題型五物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選修),高考對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查,主要包括:原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì);分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì);晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)等,雖然考查面廣,但試題整體難度不大?？疾閮?nèi)容主要涉及核外電子排布式、電子排布圖(軌道表示式)、電離能和電負(fù)性、鍵和鍵、分子間作用力、氫鍵、化學(xué)鍵數(shù)目的計(jì)算、常見(jiàn)晶體的構(gòu)型、晶體的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系等,題目中所涉及的幾個(gè)問(wèn)題常常是相互獨(dú)立的,但所考查的內(nèi)容卻是上述知識(shí)點(diǎn)的綜合應(yīng)用。,一,二,三,一、原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 例1(1)基態(tài)硅(Si)原子中,電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為,該能層具有的原子軌道數(shù)為、電子數(shù)為。 (2)依據(jù)第二周期元素第一電離能的變化規(guī)律,參照右圖B、F的位置,用小黑點(diǎn)標(biāo)出C、N、O三種元素的相對(duì)位置。,一,二,三,(3)N、Al、Si、Zn四種元素中,有一種元素的電離能數(shù)據(jù)如下:,則該元素是(填寫(xiě)元素符號(hào))。 基態(tài)鍺(Ge)原子的電子排布式是。Ge的最高價(jià)氯化物的化學(xué)式是。 鍺元素可能的性質(zhì)或應(yīng)用有。 A.是一種活潑的金屬元素 B.其電負(fù)性大于硫 C.其單質(zhì)可作為半導(dǎo)體材料 D.其最高價(jià)氯化物的沸點(diǎn)低于其溴化物的沸點(diǎn),一,二,三,答案 (1)M94 (3)Al1s22s22p63s23p63d104s24p2GeCl4CD,一,二,三,解析 (1)基態(tài)硅(Si)原子中,電子占據(jù)的最高能層為第三層,符號(hào)為M,該能層中有3個(gè)能級(jí):3s、3p和3d,3s能級(jí)有1個(gè)原子軌道,3p能級(jí)有3個(gè)原子軌道,3d能級(jí)有5個(gè)原子軌道,所以該能層具有的原子軌道數(shù)為9,已填充的電子數(shù)為4。(2)同周期第一電離能從左至右呈增大趨勢(shì),但當(dāng)各能級(jí)呈全滿、半滿、全空狀態(tài)時(shí),第一電離能反常,即第A族、第A族元素的第一電離能分別大于同周期相鄰元素。(3)由表中數(shù)據(jù)可知,該元素的I3I4,則該元素最外層只有3個(gè)電子,即為Al。Ge為32號(hào)元素。32-18=14,電子排布式為Ar3d104s24p2或1s22s22p63s23p63d104s24p2,最外層4個(gè)電子,故最高價(jià)氯化物的化學(xué)式為GeCl4。,一,二,三,解題指導(dǎo)在書(shū)寫(xiě)電子排布式時(shí),要注意“原子、離子、價(jià)電子、最外層”等表述;比較第一電離能時(shí)要考慮洪特規(guī)則?？疾樵咏Y(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系,注意元素“位構(gòu)性”的相互關(guān)系。,一,二,三,(2)當(dāng)出現(xiàn)d軌道時(shí),雖然電子按ns、(n-1)d、np的順序填充,但在書(shū)寫(xiě)電子排布式時(shí),仍把(n-1)d放在ns前,如Fe:1s22s22p63s23p63d64s2正確,1s22s22p63s23p64s23d6錯(cuò)誤。,一,二,三,(3)注意比較原子核外電子排布式、簡(jiǎn)化電子排布式、原子外圍電子排布式的區(qū)別與聯(lián)系。如Cu的電子排布式:1s22s22p63s23p63d104s1;簡(jiǎn)化電子排布式:Ar3d104s1;外圍電子排布式:3d104s1。 (4)當(dāng)元素的能級(jí)處于全空、半充滿、全滿狀態(tài)時(shí),結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定、能量最低,元素的電離能一般較高,如同周期元素的第一電離能A族元素大于A族元素,A族元素大于A 族元素。,一,二,三,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1有A、B、C、D、E 5種元素,它們的核電荷數(shù)依次增大,且都小于20。其中A為非金屬元素;A和E屬同一族,它們?cè)幼钔鈱与娮优挪紴閚s1,B和D也屬同一族,它們?cè)幼钔鈱拥膒能級(jí)電子數(shù)是s能級(jí)電子數(shù)的兩倍。C原子最外層上電子數(shù)等于D原子最外層上電子數(shù)的一半。請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)A是,B是,C是,D是,E是。 (2)由這五種元素組成的一種化合物是(寫(xiě)化學(xué)式)。寫(xiě)出該物質(zhì)的一種主要用途:。,一,二,三,(3)寫(xiě)出C元素基態(tài)原子的電子排布式:。 (4)用電子排布圖表示D元素原子的價(jià)電子排布為 。 (5)元素B與D的電負(fù)性的大小關(guān)系是BD(填“”“<”或“=”,下同),C與E的第一電離能的大小關(guān)系是CE。,一,二,三,答案 (1)HOAlSK(寫(xiě)元素名稱也可) (2)KAl(SO4)212H2O做凈水劑 (3)1s22s22p63s23p1 (5),一,二,三,解析 A、B、C、D、E 5種元素核電荷數(shù)都小于20,故都為主族元素,A、E同一族且最外層電子排布為ns1,故為第A族,而A為非金屬元素,則A為氫;B、D為同一族,其原子最外層的p能級(jí)電子數(shù)是s能級(jí)電子數(shù)的兩倍,故其最外層電子排布為ns2np4,為第A族元素,B的核電荷數(shù)小于D,則B為氧,D為硫,E為鉀;C原子最外層上的電子數(shù)為硫原子最外層上電子數(shù)的一半,則C為鋁,同主族元素自上而下電負(fù)性逐漸減小,故B(氧)的電負(fù)性大于D(硫),E(鉀)的第一電離能小于鈉,鈉的第一電離能小于C(鋁),故第一電離能:AlK。,一,二,三,二、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 例2(1)H2Se的酸性比H2S(填“強(qiáng)”或“弱”)。氣態(tài)SeO3分子的立體構(gòu)型為, 的立體構(gòu)型為。 (2)甲醛(HCHO)在Ni催化作用下加氫可得甲醇(CH3OH)。甲醇分子內(nèi)碳原子的雜化方式為。 (3)在銅錳氧化物的催化下,CO被氧化為CO2,HCHO被氧化為CO2和H2O。 根據(jù)等電子體原理,CO分子的結(jié)構(gòu)式為。 H2O分子中氧原子軌道的雜化類型為。 1 mol CO2中含有的鍵數(shù)目為。,一,二,三,(4)H+可與H2O形成H3O+,H3O+中氧原子采用雜化。H3O+中HOH鍵角比H2O中HOH鍵角大,原因?yàn)椤?(5) 的立體構(gòu)型是,其中硫原子的雜化軌道類型是。,答案 (1)強(qiáng)平面三角形三角錐形(2)sp3 (3)COsp326.021023個(gè)(或2NA) (4)sp3H2O中氧原子有2對(duì)孤電子對(duì),排斥力較大,H3O+只有1對(duì)孤電子對(duì),排斥力較小 (5)正四面體sp3,一,二,三,一,二,三,一,二,三,解題指導(dǎo) 不常見(jiàn)分子或離子的立體構(gòu)型一定要用價(jià)層電子對(duì)互斥理論來(lái)判斷,不要想當(dāng)然;對(duì)等電子體的判斷一般是從周期表的相鄰位置來(lái)考慮;對(duì)雜化問(wèn)題有時(shí)也要依據(jù)價(jià)層電子對(duì)理論來(lái)判斷。鍵數(shù)目判斷方法:共價(jià)單鍵為鍵;共價(jià)雙鍵中有一個(gè)鍵和一個(gè)鍵;共價(jià)三鍵中有一個(gè)鍵和兩個(gè)鍵。,一,二,三,方法規(guī)律拓展 1.價(jià)層電子對(duì)互斥模型(VSEPR模型)與分子立體構(gòu)型的關(guān)系: 當(dāng)中心原子無(wú)孤電子對(duì)時(shí),兩者的構(gòu)型一致; 當(dāng)中心原子有孤電子對(duì)時(shí),兩者的構(gòu)型不一致。 2.原子軌道雜化類型的判斷:,一,二,三,一,二,三,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練22013年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予三位美國(guó)科學(xué)家,以表彰他們?cè)陂_(kāi)發(fā)多尺度復(fù)雜化學(xué)系統(tǒng)模型方面所做的貢獻(xiàn)?？梢杂昧孔踊瘜W(xué)計(jì)算小區(qū)間內(nèi)(如光合作用葉綠體光反應(yīng)時(shí)酶中、生物固氮時(shí)固氮酶中)的化學(xué)反應(yīng)。,一,二,三,一,二,三,(3)煙酰胺結(jié)構(gòu)式如圖2所示,可用于合成光合輔酶NADPH,煙酰胺分子中氮原子的雜化軌道類型有,1 mol該分子中含鍵數(shù)目為。 (4)配離子Cu(NH3)42+中氮原子是配位原子。已知NF3與NH3的立體構(gòu)型相同,但NF3中N不易與Cu2+形成配離子,其原因是。,一,二,三,答案 (1)ABC (2)1s22s22p63s23p63d3或Ar3d34 (3)sp2、sp315NA(或156.021023) (4)N、F、H三種元素的電負(fù)性大小為FNH,在NF3中,共用電子對(duì)偏向氟原子,偏離氮原子,使得氮原子上的孤電子對(duì)難以與Cu2+形成配位鍵,一,二,三,一,二,三,(3)根據(jù)圖像可知環(huán)上的氮原子存在雙鍵,因此是sp2雜化。氨基中的氮原子全部是單鍵應(yīng)該是sp3雜化。單鍵都是鍵,雙鍵中含有1個(gè)鍵和1個(gè)鍵,所以根據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知1 mol該分子中含鍵數(shù)目為15NA(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值)(或156.021023)。 (4)由于N、F、H三種元素的電負(fù)性大小為FNH,在NF3中,共用電子對(duì)偏向氟原子,偏離氮原子,所以使得氮原子上的孤電子對(duì)難以與Cu2+形成配位鍵。,一,二,三,三、晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 例3(2016全國(guó))砷化鎵(GaAs)是優(yōu)良的半導(dǎo)體材料,可用于制作微型激光器或太陽(yáng)能電池的材料等?；卮鹣铝袉?wèn)題: (1)寫(xiě)出基態(tài)As原子的核外電子排布式。 (2)根據(jù)元素周期律,原子半徑GaAs,第一電離能GaAs。(填“大于”或“小于”) (3)AsCl3分子的立體構(gòu)型為,其中As的雜化軌道類型為。 (4)GaF3的熔點(diǎn)高于1 000 ,GaCl3的熔點(diǎn)為77.9 ,其原因是。,一,二,三,(5)GaAs的熔點(diǎn)為1 238 ,密度為 gcm-3,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶體的類型為,Ga與As以鍵鍵合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGa gmol-1和MAs gmol-1,原子半徑分別為rGa pm和rAs pm,阿伏加德羅常數(shù)值為NA,則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為。,一,二,三,答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3 (2)大于小于 (3)三角錐形sp3 (4)GaF3為離子晶體,GaCl3為分子晶體,一,二,三,解析 (1)As的原子序數(shù)是33,則基態(tài)As原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3。 (2)Ga和As位于同一周期,同周期主族元素從左向右原子半徑逐漸減小,則原子半徑GaAs;由于As的4p能級(jí)處于半充滿狀態(tài),穩(wěn)定性強(qiáng),因此第一電離能Ga<As。 (3)AsCl3分子中As原子雜化軌道類型為sp3雜化,三個(gè)sp3雜化軌道分別與三個(gè)氯原子成鍵,還有一個(gè)sp3雜化軌道上有一對(duì)孤電子對(duì),故AsCl3分子的立體構(gòu)型為三角錐形。 (4)GaF3為離子晶體,GaCl3為分子晶體,離子晶體的熔點(diǎn)一般高于分子晶體。,一,二,三,一,二,三,解題指導(dǎo)對(duì)常見(jiàn)典型的晶胞結(jié)構(gòu)要非常熟悉,如金剛石、二氧化硅、氯化鈉、氯化銫、氟化鈣、干冰還有金屬晶體的四種堆積模型等。要做到識(shí)圖、辨圖、析圖,通過(guò)分析晶體結(jié)構(gòu),計(jì)算晶胞結(jié)構(gòu)中化學(xué)鍵數(shù)目、粒子半徑、密度,或判斷金屬晶體堆積方式等;最后針對(duì)題目設(shè)計(jì)的其他問(wèn)題進(jìn)行正確作答。,一,二,三,一,二,三,一,二,三,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3(2017江蘇化學(xué))鐵氮化合物(FexNy)在磁記錄材料領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。某FexNy的制備需鐵、氮?dú)?、丙酮和乙醇參與。 (1)Fe3+基態(tài)核外電子排布式為。 (2)丙酮( )分子中碳原子軌道的雜化類型是,1 mol丙酮分子中含有鍵的數(shù)目為。 (3)C、H、O三種元素的電負(fù)性由小到大的順序?yàn)椤?(4)乙醇的沸點(diǎn)高于丙酮,這是因?yàn)椤?一,二,三,(5)某FexNy的晶胞如圖1所示,Cu可以完全替代該晶體中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型產(chǎn)物Fe(x-n)CunNy。FexNy轉(zhuǎn)化為兩種Cu替代型產(chǎn)物的能量變化如圖2所示,其中更穩(wěn)定的Cu替代型產(chǎn)物的化學(xué)式為。,一,二,三,答案 (1)Ar3d5或1s22s22p63s23p63d5 (2)sp2和sp39 mol (3)H<C<O (4)乙醇分子間存在氫鍵 (5)Fe3CuN,一,二,三,解析 (1)Fe為26號(hào)元素,原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2,Fe失去3個(gè)電子變?yōu)镕e3+,核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5。(2)丙酮分子中,甲基上的碳原子為sp3雜化,羰基上的碳原子為sp2雜化;單鍵全為鍵,雙鍵中有一個(gè)鍵、一個(gè)鍵,1 mol丙酮分子中共含有9 mol 鍵。(3)非金屬性:H<C<O,則電負(fù)性:H<C<O。(4)乙醇分子間可以形成氫鍵,故沸點(diǎn)高于丙酮。(5)由物質(zhì)能量越低越穩(wěn)定,結(jié)合圖2可知,Cu替代a位置Fe型產(chǎn)物會(huì)更穩(wěn)定,根據(jù)均攤法可得,替換后的晶胞中所含銅,