5个解答题之5---物质结构与性质(选考)

5个解答题之5物质结构与性质(选考)1NO.1历年真题集中研究——明考情2NO.2高考题点逐一研究——清盲点3专题过关检测目录CONTENTSNO.1历年真题集中研究——明考情1．(2018·全国卷Ⅰ)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)。解析：D选项表示基态，为能量最低状态；A、B、C选项均表示激发态，但C选项被激发的电子处于高能级的电子数多，为能量最高状态。DC(2)Li＋与H－具有相同的电子构型，r(Li＋)小于r(H－)，原因是_____________________。解析：Li＋与H－具有相同的电子构型，Li的核电荷数大于H的核电荷数，因此Li的原子核对电子的吸引能力强，即Li＋半径小于H－半径。Li＋核电荷数较大(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．氢键解析：LiAlH4的阴离子为AlH－4，AlH－4中Al的杂化轨道数为4＋3＋12＝4，Al采取sp3杂化，为正四面体构型。LiAlH4是离子化合物，存在离子键，H和Al间形成的是共价单键，为σ键。正四面体sp3AB(4)Li2O是离子晶体，其晶格能可通过图(a)的Born­Haber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。5204982908解析：由题给信息可知，2molLi(g)变为2molLi＋(g)吸收1040kJ热量，因此Li原子的第一电离能为520kJ·mol－1；0.5mol氧气生成1mol氧原子吸收249kJ热量，因此O===O键的键能为498kJ·mol－1；Li2O的晶格能为2908kJ·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)。解析：由题给图示可知，Li位于晶胞内部，O位于顶点和面心，因此一个晶胞有8个Li，O原子个数＝6×12＋8×18＝4。因此一个Li2O晶胞的质量＝8×7＋4×16NAg，一个晶胞的体积为(0.4665×10－7)3cm3，即该晶体密度＝8×7＋4×16NA0.4665×10－73g·cm－3。8×7＋4×16NA0.4665×10－73把脉考点第(1)问考查核外电子排布规则第(2)问考查离子半径大小比较第(3)问考查离子空间构型、中心原子杂化方式、化学键类型判断第(4)问考查电离能、键能、晶格能的求算第(5)问考查晶胞的相关计算2．(2017·全国卷Ⅱ)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)。回答下列问题：(1)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为___________________。解析：根据构造原理可知氮原子价电子排布式为2s22p3，根据洪特规则和泡利原理可写出其价电子的轨道表达式。(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)。第二周期部分元素的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_______________________________________________________________。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，较稳定，故不易结合一个电子从图(a)可以看出：除N外，同周期元素随核电荷数依次增大，E1逐渐增大，这是因为随原子半径逐渐减小，结合一个电子需要释放出更多的能量；N原子的2p轨道处于半充满状态，不易再结合一个电子，故E1呈现异常。(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)A．中心原子的杂化轨道类型B．中心原子的价层电子对数C．立体结构D．共价键类型②R中阴离子N－5中的σ键总数为________个。分子中的大π键可用符号Πnm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Π66)，则N－5中的大π键应表示为________。③图(b)中虚线代表氢键，其表示式为(NH＋4)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，则y的计算表达式为____________________________。解析：该晶胞的体积为(a×10－7cm)3，根据yNA×M＝(a×10－7)3d，可求出y＝602a3dM或a3dNAM×10－21。602a3dM或a3dNAM×10－21把脉考点第(1)问考查核外电子排布第(2)问考查同周期元素变化规律第(3)问考查分子结构与性质第(4)问考查晶胞中粒子数目的计算3.(2016·全国卷Ⅲ)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：(1)写出基态As原子的核外电子排布式__________________________________________。解析：As元素在周期表中处于第ⅤA族，位于P元素的下一周期，则基态As原子核外有33个电子，根据核外电子排布规律写出其核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。1s22s22p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s24p3)(2)根据元素周期律，原子半径Ga________As，第一电离能Ga________As。(填“大于”或“小于”)解析：同周期主族元素的原子半径随原子序数的递增而逐渐减小，Ga与As在周期表中同位于第四周期，Ga位于第ⅢA族，则原子半径：Ga＞As。Ga、As原子的价电子排布式分别为4s24p1、4s24p3，其中As原子的4p轨道处于半充满的稳定状态，其第一电离能较大，则第一电离能：Ga＜As。大于小于(3)AsCl3分子的立体构型为________，其中As的杂化轨道类型为________。解析：As原子的价电子排布式为4s24p3，最外层有5个电子，则AsCl3分子中As原子形成3个As—Cl键，且含有1对未成键的孤对电子，则As的杂化轨道类型为sp3杂化，AsCl3分子的立体构型为三角锥形。三角锥形sp3(4)GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是_______________________________________。解析：GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，而离子晶体的熔点高于分子晶体。GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体(5)GaAs的熔点为1238℃，密度为ρg·cm－3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为________，Ga与As以________键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGag·mol－1和MAsg·mol－1，原子半径分别为rGapm和rAspm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________。把脉考点第(1)问考查核外电子排布式的书写第(2)问考查原子半径和第一电离能大小的比较第(3)问考查分子构型的判断、中心原子杂化类型的判断第(4)问考查晶体类型对物质熔沸点的影响第(5)问考查晶体、化学键类型的判断；原子空间利用率的计算考情考法分析物质结构与性质为选做题，做为“拼盘”命制的题型，各小题之间相对独立，主要考查原子结构与性质、分子结构与性质、晶体结构与性质。(1)在原子结构部分主要命题点有核外电子排布式或排布图的书写，电离能、电负性大小的比较与判断，电子亲和能的变化规律。(2)在分子结构部分主要命题点有化学键类型的判断，分子构型的判断，中心原子杂化方式的判断。(3)在晶体结构部分主要命题点有晶体类型的判断，晶体熔沸点的判断，晶体结构的计算等。NO.2高考题点逐一研究——清盲点该选考大题由题头(介绍题目背景或物质结构知识，元素推断信息)和设问(拼盘式设问物质结构相关主干知识)两部分组成；解题的关键是先确定考查元素在周期表中的相对位置，再联想变化规律和特殊性质，根据题设要求规范回答即可。命题点一原子结构与性质1．能层与能级(1)能层、能级和最多容纳电子数之间的关系能层(n)一二三四五六七符号KLMNOPQ能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s……最多容纳的电子数22626102610142……2818322n2电子离核远近近→远电子能量高低低→高(2)常见原子轨道电子云轮廓原子轨道电子云轮廓形状轨道个数s球形1p哑铃形3(px，py，pz)2．核外电子排布(1)牢记基态原子核外电子排布的三规律能量最低原理原子核外电子总是先占有能量最低的原子轨道，即1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s…泡利原理每个原子轨道上最多只容纳2个自旋状态相反的电子洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同(2)明确表示基态原子核外电子排布的四方法表示方法举例电子排布式Cr：1s22s22p63s23p63d54s1简化表示式Cu：[Ar]3d104s1价电子排布式Fe：3d64s2电子排布图(或轨道表示式)(3)防范核外电子排布常见错误①电子排布式a．3d、4s书写顺序混乱。如Fe：1s22s22p63s23p64s23d6Fe：1s22s22p63s23p63d64s2b．违背洪特规则特例。如Cr：1s22s22p63s23p63d44s2Cr：1s22s22p63s23p63d54s1Cu：1s22s22p63s23p63d94s2Cu：1s22s22p63s23p63d104s1×√×√×√②电子排布图错误类型错因剖析改正违背能量最低原理违背泡利原理违背洪特规则违背洪特规则(4)巧判未成对电子数的两方法①根据电子排布式判断设电子排布式中未充满电子的能级的电子数为n，该能级的原子轨道数为m，则n≤m时，未成对电子数为n；n＞m时，未成对电子数为2m－n。如氯原子的电子排布式为1s22s22p63s23p5，未充满电子的能级为3p能级，有3个原子轨道，填充的电子数为5，所以未成对电子数为2×3－5＝1；Cr原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，未充满电子的能级为3d能级和4s能级，分别有5、1个原子轨道，填充的电子数分别为5、1，所以未成对电子数为6。②根据电子排布图判断电子排布图能够直观地表示未成对电子数，即单独占据一个方框的箭头的个数。3．电离能、电负性(1)元素第一电离能的周期性变化规律第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。通常情况下，当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)和全满(p6、d10、f1