1、专题提升课 物质结构与性质解题策略【归纳整合】高考中考查物质结构与物质的题型一般从原子结构、分子结构、晶体结构三个角度综合考查,快速准确求解的关键是熟练掌握各部分知识的内涵与外延。1.原子(离子)结构知识关系 对原子(离子)结构的考查,核心是对能级顺序(构造原理)、泡利原理、洪特规则及洪特规则特例的运用情况的考查。对元素性质的考查主要集中在电负性强弱的比较、第一电离能大小的比较两方面,考生可结合原子结构知识,运用元素性质变化规律与洪特规则特例等进行解题。2.分子结构知识关系 熟练掌握分子中中心原子的杂化轨道类型的分析方法(价层电子对数的计算)、分子空间构型的判断技巧(价层电子对互斥理论)、共价
2、键类型的分析与判断技巧等是解答此题的关键。3.晶体结构知识关系 进行有关晶胞的计算时,要注意以下几点:(1)注意观察给出的晶体结构是否是晶胞结构,若不是晶胞结构,必须还原出晶胞结构后才能按均摊法计算。(2)注意观察给出的晶胞的形体。如果是六棱柱,易惯性思维按照立方晶胞计算导致错误,实际上其顶角原子为6个晶胞共用,竖棱上原子为3个晶胞共用,底面棱上原子为4个晶胞共用,面上原子为2个晶胞共用,体内原子完全属于该晶胞。(3)注意观察原子间的距离与晶胞参数(棱长)的关系。注意两个原子间的距离 是面对角线长度的 ,还是体对角线长度的 或 。(4)注意单位换算问题。密度单位一般用gcm-3,其他长度单位均
3、需进行转 化。1 m=100 cm=1109 nm=11012 pm。121214【典例示范】【典例】(2020全国卷)钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料，回答下列问题：(1)基态Ti原子的核外电子排布式为_。(2)Ti的四卤化物熔点如下表所示，TiF4熔点高于其他三种卤化物，自TiCl4至TiI4熔点依次升高，原因是_。化合物 TiF4 TiCl4 TiBr4 TiI4 熔点/377-24.12 38.3 155(3)CaTiO3的晶胞如图(a)所示，其组成元素的电负性大小顺序是_；金属 离子与氧离子间的作用力为_，Ca2+的配位数是_。
4、(4)一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2+、I-和有机碱离 子 ，其晶胞如图(b)所示。其中Pb2+与图（a）中_的空间位置 相同，有机碱 中，N原子的杂化轨道类型是_；若晶胞参数为 a nm，则晶体密度为_gcm-3（列出计算式）。33CH NH33CH NH(5)用上述金属卤化物光电材料制作的太阳能电池在使用过程中会产生单质铅和碘，降低了器件效率和使用寿命。我国科学家巧妙地在此材料中引入稀土铕（Eu）盐，提升了太阳能电池的效率和使用寿命，其作用原理如图（c）所示，用离子方程式表示该原理_、_。【解析】(1)Ti是22号元素,位于元素周期表第4周期第B族,其基态原子核 外电
5、子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2。(2)F的电负性强，故TiF4属于离子化 合物，形成离子晶体，熔点较高，而自TiCl4至TiI4均为共价化合物，形成分 子晶体，熔沸点很低，且随相对分子质量的增大分子间作用力增大，熔点逐 渐升高。(3)同一周期自左到右的电负性逐渐增大，同一主族自上而下的电负 性逐渐减小，即OSSeTiCa；阴阳离子之间存在离子键，由晶体结构 知Ca2+的周围与其最近且等距离的O2-有12个，故配位数是12。(4)图(b)中 Pb2+周围围绕6个I-，图(a)中Ti4+周围围绕6个O2-，故位置相同。有机碱 中，N原子的价层电子对数为4,所以氮原子的杂化形式
6、为sp3；由晶体 结构知晶胞中含有3个I-、1个Pb2+、1个 ，晶胞的质量为(127+207+32)g g，则晶体密度为 gnm-3=1021 gcm-3。(5)由图(c)知，第一个过程Eu3+Eu2+、PbPb2+，离子 方程式为2Eu3+Pb=2Eu2+Pb2+，第二个过程Eu2+Eu3+、I2I-，离子方程 式为2Eu2+I2=2Eu3+2I-。33CH NH33CH NHA3NA1NA1NA620N3A620Na3A620aN答案：(1)1s22s22p63s23p63d24s2 (2)TiF4为离子化合物，熔点高，其他三种均为共价化合物，随相对分子质量的增大分子间作用力增大，熔点逐
7、渐升高(3)OTiCa 离子键 12(4)Ti4+sp3(5)2Eu3+Pb=2Eu2+Pb2+2Eu2+I2=2Eu3+2I-213A62010aN【规律方法】物质结构题目的答题技巧：(1)依性质,定位置，定种类,巧推断(2)明规律，找特例,看条件,巧分析(3)明要求，知元素，用原理,写或判(4)明规律,巧判断,析原理,能解释(5)分析结构，确定方法,判断类型(6)找中心，用方法,定杂化，判构型(7)定模型,定个数,快计算【素养训练】1.(2020南宁高二检测)硫酸铵(NH4)2SO4是一种优良的氮肥,适用于一般土壤和作物,能使枝叶生长旺盛,提高果实品质和产量,增强作物对灾害的抵抗能力,可作
8、基肥、追肥和种肥,与氢氧化钙在加热的条件下可以生成氨气。根据所学知识回答下列问题:(1)基态S原子的价电子排布式为_,能量最高的电子所处的能层的符号为_。(2)空间构型为_,中心原子的轨道杂化方式是_,写出一个 与 互为等电子体的分子的化学式_。(3)氨气的沸点(-33.5)高于硫化氢的沸点(-60.4)的主要原因是:_ _。(4)O、N、S的第一电离能从大到小的顺序是_。(5)硫酸铜溶液中通入过量的氨气会生成Cu(NH3)4SO4,1 mol的Cu(NH3)42+中 键的个数为_。24SO 24SO(6)以四氯化钛、碳化钙、叠氮酸盐作原料,可以生成碳氮化钛化合物。其结构如图所示,这种碳氮化钛
9、化合物的化学式为_。若将该晶体的晶胞重新切割,使碳原子位于新晶胞的上下面心,则氮原子在新晶胞中的位置是_。【解析】(1)基态S原子最外层有6个电子,排布在3s、3p能级上,所以基态S原 子的价电子排布式为3s23p4;离原子核越远能量越高,能量最高的电子所处的能 层是第三层,符号为M;(2)S原子的价电子对数是 =4,孤电子对为0,所以 空间构型为正四面体;S原子轨道杂化方式为sp3;等电子体是指具有相同 价电子数目和原子数目的分子或离子,所以与 互为等电子体的分子的化 学式是CCl4或SiF4;(3)氨气分子间有氢键,H2S分子间没有氢键,所以氨气的沸 点高于硫化氢的沸点;(4)N原子2p轨
10、道为半充满状态,所以第一电离能大于相 邻的O原子,同主族元素从上到下第一电离能逐渐减小,所以第一电离能O大于S 62424SO 24SO 原子,所以O、N、S的第一电离能从大到小的顺序是NOS;(5)Cu和N之间是配 位键、N和H之间是共价键,单键都是 键,所以1 mol的Cu(NH3)42+中 键的个 数为16NA;(6)Ti原子数是12 +1=4、N原子数是6 =3、C原子数是8 =1,化学式是Ti4CN3;根据晶胞结构,若碳原子位于新晶胞的上下面心,则氮 原子在新晶胞中的位置是顶点和前后左右面心。121418答案:(1)3s23p4 M(2)正四面体 sp3 CCl4或SiF4(3)均为
11、分子晶体,而氨气分子间有氢键,H2S分子间没有氢键(4)NOS(5)16NA(6)Ti4CN3 顶点和前后左右面心 2.(2020青岛高二检测)物质的结构决定性质。回答下列有关问题:(1)BF3的空间构型为_。中心原子的杂化类型是_。(2)H2S的沸点比H2O2的沸点_(选填“高”或“低”);氮化铝、氮化硼、氮化镓三种晶体的结构与金刚石类似,其中熔点最高的是_。(3)从分子结构的角度分析“白磷不溶于水,易溶于CS2”的原因_ _。23SO(4)CuCl难溶于水但易溶于氨水,其原因是_;此化合物的氨水溶液遇到空气则被氧化为深蓝色,深蓝色溶液中阳离子的化学式为_。(5)已知CaF2晶胞结构如图所示
12、,晶体密度为 gcm-3,则晶胞的边长是_cm。(NA表示阿伏加德罗常数,用含、NA的代数式表达)(6)一种铜金合金晶体具有立方最密堆积的结构,在晶胞中Cu原子处于面心、Au原子处于顶点位置,该晶体中原子之间的作用力是_;该晶体具有储氢功能,氢原子可进入到Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待,该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构相似,该晶体储氢后的化学式为_。【解析】(1)BF3中B原子形成3个BF键,没有孤电子对,价层电子对数3+0=3,空 间构型为平面正三角形;中心原子S原子孤电子对数=1,杂化 轨道数目=3+1=4,S原子采取sp3杂化;(2)H2O2分
13、子之间形成氢键,而H2S分子之间不能形成氢键,常温下前者为液体,后者为气体,故H2S的沸点比H2O2的沸点低;均属于原子晶体,原子半径BAlGa,共价键键长:NBNAlNAlNGa,因此BN的熔点最高;23SO 622 32(3)白磷是非极性分子,水是极性分子,CS2是非极性分子,相似相溶,因此白磷不 溶于水,易溶于CS2;(4)Cu+可与氨形成易溶于水的配位化合物(或配离子),所以该化合物易溶于氨 水,此化合物的氨水溶液遇到空气则被氧化为深蓝色,深蓝色溶液中阳离子的 化学式为Cu(NH3)42+;(5)晶胞中黑色球数目为8,白色球数目=8+6=4,故黑色球为F,白色球为 Ca,晶胞质量=g,
14、晶胞体积=cm3,则晶胞的边长=1812A4 408 19N A4408 19N 3A312 cmN；(6)该合金晶体中原子之间的作用力为金属键;该晶胞中Au原子个数=8 =1、Cu原子个数=6 =3,氢原子可进入Cu原子与Au原子构成的四面体空隙 中,H原子应位于晶胞内部,若将Cu原子与Au原子等同看待,该晶体储氢后的晶 胞结构与CaF2的结构相似,CaF2晶胞中含有4个Ca2+和8个F-,氢原子相当于晶胞 中的F-,则晶胞中Cu、Au原子总数与H原子数目之比为12,所以该晶胞中应含 有8个H,该晶体储氢后的化学式为Cu3AuH8。1218答案:(1)平面正三角形 sp3(2)低 BN(3)白磷是非极性分子,水是极性分 子,CS2是非极性分子,相似相溶(4)Cu+可与氨形成易溶于水的配位化合物(或 配离子)Cu(NH3)42+(5)(6)金属键 Cu3AuH8 3A312N
