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30物质结构与性质本部分内容主要是选考知识，主要考查原子结构、核外电子排布式的书写、第一电离能和电负性的比较，化学键的类型及数目判断、原子的杂化方式，分子结构和性质，分子的空间构型、分子间的作用力、晶体的类型以及晶体化学式的确定等相关知识。1.【2018新课标3卷】锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：（1）Zn原子核外电子排布式为________________。（2）黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能Ⅰ1(Zn)_______Ⅰ1(Cu)（填“大于”或“小于”）。原因是_______________________________________。（3）ZnF2具有较高的熔点（872℃)，其化学键类型是_________；ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是___________________________________________________。（4）《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石（ZnCO3）入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中，阴离子空间构型为________________，C原子的杂化形式为________________。（5）金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为_______________。六棱柱底边边长为acm，高为ccm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为_______________g·cm－3（列出计算式）。2．【2018新课标2卷】硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：H2SS8FeS2SO2SO3H2SO4熔点/℃-85.5115.2600（分解）-75.516.810.3沸点/℃-60.3444.6-10.045.0337.0回答下列问题：（1）基态Fe原子价层电子的电子排布图（轨道表达式）为________________________________，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_______________层。（2）根据价层电子对互斥理论，H2S，SO2，SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是__________。（3）图（a）为S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为_______________________________________________________________________________（4）气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为_____________形，其中共价键的类型有__________种；固体三氧化硫中存在如图（b）所示的三聚分子。该分子中S原子的杂化轨道类型为______________。（5）FeS2晶体的晶胞如图（c）所示，晶胞边长为anm，FeS2相对式量为M、阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为_________________g·cm-3；晶胞中Fe2+位于S22-所形成的的正八面体的体心，该正八面体的边长为____________nm。3．【2018新课标1卷】Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题：（1）下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为_____、_____（填标号）。A．B．C．D．（2）Li+与H−具有相同的电子构型，r(Li+)小于r(H−)，原因是__________________________。（3）LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH4中的阴离子空间构型是__________________。中心原子的杂化形式为__________________，LiAlH4中，存在_________（填标号）。A．离子键B．σ键C．π键D．氢键（4）Li2O是离子晶体，其晶格能可通过图(a)的born−Haber循环计算得到。可知，Li原子的第一电离能为kJ·mol−1，O=O键键能为kJ·mol−1，Li2O晶格能为kJ·mol−1。（5）Li2O具有反萤石结构，晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.4665nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为_____________________g·cm−3（列出计算式）。1.【2018贵州清华中学第一次考试】X、Y、Z、U、W是原子序数依次增大的前四周期元素。其中Y的原子核外有7种运动状态不同的电子；X、Z中未成对电子数均为2；U是第三周期元素形成的简单离子中半径最小的元素；W的内层电子全充满，最外层只有1个电子。请回答下列问题：（1）X、Y、Z的第一电离能从大到小的顺序是(用元素符号表示，下同)。（2）写出W的价电子排布式，W同周期的元素中，与W最外层电子数相等的元素还有。（3）根据等电子体原理，可知化合物XZ的结构式是，YZ－2的VSEPR模型是。（4）X、Y、Z的最简单氢化物的键角从大到小的顺序是(用化学式表示)，原因是。（5）由元素Y与U组成的化合物A，晶胞结构如图所示(黑球表示Y原子，白球表示U原子)，请写出化合物A的化学式，该物质硬度大，推测该物质为晶体。其中Y原子的杂化方式是。（6）U的晶体属于立方晶系，其晶胞边长为405pm，密度是2.70g·cm-3，通过计算确定其晶胞的堆积模型为(填“简单立方堆积”“体心立方堆积”或“面心立方最密堆积”，已知：4053=6.64×107)。2.【2018湖南长郡中学实验班选拔考试】镓、硅、锗、硒的单质及某些化合物都是常用的半导体材料。（1）基态锗原子的电子排布式为，锗、砷、硒三种元素的第一电离能由大到小的顺序为，基态硅原子最高能级的电子云形状为。（2）在水晶柱面上滴一滴熔化的石蜡，用一根红热的铁针刺中凝固的石蜡，实验表明不同方向石蜡熔化的快慢，水晶中硅原子的配位数为。硅元素能与氢元素形成一系列的二元化合物SiH4、Si2H6等，能与氯元素、溴元素分别结合形成SiCl4、SiBr4。这四种物质沸点由高到低的顺序为。丁硅烯(Si4H8)中σ键与π键个数之比为。（3）已知：GaCl3的熔点为77.9℃，沸点为201℃；GeCl4的熔点为-49.5℃，沸点为84℃，则GaCl3的晶体类型为，GaCl3中Ga的杂化轨道类型为，GeCl4的空间构型为。（4）砷化镓的晶胞结构如图所示，若该晶体密度为ρg·cm-3，设阿伏加德罗常数的值为NA，则晶胞参数为(已知相对原子质量Ga为70，As为75)。3.【2018广西五市联考】(1)Ti(BH4)3是一种储氢材料，可由TiCl4和LiBH4反应制得。①基态Ti3+的未成对电子有个。②LiBH4由Li+和BH—4构成，BH—4的空间构型是，B原子的杂化轨道类型是。③某储氢材料是第三周期金属元素M的氢化物，M的部分电离能如表所示。I1/(kJ·mol-1)I2/(kJ·mol-1)I3/(kJ·mol-1)I4/(kJ·mol-1)I5/(kJ·mol-1)738145177331054013630M是(填元素符号)，判断理由为。（2）铜晶体中铜原子的堆积方式如图1所示，铜晶体中原子的堆积模型属于。图1图2（3）A原子的价电子排布式为3s23p5，铜与A形成化合物的晶胞如图2所示(黑点代表铜原子)。①该晶体的化学式为。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则被氧化为深蓝色，深蓝色溶液中阳离子的化学式为。③已知该晶体的密度为ρg·cm-3，阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体中Cu原子和A原子之间的最短距离为体对角线的1/4，则该晶体中Cu原子和A原子之间的最短距离为pm。4.【2018河北三市第二次联考】在一定条件下，金属相互化合形成的化合物称为金属互化物，如Cu9Al4、Cu5Zn8等。（1）某金属互化物具有自范性，原子在三维空间里呈周期性有序排列，该金属互化物属于(填“晶体”或“非晶体”)。（2）基态铜原子有个未成对电子；Cu2+的电子排布式为；在CuSO4溶液中加入过量氨水，充分反应后加入少量乙醇，析出一种深蓝色晶体，该晶体的化学式为，其所含化学键有，乙醇分子中C原子的杂化轨道类型为。（3）铜能与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2，1mol(SCN)2分子中含有σ键的数目为；(SCN)2对应的酸有硫氰酸()、异硫氰酸()两种。理论上前者沸点低于后者，其原因是。（4）ZnS的晶胞结构如图1所示，在ZnS晶胞中，S2-的配位数为。图1图2（5）铜与金形成的金属互化物的晶胞结构如图2所示，其晶胞边长为anm，该金属互化物的密度为g·cm-3。(用含a、NA的代数式表示)一、考点透视1.【答案】（1）[Ar]3d104s2（2）大于；Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子（3）离子键；ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小（4）平面三角形；sp2答案与解析（5）六方最密堆积（A3型）；65×6NA×6×34×a2c【解析】本题是物质结构与性质的综合题，需要熟练掌握这一部分涉及的主要知识点，一般来说，题目都是一个一个小题独立出现的，只要按照顺序进行判断计算就可以了。（1）Zn是第30号元素，所以核外电子排布式为[Ar]3d104s2。（2）Zn的第一电离能应该高于Cu的第一电离能，原因是，Zn的核外电子排布已经达到了每个能级都是全满的稳定结构，所以失电子比较困难。同时也可以考虑到Zn最外层上是一对电子，而Cu的最外层是一个电子，Zn电离最外层一个电子还要拆开电子对，额外吸收能量。（3）根据氟化锌的熔点可以判断其为离子化合物，所以一定存在离子键。作为离子化合物，氟化锌在有机溶剂中应该不溶，而氯化锌、溴化锌和碘化锌都是共价化合物，分子的极性较小，能够溶于乙醇等弱极性有机溶剂。（4）碳酸锌中的阴离子为CO2−3，根据价层电子对互斥理论，其中心原子C的价电子对为3+(4－3×2＋2)×=3对，所以空间构型为正三角形，中心C为sp2杂化。（5）由图示，堆积方式为六方最紧密堆积。为了计算的方便，选取该六棱柱结构进行计算。六棱柱顶点的原子是6个六棱柱共用的，面心是两个六棱柱共用，所以该六棱柱中的锌原子为12×+2×+3=6个，所以该结构的质量为6×65/NAg。该六棱柱的底面为正六边形，边长为acm，底面的面积为6个边长为acm的正三角形面积之和，根据正三角形面积的计算公式，该底面的面积为6×cm2，高为ccm，所以体积为6×cm3所以密度为：g·cm−3。2.【答案】（1）；哑铃（纺锤）（2）H2S（3）S8相对分子质量大，分子间范德华力强（4）平面三角；2；sp3（5）4MNAa3×1021；22a【解析】（1）根据铁、硫的核外电子排布式解答；基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，则其价层电子的电子排布图（轨道表式）为；基态S原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p4，则电子占据最高能是3p，其电子云轮廓图为哑铃（纺锤）形；（2）根据价层电子对互斥理论分析；根据价层电子对互斥理论可知H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数分别是2+6-1×22＝4、2+6-2×22＝3、3+6-2×32＝3，因此不同其他分子的是H2S；（3）根据影响分子晶体熔沸点高低的是分子间范德华力判断；S3、二氧化硫形成的晶体均是分子晶体，由于S3相对分子质量大，分子间范德华力强，所以其熔点沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多；（4）根据价层电子对互斥理论分析；气态三氧化硫以单分子形式存在，根据（2）中分析可知中心原子含有的价层电子对数是3，且不存在孤对电子，所以其分子的立体构型为平面三角形。分子中存在氧硫双键，因此其中共价键的类型有2种，即σ键、π键；固体三氧化硫中存在如图（b）所示的三聚分子，该分子中S原子形成4个共价键，因此其杂化轨道类型为sp3。（5）根据晶胞结构、结合密度表达式计算。根据晶