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近年来“物质结构与性质”高考试题为选考题,作为“拼盘”命制的题型,各小题之间相对独立,主要考查原子结构与性质、分子结构与性质、晶体结构与性质。主要涉及的考点有:在原子结构部分主要命题点有核外电子排布式或排布图的书写,电离能、电负性大小的比较与判断,电子亲和能的变化规律;在分子结构部分主要命题点有化学键类型的判断,分子构型的判断,中心原子杂化方式的判断;在晶体结构部分主要命题点有晶体类型的判断,晶体熔沸点的判斷,晶体结构的计算等。下面就影响考生得高分、满分的考点,进行重点突破。
考点一:原子结构与性质
例1 (1)硫及其化合物有许多用途。FeS2是黄铁矿的主要成分,主要用于接触法制硫酸。基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为___,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为 ____形。
(2)锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。
①Zn原子核外电子排布式为____ 。
②黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)____I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是____.
(3)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 B.553.5 C.589.2
D.670.8 E.766.5
②基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是____ ,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____ 。
(4)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。回答问题:下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是 ____(填标号)。
【高分必备】
1.常见原子轨道电子云轮廓(见表1)。
2.核外电子排布。
(1)牢记基态原子核外电子排布的三规律(见表2)。
(2)明确表示基态原子核外电子排布的四方法(见表3)。
(3)巧判未成对电子数的两方法。
①根据电子排布式判断。
②根据电子排布图判断。
电子排布图能够直观地表示未成对电子数,即单独占据一个方框的箭头的个数。
3.电离能、电负性。
(1)元素第一电离能的周期性变化规律(见表4)。
(2)电离能、电负性大小判断(见表5)。
考点二:分子结构与性质
例2 (1)硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如表6所示。
①根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO2的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是____ 。
②气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为 ____形,其中共价键的类型有 ____种;固体三氧化硫中存在如图1所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为____.
(2)锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。
①ZnF2具有较高的熔点(872℃),其化学键类型是____ ;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnC12、ZnBr2、2nl2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是
。
②《中华本草》等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)人药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中,阴离子空间构型为____,C原子的杂化形式为____ 。
(3)乙二胺(H2 NCH2 CH2 NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是____、____.
(4)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Fe-Sm-AsF- O组成的化合物。回答下歹U问题:
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 ____ 。
解析:(1)①根据价层电子对互斥理论可知,H2S、SO2、SO3。三种分子中S原子的价层电子对数分别为4、3、3,因此H2S中S原子价层电子对数不同于其他两种分子。②SO3的中心原子为S,中心原子的孤电子对数为6-2×3=2 =0,中心原子结合3个氧原子,结合每个O原子有且只能有一个σ键,所以S形成3个σ键,S的价层电子对数为0 3=3,S为sp2杂化,根据sp-杂化轨道构型可知,S()。为平面形分子,符合形成大π键条件,可形成4中心6电子大π键,因此有两种共价键类型。如题图所示的三聚分子中每个S原子与4个O原子结合,形成正四面体结构,S原子的杂化轨道类型为sp3。
(2)①由ZnF2的熔点为872℃可知,ZnF2应为离子晶体,因此化学键类型为离子键。ZnF2为离子化合物,极性较大,不溶于有机溶剂;ZnC12、ZnBr22nl2的化学键以共价键为主,极性较小,能够溶于有机溶剂。
②c原子价层电子对数n=4 3×0 2/2 =3,因此C原子为sp2杂化,CO2-的空间构型为平面三角形。
(3)乙二胺中N形成3个单键,含有1对孤对电子,属于sp3杂化;C形成4个单键,不存在孤对电子,也是sp3杂化。
(4) As与N同族,则AsH3分子的立体结构类似于NH。,为三角锥形;由于NH3分子间存在氢键使沸点升高,故AsH3的沸点较NH3的低。 答案:(1)①H。S②平面三角 2 sp3
(2)①离子键 ZnF2为离子化合物,ZnC12、ZnBr2、Znl2的化学键以共价键为主,极性较小②平面三角形 sp-
(3)sp3
sp3
(4)三角锥形 低 NH3分子间存在氢键,AsH3分子间无氢键
【高分必备】
1.σ键、π键的判断。
(1)由原子轨道重叠方式判断:“头碰头”重叠为σ键,“肩并肩”重叠为π键。
(2)由共价键数目判断:单键为σ键;双键或三键,其中一个为σ键,其余为π键。
(3)由成键轨道类型判断:s轨道形成的共价键全是σ键;杂化轨道形成的共价键全为σ键。
2.中心原子杂化类型和分子空间构型的相互判断(见表7)。
3.常见等电子体(见表8)。
考点三:晶体结构与性质
例3(1)硫及其化合物有许多用途。
①图2为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为 ____。
②FeS2晶体的晶胞如图3所示。晶胞邊长为a nm,FeS2相对式量为M,阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为 ___g . cm-3;晶胞中Fe2 位于S2-所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为____ nm。
(2)锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。金属Zn晶体中的原子堆积方式如图4所示,这种堆积方式称为___。六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为___ g. cm-3(列出计算式)。
(3)图5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,填人以四面体方式排列的Cu。图6是沿立方格子对角面取得的截图。可见,Cu原子之间最短距离r-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 ___ g . cm-3(列出计算表达式)。
熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目(见表9)。
(2)晶体微粒与M、p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 g(M为微粒的相对原子质量);又1个晶胞的质量为pa3 g(a 3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pa3NA g,因此有xM= pa3 NA。
(责任编辑谢启刚)
考点一:原子结构与性质
例1 (1)硫及其化合物有许多用途。FeS2是黄铁矿的主要成分,主要用于接触法制硫酸。基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为___,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为 ____形。
(2)锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。
①Zn原子核外电子排布式为____ 。
②黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)____I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是____.
(3)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 B.553.5 C.589.2
D.670.8 E.766.5
②基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是____ ,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____ 。
(4)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。回答问题:下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是 ____(填标号)。
【高分必备】
1.常见原子轨道电子云轮廓(见表1)。
2.核外电子排布。
(1)牢记基态原子核外电子排布的三规律(见表2)。
(2)明确表示基态原子核外电子排布的四方法(见表3)。
(3)巧判未成对电子数的两方法。
①根据电子排布式判断。
②根据电子排布图判断。
电子排布图能够直观地表示未成对电子数,即单独占据一个方框的箭头的个数。
3.电离能、电负性。
(1)元素第一电离能的周期性变化规律(见表4)。
(2)电离能、电负性大小判断(见表5)。
考点二:分子结构与性质
例2 (1)硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如表6所示。
①根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO2的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是____ 。
②气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为 ____形,其中共价键的类型有 ____种;固体三氧化硫中存在如图1所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为____.
(2)锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。
①ZnF2具有较高的熔点(872℃),其化学键类型是____ ;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnC12、ZnBr2、2nl2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是
。
②《中华本草》等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)人药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中,阴离子空间构型为____,C原子的杂化形式为____ 。
(3)乙二胺(H2 NCH2 CH2 NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是____、____.
(4)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Fe-Sm-AsF- O组成的化合物。回答下歹U问题:
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 ____ 。
解析:(1)①根据价层电子对互斥理论可知,H2S、SO2、SO3。三种分子中S原子的价层电子对数分别为4、3、3,因此H2S中S原子价层电子对数不同于其他两种分子。②SO3的中心原子为S,中心原子的孤电子对数为6-2×3=2 =0,中心原子结合3个氧原子,结合每个O原子有且只能有一个σ键,所以S形成3个σ键,S的价层电子对数为0 3=3,S为sp2杂化,根据sp-杂化轨道构型可知,S()。为平面形分子,符合形成大π键条件,可形成4中心6电子大π键,因此有两种共价键类型。如题图所示的三聚分子中每个S原子与4个O原子结合,形成正四面体结构,S原子的杂化轨道类型为sp3。
(2)①由ZnF2的熔点为872℃可知,ZnF2应为离子晶体,因此化学键类型为离子键。ZnF2为离子化合物,极性较大,不溶于有机溶剂;ZnC12、ZnBr22nl2的化学键以共价键为主,极性较小,能够溶于有机溶剂。
②c原子价层电子对数n=4 3×0 2/2 =3,因此C原子为sp2杂化,CO2-的空间构型为平面三角形。
(3)乙二胺中N形成3个单键,含有1对孤对电子,属于sp3杂化;C形成4个单键,不存在孤对电子,也是sp3杂化。
(4) As与N同族,则AsH3分子的立体结构类似于NH。,为三角锥形;由于NH3分子间存在氢键使沸点升高,故AsH3的沸点较NH3的低。 答案:(1)①H。S②平面三角 2 sp3
(2)①离子键 ZnF2为离子化合物,ZnC12、ZnBr2、Znl2的化学键以共价键为主,极性较小②平面三角形 sp-
(3)sp3
sp3
(4)三角锥形 低 NH3分子间存在氢键,AsH3分子间无氢键
【高分必备】
1.σ键、π键的判断。
(1)由原子轨道重叠方式判断:“头碰头”重叠为σ键,“肩并肩”重叠为π键。
(2)由共价键数目判断:单键为σ键;双键或三键,其中一个为σ键,其余为π键。
(3)由成键轨道类型判断:s轨道形成的共价键全是σ键;杂化轨道形成的共价键全为σ键。
2.中心原子杂化类型和分子空间构型的相互判断(见表7)。
3.常见等电子体(见表8)。
考点三:晶体结构与性质
例3(1)硫及其化合物有许多用途。
①图2为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为 ____。
②FeS2晶体的晶胞如图3所示。晶胞邊长为a nm,FeS2相对式量为M,阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为 ___g . cm-3;晶胞中Fe2 位于S2-所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为____ nm。
(2)锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。金属Zn晶体中的原子堆积方式如图4所示,这种堆积方式称为___。六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为___ g. cm-3(列出计算式)。
(3)图5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,填人以四面体方式排列的Cu。图6是沿立方格子对角面取得的截图。可见,Cu原子之间最短距离r-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 ___ g . cm-3(列出计算表达式)。
熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目(见表9)。
(2)晶体微粒与M、p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 g(M为微粒的相对原子质量);又1个晶胞的质量为pa3 g(a 3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pa3NA g,因此有xM= pa3 NA。
(责任编辑谢启刚)