高考化学提分攻略22物质结构选考.docx

1、高考化学提分攻略22 物质结构选考2020年高考化学提分攻略题型22 物质结构（选考）一、解题策略第一步：根据所确定的元素的位置，完成排布式(图)的书写，注意第四周期元素，并根据所处位置完成电负性和电离能的大小比较，注意特殊情况。第二步：根据所组成的物质结构特点，确定对应物质的分子极性、空间构型、中心原子杂化、及微粒间的作用力对性质的影响，注意氢键和配位键这两种特殊作用力。第三步：根据所组成物质的晶体类型，及所掌握的计算模型，完成晶体结构的计算(如晶体密度的计算、晶胞原子个数的计算等)。第四步：对于所涉及到的“原因解释”类填空答题步骤：首先提取要解释的性质(如：熔、沸点、溶解性、电离能等)，其

2、次联系与该性质相关因素(如晶体类型、氢键、晶格能、共价键强弱、对应原子排布特点等)，最后分析关键因素所造成的影响，做出正确解释。二、题型分类（一）原子结构与元素的性质1原子核外电子的“三个原理”及其表示方法（1）三个原理：能量最低原理、泡利原理、洪特规则。（2）基态原子核外电子排布的表示方法表示方法以硫原子为例电子排布式1s22s22p63s23p4简化电子排布式Ne3s23p4电子排布图(轨道表示式)价电子排布式3s23p42电离能（1）电离能的应用（2）第一电离能的周期性3电负性的应用（二）分子结构与性质1键参数对分子性质的影响2中心原子价层电子对(N)的求解方法（1）计算法：先求中心原子

3、孤电子对数0.5(axb)，N孤电子对数键数。（2）电子式或结构式法：先写出分子相应的电子式或结构式，观察后再用N孤电子对数键数计算。（3）价态法：若中心原子的化合价绝对值等于其价电子数，则N键数。3中心原子价层电子对数、杂化类型与粒子的立体构型价层电子对数234杂化轨道类型spsp2sp3价层电子对模型直线形平面三角形四面体形粒子组成形式与构型AB2直线形AB2V形AB3三角形AB2V形AB3三角锥形AB4正四面体形规律当中心原子无孤电子对时，分子构型与价层电子对模型一致；当有孤电子对时，分子的模型为去掉孤电子对后剩余部分的空间构型4配位键与配位化合物的结构(以Cu(NH3)4SO4为例)5

4、分子构型与分子极性的关系6等电子原理等电子体具有相似的化学键特征，其物理性质相似，化学性质不同。常见等电子体有：微粒原子个数价电子总数立体构型CO2、NO2+、SCN、N3-316e直线形CO32-、SO3、NO3-424e平面三角形SO2、NO2-、O3318eV形SO42-、PO43-532e正四面体形PO33-、SO32-、ClO3-426e三角锥形CO、N2210e直线形CH4、NH4+58e正四面体形7分子间的作用力范德华力、氢键与共价键的比较范德华力氢键共价键特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性作用微粒分子或稀有气体原子氢、氟、氮、氧原子(分子内、分子间)原子

5、强度比较共价键氢键范德华力影响因素随着分子极性和相对分子质量的增大而增大组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大对于AHB，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，氢键键能越大成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定性质的影响组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔沸点升高，如F2Cl2Br2I2，CF4CCl4H2S，HFHCl，NH3PH3影响分子的稳定性共价键键能越大，分子稳定性越强（三）晶胞及组成微粒计算1晶胞中微粒数目的计算方法均摊法2晶胞求算（2）晶体微粒与M、之间的关系若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol晶胞中含有x mol微粒，其质量为xM

6、 g(M为微粒的相对原子质量)；又1个晶胞的质量为a3 g(a3为晶胞的体积，a为晶胞边长或微粒间距离)，则1 mol晶胞的质量为a3 NA g，因此有xMa3 NA。3金属晶体空间利用率的计算方法空间利用率100%，球体积为金属原子的总体积。例如简单立方堆积晶胞如图所示，原子的半径为r，立方体的棱长为2r，则V球r3，V晶胞(2r)38r3，空间利用率100%100%52%。【典例1】【2019课标全国，35】在普通铝中加入少量Cu和Mg后，形成一种称为拉维斯相的MgCu2微小晶粒，其分散在Al中可使得铝材的硬度增加、延展性减小，形成所谓“坚铝”，是制造飞机的主要材料。回答下列问题：（1）下

7、列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是_(填标号)。（2）乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是_、_。乙二胺能与Mg2、Cu2等金属离子形成稳定环状离子，其原因是_，其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是_(填“Mg2”或“Cu2”)。（3）一些氧化物的熔点如表所示：氧化物Li2OMgOP4O6SO2熔点/1 5702 80023.875.5解释表中氧化物之间熔点差异的原因_。（4）图(a)是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可

8、见，Cu原子之间最短距离x_pm，Mg原子之间最短距离y_pm。设阿伏加德罗常数的值为NA，则MgCu2的密度是_gcm3(列出计算表达式)。【答案】（1）A（2）sp3sp3乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键Cu2（3）Li2O、MgO为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgOLi2O。分子间作用力(分子量)P4O6SO2（4）aa【解析】（1）由题给信息知，A项和D项代表Mg，B项和C项代表Mg。A项，Mg再失去一个电子较难，即第二电离能大于第一电离能，所以电离最外层一个电子所需能量A大于B；3p能级的能量高于3s，3p能级上电子较3s上易失去，故电离最外层一个电子所

9、需能量AC、AD，选A。（2）乙二胺分子中，1个N原子形成3个单键，还有一个孤电子对，故N原子价层电子对数为4，N原子采取sp3杂化；1个C原子形成4个单键，没有孤电子对，价层电子对数为4，采取sp3杂化。乙二胺中2个N原子提供孤电子对与金属镁离子或铜离子形成稳定的配位键，故能形成稳定环状离子。由于铜离子半径大于镁离子，形成配位键时头碰头重叠程度较大，其与乙二胺形成的化合物较稳定。（3）氧化锂、氧化镁是离子晶体，六氧化四磷和二氧化硫是分子晶体，离子键比分子间作用力强。（4）观察图(a)和图(b)知，4个铜原子相切并与面对角线平行，有(4x)22a2，xa。镁原子堆积方式类似金刚石，有ya。已知

10、1 cm1010 pm，晶胞体积为(a1010)3 cm3，代入密度公式计算即可。【典例2】【2019课标全国，35】近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为FeSmAsFO组成的化合物。回答下列问题：（1）元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为_，其沸点比NH3的_(填“高”或“低”)，其判断理由是_。（2）Fe成为阳离子时首先失去_轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3价层电子排布式为_。（3）比较离子半径：F_O2(填“大于”“等于”或“小于”)。（4）一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。图中

11、F和O2共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1x代表，则该化合物的化学式表示为_；通过测定密度和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它们关系表达式：_gcm3。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图1中原子1的坐标为(，)，则原子2和3的坐标分别为_、_。【答案】（1）三角锥形低NH3分子间存在氢键（2）4s4f5（3）小于（4）SmFeAsO1xFx(，0)(0，0，)【解析】（1）AsH3的中心原子As的价层电子对数为(53)/24，包括3对成键电子和1对孤对电子，故其立体结构为三角锥形。NH3中N的电负性比AsH3中As的大得多

12、，故NH3易形成分子间氢键，从而使其沸点升高。（2）Fe的价层电子排布式为3d64s2，其阳离子Fe2、Fe3的价层电子排布式分别是3d6、3d5，二者均首先失去4s轨道上的电子；Sm失去3个电子成为Sm3时首先失去6s轨道上的电子，然后失去1个4f轨道上的电子，故Sm3的价层电子排布式为4f5。（3）F与O2电子层结构相同，核电荷数越大，原子核对核外电子的吸引力越大，离子半径越小，故离子半径FO2。（4）由晶胞结构中各原子所在位置可知，该晶胞中Sm个数为42，Fe个数为142，As个数为42，O或F个数为822，即该晶胞中O和F的个数之和为2，F的比例为x，O2的比例为1x，故该化合物的化学

13、式为SmFeAsO1xFx。1个晶胞的质量为 g g，1个晶胞的体积为a2c pm3a2c1030 cm3，故密度 gcm3。原子2位于底面面心，其坐标为(，0)；原子3位于棱上，其坐标为(0，0，)。1卤素及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题：（1）光气(COCl2)是一种重要的有机中间体，在农药、医药、工程塑料、聚氨酯材料以及军事上都有许多用途。光气的分子立体构型为_，其三种元素的电负性由小到大的顺序为_。与COCl2互为等电子体的分子和离子(各写一种)_。（2）日常生活中，看到的许多可见光，如霓虹灯，试从原子结构角度解释这一现象？_。（3）区分晶态二氧化硅和非晶态二氧化硅最可靠的科

14、学方法是_。（4）一种铜的溴化物晶胞结构如图所示，若将图中的Cu去掉，再把所有的Br换成Cu，得到晶体铜的晶胞结构，则晶体铜的堆积方式为_，某同学将基态铜原子价电子错误的写为3d94s2，违背了核外电子排布规律中的_。（5）下列关于上述铜的溴化物晶胞结构说法正确的是_(选填字母序号)。A该化合物的化学式为CuBr2B铜的配位数为8C与每个Br紧邻的Br有12个D由图中P点和Q点的原子坐标参数，确定R点的原子坐标参数为(1/4，1/4，1/4)（6）若图中P点和R点的原子核间距为a cm，NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶胞密度为_g/cm3。(列出计算式即可)【答案】（1）平面三角形CClON2

15、Cl2、BF3、SO3等合理答案，NOCl、NO等合理答案（2）原子核外电子发生跃迁，从激发态变为基态时以光的形式释放能量（3）X射线衍射实验（4）面心立方最紧密堆积洪特规则(特例)（5）CD（6）或【解析】（1）光气的分子式为COCl2，结构式为，碳原子孤电子对数为0，价层电子对数为3，则其空间结构为平面三角形；同一周期从左到右元素的电负性逐渐增大，非金属性越强，电负性越大，所以C、O、Cl三种元素的电负性由小到大的顺序为CClO；原子总数相等、价电子总数也相等的微粒互为等电子体，COCl2的等电子体的化学式为N2Cl2、BF3、SO3等分子和NOCl、NO等离子；（2）光是电子释放能量重要

16、形式之一，日常生活中，看到的许多可见光，如霓虹灯等都与原子核外电子发生跃迁，从激发态变为基态时以光的形式释放能量有关；（3）晶态和非晶态二氧化硅结构上最大的不同是晶态二氧化硅长程有序，非晶态短程有序。区分晶态二氧化硅和非晶态二氧化硅最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验；（4）晶胞中铜离子位于面心、顶点上，属于面心立方最紧密堆积；根据洪特规则，对于同一电子亚层中，当电子排布为全充满、半充满或全空时是比较稳定的，基态铜原子价电子应为3d104s1，若写为3d94s2，则违背了核外电子排布规律中的洪特规则(特例)；（5）A根据均摊法，晶胞中铜离子为4个，溴离子数是864，所以晶胞的化学式是Cu

17、Br，故A错误；BCu的配位数为4，故B错误；C根据晶胞图可知，与每个Br紧邻的Br有12个，故C正确；D图中P点原子坐标参数为(0，0，0)和Q点的原子坐标参数(1/2，1/2，0)，可知晶胞边长设为1，PR为晶胞对角线的，则R点的原子坐标参数为(，)，故D正确；（6）若Cu原子与最近的Br原子的核间距为a cm，即为体对角线的四分之一，故则该晶体的边长为： cm，该晶胞的体积为： cm3，一个晶胞的质量为：(4144)NA g，故晶胞的密度计算表达式为： g/cm3。22019年5月910日，第十一届国际稀土峰会在山东青岛召开，世界各地行业精英齐聚青岛，共商稀土行业发展大计。稀土元素包括钪

18、、钇和镧系元素。请回答下列问题：（1）写出基态二价钪离子(Sc2)的核外电子排布式_，其中电子占据的轨道数为_。（2）在用重量法测定镧系元素和使镧系元素分离时，总是使之先转换成草酸盐，然后经过灼烧而得其氧化物，如2LnCl33H2C2O4nH2O=Ln2(C2O4)3nH2O6HCl。H2C2O4中碳原子的杂化轨道类型为_；1 mol H2C2O4分子中含键和键的数目之比为_。H2O的VSEPR模型为_；写出与H2O互为等电子体的一种阴离子的化学式_。HCl和H2O可以形成相对稳定的水合氢离子盐晶体，如HCl2H2O，HCl2H2O中含有H5O，结构为，在该离子中，存在的作用力有_。a配位键b

19、极性键c非极性键d离子键e金属键f氢键g范德华力h键i键（3）下表列出了核电荷数为2125的元素的最高正化合价：元素名称钪钛钒铬锰元素符号ScTiVCrMn核电荷数2122232425最高正价34567对比上述五种元素原子的核外电子排布与元素的最高正化合价，你发现的规律是_。（4）PrO2(二氧化镨)的晶胞结构与CaF2相似，晶胞中Pr(镨)原子位于面心和顶点。假设相距最近的Pr原子与O原子之间的距离为a pm，则该晶体的密度为_gcm3(用NA表示阿伏加德罗常数的值，不必计算出结果)。【答案】（1）1s22s22p63s23p63d110（2）sp2杂化72四面体形NHabfi（3）五种元素

20、的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和（4）【解析】（1）Sc(钪)为21号元素，基态Sc2的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d1，其电子共占据10个轨道。（2）H2C2O4的结构简式为，C原子的杂化轨道类型为sp2，1 mol H2C2O4分子中含键和键的数目之比为72。H2O中O原子的价层电子对数4，且含有2个孤电子对，所以H2O的VSEPR模型为四面体形，分子空间构型为V形。与H2O互为等电子体的阴离子为NH。（4）由图可知，相距最近的Pr原子和O原子之间的距离为该立方体晶胞的体对角线长的，则该晶胞的晶胞参数4a1010 cm；每个晶

21、胞中占有4个“PrO2”，则该晶胞的质量为 g，根据可知，该晶体密度为 gcm3。3A、B、C、D、E是原子序数依次增大的前四周期元素。已知A元素基态原子的核外电子分占四个原子轨道；B元素基态原子的成对电子数是未成对电子数的6倍；C元素是同周期元素中电负性最大的元素；D元素基态原子的L层与M层的电子数相等，且与s能级的电子总数相等；E元素可与C元素形成2种常见化合物，其中一种为棕黄色，另一种为浅绿色。请回答下列问题：（1）E元素基态原子的价层电子排布式为_，属于_区的元素。（2）A、B两元素的氧化物的晶体类型分别为_、_；写出B元素的最高价氧化物与HF溶液反应的化学方程式：_。（3）元素A的一

22、种氢化物是重要的化工原料，常把它的产量作为衡量石油化工发展水平的标志，该分子中键和键的数目分别为_和_。（4）原子总数和价电子总数都相同的分子、离子或基团属于等电子体，由AE中的元素形成的微粒中，与SO互为等电子体的分子是_(填分子式，任写一种)，SO中的键角为_。（5）D元素与最活泼的非金属元素形成的化合物的晶胞结构如图所示，其中“”代表的微粒是_(用元素符号或离子符号表示)，该离子化合物晶体的密度为a gcm3，则晶胞的体积是_(写出表达式即可)。【答案】（1）3d64s2d（2）分子晶体原子晶体SiO24HF=SiF42H2O（3）51（4）SiCl4或CCl410928（5）F【解析】

23、根据题意可知A为C(碳)，B为Si，C为Cl、D为Ca、E为Fe。（1）E元素(Fe)基态原子的价层电子排布式为3d64s2，属于d区的元素。（2）CO2、SiO2分别属于分子晶体、原子晶体。SiO2与HF溶液反应的化学方程式为SiO24HF=SiF42H2O。（3）H2C=CH2的产量常作为衡量石油化工发展水平的标志，该分子中键和键的数目分别为5、1。（4）由“原子总数和价电子总数都相同的分子、离子或基团属于等电子体”可知，由AE中元素形成的微粒中，与SO互为等电子体的分子有SiCl4、CCl4。SO的中心原子S的杂化方式为sp3杂化，SO为正四面体结构，则SO中的键角为10928。（5）钙

24、元素与最活泼的非金属元素形成的化合物为CaF2，由题给晶胞图可知，“”微粒数为864，“”微粒数为8，则“”代表的微粒是F。4稀土有“工业维生素”的美称，如今已成为极其重要的战略资源。（1）钪(Sc)的基态原子M能层中能量不同的电子有_种。（2）铌的混合配体离子Nd(H2O)6Cl2中，配体是_(填“微粒符号”)。（3）Sm(钐)的单质与1，2二碘乙烷可发生如下反应：SmCH2ICH2ISmI2CH2=CH2。CH2ICH2I中碳原子杂化轨道类型为_，1 mol CH2=CH2中含有的键数目为_。常温下1，2二碘乙烷为液体而乙烷为气体，其主要原因是_。（4）高温超导材料，是具有高临界转变温度，

25、能在液氮温度条件下工作的超导材料。高温超导材料钢钡铜氧化物中含有Cu3。基态时Cu3的电子排布式为_。化合物中，稀土元素最常见的化合价是3，但也有少数的稀土元素可以显4价。下面四种稀土元素的电离能(单位：kJmol1)数据如下表，判断最有可能显4价的稀土元素是_(填元素符号)元素I1I2I3I4Sc(钪)6331 2352 3897 019Y(铱)6161 1811 9805 963La(镧)5381 0671 8504 819Ce(铈)5271 0471 9493 547（5）PrO2(二氧化镨)的晶体结构与CaF2相似，则PrO2(二氧化镨)的晶胞中Pr原子的配位数为_。O原子与Pr原子配

26、位数不同，影响这一结果的是离子晶体的_(填“几何”“电荷”或“键性”)因素。（6）掺杂稀土的硼化镁在39 K时有超导性，在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的，一层镁一层硼相间排列。图1是该晶体微观结构中取出的部分原子沿z轴方向的投影，白球是镁原子投影，黑球是硼原子投影。则硼化镁的化学式为_。（7）磷化硼(BP)是一种有价值的超硬耐磨涂层材料，这种陶瓷材料可作为金属表面的保护薄膜。磷化硼晶胞如图2所示，在BP晶胞中B的堆积方式为_，当晶胞参数为478 pm时，磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离为_cm。【答案】（1）3（2）H2O和Cl（3）sp3 5NA二者组成结构相似，1，

27、2二碘乙烷的相对分子质量较大，分子间作用力较强，故而沸点相对较高（4）1s22s22p63s23p63d8Ce（5）8电荷（6）MgB2（7）面心立方最密堆积1010【解析】（1）钪(Sc)是21号元素，核外电子排布式为：Ar3d14s2，M层有s轨道、p轨道、d轨道三种不同能量的电子；（2）铌的混合配体离子Nd(H2O)6Cl2中，中心离子是Nd3提供了空轨道，水分子和氯离子提供了孤对电子，所以配体是H2O和Cl；（3）CH2ICH2I中C原子连接了四个单键，即sp3杂化，1个CH2=CH2分子中，含有4个CH共价键和一个CC共价键是键，所以1 mol CH2=CH2中含有的键数目为5NA；常温下1，2二碘乙烷为液体而乙烷为气体，是由于1，2二碘乙烷的相对分子质量较大，分子间作用力较强，故而沸点相对较高；（4）金属铜是29号元素，基态原子核外电子排布式是：1s22s22p63s23p63d104s1，所以Cu3的核外电子排布式是：1s22s22p63s23p63d8；第四电离能与第一电离能、第二电离能、第三电离能相差越小，第四个电子越容易失