2023年高考化学物质结构与性质.pdf

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1、物质结构与性质考情分析考情分析(1)本专题为常考内容，其中微专题1、微专题2和微专题4 都是3年 3 考，属于高频考点；微专题3 3年 1考。(S 试题以原子结构与性质、分子结构与性质、晶体结构与性质等为素材(背景)。(3)主要考查了电子排布式和电子排布图、电离能和电负性、共 价 键 类 型 键、T T键)、杂化轨道类型和空间结构、氢键、晶体的晶胞参数和性质等，主要体现宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、科学态度与社会责任的化学学科核心素养。(4)预测2023年高考仍会在上述命题角度方面继续关注并有所创新。特别要注意晶胞有关计算这一命题角度创新命题。复习时要加强空间结构的想象能力。微 专

2、题1电离能与电负性突破核心整合L 电离能(1)第一电离能：气态基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，符号为A ,单位为k J -m o l-1 o(2)规律a.同周期主族元素：第 I A族元素的第一电离能最小，第V D A 族元素的第一电离能最大，总体呈现从左至右逐渐增大的变化趋势。b.同主族元素：从上至下第一电离能逐渐减小。c.同种原子：逐级电离能越来越大(即/i 12 C H F e o 解析 一般元素的非金属性越强，电负性越大，故电负性由大到小的顺序为0 C H F e o情境素材 2 02 2 年冬奥会的透光气囊材料、富马酸分子结构模型考查角度 电子排布图、电离能、

3、共价键类型、电负性素养立意 宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知变式.元素周期表是判断元素性质的重要依据，下列有关电离能和电负性的比较正确的是（C）A.电负性：N 0 S B.第一电离能：Li CaC.第一电离能：N 0 C D.电负性：L i Ca 解析 一般，同周期主族元素从左到右电负性依次增大，同主族元素，从上到下电负性依次减小、第一电离能逐渐减小。Li、K 同主族，K的第一电离能和电负性都小于Li,K、Ca同周期，则Ca的电负性大于K,B、D错误；N 与0位于同周期，电负性：0 N,。和S 位于同主族，所以电负性：0 S,A错误；同周期主族元素的第一电离能从左到右呈增大趋势，一般第H

4、A族、第VA族元素的第一电离能比同周期相邻元素大，所以第一电离能：N O C,C正确。模拟对点演习1.2021重庆渝北测试 下列说法中不正确的是（A）A.基态多电子原子中，p 轨道电子的能量一定比s 轨道电子的能量高B.最外层电子数为4 s l的元素有3 种C.某主族元素的逐级电离能A（数据如下表所示（单位：k j/m o l ）,可推测该元素位于元素周期表第I I I A 族A%4 Is X h 5 7 8 1 8 1 7 2 7 4 5 1 1 5 7 5 1 4 8 3 01 8 3 7 6 2 32 9 3D.在P、S,Mg、Ca,Al、Si三组元素中，每组中第一电离能较大的元素的原子

5、序数之和为41 解析 电子的能量与能层、能级有关，基态多电子原子中，p 轨道电子的能量不一定比s 轨道电子的能量高，如4s 3 p,故 A 错误。最外层电子数为4 s l的元素有3 种，分别为K、C r、Cu,故B 正确。该元素电离能突变在。，其常见化合价为+3 价，可推测该元素位于元素周期表第HIA族，故C 正确。P 的3P轨道处于半满状态，故第一电离能比S 大；Mg的第一电离能比Ca大；Si的第一电离能比Al大，每组第一电离能较大元素的原子序数之和为15+12+14=41,故 D 正确。2.2021新疆乌鲁木齐期中 下列关于电离能和电负性的说法不正确的是（B）A.第一电离能的大小：Mg A

6、 1B.错的第一电离能大于碳而电负性小于碳C.Ni是元素周期表中第28号元素，第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是碳D.F、K、Fe、Ni四种元素中电负性最大的是F 解析 镁的3s能级有2 个电子，轨道全充满，能量低，比较稳定，所以Mg的第一电离能大于A1的第一电离能，故 A 正确；同一主族元素，其第一电离能、电负性随着原子序数的增大而减小，所以褚的第一电离能、电负性都小于碳，故B 错误；Ni的外围电子排布式为3d84s2,3d能级上有2 个未成对电子，第二周期中未成对电子数为2 的元素有C、0,其中C的电负性小，故 C 正确；F、K、Fe、Ni四种元素中F 的非金属性最

7、强，所以F 的电负性最大，故 D 正确。3.2022山东聊城一模 我 国“祝融号”火星车成功着陆火星，其矿脉中含有原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z。已知W、Z 同主族，且Z 的原子序数是W 的2 倍，X的氢化物可用于蚀刻玻璃，Y与Z 最外层电子数之和等于 8。下列说法正确的是（B）A.原子半径：Z Y W XB.简单氢化物的稳定性：X W ZC.X与Z 可形成离子化合物ZX6D.同周期第一电离能小于Z 的元素有5 种 解析 原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z,W、Z 同主族，且Z 的原子序数是W 的2 倍，则W 为0,Z为S；X的氢化物可用于蚀刻玻璃，则X为F 元素，

8、Y与Z 最外层电子数之和等于8,Y的最外层电子数为8-6 =2,则Y为Mg元素。原子半径：Mg S 0 F,A 不符合题意；W、X、Z 分别是0、F、S,非金属性越强对应的简单氢化物越稳定，非金属性：F 0 S,简单氢化物的稳定性：HF H20 H2S,B符合题意；X、Z 分别是F、S元素，SF6为共价化合物，C 不符合题意；Z 为S,位于第三周期，同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但一般第nA族元素第一电离能大于第IIIA族元素,第VA族元素第一电离能大于第VIA族元素，同周期比硫元素第一电离能小的有钠、铝、镁、硅四种元素，D 不符合题意。4.2022广东广州

9、一模 铝离子电池能量密度高、成本低且安全性高，是有前景的下一代储能电池。铝离子电池一般采用离子液体作为电解质，几种离子液体的结构如下。C H,A 1 C 1；I 3 4N H/H 3 cC H3III回答下列问题：(1)基态铝原子的核外电子排布式为Is22s22P63s23D】。解析Al为13号元素，基态铝原子的核外电子排布式为Is22s22P63s23p】。(2)化合物III中0、F、S电负性由大到小的顺序为F 0 S=解析 一般同周期主族元素电负性从左到右逐渐增大，同主族元素电负性从上到下逐渐减小，则电负性大小顺序为F 0 S o微专题2 杂化方式和空间结构突破核心整合1.键参数对分子性质

10、的影响键参数键能-1处 分 子 的 稳 定 性 决定.分子的键长4生分子的空间结构-f 性质1-键 角 2.中心原子价层电子对数、杂化轨道类型与粒子的空间结构价层电子对数234杂化轨道类sp型sp2sp3VSEPR模型直线形平面三角形四面体形粒子组成形式AB2AB2AB3AB2AB3AB4空间结构直线形V 形平面三角形V 形三角锥形正四面体形规律当中心原子无孤电子对时，粒子的空间结构与VSEPR模型一致；当有孤电子对时，空间结构为去掉孤电子对后剩余部分(需要考虑孤电子对对成键电子对的排斥力大小及排斥力大小对键角的影响)高考经典再研典例1 2022全国甲，35节选2008年北京奥运会的“水立方”

11、，在2022年冬奥会上华丽转身为“冰立方”，实现了奥运场馆的再利用,其美丽的透光气囊材料由乙烯(CH2=CH2)与四氟乙烯(CF2=CF2)的共聚物(ETFE)制成。(4)CF2=CF2和ETFE分子中C的杂化轨道类型分别 为 宜 和 症;聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯，从化学键的角度解释原因F的电负性比H大，C F键的键能比C H键的大。1解析CF2=CF2分子中C原子形成碳碳双键，故C原子为sp2杂化；ETFE是乙烯与四氟乙烯的共聚物，不含双键，故在ETFE分子中碳原子为sp3杂化；由于F的电负性比H大，C一F键的键能比C一H键的大，故聚四氟乙烯比聚乙烯稳定o典例2 2021全国乙，35

12、节选(3)Cr(NH3)3(H2O)2Cl2+中配体分子NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和相应的键角如图所示。PH3中P的杂化类型 是 受，H20的键角小于NH3的，分析中因NH?含有一对孤对电子，而b 0含有两对孤对电子。电0中的孤对电子对成键电子对的排斥作用较大。解析PH3中中心原子的价层电子对数=3 +9 x(5-3 x 1)=4,故P原子的杂化方式为sp3；H20中的氧原子有两对孤电子对，而NH3中的氮原子只有一对孤电子对，6 0中。原子的孤电子对数更多，对成键电子对的斥力更大，键角更小。情境素材 2022年冬奥会的透光气囊材料、配离子考查角度 杂化类型、键能与稳定性、键角素养立

13、意 宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知变式.硅及其化合物有许多用途，判断下列说法错误的是(D)同FTTTIA.基态S i原子的价层电子排布图为3s 3PB.SiF4分子的空间结构为正四面体形OHIHOSiOHC.已知H 4S24的结构简式为 OH，则中心原子S i的杂化轨道类型为sp3D.H4SiO4在常温下能稳定存在，因为C的电负性大于硅，所以H4cO4也能稳定存在 解析C、S i都是IVA族的元素，原子最外层都有4个电子，但Si原子可形成H4SiO4,而C原子只能形成H2c。3，是因为S i的原子半径大于C,成键电子对的排斥力弱，而C原子的成键电子对排斥力强，所以H4c。4会迅速脱水生

14、成H2c。3，H2c。3不稳定，最终生成CO2。方法技巧1.用价层电子对互斥模型推测分子或离子空间结构的思维程序确定价层电子对数价层电子对 尽 可 能 入 E远离 日 受 电 去 掉 孤 电-/7 I .均分空间确定孤电子对数孤电子对的排斥作用 较 强，孤电子对与成键电子对尽可能远离2.中心原子价层电子对数(N)的求解方法(1)计算法：中心原子上的孤电子对数=g(a-xb)(a是中心原子的价电子数，b是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，是与中心原子结合的原子数)，N=孤 电 子 对 数 键 数。(2)电子式或结构式法：先写出分子或离子相应的电子式或结构式，观察后再用“N=孤电子对数+c键

15、数”计算。模拟对点演习I.2021湖北武汉联考CH、CH3 CH3都是重要的有机反应中间体，下列有关它们的说法错误的是(A)A.碳原子均采取sp2杂化B.CH、NH3,H3O+的空间结构均为三角锥形C.CH1中碳原子采取sp2杂化，所有原子均共面D.CH J与O FT形成的化合物中不含离子键 解析A项，C H J中C原子采取sp2杂化,CH3中C原子采取sp3杂化,CH*中C原子采取sp3杂化，错误；B项，三者均为三角锥形结构，正确；C项，CH：中C的价层电子对数为3,为sp2杂化，空间结构为平面三角形，正确；D项，CH30H中不含离子键，正确。2.2022广东惠州质检二S与0可形成多种微粒，

16、其中SO；-的空间构型为正四面体形;液态SO3冷却到289.8 K时，能得到一种螺旋状单链结构的固体，其结构如图所示，此固态S03中S原子的杂化轨道类型是 泄。解析S与。可形成多种微粒，其中S O j-中S原子价层电子对数是4+久6+2-4 X 2)=4,无孤电子对，空间构型为正四面体形；液态SO3冷却到289.8 K时，能得到一种螺旋状单链结构的固体，根据结构图可知，此固态SO3中S原子形成4个。键，无孤电子对，杂化轨道类型是sp3。3.2022四川德阳三诊节选 近年来我国科学家发明了F e-N i-P-C系非晶合金电催化剂(成分为Fe80rNixP2o_yCy),是一种良好的析氢反应电催化

17、剂，具有广泛的应用前景。回答下列问题：POC13分子的VSEPR模型为四面体,其中心原子的杂化方式为皿三o 解析POQ3中心原子的价层电子对数为4+5-2X；TX3=4,采取sp3杂化，VSEPR模型为四面体形。4.2022广东，2 0节选 硒(Se)是人体必需微量元素之一，含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。自我国科学家发现聚集诱导发光(A IE)效应以来，AIE在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一种含Se的新型A IE分子IV的合成路线如下：H关于I in三种反应物，下列说法正确的有BDEoA.I中仅有o键B.I中的Se Se键为非极性共价键C.II易溶于水D.II中原子的杂化轨

18、道类型只有s p与sp2E.I III含有的元素中，0电负性最大 解析I中有C键，还有大7T键，故A错误；I中的Se Se键为非极性共价键，故B正确；煌都难溶于水，因此H难溶于水，故C错误；II中苯环上的碳原子和碳碳双键上的碳原子杂化类型为sp2,碳碳三键上的碳原子杂化类型为s p,故D正确；根据同周期主族从左到右元素电负性逐渐增大，同主族元素从上到下电负性逐渐减小，可知IHI含有的元素中，0电负性最大，故E正确。微专题3氢键对物质性质的影响突破核心整合1.氢键对物质熔点、沸点的影响(1)分子间存在氢键时，物质在熔化或汽化时，除破坏普通的分子间作用力外，还需要破坏分子间的氢键，消耗更多的能量，

19、所以存在着分子间氢键的物质一般具有较高的熔点和沸点。例如：第V A VIIA族元素的氢化物中，N&、也0和HF的熔点、沸点比同主族相邻元素的氢化物的熔点、沸点高，这种反常现象是由于它们各自的分子间二 三 四 五周期(2)对于互为同分异构体的物质，能形成分子内氢键的物质的熔点和沸点比能形成分子间氢键的物质的熔点和沸点低。如邻羟基苯甲酸能形成分子内氢键，而对羟基苯甲酸能形成分子间氢键，当对羟基苯甲酸熔化时，需要较多的能量克服分子间氢键，所以对羟基苯甲酸的熔点和沸点高于邻羟基苯甲酸。2.氢键对物质溶解性的影响如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶解性增大。如氨分子与水分子间能形成氢键，且都是极性分子，因

20、此N&极易溶于水。低级的醇、醛、酮等可溶于水，都与它们的分子能与水分子形成氢键有关。3.氢键的存在引起密度的变化由于水分子之间存在氢键，水结冰时，体积变大，密度变小，冰融化成水时，体积减小，密度变大。高考经典再研典例1 2 0 2 2全国甲，3 5节选2 0 0 8年北京奥运会的“水立方”，在2 0 2 2年冬奥会上华丽转身为“冰立方”，实现了奥运场馆的再利用,其美丽的透光气囊材料由乙烯(C H 2 =C H 2)与四氟乙烯(C F 2 =C F 2)的共聚物(E T F E)制成。回答下歹!J问题：(3)固态氟化氢中存在(H F)n形式，画出(H F)3的链状结构H F.H F.H F o1

21、解析 固态氟化氢分子间存在氢键，故(H F)3的链状结构为H F.H F =典例2 2 0 2 2广东，2 0节选 硒(S e)是人体必需微量元素之一，含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。自我国科学家发现聚集诱导发光(A I E)效应以来，A I E在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一种含S e的新型A I E分子I V的合成路线如下：HIV(2)电S e的沸点低于H,0 .其原因是H：,0 分子间形成氢键，H?S e分子间只有范德华力。解析%0和MSe 都是分子晶体，二者结构相似，出0分子间形成氢键，H2S e分子间只有范德华力，故H 2 O 的沸点高于H?S e。情境素材 透光气

22、囊材料、一种含Se的新型AIE分子考查角度 囱键素养立意 宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知变式.下列物质的性质或数据与氢键无关的是(D)A.氨气极易溶于水B.邻羟基苯甲酸COOH()11)的熔点约为1 5 9 汽，对羟基苯甲酸(/)C O O H)的熔点约为2 1 3汽C.乙酸微溶于水，而乙醇可与水以任意比互溶D.1 m o l H F 分解时吸收的热量比1 m o l H C1 分解时吸收的热量多 解析 1 m o l H F 分解时吸收的热量比1 m o l H C1 分解时吸收的热量多的原因是H F 键的键能比H C1 键大，与氢键无关。模拟对点演习1.2 0 2 2 山东临沂一模

23、 短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，其中Z的内层电子数是X最外层电子数的2 倍；基态Y原子的s 轨道电子数与p轨道电子数相等；由这四种元素组成的某种物质常用作消毒剂、漂白剂，其结构式如图所示。下列说法正确的是（C）zY X YW WX X/Z W ZIIYA.原子半径：Y X WB.简单氢化物的沸点：Z Y XC.W 与Y、Z 均可形成含极性键的非极性分子D.同周期中第一电离能小于Y的元素有5 种 解析 W为C,X为N,Y为0,Z为C 1,同周期主族元素从左向右原子半径依次减小，原子半径大小顺序是C N 0 ,故A 错误；X、Y、Z的简单氢化物分别为N H 3、H20 H C1

24、,N H 3和出0存在分子间氢键，H C1 不存在，H C1 沸点最低，常温下，小0为液体，N H 3为气体，则小0沸点高于N&,即沸点：H20 N H3 H C1 ,故 B 错误；C 与0 形成CC）2 ,C 与Q 形成CCI 4，C02、CC14是由极性键构成的非极性分子，故c 正确；同周期主族元素从左向右第一电离能呈增大趋势，但一般I I A族H I A族，V A 族,VI A族，第一电离能比氧元素小的同周期元素有L i、Be、B、C,共有四种，故 D错误。2.2 0 2 1 四川成都期中 下列描述与氢键无关的是（D）A.冰会浮在水面上 B.DNA 呈双螺旋结构C.氨气极易溶于水 D.沸

25、点：S i H4 CH4 解析 水分子间存在氢键，导致水结成冰时体积膨胀，所以冰的密度低于液态水的密度，冰会浮在水面上，与氢键有关，故A 不符合题意；DNA 的双螺旋结构与氢键有关，故 B 不符合题意；氨气因与水分子间形成氢键而增大其溶解度，故 C 不符合题意；S i H 4 和CH 4 不存在分子间氢键，因组成和结构相似，相对分子质量越大，沸点越高，甲烷相对分子质量小于硅烷，CH 4 的沸点比S i 也低，故 D符合题意。3.2021山东潍坊一模 利用超分子可分离C6 0 和C7 0 o将C6 0、C7 0 混合物加入一种空腔大小适配C 6 0 的“杯酚”中进行分离的流程如下。下列说法错误的

26、是A.第一电离能：C 2晶胞中4+位于。2-所构成的正八面体的体心，ZrO2晶胞中Z J+位于。2-所构成的立方体的体心，其晶胞结构如图所示。TiO2晶胞 Nr。2晶胞(1)T i C)2晶胞中。2-的配位数是3。解析 口。2晶胞中4+位于。2-所构成的正八面体的体心，T i4+的配位数为6,晶胞中T i，+的数目为1+8x：=2 ,。2-的数目为2+4x：=4 ,则T i O 2晶胞中。2一的配位数是3 o(2)T i O2 晶胞中A、B 的原子坐标分别为(0.6 9,0.6 9,1)、(0.1 9,0.8 1,0.5),则C、D 原子坐标分别为(0.8 1 0 1 9 0 5)、(0.3

27、L 0.3 L 0)。解析T i C)2晶胞中A、B的原子坐标分别为(0.6 9,0.6 9,1)、(0.1 9,0.8 1,0.5),则C、D 原子坐标分别为(0.8 1,0.1 9,0.5)、(0.3 1,0,3 1,0)。(3)已知二氧化错晶胞的密度为p g/c n?,则晶体中Z r原子和0原子之间的最短距离为，x1焉 x l 0 i p m (列出表达式，设NA为阿伏加德罗常数的值，Z r O2的摩尔质量为M g/m o l )。解析 晶胞体对角线长度等于棱长的百倍，设Z r原子和0原子之间的最短距离为a pm,则晶胞的棱长为患x l()T c m,晶胞中白色球数目为8,灰色球数目为4

28、,即。原子数目为8,Z r原子数目为4,晶胞质量为氏g =(x1 0 i c m)3 x p g/c m3,解得a =xx I O10。解法指导1.熟悉几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目A.N a C l （含个N a+，4 个Cr）B.干冰(含4个C O?)D.金刚石（含8个C）2.宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系1.2021山东泰安二模 设NA为阿伏加德罗常数的值，铜银合金的立方晶胞结构如图所示：原子B的分数坐标为G，0,o1解析 由图可知，原子B的分数坐标为G，0 3）。若该晶体密度为d g -cm-3 ,则铜、锲原子间最短距离为xI O 1。pm o 解析 处于面对角线上的N i、

29、Cu 原子之间距离最近，设二者之间的最短距离为a c m,晶胞面对角线长度等于N i、Cu 原子间最短距离的两倍，而面对角线长度等于晶胞棱长的四倍，晶胞的棱长为2 a cm X/=cm,晶胞质量=59+64x3 I-ZT Z G _Q 59+64X3 ATJZEI A/2 3/251-g ,故（迎Qcm）?x d g cm 3=-g ,解得a=-x ,故NANA 27 dNA铜、银原子间最短距离为4 X 3 的X 1 0 1。p m。2 dNA r2.2 0 2 2 广东广州一模 铝离子电池的其中一种正极材料为A lM n 2（）4，其晶胞中铝原子的骨架如图所示。晶体中与A I 距离最近的A

30、1 的个数为主 解析 晶体中与A 1 距离最近的A 1 的个数为4o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，如图中原子1 的坐标为（I*,，原子2 的坐标为 33）,则原子 3 的坐标为6 4 a。4 4 解析 原子3 的坐标为G 3，；）o已知该晶体属于立方晶系，晶胞参数为a p m,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体的密度为陪 X 1 0 3 0 k c m-（列出计算式）。解析 已知该晶体属于立方晶系，晶胞参数为a p m,阿伏加德罗常数的值为以，题图铝原子的骨架中A l的数目为8X；+6X；+4 =8,则晶体的密度为8 28x 2 0 1 x 1 0

31、3 0g -cm 3 oa3NA&3.2 0 2 1广东珠海模拟 利用新制的Cu(0 H)2检验醛基时，生成红色的CU 2。，若C%。晶体的密度为d g -cm-3,C u和0的原子半径分别为c u P m和r()pm，设阿伏加德罗常数的值为NA,列式表示Cu?。晶胞中原子的空间利用率为n d。祗+味又1。可 X i。%。rn n 解析 空间利用率是晶胞中球的体积与晶胞体积的比值，晶胞中球的体积为(4 x支 武+2 x冶)x l(T 3 0 cm3 ,晶胞的体积可以采用晶胞的密度进行计算，即晶 胞 的 体 积 为 骸 田，因此空间利用率为&NA（2 3 +培）x l0-3 1 0 8x 1 0

32、 0%o4.2 0 2 2山东百师联盟联考 铅磷青铜具有很高的耐腐蚀性和耐磨性，常用于制作耐磨零件和滑动轴承。如图为铅磷青铜的一种晶胞结构，该晶胞的化学式为PbCu3P；已知A点原子的分数坐标为(0,0,0),B点原子的分数坐标为(1,1,0),则C点 原 子 的 分 数 坐 标 应 为；已知晶体的密度为8.85 g -c m-,则晶胞参数为3万 盘 x l0 i pm(设NA为阿伏加德罗常数的值，用含有NA的代数式l X 0.03表 示)。OPbO Cu p 解析 根据晶胞结构可知，晶胞中P b位于顶点，原子个数为J x 8 =l,C u位于面心，原子个数为6 x =3,P位于体心，原子个数

33、为1,因此化学式为Pb C u3P；参考A点和B点的原子分数坐标，可推出C点原子的分数坐标为（；,；）；由题给信息可知，晶胞棱长为3唇】x lO1 p m。2 2 7 /vxo.ob5.氧化亚铁晶体的晶胞如图所示。02-OFe2+已知：氧化亚铁晶体的密度为p g 4 01-3,设NA为阿伏加德罗常数的值。在该晶胞中，与。2-紧邻且等距离的F e 2+数 目 为F e 2+与。2-最短核间距为1010 p m o 解析 根据晶胞图可知，晶胞中含F e 2+个数为8x：+6x：=4,含0Z一个数为o212 x i+1=4 ,晶体的化学式为F e O,由中心的。2一可看出，有6个F e 2+与402

34、-紧邻且等距离；1个氧化亚铁晶胞中含4个F e O,设F e 2+与。2-的最短核间距为d p m ,1 m o l F e O的质量为7 2 g ,氧化亚铁晶体的密度为p g c m-3,则有72X4 _p=（2 d热1。）3，解得d =，总101所以F e 2+与02-的最短核间距为3/x lO1 p m。TP XNA P6.铝、铁和铜都是日常生活中常见的金属，有着广泛的用途。某种A I-F e合金的晶胞如图所示，该合金的化学式为F e 2 A l（或A lF e,）。若晶胞的边长为a n m ,则合金的密度为 空 三:8 c m-3 Fe o Al(四条体对角线的1/4处)1解析 晶胞中

35、含有F e原子个数为:x 8 +；xl 2+Jx6+l=8,含有A l原子数8 4 2为4,因此化学式为F e 2 A l(或A lF e?)。设该晶胞的密度为p g cm,则有p g -c m-3 x (a x 10-7c m)3=x(5 6 x 2 4-2 7)g，则p =。7.2 02 2甘肃二模 高效节能、寿命长的半导体照明产品正在引领照明行业的绿色变革，而氮化钱(G a N)的研制是实现半导体照明的核心技术和基础，当前我国在第三代半导体材料研制方面走在世界的前列。回答下列有关问题。(1)基态G a原子的价层电子排布式为布式p i。解析G a是31号元素，原子核外有31个电子，则基态G

36、 a原子的电子排布式为I s2 2 s2 2 P6 3s2 3P6 3d i 4 s?4 p i ,其价层电子排布式为4 s2 4 Pl。(2)G a N在加热条件下与N a O H溶液发生如下反应：G a N +0 H-+H2O=G a O2 +N H3 T o基态N、0原子分别失去一个电子时，需要吸收能量更多的是N，判断的理由是N原子的2D能级处于半充满的稳定状态。解析N、0元素为同一周期相邻元素，N原子的2 P能级处于半充满的稳定状态，故其第一电离能较大，失去一个电子时需要吸收更多的能量；G a O在高氯酸的热溶液中可以生成化合物 G a(H 2O)6 (C l O4)3，该化合物中提供

37、孤电子对形成配位键的原子为Q ；设NA为阿伏加德罗常数的值，l m ol G a(H 2()6 3+中含有的。键数目为12必;C 10 与电0相比，键角:C 10 JH20 (填或V)。解析 G a(H 2O)6 (C l C)4)3中，水分子中的氧原子提供孤电子对形成配位键；一个 G a(H 2O)6 p+中，有6个配位键，每 个 分 子 内 含 有2个c键，则1 m ol G a(H2O)63+中含有的c键数目为1 8%；C 10 J中C 1原子采用s p 3杂化，不含孤电子对，氏0 中0 原子采用sp3杂化，含有2对孤电子对，斥力大小为：孤电子对之间的孤电子对与成键电子对之间的成键电子对

38、与成键电子对之间的，孤电子对数增多，对成键电子对的斥力增大，因此键角大小为CIO H2O。(3)GaN的一种晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N 原子代替，顶点和面心的碳原子被Ga原子代替。解析 GaN的一种晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N 原子代替，顶点和面心的碳原子被Ga原子代替，则GaN的晶胞结构为，N 原子在如图所示的晶胞中的1、2、3、4 位置。氮化钱中钱原子的杂化方式 为 此，与同一个Ga原子相连的N 原子构成的空间结构为正四面体。解析 以底面上的Ga原子为参照，与同一个Ga原子相连的N 原子有4个，每个N 原子与Ga原子的核间距相等，构成的空间结构为正四面体，则氮化做

39、中钱原子的杂化方式为sp3；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。若沿y 轴投影的晶胞中所有原子的分布图如下所示，则2、3、4原子的分数坐标不可能是d(填字母)。1 4(0.25,0.75,0.75)2 3xa.(0.75,0.75,0.25)b.(0.75,0.25,0.75)c.(0.25,0.25,0.25)d.(0.25,0.7 5,0.25)解析 根据1原子的分数坐标可知2、3、4原子的分数坐标分别为(0.25,0.25,0.25)、(0.7 5,0.7 5,0.25)、(0.7 5,0.25,0.7 5),不可能出现(0.25,0.7 5,0

40、.25),故选d ；G a N晶体中N原子间的核间距为a p m ,G a N的摩尔质量为M g m ori,设阿伏加德罗常数的值为NA,则G a N晶体的密度为E黑 二g -c m-3 o 解析 设晶胞参数为4，则G a N晶体中N原子间的核间距为面对角线长度的一半，即日 =a p m,x=2a p m =V 2a x 10-1 0c m ,1 个 G a N 晶胞中含有 4 个G a原子和4个N原子，则G a N晶体的密度为二 片一31 V g c m 7 =(V NQXJLU)NAV2MX1O30;-g c m J专题突破练1.20 22内蒙古包头二模 在元素周期表中，铜副族(I B族)

41、包括铜、银、金等元素，在生产、生活和科研中都有着广泛用途和重要的研究价值。(1)A g元素在元素周期表分区中属于近区，基态A g原子的价电子排布式为4 d1 0 5 sl o解析 已知A g元素的原子序数为4 7,A g元素在周期表中的位置是第五周期1 B族，属于d s区，基态A g原子的价电子排布式为4 di0 5 s】。(2)硫代硫酸银(A g 2 s2。3)是微溶于水的白色化合物，它能溶于过量的硫代硫酸钠(N a 2 s2 O 3)溶液生成 A g 8 0 3)2产一等配离子。依据VS E PR理论推测S 2。1的空间构型为四面体形,中心原子S的杂化方式为亚2 O 解析S 2。1的中心原

42、子是硫原子，另一个硫原子相当于氧原子，则中心原子硫原子的孤电子对数为6+2-：3 2=0 ,价层电子对数为4 +0 =4,所以空间构型是四面体形，中心原子采用S p3杂化。在 A g(S 2 O 3)2 F-中配位原子是S原子而非0原子，其原因是硫原子比氧原子半径大，更易提供孤电了对与银离子形成配位键。解析 因为硫原子比氧原子半径大，所以更易提供孤对电子与银离子形成配位键，故 A g(S 2 0 3)2 F-中配位原子是硫原子。（3）碘化银常用于做人工增雨剂。其中碘元素形成的最高价氧化物对应水化物有H I。,（偏高碘酸，不稳定）和电1。6 （正高碘酸）等多种形式，它们的酸性H K X t强于H

43、 IOA（填“弱于”“等于”或“强 于 ）。而H I、H B r、H C 1 的水溶液酸性的排序为由强到弱，其结构原因是氯、为、碘的原子半径逐渐增大，H Q、H B r、H-I 键的键长逐渐增大，共价键键能逐渐减弱，所以H I更容易电离出H+,酸性更强。O-HH(解析 也1。6HHo-o/H/中含有5 个羟基氢，为五元酸，含 1 个非羟基氧原子，川。4 为一元酸，含有1 个羟基氢，含 3 个非羟基氧原子，含非羟基氧原子个数越多酸性越强，所以酸性H I。,强于H 5 IO 6；由于氯、澳、碘的原子半径逐渐增大，H C l、H B r、H I键的键长逐渐增大，共价键键能逐渐减弱，所以H I更容易电

44、离出H+,酸性更强，故酸性由强到弱排序为H I H B r H C 1 0（4）在离子晶体中，当0.4 1 4 （阳离子）:r（阴离子）0.7 3 2 时，A B 型化合物往往采用和N a C I晶体相同的晶体结构（如图1）。已知r（A g+）:r。-）=0.5 7 3,但在室温下，A g l 的晶体结构如图2 所示，称为六方碘化银。厂的配位数为4,造成A g l 晶体结构不同于N a C I晶体结构的原因不可能 是 曲（填字母）。图 1 o Ag+图2a.几何因素b.电荷因素c.键性因素 解析 由图2看出，离厂最近且等距离的Ag+有4 个，即厂的配位数为4。由于r（Ag+）:r（）=0,57

45、3,在0.414 r（阳离子）:r（阴离子）B （填“”或“V”）。3d 4s 解析 Ti 的价层电子排布式为3 d 2 4 s 2 ,其价层电子排布图为I TlI I 回；B H；的中心原子B的价层电子对数为4 +（3 +1 4 x 1）=4,B原子采取s p 3 杂化，其空间构型为正四面体形；由B H知H 的电负性大于B。（2）基态铁原子核外电子的运动状态有数 种。F e 成为阳离子时首先失去公轨道电子。F e C l3的熔点为3 06 汽、沸点3 1 5 汽，F e C l3的晶体类型为分子晶住。解析 铁原子核外有2 6 个电子，每个电子的运动状态都不相同，所以铁原子核外电子的运动状态有

46、2 6 种；F e 的价层电子排布式为3 d 6 4 s 2 ,F e 成为阳离子时首先失去的是4 s 轨道上的电子，F e C b 的熔、沸点比较低，所以F e C b 是分子晶体。(3)元素C u 的一种氯化物立方晶胞结构如图所示：原子坐标参数可用来表示晶胞内各原子的相对位置，图中各原子坐标参数如下：A 为(0,0,0)、B为(0,1,1)、C为(1,0,0),则D原子的坐标参数为4441。解析 D位于晶胞内部，根据A、B、C的原子坐标参数可知，D的原子坐标参该晶体中，C u、Q 的微粒个数之比为岂工。解析 该晶胞中，C u 位于内部，共4 个，C 1 位于晶胞的顶点和面心，共8 x J

47、+6 x =4个，所以C u、C l 微粒个数之比为1:1。若晶胞边长为a pm,铜元素微粒半径为bpm,氯元素微粒半径为c pm,则该晶胞的空间利用率(即晶胞中原子体积占晶胞体积的百分率)为1 6叱+c 3)*1 00%(列出计算式)。解析 1 个晶胞中有4 个铜原子、4 个氯原子，占有的体积为4 X 3m然+c3)p m3,晶胞边长为apm,则晶胞体积为a 3 P m 3 ,该晶胞的空间利用率为1 6 n(*)*1 0 0%。3a34.2 0 2 2 河北秦皇岛二模 金属元素C u、Mn、C o、N i 等在电池、储氢材料、催化剂等方面都有广泛应用。请回答下列问题：(1)基态C u 原子中

48、，核外电子占据最高能层的符号是N。解析 铜为第四周期元素，核外电子占据最高能层的符号是N o（2）原子核外运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用+：表示，与之相反的用表示，即称为电子的自旋磁量子数。对于基态N i 原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为土 1 或二1。用 一 叫 TE因 解析 基态N i 原子的价电子排布图为 3 d 4 s,自旋磁量子数的代数和为+1 或-1 o（3）铜镒氧化物（C u M nz O Q 能在常温下催化氧化甲醛（结构如图）生成甲酸。zcH H从原子轨道重叠方式分类，分子中C H键的类型是皿 叱。解析 甲醛分子中C H键是H原子的s 轨道和C原子的s p

49、 2 杂化轨道形成的共价键，类型是s s p 2 o气态时，测得甲酸的相对分子质量大于4 6,其原因可能是两个甲酸分了一间可以通过氢键形成二聚体。解析 两个甲酸分子间可以通过氢键形成二聚体，所以气态时，测得甲酸的相对分子质量大于4 6。（4）CU（N O3）2的溶液呈天蓝色。使溶液呈现天蓝色的四水合铜离子，其空间构型为平面正方形，则CM+的杂化轨道类型为A （填标号）。A.d s p2 B.s p C.s p2 D.s p3 解析 使溶液呈现天蓝色的四水合铜离子，其空间构型为平面正方形，C M+与4 个电0分子形成4 个配位键，其中心离子CM+的杂化轨道类型是d s p?,选A o N O 的

50、空间构型为平面一角形。解析 N O 中N原子的价层电子对数为3+过 产 =3,无孤电子对，空间构型为平面三角形。（5）C o 晶体堆积方式为六方最密堆积，如图所示，已知C o 的原子半径为r,其空间利用率 为 今（用含豆的代数式表示）。解析 C。晶体堆积方式为六方最密堆积，C。的原子半径为r,1 个该晶体结构中含有C o 原子个数为1 2 X ；+2 x ；+3 =6 ；a=2r,c =r,该晶体结构6 2 3八 4 3的体积为3 或（2 r）3 ,则该晶胞的空间利用率为总*=号。5.2 0 2 2 广东联合冲刺模拟“钢是虎，机是翼，钢含机犹如虎添翼”，钢中加入微量钢可起到脱氧和脱氮的作用，改