板塊四　物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選修選考)

板塊四物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選修選考)NO.1

“品”高考考情——考什么?怎么考?精準(zhǔn)備考!以某種或某類元素及其化合物為載體的考查1.(2023·全國(guó)乙卷,35)中國(guó)第一輛火星車“祝融號(hào)”成功登陸火星。探測(cè)發(fā)現(xiàn)火星上存在大量橄欖石礦物(MgxFe2-xSiO4)。回答下列問題:(1)基態(tài)Fe原子的價(jià)電子排布式為

。橄欖石中,各元素電負(fù)性大小順序?yàn)?/p>

,鐵的化合價(jià)為

。3d64s2O>Si>Fe>Mg+2解析:(1)Fe為26號(hào)元素,基態(tài)Fe原子的價(jià)電子排布式為3d64s2。元素的非金屬性越強(qiáng)則其電負(fù)性越大,因此,橄欖石(MgxFe2-xSiO4)中,各元素電負(fù)性大小順序?yàn)镺>Si>Fe>Mg;因?yàn)镸gxFe2-xSiO4中Mg、Si、O的化合價(jià)分別為+2、+4和-2,x+2-x=2,根據(jù)化合物中各元素的化合價(jià)的代數(shù)和為0,可以確定鐵的化合價(jià)為+2。(2)已知一些物質(zhì)的熔點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表:物質(zhì)熔點(diǎn)/℃NaCl800.7SiCl4-68.8GeCl4-51.5SnCl4-34.1Na與Si均為第三周期元素,NaCl熔點(diǎn)明顯高于SiCl4,原因是

。分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔點(diǎn)變化趨勢(shì)及其原因

。SiCl4的空間結(jié)構(gòu)為

,其中Si的軌道雜化形式為

。SiCl4、GeCl4、SnCl4均形成分子晶體,分子晶體的熔點(diǎn)由分子間作用力決定,分子間作用力越大則其熔點(diǎn)越高;隨著其相對(duì)分子質(zhì)鈉的電負(fù)性小于硅,氯化鈉為離子晶體,而SiCl4為分子晶體量增大,其分子間作用力依次增大正四面體sp3解析:(2)Na與Si均為第三周期元素,NaCl熔點(diǎn)明顯高于SiCl4,原因是鈉的電負(fù)性小于硅,NaCl為離子晶體,其熔點(diǎn)較高;而SiCl4為分子晶體,其熔點(diǎn)較低。由表中的數(shù)據(jù)可知,SiCl4、GeCl4、SnCl4熔點(diǎn)依次升高,其原因是SiCl4、GeCl4、SnCl4均形成分子晶體,分子晶體的熔點(diǎn)由分子間作用力決定,分子間作用力越大則其熔點(diǎn)越高;隨著其相對(duì)分子質(zhì)量增大,其分子間作用力依次增大。SiCl4的空間結(jié)構(gòu)為正四面體,其中Si的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,因此Si的軌道雜化形式為sp3。(3)一種硼鎂化合物具有超導(dǎo)性能,晶體結(jié)構(gòu)屬于六方晶系,其晶體結(jié)構(gòu)、晶胞沿c軸的投影圖如下所示,晶胞中含有

個(gè)Mg。該物質(zhì)化學(xué)式為

,B—B最近距離為

。1MgB22.(2021·全國(guó)乙卷,35)過渡金屬元素鉻(Cr)是不銹鋼的重要成分,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防建設(shè)中有著廣泛應(yīng)用。回答下列問題:(1)對(duì)于基態(tài)Cr原子,下列敘述正確的是

(填標(biāo)號(hào))。A.軌道處于半充滿時(shí)體系總能量低,核外電子排布應(yīng)為[Ar]3d54s1B.4s電子能量較高,總是在比3s電子離核更遠(yuǎn)的地方運(yùn)動(dòng)C.電負(fù)性比鉀高,原子對(duì)鍵合電子的吸引力比鉀大AC解析:(1)軌道處于半充滿狀態(tài)時(shí)體系總能量低,基態(tài)Cr原子核外電子排布式為[Ar]3d54s1,A正確;由量子力學(xué)的基本理論可知,4s軌道的電子也會(huì)出現(xiàn)在離核較近的位置,B錯(cuò)誤;鉻的電負(fù)性比鉀的大,對(duì)鍵合電子的吸引力比鉀的大,C正確。(2)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(duì)形成配位鍵的原子是

,中心離子的配位數(shù)為

。N、O、Cl解析:(2)當(dāng)共價(jià)鍵中共用的電子對(duì)是由其中一個(gè)原子(離子)獨(dú)自提供,另一個(gè)原子(離子)提供空軌道時(shí),就形成配位鍵,觀察題給物質(zhì)的化學(xué)式可知,該配合物中提供電子對(duì)形成配位鍵的原子為N、O、Cl,中心離子的配位數(shù)為6。6(3)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中配體分子NH3、H2O以及分子PH3的空間結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的鍵角如下圖所示。sp3PH3中P的雜化類型是

。NH3的沸點(diǎn)比PH3的

,原因是

。H2O的鍵角小于NH3的,分析原因:

。高NH3分子間存在氫鍵H2O、NH3均為sp3雜化,其中心原子的孤電子對(duì)數(shù)分別為2、1,由于孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)的斥力大于成鍵電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)的斥力,因此孤電子對(duì)數(shù)越多,鍵角越小解析:(3)由題圖可知,PH3的中心原子P形成3個(gè)σ鍵電子對(duì)和1個(gè)孤電子對(duì),則其雜化方式為sp3。NH3、PH3均為分子晶體,但NH3分子間存在氫鍵,故NH3沸點(diǎn)更高。H2O、NH3均為sp3雜化,其中心原子的孤電子對(duì)數(shù)分別為2、1,由于孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)的斥力大于成鍵電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)的斥力,因此孤電子對(duì)數(shù)越多,鍵角越小。(4)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)。鋁以新材料、新產(chǎn)品涉及元素為載體的考查1.(2023·全國(guó)甲卷,35)將酞菁—鈷鈦菁—三氯化鋁復(fù)合嵌接在碳納米管上,制得一種高效催化還原二氧化碳的催化劑?；卮鹣铝袉栴}:(1)圖1所示的幾種碳單質(zhì),它們互為

,其中屬于原子晶體的是

,C60間的作用力是

。同素異形體金剛石范德華力解析:(1)同一種元素組成的不同單質(zhì)互為同素異形體。圖1所示的幾種碳單質(zhì),它們的組成元素均為碳元素,因此,它們互為同素異形體;其中金剛石屬于原子晶體;C60屬于分子晶體,C60間的作用力是范德華力。(2)酞菁和鈷酞菁的分子結(jié)構(gòu)如圖2所示。③酞菁分子中所有原子共平面,其中p軌道能提供一對(duì)電子的N原子是

(填圖2酞菁中N原子的標(biāo)號(hào))。鈷酞菁分子中,鈷離子的化合價(jià)為

,氮原子提供孤對(duì)電子與鈷離子形成

鍵。+2配位解析:(2)已知酞菁分子中所有原子共平面,則其分子中所有的C原子和所有的N原子均為sp2雜化,且分子中存在大π鍵,其中標(biāo)號(hào)為①和②的N原子均有一對(duì)電子占據(jù)了一個(gè)sp2雜化軌道,其p軌道只能提供1個(gè)電子參與形成大π鍵,標(biāo)號(hào)為③的N原子的p軌道能提供一對(duì)電子參與形成大π鍵,因此標(biāo)號(hào)為③的N原子形成的N—H易斷裂從而電離出H+;酞菁分子電離出2個(gè)H+形成的酞菁離子與鈷離子通過配位鍵結(jié)合成鈷酞菁分子,因此,鈷離子的化合價(jià)為+2,氮原子提供孤對(duì)電子與鈷離子形成配位鍵。(3)氣態(tài)AlCl3通常以二聚體Al2Cl6的形式存在,其空間結(jié)構(gòu)如圖3a所示,二聚體中Al的軌道雜化類型為

。AlF3的熔點(diǎn)為1090℃,遠(yuǎn)高于AlCl3的192℃,由此可以判斷鋁氟之間的化學(xué)鍵為

鍵。AlF3結(jié)構(gòu)屬立方晶系,晶胞如圖3b所示,F-的配位數(shù)為

。若晶胞參數(shù)為apm,晶體密度ρ=

g·cm-3(列出計(jì)算式,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)。sp3離子22.(2021·全國(guó)甲卷,35)我國(guó)科學(xué)家研發(fā)的全球首套千噸級(jí)太陽能燃料合成項(xiàng)目被形象地稱為“液態(tài)陽光”計(jì)劃。該項(xiàng)目通過太陽能發(fā)電電解水制氫,再采用高選擇性催化劑將二氧化碳加氫合成甲醇?；卮鹣铝袉栴}:(1)太陽能電池板主要材料為單晶硅或多晶硅。Si的價(jià)電子層的電子排布式為

;單晶硅的晶體類型為

。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(hào))。3s23p2原子晶體(或共價(jià)晶體)sp3

②解析:(1)基態(tài)硅原子M層有4個(gè)電子,分別填充于3s和3p能級(jí)軌道中,則基態(tài)硅原子價(jià)電子排布式為3s23p2。單質(zhì)硅熔、沸點(diǎn)高,硬度大,是原子晶體。SiCl4的中心原子硅原子周圍有4對(duì)成鍵電子對(duì),則Si采取sp3雜化。由中間體SiCl4(H2O)的結(jié)構(gòu)可知,Si原子周圍有5對(duì)成鍵電子對(duì),故該雜化軌道含1個(gè)s雜化軌道、3個(gè)p雜化軌道和1個(gè)d雜化軌道,則Si采取的雜化類型為sp3d。(2)CO2分子中存在

個(gè)σ鍵和

個(gè)π鍵。22(3)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

。解析:(3)甲醇的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是CH3OH,1個(gè)甲醇分子可形成1個(gè)分子間氫鍵,而1個(gè)H2O分子可形成2個(gè)分子間氫鍵,水中氫鍵比例比甲醇的高,故水的沸點(diǎn)比甲醇的高,甲硫醇中不存在氫鍵,其沸點(diǎn)最低。甲醇和水均能形成分子間氫鍵,而甲硫醇不能,且水比甲醇的氫鍵多(4)我國(guó)科學(xué)家發(fā)明了高選擇性的二氧化碳加氫合成甲醇的催化劑,其組成為ZnO/ZrO2固溶體。四方ZrO2晶胞如圖所示。Zr4+在晶胞中的配位數(shù)是

,晶胞參數(shù)為apm、apm、cpm,該晶體密度為

g·cm-3(寫出表達(dá)式)。在ZrO2中摻雜少量ZnO后形成的催化劑,化學(xué)式可表示為ZnxZr1-xOy,則y=

(用x表達(dá))。82-x命題點(diǎn)2023年2022年2021年2020年2019年甲乙甲乙甲乙ⅠⅡⅢⅠⅡⅢ電子排布式、電離能和電負(fù)性√√√√√√√√√√√√以“價(jià)層理論”為媒,探知分子的空間結(jié)構(gòu)與雜化√√√√√√√√√√√√原子、分子、晶體具體結(jié)構(gòu)性質(zhì)分析的答題策略√√√√√√√√√√√√“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”強(qiáng)力突破晶胞的計(jì)算及綜合題答題思維√√√√√√√√√√√物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)大題通常會(huì)以某種元素、物質(zhì)或新材料的組成元素為背景材料,圍繞這幾種元素的原子及其化合物從不同的角度進(jìn)行設(shè)問,達(dá)到對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)模塊知識(shí)點(diǎn)的覆蓋性考查。從題目設(shè)計(jì)形式上看,題干一般先給出一定的材料背景,然后設(shè)置3道左右的小問題,小題的考查點(diǎn)從簡(jiǎn)單的原子結(jié)構(gòu)到抽象的晶胞結(jié)構(gòu)逐步深入。從近些年全國(guó)卷考查情況來看,本類型題目考查基本穩(wěn)定,同時(shí)有創(chuàng)新的苗頭,比如2021年全國(guó)甲卷出現(xiàn)了d型雜化,2022年全國(guó)甲卷畫出(HF)3的鏈狀結(jié)構(gòu)這種非常規(guī)氫鍵知識(shí)考查,2022年全國(guó)乙卷晶體計(jì)算出現(xiàn)了晶體摩爾體積計(jì)算,2023年全國(guó)甲卷出現(xiàn)了判斷能提供一對(duì)電子的N原子。預(yù)測(cè)2024年高考此部分內(nèi)容仍然相對(duì)穩(wěn)定,在某些小知識(shí)點(diǎn)上可能會(huì)謀求一定的創(chuàng)新。在平常?？贾?多注意氫鍵、雜化、晶體結(jié)構(gòu)的一些非常規(guī)考題。1.基態(tài)原子核外電子排布規(guī)律(1)能量最低原理:基態(tài)原子核外電子優(yōu)先占據(jù)能量最低的原子軌道。(2)泡利原理:每個(gè)原子軌道上最多只能容納2個(gè)自旋狀態(tài)相反的電子。(3)洪特規(guī)則:當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí),基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道,且自旋狀態(tài)相同。NO.2“拆”大題拆分——這么拆,這么練,各個(gè)擊破!電子排布式、電離能和電負(fù)性必備知識(shí)2.核外電子排布的四種表示方法表示方法舉例電子排布式Fe:1s22s22p63s23p63d64s2簡(jiǎn)化表示式Fe:[Ar]3d64s2價(jià)電子排布式Fe:3d64s2電子排布圖(或軌道表示式)價(jià)電子排布圖(或價(jià)電子軌道表示式)注意:①3d能級(jí)半充滿、全充滿更穩(wěn)定。Cr、Cu的電子排布式分別為1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1,而非1s22s22p63s23p63d44s2、1s22s22p63s23p63d94s2。②雖然電子填充是按照4s、3d的順序,但書寫電子排布式時(shí)仍按照3d、4s的順序書寫。3.電離能、電負(fù)性(1)元素第一電離能與電負(fù)性的周期性變化。元素的第一電離能電負(fù)性同周期(從左到右)同主族(自上而下)同周期(從左到右)同主族(自上而下)元素的第一電離能總體上呈增大的趨勢(shì)元素的第一電離能逐漸減小主族元素的電負(fù)性逐漸增大主族元素的電負(fù)性逐漸減小注意:同周期堿金屬元素的第一電離能最小,稀有氣體元素的第一電離能最大;同周期第一電離能ⅡA>ⅢA、ⅤA>ⅥA。(2)電離能、電負(fù)性的應(yīng)用。①電離能的應(yīng)用。判斷元素金屬性的強(qiáng)弱電離能越小,金屬越容易失去電子,金屬性越強(qiáng);反之越弱判斷元素的化合價(jià)如果某元素的In+1?In,則該元素的常見化合價(jià)為+n,如鈉元素I2?I1,所以鈉元素的常見化合價(jià)為+1②電負(fù)性的應(yīng)用。素養(yǎng)提能1.(1)(2020·全國(guó)Ⅱ卷)基態(tài)Ti原子的核外電子排布式為

。1s22s22p63s23p63d24s2解析:(1)Ti是22號(hào)元素,故其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2。(2)(2020·全國(guó)Ⅰ卷)基態(tài)Fe2+與Fe3+離子中未成對(duì)的電子數(shù)之比為

。解析:(2)(3)(2019·全國(guó)Ⅱ卷)Fe成為陽離子時(shí)首先失去

軌道電子,Sm的價(jià)層電子排布式為4f66s2,Sm3+價(jià)層電子排布式為

。4s解析:(3)Fe的價(jià)層電子排布式為3d64s2,其陽離子Fe2+、Fe3+的價(jià)層電子排布式分別是3d6、3d5,兩者均首先失去4s軌道上的電子;Sm失去3個(gè)電子成為Sm3+時(shí),首先失去6s軌道上的電子,然后失去1個(gè)4f軌道上的電子,故Sm3+的價(jià)層電子排布式為4f5。4f5(4)(2019·全國(guó)Ⅰ卷)下列狀態(tài)的鎂中,電離最外層一個(gè)電子所需能量最大的是

(填標(biāo)號(hào))。A解析:(4)由題給信息知,A項(xiàng)和D項(xiàng)代表Mg+,B項(xiàng)和C項(xiàng)代表Mg。A項(xiàng),Mg+再失去一個(gè)電子較難,即第二電離能大于第一電離能,所以電離最外層一個(gè)電子所需能量A>B;3p能級(jí)的能量高于3s能級(jí),3p能級(jí)上電子較3s能級(jí)上易失去,故電離最外層一個(gè)電子所需能量A>C、A>D,故選A。(5)(2018·全國(guó)Ⅰ卷)下列Li原子電子排布圖表示的狀態(tài)中,能量最低和最高的分別為

、

(填標(biāo)號(hào))。DC2.(1)(2018·全國(guó)Ⅱ卷)基態(tài)Fe原子價(jià)層電子的電子排布圖(軌道表達(dá)式)為

,基態(tài)S原子電子占據(jù)最高能級(jí)的電子云輪廓圖為

形。啞鈴(紡錘)解析:(1)基態(tài)Fe原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,因此其價(jià)層電子的電子排布圖為;基態(tài)S原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p4,最高能級(jí)為3p,其電子云輪廓圖為啞鈴形。(2)(2018·全國(guó)Ⅲ卷)鋅在工業(yè)中有重要作用,也是人體必需的微量元素。①Zn原子核外電子排布式為

。1s22s22p63s23p63d104s2解析:(2)①鋅原子核外有30個(gè)電子,因此其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2,也可寫作[Ar]3d104s2。(或[Ar]3d104s2)②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)

I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是

。大于解析:②鋅原子價(jià)電子排布式為3d104s2,為全滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),較難失去電子,銅原子價(jià)電子排布式為3d104s1,較易失去一個(gè)電子,因此Zn的第一電離能大于Cu的第一電離能。Zn核外電子排布為全滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),較難失電子(3)(2020·全國(guó)Ⅱ卷)CaTiO3的組成元素的電負(fù)性大小順序是

。O>Ti>Ca解析:(3)Ca、Ti同為第四周期的金屬元素,Ca在Ti的左邊,根據(jù)同一周期從左到右,元素的電負(fù)性依次增大,可知電負(fù)性Ti>Ca。O為活潑非金屬元素,其電負(fù)性最大。故三者電負(fù)性由大到小的順序是O>Ti>Ca。(4)(2020·全國(guó)Ⅲ卷)NH3BH3分子中,與N原子相連的H呈正電性(Hδ+),與B原子相連的H呈負(fù)電性(Hδ-),電負(fù)性大小順序是

。N>H>B解析:(4)(5)(2020·全國(guó)Ⅰ卷)Li及其周期表中相鄰元素的第一電離能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na),原因是

。I1(Be)>I1(B)>I1(Li),原因是

。Na與Li同族,Na電子層數(shù)多,I1/(kJ·mol-1)Li520Be900B801Na496Mg738Al578原子半徑大,易失電子Li、Be、B同周期,核電荷數(shù)依次增加。Be為1s22s2全滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),第一電離能最大。與Li相比,B核電荷數(shù)大,原子半徑小,較難失去電子,第一電離能較大(1)基態(tài)氮原子的價(jià)電子排布式為

。2s22p3解析:(1)基態(tài)氮原子的價(jià)電子排布式為2s22p3。(2)圖a、b、c分別表示B、C、N、O的逐級(jí)電離能變化趨勢(shì)(縱坐標(biāo)的標(biāo)度不同)。第一電離能的變化圖是

(填字母,下同),判斷的根據(jù)是

;第二電離能的變化圖是

。a同周期元素從左到右,第一電離能呈增大趨勢(shì),但由于氮原子2p能級(jí)半充滿較穩(wěn)定,第一電離能大于相鄰元素b解析:(2)同周期元素從左到右,第一電離能呈增大趨勢(shì),但由于氮原子2p能級(jí)半充滿較穩(wěn)定,第一電離能大于相鄰元素,則第一電離能的變化圖為a。B原子失去一個(gè)電子后2s能級(jí)全充滿,2p能級(jí)全空,O原子失去一個(gè)電子后2p能級(jí)半充滿,這兩種元素此時(shí)第二電離能大于同周期相鄰元素,則第二電離能的變化圖為b。4.(2023·河南鄭州二模節(jié)選)中國(guó)科學(xué)院某團(tuán)隊(duì)研究六方相砷化鎳(NiAs)型到正交相磷化錳(MnP)型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋰硫催化劑的精確設(shè)計(jì)。回答下列問題:(1)Li、P、S三種元素中,電負(fù)性最小的是

。第三周期元素中第一電離能比P大的元素有

種。Li解析:(1)Li、P、S中,Li為金屬元素,容易失去電子,電負(fù)性最小;一般情況下同一周期的元素,原子序數(shù)越大,第一電離能也越大,但第ⅤA族的元素原子最外層p軌道處于半充滿的穩(wěn)定狀態(tài),其第一電離能大于同周期相鄰元素,第一電離能P>S,故第三周期元素中第一電離能比P大的元素有Cl、Ar2種。2(2)基態(tài)S原子核外有

個(gè)電子自旋狀態(tài)相同?；鶓B(tài)As原子的電子排布式為

。9或7解析:(2)基態(tài)S原子的電子排布式為1s22s22p63s23p4,有7個(gè)或9個(gè)電子自旋狀態(tài)相同;基態(tài)As原子的電子排布式為[Ar]3d104s24p3。[Ar]3d104s24p35.(2023·四川宜賓二診節(jié)選)鐵及其化合物在生活、生產(chǎn)中有重要應(yīng)用。乳酸亞鐵[CH3CH(OH)COO]2Fe是一種常用的補(bǔ)鐵劑。回答下列問題:(1)Fe2+的價(jià)電子排布式是

。3d6解析:(1)基態(tài)Fe原子核外電子排布式為[Ar]3d64s2,Fe2+核外電子排布式為[Ar]3d6,因此亞鐵離子的價(jià)電子排布式為3d6。(2)乳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解析:(2)乳酸亞鐵中含有元素為H、C、O、Fe,鐵元素為金屬元素,電負(fù)性最小,同周期元素從左向右電負(fù)性逐漸增大,O的電負(fù)性最大,碳?xì)浠衔镏蠬為正價(jià),則C的電負(fù)性大于H的,因此電負(fù)性由大到小的順序是O>C>H>Fe。(3)C與O中,第一電離能較大的是

,O的第二電離能遠(yuǎn)大于第一電離能的原因是

。O(氧)解析:(3)同周期元素從左向右第一電離能呈增大的趨勢(shì),即O的第一電離能大于C的,基態(tài)O原子電子排布式為1s22s22p4,失去一個(gè)電子后,電子排布式為1s22s22p3,2p能級(jí)半充滿,能量低,較穩(wěn)定,再失去一個(gè)電子較困難。O原子失去一個(gè)電子后,2p能級(jí)半充滿,能量低,較穩(wěn)定,再失去一個(gè)電子較困難以“價(jià)層理論”為媒,探知分子的空間必備知識(shí)1.共價(jià)鍵(1)分類。結(jié)構(gòu)與雜化(2)σ鍵、π鍵的判斷方法。由軌道重疊方式判斷“頭碰頭”重疊為σ鍵,“肩并肩”重疊為π鍵由共用電子對(duì)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(3)配位鍵。①配位鍵的形成:成鍵原子一方提供孤電子對(duì),另一方提供空軌道形成的共價(jià)鍵。(4)配合物。①配合物的結(jié)構(gòu)(以[Cu(NH3)4]SO4為例):②中心原子:提供空軌道,多為過渡元素的離子,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等。③配位體:提供孤電子對(duì),多為有孤電子對(duì)的分子或離子,如H2O、NH3、CO、F-、Cl-、CN-等。④配位數(shù):與中心原子形成配位鍵的原子或離子的個(gè)數(shù),通常配位數(shù)是離子電荷數(shù)的2倍,比如Ag+配位數(shù)為2,Cu2+配位數(shù)為4(也有例外)。2.確定分子或離子立體構(gòu)型的三種方法(1)雜化軌道理論。①基本觀點(diǎn):雜化軌道成鍵滿足原子軌道最大重疊要求,雜化軌道形成的共價(jià)鍵更加牢固。②雜化軌道類型與分子或離子的立體構(gòu)型的關(guān)系。(2)價(jià)層電子對(duì)互斥理論。①基本觀點(diǎn):分子中的價(jià)層電子對(duì)(包括成鍵電子對(duì)和孤電子對(duì))由于相互排斥作用,盡可能在空間上彼此遠(yuǎn)離。說明:a.m為與中心原子成鍵的配位原子個(gè)數(shù)。b.陽離子要減去電荷數(shù),陰離子要加上電荷數(shù)。c.鹵素及H原子作配位原子時(shí)提供1個(gè)價(jià)電子。d.氧原子作中心原子時(shí)提供6個(gè)價(jià)電子,作配位原子時(shí),不提供電子。③價(jià)層電子對(duì)空間構(gòu)型與分子的立體構(gòu)型。價(jià)層電子對(duì)空間構(gòu)型是價(jià)層電子對(duì)(包括成鍵電子對(duì)、孤電子對(duì))的立體構(gòu)型,分子的立體構(gòu)型指的是成鍵電子對(duì)空間構(gòu)型。中心原子無孤電子對(duì),兩者構(gòu)型一致;中心原子有孤電子對(duì),兩者構(gòu)型不同。④價(jià)層電子對(duì)互斥理論在判斷分子或離子的立體構(gòu)型中的應(yīng)用。價(jià)層電子對(duì)數(shù)目電子對(duì)的空間構(gòu)型成鍵電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)分子或離子的立體構(gòu)型實(shí)例2直線形20直線形CO2、C2H23三角形30平面三角形BF3、SO321V形SnCl2、PbCl2(3)等電子原理及應(yīng)用。①等電子原理的概念:原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的分子(即等電子體)具有相似的化學(xué)鍵特征,它們的許多性質(zhì)是相近的。②等電子體的尋找方法。豎換——同族替換換同族原子(同族原子價(jià)電子數(shù)相同)以尋找NH3的等電子體為例NH3

PH3、AsH3③常見的等電子體及立體構(gòu)型。3.價(jià)層電子對(duì)互斥對(duì)分子鍵角的影響(1)價(jià)層電子對(duì)之間相互排斥,盡可能在空間上彼此遠(yuǎn)離。斥力大小順序:孤電子對(duì)>成鍵電子對(duì)(三鍵>雙鍵>單鍵)。(2)孤電子對(duì)對(duì)鍵角的影響。中心原子同雜化,孤電子對(duì)越多,由于排斥力作用,鍵角越小,可以記為“同雜孤多角小”。例如鍵角CH4>NH3>H2O。(3)同類型分子:配位原子電負(fù)性越大或中心原子電負(fù)性越小,成鍵電子對(duì)間的距離越遠(yuǎn),排斥越小,鍵角越小。例如NH3與NF3,成鍵電子對(duì)間的距離后者更遠(yuǎn),因此其鍵角更小。素養(yǎng)提能配位Nsp3sp2(2)(2019·全國(guó)Ⅰ卷)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)能與Mg2+、Cu2+等金屬離子形成穩(wěn)定環(huán)狀離子,其原因是

,其中與乙二胺形成的化合物穩(wěn)定性相對(duì)較高的是

(填“Mg2+”或“Cu2+”)。解析:(2)由于乙二胺的兩個(gè)N可提供孤電子對(duì)給金屬離子形成配位鍵,因此乙二胺能與Mg2+、Cu2+等金屬離子形成穩(wěn)定環(huán)狀離子;由于銅離子的半徑較大,因此與乙二胺形成的化合物穩(wěn)定性相對(duì)較高的是Cu2+。乙二胺的兩個(gè)N提供孤電子對(duì)給金屬離子形成配位鍵Cu2+2.(2023·四川宜賓二診節(jié)選)鐵及其化合物在生活、生產(chǎn)中有重要應(yīng)用。無水FeCl2可與NH3形成[Fe(NH3)6]Cl2。(1)[Fe(NH3)6]Cl2中Fe2+的配位數(shù)為

。解析:(1)[Fe(NH3)6]Cl2中[Fe(NH3)6]2+為內(nèi)界,2個(gè)Cl-為外界,6個(gè)NH3與Fe2+形成配位鍵,亞鐵離子的配位數(shù)為6。6(2)NH3的立體構(gòu)型是

,其中N原子的雜化方式是

。解析:(2)NH3的中心原子N形成3個(gè)σ鍵,有1對(duì)孤電子對(duì),價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,立體構(gòu)型為三角錐形,雜化軌道數(shù)等于價(jià)層電子對(duì)數(shù),因此N原子的雜化軌道類型為sp3。三角錐形sp3雜化3.Na2FeO4、Li4Ti5O12和LiFePO4均可用作電極材料。請(qǐng)回答下列問題。正四面體形sp3合理即可)(2)[Ti(H2O)6]Cl3為紫色晶體,其中1mol陽離子中所含σ鍵的數(shù)目為

;[Ti(H2O)6]Cl3中存在的作用力類型有

(填字母)。A.氫鍵B.配位鍵C.共價(jià)鍵

D.離子鍵E.金屬鍵解析:(2)[Ti(H2O)6]Cl3為紫色晶體,1個(gè)H2O中含有2個(gè)σ鍵,Ti3+和H2O形成σ鍵,故1mol[Ti(H2O)6]3+中所含σ鍵的數(shù)目為18NA(或18×6.02×1023);[Ti(H2O)6]Cl3中鈦離子與水分子形成配位鍵,水分子中H、O之間存在共價(jià)鍵,六水合鈦離子與氯離子之間存在離子鍵,不存在氫鍵和金屬鍵。18NA(或18×6.02×1023)BCD4.(2023·廣西模擬節(jié)選)ⅤA族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。根據(jù)所學(xué)知識(shí)回答下列問題。(1)NH3、PH3、AsH3是同主族元素的氫化物,其中鍵角最小的是

。解析:(1)NH3、PH3、AsH3是同主族元素的氫化物,N、P、As的電負(fù)性逐漸減小,成鍵電子對(duì)間的排斥力減小,因此其鍵角逐漸減小,則鍵角最小的是AsH3。AsH3sp2、sp、sp(3)N原子之間可以形成π鍵,而As原子之間較難形成π鍵。從原子結(jié)構(gòu)角度分析,其原因?yàn)?/p>

。解析:(3)N原子之間可以形成π鍵,而As原子之間較難形成π鍵。從原子結(jié)構(gòu)角度分析,其原因?yàn)镹原子半徑較小,形成的σ鍵短,而As原子半徑大,形成的σ鍵長(zhǎng),p-p軌道“肩并肩”重疊很少或幾乎不重疊。As原子半徑大,形成的σ鍵長(zhǎng),p-p軌道“肩并肩”重疊很少或幾乎不重疊正四面體形SiF4(或CCl4、SiCl4等,答案合理即可)原子、分子、晶體具體結(jié)構(gòu)、性質(zhì)分析的必備知識(shí)1.化學(xué)鍵的極性與分子極性的關(guān)系(1)化學(xué)鍵的極性取決于成鍵原子是否相同(同種原子是非極性鍵,不同種原子是極性鍵)。答題策略(2)分子的極性取決于共價(jià)鍵的極性和分子的立體構(gòu)型。類型實(shí)例鍵的極性分子的立體構(gòu)型分子的極性X2H2、N2非極性鍵直線形非極性分子XYHCl、NO極性鍵直線形極性分子XY2(X2Y)CO2、CS2極性鍵直線形非極性分子SO2極性鍵V形極性分子H2O、H2S極性鍵V形極性分子XY3BF3極性鍵平面三角形非極性分子NH3極性鍵三角錐形極性分子XY4CH4、CCl4極性鍵正四面體形非極性分子2.共價(jià)鍵、氫鍵、范德華力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響項(xiàng)目范德華力氫鍵共價(jià)鍵作用微粒分子與N、O、F成鍵的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(duì)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(duì)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)分子間氫鍵使物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)升高,溶解度增大;分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)降低,溶解度降低鍵能越大,穩(wěn)定性越強(qiáng)3.分子結(jié)構(gòu)對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)對(duì)溶解度的影響。“相似相溶”規(guī)律:非極性分子組成的溶質(zhì)一般能溶于非極性分子組成的溶劑,極性分子組成的溶質(zhì)一般能溶于極性分子組成的溶劑。如果溶質(zhì)分子與溶劑分子間能形成氫鍵,則溶劑和溶質(zhì)之間的氫鍵作用力越大,溶解性越好。(2)對(duì)無機(jī)含氧酸分子酸性的影響。①無機(jī)含氧酸可寫成(HO)mROn。②如果成酸元素R相同,則n值越大(非羥基氧原子越多),酸性越強(qiáng),如酸性HClO<HClO2<HClO3<HClO4。4.范德華力、氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)范德華力存在于分子晶體中,對(duì)物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度都有影響。①范德華力越大,分子晶體熔點(diǎn)、沸點(diǎn)越高;溶質(zhì)分子與溶劑分子間的范德華力越大,則溶質(zhì)分子的溶解度越大。②對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),相對(duì)分子質(zhì)量越大,范德華力越大。(2)氫鍵分為分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵,影響物質(zhì)性質(zhì)的主要是分子間氫鍵。①氫鍵具有方向性和飽和性,形成分子內(nèi)氫鍵后,就減少了分子間氫鍵的形成。②分子間氫鍵使物質(zhì)熔、沸點(diǎn)升高,溶解度增大。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:原子晶體>離子晶體>分子晶體。(2)同類型晶體的熔、沸點(diǎn)比較。①原子晶體。元素非金屬性越強(qiáng),形成共價(jià)鍵越短,鍵越牢固,晶體的熔、沸點(diǎn)越高,如熔點(diǎn):金剛石>碳化硅>硅。②離子晶體。陰、陽離子的電荷數(shù)越多,離子半徑越小,則離子間離子鍵越強(qiáng),其晶體的熔、沸點(diǎn)就越高,如熔點(diǎn):MgO>NaCl>CsCl。③分子晶體。a.具有氫鍵的分子晶體熔、沸點(diǎn)反常地高,如熔點(diǎn):H2O>H2Te>H2Se>H2S。易形成分子間氫鍵的物質(zhì)熔、沸點(diǎn)高于易形成分子內(nèi)氫鍵的物質(zhì),如沸點(diǎn):對(duì)羥基苯甲醛>鄰羥基苯甲醛。b.組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對(duì)分子質(zhì)量越大,熔、沸點(diǎn)越高,如熔點(diǎn):SnH4>GeH4>SiH4>CH4。c.組成和結(jié)構(gòu)不相似的分子晶體(相對(duì)分子質(zhì)量接近),分子的極性越大,其熔、沸點(diǎn)越高,如熔點(diǎn):CO>N2,CH3OH>CH3CH3。④金屬晶體。金屬離子半徑越小,離子所帶電荷數(shù)越多,金屬鍵越強(qiáng),金屬熔、沸點(diǎn)就越高,如熔、沸點(diǎn):Al>Mg>Na。6.晶體類型的判斷方法(1)依據(jù)物質(zhì)的類別判斷。金屬氧化物(如K2O、Na2O2等)、強(qiáng)堿(如NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體;大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼外)、非金屬氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、酸、絕大多數(shù)有機(jī)物(除有機(jī)鹽外)是分子晶體。常見的原子晶體中單質(zhì)有金剛石、晶體硅、晶體硼等;常見的原子晶體中化合物有碳化硅、二氧化硅等。金屬單質(zhì)(注:汞在常溫下為液體)與合金是金屬晶體。(2)依據(jù)晶體的特征性質(zhì)判斷。熔、沸點(diǎn)較低的化合物形成分子晶體;熔、沸點(diǎn)較高,且在水溶液中或熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物形成離子晶體;熔、沸點(diǎn)很高,不導(dǎo)電,不溶于一般溶劑的物質(zhì)形成原子晶體;能導(dǎo)電、傳熱、具有延展性的晶體為金屬晶體。依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷,一般情況下,硬度:原子晶體>離子晶體>分子晶體,金屬晶體多數(shù)硬度大,但也有較小的。1.(1)(2020·全國(guó)Ⅱ卷)Ti的四鹵化物熔點(diǎn)如表所示,TiF4熔點(diǎn)高于其他三種鹵化物,自TiCl4至TiI4熔點(diǎn)依次升高,原因是

。素養(yǎng)提能TiF4是化合物TiF4TiCl4TiBr4TiI4熔點(diǎn)/℃377-24.1238.3155離子晶體,熔點(diǎn)高,其余三種均為分子晶體,隨著相對(duì)分子質(zhì)量增大,分子間作用力增大,熔點(diǎn)逐漸升高解析:(1)一般不同類型的晶體的熔、沸點(diǎn)是原子晶體>離子晶體>分子晶體,TiF4是離子晶體,其余三種則為分子晶體,故TiF4的熔點(diǎn)高于其他三種物質(zhì);TiCl4、TiBr4、TiI4均為分子晶體,對(duì)于組成與結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,其相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,熔點(diǎn)越高。解釋表中氧化物之間熔點(diǎn)差異的原因

。(2)(2019·全國(guó)Ⅰ卷)一些氧化物的熔點(diǎn)如下表所示:解析:(2)由于Li2O、MgO為離子晶體,P4O6、SO2為分子晶體,晶格能MgO>Li2O,分子間作用力(相對(duì)分子質(zhì)量)P4O6>SO2,所以熔點(diǎn)大小順序是MgO>Li2O>P4O6>SO2。Li2O、MgO為離子晶體,P4O6、氧化物L(fēng)i2OMgOP4O6SO2熔點(diǎn)/℃1570280023.8-75.5SO2為分子晶體,晶格能MgO>Li2O,分子間作用力(相對(duì)分子質(zhì)量)P4O6>SO22.(2023·陜西西安二模節(jié)選)中醫(yī)藥作為中國(guó)優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的典范,是凝聚著祖先的智慧和經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶。礦物藥的成分主要為金屬﹑金屬氧化物﹑鹽等。例如生石灰可用于止血,輕質(zhì)氧化鎂可用于治療便秘。熔點(diǎn)CaO

(填“大于”或“小于”)MgO,請(qǐng)解釋原因:

。解析:離子晶體的離子鍵強(qiáng)度與離子所帶的電荷數(shù)和離子半徑有關(guān),離子所帶電荷數(shù)越多,離子半徑越小,離子鍵越強(qiáng),熔點(diǎn)越高,故熔點(diǎn)CaO小于MgO。小于均為離子化合物,陰離子相同,Ca2+和Mg2+所帶的電荷數(shù)相同,r(Ca2+)>r(Mg2+),所以CaO的離子鍵弱于MgO的離子鍵,熔點(diǎn)CaO小于MgO兩者3.(2023·重慶模擬預(yù)測(cè)節(jié)選)回答下列問題:(1)已知固態(tài)NH3、H2O、HF中的氫鍵的鍵能如下表所示:物質(zhì)及其氫鍵HF(s):F—H…FH2O(s):O—H…ONH3(s):N—H…N鍵能/(kJ·mol-1)28.118.85.4結(jié)構(gòu)示意圖:H2O、HF、NH3沸點(diǎn)依次降低的原因是

。雖然單個(gè)氫鍵的能量大小順序是HF>H2O>NH3,但從各固態(tài)物質(zhì)中的氫鍵結(jié)構(gòu)可以推知,液態(tài)H2O、HF、NH3中氫鍵數(shù)量各不相同,狀態(tài)變化時(shí)要克服的氫鍵的總能量大小順序是H2O>HF>NH3,所以H2O、HF、NH3沸點(diǎn)依次降低解析:(1)雖然單個(gè)氫鍵的能量大小順序是HF>H2O>NH3,但從各固態(tài)物質(zhì)中的氫鍵結(jié)構(gòu)可以推知,液態(tài)H2O、HF、NH3中氫鍵數(shù)量各不相同,狀態(tài)變化時(shí)要克服的氫鍵的總能量大小順序是H2O>HF>NH3,所以H2O、HF、NH3沸點(diǎn)依次降低。各物質(zhì)的熔點(diǎn)從GaCl3、GaBr3、GaI3到GaF3依次升高,原因是

。(2)鎵的鹵化物熔點(diǎn)如下表所示:GaF3為離子晶體,熔點(diǎn)最高,其他三種均為分子晶體,組成與結(jié)構(gòu)相似,分子間作用力隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增大,熔點(diǎn)逐漸升高物質(zhì)GaF3GaCl3GaBr3GaI3熔點(diǎn)/℃100078124213解析:(2)各物質(zhì)的熔點(diǎn)從GaCl3、GaBr3、GaI3到GaF3依次升高,原因是GaF3為離子晶體,熔點(diǎn)最高,其他三種均為分子晶體,組成與結(jié)構(gòu)相似,分子間作用力隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增大,熔點(diǎn)逐漸升高。ZnF2和ZnCl2熔點(diǎn)相差較大,后三者熔點(diǎn)相差較小,原因是

。4.(2022·浙江模擬節(jié)選)回答下列問題。(1)四種晶體的熔點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表:ZnF2是物質(zhì)ZnF2ZnCl2ZnBr2ZnI2熔點(diǎn)/℃872283394446離子晶體,而ZnCl2是分子晶體,離子鍵的作用力大于分子間作用力,故ZnF2和ZnCl2熔點(diǎn)相差較大;ZnCl2、ZnBr2、ZnI2均是分子晶體,組成與結(jié)構(gòu)相似,分子間作用力相差較小,故熔點(diǎn)相差較小解析:(1)ZnF2是離子晶體,而ZnCl2是分子晶體,離子鍵的作用力大于分子間作用力,故ZnF2和ZnCl2熔點(diǎn)相差較大;ZnCl2、ZnBr2、ZnI2均是分子晶體,組成與結(jié)構(gòu)相似,分子間作用力相差較小,故熔點(diǎn)相差較小。沸點(diǎn):鄰羥基苯甲醛

(填“>”“=”或“<”)對(duì)羥基苯甲醛,主要原因是

。(2)互為同分異構(gòu)體的兩種有機(jī)物形成氫鍵如圖所示:<鄰羥基苯甲醛形成分子內(nèi)氫鍵,沸點(diǎn)降低,對(duì)羥基苯甲醛形成分子間氫鍵,沸點(diǎn)升高解析:(2)分子內(nèi)形成氫鍵,熔、沸點(diǎn)通常降低,分子間有氫鍵的物質(zhì)熔、沸點(diǎn)通常升高,因?yàn)猷徚u基苯甲醛在分子內(nèi)形成了氫鍵,對(duì)羥基苯甲醛形成了分子間氫鍵,則沸點(diǎn)鄰羥基苯甲醛<對(duì)羥基苯甲醛。5.(2023·新疆阿勒泰模擬節(jié)選)釹鐵硼磁鐵在絕對(duì)零度時(shí)磁性僅次于鈥磁鐵,但是在常溫下磁性遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于目前已知的所有永久磁鐵。生產(chǎn)釹鐵硼磁鐵的主要原料有稀土金屬釹、純鐵、鋁、硼及其他稀土原料。(1)實(shí)驗(yàn)測(cè)得AlCl3的實(shí)際存在形式為Al2Cl6,其分子的球棍模型如圖所示。已知Al2Cl6分子中正負(fù)電荷中心重合,則Al2Cl6屬于

(填“極性”或“非極性”)分子,分子中Al采取

雜化。

非極性sp3

解析:(1)已知Al2Cl6分子中正負(fù)電荷中心重合,則Al2Cl6屬于非極性分子;分子中Al形成4個(gè)σ鍵,采取sp3雜化。(2)硼元素及與其同周期相鄰兩種元素第一電離能由大到小的順序?yàn)?/p>

(用元素符號(hào)表示)。晶體硼的熔點(diǎn)比晶體硅高,原因是

。C>Be>B硼原子半徑小于硅原子半徑,B—B的鍵長(zhǎng)比Si—Si的鍵長(zhǎng)短,鍵能大,因此晶體硼熔點(diǎn)高于晶體硅晶體硼和晶體硅均為原子晶體,解析:(2)同一周期元素隨著原子序數(shù)變大,第一電離能呈增大趨勢(shì),但是第ⅡA族元素第一電離能大于同周期相鄰元素,故硼元素及與其同周期相鄰兩種元素第一電離能由大到小的順序?yàn)镃>Be>B;晶體硼和晶體硅均為原子晶體,硼原子半徑小于硅原子半徑,B—B的鍵長(zhǎng)比Si—Si的鍵長(zhǎng)短,鍵能大,因此晶體硼熔點(diǎn)高于晶體硅。6.回答下列問題:(1)氨極易溶于水的原因?yàn)?/p>

。(2)HF和HCl在水中的溶解度HF

(填“>”“<”或“=”)HCl,原因是

。(3)水由液體形成固體后密度卻減小,原因是

。氨和水都是極性分子,相似相溶;氨分子與水分子間能形成氫鍵>HF分子與水分子之間能形成氫鍵,氫鍵的存在能增強(qiáng)物質(zhì)在水中的溶解性水由液體形成固體時(shí),由于氫鍵的作用使分子間距離增大,空間利用率降低,密度減小“證據(jù)推理模型認(rèn)知”強(qiáng)力突破晶胞的必備知識(shí)1.幾種常見的晶胞結(jié)構(gòu)計(jì)算及綜合題答題思維晶胞結(jié)構(gòu)所含粒子數(shù)配位數(shù)面心立方(含4個(gè)原子)12體心立方(含2個(gè)原子)8NaCl(含4個(gè)Na+、4個(gè)Cl-)6干冰(含4個(gè)CO2)12CaF2(含4個(gè)Ca2+、8個(gè)F-)Ca2+:8,F-:4金剛石(含8個(gè)C)42.晶胞的表示(1)晶胞參數(shù)。晶胞的形狀和大小可以用6個(gè)參數(shù)來表示,包括晶胞的3組棱長(zhǎng)a、b、c和3組棱相互間的夾角α、β、γ。如立方晶胞中,晶胞參數(shù)a=b=c,α=β=γ=90°。(2)原子坐標(biāo)參數(shù),表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置。3.晶胞的計(jì)算(1)晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算方法——均攤法。①長(zhǎng)方體(包括立方體)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算。②非長(zhǎng)方體晶胞中粒子對(duì)晶胞的貢獻(xiàn)視具體情況而定。(2)立方體晶胞中粒子間的距離關(guān)系。素養(yǎng)提能Ti4+sp3(2)(2020·全國(guó)Ⅲ卷)研究發(fā)現(xiàn),氨硼烷在低溫高壓條件下為正交晶系結(jié)構(gòu),晶胞參數(shù)分別為apm、bpm、cpm,α=β=γ=90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。氨硼烷晶體的密度ρ=

g·cm-3(列出計(jì)算式,設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。

電池充電時(shí),LiFePO4脫出部分Li+,形成Li1-xFePO4,結(jié)構(gòu)示意圖如(b)所示,則x=

,n(Fe2+)∶n(Fe3+)=

。

(3)(2020·全國(guó)Ⅰ卷)LiFePO4的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如(a)所示。其中O圍繞Fe和P分別形成正八面體和正四面體,它們通過共頂點(diǎn)、共棱形成空間鏈結(jié)構(gòu)。每個(gè)晶胞中含有LiFePO4的單元數(shù)有

個(gè)。413∶32.(1)(2019·全國(guó)Ⅰ卷)圖(a)是MgCu2的拉維斯結(jié)構(gòu),Mg以金剛石方式堆積,八面體空隙和半數(shù)的四面體空隙中,填入以四面體方式排列的Cu。圖(b)是沿立方格子對(duì)角面取得的截圖?？梢?Cu原子之間最短距離x=

pm,Mg原子之間最短距離y=

pm。設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則MgCu2的密度是

g·cm-3(列出計(jì)算表達(dá)式)。3.(2023·江西南昌一模節(jié)選)金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池作為最有前途的光伏技術(shù)之一,如何最大限度地減少表面缺陷對(duì)于進(jìn)一步提高無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性至關(guān)重要。某種金屬鹵化物無機(jī)鈣鈦礦的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,晶胞的邊長(zhǎng)為apm,則該物質(zhì)的化學(xué)式為

;晶體中Pb2+與Cs+最短距離為

pm;晶體的密度ρ=

g·cm-3。(設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,用含a、NA的代數(shù)式表示;可能用到相對(duì)原子質(zhì)量:Cs—133

Pb—207

I—127)CsPbI34.(2023·四川宜賓二診節(jié)選)鐵及其化合物在生活、生產(chǎn)中有重要應(yīng)用。由鐵、鉀、硒形成的一種超導(dǎo)材料,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示。KFe2Se2(1)該超導(dǎo)材料的化學(xué)式是

。(2)該晶胞參數(shù)a=0.4nm、c=1.4nm,該晶體密度ρ=

g·cm-3。(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,寫出計(jì)算表達(dá)式即可;可能用到的相對(duì)原子質(zhì)量:K—39

Fe—56

Se—79)

(3)該晶胞在xy平面投影如圖2所示,將圖2補(bǔ)充完整。答案:(3)解析:(3)K位于頂點(diǎn)和體內(nèi),Se位于棱上和體內(nèi),Fe位于面上,按照xy平面投影得到

。5.(2022·廣東韶關(guān)二模節(jié)選)硼、鈦、鐵、銅等元素的化合物具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值?；卮鹣铝袉栴}:元素Cu的一種氯化物立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示:(1)原子坐標(biāo)參數(shù)可用來表示晶胞內(nèi)各原子的相對(duì)位置,圖中各原子坐標(biāo)參數(shù)如下:A(0,0,0)、B(0,1,1)、C(1,0,0),則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為

。

(2)該晶體中,銅、氯的微粒個(gè)數(shù)之比為

。1∶1(3)若晶胞邊長(zhǎng)為apm,銅元素微粒半徑為bpm,氯元素微粒半徑為cpm,則該晶胞的空間利用率(即晶胞中原子體積占晶胞體積的百分率)為

(列出計(jì)算式)。NO.3

“組”題點(diǎn)組合——考什么,練什么,整體突破!以某種或某類元素及其化合物為載體的考查1.(2022·全國(guó)乙卷,35)鹵素單質(zhì)及其化合物在科研和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。回答下列問題:(1)氟原子激發(fā)態(tài)的電子排布式①有

,其中能量較高②的是

。(填標(biāo)號(hào))

a.1s22s22p43s1 b.1s22s22p43d2c.1s22s12p5 d.1s22s22p33p2add解析:(1)F的原子序數(shù)為9,其基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p5,根據(jù)電子總數(shù)可知,a、d正確;而同一原子3p能級(jí)的能量比3s能級(jí)的能量高,因此能量最高的是1s22s22p33p2,故選d。[審題指導(dǎo)]①根據(jù)構(gòu)造原理寫出的原子電子排布式是基態(tài)原子的電子排布式,如果與基態(tài)不同則為激發(fā)態(tài)。注意b、c不是氟原子,不符合題意。②a結(jié)構(gòu)變d結(jié)構(gòu)需要把1個(gè)2p電子和1個(gè)3s電子激發(fā)到能量更高的3p能級(jí),所以d能量更高。③先寫出C2H3Cl的結(jié)構(gòu)式,據(jù)此判斷原子雜化方式,結(jié)合原子價(jià)電子綜合分析成鍵情況。[審題指導(dǎo)]sp2σ解析:(2)①一氯乙烯的結(jié)構(gòu)式為,碳為雙鍵碳,采取sp2雜化,因此C的一個(gè)sp2雜化軌道與Cl的3px軌道形成C—Clσ鍵。②一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3Cl)、一氯乙炔(C2HCl)分子中,C—Cl鍵長(zhǎng)的順序④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)

。一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔Cl參與形成的大π鍵越多,形成的C—Cl的鍵長(zhǎng)越短④中學(xué)階段鍵長(zhǎng)主要根據(jù)成鍵原子半徑確定,一般來講原子半徑越大,鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)。形成大π鍵會(huì)導(dǎo)致鍵長(zhǎng)變短、鍵能變大。[審題指導(dǎo)](3)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Y⑤。X為

。解釋X的熔點(diǎn)比Y高的原因

。CsCl晶體,ICl為分子晶體⑤CsICl2中氯為-1價(jià),據(jù)此判斷I為+1價(jià)。因?yàn)榘l(fā)生“非氧化還原反應(yīng)”,所以形成的兩種物質(zhì)中必然都含Cl,一個(gè)為CsCl,另一個(gè)為ICl。根據(jù)同主族元素化合物性質(zhì)相似,NaCl為無色晶體,所以CsCl也為無色晶體,根據(jù)邏輯判斷紅棕色液體必然為ICl。根據(jù)晶體類型判斷兩者熔點(diǎn)即可。[審題指導(dǎo)]CsCl為離子解析:(3)CsICl2受熱發(fā)生非氧化還原反應(yīng),各元素化合價(jià)不變,生成無色晶體X和紅棕色液體Y,則無色晶體X為CsCl,紅棕色液體Y為ICl;CsCl為離子晶體,熔化時(shí)克服的是離子鍵,ICl為分子晶體,熔化時(shí)克服的是分子間作用力,因此CsCl的熔點(diǎn)比ICl的高。(4)α-AgI晶體中I-離子作體心立方堆積(如圖所示),Ag+主要分布在由I-構(gòu)成的四面體、八面體等空隙中。在電場(chǎng)作用下,Ag+不需要克服太大的阻力即可發(fā)生遷移。因此,α-AgI晶體在電池中可作⑥為

。

已知阿伏加德羅常數(shù)為NA,則α-AgI晶體的摩爾體積⑦Vm=

m3·mol-1(列出算式)。

電解質(zhì)⑥根據(jù)原電池形成條件判斷α-AgI晶體的作用。⑦根據(jù)氣體摩爾體積概念類推固體摩爾體積,結(jié)合晶胞計(jì)算規(guī)律計(jì)算晶體摩爾體積。[審題指導(dǎo)]2.(2023·寧夏中衛(wèi)一模)鐵被譽(yù)為“第一金屬”,鐵及其化合物在生活中有廣泛應(yīng)用。(1)基態(tài)Fe原子的價(jià)電子排布式為

。3d64s2解析:(1)Fe位于第四周期Ⅷ族,基態(tài)Fe原子價(jià)電子排布式為3d64s2。(2)N、O、S三種元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)?/p>

(用元素符號(hào)表示),苯酚()中碳原子的雜化軌道類型為

。

N>O>S解析:(2)同周期元素從左向右第一電離能呈增大趨勢(shì),但第ⅡA、第ⅤA族元素的第一電離能大于同周期相鄰元素,同主族元素從上到下第一電離能減小,即三種元素的第一電離能大小順序是N>O>S;苯環(huán)的立體構(gòu)型為平面正六邊形,即C的雜化軌道類型為sp2雜化。sp2雜化分子晶體正四面體形(4)羰基鐵[Fe(CO)5]可用作催化劑、汽油抗爆劑等。1molFe(CO)5分子中含

molσ鍵,與CO互為等電子體的離子是

(填化學(xué)式,寫一種)。

10(5)氮化鐵晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示。該晶體中鐵、氮的個(gè)數(shù)之比為

。3∶1(6)氧化亞鐵晶體的晶胞如圖2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Fe2+緊鄰且等距離的Fe2+數(shù)目為

;Fe2+與O2-最短核間距為

pm。

123.(2023·四川成都一診)含銀鹵化物膠片是攝影中常用的感光材料?；卮鹣铝袉栴}:(1)鹵化銀AgX(X=Cl、Br)曝光后會(huì)產(chǎn)生Ag(黑色粉末)和X2?；鶓B(tài)Br原子的價(jià)電子排布式為

。4s24p5解析:(1)Br為35號(hào)元素,故基態(tài)Br原子的價(jià)電子排布式為4s24p5。(2)加入顯影劑(如

等),使?jié)撚般y核中的AgX進(jìn)一步還原為Ag。

中(除H外)其他所含元素的第二電離能最大的是

;該物質(zhì)能溶于冷水,原因是

。O一方面該分子具有極性,與水“相似相溶”,另一方面可與水形成分子間氫鍵解析:(2)O、N、C原子失去1個(gè)電子后的價(jià)電子排布式分別為2s22p3、2s22p2、2s22p1,此時(shí)O的2p能級(jí)處于半充滿狀態(tài),較穩(wěn)定,再失去一個(gè)電子需要更高的能量,故第二電離能最大;一方面該分子為極性分子,易溶于極性溶劑水中,另一方面可與水分子形成分子間氫鍵,故該物質(zhì)能溶于冷水。四面體形spS(4)電解法可回收銀單質(zhì)。Ag單質(zhì)為面心立方最密堆積,晶胞參數(shù)為cpm,則銀原子的半徑r1=

pm。

(5)AgCl晶胞如圖,晶胞參數(shù)為apm。AgCl晶體中Ag+的配位數(shù)為

;已知Cl-半徑為bpm,Cl-之間不相切,則AgCl晶體中Ag+半徑r2=

pm。

6以新材料、新產(chǎn)品涉及元素為載體的考查(1)基態(tài)F原子的價(jià)電子排布圖①(軌道表示式)為

。[審題指導(dǎo)]①要特別注意價(jià)電子與全部電子排布式的區(qū)別,還要注意電子排布式與電子排布圖(軌道表示式)的不同。此類題要特別注意題目要求。解析:(1)F為第9號(hào)元素,其基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p5,價(jià)電