1、必备知识 整合 关键能力 突破 微专题微专题1212物质结构与性质物质结构与性质 热点题型突破热点题型突破 必备知识 整合 关键能力 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。 必备知识 整合 关键能力 突破 热点题型热点题型 热点题型一物质结构与性质之元素化合物型热点题型
2、一物质结构与性质之元素化合物型 例例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、SiO2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C(填选项 字母)。 必备知识 整合 关键能力 突破 (2)SiO2硬而脆,其原因是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裂,故脆。 (3)P的空间构型为正四面体形,酸性条件下,可与Fe3+形成H3Fe(PO4)2 从而掩蔽溶液中的Fe3+,基态Fe3+核外M层有9种
3、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sp3,P4难溶于水而易溶于CS2,原因是 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)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CO提供的 3 4 O 必备知识 整合 关键能力 突破 电子总和等于18。1molCr(CO)x中所含键的物质的量为12mol(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(Si)。硅、氧原子通过共用氧原子形成不同的硅酸
4、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SinO3n2n-(或 SiO3)(用n代表Si原子数,不考虑边界氧原子)。 4 O 2 n n 必备知识 整合 关键能力 突破 (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100%(合理答案均可) (列出计算式即可)。 3 4 8 3 8 3 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(1)Ar4s2为基态的Ca原子;Ar4s1为基态的Ca+;Ar4s14p1为激发态Ca 原子;Ar4p1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
5、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)P中心P原子的孤电子对数为0,价层电子对数为4, 故P的空间构型为正四面体形;基态Fe3+的M层电子排布式为3s23p63d5,一个 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sp3;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)Cr的价电子数为6,故x=6,每个CO中 3 4 O 3 4 O 186 2 必备知识 整合 关键能力 突破 C
6、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)由题图a结构可知,硅氧原子个数比为1 3,不考虑边界氧原子, 通式为SinO3n2n-(或SiO3)。(7)该晶胞中Si原子个数=4+8+6=8,设Si原 子半径为rcm,该晶胞中硅原子总体积=8r3cm3,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,则a=2r,解得 a=r,晶胞体积为,因此空间利用率=100%。 2n n 1 8 1 2 4 3 1 4 1 4 3 8 3 3 8 cm 3 r 3 4 8 3 8 3 必备知识 整合 关键能力 突破 热点题型二物质结
7、构与性质之元素推断型热点题型二物质结构与性质之元素推断型 例例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: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。 必备知识 整合 关键能力 突破 (2)X、Y、E三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为SiCINi的原因是铜失去的是全充满 的3d10电子,镍失去的是4s1电子。 必备知识 整合 关键能力 突破 (3)Ni2+与丁
8、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15NA(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sp3、sp2。 必备知识 整合 关键能力 突破 (4)Ni的晶胞结构如图所示,镍晶体配位数目是12;若Ni的原子半径为dpm, Ni的密度计算表达式是1030g/cm3;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) 3 3 4 4 3 (2 2 ) d d r 3 A 2 8 M N d 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(1)Ni为第28号元素,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p
9、63s23p63d84s2 或Ar3d84s2,3d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sp3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 必备知识 整合 关键能力 突破 晶胞体积计算,晶胞中所包含的Ni原子数目:8+6=4,故晶胞质量为g, 又已知Ni原子的半径为dpm,晶胞棱长为2dpm,晶胞体积为16d3pm3= 16d310-
10、30cm3,故晶胞密度为1030g/cm3;空间利用率的计算表达式 为。 1 8 1 2 r A 4M N 22 2 r 3 A 2 8 M N d 3 3 4 4 3 (2 2 ) d d 必备知识 整合 关键能力 突破 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6个不同的能级。 (2)Hg的价层电子排布式为5d106s2,Hg元素位于元素周期表的ds区。 (3)Hg2Cl2在400500时升华,由此推测Hg2Cl2的晶体类型为分子晶
11、体。 (4)KCl和NaCl相比,NaCl的熔点更高,原因是两者均为离子晶体,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。 必备知识 整合 关键能力 突破 (5)把NH4Cl和HgCl2按一定比例混合,在密封管中加热时,生成某种晶体,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N可视为被8个Cl-围绕,距离为335pm,Cl-与Cl- 尽可能远离。 4 H 必备知识 整合 关键能力 突破 该晶体的化学式为NH4HgCl3。 晶体中Cl-的空间环境不相同(填“相同”或“不相同”),用题中数据 说明
12、理由体心的Cl-距离N为335pm,棱心的Cl-距离N为397pm。 设阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为g/ cm3(列出计算表达式)。 4 H 4 H 10210 A 325.5 (419 10)794 10N 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(1)K元素的基态原子核外有19个电子,核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1, 共填充于6个不同的能级。(2)Hg的价电子排布式为5d106s2,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
13、相同,Na+半径 比K+小,故NaCl的晶格能更大、熔点更高。(5)由晶胞示意图可知,N位于 晶胞的顶点,一个晶胞中含有N的数目为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4+2=3,Hg2+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 4 H 4 H 1 8 1 4 必备知识 整合 关键能力 突破 氯离子与铵根离子的距离为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
14、粒。 根据公式=,n=可得,该晶体的密度:= =gcm-3。 794 2 m V m M A N N A 101010 144 120135.5 3 101010 g N acm bcmccm 10210 A 325.5 (419 10)794 10N 必备知识 整合 关键能力 突破 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2 1。 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
15、CCl4、苯等有机溶剂。固态Ni(CO)4 属于分子晶体;写出两种与CO具有相同空间构型和键合形式的分子或 必备知识 整合 关键能力 突破 离子:N2、CN-(答案合理即可)。 (3)某镍配合物结构如图所示: 分子内含有的化学键有CE(填序号)。 A.氢键B.离子键C.共价键D.金属键E.配位键 必备知识 整合 关键能力 突破 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:N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 以达到稳定的半满状态。 (4)金属铂晶体中,铂原子的配位数为
16、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=107nm(列计算式)。 3 A 195 4 dN 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(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2 1;钴原子为27号元素,其价电子排布式为3d74s2,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
17、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 必备知识 整合 关键能力 突破 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8+6=4,金属铂晶体的棱长为a,金属铂的密度为dgcm-3,则= =dgcm-3,因此晶胞参数a=107nm。 1 8 1 2 m V 1 1 A 73 195g mol4 l (10 ) N mo a 3
18、A 195 4 dN 必备知识 整合 关键能力 突破 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,请回答下列问题。 (1)基态硫原子中核外电子有9种空间运动状态。Fe2+的电子排布式是 1s22s22p63s23p63d6或Ar3d6。 (2)液态SO2可发生自耦电离2SO2SO2+S,S的空间构型是三角锥 形,与SO2+互为等电子体的分子有N2或CO(任写一种)(填化学式,任写 一种)。 2 3 O 2 3 O 必备知识 整合 关键能力 突破 (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
19、化物,熔、沸点相差这么大的原因是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)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 sp3。乙硫醇的沸点比乙醇的沸点低(填“高”或“低”),原因是 乙醇分子间有氢键,而乙硫醇没有。 (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 CuFeS2,其密度为1021g/cm3(阿伏加德罗常数的值用NA表示)。 2 A 736 a bN 必备知识 整合 关键能力 突破 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(1)硫原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4,故硫原子有1+1+3
20、+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Fe2+,Fe2+的电子排布式是1s22s22p63s23p63d6 或 Ar3d6。(2)S中的硫原子有三个化学键,一对孤对电子,属于sp3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SO2+互为等电子体的分 子有N2、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
21、子外还有两对孤电 子对参与杂化,所以形成的是sp3杂化,乙醇里有电负性 2 3 O 必备知识 整合 关键能力 突破 较强的氧原子,分子间可以形成氢键,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8+4+1=4,Fe原子数为6+4=4, S原子数为8,X的化学式中原子个数比为Cu Fe S=1 1 2,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4g=g,晶胞的体积为anmanmbnm=a2b10-21cm3,所以晶 胞的密度为=1021g/cm3。 1 8 1 2 1 2 1 4 A 6456322 N A 73
22、6 N A 2213 736 10m g N a bc 2 A 736 a bN 必备知识 整合 关键能力 突破 4.(2020湖南常德模拟)我国秦俑彩绘和汉代器物上用的颜料被称为“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Cun+,n=2,基态时该阳离子的价电子 排布式为3d9。 (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
23、 低(填“高”或“低”)。 必备知识 整合 关键能力 突破 (3)配离子Cu(CN中,中心离子的杂化类型是sp2,该配离子的空间构型 为平面三角形;CN-中配位原子是C(填名称)。 (4)CaCux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
24、为327pm。 2 3 ) 必备知识 整合 关键能力 突破 必备知识 整合 关键能力 突破 该晶胞中Ca有18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294pm,设NA为阿伏加德罗常数 的值,CaCu晶体的密度是gcm-3(用含m、n的式子表示)。 3 2 A 240 3 m nN 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(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Cun+离子,n=2,基 态时该阳离子的价电子排布式为3d9。(2)钙离子半径小,与氧之间
25、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中,中心离子的价层电子对数是3且不 含孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断中心原子的杂化方式为sp2,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 2 3 ) 必备知识 整合 关键能力 突破 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=2294pm=294pm;该晶胞 中Ca原子个数为12+2=3、Cu原子个数为12+6+6=15,该晶胞体积= (m2sin606n)cm3=m2ncm3,晶体密度=gcm-3=g cm-3。 3 2 3 1 6 1 2 1 2 1 2 1 2 3 3 2 A 2 3 4015 64 3 3 2 N m n 2 A 240 3 m nN
