力極強的炸藥，說明含有硝基，由此可推知其結(jié)構(gòu)簡式為，每個C原子連接4個σ鍵，無孤電子對，故為sp3雜化。(6)由Y與W形成的化合物的晶胞圖可以看出該化合物為CO2，每個CO2分子周圍距離最近且相等的CO2分子共有12個，故該晶體中分子的配位數(shù)為12；若晶胞的棱長為anm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，每個結(jié)構(gòu)單元中含有CO2分子的數(shù)目為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，則ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(44×4,NAa×10－73)g·cm－3＝eq\f(1.76×1023,a3×NA)g·cm－3。2．A、B、C、D、E代表前四周期原子序數(shù)依次增大的五種元素。A、D同主族且有兩種常見化合物DA2和DA3；工業(yè)上電解熔融C2A3制取單質(zhì)C；B、E除最外層均只有2個電子外，其余各層全充滿，E位于元素周期表的ds區(qū)?；卮鹣铝袉栴}：(1)B、C中第一電離能較大的是________(填元素符號)，基態(tài)D原子價層電子排布圖為______________________。(2)DA2分子的VSEPR模型是________。H2A比H2D熔、沸點高得多的原因是______________________________________________________________________________________________。(3)實驗測得C與氯元素形成的化合物的實際組成為C2Cl6，其球棍模型如圖所示。已知C2Cl6在加熱時易升華，與過量的NaOH溶液反應(yīng)可生成Na[C(OH)4]。①C2Cl6屬于________(填晶體類型)晶體，其中C原子的雜化軌道類型為________雜化。②[C(OH)4]－中存在的化學(xué)鍵有________。(4)工業(yè)上制備B的單質(zhì)是電解熔融B的氯化物，而不是電解BA，原因是_________________________________________________________________________________________________。(5)B、C的氯化物晶格能分別是2957kJ·mol－1、5492kJ·mol－1，二者相差很大的原因是______________________________________________________________________________。(6)D與E所形成化合物晶體的晶胞如圖所示。①在該晶胞中，E的配位數(shù)為________。②原子坐標參數(shù)可表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置。如圖晶胞中，原子坐標參數(shù)a為(0,0,0)；b為(eq\f(1,2)，0，eq\f(1,2))，c為(eq\f(1,2)，eq\f(1,2)，0)。則d的坐標參數(shù)為________。③已知該晶胞的密度為ρg·cm－3，則其中兩個D原子之間的距離為________pm。(列出計算式即可)答案(1)Mg(2)平面三角形H2O分子間存在氫鍵(3)①分子sp3②極性共價鍵、配位鍵(或共價鍵、配位鍵)(4)熔融MgCl2能導(dǎo)電，可電解；MgO熔、沸點高，電解熔融MgO能耗大(5)Al3＋比Mg2＋電荷數(shù)多、半徑小(6)①4②(1，eq\f(1,2)，eq\f(1,2))③eq\f(\r(2),2)×eq\r(3,\f(4×97,ρNA))×1010解析根據(jù)題給信息，可以推出A為O，B為Mg，C為Al，D為S，E為Zn。(1)同周期主族元素從左到右第一電離能逐漸增大，但由于Mg原子3s軌道上電子全充滿，比較穩(wěn)定，故第一電離能：Mg＞Al?；鶓B(tài)S原子的價層電子數(shù)為6，其價層電子排布圖為。(2)SO2中S有1對孤電子對，價層電子對數(shù)為3，故其VSEPR模型是平面三角形。由于H2O分子間存在氫鍵，故其熔、沸點比H2S高。(3)①由題意知，Al2Cl6－中存在極性共價鍵和配位鍵。(5)晶格能大小與離子所帶電荷數(shù)及離子半徑有關(guān)，由于Al3＋比Mg2＋電荷數(shù)多、半徑小，故AlCl3的晶格能比MgCl2大得多。(6)①該晶胞中E的個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，D的個數(shù)為4，故E、D的配位數(shù)相同，根據(jù)D的配位數(shù)為4，可知E的配位數(shù)為4。②根據(jù)d的位置，可知其坐標參數(shù)為(1，eq\f(1,2)，eq\f(1,2))。③根據(jù)D原子的位置可知，兩個D原子之間的距離為晶胞邊長的eq\f(\r(2),2)，設(shè)晶胞邊長為apm，則該晶胞的質(zhì)量為eq\f(65×4＋32×4,NA)g＝ρg·cm－3×(a×10－10cm)3，解得a＝eq\r(3,\f(4×97,ρNA))×1010；故兩個D原子之間的距離為eq\f(\r(2),2)×eq\r(3,\f(4×97,ρNA))×1010pm。3．X、Y、Z、R、W均為元素周期表中前四周期的元素，其原子序數(shù)依次增大；X2－和Y＋有相同的核外電子排布；Z的氫化物的沸點比其上一周期同族元素氫化物的沸點低；R的基態(tài)原子在前四周期元素的基態(tài)原子中單電子最多；W為金屬元素，X與W形成的某種化合物與Z的氫化物的濃溶液加熱時反應(yīng)可用于實驗室制取Z的氣態(tài)單質(zhì)?；卮鹣铝袉栴}(相關(guān)問題均用元素符號或化學(xué)式表示)：(1)R的基態(tài)原子的核外電子排布式是_______________________________________________。(2)Z的氫化物的沸點比其上一周期同族元素氫化物的沸點低的原因是__________________________________________________________________________________________________。(3)X與Z中電負性較大的是________(填元素符號)；Z的某種含氧酸鹽常用于實驗室中X單質(zhì)的制取，此酸根離子的立體構(gòu)型是________，此離子中含有的化學(xué)鍵類型是________；X—Z—X的鍵角________109°28′(填“>”“<”或“＝”)。(4)X與Y形成的化合物Y2X的晶胞如圖。其中X離子的配位數(shù)為________，以距離一個X離子最近的所有Y離子為頂點構(gòu)成的幾何體為________。該化合物與MgO相比，熔點較高的是________。(5)已知該化合物的晶胞邊長為apm，則該化合物的密度為________g·cm－3。(列算式，不必計算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值為NA)答案(1)[Ar]3d54s1(或1s22s22p63s23p63d54s1)(2)HF分子間形成氫鍵，HCl分子間不存在氫鍵(3)O三角錐形共價鍵<(4)8正方體MgO(5)eq\f(\f(62,NA)×4,a×10－103)解析X、Y、Z、R、W均為周期表中前四周期的元素，其原子序數(shù)依次增大；X2－和Y＋有相同的核外電子排布，則X在Y上一周期，且X位于第ⅥA族、Y位于第ⅠA族；Z的氫化物的沸點比其上一周期同族元素氫化物的沸點低，則Z的氫化物中不含氫鍵，其上一周期同一族元素的氫化物有氫鍵；R的基態(tài)原子在前四周期元素的基態(tài)原子中單電子數(shù)最多，則R為Cr元素；X位于第二周期，為O元素；Y、Z位于第三周期，Y為Na元素；W為金屬元素，X與W形成的某種化合物與Z的氫化物的濃溶液加熱時反應(yīng)可用于實驗室制取Z的氣態(tài)單質(zhì)，實驗室用濃鹽酸和二氧化錳制取氯氣，所以W為Mn元素，Z為Cl元素。(1)R為Cr元素，其原子核外有24個電子，根據(jù)構(gòu)造原理書寫R的基態(tài)原子的核外電子排布式為[Ar]3d54s1或1s22s22p63s23p63d54s1。(2)Z為Cl元素，氫化物的沸點與相對分子質(zhì)量成正比，但含有氫鍵的氫化物沸點較高，HCl中不含氫鍵而HF中含有氫鍵，所以HF的沸點高于HCl。(3)X是O、Z是Cl，X與Z中電負性較大的是O；Z的某種含氧酸鹽常用于實驗室中X的單質(zhì)的制取，實驗室用氯酸鉀制取氧氣，ClOeq\o\al(－,3)中中心原子價層電子對數(shù)為3＋eq\f(7＋1－3×2,2)＝4且含有一對孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷此酸根離子的立體構(gòu)型為三角錐形；此離子中含有的化學(xué)鍵類型是共價鍵；孤電子對和成鍵電子對之間的排斥力大于成鍵電子對之間的排斥力，所以其鍵角小于109°28′。(4)O與Na形成的化合物Na2O，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，灰球為鈉(Y)離子，白球為氧(X)離子，則該晶胞中氧離子的配位數(shù)為8；以距離一個氧離子最近的所有鈉離子為頂點構(gòu)成的幾何體為正方體；離子化合物中，化合物的熔、沸點與晶格能成正比，晶格能與離子半徑成反比、與電荷數(shù)成正比，鈉離子半徑大于鎂離子，而電荷數(shù)小于鎂離子，所以Na2O的熔點低于MgO。(5)該化合物的晶胞邊長為apm，其體積為(a×10－10cm)3，該晶胞中鈉離子個數(shù)為8、氧離子個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，則該化合物的密度為eq\f(\f(M,NA)×4,V)＝eq\f(\f(62,NA)×4,a×10－103)g·cm－3。四以新科技、新產(chǎn)品為載體的綜合題1．題型特點以新科技的物質(zhì)為素材，選取與其相關(guān)的某些典型單質(zhì)或化合物展開設(shè)問，綜合考查原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)。2．解題指導(dǎo)所選物質(zhì)可能比較陌生，其實就是把原子、分子、晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等知識拼盤成一大題，設(shè)置若干個小問題，每一個小題考查相應(yīng)的知識，解答這類問題應(yīng)具備如下六個方面的知識儲備：(1)基本化學(xué)用語：書寫第1～36號元素原子及簡單離子的基態(tài)核外電子排布式(或外圍電子排布式)；電子式或結(jié)構(gòu)式的書寫(有的需要找相似的等電子體結(jié)構(gòu)去模仿)。(2)化學(xué)鍵及分子間作用力：σ鍵或π鍵的數(shù)目；鍵參數(shù)；氫鍵；范德華力。(3)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：分子立體構(gòu)型的判斷、分子中中心原子雜化類型的判斷；“等電子體”的尋找和“等電子原理”的應(yīng)用。(4)配合物組成結(jié)構(gòu)的考查：配合物化學(xué)式的書寫，配合物結(jié)構(gòu)示意圖的表示，配合物中的各種化學(xué)鍵。(5)元素周期表、元素周期律：主族元素的電負性和電離能的變化規(guī)律，特別注意一些元素的反常。(6)晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的考查：晶胞中微粒數(shù)目的計算，晶體熔、沸點往往受到氫鍵的影響。1．(2020·濟寧線上一模)2020年2月15日，由國家科研攻關(guān)組的主要成員單位的專家組共同研判磷酸氯喹在細胞水平上能有效抑制新型冠狀病毒(2019－nCoV)的感染。(1)已知磷酸氯喹的結(jié)構(gòu)如圖所示，則所含C、N、O三種元素第一電離能由大到小的順序為_______________________________________________________________________________。P原子核外價層電子排布式為__________，其核外電子有________個運動狀態(tài)。(2)磷酸氯喹中N原子的雜化方式為________，NH3是一種極易溶于水的氣體，其沸點比AsH3的沸點高，其原因是___________________________________________________________。(3)磷化鎵是一種由第ⅢA族元素鎵(Ga)與第ⅤA族元素磷(P)人工合成的第Ⅲ～Ⅴ族化合物半導(dǎo)體材料。晶胞結(jié)構(gòu)可看作金剛石晶胞內(nèi)部的碳原子被P原子代替，頂點和面心的碳原子被Ga原子代替。①磷化鎵晶體中含有的化學(xué)鍵類型為________(填字母)。A．離子鍵B．配位鍵C．σ鍵D．π鍵E．極性鍵F．非極性鍵②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。若沿y軸投影的晶胞中所有原子的分布圖如圖，則原子2的分數(shù)坐標為________。③若磷化鎵的晶體密度為ρg·cm－3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則晶胞中Ga和P原子的最近距離為________pm。答案(1)N>O>C3s23p315(2)sp2、sp3NH3分子間能形成氫鍵(3)①BCE②(eq\f(1,4)，eq\f(3,4)，eq\f(1,4))③eq\f(\r(3),4)×eq\r(3,\f(404,ρNA))×1010解析(2)磷酸氯喹中N原子有兩種情況，價層電子對數(shù)分別是3、4，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷N原子雜化類型分別為sp2、sp3；NH3分子間能形成氫鍵，而AsH3分子間不能形成氫鍵，所以NH3沸點高。(3)①金剛石晶胞內(nèi)部的碳原子數(shù)為4，頂角和面心的碳原子為4，所以磷化鎵晶體為原子晶體，只存在共價鍵，每個P與4個Ga以單鍵相連，每個Ga也與4個P以單鍵相連，而P最外層有5個電子、Ga最外層有3個電子，只能形成三對共用電子對，它們之間有四個共價鍵，所以有一個配位鍵，P與Ga之間存在的單鍵是極性共價鍵，是σ鍵。②P原子1和P原子2及其對稱的另外兩個P原子為正四面體結(jié)構(gòu)，根據(jù)投影圖可知晶胞在三維坐標的位置如圖，則原子2的分數(shù)坐標為(eq\f(1,4)，eq\f(3,4)，eq\f(1,4))。③晶胞中P原子數(shù)為4，Ga原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，晶胞的質(zhì)量m＝eq\f(4×101,NA)g＝eq\f(404,NA)g，化學(xué)式為GaP，晶胞的體積V＝eq\f(m,ρ)＝eq\f(404,ρNA)cm3，晶胞的邊長a＝eq\r(3,\f(404,ρNA))cm，P原子與周圍最近的4個Ga原子形成正四面體，晶胞頂角Ga原子與四面體中心P原子連線處于晶胞體對角線上，且二者距離等于體對角線長度的eq\f(1,4)，而體對角線長度等于晶胞棱長的eq\r(3)倍，所以晶胞中Ga和P原子的最近距離為eq\f(\r(3),4)a＝eq\f(\r(3),4)×eq\r(3,\f(404,ρNA))cm＝eq\f(\r(3),4)×eq\r(3,\f(404,ρNA))×1010pm。2．(2020·河南四校聯(lián)考)2019年10月9日消息，諾貝爾化學(xué)獎頒給約翰·B·古迪納夫、M·斯坦利·威廷漢和吉野彰，以表彰他們“開發(fā)鋰離子電池”的貢獻。磷酸亞鐵鋰(化學(xué)式：LiFePO4)是鋰離子電池電極材料，主要用于動力鋰離子電池，作為正極活性物質(zhì)使用，人們習(xí)慣也稱其為磷酸鐵鋰。(1)基態(tài)鋰原子核外能量最高的電子電子云輪廓圖形狀為________；基態(tài)磷原子第一電離能比基態(tài)硫的________(填“大”或“小”)，原因是______________________________________。(2)實驗室中可用KSCN或K4[Fe(CN)6]來檢驗Fe3＋。FeCl3與KSCN溶液混合，可得到配位數(shù)為5的配合物的化學(xué)式是________，其中硫、碳的雜化類型分別是________、________。(3)磷酸和亞磷酸(H3PO3)是磷元素的兩種含氧酸。POeq\o\al(3－,4)的立體構(gòu)型為________；亞磷酸與NaOH反應(yīng)只生成Na2HPO3和NaH2PO3兩種鹽，則H3PO3的結(jié)構(gòu)簡式為____________。(4)磷酸分子間脫水可生成多磷酸，其某一鈣鹽的結(jié)構(gòu)如下圖所示：由圖推知該多磷酸鈣鹽的通式為____________。(5)氧化亞鐵晶體的晶胞如圖所示。已知：氧化亞鐵晶體的密度為ρg·cm－3，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。在該晶胞中，與O2－緊鄰且等距離的Fe2＋數(shù)目為________，F(xiàn)e2＋與O2－最短核間距為________pm。答案(1)球形大磷原子的3p軌道半充滿，較穩(wěn)定(2)K2[Fe(SCN)5]sp3sp(3)正四面體形(或)(4)(CaP2O6)n(5)6eq\r(3,\f(36,ρ×NA))×1010解析(1)基態(tài)鋰原子核外能量最高的電子所處能級為2s，電子云輪廓圖形狀為球形。由于磷最外層的3p能級電子處于半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，所以失去一個電子比S難，需要的能量高，故其第一電離能比硫的大。(2)根據(jù)電荷守恒，配位數(shù)為5的配合物的化學(xué)式是K2[Fe(SCN)5]。硫、碳的雜化類型分別是sp3、sp。(3)POeq\o\al(3－,4)中P的價層電子對數(shù)為4＋eq\f(5＋3－8,2)＝4，無孤電子對，所以POeq\o\al(3－,4)為正四面體形。亞磷酸與NaOH溶液發(fā)生酸堿中和反應(yīng)只生成Na2HPO3和NaH2PO3兩種鹽，羥基能電離出H＋，說明H3PO3分子中含有2個—OH，它屬于二元酸，由于P最外層有5個電子，則亞磷酸的結(jié)構(gòu)簡式為或。(4)由圖推知該多磷酸鈣鹽最小的重復(fù)單元是CaP2O6，所以該多磷酸鈣鹽的通式為(CaP2O6)n。3．非線性光學(xué)晶體在信息、激光技術(shù)、醫(yī)療、國防等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。我國科學(xué)家利用Cs2CO3、XO2(X＝Si、Ge)和H3BO3首次合成了組成為CsXB3O7的非線性光學(xué)晶體?；卮鹣铝袉栴}：(1)C、O、Si三種元素電負性由大到小的順序為______________；第一電離能I1(Si)________(填“>”或“<”)I1(Ge)。(2)基態(tài)Ge原子核外電子排布式為________________；SiO2、GeO2具有類似的晶體結(jié)構(gòu)，其中熔點較高的是__________，原因是_______________________________________________。(3)如圖為H3BO3晶體的片層結(jié)構(gòu)，其中B的雜化方式為__________；硼酸在熱水中溶解度比在冷水中溶解度顯著增大的主要原因是___