《3年高考2年模拟》2022课标版高中化学一轮复习 微专题12　物质结构与性质热点题型突破.docx

1、微专题微专题 1212物质结构与性质热点题型突破物质结构与性质热点题型突破 物质结构与性质为选做题,各小题之间相对独立,主要考查原子结构与性质、分子结构与性 质、晶体结构与性质。 (1)原子结构部分的主要命题点有电子排布式或排布图的书写,电离能、电负性大小的比较 与判断。 (2)分子结构部分的主要命题点有化学键类型的判断,分子构型的判断,中心原子杂化方式 的判断。 (3)晶体结构部分的主要命题点有晶体类型的判断,晶体结构的相关计算等。 热点题型 热点题型一物质结构与性质之元素化合物型 例 1(2020 河北衡水期末)白磷(P4)在化工、军事等领域有着广泛应用。工业上采用 Ca3(PO4)2、S

2、iO2及 C 为原料制备,产物除 P4外,还有 CaSiO3、CO 等。 回答下列问题: (1)下列状态的钙中,电离最外层第一个电子所需能量最小的是(填选项字母)。 (2)SiO2硬而脆,其原因是。 (3)PO4 3-的空间构型为 ,酸性条件下,可与 Fe 3+形成 H 3Fe(PO4)2从而掩蔽溶液 中的 Fe 3+,基态 Fe3+核外 M 层有 种空间运动状态不同的电子。 (4)P4分子中 P 原子的杂化形式为,P4难溶于水而易溶于 CS2,原因是。 (5)CO 可与第四周期过渡元素形成羰基配合物,形成配合物时,每个 CO 提供一对电子与金属 原子形成配位键,研究发现金属原子的价电子和 C

3、O 提供的电子总和等于 18。1molCr(CO)x中所 含键的物质的量为mol(填数值)。 (6)天然硅酸盐组成复杂,其复杂性在其阴离子,而阴离子的基本结构单元是硅氧四面体 (SiO4 -)。硅、氧原子通过共用氧原子形成不同的硅酸根负离子,无限长链的硅酸根离子(如图 a 所示)的化学式可用通式表示为(用n代表 Si 原子数,不考虑边界氧原子)。 (7)单晶硅的晶体结构与金刚石的一种晶体结构相似(如图 b 所示),则晶胞中 Si 原子的体 积占晶胞体积的百分率为(列出计算式即可)。 答案(1)C(2)SiO2为原子晶体,SiO 键键能较大,硬度大;共价键具有方向性,受外力时 会发生原子错位而断

4、裂,故脆(3)正四面体形9(4)sp 3 P4和 CS2均为非极性分子,H2O 为极 性分子,根据相似相溶原理,P4难溶于水而易溶于 CS2(5)12(6)SinO3n 2n-(或SiO 3? 2?-) (7) 4 38 8 3 3100%(合理答案均可) 解析(1)Ar4s 2为基态的 Ca 原子;Ar4s1为基态的 Ca+;Ar4s14p1为激发态 Ca 原 子;Ar4p 1为激发态 Ca+;Ca 的第二电离能高于其第一电离能,所以 Ca+再失去一个电子所需能量 大于 Ca 原子,而激发态 Ca 原子失去最外层第一个电子所需能量最小,故选 C。(3)PO4 3-中心 P 原 子的孤电子对数

5、为 0,价层电子对数为 4,故 PO4 3-的空间构型为正四面体形;基态 Fe3+的 M 层电子 排布式为 3s 23p63d5,一个空间运动状态称为一个轨道,故有 9 种空间运动状态不同的电子。(4) 白磷的空间构型为正四面体形,每个 P 原子形成 3 个键,同时有一对孤电子对,即 P 原子的杂 化方式是 sp 3;P 4和 CS2均为非极性分子,H2O 为极性分子,根据相似相溶原理,P4难溶于水而易溶 于 CS2。(5)Cr 的价电子数为 6,故x=18-6 2 =6,每个 CO 中 C 与 O 形成一个键,与中心原子 Cr 形成 一个配位键,故 1molCr(CO)6中含 12mol键。

6、(6)由题图 a 结构可知,硅氧原子个数比为 13, 不考虑边界氧原子,通式为SinO3n 2n-(或SiO 3? 2n-)。(7)该晶胞中 Si 原子个数=4+81 8+6 1 2=8, 设 Si 原子半径为rcm,该晶胞中硅原子总体积=84 3r 3cm3,设晶胞边长为 acm,由几何关系可知 最近的两个硅原子中心距离为体对角线的1 4,则 1 4 3a=2r,解得 a= 8 3r,晶胞体积为 8 3 ?cm 3 ,因 此空间利用率= 4 38 8 3 3100%。 热点题型二物质结构与性质之元素推断型 例 2(2020 山西大同月考)X、Y、Z、E、F 五种元素的原子序数依次增大。已知:

7、F 位于 周期表中第四周期第B 族,其余的均为短周期主族元素;E 的氧化物是光导纤维的主要成 分;Y 原子核外 L 层电子数为奇数;X 是形成化合物种类最多的元素;Z 原子 p 轨道的电子 数为 4。请回答下列问题: (1)Y 原子价电子轨道表达式(电子排布图)为。 (2)X、Y、E 三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为(填元素符 号)。 (3)常温下 X、Z 和氢元素按原子数目 112 形成气态的常见物质,该物质分子中 X 原子 轨道的杂化类型为。 (4)F 2+与 NH 3反应能生成F(NH3)4 2+,F(NH 3)4 2+中的配位原子为 (填元素符号)。在 F(NH3)4 2+中

8、2 个 NH 3被 2 个 Cl -替代可以得到 2 种不同结构,则它的立体构型 是。 (5)1 个 F2Z 晶胞中(结构如图所示),所包含的 F 原子数为。F2Z 晶胞中阳离子和阴 离子的配位数之比为。若晶胞边长为apm,密度为gcm -3,N A为阿伏加德罗常数,请列 出NA的代数式(用a、表示,列式即可)。 答案(1) (2)SiCINi的原因 是。 (3)Ni 2+与丁二酮肟生成鲜红色丁二酮肟镍沉淀,该反应可用于检验 Ni2+。 1mol 丁二酮肟分子中含有键的数目为NA(设阿伏加德罗常数的值为NA)。 丁二酮肟镍分子中碳原子的杂化轨道类型为。 (4)Ni 的晶胞结构如图所示,镍晶体配

9、位数目是; 若 Ni 的原子半径为dpm,Ni 的密度计算表达式是g/cm 3;Ni 原子空间利用率的计算表达式 是。(Ni 的相对原子量用Mr表示) 答案(1)1s 22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2 2 (2)金属铜失去的是全充满的 3d 10电子,镍失去的是 4s1电子 (3)15sp 3、sp2 (4)12 2?r 8?A?310 30 44 3? 3 (2 2?)3 解析(1)Ni 为第 28 号元素,其基态原子核外电子排布式为 1s 22s22p63s23p63d84s2或 Ar3d 84s2,3d 能级上未成对电子数为 2。 (3)已知丁二酮肟的结构式为,分

10、子中含有 13 个单键和 2 个双键,则 共有 15 个键,所以 1mol 丁二酮肟含有键数为 15NA;甲基上碳原子价层电子对个数是 4 且 不含孤电子对,为 sp 3杂化,连接甲基的碳原子含有 3 个价层电子且不含孤电子对,为 sp2杂化。 (4)镍晶体为面心立方堆积,配位数是 12;Ni 的密度应由晶胞内 Ni 的质量除以晶胞体积计 算,晶胞中所包含的 Ni 原子数目:81 8+6 1 2=4,故晶胞质量为 4?r ?A g,又已知 Ni 原子的半径为dpm, 晶胞棱长为 2 2dpm,晶胞体积为 16 2d 3pm3=16 2d310-30cm3,故晶胞密度为 2?r 8?A?310

11、30g/cm3;空 间利用率的计算表达式为 44 3? 3 (2 2?)3。 1.在分析化学的电位法中,甘汞电极常做参比电极,它是由金属汞及其难溶盐 Hg2Cl2和 KCl 溶液 组成的电极。Hg2Cl2(甘汞)毒性较小,而 HgCl2(升汞)有剧毒。 (1)K 元素的基态原子的电子填充于个不同的能级。 (2)Hg 的价层电子排布式为 5d 106s2,Hg 元素位于元素周期表的 区。 (3)Hg2Cl2在 400500时升华,由此推测 Hg2Cl2的晶体类型为。 (4)KCl 和 NaCl 相比,的熔点更高,原因是。 (5)把 NH4Cl 和 HgCl2按一定比例混合,在密封管中加热时,生成

12、某种晶体,其晶胞结构如图所示。 用 X-射线衍射法测得该晶体的晶胞为长方体(晶胞参数a=b=419pm、c=794pm),每个 NH4 +可视为 被 8 个 Cl -围绕,距离为 335pm,Cl-与 Cl-尽可能远离。 该晶体的化学式为。 晶体中 Cl -的空间环境 (填“相同”或“不相同”),用题中数据说明理由 。 设阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为g/cm 3(列出计算表 达式)。 答案(1)6(2)ds(3)分子晶体(4)NaCl两者均为离子晶体,离子所带电荷相同,Na +半径 比 K +小,NaCl 的晶格能更大,熔点更高 (5)NH4HgCl3不相同体心的 Cl -距离

13、NH 4 +为 335pm,棱心的 Cl -距离 NH 4 +为 397pm 325.5 (41910-10)279410-10?A 解析(1)K 元素的基态原子核外有 19 个电子,核外电子排布式为 1s 22s22p63s23p64s1,共填充于 6 个不同的能级。(2)Hg 的价电子排布式为 5d 106s2,则 Hg 为第六周期第B 族元素,位于元素周期 表的 ds 区。(3)Hg2Cl2在 400500时升华,熔、沸点较低,故其为分子晶体。(4)NaCl 和 KCl 均 为离子晶体,离子所带电荷相同,Na +半径比 K+小,故 NaCl 的晶格能更大、熔点更高。(5)由晶 胞示意图可

14、知,NH4 +位于晶胞的顶点,一个晶胞中含有 NH 4 +的数目为 81 8=1,Cl -位于晶胞的棱上 和体内,一个晶胞中含有 Cl -的数目为 41 4+2=3,Hg 2+位于晶胞的体心,一个晶胞中含有 Hg2+的数 目为 1,则该晶体的化学式为 NH4HgCl3。根据题给数据,侧棱上的氯离子与铵根离子的距离为 794 2 pm=397pm;已知铵根离子被 8 个氯离子围绕,距离为 335pm,说明这 8 个 Cl -是位于晶胞体内的 Cl -;因为晶体中 Cl-的位置不同,所以体内和侧棱上的氯离子为两种空间环境不同的微粒。根 据公式=t ?,n= t ?= ? ?A可得,该晶体的密度:

15、= 14+41+201+35.53 ?A g ?10-10?t?10-10?t?10-10?t= 325.5 (41910-10)279410-10?Agcm -3。 2.(2020 河南名校联考)铂、钴、镍及其化合物在工业和医药等领域有重要应用。回答下列问题: (1)筑波材料科学国家实验室科研小组发现了在 5K 下呈现超导性的晶体 CoO2,该晶体具有层状 结构。 晶体中原子 Co 与 O 的配位数之比为。 基态钴原子的价电子排布图为。 (2)配合物 Ni(CO)4常温下为液态,易溶于 CCl4、苯等有机溶剂。固态 Ni(CO)4属于晶体; 写出两种与 CO 具有相同空间构型和键合形式的分子

16、或离子:。 (3)某镍配合物结构如图所示: 分子内含有的化学键有(填序号)。 A.氢键B.离子键C.共价键D.金属键E.配位键 配合物中 C、N、O 三种元素原子的第一电离能由大到小的顺序是 NOC,试从原子结构解释为 什么同周期元素原子的第一电离能 NO:。 (4)金属铂晶体中,铂原子的配位数为 12,其立方晶胞沿x、y或z轴的投影图如图所示,若金属 铂的密度为dgcm -3,则晶胞参数 a=nm(列计算式)。 答案(1)21 (2)分子N2、CN -(答案合理即可) (3)CEN 原子 2p 能级电子为半满状态,较稳定,不易失去电子,而 O 原子失去 2p 能级上一 个电子可以达到稳定的半

17、满状态 (4) 31954 ?A 10 7 解析(1)晶体中原子配位数之比等于电荷数之比,因此 Co 与 O 的配位数之比为 21;钴原子为 27 号元素,其价电子排布式为 3d 74s2,因此基态钴原子的价电子排布图为 。 (2)配合物 Ni(CO)4常温下为液态,熔、沸点低,易溶于 CCl4、苯等有机溶剂,因此固态 Ni(CO)4属 于分子晶体,根据等电子理论与 CO 具有相同空间构型和键合形式的分子或离子有 N2、CN -等。 (3)氢键不是化学键,故 A 不符合题意;该配合物中没有阴、阳离子,因此无离子键,故 B 不符合 题意;该配合物中含有 CC 键、CH 键、键等共价键,故 C 符

18、合题意;该配合物不是金 属晶体,不含有金属键,故 D 不符合题意;该配合物中含有 NNi 配位键,故 E 符合题意。 (4)金属铂晶体中,铂原子的配位数为 12,为最密堆积,其立方晶胞沿x、y或z轴的投影图如题 图所示,则晶体为面心立方最密堆积,一个晶胞中含有的铂原子个数为 81 8+6 1 2=4,金属铂晶体 的棱长为a,金属铂的密度为dgcm -3,则=t ?= 195gmol-14 ?Amol-1 (?10-7)3 =dgcm -3,因此晶胞参 数 a= 31954 ?A 10 7nm。 3.(2020 河南六市第一次联合调研监测)黄铜矿是工业炼铜的原料,含有的主要元素是硫、铁、 铜,请

19、回答下列问题。 (1)基态硫原子中核外电子有种空间运动状态。Fe 2+的电子排布式 是。 (2)液态 SO2可发生自耦电离 2SO2SO 2+SO 3 2-,SO 3 2-的空间构型是 ,与 SO 2+互为等电 子体的分子有(填化学式,任写一种)。 (3)CuCl 熔点为 426,融化时几乎不导电,CuF 的熔点为 908,沸点 1100,都是铜()的卤化 物,熔、沸点相差这么大的原因是。 (4)乙硫醇(C2H5SH)是一种重要的合成中间体,分子中硫原子的杂化形式是。乙硫醇的 沸点比乙醇的沸点(填“高”或“低”),原因是。 (5)黄铜矿主要成分 X 的晶胞结构及晶胞参数如图所示,X 的化学式是

20、,其密度为 g/cm 3(阿伏加德罗常数的值用 NA表示)。 答案(1)91s 22s22p63s23p63d6或Ar3d6 (2)三角锥形N2或 CO(任写一种) (3)CuCl 为分子晶体,CuF 为离子晶体,离子晶体的熔、沸点比分子晶体高 (4)sp 3 低乙醇分子间有氢键,而乙硫醇没有 (5)CuFeS2 736 ?2?A10 21 解析(1)硫原子的电子排布式为 1s 22s22p63s23p4,故硫原子有 1+1+3+1+3=9 个轨道,所以基态硫 原子中核外电子有 9 种空间运动状态;Fe 是 26 号元素,核外有 26 个电子,铁原子失去最外层的 两个电子变成 Fe 2+,Fe

21、2+的电子排布式是 1s22s22p63s23p63d6或Ar3d6。(2)SO 3 2-中的硫原子有三个 化学键,一对孤对电子,属于 sp 3杂化,空间构型为三角锥形;SO2+有两个原子,总价电子数为 10, 与 SO 2+互为等电子体的分子有 N 2、CO 等。(3)CuCl 熔点为 426,熔化时几乎不导电,则 CuCl 为 分子晶体,熔、沸点比较低,CuF 的熔点为 908,沸点为 1100,则 CuF 为离子晶体,熔、沸点比 较高。(4)乙硫醇(C2H5SH)里的 S 除了共用的两对电子外还有两对孤电子对参与杂化,所以形成 的是 sp 3杂化,乙醇里有电负性较强的氧原子,分子间可以形

22、成氢键,其沸点比乙硫醇的沸点高。 (5)对晶胞结构分析可知,晶胞中的 Cu 原子数为 81 8+4 1 2+1=4,Fe 原子数为 6 1 2+4 1 4=4,S 原 子数为 8,X 的化学式中原子个数比为 CuFeS=112,所以 X 的化学式为 CuFeS2。由题图可 知晶胞内共含 4 个“CuFeS2”,据此计算:晶胞的质量为 464+56+322 ?A g=736 ?A g,晶胞的体积为 anmanmbnm=a 2b10-21cm3,所以晶胞的密度为 736 ?Ag ?2?10-21?m3= 736 ?2?A10 21g/cm3。 4.(2020 湖南常德模拟)我国秦俑彩绘和汉代器物上

23、用的颜料被称为“中国蓝”“中国紫”,直 到近年来人们才研究出来其成分为 BaCuSi4O10,BaCuSi2O6。 (1)“中国蓝”“中国紫”中均具有 Cu n+,n= ,基态时该阳离子的价电子排布式为。 (2)在 5500 年前,古代埃及人就已经知道如何合成蓝色颜料“埃及蓝”(CaCuSi4O10),其合成 原料中用 CaCO3代替了 BaCO3,其他和“中国蓝”一致。根据所学,从原料分解的角度判断“埃及 蓝”的合成温度比“中国蓝”更(填“高”或“低”)。 (3)配离子 Cu(CN)3 2-中,中心离子的杂化类型是 ,该配离子的空间构型 为;CN -中配位原子是 (填名称)。 (4)CaCu

24、x合金可看作由如图所示的(a)、(b)两种原子层交替堆积排列而成。(a)是由 Cu 和 Ca 共同组成的层,层中 CuCu 之间由实线相连;(b)是完全由 Cu 原子组成的层,CuCu 之间也由实 线相连。图中虚线构建的六边形,表示由这两种层平行堆积时垂直于层的相对位置;(c)是由(a) 和(b)两种原子层交替堆积成 CaCux合金的晶体结构图。在这种结构中,同一层的 CaCu 距离为 294pm,相邻两层的 CaCu 距离为 327pm。 该晶胞中 Ca 有个 Cu 原子配位(不一定要等距最近)。 同一层中,Ca 原子之间的最短距离是pm,设NA为阿伏加德罗常数的值,CaCu 晶体 的密度是

25、gcm -3(用含 m、n的式子表示)。 答案(1)23d 9 (2)低 (3)sp 2 平面三角形C (4)18294 3 240 3 t2?A 解析(1)根据化学式 BaCuSi4O10,BaCuSi2O6,其中 Ba 为+2 价,Si 为+4 价,O 为-2 价,由化合价代 数和为零得:“中国蓝”“中国紫”中均具有 Cu n+离子,n=2,基态时该阳离子的价电子排布式为 3d 9。(2)钙离子半径小,与氧之间的作用力大,碳酸钙更容易分解,故从原料分解的角度判断“埃 及蓝”的合成温度比“中国蓝”更低。(3)配离子 Cu(CN)3 2-中,中心离子的价层电子对数是 3 且 不含孤电子对,根据

26、价层电子对互斥理论判断中心原子的杂化方式为 sp 2,该配离子的空间构型 为平面三角形;CN -中配位原子是 C,因为 N 元素电负性较大,不易提供孤电子对。(4)以题图(c) 上面面心上的 Ca 原子为例,该晶胞中 Ca 原子配位的 Cu 原子包含其上面 6 个、相同层 6 个、下 层 6 个,所以其配位数是 18;同一层中,六边形中心上的 Ca 原子和边上的两个 Ca 原子形成正 三角形,所以 Ca 原子之间的最短距离是六边形边长=2 3 2 294pm=294 3pm;该晶胞中 Ca 原子 个数为 121 6+2 1 2=3、Cu 原子个数为 12 1 2+6 1 2+6=15,该晶胞体积=( 1 2m 2sin606n)cm3= 3 3 2 m 2ncm3,晶体密度= 340+1564 ?A 3 3 2 t2? gcm -3=240 3 t2?Agcm -3。