（课标I）2020版高考化学一轮复习 专题二十四 物质结构与性质课件

专题二十四物质结构与性质高考化学(课标专用)A组课标Ⅰ卷题组五年高考考点一原子结构与性质1.(2017课标Ⅰ,35,15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。回答下列问题:(1)元素K的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为nm(填标号)。A.404.4B.553.5C.589.2D.670.8E.766.5(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。3I3I(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=0.446nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。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,则K处于位置,O处于位置。答案(1)A(2)N球形K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱(3)V形sp3(4)0.31512(5)体心棱心解析(1)紫色对应的辐射波长是可见光中最短的,A项正确。(2)K位于第4周期ⅠA族,电子占据的最高能层为N层,最外层只有一个电子,位于s能级,电子云轮廓图形状为球形。金属的熔、沸点与金属键强弱有关,金属键的强弱又与金属原子的半径以及价电子数有关,原子半径越大,价电子数越少,金属键越弱,熔、沸点越低。(3)中心原子I的价层电子对数为 ×(7+2-1)=4,中心原子杂化类型为sp3杂化,成键电子对数为2,孤电子对数为2,故空间构型为V形。(4)根据晶胞结构可知K与O间的最短距离是面对角线的一半,即 ×0.446nm,根据晶胞结构可知与K紧邻的O的个数为12。(5)根据已知的晶胞可知,当I原子处于各顶角位置时,晶胞可以由八个已知晶胞堆积在一起组合而成,其中I原子处于八个晶胞的体心构成的八个顶角上,则K原子处于新晶胞的体心,O原子处于新晶胞的棱心。1222答题规范用价层电子对互斥理论推测分子或离子的空间构型  分子(离子)的空间构型2.(2015课标Ⅰ,37,15分)碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题:(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用形象化描述。在基态14C原子中,核外存在对自旋相反的电子。(2)碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是。(3)CS2分子中,共价键的类型有、C原子的杂化轨道类型是,写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子。(4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253K,沸点为376K,其固体属于晶体。(5)碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示:①在石墨烯晶体中,每个C原子连接个六元环,每个六元环占有个C原子。②在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接个六元环,六元环中最多有个C原子在同一平面。答案(15分)(1)电子云2(每空1分,共2分)(2)C有4个价电子且半径小,难以通过得或失电子达到稳定电子结构(2分)(3)σ键和π键spCO2、SCN-(或COS等)(2分,1分,2分,共5分)(4)分子(2分)(5)①32(每空1分,共2分)②124(每空1分,共2分)解析(1)电子在原子核外出现的概率密度分布通常用电子云来形象化描述 C的电子排布图为      ,所以其基态原子中核外存在2对自旋相反的电子。(2)碳的原子结构示意图为 ,有4个价电子,难以通过得或失电子达到稳定结构,所以其键型以共价键为主。(3)CS2分子的结构式为S C S,其共价键的类型有σ键和π键,C原子的杂化轨道类型为sp;CS2分子为三原子分子,最外层电子总数为16,与其具有相同空间构型和键合形式的分子有CO2、COS,离子有SCN-等。(4)Fe(CO)5的熔点为253K,较低,沸点也不高,所以其固体属于分子晶体。(5)①由题中石墨烯和金刚石的晶体结构图示可得,在石墨烯晶体中,每个C原子应连接3个六元环,每个六元环由6个C原子构成,每个六元环所占有的C原子数为6× =2;②在金刚石晶体中,每个C原子与其他4个C原子相连,每个C原子连接的六元环个数应为12个,而每一个碳原子与其他4个C原子形成的4个共价键的键角均为109°28',形成正四面体,由此可得在金刚石晶体的六元环中最多有4个C原子共面。146。1s 2s 2p 13思路分析S原子的最外层电子数与O原子的最外层电子数相同,所以可以以CO2分子为模型对CS2分子进行分析。考点二分子结构与性质1.(2016课标Ⅰ,37,15分)锗(Ge)是典型的半导体元素,在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题:(1)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar],有个未成对电子。(2)Ge与C是同族元素,C原子之间可以形成双键、叁键,但Ge原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析,原因是。(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因。GeCl4GeBr4GeI4熔点/℃-49.526146沸点/℃83.1186约400(4)光催化还原CO2制备CH4反应中,带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是。(5)Ge单晶具有金刚石型结构,其中Ge原子的杂化方式为,微粒之间存在的作用力是。(6)晶胞有两个基本要素:①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置。下图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为( ,0, );C为( , ,0)。则D原子的坐标参数为。 12121212②晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76pm,其密度为g·cm-3(列出计算式即可)。答案(1)3d104s24p22(2)Ge原子半径大,原子间形成的σ单键较长,p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成π键(3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似,分子量依次增大,分子间相互作用力逐渐增强(4)OGeZn(5)sp3共价键(6)①( , , )② ×10714141438736.02565.76解析(2)单键中含有1个σ键,双键中含有1个σ键和1个π键,叁键中含有1个σ键和2个π键。σ键的成键方式是“头碰头”,π键的成键方式是“肩并肩”,原子间形成的σ键键长越长,越不利于两原子间形成π键。(3)对于结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔、沸点越高。(4)元素的非金属性越强,原子吸引电子能力越强,元素的电负性越大。(5)金刚石中C原子的杂化方式为sp3杂化,微粒间作用力为共价键,运用类推法不难得出结论。(6)②晶胞参数a即为晶胞边长,ρ= = g·cm-3= ×107g·cm-3。mV231037386.0210(565.7610)38736.02565.76疑难突破熟悉金刚石的晶胞结构是回答(6)①问的关键。金刚石晶胞中C原子有三种位置:顶点、面心和体内,其中体内的4个C原子都位于体对角线的 处,Ge的晶胞中处于D位置的Ge原子就是这种情况,因此其原子坐标参数为( , , )。14141414易错警示计算晶体密度时一定要注意晶胞参数a的单位,要将其换算为cm,而不能直接代入565.76pm。1pm=10-10cm。2.(2013课标Ⅰ,37,15分)硅是重要的半导体材料,构成了现代电子工业的基础。回答下列问题:(1)基态Si原子中,电子占据的最高能层符号为,该能层具有的原子轨道数为,电子数为。(2)硅主要以硅酸盐、等化合物的形式存在于地壳中。(3)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中原子与原子之间以相结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置贡献个原子。(4)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备。工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4,该反应的化学方程式为。(5)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:化学键C—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—O键能/(kJ·mol-1)356413336226318452①硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是。②SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是。(6)在硅酸盐中,Si 四面体[如图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中Si原子的杂化形式为,Si与O的原子数之比为,化学式为。 44O答案(1)M94(2)二氧化硅(3)共价键3(4)Mg2Si+4NH4Cl SiH4+4NH3+2MgCl2(5)①C—C键和C—H键较强,所形成的烷烃稳定。而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成②C—H键的键能大于C—O键,C—H键比C—O键稳定。而Si—H键的键能却远小于Si—O键,所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键(6)sp31∶3[SiO3 (或Si )2]nn23O解析(1)基态Si原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2,电子占据的最高能层为第三层,符号为M,该能层原子轨道总数=1(3s轨道)+3(3p轨道)+5(3d轨道)=9。(3)6个面心位置贡献的Si原子数=6× =3。(4)由题给信息可写出制备SiH4的化学方程式为Mg2Si+4NH4Cl 2MgCl2+4NH3+SiH4。(5)可根据相关键能的数据解释相关的两个事实,详见答案。(6)在Si 四面体结构中,处于四面体中心的硅原子的杂化方式为sp3;单链结构的多硅酸根中,重复出现的最小结构单元为 ,其中Si原子数目为2,1、4号氧原子为两个单元所共有,2、3、5、6、7号氧原子完全属于该单元,故每个最小单元的氧原子数目为5+2× =6,Si与O原子数之比为2∶6=1∶3,故单链结构的多硅酸根的化学式为[SiO3 。1244O122]nn易错警示设问(1)中的能层符号易错写成能级符号3p,具有的轨道数易错写成4,电子数易错写成18,应注意仔细审题。3.(2012课标,37,15分)ⅥA族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种氧化态,含ⅥA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题:(1)S单质的常见形式为S8,其环状结构如下图所示,S原子采用的轨道杂化方式是;(2)原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为;(3)Se原子序数为,其核外M层电子的排布式为;(4)H2Se的酸性比H2S(填“强”或“弱”)。气态SeO3分子的立体构型为,S 离子的立体构型为;(5)H2SeO3的K1和K2分别为2.7×10-3和2.5×10-8,H2SeO4第一步几乎完全电离,K2为1.2×10-2,请根据结构与性质的关系解释:①H2SeO3和H2SeO4第一步电离程度大于第二步电离的原因:;②H2SeO4比H2SeO3酸性强的原:;23O(6)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如图所示,其晶胞边长为540.0pm,密度为g·cm-3(列式并计算),a位置S2-离子与b位置Zn2+离子之间的距离为pm(列式表示)。 答案(15分)(1)sp3(2)OSSe(3)343s23p63d10(4)强平面三角形三角锥形(5)①第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子②H2SeO3和H2SeO4可表示为(HO)2SeO和(HO)2SeO2。H2SeO3中的Se为+4价,而H2SeO4中的Se为+6价,正电性更高,导致Se—O—H中O的电子更向Se偏移,越易电离出H+(6) =4.1 或 或135 12311034(6532