專題十三物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（選考）高考導(dǎo)航考綱要求命題解讀1.原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)(1)了解原子核外電子的運(yùn)動狀態(tài)、能級分布和排布原理,能正確書寫1~36號元素原子核外電子、價電子的電子排布式和軌道表達(dá)式。(2)了解電離能的含義,并能用以說明元素的某些性質(zhì)。(3)了解電子在原子軌道之間的躍遷及其簡單應(yīng)用。(4)了解電負(fù)性的概念,并能用以說明元素的某些性質(zhì)。2.化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)(1)理解離子鍵的形成,能根據(jù)離子化合物的結(jié)構(gòu)特征解釋其物理性質(zhì)。(2)了解共價鍵的形成、極性、類型(σ鍵和π鍵),了解配位鍵的含義。(3)能用鍵能、鍵長、鍵角等說明簡單分子的某些性質(zhì)。(4)了解雜化軌道理論及簡單的雜化軌道類型(sp、sp2、sp3)。(5)能用價層電子對互斥理論或者雜化軌道理論推測簡單分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。3.分子間作用力與物質(zhì)的性質(zhì)(1)了解范德華力的含義及對物質(zhì)性質(zhì)的影響。(2)了解氫鍵的含義,能列舉存在氫鍵的物質(zhì),并能解釋氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響。4.晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(1)了解晶體的類型,了解不同類型晶體中結(jié)構(gòu)微粒、微粒間作用力的區(qū)別。(2)了解晶格能的概念,了解晶格能對離子晶體性質(zhì)的影響。(3)了解分子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。(4)了解原子晶體的特征,能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。(5)理解金屬鍵的含義,能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質(zhì)。了解金屬晶體常見的堆積方式。(6)了解晶胞的概念,能根據(jù)晶胞確定晶體的組成并進(jìn)行相關(guān)的計算。1.命題方式:綜合性的非選擇題。2.命題角度(1)原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。主要考查:①基態(tài)原子、離子的(價)電子排布式(圖),未成對電子數(shù)的判斷;②元素電離能、電負(fù)性的大小比較。(2)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。主要考查:①分子的空間構(gòu)型;②中心原子的雜化方式;③共價鍵的形成、類型及對物質(zhì)性質(zhì)的影響。(3)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。主要考查:晶體的結(jié)構(gòu)及相關(guān)計算。主干回扣1.原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(1)基態(tài)原子的核外電子排布①排布規(guī)律能量最低原理原子核外電子總是優(yōu)先占據(jù)能量

的原子軌道泡利不相容原理每個原子軌道上最多只能容納

個自旋方向相反的電子洪特規(guī)則當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時,基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個軌道,而且自旋狀態(tài)

②排布順序1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、

7s、5f、6d、7p…③四種表示方法表示方法舉例電子排布式Cr:

簡化表示式Cu:

價電子排布式Fe:

電子排布圖(或軌道表達(dá)式)O:

(2)主族元素第一電離能和電負(fù)性的遞變規(guī)律?特別提示

同周期主族元素,第ⅡA族(np0)和第ⅤA族(ns2np3),因p軌

道處于全空或半充滿狀態(tài),比較穩(wěn)定,所以其第一電離能大于同周期右

側(cè)相鄰的ⅢA族或ⅥA族元素,如第一電離能Mg>Al,P>S。

同周期(從左到右)同主族(自上而下)第一電離能

趨勢(注意ⅡA、ⅤA的特殊性)依次

電負(fù)性依次

依次

答案(1)①最低2相同③1s22s22p63s23p63d54s1[Ar]3d104s13d64s2

(2)增大減小增大減小2.分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(1)共價鍵的分類

雜化類型雜化軌道數(shù)目雜化軌道夾角空間構(gòu)型實(shí)例sp

180°

BeCl2sp2

120°

BF3sp3

109°28'

CH4(2)分子的空間構(gòu)型①分子構(gòu)型與雜化軌道理論②價層電子對數(shù)與分子空間構(gòu)型的關(guān)系價層電子對數(shù)成鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)VSEPR模型名稱分子立體構(gòu)型名稱實(shí)例220直線形直線形BeCl2330三角形平面三角形BF3

SnBr2440四面體形正四面體形CH4

NH3

H2O類型實(shí)例鍵的極性空間構(gòu)型分子極性X2H2、N2非極性鍵直線形

分子XYHCl、NO極性鍵直線形

分子XY2(X2Y)CO2、CS2極性鍵直線形

分子

SO2極性鍵V形

分子

H2O、H2S極性鍵V形

分子XY3BF3極性鍵平面三角形

分子

NH3極性鍵三角錐形

分子XY4CH4、CCl4極性鍵正四面體形

分子(3)分子的性質(zhì)①鍵的極性與分子的極性的關(guān)系②溶解性“相似相溶”規(guī)律:非極性溶質(zhì)一般能溶于

溶劑,極性溶質(zhì)一

般能溶于

溶劑;若存在氫鍵,則溶劑和溶質(zhì)之間的氫鍵作用力

越大,溶解性越好。(4)氫鍵的表示及對性質(zhì)的影響①表示式:A—H…B—(A、B為

中的任一種)。②形成分子間氫鍵,熔、沸點(diǎn)

,溶解性

。③在同分異構(gòu)體中,形成分子內(nèi)氫鍵的物質(zhì)的沸點(diǎn)

于形成分子間

氫鍵的物質(zhì)。答案(1)非極性鍵雙鍵

π鍵(2)①2直線形3平面三角形4正四面體形②21V形3

1三角錐形22V形(3)①非極性極性非極性極性極性非極性極性非極性

②非極性極性(4)①N、O、F②升高增強(qiáng)③低3.晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(1)常見晶體的結(jié)構(gòu)①在金剛石晶體中,每個C被

個最小六元環(huán)共用,其晶胞中含有

個C。②在干冰晶體中,CO2的配位數(shù)為

,晶胞中含有

個CO2。③冰的晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似,冰的晶胞中含有

個H2O。④在NaCl晶體中,Na+、Cl-的配位數(shù)分別為

、

,其晶胞

中含有

個Na+和

個Cl-。⑤在CsCl晶體中,Cs+、Cl-的配位數(shù)分別為

、

,其晶胞

中含有

個Cs+和

個Cl-。⑥在CaF2晶體中,Ca2+、F-的配位數(shù)分別為

、

,其晶胞

中含有

個Ca2+和

個F-。⑦面心立方最密堆積和六方最密堆積的金屬晶體,其配位數(shù)為

。⑧在石墨晶體中,C的雜化類型為

,每個六元環(huán)擁有的C個數(shù)為

,晶體中含有的作用力有

。(2)分類比較晶體的熔、沸點(diǎn)①不同類型晶體的熔、沸點(diǎn)高低的一般規(guī)律

晶體>

晶體>

晶體。②原子晶體由共價鍵形成的原子晶體中,原子半徑

,鍵能

,晶體的熔、沸點(diǎn)越高。如熔點(diǎn):金剛石>碳化硅>硅。③離子晶體一般來說,陰、陽離子所帶電荷數(shù)

,離子半徑

,晶格能

就

,熔、沸點(diǎn)就越高,如熔點(diǎn):MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。④分子晶體a.分子間作用力

,物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高;具有氫鍵的分子晶體,

熔、沸點(diǎn)反常的高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S。b.組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對分子質(zhì)量

,熔、沸點(diǎn)越高,

如SnH4>GeH4>SiH4>CH4,F2<Cl2<Br2<I2。c.組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對分子質(zhì)量接近),分子的極性

,

其熔、沸點(diǎn)越高,如CO>N2,CH3OH>CH3CH3。d.同分異構(gòu)體,支鏈越多,熔、沸點(diǎn)

。(3)晶體化學(xué)式的確定方法——均攤法①長方體

②非長方體晶胞中粒子對晶胞的貢獻(xiàn)視具體情況而定。如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原

子排成六邊形,其頂點(diǎn)(1個碳原子)對六邊形的貢獻(xiàn)為1/3。再如下圖所示的正三棱柱形晶胞中:

答案(1)①128②124③8④6644⑤8811

⑥8448⑦12⑧sp2雜化2共價鍵、金屬鍵、范德華力(2)①原子離子分子②越小越大③越多越小越強(qiáng)④越

大越大越大越低(3)①

②

1.(2017廣東茂名二模,35)鐵是一種重要的過渡元素,能形成多種物質(zhì),如

做染料的普魯士藍(lán)(化學(xué)式為Fe4[Fe(CN)6]3)。(1)基態(tài)Fe2+核外電子排布式為

。(2)在普魯士藍(lán)中,存在的化學(xué)鍵有離子鍵、

和

。(3)一定條件下,CN-可被氧化為OCN-。OCN-中三種元素的電負(fù)性由大

到小的順序?yàn)?/p>

;碳原子采取sp雜化,1mol該物質(zhì)中含有的

π鍵數(shù)目為

。(4)與CN-互為等電子體的一種分子為

(填化學(xué)式)。(5)常溫條件下,鐵的晶體采用如圖所示的堆積方式,則這種堆積模型的

配位數(shù)為

;如果鐵的原子半徑為acm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,典題精練則此種鐵單質(zhì)的密度表達(dá)式為

g/cm3。

答案(1)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6(2)共價鍵配位鍵(3)O>N>C2NA(4)CO或N2(5)8

解析(1)基態(tài)Fe原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,所以基

態(tài)Fe2+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6。(2)Fe4[Fe(CN)6]3中Fe3+和[Fe(CN)6]4-以離子鍵相結(jié)合,[Fe(CN)6]4-中Fe2+和

CN-以配位鍵相結(jié)合,CN-內(nèi)C和N以共價鍵相結(jié)合。(3)OCN-中的C原子采取sp雜化,則其空間結(jié)構(gòu)為直線形,結(jié)合OCN-與CO2是等電子體,可知OCN-的結(jié)構(gòu)式是[O

C

N]-,則1molOCN-中含有的π鍵數(shù)目是2NA。(5)圖示的堆積方式是非密置層的體心立方堆積,所以配位數(shù)是8;鐵的一個晶胞中有兩個Fe原子,因此晶胞質(zhì)量m=

g,若鐵的原子半徑為acm,則晶胞邊長為

cm,晶胞體積V=(

)3cm3,所以鐵單質(zhì)的密度ρ=

=

g/cm3。2.(2017河南百校聯(lián)盟3月聯(lián)考,35)磷、硫、氯、砷等是農(nóng)藥中的重要組

成元素。回答下列問題:(1)基態(tài)砷原子的核外價電子排布式為

。(2)生產(chǎn)農(nóng)藥的原料PSCl3中P、S、Cl的第一電離能由大到小的順序?yàn)?/p>

,電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?/p>

。(3)COS(羰基硫)可用作糧食的熏蒸劑,其中碳原子的雜化軌道類型為

,所含共價鍵的類型為

,寫出一種與COS鍵合

方式相同且空間構(gòu)型也相同的微粒:

。(4)H2O與H2S為同族元素的氫化物,H2O可以形成H9

或H3O+,而H2S幾乎不能形成類似的H9

或H3S+,其原因是

。

(5)AlP因殺蟲效率高、廉價易得而被廣泛應(yīng)用。已知AlP的熔點(diǎn)為2000℃,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。

①磷化鋁的晶體類型為

。②A、B點(diǎn)的原子坐標(biāo)如圖所示,則C點(diǎn)的原子坐標(biāo)為

。③磷化鋁的晶胞參數(shù)a=546.35pm,其密度為

g·cm-3(列出計

算式即可,用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值)。答案(1)4s24p3(2)Cl>P>SCl>S>P(3)sp

σ鍵和π鍵(寫“極性鍵”也可)CO2(或CS2等)(4)氧的電負(fù)性大且原子半徑小,H2O分子間及與H+可形成氫鍵,而硫的

電負(fù)性較小且原子半徑大,幾乎不能形成氫鍵(5)①原子晶體②(

,

,

)③

解析(3)COS中C原子的價層電子對數(shù)是2,所以碳原子的雜化軌道類

型是sp;COS的結(jié)構(gòu)式是O

C

S,含有2個σ鍵和2個π鍵;與COS鍵合方式相同且空間構(gòu)型也相同的微粒應(yīng)與COS是等電子體,最容易想到的就

是CO2和CS2。(5)①磷化鋁的熔點(diǎn)很高,因此磷化鋁屬于原子晶體。②由磷化鋁的晶

胞結(jié)構(gòu)可以看出,Al原子位于立方體的體對角線的

處,因此C點(diǎn)的原子坐標(biāo)為(

,

,

)。③1個AlP晶胞中含有的P原子數(shù)是8×

+6×

=4,Al原子數(shù)也是4,因此一個晶胞的質(zhì)量m=

g,而晶胞的體積V=(5.4635×10-8)3cm3,所以磷化鋁的密度ρ=

=

g·cm-3。3.(2017山西名校聯(lián)考,35)2014年7月和12月山西大學(xué)分子科學(xué)研究所翟

華金教授、李思殿教授與清華大學(xué)李雋教授、美國布朗大學(xué)Lai-Sheng

Wang教授及復(fù)旦大學(xué)劉智攀教授課題組合作,首次合成“中國紅燈籠

分子”——硼球烯B40。B40是繼C60之后第二個從實(shí)驗(yàn)和理論上完全確

認(rèn)的無機(jī)非金屬籠狀團(tuán)簇。

(1)基態(tài)硼原子的外圍電子排布式為

,碳60中碳原子雜化方式

為

。(2)構(gòu)成碳60晶體的作用力是

。(3)與硼同周期,但第一電離能比硼大的元素有

種。(4)磷化硼(BP)是由硼元素與磷元素組成的無機(jī)化合物,屬于一種半導(dǎo)

體材料。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氫氣中高溫反應(yīng)合成。BP

晶胞中B采用面心立方堆積,P原子填入四面體空隙中。

①寫出三溴化硼和三溴化磷的空間構(gòu)型:三溴化硼

;三溴化磷

。②磷化硼晶體內(nèi)微粒間的作用力有

。③計算磷化硼中硼原子和磷原子之間的最近距離(晶胞參數(shù)為478pm)

。答案(1)2s22p1sp2(2)范德華力(3)6(4)①平面正三角形三角

錐形②共價鍵、配位鍵③207pm或

pm解析(1)碳60又叫足球烯,其分子中每個C原子與其他3個C原子相連,

分別形成兩個碳碳單鍵和一個碳碳雙鍵,所以碳原子的雜化方式為sp2。(2)碳60晶體屬于分子晶體,所以微粒間作用力是范德華力。(3)與硼同周期,但第一電離能比硼大的元素有Be、C、N、O、F、Ne,

共6種。(4)①BBr3中B原子的價層電子對數(shù)是3,孤電子對數(shù)是0,所以三溴化硼的

空間構(gòu)型是平面正三角形;PBr3中P原子的價層電子對數(shù)是4,孤電子對

數(shù)是1,所以三溴化磷的空間構(gòu)型是三角錐形。②磷化硼的空間結(jié)構(gòu)與

金剛石類似,應(yīng)屬于原子晶體,B原子與P原子間通過共價鍵相結(jié)合,但B

原子最外層只有3個電子,P原子最外層有5個電子,而磷化硼晶體中每個B原子與4個P原子相連,每個P原子也與4個B原子相連,這說明B原子和P

原子間還存在一個配位鍵,其中P原子提供孤電子對,B原子提供空軌

道。③磷化硼晶胞中P原子位于

立方體的中心,則硼原子和磷原子之間的最近距離為

pm=

pm≈207pm。4.(2017湖南三湘名校第三次聯(lián)考,35)已知A、B、C、D都是周期表中

的短周期元素,它們的核電荷數(shù)依次增大。A原子、C原子的L能層中

都有兩個未成對的電子,C、D同主族。E、F都是第四周期元素,E原

子核外有4個未成對電子,F原子除最外能層只有1個電子外,其余各

能層均為全充滿狀態(tài)。根據(jù)以上信息填空:(1)基態(tài)D原子中,電子占據(jù)的最高能層符號為

,該能層具有的

原子軌道數(shù)為

。(2)E2+的價電子排布圖是

,F原子的電子排布式是

。(3)A的最高價氧化物對應(yīng)的水化物分子的結(jié)構(gòu)式為

,其

中心原子采取的雜化方式為

,B的氣態(tài)氫化物的VSEPR模型為

。(4)化合物AC2、B2C和陰離子DAB-互為等電子體,它們結(jié)構(gòu)相似,DAB-

的電子式為

。(5)配合物甲的焰色反應(yīng)呈紫色,其內(nèi)界由中心離子E3+與配位體AB-構(gòu)

成,配位數(shù)為6。甲的水溶液可以用于實(shí)驗(yàn)室中E2+的定性檢驗(yàn),檢驗(yàn)E2+

的離子方程式為

。(6)某種化合物由D、E、F三種元素組成,其晶胞如圖所示,則其化學(xué)式為

。該晶胞上、下底面為正方形,側(cè)面與底面垂直,根據(jù)圖中所示的數(shù)據(jù)列式計算該晶體的密度:ρ=

g/cm3。答案(1)M9(2)

1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1(3)

sp2四面體形(4)(5)3Fe2++2[Fe(CN)6]3-

Fe3[Fe(CN)6]2↓(6)CuFeS24.32解析根據(jù)題中信息不難推出A是C,B是N,C是O,D是S,E是Fe,F是Cu。(3)由H2CO3的結(jié)構(gòu)式可以推出中心C原子的價層電子對數(shù)是3,因此雜化

方式是sp2;B的氣態(tài)氫化物是NH3,N原子的價層電子對數(shù)是4,所以NH3

的VSEPR模型是四面體形。(4)CO2的結(jié)構(gòu)式是O

C

O,SCN-與CO2是等電子體,結(jié)構(gòu)相似,其結(jié)構(gòu)式應(yīng)是[S

C

N]-,所以其電子式是[··

····C····

··]-。(6)晶胞中F(Cu)原子數(shù)目是8×

+4×

+1=4,E(Fe)原子數(shù)目是4×

+6×

=4,D(S)原子全部位于晶胞內(nèi)部,數(shù)目是8,所以Cu、Fe、S原子數(shù)目之比

是4∶4∶8=1∶1∶2,故其化學(xué)式為CuFeS2;一個晶胞中有4個“CuFeS2”,晶胞質(zhì)量m=

g,晶胞體積V=[(524×10-10)2×(1030×10-10)]cm3,所以晶體的密度ρ=

=

≈4.32g/cm3。5.(2017山東青島二模,35)W、X、Y、Z、M五種元素位于周期表中前

四周期。W元素的一種核素的原子核內(nèi)沒有中子;X、Y元素最外層電

子排布式均可表示為nsnnpm,其中X元素第一電離能在其所在周期中最

大,Y元素第一電離能和電負(fù)性在其所在周期中均居第三位;Z元素所在

的周期序數(shù)等于族序數(shù)且為奇數(shù);M位于元素周期表ds區(qū),最外層只有1

個電子。(1)W、Y形成的化合物中

(填序號)。①可能只含有離子鍵②可能只含有共價鍵③可能既含有離子鍵又含有共價鍵(2)基態(tài)Y原子的價電子軌道表達(dá)式為

,與

互為等電子體的分子是

。(3)將X充入燈管中通電后發(fā)出紅光,試用電子躍遷理論解釋:

。(4)Z單質(zhì)溶于強(qiáng)堿溶液生成的陰離子的中心原子的雜化方式為

,該離子空間構(gòu)型為

。(5)M是第四周期最重要的過渡元素之一,其單質(zhì)及化合物具有廣泛的

應(yīng)用。已知M與W形成的化合物晶體結(jié)構(gòu)如圖所示,該化合物的密度為

ρg·cm-3,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則W、M的最近距離為

cm(用

含NA和ρ的式子表示)。答案(1)②③(2)

CO2或N2O或CS2(3)通電時,Ne原子吸收能量,核外電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。激發(fā)態(tài)不

穩(wěn)定,電子再由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷,能量就以光子的形式釋放,所釋放光

子的頻率在可見光紅色區(qū)域內(nèi),所以發(fā)出紅色光(4)sp3雜化正四面體形(5)

×

解析根據(jù)題意可推知W是氫元素,X是氖元素,Y是氮元素,Z是鋁元素,

M是銅元素。(5)晶胞中M原子個數(shù)為8×

+6×

=4,W原子個數(shù)為4。M、W的最近距離為體對角線的

,一個晶胞的質(zhì)量m=

g,晶胞的體積V=

=

cm3,晶胞的邊長為

cm,則晶胞體對角線為

×

cm,則M、W的最近距離為

×

cm。6.(2017安徽合肥質(zhì)檢二,35)2016年諾貝爾化學(xué)獎授予在“分子機(jī)器設(shè)計和合成”領(lǐng)域有突出成就的三位科學(xué)家,其研究對象之一“分子開關(guān)”與大環(huán)主體分子苯芳烴、硫或氮雜環(huán)杯芳烴等有關(guān)?；卮鹣铝袉栴}:(1)對叔丁基杯[4]芳烴(如圖Ⅰ所示)可用于ⅢB族元素對應(yīng)的離子萃取,

如La2+、Sc2+。寫出基態(tài)二價鈧離子(Sc2+)核外電子排布式:

。其中電子占據(jù)的軌道數(shù)為

個。圖Ⅰ對叔丁基杯[4]芳烴(2)對叔丁基杯[4]芳烴由4個羥基構(gòu)成杯底,其中羥基氧原子的雜化方式

為

。羥基間的相互作用力為

。(3)不同大小的杯芳烴能識別某些離子,如:

、SCN-等。根據(jù)等電子體原理判斷

的空間構(gòu)型為

;一定條件下,SCN-與MnO2反應(yīng)可得到(SCN)2。試寫出(SCN)2的結(jié)構(gòu)式:

。(4)已知C60分子結(jié)構(gòu)和C60晶胞示意圖如下所示:等的C60分子有

個,C60晶體的密度為

g/cm3(計算結(jié)果保

留兩位小數(shù))。則一個C60分子中含有σ鍵個數(shù)為

,與每個C60分子距離最近且相答案(1)1s22s22p63s23p63d1或[Ar]3d110(2)sp3氫鍵(3)直線形

(4)90121.67解析(2)羥基氧原子形成2個σ鍵,有2對孤電子對,價層電子對數(shù)是4,因

此雜化方式是sp3;4個羥基之間無共價鍵,但符合形成氫鍵的條件,因此

羥基間的相互作用力是氫鍵。(3)

與CO2互為等電子體,因此

的空間構(gòu)型為直線形;SCN-與MnO2反應(yīng)可得到(SCN)2,說明SCN-的性質(zhì)與Cl-類似,則(SCN)2也應(yīng)具有類似Cl2

的結(jié)構(gòu),結(jié)合(SCN)2中N是-3價、C是+4價、S是-1價可知(SCN)2的結(jié)構(gòu)

式是

。(4)從圖Ⅱ可以看出,C60分子中每個C原子與其他3個C原子形成2個碳碳

單鍵和1個碳碳雙鍵,共3個σ鍵,根據(jù)均攤法,一個C原子實(shí)際含有的σ鍵

個數(shù)為

,所以一個C60分子中含有的σ鍵個數(shù)為60×

=90;C60的晶胞是面心立方結(jié)構(gòu),所以與每個C60分子距離最近且相等的C60分子有12個;1個C60晶胞中含有的C60分子個數(shù)是8×

+6×

=4,晶胞的質(zhì)量m=

g,而晶胞的體積V=(1.42×10-7)3cm3,所以C60晶體的密度ρ=

=

≈1.67g/cm3。方法歸納有關(guān)晶胞微觀計算的思維流程

1.(2017課標(biāo)Ⅰ,35,15分)鉀和碘的相關(guān)化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)

域有著廣泛的應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}:(1)元素K的焰色反應(yīng)呈紫紅色,其中紫色對應(yīng)的輻射波長為

nm(填標(biāo)號)。A.404.4B.553.5C.589.2D.670.8E.766.5(2)基態(tài)K原子中,核外電子占據(jù)最高能層的符號是

,占據(jù)該能層

電子的電子云輪廓圖形狀為

。K和Cr屬于同一周期,且

核外最外層電子構(gòu)型相同,但金屬K的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等都比金屬Cr低,原因

是

。(3)X射線衍射測定等發(fā)現(xiàn),I3AsF6中存在

離子。

離子的幾何構(gòu)型為

,中心原子的雜化形式為

。真題回訪(4)KIO3晶體是一種性能良好的非線性光學(xué)材料,具有鈣鈦礦型的立方

結(jié)構(gòu),邊長為a=0.446nm,晶胞中K、I、O分別處于頂角、體心、面心位

置,如圖所示。K與O間的最短距離為

nm,與K緊鄰的O個數(shù)

為

。

(5)在KIO3晶胞結(jié)構(gòu)的另一種表示中,I處于各頂角位置,則K處于

位置,O處于

位置。答案(1)A(2)N球形K原子半徑較大且價電子數(shù)較少,金屬鍵較弱(3)V形sp3(4)0.31512(5)體心棱心解析(1)紫色對應(yīng)的輻射波長是可見光里最短的,應(yīng)選A。(2)K原子核外有4個電子層,最高能層符號為N;價電子排布式為4s1,電子

云輪廓圖形狀為球形;K的原子半徑比Cr的原子半徑大,K、Cr原子的價

電子排布式分別為4s1、3d54s1,K的價電子數(shù)比Cr的價電子數(shù)少,金屬鍵

弱,熔、沸點(diǎn)低。(3)可把

改寫為I

,σ鍵電子對數(shù)為2,孤電子對數(shù)為

×(7-1-2×1)=2,即價層電子對數(shù)為4,則

的幾何構(gòu)型為V形,中心原子的雜化形式為sp3。(4)K與O間的最短距離是面對角線的

,即

a=

×0.446nm≈0.315nm。與K緊鄰的O共有12個。(5)以I為頂角畫立方體,可以看出K處于體心位置,O處于棱心位置。2.(2017課標(biāo)Ⅱ,35,15分)我國科學(xué)家最近成功合成了世界上首個五氮陰

離子鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)?；卮鹣铝袉栴}:(1)氮原子價層電子的軌道表達(dá)式(電子排布圖)為

。(2)元素的基態(tài)氣態(tài)原子得到一個電子形成氣態(tài)負(fù)一價離子時所放出的

能量稱作第一電子親和能(E1)。第二周期部分元素的E1變化趨勢如圖

(a)所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是

;氮元素的E1呈

現(xiàn)異常的原因是

。

(3)經(jīng)X射線衍射測得化合物R的晶體結(jié)構(gòu),其局部結(jié)構(gòu)如圖(b)所示。①從結(jié)構(gòu)角度分析,R中兩種陽離子的相同之處為

,不同之處為

。(填標(biāo)號)A.中心原子的雜化軌道類型B.中心原子的價層電子對數(shù)C.立體結(jié)構(gòu)D.共價鍵類型②R中陰離子

中的σ鍵總數(shù)為

個。分子中的大π鍵可用符號

表示,其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù),n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)(如苯分子中的大π鍵可表示為

),則

中的大π鍵應(yīng)表示為

。③圖(b)中虛線代表氫鍵,其表示式為(N

)N—H…Cl、

、

。(4)R的晶體密度為dg·cm-3,其立方晶胞參數(shù)為anm,晶胞中含有y個[(N5)6

(H3O)3(NH4)4Cl]單元,該單元的相對質(zhì)量為M,則y的計算表達(dá)式為

。答案(1)

(2)同周期元素隨核電荷數(shù)依次增大,原子半徑逐漸變小,故結(jié)合一個電

子釋放出的能量依次增大N原子的2p軌道為半充滿狀態(tài),具有額外穩(wěn)

定性,故不易結(jié)合一個電子(3)①ABDC②5

③(H3O+)O—H…N(

)(N

)N—H…N(

)(4)

(或

×10-21)解析(3)①H3O+中σ鍵數(shù)為3,中心原子孤電子對數(shù)為

×(6-1-3×1)=1,價層電子對數(shù)為4,雜化軌道類型為sp3,立體結(jié)構(gòu)為三角錐形;N

中σ鍵數(shù)為4,中心原子孤電子對數(shù)為

×(5-1-4×1)=0,價層電子對數(shù)為4,雜化軌道類型為sp3,立體結(jié)構(gòu)為正四面體形;H3O+和N

中均含極性共價鍵和配位鍵,故兩種陽離子的相同之處為A、B、D,不同之處為C。②由圖(b)

中

的結(jié)構(gòu)可知

中的σ鍵數(shù)為5;

中的5個原子參與形成大π鍵,每個原子中參與形成大π鍵的電子數(shù)為1(孤電子對不參與),故參與形成大π

鍵的電子數(shù)為5+1=6,

中大π鍵應(yīng)表示為

。(4)晶體的密度為dg·cm-3,晶胞的體積為(a×10-7)3cm3,晶胞的質(zhì)量為

×y,則

×y=d×(a×1

0-7)3,y=

=

×10-21。3.(2017課標(biāo)Ⅲ,35,15分)研究發(fā)現(xiàn),在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)(CO2+3H2

CH3OH+H2O)中,Co氧化物負(fù)載的Mn氧化物納米粒子催化劑具有高活性,顯示出良好的應(yīng)用前景。回答下列問題:(1)Co基態(tài)原子核外電子排布式為

。元素Mn與O

中,第一電離能較大的是

,基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)較多的

是

。(2)CO2和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為

和

。(3)在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)所涉及的4種物質(zhì)中,沸點(diǎn)從高到低的順序

為

,原因是

。(4)硝酸錳是制備上述反應(yīng)催化劑的原料,Mn(NO3)2中的化學(xué)鍵除了σ鍵

外,還存在

。(5)MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)(如圖),其中陰離子采用面心立方最密堆積方

式,X射線衍射實(shí)驗(yàn)測得MgO的晶胞參數(shù)為a=0.420nm,則r(O2-)為

nm。MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu),晶胞參數(shù)為a'=0.448nm,則r(Mn2+)為

nm。答案(1)[Ar]3d74s2OMn(2)spsp3(3)H2O>CH3OH>CO2>H2H2O與CH3OH均為極性分子,H2O中氫鍵比甲

醇多;CO2與H2均為非極性分子,CO2分子量較大、范德華力較大(4)離子鍵和π鍵(

鍵)(5)0.1480.076解析(1)Co的原子序數(shù)為27,其基態(tài)原子核外電子排布式為[Ar]3d74s2;

根據(jù)第一電離能的變化規(guī)律可知,O元素第一電離能較大;Mn基態(tài)原子

價電子排布式為3d54s2,O基態(tài)原子價電子排布式為2s22p4,Mn基態(tài)原子

核外未成對電子數(shù)較多。(2)CO2分子中C原子采取sp雜化,CH3OH分子

中C原子采取sp3雜化。(4)Mn(NO3)2屬于離子化合物,含有離子鍵,N

中既有σ鍵又有π鍵。(5)由晶胞結(jié)構(gòu)可知r(O2-)=

a=0.148nm,r(Mn2+)=

=0.076nm。4.(2016課標(biāo)Ⅰ,37,15分)鍺(Ge)是典型的半導(dǎo)體元素,在電子、材料等領(lǐng)

域應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉栴}:(1)基態(tài)Ge原子的核外電子排布式為[Ar]

,有

個

未成對電子。(2)Ge與C是同族元素,C原子之間可以形成雙鍵、叁鍵,但Ge原子之間

難以形成雙鍵或叁鍵。從原子結(jié)構(gòu)角度分析,原因是

。(3)比較下列鍺鹵化物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn),分析其變化規(guī)律及原因

。

GeCl4GeBr4GeI4熔點(diǎn)/℃-49.526146沸點(diǎn)/℃83.1186約400(4)光催化還原CO2制備CH4反應(yīng)中,帶狀納米Zn2GeO4是該反應(yīng)的良好催

化劑。Zn、Ge、O電負(fù)性由大至小的順序是

。(5)Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu),其中Ge原子的雜化方式為

,微

粒之間存在的作用力是

。(6)晶胞有兩個基本要素:①原子坐標(biāo)參數(shù),表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置。下圖為Ge單晶的

晶胞,其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0,0,0);B為(

,0,

);C為(

,

,0)。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為

。②晶胞參數(shù),描述晶胞的大小和形狀。已知Ge單晶的晶胞參數(shù)a=565.76

pm,其密度為

g·cm-3(列出計算式即可)。答案(1)3d104s24p22(2)Ge原子半徑大,原子間形成的σ單鍵較長,p-p軌道肩并肩重疊程度很

小或幾乎不能重疊,難以形成π鍵(3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點(diǎn)依次增高。原因是分子結(jié)構(gòu)相似,分

子量依次增大,分子間相互作用力逐漸增強(qiáng)(4)O>Ge>Zn(5)sp3共價鍵(6)①(

,

,

)②

×107

解析(2)單鍵中含有1個σ鍵,雙鍵中含有1個σ鍵和1個π鍵,叁鍵中含有1

個σ鍵和2個π鍵。σ鍵的成鍵方式是“頭碰頭”,π鍵的成鍵方式是“肩

并肩”,原子間形成的σ鍵鍵長越長,越不利于兩原子間形成π鍵。(3)對

于結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,熔、沸

點(diǎn)越高。(4)元素的非金屬性越強(qiáng),原子吸引電子能力越強(qiáng),元素的電負(fù)

性越大。(5)金剛石中C原子的雜化方式為sp3雜化,微粒間作用力為共價

鍵,運(yùn)用類推法不難得出結(jié)論。(6)②晶胞參數(shù)a即為晶胞邊長,ρ=

=

g·cm-3=

×107g·cm-3。5.(2016課標(biāo)Ⅱ,37,15分)東晉《華陽國志·南中志》卷四中已有關(guān)于白銅

的記載,云南鎳白銅(銅鎳合金)聞名中外,曾主要用于造幣,亦可用于制

作仿銀飾品?；卮鹣铝袉栴}:(1)鎳元素基態(tài)原子的電子排布式為

,3d能級上的

未成對電子數(shù)為

。(2)硫酸鎳溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4藍(lán)色溶液。①[Ni(NH3)6]SO4中陰離子的立體構(gòu)型是

。②在[Ni(NH3)6]2+中Ni2+與NH3之間形成的化學(xué)鍵稱為

,提供孤

電子對的成鍵原子是

。