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2023年全国卷高考化学总复****物质结构与性质?专题突破
[题型分析]物质结构与性质这局部知识主要出现在选择题及选考题中。在选择题中,主要是有关原子结构的计算、同位素、元素周期律中物质或元素性质的递变规律、元素在周期表中的位置与其性质的关系、化合物中原子的电子排布、分子的结构、晶体的结构和性质、新发现的元素等。在非选择题中,主要考查元素的推断,物质的结构、性质、位置三者的关系。通过近几年的高考情况以及最新的考试说明,该局部知识在一些省市中考查选择题,新课标、山东、江苏等试卷以选考题的形式出现,重点考查原子结构和同位素的考点,常以重大科技成果为题材,寓教于考;化学键类型与晶体类型的判断、成键原子最外层8电子结构的判断、离子化合物和共价化合物的电子式、各类晶体物理性质的比拟、晶体的空间结构等。
【例题演练】
☆★考点一:原子结构与性质
1、原子核外电子运动状态,以及电子云、电子层〔能层〕、原子轨道〔能级〕的含义.
电子云:,电子出现的时机大,电子云密度越大;离核越远,电子出现的时机小,电子云密度越小.
电子层〔能层〕:根据电子的能量差异和主要运动区域的不同,、L、M、N、O、P、Q.
原子轨道〔能级即亚层〕:处于同一电子层的原子核外电子,也可以在不同类型的原子轨道上运动,分别用s、p、d、f表示不同形状的轨道,s轨道呈球形、p轨道呈纺锤形,、3、5、7.
2、能级交错图和1-36号元素的核外电子排布式.
①根据构造原理,基态原子核外电子的排布遵循图⑴箭头所示的顺序。
②根据构造原理,可以将各能级按能量的差异分成能级组如图⑵所示,由下而上表示七个能级组,其能量依次升高;在同一能级组内,从左到右能量依次升高。基态原子核外电子的排布按能量由低到高的顺序依次排布。
3、元素电离能和元素电负性
〔1〕第一电离能:气态电中性基态原子失去1个电子,转化为气态基态正离子所需要的能量叫做第一电离能。常用符号I1表示,单位为kJ/mol。
〔2〕元素的电负性:元素的原子在分子中吸引电子对的能力叫做该元素的电负性。
【例1】有X、Y、Z三种短周期元素,原子半径大小关系为r〔Y〕>r〔X〕>r〔Z〕,原子序数之和为16,X、Y、Z三种元素的常见单质在适当条件下可发生如下变化,其中B和C均为10电子分子。以下说法不正确的选项是
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〔〕
。
【答案】D
☆★考点二:化学键与物质的性质
1、离子键
〔1〕化学键:、共价键和金属键.[来源:学|科|网Z|X|X|K]
〔2〕离子键:阴、阳离子通过静电作用形成的化学键.
离子键强弱的判断:离子半径越小,离子所带电荷越多,离子键越强,离子晶体的熔沸点越高.
2、共价键的主要类型σ键和π键
〔1〕共价键的分类和判断:σ键〔“头碰头〞重叠〕和π键〔“肩碰肩〞重叠〕、极性键和非极性键,还有一类特殊的共价键-配位键.
〔2〕共价键三参数.
概念
对分子的影响
键能
拆开1mol共价键所吸收的能量〔单位:kJ/mol〕
键能越大,键越牢固,分子越稳定
键长
成键的两个原子核间的平均距离〔单位:10-10米〕
键越短,键能越大,键越牢固,分子越稳定
键角
分子中相邻键之间的夹角(单位:度〕
键角决定了分子的空间构型
共价键的键能与化学反响热的关系:反响热=所有反响物键能总和-所有生成物键能总和.
3、极性键和非极性键
〔1〕共价键:原子间通过共用电子对形成的化学键
〔2〕键的极性
极性键:不同种原子之间形成的共价键,成键原子吸引电子的能力不同,共用电子对发生偏移
非极性键:同种原子之间形成的共价键,成键原子吸引电子的能力相同,共用电子对不发生偏移
〔3〕分子的极性
①极性分子:正电荷中心和负电荷中心不相重合的分子
非极性分子:正电荷中心和负电荷中心相重合的分子
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②分子极性的判断:分子的极性由共价键的极性及分子的空间构型两个方面共同决定.
非极性分子和极性分子的比拟
非极性分子
极性分子
形成原因
整个分子的电荷分布均匀,对称
整个分子的电荷分布不均匀、不对称
存在的共价键
非极性键或极性键
极性键
分子内原子排列
对称
不对称
举例说明:
分子
共价键的极性
正负电荷中心
结论
举例
同核双原子分子
非极性键
重合
非极性分子
H2、N2、O2
异核双原子分子
极性键
不重合
极性分子
CO、HF、HCl
异核多原子分子[来源:]
分子中各键的向量和为零[来源:学。科。网]
重合
非极性分子[来源:Z*xx*]
CO2、BF3、CH4[来源:学§科§网]
分子中各键的向量和不为零
不重合
极性分子
H2O、NH3、CH3Cl
③相似相溶原理:极性分子易溶于极性分子溶剂中〔如HCl易溶于水中〕,非极性分子易溶于非极性分子溶剂中〔如CO2易溶于CS2中〕
4、分子的空间立体结构
常见分子的类型与形状比拟
分子类型
分子形状
键角
键的极性
分子极性
代表物
A
球形
非极性
He、Ne
A2
直线形
非极性
非极性
H2、O2
AB
直线形
极性
极性
HCl、NO
ABA
直线形
180°
极性
非极性
CO2、CS2
ABA
V形
≠180°
极性
极性
H2O、SO2
A4
正四面体形
60°
非极性
非极性
P4
AB3
平面三角形
120°
极性
非极性
BF3、SO3
AB3
三角锥形
≠120°
极性
极性
NH3、NCl3
AB4
正四面体形
109°28′
极性
非极性
CH4、CCl4
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AB3C
四面体形
≠109°28′
极性
极性
CH3Cl、CHCl3
AB2C2
四面体形
≠109°28′
极性
极性
CH2Cl2
直线
三角形
V形
四面体
三角锥
V形H2O
【例2】以下有关说法不正确的选项是〔〕
-的空间构型是正四面体形
【答案】D
☆★考点三:晶体结构与性质
1、离子晶体
①离子键的强弱可以用晶格能的大小来衡量,,离子晶体的熔点越高、硬度越大.
②离子晶体:通过离子键作用形成的晶体.
典型的离子晶体结构:NaCl型和CsCl型.***化钠晶体中,每个钠离子周围有6个***离子,每个***离子周围有6个钠离子,每个***化钠晶胞中含有4个钠离子和4个***离子;***化铯晶体中,每个铯离子周围有8个***离子,每个***离子周围有8个铯离子,每个***化铯晶胞中含有1个铯离子和1个***离子。
NaCl型晶体
CsCl型晶体
每个Na+离子周围被6个C1—离子所包围,同样每个C1—也被6个Na+所包围。
每个正离子被8个负离子包围着,同时每个负离子也被8个正离子所包围。
晶胞中粒子数的计算方法--均摊法.
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位置
顶点
棱边
面心
体心
奉献
1/8
1/4
1/2
1
2、分子晶体
〔1〕分子间作用力的含义,化学键和分子间作用力的区别
分子间作用力:,比化学键弱得多,包括范德华力和氢键.
范德华力一般没有饱和性和方向性,而氢键那么有饱和性和方向性.
〔2〕分子晶体的含义,分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响.
分子晶体:分子间以分子间作用力〔范德华力、氢键〕、干冰.
分子间作用力强弱和分子晶体熔沸点大小的判断:组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大,克服分子间引力使物质熔化和气化就需要更多的能量,熔、沸点越高。但存在氢键时分子晶体的熔沸点往往反常地高.
〔3〕氢键的存在对物质性质的影响
NH3、H2O、HF中由于存在氢键,使得它们的沸点比同族其它元素氢化物的沸点高
影响物质的性质方面:增大溶沸点,增大溶解性
表示方法:X—H∙∙∙Y(NOF)一般都是氢化物中存在
3、原子晶体
〔1〕原子晶体:所有原子间通过共价键结合成的晶体或相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体
〔2〕典型的原子晶体有金刚石〔C〕、晶体硅(Si)、二氧化硅〔SiO2〕
金刚石是正四面体的空间网状结构,最小的碳环中有6个碳原子,每个碳原子与周围四个碳原子形成四个共价键;晶体硅的结构与金刚石相似;二氧化硅晶体是空间网状结构,最小的环中有6个硅原子和6个氧原子,每个硅原子与4个氧原子成键,每个氧原子与2个硅原子成键
〔3〕共价键强弱和原子晶体熔沸点大小的判断:原子半径越小,形成共价键的键长越短,共价键的键能越大,:金刚石>碳化硅>晶体硅.
4、分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别.
晶体类型
原子晶体
分子晶体
金属晶体
离子晶体
粒子
原子
分子
金属阳离子、自由电子
阴、阳离子
粒子间作用〔力〕
共价键
分子间作用力
复杂的静电作用
离子键
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熔沸点
很高
很低
一般较高,少局部低
较高
硬度
很硬
一般较软
一般较硬,少局部软
较硬
溶解性
难溶解
相似相溶
难溶〔Na等与水反响〕
易溶于极性溶剂
导电情况
不导电
〔除硅〕
一般不导电
良导体
固体不导电,熔
化或溶于水后导电
实例
金刚石、水晶、碳化硅等
干冰、冰、纯硫酸、H2(S)
Na、Mg、Al等
NaCl、CaCO3
NaOH等
【例3】晶体的表达中,正确的选项是〔〕
,共价键的键能越大,熔、沸点越高
,分子间的作用力越大,该分子越稳定
,共价键的键能越大,熔、沸点越高
,但一定不含非极性共价键
【答案】A
☆★考点四:简单配合物
简单配合物的成键情况
概念
表示
条件
共用电子对由一个原子单方向提供应另一原子共用所形成的共价键。
AB
电子对给予体电子对接受体
其中一个原子必须提供孤对电子,另一原子必须能接受孤对电子的轨道。
〔1〕配位键:一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的共价键。即成键的两个原子一方提供孤对电子,一方提供空轨道而形成的共价键。
〔2〕配合物:由提供孤电子对的配位体与接受孤电子对的中心原子(或离子)以配位键形成的化合物称配合物,又称络合物。
①形成条件:
(或离子)必须存在空轨道;
.
②配合物的组成
③配合物的性质:,,配合物的稳定性与配体的性质有关。
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【例4】配位化合物的数量巨大,组成和结构形形色色,丰富多彩。请指出配合物[Cu(H2O)4](OH)2的中心离子、配体、中心离子的电荷数和配位数〔〕
+、H2O、+2、4 +、H2O、+1、4
+、OH-、+2、2 +、H2O、+2、2
【答案】A
【真题回访】
1.[选修3——物质结构与性质]〔6分〕
以下表达正确的有〔〕
,锰原子价电子层中未成对电子数最多
,HCl的沸点最低的原因是其分子间的范德华力最小
【答案】BC
2.【2023新课标1卷】[化学——选修3:物质结构与性质]〔15分〕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。答复以下问题:
〔1〕元素K的焰色反响呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为_______nm〔填标号〕。
〔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___________________________。
〔3〕X射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在离子。离子的几何构型为_____________,中心原子的杂化形式为________________。
〔4〕KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如下图。K与O间的最短距离为______nm,与K紧邻的O个数为__________。
〔5〕在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,那么K处于______位置,O处于______位置。
【参考答案】〔1〕A〔2〕N球形K的原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱
〔3〕V形sp3〔4〕 12〔5〕体心棱心
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3.【2023新课标2卷】[化学——选修3:物质结构与性质]〔15分〕
我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl〔用R代表〕。答复以下问题:
〔1〕氮原子价层电子的轨道表达式〔电子排布图〕为_____________。
〔2〕元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能〔E1〕。第二周期局部元素的E1变化趋势如图〔a〕所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是___________;氮元素的E1呈现异常的原因是__________。
〔3〕经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图〔b〕所示。
①从结构角度分析,R中两种阳离子的相同之处为_________,不同之处为__________。〔填标号〕
②R中阴离子中的σ键总数为________个。分子中的大π键可用符号表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数〔如苯分子中的大π键可表示为〕,那么中的大π键应表示为____________。
③图〔b〕中虚线代表氢键,其表示式为()N−H…Cl、____________、____________。
〔4〕R的晶体密度为dg·cm−3,其立方晶胞参数为anm,晶胞中含有y个[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]单元,该单元的相对质量为M,那么y的计算表达式为______________。
【答案】〔1〕〔2〕同周期元素随核电荷数依次增大,原子半径逐渐变小,故结合一个电子释放出的能量依次增大N原子的2p轨道为半充满状态,具有额外稳定性,故不易结合一个电子
〔3〕①ABDC ②5③(H3O+)O-H…N()()N-H…N()
〔4〕
4.【2023江苏卷】[物质结构与性质]铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、***和乙醇参与。
〔1〕Fe3+基态核外电子排布式为____________________。
〔2〕***()分子中碳原子轨道的杂化类型是_______________,1mol***分子中含有σ键的数目为______________。
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〔3〕C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为________________。
〔4〕乙醇的沸点高于***,这是因为____________________。
〔5〕某FexNy的晶胞如题21图−1所示,Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型产物Fe(x−n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如题21图−2所示,其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为___________。
【答案】〔1〕[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5〔2〕sp2和sp39mol〔3〕H<C<O
〔4〕乙醇分子间存在氢键〔5〕Fe3CuN
,最外层只有1个电子,次外层的所有原子轨道均充满电子。元素Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。答复以下问题:
〔1〕单质M的晶体类型为______,晶体中原子间通过_____作用形成面心立方密堆积,其中M原子的配位数为______。
〔2〕元素Y基态原子的核外电子排布式为________,其同周期元素中,第一电离能最大的是______〔写元素符号〕。元素Y的含氧酸中,酸性最强的是________〔写化学式〕,该酸根离子的立体构型为________。
〔3〕M与Y形成的一种化合物的立方晶胞如下图。
①该化合物的化学式为_______,晶胞参数a=,此晶体的密度为_______g·cm–3。〔写出计算式,不要求计算结果。阿伏加德罗常数为NA〕
②该化合物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那么被氧化为深蓝色,深蓝色溶液中阳离子的化学式为_______。
【答案】〔1〕金属晶体金属键12〔每空1分,共3分〕
〔2〕1s22s22p63s23p5ArHClO4正四面体〔每空1分,共4分〕
〔3〕①CuCl〔每空2分,共4分〕
②Cu+可与氨形成易溶于水的配位化合物〔或配离子〕[Cu(NH3)4]2+(2分,1分,共3分)
6.[物质结构与性质][Zn(CN)4]2-在水溶液中与HCHO发生如下反响:
4HCHO+[Zn(CN)4]2-+4H++4H2O=[Zn(H2O)4]2++4HOCH2CN
〔1〕Zn2+基态核外电子排布式为____________________。
〔2〕1molHCHO分子中含有σ键的数目为____________mol。
〔3〕HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是______________。
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〔4〕与H2O分子互为等电子体的阴离子为________________。
〔5〕[Zn(CN)4]2-中Zn2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间构型,[Zn(CN)4]2-的结构可用示意图表示为_____________。
【答案】〔1〕1s22s22p62s23p63d10〔或[Ar]3d10〕〔2〕3;〔3〕sp3和sp;〔4〕NH2-;
〔5〕;
:
〔1〕NaCN与NaClO反响,生成NaOCN和NaCl
〔2〕NaOCN与NaClO反响,生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2
HCN〔Ki=×10-10〕有剧毒;HCN、HOCN中N元素的化合价相同。
完成以下填空:
〔5〕上述反响涉及到的元素中,***原子核外电子能量最高的电子亚层是___________;H、C、N、O、Na的原子半径从小到大的顺序为_______。
〔6〕HCN是直线型分子,HCN是___________分子〔选填“极性〞或“非极性〞〕。HClO的电子式为___________。
【答案】
〔5〕2p;H<O<N<C<Na
〔6〕极性;
、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z是一种过渡元素。M基态原子L层中p轨道电子数是s电子的2倍,R是同周期元素中最活泼的金属元素,X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物,Z的基态原子4s和3d轨道半充满。请答复以下问题:
〔1〕R基态原子的电子排布式是①,X和Y中电负性较大的是②〔填元素符号〕。
〔2〕X的氢化物的沸点低于与其组成相似的M的氢化物,其原因是___________。
〔3〕X与M形成的XM3分子的空间构型是__________。
〔4〕M和R所形成的一种离子化合物R2M晶体的晶胞如右图所示,那么图中黑球代表的离子是_________〔填离子符号〕。