高考化學專題二十五物質結構與性質

1、專題二十五 物質結構與性質考點一原子結構與性質1(2015·福建理綜，31，15分)科學家正在研究溫室氣體CH4和CO2的轉化和利用。(1)CH4和CO2所含的三種元素電負性從小到大的順序為_。(2)下列關于CH4和CO2的說法正確的是_(填序號)。a固態(tài)CO2屬于分子晶體bCH4分子中含有極性共價鍵，是極性分子c因為碳氫鍵鍵能小于碳氧鍵，所以CH4熔點低于CO2dCH4和CO2分子中碳原子的雜化類型分別是sp3和sp(3)在Ni基催化劑作用下，CH4和CO2反應可獲得化工原料CO和H2?；鶓B(tài)Ni原子的電子排布式為_，該元素位于元素周期表的第_族。Ni能與CO形成正四面體形的配合物N

2、i(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有_ mol 鍵。(4)一定條件下，CH4和CO2都能與H2O形成籠狀結構(如下圖所示)的水合物晶體，其相關參數(shù)見下表。CH4與H2O形成的水合物俗稱“可燃冰”。參數(shù)分子分子直徑/nm分子與H2O的結合能E/kJ·mol1CH40.43616.40CO20.51229.91“可燃冰”中分子間存在的2種作用力是_。為開采深海海底的“可燃冰”，有科學家提出用CO2置換CH4的設想。已知上圖中籠狀結構的空腔直徑為0. 586 nm，根據(jù)上述圖表，從物質結構及性質的角度分析，該設想的依據(jù)是_。解析(1)元素的非金屬性越強，其電負性越大。因為元素的非

3、金屬性由強到弱的順序為：OCH，所以元素的電負性從小到大的順序為：HCO；(2)a項，固態(tài)CO2是由CO2分子通過分子間作用力結合而成的分子晶體，正確；b項，CH4分子中含有極性共價鍵，但由于該分子中的共價鍵排列對稱，因此該分子是非極性分子，錯誤；c項，固態(tài)時CH4和CO2都是分子晶體，分子之間通過分子間作用力結合，分子間作用力越強，物質的熔沸點就越高，而不是取決于分子內共價鍵的強弱，錯誤；d項，CH4分子中碳原子形成的都是鍵，C原子采取sp3雜化，而CO2分子中的C原子與兩個O原子形成的是碳氧雙鍵，含有2個鍵和2個鍵，C原子采取sp雜化，正確。故答案選a、d。(3)28號元素Ni的基態(tài)原子的

4、電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2；該元素位于元素周期表的第四周期第族。Ni能與CO形成正四面體型的配合物Ni(CO)4，在每個配位體中含有1個鍵，在每個配位體與中心原子之間也形成1個鍵，所以1 mol Ni(CO)4中含有8 mol 鍵。(4)“可燃冰”中分子間存在的2種作用力分別是分子間作用力(也叫范德華力)和氫鍵。根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，籠狀結構的空腔直徑為0.586 nm，大于CO2分子的直徑(0.512 nm)，而且CO2與H2O分子之間的結合力大于CH4，因此可以實現(xiàn)用CO2置換出“可燃冰”中CH4的設想。答案(1)H、C、O(2)ad(3)1s2

5、2s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s28(4)氫鍵、范德華力CO2的分子直徑小于籠狀空腔直徑，且與H2O的結合力大于CH42(2014·課標全國卷，37，15分)早期發(fā)現(xiàn)的一種天然二十面體準晶顆粒由Al、Cu、Fe三種金屬元素組成?；卮鹣铝袉栴}：(1)準晶是一種無平移周期序，但有嚴格準周期位置序的獨特晶體，可通過_方法區(qū)分晶體、準晶體和非晶體。(2)基態(tài)Fe原子有_個未成對電子，F(xiàn)e3的電子排布式為_?？捎昧蚯杌洐z驗Fe3，形成的配合物的顏色為_。(3)新制備的Cu(OH)2可將乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸，而自身還原成Cu2O。乙醛中碳原子的雜化軌道類型為_，1

6、 mol乙醛分子中含有的鍵的數(shù)目為_。乙酸的沸點明顯高于乙醛，其主要原因是_。Cu2O為半導體材料，在其立方晶胞內部有4個氧原子，其余氧原子位于面心和頂點，則該晶胞中有_個銅原子。(4)Al單質為面心立方晶體，其晶胞參數(shù)a0.405 nm，晶胞中鋁原子的配位數(shù)為_。列式表示Al單質的密度_g·cm3(不必計算出結果)。解析(1)用一定波長的X射線照射到晶體上，根據(jù)記錄儀上有無分離的斑點或明銳的譜線，可以鑒別晶體、準晶體和非晶體。(2)基態(tài)Fe原子的電子排布式為Ar3d64s2，價電子的軌道表示式為，故基態(tài)Fe原子的未成對電子數(shù)為4；Fe3的電子排布式為Ar3d5或1s22s22p63

7、s23p63d5；Fe3與SCN形成的配合物呈血紅色。(3)CH3CHO分子中CH3中碳原子為sp3雜化，CHO中碳原子為sp2雜化。因乙酸分子間能形成氫鍵，故乙酸的沸點明顯比乙醛高。Cu2O晶胞中氧原子數(shù)46×8×8，故銅原子數(shù)為2×816。(4)面心立方晶胞中，鋁原子的配位數(shù)為12；晶胞中Al原子數(shù)為8×6×4，故鋁單質的密度 g·cm3。答案(1)X射線衍射(2)41s22s22p63s23p63d5血紅色(3)sp3、sp26NACH3COOH存在分子間氫鍵16(4)123(2013·課標全國卷，37，15分)硅是重

8、要的半導體材料，構成了現(xiàn)代電子工業(yè)的基礎。回答下列問題：(1)基態(tài)Si原子中，電子占據(jù)的最高能層符號為_，該能層具有的原子軌道數(shù)為_、電子數(shù)為_。(2)硅主要以硅酸鹽、_等化合物的形式存在于地殼中。(3)單質硅存在與金剛石結構類似的晶體，其中原子與原子之間以_相結合，其晶胞中共有8個原子，其中在面心位置貢獻_個原子。(4)單質硅可通過甲硅烷(SiH4)分解反應來制備。工業(yè)上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介質中反應制得SiH4，該反應的化學方程式為_。(5)碳和硅的有關化學鍵鍵能如下所示，簡要分析和解釋下列有關事實：化學鍵CCCHCOSiSiSiHSiO356413336226318452硅與

9、碳同族，也有系列氫化物，但硅烷在種類和數(shù)量上都遠不如烷烴多，原因是_。SiH4的穩(wěn)定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是_。(6)在硅酸鹽中，SiO四面體(如下圖(a)通過共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網狀四大類結構型式。圖(b)為一種無限長單鏈結構的多硅酸根：其中Si原子的雜化形式為_，Si與O的原子數(shù)之比為_，化學式為_。解析硅的核外電子排布式為1s22s22p63s23p2，M能層有s、p、d三個能級，共9個原子軌道；(3)立方體共有6個面，面心位置上貢獻3個原子；(4)此反應不屬于氧化還原反應，產物除SiH4外，還應有MgCl2，另一生成物只能是NH3；(5)由信息可知應從

10、反應物、產物鍵能的差異角度進行分析；(6)一個硅原子與四個氧原子相連，形成4個鍵，硅原子最外層四個電子全部參與成鍵，無孤電子對，為sp3雜化；、兩個氧原子有兩個結構單元共用，如圖，中間的結構單元均攤1，再加上其他2個氧原子，一個結構單元中含有一個硅原子，3個氧原子，依據(jù)化合價可知一個結構單元表現(xiàn)的化合價為2，即化學式為SiO或SiO3。答案(1)M94(2)二氧化硅(3)共價鍵3(4)Mg2Si4NH4Cl=SiH44NH32MgCl2(5)CC鍵和CH鍵較強，所形成的烷烴穩(wěn)定，而硅烷中SiSi鍵和SiH鍵的鍵能較低，易斷裂，導致長鏈硅烷難以生成CH鍵的鍵能大于CO鍵，CH鍵比CO鍵穩(wěn)定。而S

11、iH鍵的鍵能卻遠小于SiO鍵，所以SiH鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強的SiO鍵(6)sp313SiO3(或SiO)考點二分子結構與性質1(2015·山東理綜，33，15分)氟在自然界中常以CaF2的形式存在。(1)下列關于CaF2的表述正確的是_。aCa2與F間僅存在靜電吸引作用bF的離子半徑小于Cl，則CaF2的熔點高于CaCl2c陰陽離子比為21的物質，均與CaF2晶體構型相同dCaF2中的化學鍵為離子鍵，因此CaF2在熔融狀態(tài)下能導電(2)CaF2難溶于水，但可溶于含Al3的溶液中，原因是_(用離子方程式表示)。已知AlF在溶液中可穩(wěn)定存在。(3)F2通入稀NaOH溶液中可生

12、成OF2，OF2分子構型為_，其中氧原子的雜化方式為_。(4)F2與其他鹵素單質反應可以形成鹵素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反應Cl2(g)3F2(g)=2ClF3(g)H313 kJ·mol1，F(xiàn)F鍵的鍵能為159 kJ·mol1，ClCl鍵的鍵能為242 kJ·mol1，則ClF3中ClF鍵的平均鍵能為_kJ·mol1。ClF3的熔、沸點比BrF3的_(填“高”或“低”)。解析(1)a.Ca2與F間既存在靜電吸引作用又存在靜電斥力，錯誤；b.CaF2與CaCl2中離子所帶電荷數(shù)相同，而F的離子半徑小于Cl，故晶格能：CaF2CaCl2，所以

13、CaF2的熔點高于CaCl2，正確；c.晶體構型還與離子的大小有關，所以陰陽離子比為21的物質，不一定與CaF2晶體構型相同，錯誤；d.離子晶體在熔融時發(fā)生電離從而導電，正確。(2)CaF2難溶于水，但可溶于含Al3的溶液中，是因為生成了AlF，離子方程式為3CaF2Al3=3Ca2AlF。(3)OF2中O原子與2個F原子形成了2個鍵，O原子還有2對孤對電子，所以O原子的雜化方式為sp3雜化，其空間構型為V形。(4)根據(jù)H與鍵能的關系可得：242 kJ·mol1159 kJ·mol1×3EClF×6313 kJ·mol1，解得ClF鍵的平均鍵能

14、為EClF172 kJ·mol1。組成和結構相似的分子，相對分子質量越大，范德華力越大，晶體的熔沸點越高，故ClF3的熔、沸點比BrF3的低。答案(1)bd(2)3CaF2Al3=3Ca2AlF(3)V形sp3雜化(4)172低2(2015·江蘇化學，21A，12分)下列反應曾用于檢測司機是否酒后駕駛：2Cr2O3CH3CH2OH16H13H2O4Cr(H2O)633CH3COOH(1)Cr3基態(tài)核外電子排布式為_；配合物Cr(H2O)63中，與Cr3形成配位鍵的原子是_(填元素符號)。(2)CH3COOH中C原子軌道雜化類型為_；1 mol CH3COOH分子含有鍵的數(shù)目

15、為_。(3)與H2O互為等電子體的一種陽離子為_(填化學式)；H2O與CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因為它們都是極性分子外，還因為_。解析(1)Cr為24號元素，注意寫Cr3基態(tài)核外電子排布式時，應先寫出鉻原子的基態(tài)核外電子排布式Ar3d54s1，再由外向內依次失去3個電子，則Cr3基態(tài)核外電子排布式為Ar3d3；Cr3有空軌道，H2O中O有孤對電子，形成配合物時O為配位原子。(2)CH3COOH中CH3中的碳原子為sp3雜化，COOH中的碳原子為sp2雜化。由CH3COOH的結構式，可知1 mol分子中含有鍵7 mol。(3)采用“左右移位，平衡電荷”法，可得出與H2O互為等電子體的陽

16、離子H2F。H2O與CH3CH2OH可以任意比例互溶，除了因為它們都是極性分子外，還因為它們分子間還可以形成氫鍵。答案(1)1s22s22p63s23p63d3(或Ar3d3)O(2)sp3雜化和sp2雜化7NA(或7×6.02×1023)(3)H2FH2O與CH3CH2OH之間可以形成氫鍵3(2014·課標全國卷，37，15分)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序數(shù)依次增大。a的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同，b的價電子層中的未成對電子有3個，c的最外層電子數(shù)為其內層電子數(shù)的3倍，d與c同族；e的最外層只有1個電子，但次外層有18個電子?；卮鹣铝袉栴}：(1

17、)b、c、d中第一電離能最大的是_(填元素符號)，e的價層電子軌道示意圖為_。(2)a和其他元素形成的二元共價化合物中，分子呈三角錐形，該分子的中心原子的雜化方式為_；分子中既含有極性共價鍵、又含有非極性共價鍵的化合物是_(填化學式，寫出兩種)。(3)這些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的價層電子對數(shù)為3的酸是_；酸根呈三角錐結構的酸是_(填化學式)。(4)e和c形成的一種離子化合物的晶體結構如圖1，則e離子的電荷為_。(5)這5種元素形成的一種11型離子化合物中，陰離子呈四面體結構；陽離子呈軸向狹長的八面體結構(如圖2所示)。該化合物中，陰離子為_，陽離子中存在的化學鍵類型有_；該化合物加

18、熱時首先失去的組分是_，判斷理由是_。解析依題給信息可直接判斷a為氫(H)，c為氧(O)，d為硫(S) ，e為銅(Cu)，又知b的價電子層中未成對電子數(shù)有3個，且其原子序數(shù)，介于a、c之間，可確定b為氮(N)。(1)N、O、S三種元素中第一電離能最大的是N；Cu的價層電子軌道示意圖為。 (2)NH3分子呈三角錐形，分子中N原子采取sp3雜化；分子中含有極性鍵和非極性鍵的化合物有H2O2和N2H4等。(3)這些元素形成的含氧酸有HNO3、HNO2、H2SO4、H2SO3等，其中中心原子價層電子對數(shù)為3的是HNO2和HNO3，酸根呈三角錐結構的酸是H2SO3。(4)圖1所示晶胞中e離子數(shù)4，c離子

19、數(shù)18×2，則N(Cu)N(O)4221，該離子化合物的化學式為Cu2O，故銅離子的電荷為1。(5)5種元素形成的離子化合物中陰離子呈四面體結構，陰離子為SO；由題圖2可知陽離子是Cu (NH3)4(H2O)22，化學鍵類型有共價鍵和配位鍵，該離子中，H2O分子離Cu2較遠，Cu2與H2O分子間的配位鍵比Cu2與NH3分子間的配位鍵弱，故該化合物加熱時，首先失去的組分是H2O。答案(1)N(2)sp3H2O2、N2H4(3)HNO2、HNO3H2SO3(4)1(5)SO共價鍵和配位鍵H2OH2O與Cu2的配位鍵比NH3與Cu2的弱4(2013·山東理綜，32，8分)鹵族元素

20、包括F、Cl、Br等。(1)下列曲線表示鹵族元素某種性質隨核電荷數(shù)的變化趨勢，正確的是_。(2)利用“鹵化硼法”可合成含B和N兩種元素的功能陶瓷，右圖為其晶胞結構示意圖，則每個晶胞中含有B原子的個數(shù)為_，該功能陶瓷的化學式為_。(3)BCl3和NCl3中心原子的雜化方式分別為_和_。第一電離能介于B、N之間的第二周期元素有_種。(4)若BCl3與XYn通過B原子與X原子間的配位鍵結合形成配合物，則該配合物中提供孤對電子的原子是_。解析(1)元素非金屬性越強，其電負性也越大，F(xiàn)的電負性最強，a正確；F元素無正價，b錯誤；因HF之間可形成氫鍵，使其沸點升高，c錯誤；隨核電荷數(shù)增加，F(xiàn)2、Cl2、B

21、r2的熔點依次升高，d錯誤。(2)由題給晶胞結構示意圖可知， 每個晶胞中含有B原子個數(shù)為8×1/812，含有N原子個數(shù)為4×1/412。故該功能陶瓷的化學式為BN。(3)B原子最外層只有3個電子，BCl3中B原子雜化方式為sp2；N原子最外層有5個電子，NCl3中N原子雜化方式為sp3。同一周期中元素的第一電離能隨原子序數(shù)遞增，呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢，但是在第二周期中，Be的第一電離能大于B，N的第一電離能大于O，故第一電離能介于B和N之間的有Be、C、O三種。(4)BCl3中B原子最外層存在空軌道，故只能是X原子提供孤對電子。答案(1)a(2)2BN(3)sp2雜化sp3雜化

22、3(4)X考點三晶體結構與性質1(2015·課標全國卷，37，15分)碳及其化合物廣泛存在于自然界中，回答下列問題：(1)處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用_形象化描述。在基態(tài)14C原子中，核外存在_對自旋相反的電子。(2)碳在形成化合物時，其鍵型以共價鍵為主，原因是_。(3)CS2分子中，共價鍵的類型有_，C原子的雜化軌道類型是_，寫出兩個與CS2具有相同空間構型和鍵合形式的分子或離子_。(4)CO能與金屬Fe形成Fe(CO)5，該化合物熔點為253 K，沸點為376 K，其固體屬于_晶體。(5)碳有多種同素異形體，其中石墨烯與金剛石的晶體結構如圖所示：在石

23、墨烯晶體中，每個C原子連接_個六元環(huán)，每個六元環(huán)占有_個C原子。在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環(huán)也為六元環(huán)，每個C原子連接_個六元環(huán)，六元環(huán)中最多有_個C原子在同一平面。解析(1)基態(tài)14C原子核外電子排布式為1s22s22p2，2個s軌道分別存在1對自旋相反的電子，2p軌道上的2個電子自旋方向相同。(2)碳原子有4個價電子，不易得電子也不易失電子，故鍵型以共價鍵為主。(3)CS2與CO2互為等電子體，結構式為S=C=S，分子中含2個鍵、2個鍵，因此碳原子采用sp雜化。與CS2互為等電子體的分子或離子，與其具有相同空間構型和鍵合形式，可用如下兩種方法尋找其等電子體，一是同主族替換，如CO2

24、、COS，二是“左右移位、平衡電荷”，如SCN、OCN等。(4)Fe(CO)5的熔沸點低，為分子晶體。(5)由圖可知，石墨烯中每個碳被3個六元環(huán)所共有，每個六元環(huán)占有的碳原子數(shù)為6×2。金剛石晶體中每個碳原子被12個環(huán)所共有。六元環(huán)呈船式或椅式結構，最多有4個原子共平面。答案(1)電子云2(2)C有4個價電子且半徑小，難以通過得或失電子達到穩(wěn)定電子結構(3)鍵和鍵sp雜化CO2、COS、SCN、OCN等(4)分子 (5)321242(2015·課標全國卷，37，15分)A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素，A2和B具有相同的電子構型：C、D為同周期元素，C核外電子總數(shù)

25、是最外層電子數(shù)的3倍；D元素最外層有一個未成對電子?；卮鹣铝袉栴}：(1)四種元素中電負性最大的是_(填元素符號)，其中C原子的核外電子排布式為_。(2)單質A有兩種同素異形體，其中沸點高的是_(填分子式)，原因是_；A和B的氫化物所屬的晶體類型分別為_和_。(3)C和D反應可生成組成比為13的化合物E，E的立體構型為_，中心原子的雜化軌道類型為_。(4)化合物D2A的立體構型為_，中心原子的價層電子對數(shù)為_，單質D與濕潤的Na2CO3反應可制備D2A，其化學方程式為_。(5)A和B能夠形成化合物F，其晶胞結構如圖所示，晶胞參數(shù)a0.566 nm，F(xiàn)的化學式為_；晶胞中A原子的配位數(shù)為_；列式計

26、算晶體F的密度(g·cm3 )_。解析由A2和B具有相同的電子構型可知，A是氧元素，B是鈉元素；由C元素原子核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍可知，C是磷元素；A、B、C、D四種元素的原子序數(shù)依次增大，C、D為同周期元素，且D元素最外層有一個未成對電子，因此D是氯元素。(1)元素的非金屬性O>Cl>P，則電負性O>Cl>P，Na是金屬，其電負性最?。籔的電子數(shù)是15，根據(jù)構造原理可寫出其核外電子排布式。(2)氧元素有O2和O3兩種同素異形體，相對分子質量O3>O2，范德華力O3>O2，則沸點O3>O2。A和B的氫化物分別是H2O和NaH，所屬晶

27、體類型分別為分子晶體和離子晶體。(3)PCl3分子中P含有一對孤電子對，其價層電子對數(shù)為4，因此其立體構型為三角錐形，中心原子P的雜化軌道類型為sp3。(4)Cl2O分子中心原子O原子含有2對孤電子對，其價層電子對數(shù)為4，因此其立體構型為V形；根據(jù)電子守恒和質量守恒可寫出Cl2與濕潤的Na2CO3反應的化學方程式。(5)根據(jù)化合物F的晶胞結構，利用均攤法可計算出氧原子個數(shù)：N(O)8×6×4，鈉原子全部在晶胞內，N(Na)8，因此F的化學式為Na2O；以頂角氧原子為中心，與氧原子距離最近且等距離的鈉原子有8個，即晶胞中A 原子的配位數(shù)為8；晶胞參數(shù)即晶胞的棱長a0.566

28、nm，晶體F的密度2.27 g/cm3。答案(1)O1s22s22p63s23p3(或Ne 3s23p3)(2)O3O3相對分子質量較大，范德華力較大分子晶體離子晶體(3)三角錐形sp3(4)V形42Cl22Na2CO3H2O=Cl2O2NaHCO32NaCl(或2Cl2Na2CO3=Cl2OCO22NaCl)(5)Na2O82.27 g/cm33(2014·山東理綜，33，12分)石墨烯(圖甲)是一種由單層碳原子構成的平面結構新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面結構會發(fā)生改變，轉化為氧化石墨烯(圖乙)。(1)圖甲中，1號C與相鄰C形成鍵的個數(shù)為_。(2)圖乙中，1號C的雜化方式是_，該C與相鄰C形成的鍵角_(填“”“”或“”)圖甲中1號C與相鄰C形成的鍵角。(3)若將圖乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中，則氧化石墨烯中可與H2O形成氫鍵的原子有_(填元素符號)。(4)石墨烯可轉化為富勒烯(C60)，某金屬M與C60可制備一種低溫超導材料，晶胞如圖丙所示，M原子位于晶胞的棱上與內部。該晶胞中M原子的個數(shù)為_，該材料的化學式為_。解析(1)由題圖甲中1號C原子采取s