2024高考化學一輪復(fù)習解題指導(dǎo)8物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的命題分析規(guī)范演練含解析新人教版

PAGE9-解題指導(dǎo)8物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的命題分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的常見題型為綜合題，常以元素推斷或某一主題兩種方式引入，考查學生的歸納推理實力、信息遷移實力以及綜合應(yīng)用實力。物質(zhì)結(jié)構(gòu)包括原子結(jié)構(gòu)(原子核外電子排布、原子的雜化方式、元素電負性大小比較、元素金屬性、非金屬性的強弱)，分子結(jié)構(gòu)(化學鍵、分子的電子式、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡式的書寫、化學式的種類、官能團等)，晶體結(jié)構(gòu)(晶體類型的推斷、物質(zhì)熔沸點的凹凸、影響因素、晶體的密度、均攤方法的應(yīng)用等)。高考試題中選修3賦分為15分，常設(shè)10空左右設(shè)問，具有學問點較分散、設(shè)問相對獨立、整體難度不大、做題耗時較短的特點。一、原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)在高考中常見的命題角度有原子核外電子的排布規(guī)律及其表示方法、原子結(jié)構(gòu)與元素電離能和電負性的關(guān)系及其應(yīng)用。在高考試題中，各考查點相對獨立，難度不大。試題側(cè)重原子核外電子排布式或軌道表示式，未成對電子數(shù)推斷，電負性、電離能、原子半徑和元素金屬性與非金屬性比較的考查。(1)Cu2＋的電子排布式是___________________________。(2)基態(tài)Fe原子有________個未成對電子。Fe3＋的電子排布式為________________。可用硫氰化鉀檢驗Fe3＋，形成的協(xié)作物的顏色為________。(3)Na位于元素周期表第________周期第__________族；S的基態(tài)原子核外有________個未成對電子；Si的基態(tài)原子核外電子排布式為________________。(4)已知XY2是紅棕色氣體，Z基態(tài)原子的M層與K層電子數(shù)相等。Y基態(tài)原子的電子排布式是____________；Z所在周期中第一電離能最大的主族元素是________。(5)第三周期8種元素按單質(zhì)熔點凹凸的依次如圖1所示，其中電負性最大的是________(填圖1中的序號)。圖1(6)第三周期中某主族元素的電離能狀況如圖2所示，則該元素是________(填元素符號)。圖2解析：(1)Cu的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，失去2個電子生成Cu2＋，Cu2＋的電子排布式為1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9。(2)基態(tài)Fe原子的核外電子排布式為[Ar]3d64s2，其中3d軌道有4個軌道未充溢，含有4個未成對電子。Fe原子失去4s軌道的2個電子和3d軌道的1個電子形成Fe3＋，則其電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。檢驗Fe3＋時，F(xiàn)e3＋與SCN－形成協(xié)作物而使溶液顯紅色。(3)Na元素基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s1，則Na位于元素周期表中第三周期第ⅠA族。S元素基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p4，其中3p軌道有兩個未成對電子。Si元素基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2。(4)依據(jù)題意可以推斷XY2為NO2，Z為Mg。O元素基態(tài)原子的電子排布式是1s22s22p4；第三周期元素中第一電離能最大的主族元素為Cl元素。(5)第三周期8種元素分別為鈉、鎂、鋁、硅、磷、硫、氯、氬，其單質(zhì)中鈉、鎂、鋁形成金屬晶體，熔點依次上升；硅形成原子晶體；磷、硫、氯、氬形成分子晶體，且常溫下磷、硫為固體，氯氣、氬為氣體，故8種元素按單質(zhì)熔點由高到低的依次為硅、鋁、鎂、硫、磷、鈉、氯、氬，其中電負性最大的為氯。(6)由圖可知，該元素的電離能I4遠大于I3，故為第ⅢA族元素，又因為元素屬于第三周期，應(yīng)為Al。答案：(1)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9(2)41s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5紅色(3)三ⅠA21s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2(4)1s22s22p4Cl(5)2(6)Al二、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)在高考中的常見命題角度有圍繞某物質(zhì)推斷共價鍵的類型和數(shù)目，分子的極性、中心原子的雜化方式，微粒的立體構(gòu)型，氫鍵的形成及對物質(zhì)的性質(zhì)影響等，考查角度較多，但各個角度獨立性大，難度不大。試題側(cè)重微粒構(gòu)型、雜化方式、中心原子的價層電子對數(shù)、配位原子推斷與配位數(shù)、化學鍵類型、分子間作用力與氫鍵、分子極性的考查。(1)OF2分子構(gòu)型為________，其中氧原子的雜化方式為________。(2)①V2O5常用作SO2轉(zhuǎn)化為SO3的催化劑。SO2分子中S原子價層電子對數(shù)是________對，分子的立體構(gòu)型為________；SO3氣態(tài)為單分子，該分子中S原子的雜化軌道類型為______；SO3的三聚體環(huán)狀結(jié)構(gòu)如圖1所示，該結(jié)構(gòu)中S原子的雜化軌道類型為________；該結(jié)構(gòu)中S—O鍵長有兩類，一類鍵長約140pm，另一類鍵長約160pm，較短的鍵為________(填圖1中字母)，該分子中含有________個σ鍵。②V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到釩酸鈉(Na3VO4)，該鹽陰離子的立體構(gòu)型為________；也可以得到偏釩酸鈉，其陰離子呈如圖2所示的無限鏈狀結(jié)構(gòu)，則偏釩酸鈉的化學式為________。(3)①碳在形成化合物時，其鍵型以共價鍵為主，緣由是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②CS2分子中，共價鍵的類型有____________，C原子的雜化軌道類型是________雜化，寫出兩個與CS2具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子或離子__________。解析：(1)＝4，成鍵電子對數(shù)為2，因此分子構(gòu)型為V形，O原子的雜化方式為sp3雜化。(2)①SO2分子中S原子價層電子對數(shù)是3對，分子的立體構(gòu)型為V形；SO3氣態(tài)為單分子，該分子中S原子的雜化軌道類型為sp2雜化；SO3的三聚體環(huán)狀結(jié)構(gòu)如圖1所示，該結(jié)構(gòu)中S原子的雜化軌道類型為sp3雜化；該結(jié)構(gòu)中S—O鍵長有兩類，一類鍵長約140pm，另一類鍵長約為160pm，其中a為硫氧雙鍵，b為硫氧單鍵，較短的鍵為a，該分子中含有12個σ鍵。②VOeq\o\al(3－,4)中，V形成4個σ鍵，孤電子對數(shù)為eq\f(5＋3－4×2,2)＝0，為正四面體結(jié)構(gòu)；由鏈狀結(jié)構(gòu)可知每個V與3個O形成陰離子，且V的化合價為＋5，則形成的化合物的化學式為NaVO3。(3)①碳原子核外最外層有4個電子，在化學反應(yīng)中很難失去4個電子形成陽離子，也很難得到4個電子形成陰離子。因此，碳在形成化合物時，主要通過共用電子對形成共價鍵。②CS2分子中，存在σ鍵和π鍵。CS2分子中，C原子的價層電子對數(shù)為2，雜化軌道類型為sp。依據(jù)等電子理論，與CS2具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子有CO2、COS和N2O，離子有NOeq\o\al(＋,2)、SCN－。答案：(1)V形sp3雜化(2)①3V形sp2雜化sp3雜化a12②正四面體形NaVO3(3)①C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(jié)構(gòu)②σ鍵和π鍵spCO2、SCN－(或COS等)三、晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)在高考中常見的命題角度有晶體的類型、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，晶體熔沸點凹凸的比較，配位數(shù)、晶胞模型分析及有關(guān)計算等是物質(zhì)結(jié)構(gòu)選考模塊的必考點。試題側(cè)重晶體類型推斷、物質(zhì)熔沸點的比較與緣由、晶胞中微粒數(shù)的推斷、配位數(shù)、晶胞密度計算、晶胞參數(shù)、空間利用率計算的考查。(1)鉛、鋇、氧形成的某化合物的晶胞結(jié)構(gòu)是Pb4＋處于立方晶胞頂角，Ba2＋處于晶胞中心，O2－處于晶胞棱邊中心，該化合物化學式為________，每個Ba2＋與________個O2－配位。(2)X、Y、Z可形成立方晶體結(jié)構(gòu)的化合物，其晶胞中X占據(jù)全部棱的中心，Y位于頂點，Z處于體心位置，則該晶體的組成為X∶Y∶Z＝________。(3)金屬鎳與鑭(La)形成的合金是一種良好的儲氫材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖Ⅰ所示。該合金的化學式為________。(4)葡萄糖與新制Cu(OH)2的堿性溶液反應(yīng)生成磚紅色Cu2O沉淀。在1個Cu2O晶胞中(結(jié)構(gòu)如圖Ⅱ所示)，所包含的Cu原子數(shù)目為________；每個氧原子與________個銅原子配位。(5)硒化銣晶體晶胞結(jié)構(gòu)如圖Ⅲ所示。每個晶胞中包含________個Rb2Se單元，其中Se2－四周與它距離最近且相等的Rb＋的離子數(shù)目為________。(6)MgH2是金屬氫化物儲氫材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖Ⅳ所示，已知該晶體的密度為ag·cm－3，則晶胞的體積為_______________cm3(用a、NA表示，其中NA表示阿伏加德羅常數(shù))。解析：(1)每個晶胞含有Pb4＋：8×eq\f(1,8)＝1個，Ba2＋：1個，O2－：12×eq\f(1,4)＝3個，故化學式為PbBaO3。Ba2＋處于晶胞中心，只有1個，O2－處于晶胞棱邊中心，共12個，故每個Ba2＋與12個O2－配位。(2)在晶胞中12條棱上有12個X，每個X被四個晶胞共用，平均分在每個晶胞中的X有3個。每個晶胞的8個頂角上有8個Y，每個Y被8個晶胞共用，平均分在每個晶胞中的Y只有1個，Z完全屬于其中的一個晶胞，故該晶體的組成X∶Y∶Z＝3∶1∶1。(3)每個晶胞中含有La為8×eq\f(1,8)＝1個，Ni為1＋8×eq\f(1,2)＝5個，該合金的化學式為LaNi5。(4)圖Ⅱ中每個晶胞中含有黑球代表的微粒為4個，白球代表的微粒為1＋8×eq\f(1,8)＝2個，由組成Cu2O知黑球代表Cu原子，白球代表氧原子，每個氧原子(白球)四周有4個Cu原子(黑球)。(5)每個×eq\f(1,8)＝4(個)，即黑球4個，所以每個晶胞中含有4個Rb2Se單元，Se2－四周與它距離最近且相等的Rb＋的離子數(shù)目為8個。(6)先計算出晶胞的質(zhì)量，再依據(jù)密度即可求出晶胞的體積。晶胞中含有MgH2微粒數(shù)為2個，晶胞的質(zhì)量m＝eq\f(26,NA)×2＝eq\f(52,NA)(g)，由m＝ρV得V＝eq\f(m,ρ)＝eq\f(52,NAa)(cm3)。答案：(1)PbBaO312(2)3∶1∶1(3)LaNi5(4)44(5)48(6)eq\f(52,aNA)解法指導(dǎo)：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的難點就是涉及晶胞特點的計算類題目，涉及有關(guān)晶胞的計算時，留意單位的換算。如面心立方晶胞與體心立方晶胞的配位數(shù)不同；晶胞參數(shù)給定單位是nm或pm時，忽視換算成cm。近幾年高考統(tǒng)計發(fā)覺，絕大多數(shù)學生選擇了選修3。這是因為選修3模塊得分率略高于選修5；選修3模塊得分簡單，但得高分難；選修3模塊內(nèi)容更少，復(fù)習時間更短、答題所需時間更短。所以答題時應(yīng)留意，假如題干元素未知，須要依據(jù)題意推導(dǎo)相應(yīng)元素，然后再來解答相關(guān)問題。電子排布式書寫要留意價電子排布與核外電子排布的區(qū)分；留意未成對電子與最外層電子的區(qū)分；σ鍵和π鍵推斷關(guān)鍵在于單鍵與多鍵區(qū)分；等電子體推斷分析肯定留意原子總數(shù)和價電子總數(shù)(或電子總數(shù))均相同，化學鍵特征、空間構(gòu)型和化學性質(zhì)相像；雜化形式推斷肯定依據(jù)分子(或離子)結(jié)構(gòu)式來分析；晶胞分析肯定要運用均攤法；熔點、沸點凹凸推斷要將晶體類型和微粒作用力相結(jié)合起來。1．協(xié)作物Fe(CO)5的熔點－20℃，沸點103℃?？捎糜谥苽浼冭F。Fe(CO)5的結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1(1)基態(tài)Fe原子的價電子排布式是________________；Fe(CO)5晶體類型屬于________晶體。(2)CO分子中C、O原子都滿意8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，CO分子的結(jié)構(gòu)式是________，與CO互為等電子體的分子是________。(3)C、O、Fe的第一電離能由大到小的依次為________________。(4)關(guān)于Fe(CO)5，下列說法正確的是________(填字母)。A．Fe(CO)5是非極性分子，CO是極性分子B．Fe(CO)5中Fe原子以sp3雜化方式與CO成鍵C．1molFe(CO)5含有10mol配位鍵D．Fe(CO)5=Fe＋5CO反應(yīng)沒有新化學鍵生成(5)鐵的三種晶體的晶胞均為立方晶胞，三種晶體的晶胞如圖2所示。δ-Feγ-Feα-Fe圖2①上述三種晶體的晶胞中屬于面心晶胞的是________(填“α”“δ”或“γ”)。②α晶胞中鐵原子的配位數(shù)為________。③γ晶體晶胞的邊長為apm，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則γ-Fe單質(zhì)的密度____________________g·cm－3(列出計算式)。解析：(1)鐵為26號元素，基態(tài)Fe原子的價電子排布式為3d64s2；Fe(CO)5的熔點－20℃，沸點103℃，熔、沸點較低，F(xiàn)e(CO)5晶體屬于分子晶體。(2)CO分子中C、O原子都滿意8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，CO分子的結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè)，與CO互為等電子體的分子有N2。(3)C、O、Fe三種元素的原子中鐵的原子半徑最大，F(xiàn)e原子的價電子排布式為3d64s2，失去1個電子生成3d54s2，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，第一電離能最小，C、O是同一周期元素，同一周期，從左到右，第一電離能漸漸增大，第一電離能由大到小的依次為O>C>Fe。(4)A項，依據(jù)Fe(CO)5的結(jié)構(gòu)可知，F(xiàn)e(CO)5為三角雙錐結(jié)構(gòu)，分子中正負電荷分布勻稱，是非極性分子，CO中正負電荷分布不勻稱，是極性分子，正確；B項，F(xiàn)e(CO)5中Fe原子與5個CO成鍵，不是sp3雜化，錯誤；C項，1molFe(CO)5中Fe原子與5個CO形成5個配位鍵，在每個CO分子中存在1個配位鍵，共含有10mol配位鍵，正確；D項，F(xiàn)e(CO)5=Fe＋5CO屬于化學改變，包括化學鍵的斷裂與形成，斷開了分子中的配位鍵，形成了金屬鍵，錯誤；故選AC。(5)①依據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖，三種晶體的晶胞中屬于面心晶胞的是γ；②α晶胞中晶胞頂點的鐵原子與四周的6個鐵原子距離相等且最小，配位數(shù)為6；③γ晶體晶胞的邊長為apm，1個晶胞中含有的鐵原子數(shù)目＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，則γFe單質(zhì)的密度＝eq\f(\f(4×56g,NA),（a×10－10cm）3)＝eq\f(224,a3·NA)×1030g·cm－3。答案：(1)3d64s2分子(2)C≡O(shè)N2(3)O>C>Fe(4)AC(5)①γ②6③ρ＝eq\f(224,a3·NA)×10302．A、B、C、D、E、R為原子序數(shù)依次增大的六種元素，位于元素周期表的前四周期。B元素原子含有3個能級，且毎個能級所含的電子數(shù)相同；D的原子核外有8種運動狀態(tài)不同的電子；E元素與F元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數(shù)相差3，且E元素的基態(tài)原子3d軌道上有4個未成對電子。請回答下列問題：(1)寫出C基態(tài)原子的價層電子排布________________，F(xiàn)基態(tài)原子的外圍電子排布式____________________________________。(2)下列說法不正確的是________(填字母)。A．二氧化硅的相對分子質(zhì)量比二氧化碳大，所以沸點：SiO2>CO2B．第一電離能由小到大的依次：B<C<DC．N2與CO為等電子體，結(jié)構(gòu)相像D．穩(wěn)定性：H2O>H2S，水分子更穩(wěn)定的緣由是水分子間存在氫鍵(3)F元素位于周期表中________區(qū)，其離子是人體內(nèi)多種酶的輔因子，人工模擬酶是當前探討的熱點。向F的硫酸鹽溶液中通入過量的C與A形成的氣體X可生成[F(X)4]2＋，該離子的結(jié)構(gòu)式為____________________(用元素符號表示)。(4)某化合物與F(I)(I表示化合價為＋1)結(jié)合形成下圖1所示的離子，該離子中碳原子的雜化方式為________雜化。(5)B單質(zhì)的一種同素異形體的晶胞如下圖2所示，則一個晶胞中所含B原子的個數(shù)為________。(6)D與F形成離子個數(shù)比為1∶1的化合物，晶胞與NaCl類似，設(shè)D離子的半徑為apm,F離子的半徑bpm，則該晶胞的空間利用率為________________。解析：依據(jù)題給信息進行分析可知：A為H，B為C，C為N，D為O，E為Fe，F(xiàn)為Cu。(1)C為N，基態(tài)N原子的價層電子排布2s22p3，其價電子排布圖為F為Cu,Cu基態(tài)原子的外圍電子排布式3d104s1。(2)二氧化硅為原子晶體，而二氧化碳為分子晶體，所以沸點：SiO2>CO2，A錯誤；B為C，C為N，D為O，第一電離能第ⅤA族元素大于相鄰的主族元素，所以笫一電離能由小到大的依次：N>O>C；B錯誤；N2與CO原子數(shù)目相同，價電子數(shù)目相同，二者為等電子體，結(jié)構(gòu)相像，C正確；穩(wěn)定性：H2O>H2S，是因為非金屬性O(shè)>S，與分子間存在氫鍵無關(guān)，D錯誤；正確選項ABD。(3)F為Cu，位于周期表中ds區(qū)，向硫酸銅溶液中通入過量的C與A形成的氣體氨氣可生成[Cu(NH3)4]2＋，該離子的結(jié)構(gòu)式為。(4)雜環(huán)上的碳原子含有3個σ鍵，沒有孤電子對，采納sp2雜化，亞甲基上碳原子含有4個共價單鍵，采納sp3雜化。(5)B原子有4個位于晶胞內(nèi)部，其余B原子位于頂點、面心，則一個晶胞中所含有B原子數(shù)為4＋8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝8。(6)D為O,F為Cu；D與F形成離子個數(shù)比為1∶1的化合物CuO，晶胞與氯化鈉相像，晶胞中銅離子數(shù)目＝陽離子數(shù)目＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4,O2－離子的半徑為apm,Cu2＋離子的半徑bpm，則晶胞中原子總體積為4×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,3)×πa3＋\f(4,3)×πb3))，晶胞棱長為2(a＋b)pm，所以晶胞的體積為8(a＋b)3pm3，該晶胞的空間利用率為4×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,3)×πa3＋\f(4,3)×πb3))÷8(a＋b)3×100%＝eq\f(2πa3＋2πb3,3（a＋b）3)×100%。答案：(1)(2)ABD(3)ds(4)sp2、sp3(5)8(6)eq\f(2π（a3＋b3）,3（a＋b）3)3．鎂、鐵、銅等在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}：(1)銅元素位于元素周期表中的________區(qū)，其基態(tài)原子的價電子排布圖為________________。(2)往硫酸銅溶液中加入過量氨水，可形成[Cu(NH3)4]SO4溶液該溶液可用于溶解纖維素。①[Cu(NH3)4]SO4中陰離子的立體構(gòu)型是__________________。②在[Cu(NH3)4]SO4中，配離子所含有的化學鍵為____________，供應(yīng)孤電子對的成鍵原子是________。③除硫元素外，[Cu(NH3)4]SO4中所含元素的電負性由小到大的依次為________________。④NF3與NH3的空間構(gòu)型相同，中心原子的軌道雜化類型均為________雜化。但NF3不易與Cu2＋形成化學鍵，其緣由是____