題型解讀六 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)題型突破
【題型分析】　縱觀近幾年各地新課改高考試題，穩(wěn)定加創(chuàng)新是本專題的基本特點，命題采取結(jié)合新科技，新能源等社會熱點為背景，命題的形式?jīng)]有太大的變化，原子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)和晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)是命題的三大要點。從題目情況來看，給出一定的知識背景，然后設(shè)置成3～4個小題，每個小題考查一個知識要點是主要的命題模式。從題型分析主要以填空命題、內(nèi)容可考查基本概念，如電子排布式、軌道式、電離能、電負(fù)性、雜化方式以及空間構(gòu)型等，也可聯(lián)系有機化學(xué)基礎(chǔ)知識考查有機物中C原子的雜化，聯(lián)系數(shù)學(xué)幾何知識考查晶體的計算等。本專題的壓軸考點是利用均攤法考查晶胞中的原子個數(shù)，或者考查晶體的化學(xué)式的書寫、晶體類型的判斷等。
(2022·全國乙卷)鹵素單質(zhì)及其化合物在科研和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}：(1)氟原子激發(fā)態(tài)的電子排布式有________，其中能量較高的是________。(均填字母)a．1s22s22p43s1　　　　　b．1s22s22p43d2c．1s22s12p2 d．1s22s22p33p2
②一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3Cl)、一氯乙炔(C2HCl)分子中，C—Cl鍵長的順序是____________________________，理由：(ⅰ)C的雜化軌道中s成分越多，形成的C—Cl越強；(ⅱ)__________________________________________________________________________________________________。(3)鹵化物CsICl2受熱發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，生成無色晶體X和紅棕色液體Y。X為________。解釋X的熔點比Y高的原因：________________________________________________________________________________________。(4)α-AgI晶體中I－離子作體心立方堆積(如圖所示)，Ag＋主要分布在由I－構(gòu)成的四面體、八面體等空隙中。在電場作用下，Ag＋不需要克服太大的阻力即可發(fā)生遷移。因此，α-AgI晶體在電池中可作為________。
已知阿伏加德羅常數(shù)為NA，則α-AgI晶體的摩爾體積Vm＝________________m3·ml－1(列出算式)。
解析：(1)F的原子序數(shù)為9，其基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p5。a項，1s22s22p43s1，基態(tài)氟原子2p能級上的1個電子躍遷到3s能級上，屬于氟原子的激發(fā)態(tài)；b項，1s22s22p43d2，核外共10個電子，不是氟原子；c項，1s22s12p5，核外共8個電子，不是氟原子；d項，1s22s22p33p2，基態(tài)氟原子2p能級上的2個
(2022·廣東卷)硒(Se)是人體必需微量元素之一，含硒化合物在材料和藥物領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。自我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)聚集誘導(dǎo)發(fā)光(AIE)效應(yīng)以來，AIE在發(fā)光材料、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注。一種含Se的新型AIE分子Ⅳ的合成路線如下：
(1)Se與S同族，基態(tài)硒原子價電子排布式為________。(2)H2Se的沸點低于H2O，其原因是___________________________________________________________________________________________________。(3)關(guān)于Ⅰ～Ⅲ三種反應(yīng)物，下列說法正確的有________(填字母)。A．Ⅰ中僅有σ鍵B．Ⅰ中的Se—Se為非極性共價鍵C．Ⅱ易溶于水D．Ⅱ中原子的雜化軌道類型只有sp與sp2E．Ⅰ～Ⅲ含有的元素中，O電負(fù)性最大(4)Ⅳ中具有孤電子對的原子有________。
①X的化學(xué)式為________。②設(shè)X的最簡式的式量為Mr，晶體密度為ρ g·cm－3，則X中相鄰K之間的最短距離為____________nm(列出計算式，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。
解析：(1)基態(tài)硫原子價電子排布式為3s23p4，Se與S同族，Se為第四周期元素，因此基態(tài)硒原子價電子排布式為4s24p4。(2)H2Se的沸點低于H2O，其原因是兩者都是分子晶體，由于水存在分子間氫鍵，沸點高。(3)Ⅰ中有σ鍵，還有大π鍵，故A項錯誤；Se—Se是同種元素，因此Ⅰ中的Se—Se為非極性共價鍵，故B項正確；烴都是難溶于水，因此Ⅱ難溶于水，故C項錯誤；Ⅱ中苯環(huán)上的碳原子和碳碳雙鍵上的碳原子雜化類型為sp2，碳碳三鍵上的碳原子雜化類型為sp，故D項正確；根據(jù)同周期從左到右電負(fù)性逐漸增大，同主族從上到下電負(fù)
1．物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)題目中的各種表達(dá)式(1)原子、離子核外電子排布式和價電子排布式、排布圖。(2)離子、分子的等電子體等?！痉椒ㄌ釤挕竣偬岣邔忣}能力，圈畫出題干中的關(guān)鍵詞語，一定要看清楚題干的要求。②回歸教材，熟記第四周期元素在周期表中的信息，熟悉?？蓟瘜W(xué)用語的定義。2．化學(xué)鍵的類型(1)大多數(shù)的鹽、堿、活潑金屬氧化物都有離子鍵。(2)共價鍵是原子之間通過共用電子對所形成的相互作用。共價鍵可分為極性共價鍵和非極性共價鍵。非極性鍵存在于同種原子之間(如H2的H—H鍵)。
(3)金屬鍵：使金屬原子形成金屬晶體的化學(xué)鍵，主要存在于金屬中。(4)化學(xué)鍵的分類與判斷。出現(xiàn)頻率較高的：σ鍵、π鍵、極性鍵、非極性鍵、配位鍵、鍵參數(shù)。(5)雜化軌道、分子和離子的空間構(gòu)型、分子間作用力、分子的極性的判斷。一些常見的分子立體構(gòu)型及其分子極性(見下表)。
(6)運用氫鍵解釋一些物理性質(zhì)。①由于分子間存在氫鍵，除了要克服純粹的分子間力外，還必須提高溫度，獲得額外的能量來破壞分子間氫鍵，所以這些物質(zhì)的熔、沸點比同系列氫化物的熔、沸點高。
②在極性溶劑中，若溶質(zhì)分子與溶劑分子之間可以形成氫鍵，則溶質(zhì)的溶解度增大。例如，HF和NH3在水中的溶解度比較大，就是這個緣故。(7)晶體類型和晶體常識的判斷：晶體與其他團體的區(qū)分方法：X-衍射射線法?！痉椒ㄌ釤挕竣偈煊洺涉I原理，突破價層電子對數(shù)與雜化軌道，價層電子對數(shù)與分子、離子的立體構(gòu)型。②注意審題細(xì)節(jié)。如“型”與“形”的區(qū)別、題干括號內(nèi)注明填“大于或小于”我們答題時就不要用“ > 或 < ”、注明用abcd就不要用ABCD 。
3．物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)題目中的常見分析、比較類考點(1)第一電離能、電負(fù)性：掌握規(guī)律和特殊。隨著原子序數(shù)的遞增，元素的第一電離能、電負(fù)性呈周期性變化：同周期從左到右，第一電離能有逐漸增大的趨勢，稀有氣體的第一電離能最大，堿金屬的第一電離能最??；同主族從上到下，第一電離能有逐漸減小的趨勢。(2)穩(wěn)定性強弱：化學(xué)鍵的穩(wěn)定性、分子的穩(wěn)定性比較。(3)熔、沸點的高低，晶體類型，構(gòu)成晶體微粒間作用力大小。①不同晶體類型的熔、沸點比較。②同種晶體類型的熔、沸點比較。③金屬晶體由于金屬鍵的差別很大，金屬晶體的熔沸點差別也很大。
【方法提煉】①回歸教材，弄清基本概念。如晶格能的定義以及晶格能與離子晶體性質(zhì)的關(guān)系。②多了解評卷原則，減少不必要的失分。如題干比較大小時的順序(如“由大至小”“由小到大”“大于”或“小于”)等。③注意語言描述的準(zhǔn)確性和邏輯性。4．物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)題目中的計算類型(1)配位數(shù)的計算。(2)晶胞參數(shù)的計算：邊長、密度、質(zhì)量。晶體晶胞中的微粒數(shù)N與摩爾質(zhì)量M、密度ρ、晶胞邊長a之間的關(guān)系：NM＝ρ a3NA(N用均攤法計算)。(3)空間利用率的計算：類型和計算方法(難點)。
【方法提煉】①熟悉各種典型的晶體結(jié)構(gòu)。
②空間利用率的計算：類型和計算方法(難點突破)。一般是計算金屬的密度，采用密度計算公式，式中為晶胞中粒子的總質(zhì)量(注意：單位的換算)。突破口：先算出一個晶胞中含有多少個微粒，再找準(zhǔn)球體半徑與晶胞體積(或邊長)的關(guān)系。
③注意審題：看清楚題干中各物理量的單位，先統(tǒng)一單位再計算。④金屬晶體中的原子堆積模型及其配位數(shù)。面心立方最密堆積、六方最密堆積、簡單立方堆積、體心立方堆積中，金屬元素的配位數(shù)分別為12、12、6、8?？傊段镔|(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》其實就是把原子、分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等知識拼盤成一個大題，設(shè)置若干個小問題，每一個小題考查相應(yīng)的知識，實現(xiàn)了三者的有機融合，覆蓋面廣，綜合性強，考查學(xué)生對知識的整合能力。
[變式練習(xí)1]　(2022·廣州一模)鋁離子電池能量密度高、成本低且安全性高，是有前景的下一代儲能電池。鋁離子電池一般采用離子液體作為電解質(zhì)，幾種離子液體的結(jié)構(gòu)如下。
回答下列問題：(1)基態(tài)鋁原子的核外電子排布式為_________________________________。
(2)基態(tài)氮原子的價層電子排布圖為________(填字母)。
(3)化合物Ⅰ中碳原子的雜化軌道類型為__________，化合物Ⅱ中陽離子的空間構(gòu)型為__________。(4)化合物Ⅲ中O、F、S電負(fù)性由大到小的順序為________________。(5)傳統(tǒng)的有機溶劑大多易揮發(fā)，而離子液體有相對難揮發(fā)的優(yōu)點，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。
(6)鋁離子電池的其中一種正極材料為AlMn2O4，其晶胞中鋁原子的骨架如下圖所示。
③已知該晶體屬于立方晶系，晶胞參數(shù)為a pm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則晶體的密度為____________g·cm－3(列出計算式)。
[變式練習(xí)2]　鎳及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)和科研領(lǐng)域有重要的用途。請回答下列問題：(1)基態(tài)Ni原子中，電子填充的能量最高的能級符號為________，價層電子的軌道表達(dá)式為___________________________________________________________________________________________________________________。(2)Ni的兩種配合物結(jié)構(gòu)如圖所示：
　A　　　　 　　　　B
①A的熔、沸點高于B的原因為_______________________________________________________________________________________________________。②A晶體含有化學(xué)鍵的類型為__________(填字母)。A．σ鍵　　　　　B．π鍵C．配位鍵 D．金屬鍵③A晶體中N原子的雜化形式是________。(3)人工合成的砷化鎳常存在各種缺陷，某缺陷砷化鎳的組成為Ni1.2As，其中Ni元素只有＋2和＋3兩種價態(tài)，兩種價態(tài)的鎳離子數(shù)目之比為________。
(4)NiAs的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：
①鎳離子的配位數(shù)為________。②若阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，晶體密度為ρ g·cm－3，則該晶胞中最近的砷離子之間的距離為________pm。

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