2018版高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題6 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 第20講 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)案

第20講物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)考綱定位命題熱點(diǎn)及考頻考題核心素養(yǎng)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(dòng)狀態(tài)、能級(jí)分布和排布原理，能正確書(shū)寫(xiě) 136號(hào)元素原子核外電子、價(jià)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(shuō)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(jiǎn)單應(yīng)用。(4)了解電負(fù)性的概念，并能用以說(shuō)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(jià)鍵的形成、極性、類(lèi)型(鍵和鍵)，了解配位鍵的含義。(3)能用鍵能、鍵長(zhǎng)、鍵角等說(shuō)明簡(jiǎn)單分子的某些性質(zhì)。(4)了解雜化軌道理論及簡(jiǎn)單的雜化軌道類(lèi)型(sp、sp2、sp3)。(5)能用價(jià)層電子對(duì)互斥理論或者雜化軌道理論推測(cè)簡(jiǎn)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(duì)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(duì)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(lèi)型，了解不同類(lèi)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(duì)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(jiàn)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(jì)算。1.原子、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2016年卷T372.晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2017年卷T35；2017年卷T35；2017年卷T35；2016年卷T37；2016年卷T37；2016年卷T37；2015年卷T37；2015年卷T37；2015年卷T371.模型認(rèn)知能運(yùn)用原子結(jié)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)模型(構(gòu)造原理、雜化、價(jià)電子對(duì)互斥)、晶體結(jié)構(gòu)模型來(lái)描述和解釋化學(xué)現(xiàn)象，預(yù)測(cè)物質(zhì)及其變化的可能結(jié)果等。2.微觀探析能從原子、分子層面理解物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的聯(lián)系；能根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)物質(zhì)在特定條件下可能具有的性質(zhì)和可能發(fā)生的變化。命題熱點(diǎn)1原子、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第92頁(yè))儲(chǔ)知識(shí)剖解重點(diǎn)難點(diǎn)備考·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、泡利不相容原理和洪特規(guī)則。能量相同的原子軌道在全滿(p6、d10、f14)、半滿(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)狀態(tài)時(shí)，體系的能量最低。如24Cr的基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。(2)四種表示方法表示方法舉例電子排布式Cr：1s22s22p63s23p63d54s1簡(jiǎn)化表示式Cu：Ar3d104s1價(jià)電子排布式Fe：3d64s2電子排布圖(或軌道表示式)2元素第一電離能和電負(fù)性的變化規(guī)律同周期(從左到右)同主族(自上而下)第一電離能增大趨勢(shì)(注意A、A的特殊性)依次減小電負(fù)性依次增大依次減小失分預(yù)警同周期元素，A族(np0)和A族(ns2np3)，因p軌道處于全空或半滿狀態(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A族、A族元素，如第一電離能：Mg>Al，P>S。3共價(jià)鍵(1)分類(lèi)配位鍵：形成配位鍵的條件是成鍵原子一方(A)能夠提供孤電子對(duì)，另一方(B)具有能夠接受孤電子對(duì)的空軌道，可表示為AB。(2)鍵和鍵的判斷方法共價(jià)單鍵為鍵，雙鍵中有一個(gè)鍵和一個(gè)鍵，三鍵中有一個(gè)鍵和兩個(gè)鍵。(3)三種特殊表示方法氫鍵：AHB，其中A、B為N、O、F元素，“”表示共價(jià)鍵，“”表示形成的氫鍵。配位鍵：Cu2是中心離子，接受孤電子對(duì)，NH3是配體，氮原子提供孤電子對(duì)。大鍵：4雜化軌道(1)方法：判斷分子或離子中中心原子的雜化軌道類(lèi)型看中心原子有沒(méi)有形成雙鍵或三鍵。如果有1個(gè)三鍵，則其中有2個(gè)鍵，用去了2個(gè)p軌道，則為sp雜化；如果有1個(gè)雙鍵則其中有1個(gè)鍵，則為sp2雜化；如果全部是單鍵，則為sp3雜化。由分子的空間構(gòu)型結(jié)合價(jià)電子對(duì)互斥理論判斷。沒(méi)有填充電子的空軌道一般不參與雜化，1對(duì)孤電子對(duì)占據(jù)1個(gè)雜化軌道。如NH3為三角錐形，且有一對(duì)孤電子對(duì)，即4條雜化軌道應(yīng)呈正四面體形，為sp3雜化。(2)雜化類(lèi)型與分子空間構(gòu)型sp雜化直線形，如BeCl25分子構(gòu)型與分子極性的關(guān)系6原子光譜7分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定對(duì)點(diǎn)練沿著高考方向訓(xùn)練·1(2017·山西重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體期末)現(xiàn)有前四周期T、X、Y、Z、W、M六種元素，已知W、Z、X、T、Y五種非金屬主族元素原子半徑依次減小，其中W原子的s電子總數(shù)等于p電子總數(shù)的2倍。M原子的M能層上有4個(gè)未成對(duì)電子。請(qǐng)完成下列問(wèn)題： 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：97184280】(1)寫(xiě)出W、Z、X、T四種元素第一電離能由大到小的順序(用元素符號(hào)表示)：_。(2)M原子的基態(tài)電子排布式為_(kāi)。(3)根據(jù)VSEPR理論，推斷出由W與X兩元素組成的最簡(jiǎn)單二價(jià)陰離子的空間構(gòu)型為_(kāi)，W原子的雜化類(lèi)型為_(kāi)。(4)Y與T、X、Z、W所形成的最簡(jiǎn)單化合物的沸點(diǎn)由高到低的順序?yàn)?用化學(xué)式表示)：_?！窘馕觥扛鶕?jù)題中信息“W原子的s電子總數(shù)等于p電子總數(shù)的2倍”可知，W的電子排布式是1s22s22p2，則W是碳元素；又知“W、Z、X、T、Y五種非金屬主族元素原子半徑依次減小”，根據(jù)元素周期律可推知Z是氮元素，X是氧元素，T是氟元素，Y是氫元素；“M原子的M能層上有4個(gè)未成對(duì)電子”，則M的電子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，即M是鐵元素。(1)C、N、O、F四種元素位于同一周期，隨原子序數(shù)增大，第一電離能呈增大趨勢(shì)，但N元素反常，因此第一電離能大小順序是F>N>O>C。(3)C和O兩種元素組成的最簡(jiǎn)單的二價(jià)陰離子是CO，該離子的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)是3，孤電子對(duì)數(shù)是0，因此其空間構(gòu)型是平面三角形，C原子的雜化類(lèi)型為sp2雜化。(4)H與F、O、N、C所形成的最簡(jiǎn)單化合物分別是HF、H2O、NH3、CH4，其中HF、H2O、NH3分子之間都存在氫鍵，它們的沸點(diǎn)都比沒(méi)有氫鍵的CH4高，常溫下H2O為液態(tài)，HF、NH3為氣態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)狀況下HF為液態(tài)，NH3仍為氣態(tài)，因此四種氫化物的沸點(diǎn)由高到低的順序?yàn)椋篐2O>HF>NH3>CH4?！敬鸢浮?1)F>N>O>C(2)1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2(3)平面三角形sp2雜化(4)H2O>HF>NH3>CH42. (2017·山東威海模擬節(jié)選)碲化鋅(ZnTe)具有寬禁帶的特性，常用于制作半導(dǎo)體材料，在太陽(yáng)能電池、太赫茲器件、波導(dǎo)以及綠光光電二極管等方面具有良好應(yīng)用前景。(1)碲(Te)元素在周期表中的位置：_；核外未成對(duì)電子數(shù)有_個(gè)。(2)原子的第一電離能是指氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)正離子所需的最低能量，第一電離能Zn_Ga(填“>”“<”或“”)。(3)基態(tài)鋅原子的核外電子排布式為Ar_；向氯化鋅溶液中加入過(guò)量的氨水，得到配位化合物Zn(NH3)4Cl2，則該配位化合物中含有的化學(xué)鍵有_。(4)碲的同主族元素的化合物有多種。H2O、H2S、H2Se的沸點(diǎn)由大到小的順序是_，氫化物的還原性：H2S_H2Te(填“>”“<”或“”)。SO2分子中，中心原子采取_雜化；SO的VSEPR模型名稱為_(kāi)?！窘馕觥?1)碲的核電荷數(shù)為52，與氧元素同主族，在周期表中第五周期第A族；碲的基態(tài)原子電子排布式為Kr4d105s25p4，則根據(jù)泡利不相容原理可知，其核外5p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子。(2)Zn的核外電子排布式為Ar3d104s2，Ga的核外電子排布式為Ar3d104s24p1，Zn的4s軌道為全充滿結(jié)構(gòu)，相對(duì)穩(wěn)定，其第一電離能大于Ga，即第一電離能：Zn>Ga。(3)鋅的核電荷數(shù)為30，基態(tài)鋅原子的核外電子排布式為Ar3d104s2；配位化合物Zn(NH3)4Cl2中含有的化學(xué)鍵有離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵。(4)H2O分子間有氫鍵，沸點(diǎn)高；H2Se的相對(duì)分子質(zhì)量比H2S大，則H2Se的分子間作用力比H2S大，H2Se的沸點(diǎn)比H2S高，則沸點(diǎn)由大到小的順序是H2O>H2Se>H2S。非金屬性越強(qiáng)，其簡(jiǎn)單氫化物越穩(wěn)定，還原性越弱，S的非金屬性比Te強(qiáng)，則氫化物的還原性：H2S<H2Te。SO2分子中心原子S原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為23，有1對(duì)孤對(duì)電子，為sp2雜化；SO中心原子S原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為34，VSEPR模型為四面體形?！敬鸢浮?1)第五周期第A族2(2)>(3)3d104s2離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵(4)H2O>H2Se>H2S<sp2四面體形3(2017·湖南三湘名校第三次聯(lián)考節(jié)選)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(gè)未成對(duì)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(gè)未成對(duì)電子，F(xiàn)原子除最外能層只有1個(gè)電子外，其余各能層均為全充滿。根據(jù)以上信息填空： 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：97184281】(1)基態(tài)D原子中，電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為_(kāi)，該能層具有的原子軌道數(shù)為_(kāi)。(2)E2的價(jià)層電子排布圖是_，F(xiàn)原子的電子排布式是_。(3)A的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物分子結(jié)構(gòu)式為_(kāi)，其中心原子采取的軌道雜化方式為_(kāi)，B的氣態(tài)氫化物的VSEPR模型為_(kāi)。(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_(kāi)。(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_(kāi)。【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(xiàn)是Cu。(3)由H2CO3的結(jié)構(gòu)式可以直接看出中心原子C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)是3，因此軌道雜化方式是sp2；B的氣態(tài)氫化物是NH3，N原子的價(jià)層電子對(duì)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，所以其電子式是。(5)根據(jù)題意可知，甲的化學(xué)式為K3Fe(CN)6，與Fe2反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，可用于檢驗(yàn)Fe2的存在?！敬鸢浮?1)M91s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1(3) sp2四面體形(5)3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62提能力針對(duì)熱點(diǎn)題型訓(xùn)練·(見(jiàn)專(zhuān)題限時(shí)集訓(xùn)T1、T2、T3、T4)命題熱點(diǎn)2晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第94頁(yè))儲(chǔ)知識(shí)剖解重點(diǎn)難點(diǎn)備考·1晶體類(lèi)型的判斷(1)據(jù)各類(lèi)晶體的概念判斷，即根據(jù)構(gòu)成晶體的粒子和粒子間的作用力類(lèi)別進(jìn)行判斷。如由分子通過(guò)分子間作用力(范德華力、氫鍵)形成的晶體屬于分子晶體；由原子通過(guò)共價(jià)鍵形成的晶體屬于原子晶體；由陰、陽(yáng)離子通過(guò)離子鍵形成的晶體屬于離子晶體；由金屬陽(yáng)離子和自由電子通過(guò)金屬鍵形成的晶體屬于金屬晶體。(2)據(jù)各類(lèi)晶體的特征性質(zhì)判斷，如低熔、沸點(diǎn)的晶體屬于分子晶體；熔、沸點(diǎn)較高，且在水溶液中或熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的晶體屬于離子晶體；熔、沸點(diǎn)很高，不導(dǎo)電，不溶于一般溶劑的晶體屬于原子晶體；能導(dǎo)電、傳熱、具有延展性的晶體屬于金屬晶體。2立方體(長(zhǎng)方體)晶胞組成的計(jì)算方法3晶體密度及微粒間距離的計(jì)算(1)計(jì)算晶體密度的方法以一個(gè)晶胞為研究對(duì)象，根據(jù)m·V，其一般的計(jì)算規(guī)律和公式可表示為：×n×a3，其中M為晶體的摩爾質(zhì)量，n為晶胞所占有的粒子數(shù)，NA為阿伏加德羅常數(shù)，為晶體密度，a為晶胞參數(shù)。(2)計(jì)算晶體中微粒間距離的方法4金屬晶體的四種堆積模型(1)簡(jiǎn)單立方堆積：Po(釙)等。晶胞為一個(gè)立方體，每個(gè)晶胞含一個(gè)原子，配位數(shù)為6，空間利用率為52%。(2)體心立方堆積：Na、K、Fe等。晶胞是一個(gè)含有兩個(gè)原子的立方體，一個(gè)原子在體心，一個(gè)原子在頂點(diǎn)。配位數(shù)為8，空間利用率為68%。(3)六方最密堆積：Mg、Zn、Ti等。按ABABABAB的方式堆積，配位數(shù)為12，空間利用率為74%。(4)面心立方最密堆積：Cu、Ag、Au等。按ABCABCABC的方式堆積，配位數(shù)為12，空間利用率為74%。悟真題挖掘關(guān)鍵信息解題·例(2017·全國(guó)卷節(jié)選)我國(guó)科學(xué)家最近成功合成了世界上首個(gè)(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)經(jīng)X射線衍射測(cè)得化合物R的晶體結(jié)構(gòu)，其局部結(jié)構(gòu)如圖(b)所示。圖(b)從結(jié)構(gòu)角度分析，R中的相同之處為_(kāi)，不同之處為_(kāi)。(填標(biāo)號(hào))A中心原子的雜化軌道類(lèi)型B中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)C立體結(jié)構(gòu)D共價(jià)鍵類(lèi)型R中陰離子N中的鍵總數(shù)為_(kāi)個(gè)。分子中的大鍵可用符號(hào)表示，其中m代表參與形成大鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大鍵的電子數(shù)(如苯分子中的大鍵可表示為)，則N中的大鍵應(yīng)表示為_(kāi)。圖(b)中，其表示式為(NH)NHCl、_、_。(2)R的晶體密度為d g·cm3，其參數(shù)為a nm，晶胞中含有y個(gè)(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl單元，該單元的相對(duì)質(zhì)量為M，則y的計(jì)算表達(dá)式為_(kāi)。審題指導(dǎo)題眼挖掘關(guān)鍵信息說(shuō)明含有N陽(yáng)離子是NH和H3O明確和m、n的含義示例氫鍵的表示方法立方晶胞的體積為a3【解析】(1)根據(jù)圖(b)，陽(yáng)離子是NH和H3O，NH中心原子是N，含有4個(gè)鍵，孤電子對(duì)數(shù)為(514×1)/20，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，雜化類(lèi)型為sp3，空間構(gòu)型為正四面體形；H3O中心原子是O，含有3個(gè)鍵，孤電子對(duì)數(shù)為(613)/21，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，雜化類(lèi)型為sp3，空間構(gòu)型為三角錐形，因此相同之處為ABD，不同之處為C。根據(jù)圖(b)N中鍵總數(shù)為5個(gè)；根據(jù)信息，每個(gè)N原子有且只有一個(gè)p軌道與N環(huán)平面垂直，一個(gè)p軌道中有1個(gè)電子，外來(lái)的1個(gè)電子也進(jìn)入這種p軌道中，因此電子總數(shù)為1×516個(gè)，所以大鍵可表示為。由圖(b)可知，H3O中的一個(gè)氫原子與N中的一個(gè)N原子形成氫鍵，NH中的一個(gè)氫原子與N中的一個(gè)N原子形成氫鍵，則還含有(NH)NHN(N)和(H3O)OHN(N)。(2)一個(gè)晶胞的質(zhì)量為：×yg，一個(gè)晶胞的體積為：(a×107cm)3，R的晶體密度為dg·cm3，則d，解得y×1021，將NA6.02×1023代入×1021可得：。【答案】(1)ABDC5(H3O)OHN(N)(NH)NHN(N)(2)對(duì)點(diǎn)練沿著高考方向訓(xùn)練·1(2017·廣東茂名二模)鐵是一種重要的過(guò)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KFeFe(CN)6。 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：97184282】(1)Fe2基態(tài)核外電子排布式為_(kāi)。(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可氧化為OCN。OCN中三種元素的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)開(kāi)；碳原子采取sp雜化，1 mol該物質(zhì)中含有的鍵數(shù)目為_(kāi)。(4)與CN互為等電子體的一種分子為_(kāi)(填化學(xué)式)。(5)常溫條件下，鐵的晶體采用如右圖所示的堆積方式，則這種堆積模型的配位數(shù)為_(kāi)，如果鐵的原子半徑為a cm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則此種鐵單質(zhì)的密度表達(dá)式為_(kāi)g/cm3?！窘馕觥?1)Fe原子的基態(tài)核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，所以Fe2基態(tài)核外電子排布式為1s22s22p63s2 3p63d6或Ar3d6。(2)KFeFe(CN)6屬于離子化合物，是一種復(fù)鹽，也是一種配合物，陽(yáng)離子是K、Fe2，陰離子是配離子Fe(CN)63(其中Fe為3價(jià))，其中K、Fe2和Fe(CN)63以離子鍵相結(jié)合，F(xiàn)e(CN)63中Fe3和CN以配位鍵相結(jié)合，CN內(nèi)C和N以共價(jià)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OCN，則1 mol OCN中含有的鍵數(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(gè)晶胞中有兩個(gè)Fe原子，因此晶胞質(zhì)量mg，若鐵的原子半徑為 a cm，則晶胞邊長(zhǎng)為cm，晶胞體積V3cm3，所以鐵單質(zhì)的密度g/cm3 g/cm3?！敬鸢浮?1)1s22s22p63s23p63d6或Ar3d6(2)共價(jià)鍵配位鍵(3)O>N>C2NA(4)CO或N2(5)82(1)已知KCl、MgO、CaO、TiN這四種晶體的結(jié)構(gòu)與NaCl晶體結(jié)構(gòu)相似。下表給出了三種晶體的晶格能數(shù)據(jù)：晶體NaClKClCaO晶格能(kJ·mol1)7867153 401則該四種晶體(不包括NaCl)的熔點(diǎn)從高到低的順序?yàn)開(kāi)。(2)鈣在氧氣中燃燒時(shí)得到一種鈣的氧化物晶體，其結(jié)構(gòu)與NaCl相同(如圖所示)。據(jù)此可判斷該鈣的氧化物的化學(xué)式為_(kāi)。已知該氧化物的密度是 g·cm3，則晶胞內(nèi)最近的兩個(gè)鈣離子間的距離為_(kāi)cm(只要求列出算式，不必計(jì)算出數(shù)值結(jié)果，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)?！窘馕觥?1)KCl、MgO、CaO、TiN這4種晶體的結(jié)構(gòu)與NaCl晶體結(jié)構(gòu)相似，TiN中離子都帶3個(gè)單位電荷，MgO、CaO中離子都帶2個(gè)單位電荷，KCl中離子都帶1個(gè)單位電荷，離子半徑O2<N3<Cl，Mg2<Ca2<K，高價(jià)離子化合物的晶格能遠(yuǎn)大于低價(jià)離子化合物的晶格能，晶格能TiN>MgO>CaO>KCl，故熔點(diǎn)TiN>MgO>CaO>KCl；(2)根據(jù)均攤法可知晶胞中鈣離子的個(gè)數(shù)為8×6×4，過(guò)氧根離子的個(gè)數(shù)為12×1×14，故其化學(xué)式為CaO2。設(shè)晶胞的邊長(zhǎng)為a，根據(jù)，得acm，兩個(gè)最近的鈣離子是位于頂點(diǎn)和面心上的，它們的距離為晶胞邊長(zhǎng)的倍，即為×cm?！敬鸢浮?1)TiN>MgO>CaO>KCl(2)CaO2×思維建模解答有關(guān)晶胞計(jì)算的流程提能力針對(duì)熱點(diǎn)題型訓(xùn)練·(見(jiàn)專(zhuān)題限時(shí)集訓(xùn)T1、T5、T6)復(fù)習(xí)效果驗(yàn)收| 真題試做預(yù)測(cè)嘗鮮(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)第96頁(yè))體驗(yàn)高考真題·1(2017·全國(guó)卷)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?wèn)題：(1)元素K的焰色反應(yīng)呈紫紅色，其中紫色對(duì)應(yīng)的輻射波長(zhǎng)為_(kāi)nm(填標(biāo)號(hào))。A404.4B553.5C589.2D670.8E766.5(2)基態(tài)K原子中，核外電子占據(jù)最高能層的符號(hào)是_，占據(jù)該能層電子的電子云輪廓圖形狀為_(kāi)。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(cè)定等發(fā)現(xiàn)，I3AsF6中存在I離子。I離子的幾何構(gòu)型為_(kāi)，中心原子的雜化形式為_(kāi)。(4)KIO3晶體是一種性能良好的非線性光學(xué)材料，具有鈣鈦礦型的立體結(jié)構(gòu)，邊長(zhǎng)為a0.446 nm，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_(kāi)nm，與K緊鄰的O個(gè)數(shù)為_(kāi)。(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。【解析】(1)紫色光對(duì)應(yīng)的輻射波長(zhǎng)范圍是400430 nm(此數(shù)據(jù)來(lái)源于物理教材人教版選修34)。(2)基態(tài)K原子占據(jù)K、L、M、N四個(gè)能層，其中能量最高的是N能層。N能層上為4s電子，電子云輪廓圖形狀為球形。Cr的原子半徑小于K且其價(jià)電子數(shù)較多，則Cr的金屬鍵強(qiáng)于K，故Cr的熔、沸點(diǎn)較高。(3)I的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，中心原子雜化軌道類(lèi)型為sp3，成鍵電子對(duì)數(shù)為2，孤電子對(duì)數(shù)為2，故空間構(gòu)型為V形。(4)K與O間的最短距離為a×0.446 nm0.315 nm；由于K、O分別位于晶胞的頂角和面心，所以與K緊鄰的O原子為12個(gè)。(5)根據(jù)KIO3的化學(xué)式及晶胞結(jié)構(gòu)可畫(huà)出KIO3的另一種晶胞結(jié)構(gòu)，如下圖，可看出K處于體心，O處于棱心。【答案】(1)A(2)N球形K原子半徑較大且價(jià)電子數(shù)較少，金屬鍵較弱(3)V形sp3(4)0.31512(5)體心棱心2(2016·全國(guó)乙卷)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?wèn)題：(1)基態(tài)Ge原子的核外電子排布式為Ar_，有_個(gè)未成對(duì)電子。(2)Ge與C是同族元素，C原子之間可以形成雙鍵、三鍵，但Ge原子之間難以形成雙鍵或三鍵。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_(kāi)，微粒之間存在的作用力是_。(6)晶胞有兩個(gè)基本要素：原子坐標(biāo)參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)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；C為。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為_(kāi)。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)a565.76 pm，其密度為_(kāi)g·cm3(列出計(jì)算式即可)。【解析】(1)鍺元素在周期表的第四周期、第A族，因此核外電子排布式為Ar3d104s24p2，p軌道上的2個(gè)電子是未成對(duì)電子。(2)鍺雖然與碳為同族元素，但比碳多了兩個(gè)電子層，因此鍺的原子半徑大，原子間形成的單鍵較長(zhǎng)，p­p軌道肩并肩重疊程度很小或幾乎不能重疊，難以形成鍵。(3)由鍺鹵化物的熔沸點(diǎn)由Cl到I呈增大的趨勢(shì)且它們的熔沸點(diǎn)較低，可判斷它們均為分子晶體，而相同類(lèi)型的分子晶體，其熔沸點(diǎn)取決于分子量的大小，因?yàn)榉肿恿吭酱?，分子間的作用力就越大，熔沸點(diǎn)就越高。(4)Zn和Ge為同周期元素，Ge在Zn的右邊，因此Ge的電負(fù)性比Zn的強(qiáng)；O為活潑的非金屬元素，電負(fù)性強(qiáng)于Ge和Zn，因此三者電負(fù)性由大至小的順序?yàn)镺、Ge、Zn。(5)Ge單晶為金剛石型結(jié)構(gòu)，金剛石中碳原子的雜化方式為sp3，因此Ge原子的雜化方式也為sp3。微粒之間存在的作用力為共價(jià)鍵。(6)根據(jù)題給圖示可知，D原子的坐標(biāo)參數(shù)為。每個(gè)晶胞中含有鍺原子8×1/86×1/248(個(gè))，每個(gè)晶胞的質(zhì)量為，晶胞的體積為(565.76×1010cm)3，所以晶胞的密度為。【答案】(1)3d104s24p22(2)Ge原子半徑大，原子間形成的單鍵較長(zhǎng)，p­p軌道肩并肩重疊程度很小或幾乎不能重疊，難以形成鍵(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(jià)鍵(6)×1073(2016·全國(guó)卷)東晉華陽(yáng)國(guó)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?wèn)題：(1)鎳元素基態(tài)原子的電子排布式為_(kāi)，3d能級(jí)上的未成對(duì)電子數(shù)為_(kāi)。(2)硫酸鎳溶于氨水形成Ni(NH3)6SO4藍(lán)色溶液。Ni(NH3)6SO4中陰離子的立體構(gòu)型是_。在Ni(NH3)62中Ni2與NH3之間形成的化學(xué)鍵稱為_(kāi)，提供孤電子對(duì)的成鍵原子是_。氨的沸點(diǎn)_(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是_；氨是_(填“極性”或“非極性”)分子，中心原子的軌道雜化類(lèi)型為_(kāi)。(3)單質(zhì)銅及鎳都是由_鍵形成的晶體；元素銅與鎳的第二電離能分別為：ICu1 958 kJ·mol1、INi1 753 kJ·mol1，ICu>INi的原因是_。(4)某鎳白銅合金的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為_(kāi)。若合金的密度為d g·cm3，晶胞參數(shù)a_nm?！窘馕觥?1)Ni是28號(hào)元素，根據(jù)核外電子的排布規(guī)律可知，其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2。根據(jù)洪特規(guī)則可知，Ni原子3d能級(jí)上8個(gè)電子盡可能分占5個(gè)不同的軌道，其未成對(duì)電子數(shù)為2。(2)SO中，S原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，成鍵電子對(duì)數(shù)為4，故SO的立體構(gòu)型為正四面體形。Ni(NH3)62中，由于Ni2具有空軌道，而NH3中N原子含有孤電子對(duì)，兩者可通過(guò)配位鍵形成配離子。由于NH3分子間可形成氫鍵，故NH3的沸點(diǎn)高于PH3。NH3分子中，N原子形成3個(gè)鍵，且有1個(gè)孤電子對(duì)，N原子的軌道雜化類(lèi)型為sp3，立體構(gòu)型為三角錐形。由于空間結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，NH3屬于極性分子。(3)Cu、Ni均屬于金屬晶體，它們均通過(guò)金屬鍵形成晶體。因Cu元素基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為3d104s1,3d能級(jí)全充滿，較穩(wěn)定，失去第2個(gè)電子較難，因此ICu>INi。(4)由晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，Ni原子處于立方晶胞的頂點(diǎn)，Cu原子處于立方晶胞的面心，根據(jù)均攤法，每個(gè)晶胞中含有Cu原子的個(gè)數(shù)為6×3，含有Ni原子的個(gè)數(shù)為8×1，故晶胞中Cu原子與Ni原子的數(shù)量比為31。根據(jù)mV可得，1 mol晶胞的質(zhì)量為(64×359)ga3×d g·cm3×NA，則acm×107 nm。【答案】(1)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s22(2)正四面體形配位鍵N高于NH3分子間可形成氫鍵極性sp3(3)金屬銅失去的是全充滿的3d10電子，鎳失去的是4s1電子(4)31×107 預(yù)測(cè)2018年高考·考情預(yù)測(cè)本部分命題涉及的主要知識(shí)點(diǎn)有：能層、能級(jí)、軌道數(shù)分析，原子、離子的核外電子排布式或價(jià)電子的軌道表達(dá)式(電子排布圖)等，第一電離能、元素電負(fù)性大小比較、原子軌道雜化方式、化學(xué)鍵、氫鍵以及離子或分子的空間構(gòu)型判斷，晶胞結(jié)構(gòu)的分析和有關(guān)晶胞、晶體的計(jì)算等。分析近幾年的全國(guó)卷試題可知，該題的命題形式有兩種：一是直接給出元素，圍繞給出元素的原子結(jié)構(gòu)、形成的物質(zhì)等進(jìn)行考查；二是給出元素原子的一些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等，必須首先推導(dǎo)出元素，然后再進(jìn)行相應(yīng)的考查。預(yù)測(cè)2018年的高考試題會(huì)繼續(xù)延續(xù)這種命題模式，以文字結(jié)合圖表、圖示的方式給出題目信息，綜合考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)和靈活運(yùn)用知識(shí)的能力，仍然會(huì)涉及填空、簡(jiǎn)答、計(jì)算等。要特別關(guān)注了解電子在原子軌道之間的躍遷及其簡(jiǎn)單應(yīng)用、配位鍵、范德華力、氫鍵、晶格能、金屬晶體常見(jiàn)的堆積方式等。1鋼鐵分析中常用過(guò)硫酸鹽氧化法測(cè)定鋼中錳的含量，反應(yīng)原理為：2Mn25S2O8H2O2MnO10SO16H 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：97184283】(1)現(xiàn)代化學(xué)中，常利用_上的特征譜線來(lái)鑒定元素。(2)試從分子的立體構(gòu)型和原子的電負(fù)性、中心原子上的孤電子對(duì)等角度解釋為什么與水結(jié)構(gòu)十分相似的OF2的極性很小？_。(3)已知H2S2O8的結(jié)構(gòu)如圖。H2S2O8硫原子的軌道雜化方式為_(kāi)。上述反應(yīng)中被還原的元素為_(kāi)。基態(tài)S原子中電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有_種。上述反應(yīng)每生成1 mol MnO，S2O斷裂的共價(jià)鍵類(lèi)型及其數(shù)目為_(kāi)、_。(4)一定條件下，水分子間可通過(guò)氫鍵將從H2O分子結(jié)合成三維骨架結(jié)構(gòu)，其中的多面體孔穴中可包容氣體小分子，形成籠形水合包合物晶體。 如圖是一種由水分子構(gòu)成的正十二面體骨架(“o”表示水分子)，其包含的氫鍵數(shù)為_(kāi)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得冰中氫鍵的作用能為18.8 kJ·mol1，而冰的熔化熱為5.0 kJ·mol1，其原因可能是_。(5)底心晶胞的特征是：將晶胞的框架的頂角移至晶胞的某一對(duì)面的中心所得的新晶胞與原晶胞無(wú)差別。在晶體學(xué)上底心平移的符號(hào)是 (1/2,1/2,0) (C底心)；或 (0,1/2,1/2) (A底心)；或 (1/2,0,1/2) (B底心)。底心平移是指其中之一。 已知信息如下：.所用坐標(biāo)系如圖所示：.碘晶體晶胞結(jié)構(gòu)如圖：.碘晶體晶胞結(jié)構(gòu)中碘分子的排列有兩種不同的取向。其中頂角碘分子和一對(duì)側(cè)平行面(ac面)面心的碘分子是一種取向，另二對(duì)平行面面心的碘分子是另一種取向。則：I2是_(填“A”“B”或“C”)底心晶胞。(6)石墨晶體由層狀石墨“分子”按ABAB方式堆積而成，如圖(a)所示，并給出了一個(gè)石墨的六方晶胞如圖(b)所示。 圖(a)圖(b)在圖中畫(huà)出晶胞沿c軸的投影(用“” 標(biāo)出碳原子位置即可)_。假設(shè)石墨的層間距為300 pm。CC鍵長(zhǎng)為150 pm。計(jì)算石墨晶體的密度為_(kāi)g· cm3(碳元素的相對(duì)原子質(zhì)量為12，NA6.0×1023，計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù))?！窘馕觥?1)現(xiàn)代化學(xué)中，常利用原子光譜上的特征譜線來(lái)鑒定元素。(2)從電負(fù)性上看，氧與氫的電負(fù)性差值大于氧與氟的電負(fù)性差值；OF2中氧原子上有兩對(duì)孤電子對(duì)，抵消了FO鍵中共用電子對(duì)偏向F而產(chǎn)生的極性，從而導(dǎo)致H2O分子的極性很強(qiáng)，而OF2分子的極性卻很小。(3)H2S2O8中，硫原子價(jià)層電子對(duì)數(shù) 鍵電子對(duì)數(shù)中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)4(64×12)4，所以采取sp3雜化；該反應(yīng)中，Mn元素的化合價(jià)升高(27)，O元素有2價(jià)和1價(jià)，其中1價(jià)轉(zhuǎn)化為2價(jià)，化合價(jià)降低，所以被還原的元素為O?；鶓B(tài)S原子核外有16個(gè)電子，每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)均不相同，故基態(tài)S原子中有16種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子。由反應(yīng)可知，Mn元素的化合價(jià)升高(27)，O元素的化合價(jià)降低(12)，生成10 mol SO轉(zhuǎn)移電子10 mol，則每生成1 mol MnO，轉(zhuǎn)移電子5 mol，S2O斷裂2.5 mol(或2.5NA)OO間非極性共價(jià)鍵。(4)由此結(jié)構(gòu)可知，此單元中含有水分子的個(gè)數(shù)為20，其中每個(gè)水分子形成的氫鍵屬于2個(gè)五元環(huán)，故每個(gè)水分子形成氫鍵個(gè)數(shù)為，故總共形成氫鍵數(shù)為20×30。冰中氫鍵的作用能為18.8 kJ·mol1，而冰熔化熱為5.0 kJ·mol1，說(shuō)明冰熔化為液態(tài)水時(shí)只是破壞了一部分氫鍵，并且液態(tài)水中仍存在氫鍵。(5)由題中信息說(shuō)明晶胞里的半數(shù)原子是另半數(shù)原子作“底心平移”的產(chǎn)物，即該晶胞是結(jié)構(gòu)基元的2倍體。參考圖中的坐標(biāo)系可知只有將晶胞框架的頂角移至ac面的面心，所得新晶胞才與原晶胞無(wú)差別，若移至bc面心或ab面心，得到的新晶胞中的分子排列取向不同于原晶胞，因此不能作A或C平移，故碘是B底心。(6)根據(jù)圖(b)可知，沿c軸的投影，可以看到四邊形的四個(gè)頂點(diǎn)上各有1個(gè)碳原子，結(jié)合圖(a)，視圖為，下面一層有一個(gè)碳原子位于該原子的對(duì)稱位置，因此沿c軸的投影為。在石墨晶體中六方晶胞(b)中占有的碳原子數(shù)8×4×2×14，該晶胞為四棱柱，底面是邊長(zhǎng)為150 pm的菱形，高為600 pm，故晶胞體積V×(150×1010)2×600×1010。根據(jù) 可以計(jì)算出密度為 g·cm32.3 g·cm3?！敬鸢浮?1) 原子光譜(2) OF2與H2O的立體構(gòu)型相似，同為V形，但水分子的極性很強(qiáng)，而OF2的極性卻很小，這是因?yàn)椋簭碾娯?fù)性上看，氧與氫的電負(fù)性差大于氧與氟的電負(fù)性差；OF2中氧原子上有兩對(duì)孤電子對(duì)，抵消了 FO鍵中共用電子對(duì)偏向F而產(chǎn)生的極性(3)sp3O16非極性鍵(或鍵)2.5NA(4)30液態(tài)水中仍然存在大量氫鍵(或冰融化時(shí)只破壞了部分氫鍵)(5)B(6)2.320