2023屆高考二輪總復(fù)習(xí)課件 化學(xué)（適用于湖南、河北） 專題五　物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

專題五物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一編2023內(nèi)容索引01核心考點(diǎn)聚焦專項(xiàng)熱考突破02[專題體系構(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、陽離子電子層結(jié)構(gòu)相同時(shí),陰離子對應(yīng)元素處于上一周期,陽離子對應(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寫軌道表示式時(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)原子中沒有運(yùn)動狀態(tài)完全相同的電子;③原子中不同運(yùn)動狀態(tài)的電子種類=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)碳原子的成對電子數(shù)與未成對電子數(shù)之比為

。

3d104s24p4

add2∶1角度拓展1.(2022河北唐山模擬)基態(tài)鎵的核外電子占據(jù)的最高能層符號為

,能量最高的電子占據(jù)的原子軌道電子云輪廓為

形。

2.(2022湖南長沙模擬)在KH2PO4的四種組成元素各自所能形成的簡單離子中,核外電子排布式相同的是

(填離子符號)。

3.(2022遼寧本溪模擬)基態(tài)Ni2+核外電子排布式為

;同周期中,與基態(tài)Ni具有相同未成對電子數(shù)的元素有

(填元素符號)。

N啞鈴

K+、P3-[Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8)

Ti、Ge、Se4.(2022山東濟(jì)寧模擬)基態(tài)鈦原子的px原子軌道上的電子數(shù)為

。

5.基態(tài)銅原子的價(jià)層電子排布式為

。

6.Cd與Zn同族且相鄰,若基態(tài)Cd原子將次外層1個(gè)d電子激發(fā)進(jìn)入最外層的np能級,則該激發(fā)態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為

。Cd原子中第一電離能相對較大的是

(填“基態(tài)”或“激發(fā)態(tài)”)原子。

7.基態(tài)鈦原子的價(jià)層電子的軌道表示式為

,與鈦同周期的過渡元素中,基態(tài)原子的成對電子數(shù)與鈦相同的有

種。

43d104s14d95s25p1基態(tài)

3角度2基態(tài)原子(或離子)核外電子的運(yùn)動狀態(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)動狀態(tài)有

種。

(2)(2021河北卷,17節(jié)選)原子中運(yùn)動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,稱為電子的自旋磁量子數(shù)。對于基態(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山東濱州模擬)基態(tài)碳原子核外電子的運(yùn)動狀態(tài)有

種,核外電子的空間運(yùn)動狀態(tài)有

種。

2.(2022湖北咸寧模擬)在元素周期表中,與Li的化學(xué)性質(zhì)最相似的鄰族元素是

,該元素基態(tài)原子核外M層電子的自旋狀態(tài)

(填“相同”或“相反”)。

3.(2022遼寧鐵嶺模擬)處于一定空間運(yùn)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)

原子中,核外存在

對自旋相反的電子。

64Mg

相反電子云3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.掌握元素的金屬性和非金屬性強(qiáng)弱的判斷方法

3.熟記同周期(主族)元素原子結(jié)構(gòu)和元素性質(zhì)的變化規(guī)律

類型同周期(左→右)同主族(上→下)原子結(jié)構(gòu)核電荷數(shù)逐漸增大逐漸增大電子層數(shù)相同逐漸增多原子半徑逐漸減小逐漸增大離子半徑陽離子逐漸減小,陰離子逐漸減小,且r(陰離子)>r(陽離子)逐漸增大類型同周期(左→右)同主族(上→下)元素性質(zhì)化合價(jià)最高正化合價(jià):+1→+7(O、F除外)負(fù)化合價(jià)=-(8-主族序數(shù))相同,最高正化合價(jià)=主族序數(shù)(O、F除外)元素的金屬性和非金屬性金屬性逐漸減弱非金屬性逐漸增強(qiáng)金屬性逐漸增強(qiáng)非金屬性逐漸減弱電負(fù)性電負(fù)性逐漸變大電負(fù)性逐漸變小第一電離能整體呈增大趨勢

ⅡA族與ⅢA族、ⅤA族與ⅥA族交錯(cuò)第一電離能逐漸減小類型同周期(左→右)同主族(上→下)元素性質(zhì)氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)逐漸減弱最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物的酸性(或堿性)堿性逐漸減弱酸性逐漸增強(qiáng)堿性逐漸增強(qiáng)酸性逐漸減弱離子的氧化性、還原性陽離子氧化性逐漸增強(qiáng),陰離子還原性逐漸減弱陽離子氧化性逐漸減弱,陰離子還原性逐漸增強(qiáng)[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

周期第ⅡB族。

(2)(2021遼寧卷,16節(jié)選)Cr元素位于元素周期表第

周期第

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)位于元素周期表第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北京石景山區(qū)模擬)鐵元素在元素周期表中的位置是

,屬于

(填“s”“d”“ds”或“p”)區(qū)。

2.(2022北京朝陽區(qū)模擬)銅—鎳鍍層能增強(qiáng)材料的耐蝕性。按照核外電子排布,把元素周期表劃分為5個(gè)區(qū),Ni位于

區(qū)。

3.(2022重慶育才中學(xué)診斷)Pt的電子排布式為[Xe]4f145d96s1,則Pt在元素周期表中的位置是

,處于

區(qū)。

第四周期第Ⅷ族dd第六周期第Ⅷ族d角度2元素周期律及應(yīng)用【典例】

(1)(2022湖南卷,18節(jié)選)富馬酸亞鐵(FeC4H2O4)是一種補(bǔ)鐵劑。富馬酸分子的結(jié)構(gòu)模型如圖所示:。富馬酸亞鐵中各元素的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?/p>

。

O>C>H>Fe(2)(2022全國甲卷,35節(jié)選)圖a、b、c分別表示C、N、O和F的逐級電離能I變化趨勢(縱坐標(biāo)的標(biāo)度不同)。第一電離能的變化圖是

(填標(biāo)號),判斷的根據(jù)是_________________________________________________________________________________________________________________

;第三電離能的變化圖是

(填標(biāo)號)。

圖a圖b圖c圖a

同一周期從左到右,原子半徑依次減小,基態(tài)原子第一電離能呈增大趨勢,但由于氮原子2p能級半充滿,失電子相對較難,第一電離能大于C、圖b(3)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

。銅失去的是全充滿的3d10電子,鎳失去的是4s1電子

角度拓展1.(2021山東卷,16節(jié)選)O、F、Cl電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?/p>

。

2.(2021海南卷,19節(jié)選)第一電離能的大小:C

(填“大于”或“小于”)O。

3.(2022河北名校聯(lián)盟聯(lián)考)KBe2BO3F2的組成元素中,非金屬元素的電負(fù)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?/p>

(填元素符號),基態(tài)原子的第一電離能:Be

(填“>”或“<”)B。

F>O>Cl小于

F>O>B>

4.(2022廣東深圳第二次調(diào)研)Br、I的第一電離能的大小關(guān)系:I1(Br)

(填“大于”“小于”或“等于”)I1(I)。

5.(2022廣東肇慶模擬)Ga、As、Se3種元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)?/p>

。

6.(2022廣東梅州第一次質(zhì)檢)[Cu(NH3)4]CO3中所含元素中電負(fù)性最大的非金屬元素是

(填元素符號)。

大于

As>Se>GaO考點(diǎn)3分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)[核心回顧]1.共價(jià)鍵的類型和鍵參數(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)層電子對互斥模型及其應(yīng)用(1)價(jià)層電子對互斥模型反映價(jià)層電子對的空間結(jié)構(gòu),而分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)僅是成鍵電子對的空間結(jié)構(gòu),不包括孤電子對。

電子對數(shù)成鍵對數(shù)孤電子對數(shù)VSEPR模型名稱分子空間結(jié)構(gòu)名稱實(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)電子對之間排斥力對鍵角的影響

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,BP代表成鍵電子對)105°NH3109°28'LP—BP>BP—BP107°微點(diǎn)撥:用價(jià)層電子對互斥理論判斷分子的空間結(jié)構(gòu)時(shí),不僅要考慮中心

原子的孤電子對所占據(jù)的空間,還要考慮孤電子對對成鍵電子對的排斥力大小。3.雜化軌道理論與分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)(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。雜化類型雜化軌道數(shù)目雜化軌道夾角空間結(jié)構(gòu)名稱實(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數(shù)中心原子的雜化方式分子或離子空間結(jié)構(gòu)名稱實(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,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”來表示配位鍵,A提供孤電子對,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,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)識分子的性質(zhì)(1)分子的空間結(jié)構(gòu)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)鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響

類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)識手性碳和手性分子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

542.(2021河北卷,17節(jié)選)已知有關(guān)氮、磷的單鍵和三鍵的鍵能(kJ·mol-1)如下表:N—NN≡NP—PP≡P193946197489從能量角度看,氮以N2而白磷以P4(結(jié)構(gòu)式可表示為

)形式存在的原因是

。

N2中N≡N鍵能較大、分子較穩(wěn)定;P4中有6個(gè)P—P鍵能較大、較穩(wěn)定3.(2022福建泉州模擬)(NH4)2BeF4的陰離子中含有配位鍵,判斷的依據(jù)是______________________________________________________________

。1mol(NH4)2BeF4晶體中含有的配位鍵的數(shù)目為

。

Be只有2個(gè)價(jià)電子卻形成4個(gè)共價(jià)鍵,因此Be必有2個(gè)空軌道與F-形成的2個(gè)配位鍵4NA(或2.408×1024)角度2分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)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)過程如圖所示:產(chǎn)物中N原子的雜化軌道類型為

。

(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。

的空間結(jié)構(gòu)為

。

sp3正四面體形

(3)(2021全國甲卷,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軌道的雜化類型有:①dsp2、②sp3d、③sp3d2,中間體SiCl4(H2O)中Si采取的雜化類型為

(填標(biāo)號)。

sp3②

角度拓展1.(2021河北卷,17節(jié)選)已知KH2PO2是次磷酸的正鹽,H3PO2的結(jié)構(gòu)式為

,其中P采取

雜化方式。

2.(2021山東卷,16節(jié)選)Xe是第五周期的稀有氣體元素,與F形成的XeF2室溫下易升華。XeF2中心原子的價(jià)層電子對數(shù)為

,下列對XeF2中心原子雜化方式推斷合理的是

(填標(biāo)號)。

A.Sp B.sp2 C.sp3 D.sp3dsp35D3.(2022山東濟(jì)南模擬)SOCl2中心S原子VSEPR模型為

。1mol氟硼酸銨(NH4BF4)中含有

mol配位鍵。

四面體形

2角度3分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)【典例】

(1)(2022全國甲卷,35節(jié)選)固態(tài)氟化氫中存在(HF)n形式,畫出(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。化合物Ⅰ與化合物Ⅲ相比,水溶性較好的是

。

化合物Ⅲ

角度拓展1.(2021山東卷,16節(jié)選)OF2分子的空間結(jié)構(gòu)為

;OF2的熔、沸點(diǎn)

(填“高于”或“低于”)Cl2O,原因是_______________________________________________________________

。

2.(2021全國甲卷,35節(jié)選)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

。

3.(2022山東濟(jì)南模擬)HF分子的極性

(填“大于”“等于”或“小于”,下同)HCl,同一條件下,HF在水中的溶解度

HCl,HF的沸點(diǎn)________

HCl。

V形

低于

OF2和Cl2O都是分子晶體,結(jié)構(gòu)相似,Cl2O的相對分子質(zhì)量大,范德華力大,故Cl2O的熔、沸點(diǎn)高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

大于

大于

大于

考點(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.掌握三種典型共價(jià)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,不同類型晶體的熔、沸點(diǎn)高低規(guī)律:共價(jià)晶體>離子晶體>分子晶體,如金剛石>NaCl>Cl2。(2)共價(jià)晶體:成鍵原子半徑越小、鍵長越短,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,相對分子質(zhì)量越大,其熔、沸點(diǎn)就越高,如:HI>HBr>HCl;②相對分子質(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晶胞的結(jié)構(gòu)及計(jì)算【典例】

(1)(2022全國甲卷,35節(jié)選)螢石(CaF2)是自然界中常見的含氟礦物,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,X代表的離子是

;若該立方晶胞參數(shù)為apm,正負(fù)離子的核間距最小為

pm。

Ca2+(2)(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(寫出表達(dá)式)。

②晶胞在x軸方向的投影圖為

(填標(biāo)號)。

B(4)(2021全國乙卷,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

(1)每個(gè)晶胞中的X離子位于晶胞的頂點(diǎn)和面心,每個(gè)晶胞中分?jǐn)?個(gè)X離子,Y離子位于晶胞內(nèi),共8個(gè),X與Y的離子個(gè)數(shù)比為1∶2,故X是Ca2+,Y是F-。根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu),可將晶胞分成8個(gè)相等的小正方體,仔細(xì)觀察CaF2的晶胞結(jié)構(gòu),不難發(fā)現(xiàn)F-位于晶胞中小立方體的體心,小立方體邊長為

a

pm,體對角線為

a

pm,Ca2+與F-之間的距離就是小晶胞體對角線的一半,因此晶體中正負(fù)離子核間距的最小的距離為

a

pm。(2)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山東菏澤模擬)GaAs的晶胞結(jié)構(gòu)如圖甲所示,將Mn摻雜到GaAs的晶體中得到稀磁性半導(dǎo)體材料如圖乙所示。(1)圖甲中,GaAs的相對分子質(zhì)量為M,晶體密度為ρg·cm-3,NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,則晶胞中距離最近的兩個(gè)Ga原子間距離為

nm(列出計(jì)算式)。

(2)圖乙中,摻雜Mn之后,晶體中Mn、Ga、As的原子個(gè)數(shù)比為

。5∶27∶322.(2022廣東梅州模擬)銅鎳合金的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示:(1)原子B的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為

。

(2)若該晶體密度為dg·cm-3,則銅鎳原子間最短距離為

pm。

3.(2022廣東深圳模擬)具有雙鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的晶體通過摻雜改性可用作固體電解質(zhì)材料。雙鈣鈦礦型晶體的一種典型結(jié)構(gòu)單元如圖所示:(1)晶體中與La原子距離最近的Ba原子的數(shù)目為

。

(2)該晶體的一個(gè)完整晶胞中含有

個(gè)Co原子。

68(3)真實(shí)的晶體中存在5%的O原子缺陷,從而能讓O2-在其中傳導(dǎo),已知La為+3價(jià),則+3價(jià)鈷與+4價(jià)鈷的原子個(gè)數(shù)比為

;設(shè)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)。

4∶1提示

(1)以任一頂點(diǎn)的La原子為例,距離其最近的Ba原子位于該La原子所在棱的另一個(gè)頂點(diǎn),一個(gè)La原子被六條棱共用,所以晶體中與La原子距離最近的Ba原子的數(shù)目為6。(2)Co原子位于結(jié)構(gòu)單元的體心,每個(gè)結(jié)構(gòu)單元含有1個(gè)Co原子,若該結(jié)構(gòu)單元重復(fù)排列,則其相鄰結(jié)構(gòu)單元的La、Ba原子會與該結(jié)構(gòu)單元中的Ba、La原子重疊,所以該結(jié)構(gòu)單元不是該晶體的晶胞,該晶體的晶胞應(yīng)是由8個(gè)該結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成,則一個(gè)完整晶胞中含有8個(gè)Co原子;角度2晶體類型及性質(zhì)【典例】

(1)(2022全國乙卷,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晶胞屬于同種類型,前者的熔點(diǎn)明顯高于后者,其主要原因是

。

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

角度拓展1.(2022安徽蚌埠模擬)FeCl3中的化學(xué)鍵具有明顯的共價(jià)性,蒸氣狀態(tài)下以雙聚分子存在,其中Fe的配位數(shù)為

,固態(tài)FeCl3的晶體類型為

。

2.(2022北京海淀區(qū)模擬)硅、金剛石和碳化硅晶體的熔點(diǎn)從高到低依次為

。

4分子晶體金剛石>碳化硅>硅3.(2022福建龍巖模擬)已知銅的某些化合物的熔點(diǎn)如表所示,三者熔點(diǎn)出現(xiàn)差異的原因是_______________________________________________

。

4.(2022福建福州模擬)Co及其同周期同族的三種元素二價(jià)氧化物的晶體類型相同,其熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)?/p>

(用化學(xué)式表示)。

化學(xué)式CuOCuSCuSe熔點(diǎn)/℃1326220387CuO為離子晶體,熔點(diǎn)高,CuS、CuSe的熔點(diǎn)較低為分子晶體,相對分子質(zhì)量越大,范德華力越大,熔點(diǎn)越高

NiO>CoO>FeO已知Xe—F鍵長為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3晶胞中原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)【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)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置,稱為原子的分?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晶胞屬于同種類型,如圖所示。以晶胞參數(shù)為單位長度建立坐標(biāo)系,可以表示晶胞中各原子的位置,稱為原子坐標(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

。

角度拓展1.(2022湖南常德模擬)磷化鋁熔點(diǎn)為2000℃,與晶體硅結(jié)構(gòu)相似,磷化鋁晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。(1)磷化鋁晶體中磷與鋁微粒間的作用力為

,晶胞中由4個(gè)鋁原子圍成的空間結(jié)構(gòu)是

。

(2)已知相鄰的P原子和Al原子的核間距是dnm,B原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為

,磷化鋁晶體的密度為

g·cm-3。

共價(jià)鍵

正四面體形

2.(2022山東日照模擬)Cu2S呈黑色或灰黑色,已知:晶胞中S2-的位置如圖1所示,Cu+位于S2-所構(gòu)成的四面體中心,晶胞的側(cè)視圖如圖2所示。

Cu+填充了晶胞中四面體空隙的百分率是

,S2-配位數(shù)為

。已知圖1中A原子的原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(0,0,0),則與A原子距離最近的Cu+的原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為

。

100%8

專項(xiàng)熱考突破——突破一命題篇——新教材新高考

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)”,設(shè)置有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合應(yīng)用類題,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。利用分類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)各類變化的特征及規(guī)律等?；谝延心Ｐ突驑?gòu)建模型闡釋物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)變化規(guī)律或轉(zhuǎn)化過程,分析、解決相關(guān)問題。典例突破1(雙選)(2022山東卷,15)Cu2-xSe是一種鈉離子電池正極材料,充放電過程中正極材料立方晶胞(示意圖)的組成變化如圖所示,晶胞內(nèi)未標(biāo)出因放電產(chǎn)生的0價(jià)Cu原子。下列說法正確的是(

)A.每個(gè)Cu2-xSe晶胞中Cu2+個(gè)數(shù)為xB.每個(gè)Na2Se晶胞完全轉(zhuǎn)化為Cu2-xSe晶胞,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為8C.每個(gè)NaCuSe晶胞中0價(jià)Cu原子個(gè)數(shù)為1-xD.當(dāng)NayCu2-xSe轉(zhuǎn)化為NaCuSe時(shí),每轉(zhuǎn)移(1-y)mol電子,產(chǎn)生(1-x)molCu原子答案

B

D新材料新情境

新型材料的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)新材料

某科學(xué)家在《科學(xué)》雜志發(fā)表論文,介紹了他們在反型鈣鈦礦太陽能電池研究方面的最新科研成果。鈣鈦礦晶體為ABX3結(jié)構(gòu),一般為立方體或八面體結(jié)構(gòu)。在鈣鈦礦晶體中,B離子位于立方晶胞的中心;A離子位于立方晶胞的頂角,被X離子包圍成配位八面體,如圖所示。判斷(1)圖(a)中,B離子處于6個(gè)X離子形成的正八面體中心,則B離子的配位數(shù)為6。(

)(2)圖(b)中,A離子被12個(gè)X離子包圍,故A離子的配位數(shù)為12。(

)√√典例突破2(2022山東濟(jì)寧一模)我國科學(xué)家在《科學(xué)》雜志發(fā)表反型鈣鈦礦太陽能電池研究方面的最新科研成果論文,為鈣鈦礦電池研究開辟新

方向。(1)Ti的配合物有多種。

的配體所含原子中電負(fù)性由大到小的順序是

(寫元素符號)。

(2)反型鈣鈦礦電池?zé)o需使用具有光催化活性的TiO2(通過氮摻雜生成TiO2-aNb,反應(yīng)如圖)以及摻雜的有機(jī)空穴傳輸層,光照下的輸出穩(wěn)定性更好,更具發(fā)展?jié)摿Α＂賂iO2-aNb晶體中a=

。

②已知原子1、2的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)分別為(0,0,)和(1,0,0),則原子3的坐標(biāo)為

;設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,TiO2的密度為___________

g·cm-3(列出計(jì)算式)。

——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)原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合應(yīng)用題基于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)及推理過程,從原子結(jié)構(gòu)視角說明元素的性質(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;根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)說明或預(yù)測物質(zhì)的性質(zhì),并采用模型、符號等多種方式對原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)進(jìn)行綜合表征。典例突破1(2021湖南卷,7)W、X、Y、Z為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素,Y的原子序數(shù)等于W與X的原子序數(shù)之和,Z的最外層電子數(shù)為K層的一半,W與X可形成原子個(gè)數(shù)比為2∶1的18e-分子。下列說法正確的是(

)A.簡單離子半徑:Z>X>YB.W與Y能形成含有非極性鍵的化合物C.X和Y的最簡單氫化物的沸點(diǎn):X>Y

D.由W、X、Y三種元素所組成化合物的水溶液均顯酸性答案

B

解析

本題考查了元素推斷和元素周期律的應(yīng)用。首先根據(jù)“Z的最外層電子數(shù)為K層的一半”可推知滿足該條件的短周期元素有鈉元素和鋰元素,再依據(jù)“W、X、Y、Z為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素”可排除鋰元素,則Z為鈉元素。再依據(jù)“W與X可形成原子個(gè)數(shù)比為2∶1的18e-分子”可推知,W為氫元素,X為氮元素,二者所形成的18e-分子為肼(N2H4)。最后依據(jù)“Y的原子序數(shù)等于W與X的原子序數(shù)之和”可確定Y為氧元素。Na+、N3-和O2-具有相同的核外電子排布,根據(jù)“徑小序大”規(guī)律可知,離子半徑大小順序?yàn)镹3->O2->Na+,A項(xiàng)錯(cuò)誤;氫和氧可形成H2O2,其結(jié)構(gòu)式為H—O—O—H,其中含有非極性鍵,B項(xiàng)正確;氮元素、氧元素形成的最簡單的氫化物分別為氨氣和水,水的沸點(diǎn)高于液氨,C項(xiàng)錯(cuò)誤;NH3·H2O由氫、氮、氧三種元素組成,其水溶液呈堿性,D項(xiàng)錯(cuò)誤。方法點(diǎn)撥

(1)解答此類問題的關(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對應(yīng)元素H、F、ClO、SB、Al、N、PC、SiN、PS針對訓(xùn)練1(2022湖南長沙長郡中學(xué)一模)短周期元素甲、乙、丙、丁原子序數(shù)依次增大,其中甲、丙同主族,乙、丙、丁同周期。常溫下,含甲的化合物r濃度為0.1mol·L-1時(shí)溶液pH=13,p和q分別是元素丙和丁的單質(zhì),其中p為黃色固體。上述物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示(產(chǎn)物水已略去)。下列說法正確的是(

)A.簡單離子半徑:甲<乙<丙<丁B.甲與丙能形成使紫色石蕊試液先變紅后褪色的物質(zhì)C.工業(yè)上常利用反應(yīng)②制取漂白粉D.m、n的陰離子在酸性溶液中不能大量共存答案

D

解析

四種元素為短周期元素,p和q分別是元素丙和丁的單質(zhì),p為黃色固體,故丙是硫元素,丁是氯元素。常溫下化合物r的濃度為0.1

mol·L-1時(shí),溶液pH=13,故r是氫氧化鈉;乙、丙、丁同周期,故乙為第三周期元素。電子層數(shù)相同時(shí),核電荷數(shù)越大,離子半徑越小,則離子半徑:丙>丁,故A錯(cuò)誤;甲是O元素,丙是S元素,二者形成的SO2可以使紫色石蕊試液變紅色,但不能漂白酸堿指示劑,故B錯(cuò)誤;r是氫氧化鈉,q是氯氣,反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cl2+2NaOH══NaClO+NaCl+H2O,該反應(yīng)常用來制取漂白液,故C錯(cuò)誤;m、n為Na2S、Na2SO3,二者在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫單質(zhì),故D正確。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)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合應(yīng)用題根據(jù)給定的信息分析常見簡單分子的空間結(jié)構(gòu),利用相關(guān)理論(價(jià)層電子對互斥模型、雜化軌道理論)解釋簡單的共價(jià)分子的空間結(jié)構(gòu),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(2021山東卷,9)關(guān)于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.CH3OH為極性分子B.N2H4空間結(jié)構(gòu)為平面形C.N2H4的沸點(diǎn)高于(CH3)2NNH2D.CH3OH和(CH3)2NNH2中C、O、N雜化方式均相同答案

B解析

甲醇可看成是甲烷中的一個(gè)氫原子被羥基取代得到的,為四面體結(jié)構(gòu),是由極性鍵構(gòu)成的極性分子,A正確;N2H4中N原子的雜化方式為sp3,空間結(jié)構(gòu)不是平面形,B錯(cuò)誤;N2H4分子中連接N原子的H原子多,存在氫鍵的數(shù)目多,而偏二甲肼[(CH3)2NNH2]只有一端可以形成氫鍵,另一端的兩個(gè)甲基基團(tuán)比較大,影響了分子的排列,沸點(diǎn)比N2H4的低,C正確;CH3OH為四面體結(jié)構(gòu),—OH結(jié)構(gòu)類似于水的結(jié)構(gòu),(CH3)2NNH2的結(jié)構(gòu)簡式為

,兩者分子中C、O、N雜化方式均為sp3,D正確。方法點(diǎn)撥解答此類問題的關(guān)鍵是分析分子的空間結(jié)構(gòu)、含有的共價(jià)鍵、分子的對稱性等,基于此推測分子的性質(zhì)(如極性、沸點(diǎn)、溶解性、手性等)。答案

B3.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)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合應(yīng)用題借助分子晶體、共價(jià)晶體、離子晶體、金屬晶體等模型說明晶體中的微粒及其微粒間的相互作用,從原子、分子、超分子、聚集狀態(tài)等不同角度認(rèn)識物質(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型晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、相似性和差異性。典例突破3(2021遼寧卷,7)單質(zhì)硫和氫氣在低溫高壓下可形成一種新型超導(dǎo)材料,其晶胞如圖。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.S位于元素周期表p區(qū)B.該物質(zhì)的化學(xué)式為H3SC.S位于H構(gòu)成的八面體空隙中D.該晶體屬于分子晶體答案

DS位于H構(gòu)成的八面體空隙中,如圖所示

,C正確;由于該晶體是一種新型超導(dǎo)材料,說明其是由陰、陽離子構(gòu)成的,故該晶體屬于離子晶體,D錯(cuò)誤。方法點(diǎn)撥解答此類問題的關(guān)鍵是分析晶胞結(jié)構(gòu)特點(diǎn),確定各微粒在晶胞中的相對位置,結(jié)合“均攤法”確定晶體的化學(xué)式,結(jié)合晶體中微粒間的相互作用,推測晶體的性質(zhì)等。針對訓(xùn)練3(2022湖南益陽沅江一中二模)實(shí)驗(yàn)室用電石(主要成分為碳化鈣)與水反應(yīng)制取乙炔。乙炔中混有的H2S氣體可用CuSO4溶液吸收,反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2S+CuSO4

══CuS↓+H2SO4。下列說法正確的是(

)A.由圖可知,碳化鈣的化學(xué)式為CaC2B.乙炔分子中σ鍵和π鍵數(shù)目相等C.H2S是非極性分子D.H2SO4屬于離子化合物CaC2晶胞示意圖

答案

A

——突破三熱點(diǎn)專攻——物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合題高考必備1.命題分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合題是高考熱點(diǎn)題型之一,大多以某種新材料、催化劑、新藥物等為命題載體,綜合考查原子核外電子排布(核外電子排布式、價(jià)電子排布式、軌道表示式)、元素周期律(原子半徑、電離能、電負(fù)性)、共價(jià)鍵(σ鍵和π鍵)、分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)、中心原子的雜化類型、分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(極性、溶解性、手性)、范德華力和氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響、晶胞結(jié)構(gòu)及計(jì)算、晶體的性質(zhì)(熔點(diǎn)等)及分析等,突出考查考生的綜合分析判斷能力、邏輯推理能力、簡單計(jì)算能力。2.原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查點(diǎn)

3.分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查點(diǎn)

4.晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查點(diǎn)

真題感悟1.(2022山東卷,16)研究籠形包合物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)具有重要意義?；瘜W(xué)式為Ni(CN)x·Zn(NH3)y·zC6H6的籠形包合物四方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示(H原子未畫出),每個(gè)苯環(huán)只有一半屬于該晶胞。晶胞參數(shù)為a=b≠c,α=β=γ=90°。回答下列問題:(1)基態(tài)Ni原子的價(jià)電子排布式為

,在元素周期表中位置為

。

(2)晶胞中N原子均參與形成配位鍵,Ni2+與Zn2+的配位數(shù)之比為

;x∶y∶z=

;晶胞中有d軌道參與雜化的金屬離子是

。

(3)吡啶()替代苯也可形成類似的籠形包合物。已知吡啶中含有與苯類似的

大π鍵,則吡啶中N原子的價(jià)層孤電子對占據(jù)

(填字母)。

A.2s軌道 B.2p軌道C.sp雜化軌道

D.sp2雜化軌道(4)在水中的溶解度,吡啶遠(yuǎn)大于苯,主要原因是①

,

②

。

答案

(1)3d84s2第四周期第Ⅷ族(2)2∶3

2∶1∶1

Zn2+

(3)D(4)①吡啶分子能與水分子形成分子間氫鍵②吡啶分子和H2O分子均為極性分子,相似相溶,而苯分子為非極性分子解析

本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì),內(nèi)容包括價(jià)電子排布式、配位數(shù)、雜化方式、大π鍵、溶解度、電子云密度。(1)Ni是28號元素,故基態(tài)Ni原子的價(jià)電子排布式為3d84s2,在元素周期表中位置為第四周期第Ⅷ族。(2)由晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知,一個(gè)晶胞中含有Ni2+個(gè)數(shù)為2×=1,Zn2+個(gè)數(shù)為8×=1,含有CN-為8×=4,NH3個(gè)數(shù)為8×=2,苯環(huán)個(gè)數(shù)為4×=2,則該晶胞的化學(xué)式為Ni(CN)4·Zn(NH3)2·2C6H6,且晶胞中每個(gè)N原子均參與形成配位鍵,Ni2+周圍形成的配位鍵數(shù)目為4,Zn2+周圍形成的配位鍵數(shù)目為6,則Ni2+與Zn2+的配位數(shù)之比為4∶6=2∶3,x∶y∶z=4∶2∶2=2∶1∶1;由以上分析可知,Ni2+的配位數(shù)為4,則Ni2+采用sp3雜化,而Zn2+的配位數(shù)為6,Zn2+采用sp3d2雜化,即晶胞中有d軌道參與雜化的金屬離子是Zn2+。(3)吡啶()替代苯也可形成類似的籠形包合物。已知吡啶中含有與苯類似的

大π鍵,則說明吡啶中N原子也是采用sp2雜化,雜化軌道只用于形成σ鍵或容納孤電子對,即吡啶中N原子的價(jià)層孤電子對占據(jù)sp2雜化軌道。(4)已知苯分子為非極性分子,H2O分子為極性分子,吡啶分子為極性分子,且吡啶分子中N原子上含有孤電子對能與水分子形成分子間氫鍵,從而導(dǎo)致在水中的溶解度吡啶遠(yuǎn)大于苯。2.(2021福建卷,14)類石墨相氮化碳(g-C3N4)作為一種新型光催化材料,在光解水產(chǎn)氫等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,研究表明,非金屬摻雜(O、S等)能提高其光催化活性。g-C3N4具有和石墨相似的層狀結(jié)構(gòu),其中一種二維平面結(jié)構(gòu)如圖所示?；卮鹣铝袉栴}:(1)基態(tài)C原子的成對電子數(shù)與未成對電子數(shù)之比為

。

(2)N、O、S的第一電離能(I1)大小為I1(N)>I1(O)>I1(S),原因是

。

(3)g-C3N4晶體中存在的微粒間作用力有

(填字母)。

a.非極性鍵 b.金屬鍵 c.π鍵 d.范德華力(4)g-C3N4中,C原子的雜化軌道類型為

,N原子的配位數(shù)為

。

(5)每個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元(圖中實(shí)線圈部分)中兩個(gè)N原子(圖中虛線圈所示)被O原子代替,形成O原子摻雜的g-C3N4(OPCN),OPCN的化學(xué)式為

。

答案

(1)2∶1

(2)N原子2p軌道半充滿,比相鄰的O原子更穩(wěn)定,更難失電子;O、S屬于同主族元素,S原子半徑大于O原子,更易失去電子(3)cd

(4)sp2

2、3

(5)C3N3O解析

(1)基態(tài)C原子的核外電子排布式為1s22s22p2,2p軌道上有2個(gè)未成對電子,則成對電子數(shù)與未成對電子數(shù)之比為4∶2=2∶1。(2)N和O處于同一周期且相鄰,由于N的2p軌道處于半充滿的穩(wěn)定狀態(tài),較難失去電子,則I1(N)>I1(O);O、S元素處于同主族,S原子半徑大于O原子半徑,S原子對最外層電子的吸引力小于O原子,則有I1(O)>I1(S)。(3)g-C3N4具有和石墨相似的層狀結(jié)構(gòu),由二維平面結(jié)構(gòu)可知,C和N原子均采取sp2雜化,C和N原子之間形成極性鍵,未參與雜化的2p軌道相互平行重疊,形成π鍵,層與層之間存在范德華力。(4)g-C3N4的層狀結(jié)構(gòu)中,N原子的成鍵方式有2種,形成2個(gè)C—N或3個(gè)C—N,故N的配位數(shù)為2、3。(5)從基本結(jié)構(gòu)單元分析得知,N原子的成鍵有連兩個(gè)C原子和連三個(gè)C原子的兩種情況,連兩個(gè)C原子的N原子完全屬于該基本結(jié)構(gòu)單元,連三個(gè)C原子的N原子處在中心的完全屬于該基本結(jié)構(gòu)單元,處在3個(gè)“頂點(diǎn)”上的屬于三個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元,故一個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元含有6個(gè)C原子和7+×3=8個(gè)N原子;將題圖中虛線圈所示的N原子用O原子代替,則O原子完全屬于該基本結(jié)構(gòu)單元,故該基本結(jié)構(gòu)單元含有6個(gè)C原子、6個(gè)N原子、2個(gè)O原子,其比值為3∶3∶1,則OPCN的化學(xué)式為C3N3O。方法點(diǎn)撥1.有關(guān)晶胞的三種計(jì)算(1)計(jì)算晶體密度的方法(a表示晶胞邊長,ρ表示密度,NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值,