（课标Ⅱ）2020版高考化学一轮复习 专题二十四 物质的结构与性质课件

专题二十四物质的结构与性质高考化学(课标Ⅱ专用)考点一原子结构与性质五年高考A组课标Ⅱ卷区题组1.(2019课标Ⅱ,35,15分)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为Fe-Sm-As-F-O组成的化合物。回答下列问题:(1)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为,其沸点比NH3的(填“高”或“低”),其判断理由是。(2)Fe成为阳离子时首先失去轨道电子,Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm2+价层电子排布式为。(3)比较离子半径:F-O2-(填“大于”“等于”或“小于”)。(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。 图中F-和O2-共同占据晶胞的上下底面位置,若两者的比例依次用x和1-x代表,则该化合物的化学式表示为;通过测定密度ρ和晶胞参数,可以计算该物质的x值,完成它们关系表达式:ρ=g·cm-3。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标,例如图1中原子1的坐标为( , , ),则原子2和3的坐标分别为、。121212答案(1)三角锥形低NH3分子间存在氢键(2)4s4f6(3)小于(4)SmFeAsO1-xFx ( , ,0)(0,0, )230A2[28116(1)19]10xxacN121212解析本题涉及的知识点有分子结构与性质、核外电子失去顺序、离子半径比较、晶胞结构与计算等,考查分析和解决化学问题的能力。(1)AsH3中As原子价层电子对数为4,其中有一对孤对电子,故AsH3立体结构为三角锥形。NH3分子间可以形成氢键,导致NH3沸点高于AsH3。(2)金属原子变为阳离子,首先失去最外层电子。(3)F-与O2-具有相同电子层结构,F原子序数较大,离子半径较小。(4)根据原子在长方体晶胞中位置可知,晶胞中As、Fe、Sm各有两个原子,F和O的原子数之和为2,则该化合物的化学式为SmFeAsO1-xFx。每个晶胞中有“两个分子”,每个晶胞质量为 g;该晶胞为长方体,其体积为a2·c×10-30cm3,则ρ= g·cm-3。根据坐标系和原子1的坐标可知,底面左后方的O或F原子为坐标系原点,其坐标是(0,0,0),则原子2的坐标为( , ,0),原子3的坐标为(0,0, )。A2[28116(1)19]xxN230A2[28116(1)19]10xxacN1212122.(2018课标Ⅱ,35,15分)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: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形。(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。H2SS8FeS2SO2SO3H2SO4熔点/℃-85.5115.2600(分解)-75.516.810.3沸点/℃-60.3444.6-10.045.0337.0 (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 所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为nm。22S3A4MNa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2sp3(5) ×1021 a22解析本题考查电子排布图、电子云、中心原子价层电子对数计算、分子构型、杂化轨道类型、晶体有关计算等。(1)基态Fe原子价层电子排布式为3d64s2,排布图为 ;基态S原子电子排布式为1s22s22p63s23p4,最高能级为3p,电子云轮廓图为哑铃形。(2)中心原子价层电子对数:H2S为2+ ×(6-2×1)=4;SO2为2+ ×(6-2×2)=3;SO3为3+ ×(6-2×3)=3。(3)S8和SO2均为分子晶体,S8的相对分子质量比SO2的相对分子质量大很多,范德华力更强,所以S8的熔点和沸点要比SO2的高很多。(4)SO3分子中中心原子价层电子对数为3,无孤电子对,故SO3分子的立体构型为平面三角形;SO3分子的结构式为 ,其中既有σ键又有π键;由图(b)可知三聚分子中每个S原子与4个O原子形成4个σ键,故其杂化轨道类型为sp3。(5)由图(c)可知,一个晶胞中Fe2+有12× +1=4个, 有8× +6× =4个,一1212121422S1812个晶胞中有4个FeS2,晶胞的体积为(a×10-7)3cm3,则晶体密度的计算表达式为 g·cm-3= ×1021g·cm-3;正八面体的边长= nm= anm。A734(10)MNa3A4MNa22()()22aa22考点二分子结构与性质3.(2017课标Ⅱ,35,15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)。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。(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。 (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 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 ),则 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 )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。5Nnm665N4H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)①ABDC②5 ③(H3O+)O—H…N( )(N )N—H…N( )(4) (或 ×10-21)655N4H5N3602adM3AadNM解析本题考查价层电子对互斥理论、价电子排布图、氢键、晶体的相关计算等。(1)氮原子价层电子排布式为2s22p3,价层电子的轨道表达式为 。(3)①H3O+中σ键数为3,中心原子孤电子对数为 ×(6-1-3×1)=1,价层电子对数为4,杂化轨道类型为sp3,立体结构为三角锥形;N 中σ键数为4,中心原子孤电子对数为 ×(5-1-4×1)=0,价层电子对数为4,杂化轨道类型为sp3,立体结构为正四面体形;H3O+和N 中均含极性共价键和配位键,故两种阳离子的相同之处为A、B、D,不同之处为C。②由图(b)中 的结构可知 中的σ键数为5; 中的5个原子参与形成大π键,每个原子中参与形成大π键的电子数为1(孤电子对不参与),故参与形成大π键的电子数为5+1=6, 中大π键应表示为 。③由图(b)可知H3O+与 、N 与 之间均存在氢键。(4)晶体的密度为dg·cm-3,晶胞的体积为(a×10-7)3cm3,晶胞的质量为 ×y,则 ×y=d×(a×10-7)3,y= = ×10-21。124H124H5N5N5N5N655N4H5N11AgmollMNmoAMN73A(10)daNM3AadNM知识拓展大π键1.定义:在多原子分子中如有相互平行的p轨道,它们连贯重叠在一起构成一个整体,p电子在多个原子间运动形成π型化学键,这种不局限在两个原子之间的π键称为离域π键,或共轭大π键,简称大π键。2.形成条件:①这些原子都在同一平面上;②这些原子有相互平行的p轨道;③p轨道上的电子总数小于p轨道数的2倍。4.(2015课标Ⅱ,37,15分)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的电子构型;C、D为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题:(1)四种元素中电负性最大的是(填元素符号),其中C原子的核外电子排布式为。(2)单质A有两种同素异形体,其中沸点高的是(填分子式),原因是;A和B的氢化物所属的晶体类型分别为和。(3)C和D反应可生成组成比为1∶3的化合物E,E的立体构型为,中心原子的杂化轨道类型为。(4)化合物D2A的立体构型为,中心原子的价层电子对数为,单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A,其化学方程式为。(5)A和B能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566nm,F的化学式为;晶胞中A原子的配位数为;列式计算晶体F的密度(g·cm-3)答案(1)O1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)(每空1分,共2分)(2)O3O3相对分子质量较大,范德华力大分子晶体离子晶体(每空1分,共4分)(3)三角锥形sp3(每空1分,共2分)(4)V形42Cl2+2Na2CO3+H2O Cl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+Na2CO3 Cl2O+CO2+2NaCl)(每空1分,共3分)(5)Na2O8 =2.27g·cm-3(1分,1分,2分,共4分)173231462gmol(0.56610)6.0210lcmmo解析由题意可知A为O、B为Na、C为P、D为Cl。(1)四种元素中O的非金属性最强,电负性最大;P的原子序数为15,核外电子排布式为1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3。(2)氧元素的两种同素异形体为O2和O3,沸点较高的是O3,因为O3的相对分子质量较大,范德华力大。O的氢化物可以是H2O、H2O2,二者所属晶体类型均为分子晶体;Na的氢化物为NaH,属于离子晶体。(3)PCl3中中心原子的价层电子对数是4,其中σ键数是3,孤电子对数为1,故PCl3中中心原子采用sp3杂化方式,分子构型为三角锥形。(4)Cl2O中中心原子为O,分子中σ键数为2,中心原子孤电子对数为2,故中心原子的价层电子对数为4,分子空间构型为V形。Cl2与湿润的Na2CO3反应生成Cl2O的同时还应该生成NaCl和NaHCO3。(5)由晶胞结构可知,一个晶胞中小球个数为8,大球个数为4,小球代表离子半径较小的Na+,大球代表离子半径较大的O2-,故F的化学式为Na2O;晶胞中与每个氧原子距离最近且相等的钠原子有8个;晶胞的质量为 ×4,晶胞的体积为(0.566×10-7)3cm3,晶体密度为 =2.27g·cm-3。123162gmol6.0210lmo1231321362gmol46.0210l0.56610mmoc5.(2014课标Ⅱ,37,15分)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同,b的价电子层中的未成对电子有3个,c的最外层电子数为其内层电子数的3倍,d与c同族;e的最外层只有1个电子,但次外层有18个电子。回答下列问题:(1)b、c、d中第一电离能最大的是(填元素符号),e的价层电子轨道示意图为。(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中,分子呈三角锥形,该分子的中心原子的杂化方式为;分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是(填化学式,写出两种)。(3)这些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是;酸根呈三