2025版高考化學二輪復習課件 主觀題突破一 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

主觀題突破一物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)突破點1核外電子排布及表征突破點2電離能、電負性及原因解釋目錄索引

突破點3化學鍵、雜化類型與空間結(jié)構(gòu)突破點4分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)及原因解釋突破點5晶體類型與粒子間作用力及原因解釋突破點6晶胞結(jié)構(gòu)及分析、計算突破點1核外電子排布及表征聚焦核心要點1.能層、能級及能量關(guān)系模型[1]2.基態(tài)粒子核外電子排布的“三原則”[2]表示方法舉例電子排布式Cr:1s22s22p63s23p63d54s1簡化電子排布式Cu:[Ar]3d104s1價層電子排布式Fe:3d64s2軌道表示式(或電子排布圖)O:【應用示例】硒(34Se)被譽為“防癌之王”,與氧同主族,與溴同周期。(1)基態(tài)Se原子的核外電子排布式為[Ar]

。

(2)基態(tài)Se原子核外電子占據(jù)的最高能級為

,該能級電子云輪廓圖的形狀為

。

(3)基態(tài)Se原子核外電子占據(jù)的最高能層符號為

。

(4)基態(tài)Se原子的價層電子中,兩種自旋狀態(tài)的電子數(shù)之比為

。3d104s24p44p啞鈴形

N2∶13.核外電子的運動狀態(tài)和空間運動狀態(tài)[3](1)判斷核外電子的運動狀態(tài)種類描述原子核外電子運動狀態(tài)有4個參數(shù):能層、能級、原子軌道和自旋狀態(tài),故核外電子的運動狀態(tài)種類=核外電子的總數(shù)。(2)核外電子的空間運動狀態(tài)種類描述原子核外電子的空間運動狀態(tài)有3個參數(shù):能層、能級和原子軌道,故核外電子的空間運動狀態(tài)種類=電子占據(jù)的原子軌道總數(shù)。鏈接高考[1](2022·重慶卷)配位化合物X由配體L2-(如圖)和具有正四面體結(jié)構(gòu)的[Zn4O]6+構(gòu)成。L2-所含元素中,電負性最大的原子處于基態(tài)時電子占據(jù)最高能級的電子云輪廓圖為

形。

配體L2-啞鈴

鏈接高考[2](1)(2024·河北卷)釩原子的價層電子排布式為

。

(2)(2024·北京卷)Sn位于元素周期表的第五周期第ⅣA族。將Sn的基態(tài)原子最外層軌道表示式補充完整:______________。(3)(2024·湖北卷)基態(tài)Be2+的軌道表示式為______________。

(4)(2024·甘肅卷)Ca2+和Cl-的最外層電子排布圖均為______________。

(5)(2023·海南卷)銻和磷同族,基態(tài)銻原子的價層電子排布式為______________。

(6)(2022·天津卷)基態(tài)Na原子的價層電子軌道表示式為_____________。3d34s25s25p39精研核心命題命題角度1基態(tài)原子(或離子)核外電子排布及表示例1(1)[2022·山東卷]基態(tài)Ni原子的價層電子排布式為

,在元素周期表中位置為

。

(2)(2023·全國乙卷)基態(tài)Fe原子的價層電子排布式為

。

(3)(2022·海南卷)基態(tài)O原子的電子排布式為______________,其中未成對電子有

個。

(4)(2022·全國甲卷)基態(tài)F原子的價層電子排布圖(軌道表示式)為

。

3d84s2第四周期第Ⅷ族3d64s21s22s22p42解析:(1)已知Ni是28號元素,故基態(tài)Ni原子的價電子排布式為3d84s2,在元素周期表中位于第四周期第Ⅷ族。[變式演練1](1)(2024·山東卷)Mn在元素周期表中位于第____周期____族;同周期中,基態(tài)原子未成對電子數(shù)比Mn多的元素是____(填元素符號)。

(2)(2023·浙江6月卷)基態(tài)N原子的價層電子排布式是_____________。

(3)(2022·廣東卷)Se與S同族,基態(tài)硒原子價層電子排布式為

。

四

ⅦbCr2s22p34s24p4命題角度2核外電子的運動狀態(tài)及能量例2(1)(2022·河北卷)基態(tài)S原子的價層電子中,兩種自旋狀態(tài)的電子數(shù)之比為

。

2∶1解析:基態(tài)S原子的價層電子軌道表示式為

,兩種自旋狀態(tài)的電子分別為2個和4個,故其數(shù)目之比為1∶2或2∶1。(2)(2022·全國乙卷)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.1s22s12p5 d.1s22s22p33p2a、dd解析:基態(tài)F原子核外有9個電子,其基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p5,核外電子總數(shù)為9,電子排布不同于基態(tài)F原子的都是激發(fā)態(tài)原子,故屬于激發(fā)態(tài)的有a和d;由于3p能級的能量高于3s能級,故能量較高的是d。(3)(2024·山東德州一模)基態(tài)Cu2+的價層電子中,兩種自旋狀態(tài)的電子數(shù)之比為

。

5∶4(或4∶5)解析:已知Cu是29號元素,故基態(tài)Cu2+的價電子排布式為3d9,故其中兩種自旋狀態(tài)的電子數(shù)之比為5∶4(或4∶5)。[變式演練2]根據(jù)原子結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識,請回答下列問題:(1)基態(tài)氧原子核外電子的空間運動狀態(tài)有

種。

(2)下列Li原子軌道表示式表示的狀態(tài)中,能量最低和最高的分別為

、

(填字母)。

(3)根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律,未成對電子數(shù):As

(填“>”或“<”)Se。

5DC>解析:(1)基態(tài)氧原子核外有8個電子,分占1s、2s、2p共5個原子軌道,故基態(tài)氧原子核外電子的空間運動狀態(tài)有5種。(2)原子核外電子排布中,如果電子所占的軌道能級越高,該原子能量越高,根據(jù)軌道表示式可知,電子排布能量最低的是D,能量最高的是C。(3)As、Se的價層電子排布式分別為4s24p3、4s24p4,根據(jù)泡利原理和洪特規(guī)則推知,As、Se的未成對電子數(shù)分別為3、2。突破點2電離能、電負性及原因解釋聚焦核心要點1.電離能及其比較(1)元素第一電離能的周期性變化[1]①同周期元素從左到右,第一電離能呈增大趨勢;稀有氣體元素的第一電離能最大,堿金屬元素的第一電離能最小。②同主族元素自上而下,第一電離能逐漸減小。[微點撥]同周期中ⅡA和ⅢA族、ⅤA和ⅥA族的第一電離能出現(xiàn)交錯,其原因是ⅡA、ⅤA族元素原子的價層電子排布分別為ns2、ns2np3,最高能級分別為全充滿、半充滿,均較難失去電子,故這兩族元素原子的第一電離能反常。(2)逐級電離能及比較[2]【應用示例1】(1)第一電離能N_________(填“大于”或“小于”)O,原因:____________________________________________________________。

(2)Fe3+比Fe2+穩(wěn)定的原因:____________________________________。

大于

N原子的價層電子排布式為2s22p3,最高能級處于半充滿,比較穩(wěn)定,難失電子Fe3+的價層電子排布式為3d5,為半充滿結(jié)構(gòu),而Fe2+的價層電子排布式為3d62.電負性及其應用[3](1)電負性的周期性變化①同周期主族元素從左到右,元素的電負性逐漸增大。②同主族元素自上而下,元素的電負性逐漸減小。(2)電負性的應用【應用示例2】請結(jié)合核外電子排布相關(guān)知識,解釋C的電負性小于O的原因:____________________________________。

碳原子半徑比氧原子半徑大,且核電荷數(shù)比氧的小,故碳原子對最外層電子的吸引力小于氧鏈接高考[1](1)(2023·海南卷)下列配合物中,第一電離能最大的配位原子是__________

(代表單鍵、雙鍵或三鍵)。

(2)(2023·北京卷)比較S原子和O原子的第一電離能大小,從原子結(jié)構(gòu)的角度說明理由:____________________________________。

NI1(O)>I1(S);O和S原子價層電子構(gòu)型相同,氧原子半徑小,原子核對最外層電子的吸引力大,不易失去電子鏈接高考[2](1)(2024·浙江6月卷)Na的第二電離能

(填“>”或“<”或“=”)Ne的第一電離能,其原因為

。

(2)(2022·河北卷)Cu與Zn相比,第二電離能與第一電離能差值更大的是

,原因是

。

>Na+和Ne具有相同的電子層結(jié)構(gòu),Na+的核電荷數(shù)大于Ne,Na+的原子核對外層電子的引力大于NeCuCu的第二電離能失去3d10電子,第一電離能失去4s1電子,Zn的第二電離能失去4s1電子,第一電離能失去4s2電子鏈接高考[3](1)(2023·全國乙卷)探測發(fā)現(xiàn)火星上存在大量橄欖石礦物(MgxFe2-xSiO4)。橄欖石中,各元素電負性大小順序為______________,鐵的化合價為__________。

(2)(2022·湖南卷)富馬酸亞鐵(FeC4H2O4)是一種補鐵劑。富馬酸亞鐵中各元素的電負性由大到小的順序為______________。

O>Si>Fe>Mg+2價

O>C>H>Fe精研核心命題命題角度1電離能的比較及原因解釋例1(2022·全國甲卷)圖a、b、c分別表示C、N、O和F的逐級電離能I變化趨勢(縱坐標的標度不同)。第一電離能的變化圖是

(填字母),判斷的根據(jù)是

;

第三電離能的變化圖是

(填字母)。

圖a同一周期主族元素從左到右第一電離能呈增大趨勢,由于N原子的2p能級為半充滿狀態(tài),故N元素的第一電離能較C、O兩種元素高圖b解析:同一周期主族元素從左到右,基態(tài)原子的第一電離能呈增大趨勢,由于基態(tài)氮原子的2p能級為半充滿狀態(tài),結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定,故其第一電離能大于碳、氧原子,圖a符合題意。第三電離能,碳原子失去第三個電子需從全充滿的2s軌道中失去電子,導致其所需能量較高;氮原子失去第三個電子,形成穩(wěn)定的2s2結(jié)構(gòu),所需能量相對較低;氟原子失去第三個電子從半滿的2p3結(jié)構(gòu)失去電子,所需能量相應較高,圖b符合題意。[變式演練1](1)(2023·浙江1月卷改編)由硅原子核形成的三種微粒,電子排布式分別為①[Ne]3s23p2、②[Ne]3s23p1、③[Ne]3s23p14s1,有關(guān)這些微粒的敘述,正確的是

(填字母)。

A.微粒半徑:③>②>①B.電子排布屬于基態(tài)原子(或離子)的是①②C.電離一個電子所需最低能量:①>②>③D.得電子能力:①>②B解析:由三種微粒的電子排布式可知,①是基態(tài)Si原子,②是基態(tài)Si+;③是激發(fā)態(tài)Si原子,B正確。激發(fā)態(tài)Si原子的4s軌道排布1個電子,其半徑最大,基態(tài)Si+的3p軌道只有1個電子,排斥力較小,其半徑最小,故微粒半徑:③>①>②,A錯誤。激發(fā)態(tài)Si原子具有較高能量,電離一個電子所需能量最低,基態(tài)Si+電離一個電子,所需能量最高,故所需最低能量:②>①>③,C錯誤?；鶓B(tài)Si+較易得到電子,故得電子能力:②>①,D錯誤。(2)(2024·四川成都二模)下列狀態(tài)的Cu微粒中,屬于基態(tài)原子的是_______

(填字母),失去最外層一個電子所需能量最大的是_______(填字母)。由D狀態(tài)變?yōu)锽狀態(tài)產(chǎn)生的光譜為___________。

A.[Ar]3d94s2 B.[Ar]3d104s1C.[Ar]3d10 D.[Ar]3d104p1BC發(fā)射光譜解析:根據(jù)能量最低原理和洪特規(guī)則,基態(tài)銅原子的電子排布式為[Ar]3d104s1;[Ar]3d94s2是激發(fā)態(tài)銅原子電子排布式,[Ar]3d10是基態(tài)Cu+的電子排布式,[Ar]3d104p1是激發(fā)態(tài)銅原子的電子排布式;[Ar]3d10失去最外層一個電子所需能量為Cu的第二電離能,其余均為第一電離能,所以所需能量最大的是C。由D狀態(tài)變?yōu)锽狀態(tài)是激發(fā)態(tài)變?yōu)榛鶓B(tài),電子由高能級躍遷到低能級,產(chǎn)生的光譜為發(fā)射光譜。命題角度2電負性的比較及應用例2(1)(2021·山東卷)O、F、Cl電負性由大到小的順序為

。(2)(2023·山東卷)-40℃時,F2與冰反應生成HOF和HF。HOF水解反應的產(chǎn)物為

(填化學式)。

F>O>ClHF和H2O2解析:(1)同周期主族元素從左到右電負性逐漸增大,則電負性:F>O;O和Cl可形成化合物ClO2,O顯-2價,Cl顯+4價,則電負性:O>Cl,故電負性:F>O>Cl。(2)從元素的電負性角度判斷HOF的水解產(chǎn)物:HOF的結(jié)構(gòu)式為H—O—F,電負性:F>O>H,推測HOF發(fā)生水解反應時,F—O斷裂得到F-和OH+,并分別與水電離產(chǎn)生的H+、OH-結(jié)合,得到水解產(chǎn)物HF和H2O2。[變式演練2](1)(2024·北京西城區(qū)一模)Li、P、F的電負性由大到小的排序是

。

(2)(2024·河南新鄉(xiāng)一模)比較S原子和O原子的電負性大小,并從原子結(jié)構(gòu)的角度說明理由:

。

F>P>LiO>S;O的半徑比較小,原子核對核外電子的吸引力較大,O的電負性大于S(3)(2024·山東名校聯(lián)盟二模)四方晶系CuFeTe2晶體是一種p型半導體,CuFeTe2中元素的電負性由大到小的順序為

。

解析:(3)同周期從左到右,金屬性減弱,非金屬性變強,元素的電負性變強;同主族由上而下,金屬性增強,非金屬性逐漸減弱,元素電負性減弱;CuFeTe2中元素的電負性由大到小的順序為Te>Cu>Fe。Te>Cu>Fe突破點3化學鍵、雜化類型與空間結(jié)構(gòu)聚焦核心要點1.共價鍵[1](1)辨析化學鍵與物質(zhì)類別的關(guān)系(2)判斷σ鍵和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軌道形成的共價鍵全部是σ鍵;雜化軌道形成的共價鍵全部為σ鍵,配位鍵都是σ鍵(3)大π鍵①簡介:大π鍵一般是三個或更多個原子間形成的,是未雜化軌道中原子軌道“肩并肩”重疊形成的π鍵。②形成條件形成大π鍵的條件這些原子多數(shù)處于同一平面上這些原子有相互平行的p軌道p軌道上的電子總數(shù)小于p軌道數(shù)的2倍

④常見的大π鍵

(4)配位鍵與配位化合物的結(jié)構(gòu){以[Cu(NH3)4]SO4為例,離子中的“→”表示配位鍵}①配體:含有孤電子對的分子或離子,如NH3、H2O、CO、Cl-、Br-、I-、SCN-等。②中心離子:一般是金屬離子,特別是過渡元素中的金屬離子,如Cu2+、Fe3+等。③配位數(shù):直接同中心原子(或離子)配位的含有孤電子對的分子(或離子)的數(shù)目。④常見配合物:如[Cu(NH3)4](OH)2、[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH、Fe(SCN)3、Fe(CO)5等。

sp2sp2<四面體

>(2)根據(jù)有機化合物的成鍵特點判斷

(3)VSEPR模型與雜化方式及粒子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系

常見粒子中心原子的雜化方式VSEPR模型中心原子上的孤電子對數(shù)粒子的空間結(jié)構(gòu)CH4sp3正四面體形0正四面體形H2Osp3四面體形2V形NH3sp3四面體形1三角錐形sp3正四面體形0正四面體形BF3sp2平面三角形0平面三角形SO2sp2平面三角形1V形CO2sp直線形0直線形

sp3三角錐形

三角錐形

sp3平面正三角

sp3鏈接高考[1](1)(2023·全國甲卷)酞菁和鈷酞菁的分子結(jié)構(gòu)如圖所示。酞菁分子中所有原子共平面,其中p軌道能提供一對電子的N原子是______

(填圖中酞菁中N原子的序號)。鈷酞菁分子中,鈷離子的化合價為

,氮原子提供孤電子對與鈷離子形成

鍵。

③

+2配位

sp2>ClO2分子中Cl—O的鍵長小于Cl2O中Cl—O的鍵長,其原因是ClO2分子中既存在σ鍵,又存在大π鍵,原子軌道重疊的程度較大,因此其中Cl—O的鍵長較小,而Cl2O只存在普通的σ鍵(3)(2023·浙江1月卷)Si(NH2)4受熱分解生成Si3N4和NH3,其受熱不穩(wěn)定的原因是________________________________________。

Si周圍的NH2基團體積較大,受熱時斥力較強[或Si(NH2)4中Si—N鍵能相對較小];產(chǎn)物中氣態(tài)分子數(shù)顯著增多(熵增)

(4)(2022·北京卷)FeSO4·7H2O結(jié)構(gòu)示意圖如圖。

孤電子對有較大斥力,使H—O—H鍵角小于O—S—O鍵角

(5)(2021·河北卷)已知有關(guān)氮、磷的單鍵和三鍵的鍵能(kJ·mol-1)如表: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________________________________。

在原子數(shù)目相同的條件下,N2比N4具有更低的能量,而P4比P2具有更低的能量,能量越低越穩(wěn)定(6)(2019·全國卷Ⅰ)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一種有機化合物。乙二胺能與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)定性相對較高的是_________(填“Mg2+”或“Cu2+”)。

乙二胺的兩個N提供孤電子對給金屬離子形成配位鍵

Cu2+鏈接高考[2](1)(2024·北京卷)SnCl2和SnCl4是錫的常見氯化物,SnCl2可被氧化得到SnCl4。

平面三角形

sp3雜化

sp3三角錐形

sp3

sp2雜化軌道

正四面體

sp3sp3精研核心命題命題角度1共價鍵類型與鍵參數(shù)例1(1)(2022·湖南卷)富馬酸亞鐵(FeC4H2O4)是一種補鐵劑。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

。

(2)(2023·湖北卷)導致SiCl4比CCl4易水解的因素有

(填字母)。

a.Si—Cl鍵極性更大b.Si的原子半徑更大c.Si—Cl鍵鍵能更大d.Si有更多的價層軌道11∶3abd

sp2σ一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔

[變式演練1](1)(2021·全國甲卷)CO2分子中存在

個σ鍵和

個π鍵。

(2)(2020·全國卷Ⅲ)NH3BH3分子中,N—B化學鍵稱為______________鍵,其電子對由

提供。

(3)(2020·山東卷)NH3、PH3、AsH3的鍵角由大到小的順序為______________________(填化學式)。

22配位

NNH3、PH3、AsH3(4)(2024·山東濟寧二模)氮族元素在生產(chǎn)、生活和科研中應用廣泛?；卮鹣铝袉栴}:①[Co(NH3)6]3+配離子結(jié)構(gòu)如圖所示,Co3+位于正八面體的中心,則1個[Co(NH3)6]3+配離子中共價鍵的個數(shù)為

,Co(NH3)3Cl3的空間結(jié)構(gòu)有

種。

242②氮族元素雜芴化合物(E=N、P、As、Sb、Bi)結(jié)構(gòu)如圖所示。As原子的價電子排布式為

,C—N—C鍵角之和為360°,C—As—C鍵角之和為284.9°,原因為

。

4s24p3氮的孤對電子與芴環(huán)的重疊更好,形成大π鍵,為平面形;而As的軌道重合差,難以形成大π鍵(或氮原子半徑較小,N—C鍵長較短易于形成大π鍵為平面形)解析:(1)CO2的結(jié)構(gòu)式為O=C=O,1個雙鍵中含有1個σ鍵和1個π鍵,因此1個CO2分子中含有2個σ鍵和2個π鍵。(2)NH3分子中N原子有1個孤電子對,BH3分子中B原子有空的2p軌道,則NH3BH3分子中N—B化學鍵是配位鍵,N原子提供孤電子對,B原子提供空軌道。(4)①1個氨分子中存在3個氮氫共價鍵,氮與鈷形成6個配位鍵,則1個[Co(NH3)6]3+配離子中共價鍵的個數(shù)為24;[Co(NH3)6]3+為正八面體,Co3+位于正八面體的中心,Co(NH3)3Cl3為3個氯取代[Co(NH3)6]3+中的3個氨分子,由于6個氨分子位置完全相同,則Co(NH3)3Cl3空間結(jié)構(gòu)也就是看圖中6個點上的3個點有幾種情況,若3個點中兩點連線不經(jīng)過體心為1種、經(jīng)過體心為1種,故共2種;②As為33號元素,與氮同主族、位于第四周期,則As原子的價電子排布式為4s24p3,氮的孤電子對與芴環(huán)的重疊更好,形成大π鍵,為平面形,而As的軌道重合差,難以形成大π鍵(或氮原子半徑較小,N—C鍵鍵長較短易于形成大π鍵,為平面形),導致C—N—C鍵角之和為360°,而C—As—C鍵角之和為284.9°,小于360°。命題角度2VSEPR模型、雜化軌道理論與粒子的空間結(jié)構(gòu)

(2)(2023·湖南卷)比較分子中的C—Ga—C鍵角大小:Ga(CH3)3

(填“>”“<”或“=”)Ga(CH3)3(Et2O),其原因是

。

正四面體形

sp2>Ga(CH3)3和Ga(CH3)3(Et2O)中Ga雜化類型分別為sp2、sp3解析:(2)Ga(CH3)3分子中中心原子形成3個σ鍵,無孤電子對,中心原子Ga為sp2雜化,Ga(CH3)3分子為平面三角形,C—Ga—C鍵角為120°;Ga(CH3)3(Et2O)分子中中心原子Ga的價層電子對數(shù)為4,Ga的雜化類型為sp3雜化,Ga(CH3)3(Et2O)形成四面體結(jié)構(gòu),C—Ga—C鍵角接近109°28'。[變式演練2](1)(2021·全國甲卷)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,機理如下:

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______________(填序號)。

sp3②

sp3sp2

突破點4分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)及原因解釋聚焦核心要點1.分子的極性與分子空間結(jié)構(gòu)間的關(guān)系

2.氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)分子間氫鍵使物質(zhì)的沸點升高,如沸點:NH3>PH3。(2)分子間氫鍵使物質(zhì)易溶于水,如NH3、C2H5OH等易溶于水。(3)解釋一些特殊現(xiàn)象,如水結(jié)冰體積膨脹。3.物質(zhì)溶解性的影響因素(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。如NH3、蔗糖易溶于水,難溶于CCl4。(2)氫鍵:溶質(zhì)與溶劑之間存在氫鍵,可增大溶解度。如NH3、乙醇、甘油、乙酸等能與水混溶。(3)分子結(jié)構(gòu)的相似性:溶質(zhì)和溶劑分子結(jié)構(gòu)越相似,溶解度越大。如乙醇分子中的—OH與水分子中的—OH結(jié)構(gòu)相近,溶解度較大。(4)化學反應:若溶質(zhì)能與水發(fā)生化學反應,也會增大溶質(zhì)的溶解度。如SO2可與水反應,溶解度較大。【應用示例】(1)磷元素有白磷、黑磷等常見的單質(zhì)。白磷(P4)是分子晶體,易溶于CS2,難溶于水,可能原因是

。

CS2、P4都是非極性分子,H2O是極性分子,根據(jù)相似相溶原理,P4易溶于CS2,難溶于水(2)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

HCl。

大于

大于

大于

鏈接高考(1)(2022·廣東卷)H2Se的沸點低于H2O,其原因是______________。

兩者都是分子晶體,由于水存在分子間氫鍵,沸點高

兩者均為分子晶體,后者能形成分子間氫鍵,使分子間作用力增大,熔點更高(3)(2022·福建卷)晶體熔點:KrF2_____(填“>”“<”或“=”)XeF2,判斷依據(jù)是____________________________________________________________。

(4)(2020·全國卷Ⅲ)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呈負電性(Hδ-)。C2H6熔點比NH3BH3_____(填“高”或“低”),原因是在NH3BH3分子之間,存在_______________________作用,也稱“雙氫鍵”。

<二者為同構(gòu)型的分子晶體,XeF2分子的相對分子質(zhì)量大,范德華力大,熔點高低

Hδ+與Hδ-的靜電引力

精研核心命題命題角度

范德華力、氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響例題(1)(2024·山東卷)MnOx可作HMF轉(zhuǎn)化為FDCA的催化劑(如圖)。FDCA的熔點遠高于HMF,除相對分子質(zhì)量存在差異外,另一重要原因是

。

FDCA形成的分子間氫鍵更多

(2)(2022·浙江1月卷)兩種有機化合物的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表:物質(zhì)HCON(CH3)2HCONH2相對分子質(zhì)量7345沸點/℃153220HCON(CH3)2的相對分子質(zhì)量比HCONH2的大,但其沸點反而比HCONH2的低,主要原因是_______________________________________________。

HCON(CH3)2分子間只存在范德華力,HCONH2分子間除了存在范德華力外,還存在氫鍵,所以HCON(CH3)2的沸點低(3)(2021·廣東卷)H2S、CH4、H2O的沸點由高到低順序為____________。H2O>H2S>CH4吡啶分子能與水分子形成分子間氫鍵吡啶分子和H2O分子均為極性分子,相似相溶,而苯分子為非極性分子[變式演練](1)(2024·遼寧鞍山第二次質(zhì)量監(jiān)測)請從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度分析氯氣在NaCl溶液中溶解度減小的原因___________________________。

(2)(2024·山東濰坊二模)乙胺(CH3CH2NH2)和2-羥基乙胺(HOCH2CH2NH2)都可用于染料的合成,乙胺堿性更強,原因是______________________。

NaCl增強了水的極性,而氯氣是非極性分子,在極性越強的溶液中溶解度越小解析:2-羥基乙胺中羥基氧的電負性較大,具有吸附電子的作用,使氨基氮的電子云密度減小,堿性較弱。解析:NaCl增強了水的極性,而氯氣是非極性分子,在極性越強的溶液中溶解度越小。2-羥基乙胺上羥基氧電負性大,有吸電子作用,使氨基氮的電子云密度減小,堿性減弱(3)硅和鹵素單質(zhì)反應可以得到SiX4。SiX4的熔沸點物質(zhì)SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔點/K183.0203.2278.6393.7沸點/K187.2330.8427.2560.70℃時,SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液態(tài)的是___________(填化學式),沸點依次升高的原因是_________________________________。

SiCl4相對分子質(zhì)量逐漸增大

突破點5晶體類型與粒子間作用力及原因解釋聚焦核心要點1.四種常見晶體類型的比較[1]晶體類型離子晶體分子晶體共價晶體金屬晶體定義離子間通過離子鍵相結(jié)合而成的晶體分子間以分子間作用力相結(jié)合的晶體相鄰原子間以共價鍵相結(jié)合而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體金屬陽離子和自由電子之間的較強作用形成的單質(zhì)晶體構(gòu)成粒子陰、陽離子分子原子金屬離子、自由電子粒子間作用力離子間肯定有離子鍵,可能有原子間的共價鍵分子間:分子間作用力,可能有分子內(nèi)共價鍵(稀有氣體例外)共價鍵金屬離子和自由電子之間較強的相互作用晶體類型離子晶體分子晶體共價晶體金屬晶體代表物NaCl、NaOH、MgSO4干冰、I2、P4、H2O金剛石、SiC、晶體硅、SiO2鎂、鐵、金、鈉熔、沸點熔點、沸點較高熔點、沸點低熔點、沸點高熔點、沸點差異較大導熱性不良不良不良良好導電性固態(tài)不導電,熔化或溶于水導電固態(tài)和液態(tài)不導電,溶于水可能導電一般不導電,少數(shù)能導電,如晶體硅晶體及熔化時都導電硬度硬度較大硬度很小硬度很大硬度差異較大溶解性多數(shù)易溶于水等極性溶劑相似相溶難溶解難溶于水(鈉、鈣等與水反應)決定熔點、沸點的主要因素離子鍵強弱分子間作用力大小共價鍵強弱金屬鍵強弱2.晶體熔、沸點高低的比較[2](1)一般情況下,不同類型晶體的熔、沸點高低規(guī)律:共價晶體>離子晶體>分子晶體,如熔、沸點:金剛石>NaCl>Cl2;金屬晶體>分子晶體,如熔、沸點:Na>Cl2(金屬晶體熔、沸點有的很高,如鎢、鉑等,有的則很低,如汞等)。(2)形成共價晶體的原子半徑越小、鍵長越短,則鍵能越大,其熔、沸點越高,如熔、沸點:金剛石>石英>碳化硅>晶體硅。(3)形成離子晶體的陰、陽離子的電荷數(shù)越多,離子半徑越小,則離子鍵越強,熔、沸點就越高,如熔、沸點:MgO>MgCl2,NaCl>CsCl。(4)金屬晶體中金屬離子半徑越小,離子所帶電荷數(shù)越多,其形成的金屬鍵越強,金屬單質(zhì)的熔、沸點就越高,如熔、沸點:Al>Mg>Na。(5)分子晶體的熔、沸點比較規(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、沸點就越高,如熔、沸點:HI>HBr>HCl。②相對分子質(zhì)量相近,組成和結(jié)構(gòu)不相似的分子,分子極性越大,其熔、沸點就越高,如熔、沸點:CO>N2。③同分異構(gòu)體分子中,支鏈越少,其熔、沸點就越高,如熔、沸點:正戊烷>異戊烷>新戊烷。④同分異構(gòu)體中的芳香烴及其衍生物的沸點,鄰位取代物>間位取代物>對位取代物,如熔、沸點:鄰二甲苯>間二甲苯>對二甲苯?！緫檬纠拷饘馘n的熔點高于同族的錳,試從原子結(jié)構(gòu)的角度加以解釋:____________________________________________________________。從錳到錸原子序數(shù)增大,原子核對外層電子引力增大,電子層數(shù)增多,原子核對外層電子引力減小,但前者作用力是主導因素,所以錸中的金屬鍵更強,熔點更高鏈接高考[1](2023·廣東卷)(NH4)2CO3會使濾泥中的一種膠狀物質(zhì)轉(zhuǎn)化為疏松分布的棒狀顆粒物。濾渣的X射線衍射圖譜中,出現(xiàn)了NH4Al(OH)2CO3的明銳衍射峰。NH4Al(OH)2CO3屬于

(填“晶體”或“非晶體”)。

晶體

鏈接高考[2](1)(2024·全國甲卷)早在青銅器時代,人類就認識了錫。錫的鹵化物熔點數(shù)據(jù)如下表,結(jié)合變化規(guī)律說明原因:_____________________________。

物質(zhì)SnF4SnCl4SnBr4SnI4熔點/℃442-3429143SnF4屬于離子晶體,SnCl4、SnBr4、SnI4屬于分子晶體,離子晶體的熔點比分子晶體的高,分子晶體的相對分子質(zhì)量越大,分子間作用力越強,熔點越高(2)(2022·全國乙卷)鹵化物CsICl2受熱發(fā)生非氧化還原反應,生成無色晶體X和紅棕色液體Y。X為_________________。解釋X的熔點比Y高的原因__________________________________________________。

CsClCsCl為離子晶體,熔化時,克服的是離子鍵,ICl為分子晶體,熔化時,克服的是分子間作用力,因此CsCl的熔點比ICl高精研核心命題命題角度1晶體類型的比較與判斷例1(2023·全國甲卷)(1)將酞菁—鈷酞菁—三氯化鋁復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下圖所示的幾種碳單質(zhì),它們互為______________,其中屬于共價晶體的是______________,C60間的作用力是__________________。

同素異形體

金剛石

范德華力

②氣態(tài)AlCl3通常以二聚體Al2Cl6的形式存在,其空間結(jié)構(gòu)如圖所示,二聚體中Al的軌道雜化類型為______________。AlF3的熔點為1090℃,遠高于AlCl3的192℃,由此可以判斷鋁氟之間的化學鍵為__________鍵。

Al2Cl6的分子結(jié)構(gòu)

sp3離子

解析:①圖中所示物質(zhì)為碳元素形成的不同單質(zhì),互為同素異形體。金剛石是碳原子間通過共價鍵形成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),為共價晶體;石墨屬于混合型晶體,C60為典型的分子晶體;碳納米管是納米級石墨晶體,C60間的作用力是范德華力。②根據(jù)AlCl3形成的二聚體結(jié)構(gòu)可知,每個Al和4個Cl成鍵,Al的雜化軌道類型為sp3雜化。AlF3的熔點遠高于AlCl3,則AlF3為離子晶體,鋁和氟之間形成的是離子鍵。(2)(2023·山東卷)-40℃時,F2與冰反應生成HOF和HF。常溫常壓下,HOF為無色氣體,固態(tài)HOF的晶體類型為

。

分子晶體

解析:常溫常壓下,HOF為無色氣體,則HOF的沸點較低,因此,固態(tài)HOF的晶體類型為分子晶體。[變式演練1](1)(2021·全國甲卷)太陽能電池板主要材料為單晶硅或多晶硅。單晶硅的晶體類型為______________。

(2)(2022·海南卷)Cu、Zn等金屬具有良好的導電性,從金屬鍵的理論看,原因是___________________________________。ZnO晶體中部分O原子被N原子替代后可以改善半導體的性能,Zn—N中離子鍵成分的百分數(shù)小于Zn—O,原因是_________________________________________。

共價晶體

自由電子在外加電場中作定向移動

電負性:O>N,Zn與N元素間的電負性差值小于Zn與O元素間的電負性差值,成鍵元素電負性差值越大,形成的化學鍵中離子鍵成分越大命題角度2晶體熔、沸點高低的比較例2(1)(2022·浙江1月卷)四種晶體的熔點數(shù)據(jù)如下表:物質(zhì)CF4SiF4BF3AlF3熔點/℃-183-90-127>1000CF4和SiF4熔點相差較小,BF3和AlF3熔點相差較大,原因是________。

CF4和SiF4都是分子晶體,結(jié)構(gòu)相似,分子間作用力相差較小,所以二者熔點相差較小;BF3通過分子間作用力形成分子晶體,AlF3通過離子鍵形成離子晶體,破壞離子鍵需要的能量更多,所以二者熔點相差較大(2)(2024·山東棗莊一模)CrN晶胞結(jié)構(gòu)的八分之一如圖,則熔點:CrN______(填“高于”“低于”或“等于”)NaCl。若NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值,晶體密度為ρg·cm-3,則Cr3+與N3-最短核間距為____________pm。

高于

解析:(2)NaCl和CrN都是離子晶體,且CrN電荷數(shù)多于NaCl,晶格能前者大,熔點前者高。原圖上雖然是CrN晶胞結(jié)構(gòu)的八分之一,但利用原圖所示結(jié)構(gòu)在給定棱長的基礎(chǔ)上可以直接進行密度計算(質(zhì)量小,體積按照比例縮小,不影響數(shù)值);本題給了密度,在相當于晶胞的模型中,頂點有四個氮原子和四個鉻原子,棱長就是要求的距離,[變式演練2](1)已知GaCl3的熔點為77.9℃,LiCl的熔點為605℃,兩者熔點差異較大的原因為____________________________________。

物質(zhì)SiCl4GeCl4PbCl4熔點/℃-70約-50-15熔點SiCl4<GeCl4<PbCl4的原因是_____________________________。

LiCl屬于離子晶體,GaCl3為分子晶體,LiCl熔化時克服離子鍵,GaCl3熔化時克服分子間作用力(2)(2024·廣東茂名模擬)硅、鍺、鉛的氯化物的熔點如下表:硅、鍺、鉛的氯化物晶體均為分子晶體,隨著相對分子質(zhì)量增大,分子間作用力增強,熔點逐漸升高(3)第ⅢA族磷化物均為共價化合物,被廣泛用于高溫技術(shù)、新型電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。實驗測定磷化鋁和磷化銦的熔點分別為2000℃、1070℃,從結(jié)構(gòu)角度說明其熔點差異的原因__________________。

(4)ZnO的熔點______________(填“高于”或“低于”)ZnS的熔點,原因是____________________________________________________________。

磷化鋁和磷化銦屬于共價晶體,由于Al、In為同主族元素,隨著原子序數(shù)的遞增,核外電子層數(shù)逐漸增加,原子半徑Al<In,共價鍵鍵長Al—P<In—P,Al—P的鍵能大于In—P的鍵能,因此AlP熔點高于InP高于

二者同屬于離子晶體,O2-的半徑比S2-的小,ZnO晶體中離子鍵強

突破點6晶胞結(jié)構(gòu)及分析、計算聚焦核心要點1.晶胞中粒子數(shù)目的計算方法——均攤法[1]2.常見分子晶體的結(jié)構(gòu)及分析

3.常見共價晶體的結(jié)構(gòu)及分析

4.常見離子晶體的結(jié)構(gòu)及分析

5.晶體密度及粒子間距離的計算方法(1)計算晶體密度的方法(2)計算晶體中粒子間的距離①分析思路②常見堆積模型粒子之間的距離(a為晶胞參數(shù),r為粒子半徑)鏈接高考[1](1)(2024·江蘇卷)鐵酸鉍晶胞如圖所示(圖中有4個Fe原子位于晶胞體對角線上,O原子未畫出),其中原子數(shù)目比N(Fe)∶N(Bi)=

。

2∶1(2)銅的一種化合物的晶胞如圖所示,其化學式為

。

CuClγ-AgI晶胞ρ=7.0

g·cm-3α-AgI晶胞ρ=6.0

g·cm-3①測定晶體結(jié)構(gòu)最常用的儀器是

(填字母)。

A.質(zhì)譜儀 B.紅外光譜儀C.核磁共振儀

D.X射線衍射儀②γ-AgI與α-AgI晶胞的體積之比為

。

(3)(2023·重慶卷)α-AgI可用作固體離子導體,能通過加熱γ-AgI制得。這兩種晶體的晶胞示意圖如圖所示(為了簡化,只畫出了碘離子在晶胞中的位置)。D12∶7(4)(2023·山東卷)一定條件下,CuCl2、K和F2反應生成KCl和化合物X。已知X屬于四方晶系,晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示(晶胞參數(shù)a=b≠c,α=β=γ=90°),其中Cu化合價為+2。上述反應的化學方程式為_________________________。若阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,化合物X的密度ρ=______________g·cm-3(用含NA的代數(shù)式表示)。

CuCl2+4K+2F22KCl+K2CuF46.常見典型晶胞的投影或剖面圖[2]【應用示例】硅化鎂是一種窄帶隙n型半導體材料,在光電子器件、能源器件、激光、半導體制造等領(lǐng)域具有重要應用前景。硅化鎂的晶胞參數(shù)a=0.6391nm,結(jié)構(gòu)如圖所示。(1)Si的配位數(shù)為

。

(2)晶胞在對角面方向的投影圖為

(填字母)。

8D(3)設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,該晶體的密度ρ=________________g·cm-3(列出計算式)。

鏈接高考[2](1)(2023·福建卷)銅的硫化物結(jié)構(gòu)多樣。天然硫化銅俗稱銅藍,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖。

22∶1(2)(2022·廣東卷)我國科學家發(fā)展了一種理論計算方法,可利用材料的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)預測其熱電性能,該方法有助于加速新型熱電材料的研發(fā)進程?；衔颴是通過該方法篩選出的潛在熱電材料之一,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖1,沿x、y、z軸方向的投影均為圖2。圖1圖2①X的化學式為______________。

②設(shè)X的最簡式的式量為Mr,晶體密度為ρg·cm-3,則X中相鄰K之間的最短距離為_________________nm(列出計算式,NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。K2SeBr6精研核心命題命題角度1有關(guān)晶體化學式、配位數(shù)或密度的求算例1(1)(2024·山東卷)Mn的某種氧化物MnOx的四方晶胞及其在xy平面的投影如圖所示,該氧化物化學式為

。

MnO2(2)(2023·北京卷)MgS2O3·6H2O的晶胞形狀為長方體,邊長分別為anm、bnm、cnm,結(jié)構(gòu)如圖所示。晶胞中的[Mg(H2O)6]2+個數(shù)為__________。已知MgS2O3·6H2O的摩爾質(zhì)量是Mg·mol-1,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,該晶體的密度為_________g·cm-3。(1nm=10-7cm)

4(3)(2023·浙江6月卷)某含氮化合物晶胞如圖,其化學式為______________,每個陰離子團的配位數(shù)(緊鄰的陽離子數(shù))為______________。

CaCN26(4)(2023·新課標卷)合成氨催化劑前驅(qū)體(主要成分為Fe3O4)使用前經(jīng)H2還原,生成α-Fe包裹的Fe3O4。已知α-Fe屬于立方晶系,晶胞參數(shù)a=287pm,密度為7.8g·cm-3,則α-Fe晶胞中含有Fe的原子數(shù)為______________________(列出計算式,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)。

[變式演練1](1)(2024·北京卷)白錫和灰錫是單質(zhì)Sn的常見同素異形體。二者晶胞如圖:白錫具有體心四方結(jié)構(gòu);灰錫具有立方金剛石結(jié)構(gòu)。①灰錫中每個Sn原子周圍與它最近且距離相等的Sn原子有

個。

②若白錫和灰錫的晶胞體積分別為V1nm3和V2nm3,則白錫和灰錫晶體的密度之比是

。

4(2)(2024·廣東新南方聯(lián)盟4月聯(lián)考)鐵的晶胞如圖所示,若該晶體的密度是ag·cm-3,則兩個最近的Fe原子間的距離為