专题五 自选模块(选修ⅠB)
第1讲 物质结构与性质(选修3)
真题试做
1．(2012浙江自选模块，15)(1)可正确表示原子轨道的是__①__。
A．2s B．2d C．3px D．3f
(2)写出基态镓(Ga)原子的电子排布式：__②__。
(3)下列物质变化，只与范德华力有关的是__③__。
A．干冰熔化 B．乙酸汽化
C．乙醇与丙酮混溶 D．溶于水
E．碘溶于四氯化碳 F．石英熔融
(4)下列物质中，只含有极性键的分子是__④__，既含离子键又含共价键的化合物是__⑤__；只存在σ键的分子是__⑥__，同时存在σ键和π键的分子是__⑦__。
A．N2 B．CO2 C．CH2Cl2 D．C2H4
E．C2H6 F．CaCl2 G．NH4Cl
(5)用“>”“<”或“＝”填空：
第一电离能的大小：Mg__⑧__Al；熔点的高低：KCl__⑨__MgO。
2．(2012江苏化学，21部分)一项科学研究成果表明，铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。
(1)向一定物质的量浓度的Cu(NO3)2和Mn(NO3)2溶液中加入Na2CO3溶液，所得沉淀经高温灼烧，可制得CuMn2O4。
①Mn2＋基态的电子排布式可表示为______________。
②1 mol CO2中含有的σ键数目为______。
3．(2012福建理综，30部分)(1)元素的第一电离能：Al________Si(填“>”或“<”)。
(2)基态Mn2＋的核外电子排布式为________。
(3)硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如下图所示，呈现这种变化关系的原因是。
(4)硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子Xm－(含B、O、H三种元素)的球棍模型如图所示：
位键存在于 原子之间(填原子的数字标号)；m= (填数字)。
②硼砂晶体由Na+、Xm-和H2O构成，它们之间存在的作用力有 (填序号)。
A．离子键 B．共价键 C．金属键 D．范德华力 E．氢键
考向分析
近几年所考查的热点：①电子排布式、电离能、电负性及有关推断；②价层电子对互斥理论、杂化理论、氢键；③有关晶胞的计算。
热点例析
热点一、原子结构与性质
【例1】研究物质的微观结构，有助于人们理解物质变化的本质。请回答下列问题。
(1)C、Si、N元素的电负性由大到小的顺序是________；C、N、O、F元素的第一电离能由大到小的顺序是________________。
(2)A、B均为短周期金属元素。依据下表数据，写出B原子的电子排布式：__________。
电离能/(kJ·mol－1)
I1
I2
I3
I4
A
932
1 821
15 390
21 771
B
738
1 451
7 733
10 540
(3)过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色，与其d轨道电子排布有关。一般而言，为d0或d10排布时，无颜色；为d1～d9排布时，有颜色，如[Co(H2O)6]2＋显粉红色。据此判断，[Mn(H2O)6]2＋__________颜色(填“无”或“有”)。
(4)L原子核外电子占有9个轨道，而且有一个未成对电子，L是______元素。
方法技巧 1.书写核外电子排布式时，我们除了根据构造原理进行书写外，主族元素可以根据最外层电子数书写，如S的最外层电子数为6，其排布式为[Ne]3s23p4；第四周期的副族从K开始数，数到几，价电子数就是几，如Fe，从钾开始数到铁为8，其排布式为[Ar]3d64s2。
2．电负性大小的判断我们常常应用化合价及物质类别判断，如O与Cl的电负性比较：①HClO中Cl为＋1价、O为－2价，可知O的电负性大于Cl；②Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物，可知O的电负性大于Cl。
3．规律学习是主线，特性特点往往是考点，所以我们在复习时不仅要抓住规律，最重要的是注意特性：
(1)电离能、电负性：
规律：在周期表中，电离能、电负性从左到右逐渐增大，从上往下逐渐减小。
特性：但同周期主族元素，第ⅡA族(ns2)全充满、ⅤA族(np3)半充满，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的ⅢA族和ⅥA族元素。
(2)核外电子排布：
规律：①原子核外电子优先占据能量最低的原子轨道，每个轨道最多容纳2个自旋状态不同的电子；②书写时3d在前4s在后，失去电子时，先失4s电子，再失3d电子。
特性：①能级交错(先排4s，再排3d)；②24号元素Cr及29号元素Cu价电子层特殊分别为3d54s1、3d104s1，所以Cr原子内有6个未成对电子。
即时训练1 (1)①比较Be、Mg、Al、C四种元素第一电离能大小，由小到大排列的顺序为__________(用元素符号表示)。
②比较O、F、Al、S、Cl五种元素的电负性大小顺序为______(用元素符号表示)。
(2)某元素的价电子排布式为nsnnpn＋1，该元素与元素H形成的18电子的X分子的结构式为______________；该元素还可与元素H形成10电子的气体分子Y，将过量的Y气体通入盛有硫酸铜溶液中，反应过程中的实验现象为__________________；反应过程中的离子方程式为______________________________________________________________________。
热点二、微粒间的作用力与物质性质的关系
【例2】(1)C60和金刚石都是碳的同素异形体，二者相比熔点较高的是____________
(2)超高导热绝缘耐高温纳米氮化铝在绝缘材料中应用广泛，氮化铝晶体与金刚石类似，每个Al原子与______个氮原子相连，与同一个N原子相连的Al原子构成的空间构型为____________，氮化铝晶体属于________晶体。
(3)金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液态Ni(CO)4，呈正四面体构型。试推测Ni(CO)4的晶体类型是________，Ni(CO)4易溶于下列____(填写序号字母)。
A．水 B．四氯化碳 C．苯 D．硫酸镍溶液
(4)氯化铝在177.8 ℃时升华，蒸气或熔融状态以Al2Cl6形式存在。下列关于氯化铝的推断错误的是______。
A．氯化铝为共价化合物 B．氯化铝为离子化合物
C．氯化铝难溶于有机溶剂 D．Al2Cl6中存在配位键
(5)氢键对物质性质具有一定的影响，下列现象与氢键无关的是______(填写序号字母)。
A．水在结冰时体积膨胀 B．NH3比PH3热稳定性好
C．在稀溶液中，盐酸比氢氟酸的酸性强 D．甘油、浓硫酸都呈黏稠状
思路点拨 (1)判断晶体类型时，应紧紧抓住题中所给信息如：①用类比法，题中的(2)问中(氮化铝晶体与金刚石类似)，即可推出氮化铝晶体的立体结构与晶体类型，所以我们要记住几种常见晶体的类型及结构，如金刚石、晶体硅、二氧化硅、氯化钠等。②熔沸点法：原子晶体的熔沸点及硬度很高、分子晶体的熔沸点及硬度低，如本题中的(3)、(4)两问。③从组成分析：如金属单质一定是金属晶体。
(2)物质熔沸点判断时，除了要注意晶体类型外：①分子晶体还要注意氢键，能形成氢键的元素为第二周期中的后三种元素：N、O、F，所以凡是含有N—H、O—H、F—H键的化合物均可以形成氢键，如NH3、氨基酸、NH2—NH2、H2O、醇、HF等；注意：氢键只与物质的物理性质有关，如熔沸点、溶解性等，而与物质的化学性质无关。②氢键分为分子内氢键和分子间氢键，分子内氢键对熔沸点几乎没有影响。③离子晶体与晶格能有关，离子半径越小和离子所带电荷越多，晶格能越大。④原子晶体之间熔沸点比较一般看共价键键能的大小或键长(原子半径大小)。
热点三、晶体的空间结构和性质
【例3】(1)某金属元素X与氯元素形成的晶体结构如图1所示，则该晶体的化学式为____________。
(2)如图2为高温超导领域中的一种化合物钙—钛(氧化物)晶体结构中含有代表性的最小重复单元，在该晶体中每个钛离子周围与它最近且距离相等的钛离子有______个，该晶体的化学式为________。
(3)德国和美国科学家首先制出由20个C原子组成的空心笼状分子C20，该笼状结构是由许多正五边形构成(如图3)。请回答：C20分子共有____个正五边形，共有____条棱边。
思路点拨 1.晶体化学式的求法
晶体的化学式的确定常用“均摊法”，其核心为若晶体中某位置上微粒被n个重复单元共用，那该粒子有属于这个晶胞。如由立方晶胞中：①顶点上粒子有、②棱上粒子有、③面心上粒子有、④晶胞内部粒子完全属于这个晶胞。
2．有关晶胞各物理量的关系
对于立方晶胞，可简化成下面的公式进行各物理量的计算：a3×ρ×NA＝n×M，a表示晶胞的棱长，ρ表示密度，NA表示阿伏加德罗常数，n表示1 mol晶胞中所含晶体的物质的量，M表示相对分子质量，a3×ρ×NA表示1 mol晶胞的质量。
3．记住一些常见晶体的晶胞
如①氯化钠(配位数为6、一个晶胞中有4个Na＋、4个Cl－)；②氯化铯(配位数为8、一个晶胞中有1个Cs＋、1个Cl－)；③金刚石(一个晶胞中有4个碳原子)。
4．配位数的计算
同学们在作有关配位数及与它最近且距离相等的原子(或离子)时，慎用“均摊法”，我们常用的方法：①记忆法，如NiO的晶体结构类型与氯化钠的相同，可知Ni、O的配位数均为6；②直接查：如，钛原子位于立方体的中心，六个面上均有一个O，所以Ti的配位数为6。
即时训练2 CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构，已知CaO晶体密度为a g·cm－3，NA表示阿伏加德罗常数，则CaO晶胞体积为________cm3。
误区警示
1．当出现4s、3d轨道时，虽然电子按4s、3d顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把3d放在4s前，而不能按4s3d的顺序书写。
2．误认为形成氢键，物质的熔沸点一定升高，分子间氢键的形成使物质的熔沸点升高，但分子内氢键的形成并不能使物质的熔沸点升高。
3．误认为氢键与分子的化学性质有关。
4．误认为N的第一电离能比O、F的都大。
跟踪练习 判断正误：(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．Fe的电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6。
2．Fe2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。
3．含有非极性键的分子不一定是非极性分子。
4．原子晶体的熔沸点一定大于离子晶体的。
5．金属晶体的熔沸点不一定大于分子晶体的。
1．原子序数小于36的A、B两种元素，它们同周期且同族，B的原子序数比A大1，B元素的常见价态为＋2、＋3价。用A、B元素的化合物做了如下两个实验。
实验Ⅰ
A(OH)3 棕黄色溶液(滴入KSCN溶液变红)
实验Ⅱ
B(OH)3产生气体(使湿润的KI淀粉试纸变蓝)
回答下列问题：
(1)A3＋的价电子排布式是________；
(2)B元素位于元素周期表中第______周期，第______族。
(3)实验Ⅱ中B(OH)3与盐酸反应的化学方程式为__________________________
________________________________________________________________________。
(4)A的某种氧化物(AO)的晶体结构与NaCl晶体相似，其密度为a g·cm－3，晶胞的边长为________cm(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数为NA)。
2．氢、碳、氧、硫是自然界极为丰富的非金属元素，它们构成了许许多多的化合物。
(1)H、O、S电负性由大到小的顺序是______________。
(2)如图是H2O2的空间构型，H2O2为______分子。
(3)H2S和H2O2的主要物理性质比较如下：
熔点/K
沸点/K
水中溶解度(标准状况)
H2S
187
202
2.6
H2O2
272
423
以任意比互溶
H2S和H2O2的相对分子质量基本相同，造成上述物理性质差异的主要原因是_________。
(4)甲烷晶体的晶胞如下图所示，该晶胞中含有______个甲烷分子，此晶体在常温、常压下不能存在的原因__________________________________。
3．有A、B、C、D、E五种元素。其相关信息如下：
元素
相关信息
A
A原子的1s轨道上只有1个电子
B
B是电负性最大的元素
C
C的基态原子2p轨道中有三个未成对电子
D
D是主族元素且与E同周期，其最外能层上有两个运动状态不同的电子
E
E能形成红色(或砖红色)的E2O和黑色的EO两种氧化物
请回答下列问题。
(1)写出E元素原子基态时的电子排布式_____________________________________。
(2)C元素的第一电离能比氧元素的第一电离能____(填“大”或“小”)。
(3)A、C、E三种元素可形成[E(CA3)4]2＋配离子，其中存在的化学键类型有________(填序号)；
①配位键 ②金属键 ③极性共价键 ④非极性共价键 ⑤离子键 ⑥氢键
(4)B与D可形成离子化合物，其晶胞结构如图所示。其中D离子的配位数为________，若该晶体的密度为a g·cm－3，则该晶胞的体积是________cm3(写出表达式即可)。
4．有A、B、C、D、E、F六种元素，B原子得到一个电子后3p轨道全充满，A＋比B形成的简单离子少一个电子层，C原子的p轨道半充满，它形成的氢化物的沸点是同主族元素的氢化物中最低的；D和E是位于同一主族的短周期元素，E元素的最高化合价与最低化合价的代数和为零，E在其最高价氧化物中的质量分数为46.67%；F元素的核电荷数为26。请回答：
(1)元素X与C、B均相邻，比较C、X元素的第一电离能I1(C)________I1(X)
(2)写出F元素原子的核外电子排布式____________。
(3)位于C元素上周期同主族元素的氢化物沸点最高的原因是______________。
(4)D的最高价氧化物是____________分子(填“极性”或“非极性”),1 mol这种氧化物分子中含有________mol π键，E的最高价氧化物的晶体类型是__________。
参考答案
命题调研·明晰考向
真题试做
1．答案：①AC ②1s22s22p63s23p63d104s24p2 ③AE ④BC
⑤G ⑥CE ⑦ABD ⑧＞ ⑨＜
解析：①L层无2d能级，M层无3f能级。
②基态Ga原子电子排布式为 [Ar]3d104s24p1。
③A、E只与范德华力有关，B、C、D还与氢键有关，F破坏了共价键。
④A～G的结构式或电子式分别为
⑤第一电离能Mg＞Al；熔点KCl＜MgO；因为二者均为离子晶体，但MgO晶格能大。
2．答案：(1)①1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5) ②2×6.02×1023个(或2 mol)
解析：Mn原子序数为25，价电子排布为3d54s2，先失去4s上两个电子，即得Mn2＋。二氧化碳分子内含有碳氧双键，一个双键中有一个为σ键，一个为π键，则1 mol CO2中含有2 mol σ键。
3．答案：(1)＜
(2)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)
(3)硅烷的相对分子质量越大，分子间范德华力越强
(4)①4,5(或者5,4) 2
②ADE
解析：(1)同周期从左到右第一电离能呈逐渐增大趋势，ⅡA和ⅤA族则反常。所以铝的第一电离能小于硅的，一般题目是比较镁铝的电离能，这样设问可见出题求异。
(2)基态Mn2＋的核外电子排布式为[Ar]3d5。
(3)硅烷是分子晶体，结构相似，相对分子质量越大，分子间的范德华力越大，沸点越高。
(4)①B一般是形成3个键，4号B形成4个键，其中1个键很可能就是配位键，配位键存在4号与5号原子之间。②钠离子与Xm－形成离子键，结晶水分子间存在氢键和范德华力。
精要例析·聚焦热点
热点例析
【例1】 答案：(1)N＞C＞Si F＞N＞O＞C (2)1s22s22p63s2 (3)有 (4)Cl
解析：(1)依据元素周期表进行判断，C、Si同一主族，从上到下，电负性逐渐减弱，所以C的电负性大于Si，C、N属于同一周期，从左到右，电负性逐渐增大，所以C的电负性小于N的；第一电离能注意N的大于O的；(2)由I2与I3相差很大可知A、B均是ⅡA元素，A的第一电离能大于B的，所以A在B的上一周期，B只能在第三周期，为Mg；(3)Mn原子的电子排布式为[Ar]3d54s2，Mn2＋为[Ar]3d5；(4)L原子9个轨道依次为1s、2s、2p、3s、3p中的所有轨道，所以1s22s22p63s23p5。
【即时训练1】 答案：(1)①Al＜Mg＜Be＜C ②F＞O＞Cl＞S＞Al
(2) 先生成蓝色沉淀，后沉淀溶解，溶液呈深蓝色 Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－
解析：(1)①Be、Mg位于ⅡA族，Be的第一电离能大于Mg的，Mg、Al位于第三周期，但ⅡA族的第一电离能特殊，比ⅢA族的Al大，所以Mg的第一电离能大于Al的，Be、C位于第二周期，所以C的第一电离能大于Be，Al＜Mg＜Be＜C；②由HClO中的氯、氧的化合价可知氧的电负性大于氯；(2)由s中最多容纳的电子数为2，可知n＝2，即该元素为N，依9＋9＝18，所以X为NH2—NH2，Y为NH3。
【例2】 答案：(1)金刚石 (2)4 正四面体 原子 (3)分子晶体 BC (4)BC (5)BC
解析：(1)C60是分子晶体、金刚石是原子晶体，所以金刚石的熔点远远高于C60的；(2)由金刚石结构每个C原子均以sp3杂化与其他四个C原子相连形成四个共价键构成正四面体结构可推测；(3)由挥发性液体可知Ni(CO)4是分子晶体，由正四面体构型可知Ni(CO)4是非极性分子；(4)由氯化铝易升华可知氯化铝是分子晶体，Al、Cl键不属于离子键应该为共价键，Al原子最外层三个电子全部成键，形成三个Al—Cl σ键，无孤对电子，是非极性分子，易溶于有机溶剂，有空轨道，与氯原子的孤对电子能形成配位键；A、D正确；(5)NH3、PH3热分解断裂的是N—H键、P—H键，与氢键无关；HCl比HF容易电离是因为H—Cl键比H—F键容易断裂，与氢键无关。
【例3】 答案：(1)XCl (2)6 CaTiO3 (3)12 30
解析：(1)X原子均在立方体中，所以1个晶胞中含有4个X,8个顶点和6个面上均有1个Cl，所以1个晶胞中含有×8＋×6＝4个Cl，化学式为XCl；(2)选取1个钛离子作中心离子，周围与它最近的钛离子在与之相连的3个顶点上，以中心离子为中心作坐标系，每个数轴上有2个最近的钛离子，总共3个数轴；每1个晶胞中Ca2＋的个数为1个，Ti4＋的个数为8×＝1，O2－的个数为12×＝3，所以其化学式为CaTiO3；(3)1个碳原子与其他碳原子可以形成3个五边形，1个五边形归5个碳原子共用，所以1个碳原子可以形成个五边形，20个原子可以形成×20＝12个正五边形；1个碳原子与其他碳原子可以形成3条棱，每条棱有2个碳原子，1个碳原子可以形成条棱，所以共有×20＝30条棱。
【即时训练2】 答案：
解析：一个NaCl晶胞中含有4个Na＋和4个Cl－，可知一个CaO晶胞中含有4个Ca2＋和4个O2－，所以1 mol CaO晶胞的质量为56×4 g，体积为 cm3，所以1个晶胞的体积为cm－3。
误区警示
【跟踪练习】 答案：× × √ × √
解析：1.正确的为1s22s22p63s23p63d64s2；2.正确的为1s22s22p63s23p63d6；3.由H2O2可知正确。
创新模拟·预测演练
1．答案：(1)3d5 (2)四 Ⅷ (3)2Co(OH)3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋6H2O (4)
解析：由A、B同周期且同族可知A、B在Ⅷ族，由实验Ⅰ可知A为Fe，B为Co；(3)由实验Ⅱ及B元素的常见价态为＋2、＋3价，可知Co(OH)3与盐酸反应生成氯气、CoCl2、H2O，配平即可；(4)一个NaCl晶胞中含有4个Na＋和4个Cl－，可知一个FeO晶胞中含有4个Fe2＋和4个O2－，所以1 mol FeO晶胞的质量为72×4 g＝288 g，体积为 cm3，所以1个晶胞的体积为 cm3，因为晶胞是立方体，所以由立方体的体积公式即可求出立方体边长。
2．答案：(1)O＞S＞H
(2)极性
(3)H2O2分子间存在氢键，与水分子可形成氢键
(4)4 甲烷形成的晶体是分子晶体，分子间依靠范德华力相结合，因范德华力较弱，故其熔点低，在常温常压下只能以气体形式存在
解析：(2)H2O2的结构为H—O—O—H，氧原子有孤对电子为极性分子；(3)熔沸点、溶解性要从分子的极性及氢键的角度分析，H2S和H2O2均是极性分子且分子量相同，所以只能从氢键角度分析；(4)一个晶胞中含有×8＋×6＝4个甲烷分子。
3．答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
(2)大
(3)①③
(4)8
解析：A为H、B为F、C的电子排布式1s22s22p3为N、E为Cu、D为第四周期的主族元素，最外层有两个电子，所以为Ca；(2)N的2p轨道半充满比较稳定，第一电离能大于O的；(3)[Cu(NH3)4]2＋中存在铜与氨分子之间的配位键还有氮氢之间的极性共价键；(4)选择右面面心的D(Ca)，在此晶胞中有4个B(F－)离子与之配位，同理与此晶胞右面紧连的晶胞中也有4个；此晶胞中含有8个F－、Ca2＋为×8＋×6＝4个，所以1 mol晶胞的质量为78×4 g，一个晶胞的质量为 g，除以密度即得体积。
4．答案：(1)＞(或大于)
(2)[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2
(3)NH3分子间形成氢键
(4)非极性 2 原子晶体
解析：B原子得到一个电子后3p轨道全充满，可知B为Cl，A为Na；C原子的p轨道半充满，可知C为ⅤA族元素，且氢化物沸点最低，所以C为P；D、E为ⅣA族元素，由E在其最高价氧化物中的质量分数为46.67%，可知E为Si、D为碳，X为S。(1)P原子3p轨道半充满，第一电离能大于S的；(2)26－18＝8，价层电子数为8，核外电子排布式为[Ar]3d64s2；(3)NH3中N原子与3个H原子形成3个σ键。
高考资源网
w。w-w*k&s%5￥u
高考资源网
w。w-w*k&s%5￥u
【点此下载】