1、“物质结构与性质”模块的高考试题，稳定和创新是命题的热点，其命题热点主要集中在以下知识点：1能量最低原理、电子排布式、电子排布图、电离能、电负性等。2 键、键、分子的极性、“相似相溶原理”等分子结构与性质。3晶体类型对物质性质的影响，以及四种晶体的结构与性质差异。第十六讲 物质结构与性质原子结构与性质【研习 1】处于短周期的主族元素 A、B、C、D，其离子半径逐渐增大，它们的原子核外都有一个未成对电子。已知 A 和 D 处于同一周期，0.2 mol A单质可以从 D 的氢化物的水溶液中置换出 6.72 L 氢气(标准状况)，试回答：(1)写出元素符号 A：_，B：_，C：_，D：_。(2)比较
2、 C 和 D 的氢化物：沸点_，稳定性_，水溶液的酸性_。(3)元素 A 原子的电子排布图为_。名师答疑 判断电子是否成对，必须写出电子排布式或电子排布图，核外均有一个未成对电子，符合条件的(有价电子构型)：ns1，ns2np1，ns2np5。结合题意知 C、D 为非金属，肯定为 ns2np5 构型，结合离子半径 CHCl HFHCl HClHF(3)分子结构与性质【研习 2】右图是 Na、Cu、Si、H、C、N等元素单质的熔点高低的顺序，其中 c、d 均是热和电的良导体。(1)请写出右图中的 d 单质对应元素原子的电子排布式：_。(2)单质 a、f 对应的元素以原子个数比 11 形成的分子(
3、相同条件下对 H2的相对密度为 13)中含_个 键和_个 键。(3)a 与 b 的元素形成的 10 电子中性分子 X 的空间构型为_；将 X溶于水后的溶液滴入到 AgNO3 溶液中至过量，得到配合物的化学式为_，其中 X 与 Ag之间以_键结合。(4)如图是上述六种元素中的一种元素形成的含氧酸的结构。请简要说明该物质易溶于水的原因：_名师答疑 分析题目所给的几种单质知：H2、N2 属于分子晶体；Na、Cu属于金属晶体；Si、C(金刚石)属于原子晶体。分析图像并综合所学知识知：a 为 H2，b 为 N2，c 为 Na，d 为 Cu，e 为 Si，f 为 C(金刚石)。(1)Cu 原子的电子排布式
4、：1s22s22p63s23p63d104s1。(2)该分子的相对分子质量为 26，最简式为 CH，故该分子为 CHCH，C、H 之间形成 2 个 键，CC 中有 1 个 键，2 个 键，所以分子中含 3 个 键和 2 个 键。(3)NH3 为三角锥形；过量的 NH3 与 Ag以配位键结合形成配合物Ag(NH3)2OH。(4)根据图示分子的结构特点，推断该分子为 HNO3。HNO3 是极性分子，且易与 H2O 分子形成氢键，所以 HNO3 易溶于水。答 案 (1)1s22s22p63s23p63d104s1 或 Ar3d104s1 (2)3 2 (3)三 角 锥 形 Ag(NH3)2OH 配位
5、(4)HNO3 是极性分子，易溶于极性的水中；HNO3分子易与水分子之间形成氢键晶体结构与性质【研习 3】氢是重要而洁净的能源。要利用氢气作为能源，必须解决好安全有效地储存氢气的问题。化学家研究出利用合金储存氢气的方法，其中镧(La)镍(Ni)合金是一种储氢材料，这种合金的晶体结构已经测定，其基本结构单元如图所示，则该合金的化学式可表示为()。ALaNi5 BLaNi CLa14Ni24 DLa7Ni12名师答疑 根据上述物质的结构知，La 原子的数目为 12162123，而Ni 原子的数目为 1212661215，所以 La 与 Ni 的原子个数比为 31515。答案 A易误点核外电子排布的
6、表示形式1电子排布式用数字在能级符号的右上角标明该能级上排布的电子数，即电子排布式，如 Mg：1s22s22p63s2。2电子排布图用一个小方框代表一个轨道，每个轨道中最多可容纳两个电子。如 K：疑难点电负性的应用1确定元素类型(电负性1.8 为非金属元素，电负性1.7 为离子键，两元素电负性差值离子晶体分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等沸点很高，汞、铯等沸点很低。2原子晶体由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石碳化硅硅。3离子晶体一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如
7、熔点：MgOMgCl2RbClCsCl。4分子晶体(1)分子间作用力越大，物质的熔、沸点就越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高。如 H2OH2TeH2SeH2S。(2)组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如SnH4GeH4SiH4CH4。(3)组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如 CON2，CH3OHCH3CH3。5金属晶体金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：NaMgNH3。(2)S 的原子结构示意图核外电子排布式为：1s22s22p63s23p4，因第一电离能与元素非金属性的关系为
8、：元素的非金属性越强，第一电离能越大，故 SAl。(3)Cu2H2SO4(浓)=CuSO4SO22H2O。(4)依据题目中给出的两个热化学方程式，结合盖斯定律可写出 Al 与FeO 反应的热化学方程式。答案(1)二 A 弱(2)1s22s22p63s23p4 大(3)Cu2H2SO4(浓)=CuSO4SO22H2O(4)3FeO(s)2Al(s)=Al2O3(s)3Fe(s)H859.7 kJmol1基态原子的核外电子排布规律：(1)能量最低原理基态原子核外的电子先占有能量最低的原子轨道，当能量较低的原子轨道被占满后，电子才依次进入能量较高的轨道，从而使原子处于能量最低的稳 定 状 态。如 G
9、e 属 于 32 号 元 素，其 核 外 电 子 的 排 布 式 为：1s22s22p63s23p63d104s24p2。(2)泡利原理在每个原子轨道上最多只能容纳 2 个自旋状态相反的电子。(3)洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这样有利于降低体系的能量。洪特规则特例：能量相同的轨道全充满、半充满或全空的状态是比较稳定的。【示范 1】(2011南京二模)Q、R、X、Y、Z 五种元素的原子序数依次递增。已知：Z 的原子序数为 29，其余的均为短周期主族元素；Y 原子价电子(外围电子)排布 msnmpn；R 原子核外 L 层电子数为奇数；Q、X
10、 原子 p 轨道的电子数分别为 2 和 4。请回答下列问题：(1)Z2的核外电子排布式是_。(2)在Z(NH3)42中，Z2的空轨道接受 NH3 分子提供的_形成配位键。(3)Q 与 Y 形成的最简单气态氢化物分别为甲、乙，下列判断正确的是_。a稳定性：甲乙，沸点：甲乙b稳定性：甲乙，沸点：甲乙c稳定性：甲乙，沸点：甲乙d稳定性：甲乙(4)Q、R、Y 三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为_(用元素符号作答)。(5)Q 的一种氢化物的相对分子质量为 26，其中分子中的 键与 键的键数之比为_。(6)五种元素中，电负性最大与最小的两种非金属元素形成的晶体属于_。解析 29 号元素为 Cu。Y
11、价电子：msnmpn 中 n 只能取 2，又为短周期，则 Y 可能为 C 或 Si。R 的核外 L 层电子数为奇数，则可能为 Li、B、N 或F。Q、X 的 p 轨道的电子数分别为 2 和 4，则可能为 C(或 Si)和 O(或 S)。因为五种元素原子序数依次递增，所以可推出：Q 为 C，R 为 N，X 为 O，Y 为 Si。(1)Cu 的价电子排布为 3d104s1，失去两个电子，则为 3d9。(2)Cu2可以与 NH3 形成配合物，其中 NH3 中 N 提供孤对电子，Cu 提供空轨道，形成配位键。(3)Q、Y 的氢化物分别为 CH4 和 SiH4，由于 C 的非金属性强于 Si，则稳定性
12、CH4SiH4。因为 SiH4 的相对分子质量比 CH4 大，故分子间作用力大，沸点高。(4)C、N 和 Si 中，C、Si 位于同一主族，则上面的非金属性强，故第一电离能大，而 N 由于具有半充满状态，故第一电离能比相邻元素大，所以NCSi。(5)C、H 形成的相对分子质量为 26 的物质是 C2H2，结构式为 HCCH，单键是 键，三键中有 2 个 键、1 个 键，所以 键与 键键数之比为 32。(6)电负性最大的非金属元素是 O，最小的非金属元素是 Si，两者构成的SiO2，属于原子晶体。答案(1)1s22s22p63s23p63d9(2)孤对电子(或孤电子对)(3)b(4)SiC”“H
13、Si。(3)SnBr2 中的成键电子形成的两个 SnBr 键与孤对电子相互排斥，尽可能远离，故 SnBr 键的键角小于 120。(4)立方晶胞顶点的粒子被 8 个晶胞共有，每个晶胞只占 8181，中心粒子被单独占有，棱边粒子被 4 个晶胞共有 12143，所以化学式为 BaPbO3，离中心粒子 Ba2最近的 O2共有 12 个。答案(1)sp2 分子间作用力(2)CHSi(3)CSi。(2)SiC 为四面体结构，C 原子为 sp3 杂化，作用力为共价键。(3)SiC 为 20 个电子，故 M 为 Mg；MgO 和 CaO 都属离子晶体，离子半径r(Mg2)CSi(2)sp3 杂化 共价键(3)
14、Mg Mg2半径比 Ca2小，MgO 晶格能大(4)C 的原子半径较小，C、O 原子能充分接近，p-p 轨道肩并肩重叠程度较大，形成较稳定的 键；Si 的原子半径较大，Si、O 原子间距离较大，p-p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的 键【例证 3】(2010江苏高考)乙炔是有机合成工业的一种原料。工业上曾用CaC2 与水反应生成乙炔。(1)CaC2 中 C22 与 O22 互为等电子体，O22 的电子式可表示为_；1 mol O22 中含有的 键数目为_。(2)将乙炔通入Cu(NH3)2Cl 溶液生成 Cu2C2 红棕色沉淀。Cu基态核外电子排布式为_。晶体结构及其应用考向立意1.考
15、查常见晶体的结构特点和性质规律。2.考查有关晶胞的判断和计算。(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈(H2CCHCN)。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是_；分子中处于同一直线上的原子数目最多为_。(4)CaC2 晶体的晶胞结构与 NaCl 晶体的相似(如右图所示)，但 CaC2 晶体中哑铃形 C22 的存在，使晶胞沿一个方向拉长。CaC2 晶体中 1 个 Ca2周围距离最近的 C22 数目为_。点拨(1)C22 与 O22 互为等电子体，等电子体结构和性质都相似，C22 电子式为CC2，所以 O22 的电子式为OO2。在 C22 中 1 mol C22 中含有1 mol 键和 2 mol 键，故 1
16、 mol O22 中也含有 1 mol 键和 2 mol 键，键的数目为 2NA。(2)Cu 原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1，Cu失去了最外层的一个电子，故其核外电子排布式应为 1s22s22p63s23p63d10。(3)丙烯腈的结构简式为，由我们所学知识知，中碳原子的杂化类型是 sp2 杂化，中碳原子的杂化类型是 sp 杂化，故丙烯腈中碳原子轨道杂化类型是 sp 杂化和 sp2 杂化。由乙烯和乙炔的空间构型推知，丙烯腈的空间构型为，分子中处于同一直线上的原子数目最多为 3 个。(4)由图像知，CaC2 晶胞结构在 NaCl 晶胞结构的基础上沿竖直方向拉
17、长，所以距离中心 Ca2最近的 C22 分别在四个侧面中心，故数量为 4。答案(1)OO2 2NA(2)1s22s22p63s23p63d10 或Ar3d10(3)sp 杂化、sp2 杂化 3(4)4晶体晶体结构示意图晶体中粒子分布氯化铯晶体每8个Cs、8个Cl各自构成立方体，在每个立方体的中心有一个异种离子(Cs或Cl)。在每个Cs周围最近的等距离(设为a/2)的Cl有8个，在每个Cs周围最近的等距离(为a)的Cs有6个(上、下、左、右、前、后)，在每个Cl周围最近的等距离的Cl亦有6个二氧化碳晶体每8个CO2构成立方体且在6个面的中心又各占据1个CO2。在每个CO2周围等距离(a/2，a为
18、立方体棱长)最近的CO2有12个(同层4个、上层4个、下层4个)立方面心结构金刚石晶体每个C与另4个C以共价键结合，前者位于正四面体的中心，后四者位于正四面体的顶点，晶体中所有CC键长相等，键角相等(均为10928)；晶体中最小碳环由6个C组成且六者不在同一平面内；晶体中每个C参与了4条CC键的形成，而每条键的贡献只有一半，故C原子数与CC键之比为12SiO2晶体每个Si与4个O结合，前者在正四面体的中心，后四者在正四面体的顶点；同时每个O被两个正四面体所共用，正四面体内键角为10928，每个正四面体占有一个完整的Si,4个“1/2 O原子”，故晶体中Si原子与O原子个数比为1(41/2)12
19、空间网状结构【示范 3】(2011淮安调研)铬同镍、钴、铁等金属可以构成高温合金、电热合金、精密合金等，用于航空、宇航、电器及仪表等工业部门。(1)铬原子的基态电子排布式为_。(2)金属铬的堆积方式属于钾型，其晶胞示意图为_(填序号)。(3)氯化铬酰(CrO2Cl2)常温下为暗红色液体，熔点96.5，沸点 117，能与丙酮(CH3COCH3)、CCl4、CS2 等互溶。固态 CrO2Cl2 属于_晶体；丙酮中碳原子采取的杂化方式为_；CS2 属于_(填“极性”或“非极性”)分子；CCl4 分子的空间构型为_。(4)3 价铬的配合物 KCr(C2O4)2(H2O)2中，配体是_，与C2O24 互
20、为等电子体的分子是(填化学式)_。(5)CrCl36H2O(相 对 分 子 质 量 为 266.5)有 三 种 不 同 颜 色 的 异 构 体：Cr(H2O)6Cl3、Cr(H2O)5ClCl2H2O 和Cr(H2O)4Cl2Cl2H2O。为测定蒸发 CrCl3 溶液析出的暗绿色晶体是哪种异构体，取 2.665 g CrCl36H2O 配成溶 液，滴 加 足 量 AgNO3 溶 液，得 到 沉 淀 1.435 g。该 异 构 体 为_(填化学式)。解析(1)Cr 原子核外有 24 个电子，由“能量相同的原子轨道处于全充满、半充满和全空状态时体系能量较低，原子较稳定”可知，铬原子的基态电子排布式
21、为：1s22s22p63s23p63d54s1 或Ar3d54s1。(2)钾型为体心立方堆积，故铬晶胞示意图为 B。(3)由氯化铬酰的熔沸点等性质知其属于分子晶体；丙酮中甲基碳原子采取 sp3 杂化，羰基碳原子采取 sp2 杂化；CS2 的结构类似于 CO2，属于非极性分子；CCl4 的空间结构同 CH4 一样，空间构型为正四面体形。(4)在配合物中，中心原子是 Cr，配体是 C2O24 和 H2O，C2O24 具有 46 个电子，与 N2O4 互为等电子体。(5)由题中数据计算知 1 mol 配合物只能电离出 1 mol Cl，故该异构体为：Cr(H2O)4Cl2Cl2H2O。答案(1)1s22s22p63s23p63d54s1 或Ar3d54s1(2)B(3)分子 sp2 杂化、sp3 杂化 非极性 正四面体形(4)C2O24、H2O N2O4(5)Cr(H2O)4Cl2Cl2H2O单击此处进入 限时规范训练