2020屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（選修③）學(xué)案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

1．原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)：(1)了解原子核外電子的運動狀態(tài)、能級分布和排布原理，能正確書寫1～36號元素原子核外電子、價電子的電子排布式和電子排布圖；(2)了解電離能的含義，并能用以說明元素的某些性質(zhì)；(3)了解電子在原子軌道之間的躍遷及其簡單應(yīng)用；(4)了解電負性的概念并能用以說明元素的某些性質(zhì)。　2.化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)：(1)理解離子鍵的形成，能根據(jù)離子化合物的結(jié)構(gòu)特征解釋其物理性質(zhì)；(2)了解共價鍵的形成、極性、類型(σ鍵和π鍵)，
了解配位鍵的含義；(3)能用鍵能、鍵長、鍵角等說明簡單分子的某些性質(zhì)；(4)了解雜化軌道理論及簡單的雜化軌道類型(sp、sp2、sp3)；(5)能用價層電子對互斥理論或者雜化軌道理論推測簡單分子或離子的空間結(jié)構(gòu)?！?.分子間作用力與物質(zhì)的性質(zhì)：(1)了解范德華力的含義及對物質(zhì)性質(zhì)的影響；(2)了解氫鍵的含義，能列舉存在氫鍵的物質(zhì)，并能解釋氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響?！?.晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：(1)了解晶體的類型，了解不同類型晶體中結(jié)構(gòu)微粒、微粒間作用力的區(qū)別；(2)了解晶格能的概念，了解晶格能對離子晶體性質(zhì)的影響；(3)了解分子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系；(4)了解原子晶體的特征，能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系；(5)理解金屬鍵的含義，能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質(zhì)，了解金屬晶體常見的堆積方式；(6)了解晶胞的概念，能根據(jù)晶胞確定晶體的組成并進行相關(guān)的計算。

1．(2019·全國卷Ⅱ)近年來我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一系列意義重大的鐵系超導(dǎo)材料，其中一類為Fe-Sm-As-F-O組成的化合物?；卮鹣铝袉栴}：(相對原子質(zhì)量：Fe：56，Sm：150，As：75，F(xiàn)：19，O：16)
(1)元素As與N同族。預(yù)測As的氫化物分子的立體結(jié)構(gòu)為________，其沸點比NH3的________(填“高”或“低”)，其判斷理由是__________________。
(2)Fe成為陽離子時首先失去________軌道電子，Sm的價層電子排布式為4f66s2，Sm3＋價層電子排布式為________。
(3)比較離子半徑：F－________O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。
(4)一種四方結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)化合物的晶胞如圖1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如圖2所示。

圖1　　　　　　　　　圖2
圖中F－和O2－共同占據(jù)晶胞的上下底面位置，若兩者的比例依次用x和1－x代表，則該化合物的化學(xué)式表示為____________________；通過測定密度ρ和晶胞參數(shù)，可以計算該物質(zhì)的x值，完成它們關(guān)系表達式：ρ＝______________________g·cm－3。
以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分數(shù)坐標(biāo)，例如圖1中原子1的坐標(biāo)為，則原子2和3的坐標(biāo)分別為______________、________________。
[解析]　(2)Fe的價層電子排布式為3d64s2，成為陽離子時首先失去的是4s軌道的電子。Sm3＋是Sm原子失去3個電子形成的，Sm的價層電子排布式為4f66s2，失去3個電子時，首先失去6s軌道上的2個電子，再失去4f軌道上的1個電子，因此Sm3＋的價層電子排布式為4f5。
(3)O2－和F－的核外電子層結(jié)構(gòu)相同，F(xiàn)－的核電荷數(shù)大，因此F－的半徑小。
(4)由題圖可知，As、Sm都在晶胞的面上，該晶胞中As的原子個數(shù)＝4×1/2＝2，Sm的原子個數(shù)＝4×1/2＝2，F(xiàn)e在晶胞的棱上和體心，F(xiàn)e的原子個數(shù)＝1＋4×1/4＝2，F(xiàn)－和O2－在晶胞的頂點和上下底面，F(xiàn)－和O2－的個數(shù)和＝2×＋8×＝2，已知F－和O2－的比例依次為x和1－x，所以該物質(zhì)的化學(xué)式為SmFeAsO1－xFx。1個晶胞的質(zhì)量＝ g，晶胞的體積＝a2c×10－30 cm3，所以晶胞的密度＝ g·cm－3。根據(jù)圖1中原子1的坐標(biāo)為，可看出原子2的z軸為0，x、y軸均為，則原子2的坐標(biāo)為；原子3的x、y軸均為0，z軸為，則原子3的坐標(biāo)為。
[答案]　(1)三角錐形　低　NH3分子間存在氫鍵　
(2)4s　4f5　(3)小于　(4)SmFeAsO1－xFx
　　
2．(2018·全國卷Ⅰ)Li是最輕的固體金屬，采用Li作為負極材料的電池具有小而輕、能量密度大等優(yōu)良性能，得到廣泛應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}：
(1)下列Li原子電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量最低和最高的分別為________、________(填標(biāo)號)。

(2)Li＋與H－具有相同的電子構(gòu)型，r(Li＋)小于r(H－)，原因是_____________________________________________________。
(3)LiAlH4是有機合成中常用的還原劑，LiAlH4中的陰離子空間構(gòu)型是________、中心原子的雜化形式為________。LiAlH4中，存在________(填標(biāo)號)。
A．離子鍵　　　　 B．σ鍵
C．π鍵 D．氫鍵
(4)Li2O是離子晶體，其晶格能可通過圖(a)的Born-Haber循環(huán)計算得到。

圖(a)
可知，Li原子的第一電離能為________ kJ·mol－1，O===O鍵鍵能為________ kJ·mol－1，Li2O晶格能為________ kJ·mol－1。
(5)Li2O具有反螢石結(jié)構(gòu)，晶胞如圖(b)所示。已知晶胞參數(shù)為0.466 5 nm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則Li2O的密度為________ g·cm－3(列出計算式)。

圖(b)
[解析]　(1)根據(jù)能級能量E(1s)S。
②逐級電離能逐漸增大(即I1碳化硅>硅。
②離子晶體
一般地說，陰、陽離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子間的作用力就越強，晶格能就越大，其晶體的熔、沸點就越高。如熔點：MgO>NaCl>CsCl。
③分子晶體
a．分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點越高；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點反常地高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S。
b．組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，熔、沸點越高。如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。
c．組成和結(jié)構(gòu)不相似的分子晶體(相對分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點越高。如CO>N2。
④金屬晶體
金屬離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，金屬鍵越強，金屬熔、沸點就越高。如熔、沸點：Al>Mg>Na。

　晶體結(jié)構(gòu)及其晶胞計算
1．(2019·濰坊模擬)某磷青銅晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示：

(1)其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(000)；B為。則P原子的坐標(biāo)參數(shù)為________。
(2)該晶體中距離Cu原子最近的Sn原子有________個，這些Sn原子所呈現(xiàn)的構(gòu)型為________。
(3)若晶體密度為a g·cm－3，最近的Cu原子核間距為________pm(用含NA和a的代數(shù)式表示)。
[答案]　(1)　(2)4　平面正方形　
(3)×1010
2．(2019·濟寧模擬)螢石(CaF2)的晶胞如圖所示。
(1)白球的代表粒子為________。
(2)Ca2＋和F－的配位數(shù)分別為________、________。
(3)晶體中F－配位的Ca2＋形成的空間結(jié)構(gòu)為________形；Ca2＋配位的F－形成的空間結(jié)構(gòu)為________形。
(4)已知晶胞參數(shù)為0.545 nm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則螢石的密度為________g·cm－3(列出計算式，不必計算)。
[解析]　螢石的化學(xué)式為CaF2，即晶胞中鈣離子與氟離子個數(shù)比為1∶2，從晶胞示意圖看，每個晶胞中實際占有黑球的個數(shù)＝8×1/8＋6×1/2＝4，晶胞中實際占有白球的個數(shù)為8，據(jù)此可知黑球代表Ca2＋，白球代表F－。將該面心立方晶胞分割成8個小立方，每個小立方的4個頂點上是Ca2＋，體心是F－，先選取1個頂點(Ca2＋)作為考查對象，經(jīng)過該頂點的小立方體有8個，即與該頂點的Ca2＋距離相等且最近的F－共有8個，所以Ca2＋的配位數(shù)為8。螢石的一個晶胞中實際占有4個Ca2＋和8個F－，即4個CaF2組成。根據(jù)(0.545×10－7)3ρNA＝4×78，可得ρ。
[答案]　(1)F－　(2)8　4　(3)正四面體、立方體　
(4)
3．(2019·青島模擬)某種離子型鐵的氧化物晶胞如下圖所示，它由A、B組成。則該氧化物的化學(xué)式為________，已知該晶體的晶胞參數(shù)為a nm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則密度ρ為________g·cm－3(用含a和NA的代數(shù)式表示)。

[解析]　1個A和1個B中含有的Fe2＋、Fe3＋、O2－分別為248，故1個晶胞中含8個Fe3O4。故：(a×10－7)3ρNA＝8×M(Fe3O4)。ρ＝。
[答案]　Fe3O4　
4．利用新制的Cu(OH)2檢驗醛基時，生成紅色的Cu2O，其晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示。

(1)該晶胞原子坐標(biāo)參數(shù)A為(000)；B為(100)；C為。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為________，它代表__________________原子。
(2)若Cu2O晶體的密度為d g·cm－3，Cu和O的原子半徑分別為rCu pm和rO pm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，列式表示Cu2O晶胞中原子的空間利用率為__________________________________________________________________
_____________________________________________________。
[解析]　(1)根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)，D在A和C中間，因此D的坐標(biāo)是，白色的原子位于頂點和體心，個數(shù)為8×＋1＝2，D原子位于晶胞內(nèi)，全部屬于晶胞，個數(shù)為4，根據(jù)化學(xué)式，推出D為Cu。(2)空間利用率是晶胞中球的體積與晶胞體積的比值，晶胞中球的體積為(4×πr＋2×πr)×10－30cm3，晶胞的體積可以采用晶胞的密度進行計算，即晶胞的體積為 cm3，因此空間利用率為×100%。
[答案]　(1)　Cu
(2)×100%(答案合理即可)
5．如圖為碳化鎢晶體結(jié)構(gòu)的一部分，碳原子嵌入金屬鎢的晶格的間隙，并不破壞原有金屬的晶格，形成填隙固溶體。
(1)在此結(jié)構(gòu)中，1個鎢原子周圍距離該鎢原子最近的碳原子有________個，該晶體的化學(xué)式為________。
(2)該部分晶體的體積為V cm3，則碳化鎢的密度為______g·cm－3(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。
[解析]　(1)據(jù)圖可知，距離一個鎢原子最近的碳原子的個數(shù)為6，鎢原子位于頂點、棱上、面上、內(nèi)部，屬于該晶胞的個數(shù)為12×＋6×＋2×＋1＝66個碳原子位于內(nèi)部，即化學(xué)式為WC。(2)晶胞的質(zhì)量為 g，根據(jù)密度的定義可知，WC的密度為 g·cm－3。
[答案]　(1)6　WC　(2)

三類典型晶胞的體積計算
(1)立方體(晶胞邊長為a)：V＝a3。
(2)長方體：V＝abc。
(3)三棱柱或六棱柱：V＝S底面×h。
　晶體的主要性質(zhì)
6．(1)Mn與Re屬于同一族，研究發(fā)現(xiàn)，Mn的熔點明顯高于Re的熔點，原因可能是________________________。
(2)CuSO4的熔點為560 ℃，Cu(NO3)2的熔點為115 ℃，CuSO4熔點更高的原因是__________________________________________
_____________________________________________________。
(3)根據(jù)下表提供的數(shù)據(jù)判斷，熔點最高、硬度最大的是________(填化學(xué)式)。
離子晶體
NaF
MgF2
AlF3
晶格能/(kJ·mol－1)
923
2 957
5 492
(4)已知金剛石結(jié)構(gòu)中C—C比石墨結(jié)構(gòu)中C—C的鍵長長，則金剛石的熔點________石墨的熔點(填“高于”或“低于”或“等于”)理由是___________________________________________。
(5)碳酸鹽的熱分解示意圖如圖所示：

熱分解溫度：CaCO3________(填“高于”或“低于”)SrCO3，原因是____________________________________________________
_____________________________________________________。
[答案]　(1)Mn的金屬鍵比Re的金屬鍵強
(2)CuSO4和Cu(NO3)2均為離子晶體，SO所帶電荷比NO多，故CuSO4晶格能較大，熔點較高
(3)AlF3
(4)低于　鍵長越長，鍵能越小，鍵越不穩(wěn)定，熔點越低
(5)低于　CaO晶格能大于SrO晶格能，故CaCO3更易分解生成CaO
7．(2019·模擬精選)(1)MnO的熔點(1650 ℃)比MnS的熔點(1610 ℃)高，它們都屬于________晶體。前者熔點較高的原因是_________
_____________________________________________________。
(2)SiCl4和SnCl4通常均為液體。
①Si、Sn、Cl三種元素電負性由小到大的順序為________(用元素符號表示)。
②SiCl4的立體構(gòu)型為________。
③SiCl4的熔點低于SnCl4的原因為_______________________
_____________________________________________________。
(3)晶格能不可以用實驗的方法直接測得，但是可以根據(jù)“蓋斯定律”間接計算。NaCl是離子晶體，其形成過程中的能量變化如圖所示：

由圖可知，Na原子的第一電離能為________kJ·mol－1，NaCl的晶格能為________ kJ·mol－1。
(4) 中C原子的雜化方式為________，其熔點比NaF________(填“高”或“低”)。
(5)銅、銀、金的晶體結(jié)構(gòu)均為面心立方最密堆積。
①下列不屬于晶體的共同性質(zhì)的是________(填選項字母)，判斷晶體和非晶體最可靠的方法是________。
A．自范性　 B．透明
C．固定的熔點 D．各向異性
E．熱塑性
②已知金的相對原子質(zhì)量為197，常溫常壓下密度為ρ g·cm－3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則金原子的半徑為________ cm(用含ρ、NA的代數(shù)式表示)。
[解析]　(3)由圖可知，Na(g)失去一個電子得到Na＋(g)所需的能量為496 kJ·mol－1，因此Na原子的第一電離能為496 kJ·mol－1。根據(jù)蓋斯定律可知， NaCl的晶格能為411 kJ·mol－1＋108 kJ·mol－1＋121 kJ·mol－1＋496 kJ·mol－1－349 kJ·mol－1＝787 kJ·mol－1。
(4)離子半徑越大，晶格能越小，熔點越低，的半徑比F－的半徑大，因此其熔點低于NaF。
(5)②金的晶胞為面心立方最密堆積，一個晶胞中含有4個金原子，所以晶胞的體積為 cm3，邊長為 cm；面對角線長度等于4倍的原子半徑，所以原子半徑為 cm。
[答案]　(1)離子　O2－半徑小于S2－半徑，MnO的晶格能較大
(2)①SnSO2
②a　a　
(2)①分子晶體　苯胺分子之間存在氫鍵?、贠　sp3　σ　③(PnO3n＋1)(n＋2)－

突破物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的“三步”思維
(1)審題——正確推斷題中元素或物質(zhì)
有些物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)題不需要進行元素與物質(zhì)的推斷，題干很簡單，往往介紹簡單的背景材料，略作了解即可；有些題需進行元素與物質(zhì)的推斷，認真閱讀題目所提供信息，根據(jù)原子結(jié)構(gòu)、元素周期律知識、物質(zhì)的性質(zhì)正確推斷題中元素與物質(zhì)。
(2)析題——認真分析，關(guān)注有效信息
①物質(zhì)結(jié)構(gòu)特點：有些題目?？疾槲镔|(zhì)所含σ鍵和π鍵，需正確書寫物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式進行分析；單鍵均為σ鍵，雙鍵、三鍵中只有一個為σ鍵，其余為π鍵。運用等電子體知識，理解物質(zhì)中原子的雜化方式和立體結(jié)構(gòu)，以及電子式的書寫方法等。
②關(guān)注晶胞結(jié)構(gòu)：題目中有關(guān)晶體的理解常提供晶胞結(jié)構(gòu)，需認真分析，想象晶體中原子在空間的連接方式，正確確定物質(zhì)的化學(xué)式。
(3)答題——關(guān)注細節(jié)，規(guī)范正確答題
①原子結(jié)構(gòu)的考查，應(yīng)注意看清是原子的電子排布式、離子的電子排布式、價電子排布式還是電子排布圖等。
②第一電離能的考查，特別注意第ⅡA和ⅤA族的特殊性。
③對于物質(zhì)熔、沸點的高低比較，特別注意不要忽略氫鍵的問題。
④注意問題表達(因果、對比)及書寫規(guī)范。

　“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”大題中的簡答題專練
(對應(yīng)學(xué)生用書第115頁)

　原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
1．(1)Cr的價電子排布式為3d54s1而不是3d44s2的理由是
_____________________________________________________。
(2)P的第一電離能比S的第一電離能大的理由是__________
_____________________________________________________。
(3)若I4表示元素的第四電離能，則I4(Co)________I4(Fe)(填“>”或“