2014年高考化学物质结构与性质（选修）试题汇编解析
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2014年高考化学物质结构与性质（选修）试题汇编解析
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2014年高考化学物质结构与性质（选修）试题汇编解析
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文 章来源莲山 课件 w ww.5 Y k J.Co m 2014年普通高等学校招生全国统一考试化学试题分类汇编专题十七& 物质结构与性质（选修）&&& 1、（;海南单科化学卷，T19-I）（6分）对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)，下列叙述正确的是&&& A．SiX4难水解&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& B．SiX4是共价化合物&&& C．NaX易水解&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& D．NaX的熔点一般高于SiX4【答案】BD（6分）【解析】A、硅的卤化物（SiX4）的水解比较强烈，如SiCl4+3H2O＝H2SiO3↓+4HCl、SiF4+3H2O＝H2SiO3↓+4HF，A错误；B、硅的卤化物(SiX4)全部由非金属元素构成，属于共价化合物，B正确；C、钠的卤化物(NaX)属于强酸强碱盐，不发生水解，C错误；D、钠的卤化物(NaX)是由离子键构成的，属于离子晶体，SiX4属于分子晶体，所以NaX的熔点一般高于SiX4，D正确。2. （;四川理综化学卷，T8）（13分）X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Z基态原子的M层与K层电子数相等；R2+离子的3d轨道中有9个电子。请回答下列问题：&（1）Y基态原子的电子排布式是①& ；Z所在周期中第一电离能最大的元素是& ②& 。（2）XY2－ 离子的立体构型是& ①&& ；R2+的水合离子中，提供孤电子对的原子是 ②& 。（3）将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中，通入Y2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式是&&&&&&&&&& 。【答案】（1）①1s22s22 p4&&&&& ②Cl（2）①V形&&&&&&&& ②O（3）2：1（4）2Cu+8NH3•H2O+O2 2[Cu(NH3)4]2++4OH－+6H2O【解析】（1）经分析可知，X为N，Y为O,Z为Mg，R为Cu；O基态原子的电子排布式是1s22s22p4，第三周期中第一电离能最大的元素是Cl；（2）NO2-离子的立体构型是V形,Cu2+的水合离子中提供孤电子对的原子是O；（3）反应的离子方程式为2Cu+8NH3•H2 O+O2 2[Cu(NH3)4]2++4OH－+6H2O。3．（;山东理综化学卷，T33）（12分）【化学―物质结构与性质】石墨烯（图甲）是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯（图乙）&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&& 图甲&& 石墨烯结构&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 图乙& 氧化石墨烯结构&& （1）图甲中，1号C与相邻C形成 键的个数为___________。&& （2）图乙中，1号C的杂化方式是_________，该C与相邻C形成的键角_______（填“&”“&”或“=”）图甲中1号C与相邻C形成的键角。（3）若将图乙所示的氧化石墨烯分散到H2O中，则氧化石墨烯可与H2O形成氢键的原子有_______（填元素符号）。（4）石墨烯可转化为富勒烯（C60），某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图所示，M原子位于晶胞的棱上与内部，该晶胞中M原子的个数为______，该材料的化学式为______。&图丙&&& 【答案】（1） 3& （2）sp3；＜& （3）O、H& （4）12；M3C60【解析】（1）由图可知，甲中，1号C与相邻C形成3个C-C键，形成σ键的个数为3，故答案为：3；（2）图乙中，1号C形成3个C-C及1个C-O键，C原子以sp3杂化，为四面体构型，而石墨烯中的C原子杂化方式均为sp2，为平面结构，则图乙中C与相邻C形成的键角＜图甲中1号C与相邻C形成的键角，故答案为：sp3；＜；、（3）水中的O电负性较强，吸引电子能力的强，易与氧化石墨烯中的O-H上的H形成氢键，氧化石墨烯中O与水中的H形成氢键，故答案为：O、H；（4）M原子位于晶胞的棱上与内部，棱上有12个M，内部有8个M，其个数为12× +8=12，C60分子位于顶点和面心，C60分子的个数为8× +6× =4，M原子和C60分子的个数比为3：1，则该材料的化学式为M3C60，故答案为：12；M3C60。4、（;全国理综II化学卷，T37）[化学――选修3：物质结构与性质]（15分）周期表前四周期的元素a、b、c、d、c，原子序数依此增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的末成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但 次外层有18个电子。回答下列问题：（1）a、c、d中第一电离能最大的是________(填元素符号)，e的价层电子轨道示图为___________.&&& （2）a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为_________；分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是_________（填化学式，写出两种）。（3）这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是__________:酸根呈三角锥结构的酸是___________。（填化学方式）（4）e和e形成的一种离子化合物的晶体结构如图1，则e离子的电荷为_________。（5）这5种元素形成的一种1:1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构（如图2所示）。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&& 该化合物中，阴离子为________，阳离子中存在的化学键类型有__________；该化合物中加热时首先失去的组分是_________，判断理由是_________。&&& 【答案】[化学――选修3：物质结构与性质] （15分）（1）N&&& && （2）sp3&& H2O2& N2H4&& （3）HNO2&&& HNO3&& H2SO3（4）+1& （5）H2SO4&&& 共价键和配位键&& H2O& H2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的弱【解析】题目所给的信息“周期表前四周期的元素a、b、c、d、c，原子序数依此增大”。a的 核外电子总数与其周期数相同，说明a是H元素；b的价电子层中的末成对电子有3个，则b是N元素；c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，则c是O元素；d与c同族，则d是S元素；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子，则e是Cu元素。（1）根据同周期元素随着核电荷数的增大，第一电离能呈现逐渐增大的趋势。但当元素的原子轨道呈全满、全空、半充满状态时，较稳定，同主族元素随着核电荷数的增大，第一电离能逐渐减小。N原子2p轨道为半充满状态，较稳定，所以N、S、O三种元素第一电离能较大的是N元素；e是Cu元素，Cu原子核外有29个电子，其3d、4s电子为其外围电子，所以其外围 电子排布式为3d104s1，所以Cu的价层电子轨道示意图为 ；（2）由上述可知，a是H元素，和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形的分子式NH3，从分子构型来看。氨分子形成不等性SP3杂化，连接三个H则分子呈三角锥形，并有一个孤立sp3轨道的电子；分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是H2O2、N2H4、C2H6等；（3）这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的阶层电子对数为3的酸是HNO2 、HNO3；酸根呈三角锥结构的酸是H2SO3；（4）c是O元素，e是Cu元素，根据O和Cu元素形成的晶胞结构来看，1个晶胞中O元素微粒的个数是8× +1=2，Cu元素的微粒的个数是4，所以二者的个数比是1:2，则该离子化合物的化学式是Cu2O，则Cu元素所带的电荷数是+1；（5）根据题目中的信息可知，5种元素（H、N、O、S、Cu）形成的一种1:1型的离子化合物中，阴离子呈四面体结构，可知该阴离子是SO42―，阳离子呈轴向狭长的八面体结构，结合图2，可知该化合物的额化学式是[Cu(NH3)4(H2O)2] SO4，阳离子是[Cu(NH3)4(H2O)2]2+，则阳离子中含有共价键和配位键。5．（;安徽理综化学卷，T26）（14分）Na、Cu、O、Si、S、Cl是常见的六种元素。&& （1）Na位于元素周期表第&&&&& 周期第&&&&& 族；S的基态原子核外有&&&&& 个未成对电子；Si的基态原子核外电子排布式为&&&&&&&&&& 。&& （2）用“&”或“&”：&& 第一电离能&离子半径&熔点&酸性Si&&&&& S&O2-&&&&& Na+ &NaCl&&&&& Si&H2SO4&&&&& HClO4&& （3）CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25℃、101KPa下，已知该反应每消耗1 mol CuCl(s)，放出44.4KJ，该反应的热化学方程式是&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 。&& （4）ClO2常用于水的净化，工业上可用Cl2氧化NaClO2溶液制取。写出该反应的离子方程式，并标出电子转移的方向和数目&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 。【答案】（14分）（1）三、IA& 2&&& 1s2s22p63s23p2（2）&&& &&& &&& &（3）4CuCl(s)+O2(g)=2CuCl2(s)+2CuO(s)& △H= 177.6KJ/mol（合理答案均给分）（4） （合理答案均给分）【解析】（1）Na（ ）元素位于元素周期表第三周期周期第IA族；Si原子核外电子数为14，核外电子基态排布式为1s22s22p63s23p2。 （2）同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，所以第一电离能：S&Si；核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，所以离子半径：O2-&Na+；一般来说，原子晶体（Si）的熔点高于离子晶体（NaCl）的熔点，故熔点：Si& NaCl；元素的非金属性越强，元素最高价氧化物的水化物的酸性越强，因为非金属性Cl&S，所以酸性：HClO4& H2SO4；（3）根据热化学方程式的书写方法，可以写出该反应的热化学方程式为4CuCl(s)+O2(g)=2CuCl2(s)+2CuO(s)& △H= 177.6KJ/mol；（4）在此中（Cl2+2ClO2―=2 ClO2+ 2Cl―），氧化剂是Cl2，还原剂是ClO2―，转移的电子数为2e―，所以用单线桥表示为 。6．（;福建理综化学卷，T31）【化学－物质结构与性质】(13分)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如右图所示。& （1）基态硼原子的电子排布式为&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 。（2）关于这两种晶体的说法，正确的是&&&&&&&&&&&&&&&&& (填序号)。a．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大& b．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地 软 c．两种晶体中的B－N键均为共价键&&&&&&&&& d．两种晶体均为分子晶体（3）六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为&&&&&&&& ，其结构与石墨相似却不导电，原因是&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 。（4）立方相氮化硼晶体中，硼原子的杂化轨道类型为&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 。该晶体的天然矿物在青藏高原在下约300Km的古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实，推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 。（5）NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1mo NH4BF4含有&&&&& mol配位键。【答案】（13分）（1）1s22s22p1（2）b、c（3）平面三角形& 层状结构中没有自由移动的电子&& （4）sp3&& 高温、高压（5）2【解析】（1）基态硼原子的电子排布式为1s22s22p1；（2）立方相氮化硼是sp3杂化，a错误；六方相氮化硼是层状结构，层间作用力小，质地软，b正确；两种晶体均为共价键，c正确；立方相氮化硼为原子晶体，d错误。（3）六方相氮化硼层内一个硼原子与相邻N原子空间构成平面三角形，结构与石墨相似，但B原子最外层只有3个电子，没有自由移动的电子，故不能导电。（4）立方相氮化硼是sp3杂化，根据天热矿物在青藏高原300km的古地壳中发现，可以推出反应条件为高温高压。（5）铵根中含有1mol配位键，BF4-含有1mol配位键，共2mol。7、（;海南单科化学卷，T19-II） （14分）碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：& &回答下列问题：&&& （1）金刚石、石墨、C60.碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为_____________。&&& （2）金刚石、石墨烯（指单层石墨）中碳原子的杂化形式分别为____、____。&&& （3）C60属于____晶体，石墨属于____晶体。（4）石墨晶体中，层内C-C键的键长为142 pm，而金刚石中C-C键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在C-C间的____共价键，而石墨层内的C-C间不仅存在____共价键，还有____键。（5）金刚石晶胞含有____个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r= ______a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率____&&&&& （不要求计算结果）。 【答案】（14分）（1）同素异形体&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （2分）（2）sp3&& sp2&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （每空1分，共2分） （3）分子& 混合&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （每空1分，共2分）（4）&&&&&&& （或大 或p-p ）&&&&&&&&&&&&& （每空1 分，共3分）（5）8&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （1分，2分，2分，共5分）【解析】（1）金刚石、石墨、C60.碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们的组成相同，结构不同、性质不同，互称为同素异形体；（2）金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键（即C原子采取sp3杂化方式），构成正四面体，石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻 的三个碳原子以σ键结合，形成正六角形的平面层状结构；（3）C60中构成微粒是分子，所以属于分子晶体；石墨的层内原子间以共价键加合，层与层之间以分子间作用力结合，所以石墨属于混合晶体；（4）在金刚石中只存在C-C之间的 键；石墨层内的C-C之间不仅存在 键，还存在 键；（5）由金刚石的晶胞结构可知，晶胞内部有4个C原子，面心上有6个C原子，顶点有8个C原子，所以金刚石晶胞中C原子数目为4+6× +8× =8；若C原子半径为r，金刚石的边长为a，根据硬球接触模型，则正方体对角线长度的 就是C-C键的键长，即 ，所以 ，碳原子在晶胞中的空间占有率 = 。8、（;江苏单科化学卷，T21）（12分）【选做题】本题包括A、B两小题，请选定其中一小题，并在相应的答题区域内作答。若多做，则按A小题评分。 A、[物质结构与性质]含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液可用于检验醛基，也可用于和葡萄糖反应制备纳米Cu2O。（1）&Cu+基态核外电子排布式为&&&&&&&&&& （2）&与OH－互为等电子体的一种分子为&&&&&&& （填化学式）。（3）&醛基中碳原子的轨道杂化类型是&&&&&&& ；1mol乙醛分子中含有ó的键的数目为&&&&&&& 。（4）&含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液与乙醛反应的化学方程式为&&&&&&&&&&&&&&&& 。（5）&Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。铜晶胞结构如右图所示，铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为&&&&&&&&&& 。&【答案】（12分）（1）1s22s22p63s23p63d10 （2）HF （3）sp2&& 6mol或6×6.02×1023（4）2Cu(OH)2+CH3CHO+NaOH→CH3COONa+Cu2O↓+3H2O（5）12【解析】（1）Cu为29号元素，要注意3d轨道写在4s轨道的前面，同时还有就是它的3d结构，基态原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s1 ，Cu→Cu+失去最外层的4s1，故Cu+的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d10，故答案为：1s22s22p63s23p63d10。（2）等电子体是指具有相同电子数目和原子数目的分子或离子，OH―中电子数为：8+1+1=10（2个原子），所以与OH―为等电子体的分子为HF（2个原子，10个电子）； （3）醛基的碳原子的轨道杂化类型为sp2杂化；1个CH3CHO分子结构中含6个 键（4个C―H 键，1个C―C 键和1个C=O（双键一个是 键，一个是 键） 键），故1mol乙醛中含有的 键的数目为6mol；（4）乙醛与新制氢氧化铜的反应生成乙酸钠、氧化亚铜和水，方程式为2Cu(OH)2+CH3CHO+NaOH→CH3COONa+Cu2O↓+3H2O；（5）同一层上四个角，加上下面4个面中心四个，和上面4个面对应的4个，总共12个铜晶胞中，距离铜原子最近的铜原子有12个。9．（;全国理综I化学卷，T37）[化学――选修3：物质结构与性质]（15分）早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成。回答下列问题：（1）准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过________方法区别晶体、准晶体和非晶体。&（2）基态Fe原子有_______个未成对电子，Fe3+的电子排布式为_________。可用硫氰化钾检验Fe3+，形成的配合物的颜色为____________。&（3）新制的Cu(OH)2可将乙醛（CH3CHO）氧化成乙酸，而自身还原成Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道为___________，1mol乙醛分子中含有的 键的数目为___________。乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是___________&&&&&&&&&&&& 。Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和定点，则该晶胞中有&&&&&&&& 个铜原子。&（4）Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数 nm，晶胞中铝原子的配位数为&& 。列式表示Al单质的密度&&&&&&&&& g cm-3。【答案】（15分）（1）X射线衍射法，（2）4，1s22s22p63s23p63d5；血红色。（3）sp3、sp2；6NA；形成了分子间的氢键，造成沸点升高；16。（4）12；4×27(4.05×10-7)3NA【解析】（1）区分晶体、非晶体的科学方法是X射线衍射法，（2）基态Fe原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d6 4s2，所以有4个未成对电子，失掉2个4s、1个3d电子形成Fe3+，其电子排布为1s22s22p63s23p63d5；形成的硫氰合铁配离子 为血红色。（3）乙醛分子中甲基碳原子空间四面体构型，采取sp3杂化；醛基是平面结构，碳原子采取sp2杂化；CH3CHO分子中的碳碳键、4个碳氢键都是σ键，碳氧双键中有一个σ键，所以1mol乙醛分子中共有6molσ键，也就是6NA；由于乙酸分子羟基极性更强，形成了分子间的氢键，造成沸点升高；根据分摊原则，Cu2O晶胞中有8个氧原子，则应该有16个Cu原子。（4）面心立方最密堆积的配位数为12；面心立方最密堆积的晶胞内有4个Al原子，其质量为：4×27/NAg，体积为：(4.05×10-7)3cm3,所以其密度为：4×27(4.05×10-7)3NA。1 0、（;上海单科化学卷，T四）（本题共12分）合成氨工艺的一个重要工序是铜洗，其目的是用铜液[醋酸二氨合铜（Ⅰ）、氨水]吸收在生产过程中产生的CO和CO2等气体。铜液吸收CO的反应是放热反应，其反应方程式为：Cu(NH3)2Ac +CO+NH3& [Cu(NH3)3CO]Ac完成下列：23．如果要提高上述反应的反应速率，可以采取的措施是______________。（选填编号）&a．减压&&&&&&& b．增加NH3的浓度&&&&& c．升温&&&&&&& d．及时移走产物24．铜液中的氨可吸收二氧化碳，写出该反应的化学方程式。________________________________________________________________ _______25．简述吸收CO及铜液再生的操作步骤（注明吸收和再生的条件）__________________________________________________________________________26．铜液的组成元素中，短周期元素原子半径从大到小的排列顺序为_____ ____________。&& 其中氮元素原子最外层电子排布的轨道表示式是_____________________________。通过比较___________________________可判断氮、磷两种元素的非金属性强弱。27．已知CS2与CO2分子结构相似，CS2的电子式是_______________________。&& CS2熔点高于CO2，其原因是_______________________________________。&& 【答案】（本题共12分）&&& 23．bc&&& 24．2NH3+CO2+H2O→(NH4)2CO3&& (NH4)2CO3+ CO2+H2O→2 NH4HCO325．①低温加压下吸收CO；②然后将铜洗液转移至另一容器中；③高温低压下释放CO，然后将铜洗液循环利用&&& 26．C&N&O&H； ；NH3和PH3的稳定性&&& 27．&& CS2和CO2都是分子晶体，CS2相对分子质量大，分子间作用力大。【解析】23．a．减压，导致反应物的浓度降低，反应速率减慢；b．增加NH3的浓度，增大了反应物的浓度，反应速率加快；c．升温，化学反应速率加快； d．及时移走产物，降低了生成物的浓度，反应速率减慢。&&&& 24．铜液中的氨水（碱性）能与CO2发生反应，当CO2适量时发生的 反应为2NH3+CO2+H2O→(NH4)2CO3，当CO2过量时发生的反应为 (NH4)2CO3+ CO2+H2O→2 NH4HCO3；25．由化学方程式“Cu(NH3)2Ac + CO + NH3&& [Cu(NH3)3CO]Ac ”以及“铜液吸收CO的反应是放热反应”可知，该反应是体积减小的放热反应，因此吸收CO最适宜的条件是低温高压，即①低温加压下吸收CO；②然后将铜洗液转移至另一容器中；③高温低压下释放CO，然后将铜洗液循环利用。26．铜液的组成元素中属于短周期元素有C、H、O、N，根据原子半径变化规律可知，原子半径C&N&O&H；氮元素原子最外层有5个电子，根据核外电子排布的规律可知最外层排布的轨道式是 ；比较元素的非金属性强弱，我们可以通过比较元素气态氢化物低温稳定性或者元素最高价氧化物的水化物的酸性进行判断。27．根据题目中的信息“CS2与CO2分子结构相似”，根据CO2的 电子式（ ）可以写出CS2的电子式（ ）；因为“CS2与CO2分子结构相似”，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大（分子间作用力就越强），熔沸点就越高，所以CS2的熔沸点高于CO2。 文 章来源莲山 课件 w ww.5 Y k J.Co m
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==================资料简介======================本部分内容主要是选考知识，主要考查原子结构、核外电子排布式的书写、第一电离能和电负性的比较，化学键的类型及数目判断、原子的杂化方式，分子结构和性质，分子的空间构型、分子间的作用力、晶体的类型以及晶体化学式的确定等相关知识。1．【2017课标Ⅰ卷】[化学——选修3：物质结构与性质]钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：（1）元素K的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为_______nm（填标号）。A．404.4
E．766.5（2）基态K原子中，核外电子占据的最高能层的符号是_________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为___________。K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是_________________________________________。（3）X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在I3+离子。I3+离子的几何构型为_____________，中心原子的杂化形式为________________。（4）KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a=0.446nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为______nm，与K紧邻的O个数为__________。================================================压缩包内容：疯狂专练三十
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资料概述与简介
2.(2015·东北三省三校联考)A、B、C、D、E五种元素是元素周期表中前四周期的元素。只有A、B、C为金属且同周期，原子序数A<B<C。A、C核外均没有未成对电子；B原子核外有2个未成对电子和3个空轨道。D原子最外层电子数是其周期序数的三倍。E能与D形成化合物ED2，可用于自来水的消毒。 (1)C的基态原子的价电子排布式为___________________________； D和E的电负性大小关系为____________。(用元素符号表示) (2)化合物E2D分子的空间构型为________，中心原子采用________杂化。E与D还可形成三角锥结构的阴离子，该离子的化学式为______ ____，写出任意一种它的等电子体的化学式________。 (3)B与E能形成一种化合物BE4，其熔点：-25℃，沸点：136.4℃。则该化合物属于________晶体，晶体内含有的作用力类型有_____。 (4)A、B、D三种元素形成的某晶体的晶胞结构如图，则晶体的化学式为________。若最近的B与D的原子距离为acm，该物质的摩尔质量为Mg·mol-1，阿伏加德罗常数的数值为NA，则该晶体的密度为_____ ___g·cm-3。 【解析】B原子核外有2个未成对电子和3个空轨道，B的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，故B是Ti，则A、B、C是第4周期元素；A、C核外均没有未成对电子，又原子序数A<BCl (2)V形　sp3　
(其他合理答案均可) (3)分子　分子间作用力(范德华力)和共价键 (4)CaTiO3　 【加固训练】1.(2014·四川高考)X、Y、Z、R为前四周期元素，且 原子序数依次增大。XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Z基态 原子的M层与K层电子数相等；R2+的3d轨道中有9个电子。请回答下列 问题： (1)Y基态原子的电子排布式是______________________________； Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是________。 (2)
的立体构型是________；R2+的水合离子中，提供孤电子对的 原子是________。 (3)Z与某元素形成的化合物的晶胞如右图所示，晶胞 中阴离子与阳离子的个数比是________。 (4)将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中，通入Y2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式是_______________________。 【解析】X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大，XY2是红棕色的气体，该气体是NO2，则X是氮元素，Y是氧元素；X与氢元素可形成XH3，该气体是氨气；Z基态原子的M层与K层电子数相等，则该元素的原子序数是2+8+2=12，即为镁元素，R2+的3d轨道上有9个电子，因此R的原子序数是18+9+2=29，即为铜元素。 (1)氧元素的原子序数是8，根据核外电子排布规律可知，氧元素的基态原子的电子排布式为1s22s22p4。同周期自左向右元素的第一电离能有逐渐增大的趋势，镁是第3周期的元素，其所在的周期中第一电离能最大的主族元素是氯元素。
(2)根据价层电子对互斥理论可知，
的立体构型是V形；铜离子含 有空轨道，而水分子中的氧原子含有孤电子对，因此在Cu2+的水合离 子中，提供孤电子对的原子是氧原子。 (3)根据晶胞结构可知，阳离子在8个顶点和体心位置，因此晶胞中阳 离子个数为1+8×1/8=2，阴离子在上下面各2个，晶胞内部2个，则 阴离子个数=4×1/2+2=4，因此晶胞中阴离子与阳离子的个数比为 2∶1。 (4)将铜单质的粉末加入氨气的浓溶液中，通入氧气，充分反应后溶液呈深蓝色，这说明在反应中铜被氧化成铜离子，与氨气结合形成配位键，则该反应的离子反应方程式是2Cu+8NH3·H2O+O2==== 2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O。 答案：(1)1s22s22p4　Cl　(2)V形　O　(3)2∶1 (4)2Cu+8NH3·H2O+O2====2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O 2.(2015·海南高考)Ⅰ.下列物质的结构或性质与氢键无关的是(
) A.乙醚的沸点
B.乙醇在水中的溶解度 C.氢化镁的晶格能
D.DNA的双螺旋结构 Ⅱ.钒(23V)是我国的丰产元素，广泛用于催化及钢铁工业。 回答下列问题： (1)钒在元素周期表中的位置为________，其价层电子排布图为________。 (2)钒的某种氧化物的晶胞结构如图1所示。晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为________、________。 (3)V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。SO2分子中S原子价层电子对数是________对，分子的立体构型为________；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为_____________________________；SO3的三聚体环状结构如图2所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为________；该结构中S—O键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约160 pm，较短的键为________(填图2中字母)，该分子中含有________个σ键。 (4)V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)，该盐阴离子的立体构型为________；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图3所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为________。 【解析】Ⅰ.乙醚分子间不存在氢键，乙醚的沸点与氢键无关，A符合 题意；乙醇和水分子间能形成氢键，乙醇在水中的溶解度与氢键有 关，B不符合题意；氢化镁为离子化合物，氢化镁的晶格能与氢键无 关，C符合题意；DNA的双螺旋结构与氢键有关，D不符合题意。 Ⅱ.(1)钒在元素周期表中的位置为第4周期ⅤB族，其价层电子排布式 为3d34s2，价层电子排布图为
。 (2)分析钒的某种氧化物的晶胞结构利用切割法计算，晶胞中实际拥 有的阴离子数目为4×1/2+2=4，阳离子个数为8×1/8+1=2。 (3)SO2分子中硫原子价电子排布式为3s23p4，价层电子对数是3对， 分子的立体构型为V形；SO3气态为单分子，该分子中硫原子的杂化轨 道类型为sp2杂化；SO3的三聚体环状结构如图2所示，该结构中硫原 子形成4个键，该结构中硫原子的杂化轨道类型为sp3杂化；该结构中 S—O键长有两类，一类如图中a所示，含有双键的成分键能大，键长 较短，另一类为配位键，为单键，键能较小；由题给结构分析该分子中含有12个σ键。 (4)钒酸钠(Na3VO4)中阴离子的立体构型为正四面体形；由图3所示的无限链状结构知偏钒酸钠的化学式为NaVO3。 答案：Ⅰ.A、C Ⅱ.(1)第4周期ⅤB族　 (2)4　2 (3)3　V形　sp2杂化　sp3杂化　a　12 (4)正四面体形　NaVO3 (4)将Q单质的粉末加入YX3的浓溶液中，通入Z2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式为__________________。 (5)QM(s)与Z2反应生成QM2(s)和一种黑色固体，在25℃、101 kPa下，已知该反应每消耗1 mol QM(s)，放出44.4 kJ的热量，该反应的热化学方程式是____________________________。 【解析】根据题目信息可知Y为氮，Z为氧，X为氢，R为钠，M为氯，Q为铜。(1)Q+基态的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d10或([Ar]3d10)；Y
中氮原子为sp3杂化，该离子的空间构型为V形，X2Z中氧原子的价层电子对数为4，氧原子采用sp3杂化。 (2)同一主族元素的氢化物的沸点随原子序数的增大而升高，但是氨气分子间形成氢键，沸点比PH3的高，但AsH3的沸点比PH3的高，A项错误。 (3)铜晶胞中每个顶点处的铜原子距离最近且相等的铜原子有3×8× 1/2=12。 (4)将铜单质加入NH3的浓溶液中，通入氧气，得到深蓝色溶液，说明生成铜离子的配合物，从而可写出离子方程式为2Cu+8NH3·H2O+O2 ====2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O。 (5)根据题述信息，可知氯化亚铜和氧气反应生成氯化铜和黑色的氧化铜，根据原子守恒和参与反应的物质的量与反应热的关系，可知该反应的热化学方程式为4CuCl(s)+O2(g)====2CuCl2(s)+2CuO(s)　ΔH=-177.6 kJ·mol-1。 答案：(1)1s22s22p63s23p63d10或([Ar]3d10) V形　sp3杂化 (2)A　(3)12 (4)2Cu+8NH3·H2O+O2 ====2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O (5)4CuCl(s)+O2(g)====2CuCl2(s)+2CuO(s) ΔH=-177.6 kJ·mol-1 2.(2015·铜川三模)已知A、B、C、D四种短周期元素，它们的核电荷数依次增大。A原子、C原子的L能层中都有两个未成对的电子，C、D同主族。E、F都是第4周期元素，E原子核外有4个未成对电子，F原子除最外能层只有1个电子外，其余各能层均为全充满。根据以上信息填空： (1)基态D原子中，电子占据的最高能层符号是________，该能层具有的原子轨道数为________。 (2)E2+的价层电子排布图是________________，F原子的核外电子排布式是________________。 (3)A元素的最高价氧化物对应的水化物中心原子采取的轨道杂化方式为________________，B元素的气态氢化物的分子模型为________。 (4)化合物AC2、B2C和阴离子DAB-互为等电子体，它们结构相似，DAB-的电子式为_______________________。 (5)配合物甲的焰色反应呈紫色，其内界由中心离子E3+与配位体AB-构成，配位数为6，甲的水溶液可以用于实验室中E2+的定性检验，检验E2+的离子方程式为_______________________。 (6)某种化合物由D、E、F三种元素组成，其晶胞如图所示，则其化学式为________，该晶胞上下底面为正方形，侧面与底面垂直，根据图中所示的数据列式计算该晶体的密度：d=________g·cm-3。 【解析】A、B、C、D四种短周期元素，它们的核电荷数依次增大，A原子、C原子的L能层中都有两个未成对的电子，则A原子核外电子排布式为1s22s22p2，C原子核外电子排布式为1s22s22p4，故A为碳元素、C为氧元素；B原子序数介于C、O之间，则B为氮元素；C、D同主族，则D为硫元素；E、F都是第4周期元素，E原子核外有4个未成对电子，原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，则E为Fe；F原子除最外能层只有1个电子外，其余各能层均为全充满，F原子核外电子数=2+8+18+1=29，则F为铜元素。 (1)基态硫原子中电子占据的最高能层为第3能层，符号为M，该能层 有1个s轨道、3个p轨道、5个d轨道，共有9个原子轨道。 (2)Fe2+的价层电子排布式为3d6，其价层电子排布图是
，F 为铜元素，原子核外有29个电子，原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1。 (3)碳元素的最高价氧化物对应的水化物为H2CO3，分子结构式为
，中心碳原子成3个σ键、没有孤电子对，碳原子采取sp2杂 化方式；B的气态氢化物为NH3，为三角锥形结构。 (4)化合物CO2、N2O和阴离子SCN-互为等电子体，它们结构相似，SCN- 中碳原子与硫、氮原子之间分别形成2对共用电子对，SCN-的电子式 为
。 (5)配合物甲的焰色反应呈紫色，含有钾元素，其内界由中心离子 Fe3+与配位体CN-构成，配位数为6，甲为K3[Fe(CN)6]，甲的水溶液可 以用于实验室中Fe2+的定性检验，检验Fe2+的离子方程式为3Fe2++ 2[Fe(CN)6]3-====Fe3[Fe(CN)6]2↓。 (6)晶胞中D(S)原子位于晶胞内部，原子数目为8个，E(Fe)原子6个 位于面上、4个位于棱上，E(Fe)原子数目=6×
=4，F(Cu)原 子4个位于面上、1个位于内部、8个位于顶点上，原子数目=4×
=4，晶体中铜、铁、硫原子数目之比=4∶4∶8=1∶1∶2， 故该晶体化学式为CuFeS2；晶胞质量=
×4，晶 胞体积=(524×10-10cm)2×(1 030×10-10)cm，该晶体的密度d= [
×4]÷[(524×10-10cm)2×(1 030×10-10)cm] =4.32 g·cm-3。 答案：(1)M　9 (2)　
1s22s22p63s23p63d104s1 (3)sp2　三角锥形 (4)
(5)3Fe2++2[Fe(CN)6]3-====Fe3[Fe(CN)6]2↓ (6)CuFeS2　4.32 考点三
物质结构与性质的综合考查 【典例3】(2015·全国卷Ⅰ)碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题： (1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。 (2)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是________。 (3)CS2分子中，共价键的类型有________，C原子的杂化轨道类型是________，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子_______________________。 (4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物的熔点为253 K，沸点为 376 K，其固体属于________晶体。 (5)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示： ①在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C原子。 ②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接________个六元环，六元环中最多有________个C原子在同一平面。 【破题关键】 (1)电子云是电子运动状态的形象化描述。 (2)根据泡利原理同一轨道内的两个电子的自旋方向是相反的。 (3)第ⅣA族元素的原子最外层只有4个电子，既不易得电子也不易失电子。 (4)CO2和CS2互为等电子体，等电子体具有相同的结构。 (5)利用价层电子对互斥理论判断中心原子的杂化方式。 (6)一般情况下分子晶体的熔、沸点较低。 (7)在石墨烯中每个碳原子形成3个共价键，一个共价键被2个六元环共用。 (8)在金刚石晶体中每个碳原子与周围碳原子形成4个共价键，可组合成6个角，每个角延伸为2个六元环。 【解析】(1)电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布的形象化描述；碳原子的核外有6个电子，电子排布式为1s22s22p2，其中1s、2s上2对电子的自旋方向相反，而2p轨道的电子自旋方向相同。 (2)在原子结构中，最外层电子小于4个的原子易失去电子，而碳原子的最外层是4个电子，且碳原子的半径较小，难以通过得或失电子达到稳定结构，所以通过共用电子对的方式，即形成共价键来达到稳定结构。 (3)CS2分子中，C与S原子形成双键，每个双键都是含有1个σ键和1个π键，分子空间构型为直线形，则含有的共价键类型为σ键和π键；C原子的最外层形成2个σ键，无孤电子对，所以为sp杂化；O与S同主族，所以与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子为CO2；与二氧化碳互为等电子体的离子有SCN-，所以SCN-的空间构型和键合方式与CS2相同。 (4)该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，熔沸点较低，所以为分子晶体。 (5)根据均摊法来计算。①石墨烯晶体中，每个碳原子被3个六元环共有，每个六元环占有的碳原子数是6×1/3=2； ②每个碳原子形成4个共价键，每2个共价键即可形成1个六元环，则可形成6个六元环，每个共价键被2个六元环共用，所以一个碳原子可连接12个六元环；根据数学知识，3个碳原子可形成一个平面，而每个碳原子都可构成1个正四面体，所以六元环中最多有4个碳原子共面。 答案：(1)电子云　2 (2)C有4个价电子且半径较小，难以通过得或失电子达到稳定结构 (3)σ键和π键　sp　CO2、SCN-(或COS等) (4)分子 (5)①3　2　②12　4 【方法归纳】晶体熔、沸点高低的比较方法 (1)不同类型晶体熔、沸点的比较。 ①不同类型晶体：一般规律，原子晶体>离子晶体>分子晶体。 ②金属晶体的差别很大，如钨、铂等很高，汞、铯等很低。 (2)同种晶体类型熔、沸点的比较。 ①原子晶体。
②离子晶体。 a.一般地说，离子的电荷数越多，离子半径越小，则其熔、沸点就越高。 b.晶格能越大，离子晶体越稳定，熔点越高。 ③分子晶体。 a.分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常得高，如H2O>H2Te>H2Se>H2S。 b.组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。 c.组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。 ④金属晶体。 金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na<Mg”“<”或“=”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。 (3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中，则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有________(填元素符号)。 (4)石墨烯可转化为富勒烯(C60)，某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图丙所示，M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为________，该材料的化学式为________。 【解析】(1)根据图甲可知，1号C与相邻C形成σ键的个数为3； (2)图乙1号C形成了4个σ键，是sp3杂化方式；图乙中1号C与相邻C形 成的键角为109°28'，图甲中1号C与相邻C形成的键角为120°； (3)氧化石墨烯中氧原子与H2O中的氢原子，及氧化石墨烯中的氢原子 与H2O中的氧原子都可以形成氢键； (4)根据均摊法，晶胞含M原子的个数为12×
+9=12，C60位于顶点和 面心，故晶胞含C60的个数为8×
=4，故化学式为M3C60。 答案：(1)3　(2)sp3　< (3)O、H　(4)12　M3C60 (3)CO(N2H3)2中C与O之间形成双键，与N之间形成C—N单键，没有孤 电子对，杂化轨道数目为3，C采取sp2杂化，—N2H3中氮原子之间形 成N—N单键，N与H之间形成N—H单键，分子中含有11个σ键，故 1 mol CO(N2H3)2分子中含有σ键数目为11NA。 (4)①Ni2+位于晶胞顶点及面心，晶胞中Ni2+数目x=8×
=4，以 顶点Ni2+研究，与之最近的O2-位于棱中间且关于Ni2+对称，故Ni2+的配 位数y=6，与之最近的Ni2+位于面心，每个顶点为12个面共用，与之 距离最近的镍离子数目z=12，故x∶y∶z=4∶6∶12=2∶3∶6。 ②晶胞中O2-数目为1+12×
=4，故晶胞质量为4×
，晶胞 体积为(2.08×10-8cm)3，故晶胞密度为4×
÷(2.08×10-8cm)3 =
g·cm-3。 答案：(1)2　1s22s22p63s23p63d8 (2)正四面体　CCl4　HClO4有3个非羟基氧，而HClO2有1个非羟基氧 (3)sp2　11NA (4)①2∶3∶6　② 考点二
晶体结构与性质 【典例2】(2014·新课标全国卷Ⅰ)早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成。回答下列问题： (1)准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过____________方法区分晶体、准晶体和非晶体。 (2)基态铁原子有________个未成对电子，Fe3+的电子排布式为_________________，可用硫氰化钾检验Fe3+，形成配合物的颜色为____________。 (3)新制备的Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸，而自身还原成Cu2O，乙醛中碳原子的杂化轨道类型为______；1 mol乙醛分子中含有的σ键的数目为__________________。乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是___________________________。Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有__________________________个铜原子。 (4)铝单质为面心立方晶体，其晶胞参数a=0.405 nm，晶胞中铝原子的配位数为________________。列式表示铝单质的密度_____g·cm-3 (不必计算出结果)。 【破题关键】 (1)会写铁原子的核外电子排布式，明确洪特规则的内容。 (2)乙醛分子中含有两种碳原子。 (3)乙酸分子之间能形成氢键，而乙醛分子之间不能形成氢键。 (4)利用均摊法计算晶胞中微粒的个数。 (5)取1 mol晶体计算出该晶体一个晶胞的质量，再计算出一个晶胞的体积，然后根据公式计算晶体的密度。 【解析】(1)区别晶体、准晶体与非晶体最可靠的方法是X-射线衍射。 (2)26号元素铁的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，由此可知基态铁原子的3d轨道上有4个未成对电子，当铁原子失去4s轨道上的两个电子和3d轨道上的一个电子时形成三价铁离子，因此三价铁离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，三价铁离子遇硫氰酸根离子变成红色。 (3)乙醛中甲基上的碳为sp3杂化，醛基上的碳原子为sp2杂化；乙醛分子中有5个单键、一个双键，其中五个单键全是σ键，双键中一个是σ键，一个是π键；乙酸分子间存在分子间氢键，因此沸点较高；氧化亚铜晶胞中含有氧原子个数为4+8×1/8+6×1/2=8，根据氧化亚铜的化学式可知，晶胞中铜原子和氧原子的个数之比为2∶1，所以晶胞中铜原子个数为16个。 (4)在晶体中，与铝原子距离相等且最近的铝原子共有3×4=12个，所 以在晶胞中铝原子的配位数为12，一个晶胞中含有铝原子的个数是 8×1/8+6×1/2=4，晶体的密度为
答案：(1)X-射线衍射　(2)4　1s22s22p63s23p63d5　红色 (3)sp3、sp2　6NA CH3COOH存在分子间氢键　16 (4)12 【思维建模】解答有关晶胞计算的流程 【题组过关】 1.(2014·福建高考)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。 (1)基态硼原子的电子排布式为___________。 (2)关于这两种晶体的说法，正确的是___________ (填序号)。 a.立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大 b.六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软 c.两种晶体中的B—N键均为共价键 d.两种晶体均为分子晶体 (3)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为________________，其结构与石墨相似却不导电，原因是_______ ____________________________。 (4)立方相氮化硼晶体中，硼原子的杂化轨道类型为_____________ _______________。该晶体的天然矿物在青藏高原下约300 km的古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实，推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是_________________________。 (5)NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1 mol NH4BF4含有______________mol配位键。 【解析】(1)硼元素位于元素周期表第2周期第ⅢA族，故基态硼原子的电子排布式为1s22s22p1。 (2)根据立方相氮化硼只含有σ键，a错误；六方相氮化硼层间存在分子间作用力，该作用力小(同石墨)，所以质地软，b正确；两种晶体中的B—N键均为共价键，c正确；从题图看出立方相氮化硼属于原子晶体，d错误。 (3)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻3个氮原子形成3个σ键，无孤电子对，其构成的空间构型为平面三角形；其结构与石墨相似，但六方相氮化硼晶体的层状结构中没有自动移动的电子，故不导电。 (4)立方相氮化硼晶体中，硼原子与相邻4个氮原子形成4个σ键(其中 有1个配位键)，故硼原子的杂化轨道类型为sp3；根据立方相氮化硼 晶体的天然矿物在青藏高原下约300 km的古地壳中被发现，可推断实 验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件是“高温、高 压”。 (5)NH4BF4(氟硼酸铵)含有
中含有1个配位 键，1个
中也含有1个配位键，故1 mol NH4BF4含有2 mol配位 键。 答案：(1)1s22s22p1　(2)b、c (3)平面三角形　层状结构中没有自由移动的电子 (4)sp3　高温、高压　(5)2 2.(2015·济宁二模)决定物质性质的重要因素是物质结构。请回答下列问题。 (1)下图是石墨的结构，其晶体中存在的作用力有________(填序号)。 A.σ键　B.π键　C.氢键　D.配位键　E.分子间作用力
F.金属键　G.离子键 (2)下面关于晶体的说法不正确的是________。 A.晶体熔点由低到高：CF4<CCl4<CBr4碳化硅>晶体硅 C.熔点由高到低：Na>Mg>Al D.晶格能由大到小：NaF>NaCl>NaBr>NaI (3)CaF2结构如图Ⅰ所示，Cu形成晶体的结构如图Ⅲ所示，图Ⅱ为H3BO3晶体结构图(层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键结合)。 ①图Ⅰ所示的晶体中与Ca2+最近且等距离的Ca2+数为________。 图Ⅲ中未标号的铜原子形成晶体后周围最紧邻的铜原子数为_____ _______________。 ②H3BO3晶体中硼原子杂化方式为__________________________。 ③三种晶体中熔点高低的顺序为__________(填化学式)。 (4)碳的某种单质的晶胞如图Ⅳ所示，一个晶胞中有________个碳原子；若该晶体的密度为ρg·cm-3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中最近的两个碳原子之间的距离为________cm(用代数式表示)。 【解析】(1)石墨为层状结构，杂化类型为sp2，每一片层内部碳原子以σ键结合，每个碳原子还有一个未杂化的p轨道，肩并肩重叠，形成大π键，片层之间以分子间作用力结合。 (2)分子晶体的相对分子质量越大，熔沸点越高，则晶体熔点由低到高顺序为CF4<CCl4<CBr4<CI4，故A正确；键长越短，共价键越强，硬度越大，键长C—C<C—Si碳化硅>晶体硅，故B正确；金属离子的电荷越多、半径越小，其熔点越高，则熔点由高到低为Al>Mg>Na，故C错误；离子半径越小、离子键越强，则晶格能越大，F、Cl、Br、I的离子半径逐渐增大，则晶格能由大到小为NaF>NaCl>NaBr>NaI，故D正确； (3)①图Ⅰ在每个晶胞中与Ca2+最近且等距离的Ca2+数为3个，通过每个Ca2+可形成8个晶胞，每个Ca2+计算2次，所以与Ca2+最近且等距离的Ca2+数为(8×3)÷2=12个；由图Ⅲ可看出在每个铜原子周围有12个铜原子，铜原子形成晶体后周围最紧邻的铜原子数为12。 ②H3BO3晶体结构为层状结构，则硼原子杂化方式为sp2。 ③CaF2属于离子晶体，Cu属于金属晶体，H3BO3属于分子晶体，则熔点由高到低为CaF2>Cu>H3BO3。 (4)碳原子位于图Ⅳ晶胞顶点、面心和体内，数目为 晶胞中含有8个碳原子；晶胞摩尔质量为8×12 g·mol-1=96 g·mol-1， 则晶胞的摩尔体积为
cm3·mol-1，一个晶胞的体积为
cm3， 则晶胞边长为
cm，晶体中最近的两个碳原子之间的距离为 晶胞体对角线的
，则晶体中最近的两个碳原子之间的距离为
cm。 答案：(1)A、B、E　(2)C (3)①12　12　②sp2 ③CaF2>Cu>H3BO3 (4)8
　× 【加固训练】1.(2015·保定一模)X、Y、Z、R、M、Q为前四周期元素，且原子序数依次增大，YZ2是红棕色气体；X与Y元素可形成YX3；R+与Z2-具有相同的核外电子排布；M-的M层电子数是K层电子数的4倍；Q2+的3d轨道中有9个电子。 请回答下列问题： (1)Q+基态的核外电子排布式是_____________________________；
的空间立体构型是___________________________________； X2Z中Z原子的杂化类型为________。 (2)下列判断错误的是________。 A.沸点：YH3>PH3>AsH3 B.熔点：Si3Y4>RM>SiF4 C.熔点：Q2Z>Q2S D.第一电离能：Y>Z (3)Q晶胞结构如图所示，Q晶体中每个Q原子周围距离最近的Q原子数目为________。 (2)图1所示的晶体中c的配位数为几？这几个e构成什么几何构型？ 提示：4，正四面体。 (3)判断第(5)小题中阴离子的中心原子的杂化方式和微粒构型。 提示：阴离子为
，其中心原子S的价电子对数为
=4，所 以为正四面体形，硫原子采用sp3杂化。 【误区提醒】 1.在写基态原子的电子排布式时，常出现以下错误： (1)3d、4s书写顺序混乱。 (2)违背洪特规则特例。 2.在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误： (1)
(违反能量最低原理)。 (2)
(违反泡利原理)。 (3)
(违反洪特规则)。 (4)
(违反洪特规则)。 3.常见分子的空间构型及杂化轨道类型归纳： 价层 电子 对数 成键 对数 孤电子对数 VSEPR模型名称 分子空间构型名称 中心原子杂化类型 实例 2 2 0 直线形 直线形 sp BeCl2 3 3 0 平面三角形 平面三角形 sp2 BF3 2 1 V形 SO2 4 4 0 正四面体形 正四面体形 sp3 CH4 3 1 三角锥形 NH3 2 2 V形 H2O 4.判断分子或离子中中心原子的杂化轨道类型的一般方法： (1)看中心原子有没有形成双键或三键。如果有1个三键，则其中有2个π键，用去了2个p轨道，则为sp杂化；如果有1个双键则其中有1个π键，则为sp2杂化；如果全部是单键，则为sp3杂化。 (2)由分子的空间构型结合价层电子对互斥理论判断。没有填充电子的空轨道一般不参与杂化，1对孤电子对占据1个杂化轨道。如NH3为三角锥形，且有一对孤电子对，即4条杂化轨道应呈正四面体形，为sp3杂化。 【题组过关】 1.(2015·福建高考)科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。 (1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为_______。 (2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是________(填序号)。 a.固态CO2属于分子晶体 b.CH4分子中含有极性共价键，是极性分子 c.因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2 d.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp (3)在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。 ①基态Ni原子的电子排布式为______________，该元素位于元素周期表中的第________族。 ②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有________molσ键。 (4)一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。 　　参数 分子　　 分子直径/nm 分子与H2O的 结合能E/kJ·mol-1 CH4 0.436 16.40 CO2 0.512 29.91 ①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是______________。 ②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设 想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是_______________。 【解析】(1)元素的非金属性越强，其电负性就越大。在CH4和CO2所 含的H、C、O三种元素中，元素的非金属性由强到弱的顺序是O>C>H， 所以元素的电负性从小到大的顺序为H<C > > > sp3 正四面体 sp3 三角锥 sp3 V形 4.熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目： A.NaCl(含__个Na+，__个Cl-) B.干冰(含__个CO2) C.CaF2(含__个Ca2+，__个F-) D.金刚石(含__个C) E.体心立方(含__个原子) F.面心立方(含__个原子) 4 4 4 4 8 8 2 4 5.易错的知识点： (1)ⅠA族和ⅡA族元素位于__区，ⅢA～ⅦA族和0族元素位于__区， ⅢB～ⅦB族和Ⅷ族元素位于__区，ⅠB族和ⅡB族元素位于___区。 (2)一般地，原子的第一电离能越小，金属性_____。 (3)三键中有__个σ键和__个π键。一般σ键比π键_____。 (4)杂化轨道只用于形成_____或者用来容纳未参与成键的孤电子对， 未参与杂化的p轨道可用于形成_____。 s p d ds 越强 1 2 稳定 σ键 π键 (5)氢键的存在使冰的密度_____水的密度，使H2O的沸点_____H2S的 沸点。 (6)分子晶体具有熔点___、硬度_____、易升华的物理特性。 (7)原子晶体中相邻原子间以共价键相结合，___硬度、___熔点是原 子晶体的物理特性。 (8)晶格能_____，形成的离子晶体越稳定，而且熔点越高，硬度越 大。 小于 高于 低 很小 高 高 越大 考点一
原子结构、分子结构与性质 【典例1】(2014·新课标全国卷Ⅱ)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族，e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题： (1)b、c、d中第一电离能最大的是________________(填元素符号)，e的价层电子轨道示意图为________________。 (2)a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为________；分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是____________(填化学式，写出两种)。 (3)这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是______________；酸根呈三角锥结构的酸是_______________ _________(填化学式)。 (4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1，则e离子的电荷为________________。 (5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。 该化合物中，阴离子为________________，阳离子中存在的化学键类型有__________________；该化合物加热时首先失去的组分是________________，判断理由是_________________________。 【破题关键】 (1)当全充满、半充满或全空时，原子结构稳定，对元素第一电离能 产生影响。 (2)能用价层电子对互斥理论判断微粒的构型和杂化方式。价层电子 对数n=
。 (3)利用均摊法计算晶胞中拥有微粒个数，然后求晶体的化学式，进 而可以求出元素的化合价。 (4)题干图2中要明确H2O、NH3的分子构型和O、N的成键情况。 【解析】a的核外电子总数与其周期数相同，则a为氢；b的价电子层中的未成对电子有3个，则b为氮；c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，则c为氧；d与c同主族，d为硫；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子，其电子排布式应为1s22s22p63s23p63d104s1，为铜元素。 (1)同一周期的元素第一电离能从左往右逐渐增大，但是氮元素的2p 轨道因为是半满的，因此其第一电离能反常得高，同一主族的元素从 上到下第一电离能逐渐减小，因此三者电离能大小为N>O>S；铜的电 子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，因此其价层电子轨道示意图为
； (2)根据题意应该是形成氨气，氨气中氮原子为sp3杂化，分子中既有 非极性键又有极性键的二元化合物有H2O2、N2H4、C2H6等； (3)符合题意的酸是HNO2、HNO3；酸根为三角锥形的酸是H2SO3； (4)晶胞中氧原子有1+8×
=2；铜原子的个数为4，因此该晶体为氧化亚铜，其中铜原子为+1价； (5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构，则阴离子为硫酸根，根据阳离子的结构图可以知道该阳离子中含有一个铜离子，四个氨分子，两个水分子，因此该物质的化学式为[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4，阳离子中存在配位键和共价键，该化合物加热时首先失去水，原因是铜离子与水所形成的配位键要比与氨气所形成的配位键弱。 答案：(1)N　 (2)sp3　H2O2、N2H4(合理即可) (3)HNO2、HNO3　H2SO3 (4)+1 (5)
　共价键和配位键　H2O　H2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的弱 【互动探究】 (1)写出d元素原子的电子排布式和外围电子排布图。 提示：d元素为S，因此电子排布式为1s22s22p63s23p4，外围电子排布 图为
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