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物质结构与性质综合题的研究（选考）考向突破一以某种元素及化合物为载体的综合题1.题型特点以一种已知的元素立题，选取与其相关的某些典型单质或化合物展开设问，综合考查原子结构、分子结构和晶体结构。2.解题指导(1)提高审题能力，圈画出题干中的关键词语，一定要看清楚题干的要求。(2)熟记第四周期元素在周期表中的信息，通过原子结构推断或解释元素的性质。(3)熟记成键原理，突破价层电子对数与杂化轨道，价层电子对数与分子、离子的立体构型。(4)计算题，看清楚题干中各物理量的单位，先统一单位再计算。熟记面心立方最密堆积、六方最密堆积、简单立方堆积、体心立方堆积中金属元素的配位数分别为12、12、6、8。(5)注意语言描述的准确性和逻辑性。1.碳元素不仅能形成丰富多彩的有机化合物，而且还能形成多种无机化合物，同时自身可以形成多种单质，碳及其化合物的用途广泛。(1)C60分子能与F2发生加成反应，其加成产物为____________，C60分子的晶体中，在晶胞的顶点和面心均含有一个C60分子，则一个C60晶胞的质量为______________。(2)干冰和冰是两种常见的分子晶体，下列关于两种晶体的比较中正确的是______(填字母)。a.晶体的密度：干冰冰b.晶体的熔点：干冰冰c.晶体中的空间利用率：干冰冰d.晶体中分子间相互作用力类型相同(3)金刚石和石墨是碳元素形成的两种常见单质，下列关于这两种单质的叙述中正确的是__________(填字母)。a.金刚石中碳原子的杂化类型为sp3杂化，石墨中碳原子的杂化类型为sp2杂化b.晶体中共价键的键长：金刚石中C—C键石墨中C—C键c.晶体的熔点：金刚石石墨d.晶体中共价键的键角：金刚石石墨e.金刚石晶体中只存在共价键，石墨晶体中则存在共价键、金属键和范德华力f.金刚石和石墨的熔点都很高，所以金刚石和石墨都是原子晶体(4)金刚石晶胞结构如图，立方BN结构与金刚石相似，在BN晶体中，B原子周围最近的N原子所构成的立体图形为______，B原子与N原子之间共价键与配位键的数目比为________，一个晶胞中N原子数目为________。(5)C与孔雀石共热可以得到金属铜，铜原子的原子结构示意图为________，金属铜采用面心立方最密堆积(在晶胞的顶点和面心均含有一个Cu原子)，则Cu的晶体中Cu原子的配位数为________。已知Cu单质的晶体密度为ρg·cm－3，Cu的相对原子质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则Cu的原子半径为________。答案(1)C60F602880NAg(2)ac(3)ae(4)正四面体3∶14(5)1224×34MρNAcm解析(1)C60中每个碳原子的连接方式为，所以一个C60中共有双键0.5×60＝30个，则与F2加成的产物应为C60F60；C60为面心立方最密堆积，则m·NA＝4×12×60g·mol－1，m＝2880NAg。(2)在冰中存在氢键，空间利用率较低，密度较小，a、c正确。(3)石墨中C—C键键长小于金刚石中C—C键键长，所以熔点：石墨金刚石，金刚石的碳原子呈sp3杂化，而石墨中的碳原子呈sp2杂化，所以共价键的键角：石墨大于金刚石，石墨属于混合晶体，则a、e正确。(4)在BN中，B原子周围最近的N原子所构成的立体图形为正四面体形，在四个共价键中，其中有一个配位键，其个数之比为3∶1，在晶胞中，含N：8×18＋6×12＝4个，含B4个。(5)根据铜的堆积方式，Cu原子的配位数应为12，设晶胞边长为acm，则a3·ρ·NA＝4M，a＝34MρNA，面对角线为2×34MρNAcm，其14为Cu原子半径，即r＝24×34MρNAcm。2.铜及其化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。回答下列问题：(1)Cu2O中阳离子的基态核外电子排布式为________；Cu和Ni在元素周期表中的位置相邻，Ni在元素周期表中的位置是________。(2)将过量的氨水加到硫酸铜溶液中，溶液最终变成深蓝色，继续加入乙醇，析出深蓝色的晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O。①乙醇分子中C原子的杂化轨道类型为________；NH3能与H＋以配位键形成NH＋4的立体构型是________。②[Cu(NH3)4]SO4·H2O中存在的化学键除了极性共价键外，还有________。③NH3极易溶于水的原因主要有两个，一是__________________________________，二是________________________________________________________________________。(3)CuSO4溶液中加入过量KCN溶液能生成配离子[Cu(CN)4]2－，1molCN－中含有的π键数目为________________________________________________________________________，与CN－互为等电子体的离子有______(写出一种即可)。(4)Cu与F形成的化合物的晶胞结构如图所示，若晶体密度为ag·cm－3，则Cu与F最近距离为________pm(用NA表示阿伏加德罗常数的值，列出计算表达式，不用化简)。答案(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)第四周期Ⅷ族(2)①sp3正四面体形②配位键、离子键③氨分子和水分子间能形成氢键氨分子和水分子都是极性分子，相似相溶(3)2NAC2－2(4)34×34×83a·NA×1010考向突破二以某类元素及化合物为载体的综合题1.题型特点以几种已知的元素立题，依托不同元素的物质，独立或侧重考查原子结构、分子结构和晶体结构。2.解题指导除“考向一”中的解题策略外，常见分析、比较类解题技巧如下：(1)第一电离能、电负性：掌握规律和特殊。随着原子序数的递增，元素的第一电离能、电负性呈周期性变化：同周期从左到右，元素的第一电离能有逐渐增大的趋势，稀有气体的第一电离能最大，除第一周期外，碱金属的第一电离能最小；同主族元素从上到下，第一电离能有逐渐减小的趋势。(2)稳定性强弱：化学键的稳定性、分子的稳定性比较。(3)熔、沸点的高低、晶体类型、构成晶体微粒间作用力大小。①不同晶体类型的熔、沸点比较：(一般规律)；②同种晶体类型的熔、沸点比较：(结构相似)分子晶体、原子晶体、离子晶体；③金属晶体：由于金属键的差别很大，其熔、沸点差别也很大。1.N、P、As、Ga、Cr、Cu等元素形成的化合物种类繁多，具有重要的研究价值和应用价值。请回答下列问题：(1)基态Cr原子的价电子排布式为________。(2)N2F2分子中，氮原子的杂化轨道类型为________，N2F2可能的两种结构为________________________________________________________________________。(3)PCl3和PCl5是磷元素形成的两种重要化合物，请根据价层电子对互斥理论推测PCl3的立体构型：______________。(4)砷化镓的熔点为1238℃，具有空间网状结构，作为半导体，性能比硅更优良。砷化镓属于________晶体。已知氮化硼与砷化镓属于同类型晶体，则两种晶体熔点较高的是________(填化学式)，其理由是_____________________________________________________________________________________________________________________。上述两种晶体的四种元素电负性最小的是________(填元素符号)。(5)铜的化合物种类很多，如图所示的是氯化亚铜的晶胞结构，已知晶胞的棱长为acm，则氯化亚铜密度的计算式为ρ＝________g·cm－3(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。答案(1)3d54s1(2)sp2(3)三角锥形(4)原子BN二者均为原子晶体，B—N键的键长比Ga—As键的键长短，键能更大Ga(5)4×99.5a3NA[思路点拔]解析(1)Cr的原子序数为24，基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，价电子排布式为3d54s1。(2)在N2F2分子中，F原子与N原子共用1对电子达到8电子稳定结构，两个N原子间需共用两对电子达到8电子稳定结构，即因此1个N原子形成2个σ键，1个π键，还有1对孤电子对，因此价层电子对数为3，杂化轨道类型为sp2。因为存在N==N键，类比C==C键的顺反异构可知，可形成的两种分子结构为和。(3)磷原子最外层有5个电子，其中3个电子分别和氯原子形成三对共用电子对，另有一对孤电子对，根据价层电子对互斥理论推测PCl3的立体构型为三角锥形。(4)砷化镓是具有空间网状结构的晶体，熔点为1238℃，熔点较高，为原子晶体，氮化硼与砷化镓均属于原子晶体，B—N键的键长比Ga—As键的键长短，键能更大，故氮化硼晶体熔点较高。一般情况下，非金属性越强，电负性越大，四种元素中Ga的非金属性最弱，元素电负性最小。(5)氯化亚铜密度计算公式为ρ×V×NA＝N×M，氯化亚铜的摩尔质量(M)为99.5g·mol－1，根据晶胞图可知1个CuCl晶胞中Cu＋有8×18＋6×12＝4个，Cl－有4个，所以该晶胞中含有4个CuCl，已知晶胞的棱长为acm，体积为a3cm3，代入上述公式得ρ＝4×99.5a3NAg·cm－3。2.同周期元素中卤族元素的非金属性最强，能形成许多具有强氧化性的物质，回答下列问题。(1)写出基态溴原子核外电子排布式________________________________________________，氟、氯、溴、氧四种元素中，电负性由大到小的顺序为________________。(2)卤素单质的熔点、沸点随着元素原子序数的递增而升高，其原因是__________________；卤素可形成众多的二元化合物：如OF2、S2Cl2、NF3、PCl3、SnCl2、CCl4等。则SnCl2的分子构型为________，OF2的中心原子杂化类型为________。(3)氯化铬酰(CrO2Cl2)是有机合成中常用的氧化剂或氯化剂，它是易溶于CS2、CCl4的液体，则其晶体类型最可能是__________晶体，分子结构最可能是下列图Ⅰ中的___________。(4)氯元素能形成多种含氧酸，已知常温下电离常数K(HClO)＝3×10－8、K(HClO2)＝1.1×10－2，试从结构上加以解释________________________________________________。(5)氟化钙主要用作冶炼金属的助熔剂，其晶胞结构如图Ⅱ所示，则编号为①的微粒是________(写具体的微粒符号)，若该晶体的密度为ρg·cm－3，则晶胞Ca2＋、F－的最短距离为________cm(阿伏加德罗常数用NA表示，只写出计算式)。答案(1)[Ar]3d104s24p5(或1s22s22p63s23p63d104s24p5)FOClBr(2)卤素单质是分子晶体，分子间作用力随着相对分子质量的增大而增大，而相对分子质量随着原子序数的增大而增大V形sp3(3)分子a(4)HClO、HClO2中氯元素化合价分别为＋1价、＋3价，正电性越高，导致Cl—O—H中O的电子更向Cl偏移，越易电离出H＋，K值更大一些(5)Ca2＋3434×78ρNA解析(1)由周期表中电负性递变规律并结合元素的性质可确定O、F、Cl、Br电负性大小顺序为FOClBr。(2)卤素单质是分子晶体，分子间作用力随着相对分子质量的增大而增大，而相对分子质量随着原子序数的增大而增大。SnCl2中每个锡原子形成2个σ键，另外还有1对孤电子对，故中心原子锡为sp2杂化，分子为V形，同理分析知OF2的中心原子杂化类型为sp3。(3)由CrO2Cl2的溶解性及CCl4是非极性分子知，CrO2Cl2最可能是非极性分子，故其分子结构中的两个氯