物质结构与性质的命题紧扣考试大纲,重基础、重热点,题目多以常见物质为载体进行设问,所设计的几个问题常常相互独立的,不偏不难,多涉及晶胞计算,强调空间想象能力和计算能力的考查。
命题热点有:核外电子排布规律;书写原子或离子核外电子排布式、电子排布图(即轨道表示式) ;第一电离能、电负性的变化规律及其应用;物质中化学键类型的判断;分子中的原子轨道杂化类型及分子的空间构型的判断;分子间作用力、氢键及分子的性质;常见四种晶体的判断方法及性质;金属晶体的堆积模型;均摊法求解晶体化学式;常见晶体结构分析;有关晶胞的计算。
【复习策略】重点一核外电子排布的表示方法【重点归纳】表示方法含义举例原子或离子结构示意图表示核外电子分层排布和核内质子数Na: Na+:电子式表示原子最外层电子数目核外电子排布式表示每个能级上排布的电子数S:1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4S2-:1s22s22p63s23p6 电子排布图(轨道表示式)表示每个原子轨道中电子的运动状态价电子排布式或排布图表示价电子的排布【经典例题】例1下列电子排布图所表示的元素原子中,其能量处于最低状态的是( ) A. B.C. D.答案解析D 电子的排布遵循能量最低原理、泡利原理、洪特规则等。
A.2p能级未排满,则排布3s轨道,违背能量最低原理,错误;B.2p能级的3个电子应单独占据3个轨道,违背洪特规则,错误;C.2p能级未排满,违背能量最低原理,错误;D.符合电子的排布原理,能量处于最低状态,正确A.3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子的排布式为1s22s22p63s23p2的原子B.2p能级无空轨道,且有一个未成对电子的基态原子和原子的最外层电子排布式为2s22p5的原子C.M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2的原子D.最外层电子数是核外电子总数15的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子答案解析C A项,3p能级有一个空轨道的基态原子,按洪特规则可得其3p轨道上只能有两个电子,所以两个原子是同种元素的原子;B项,2p能级无空轨道,且有一个未成对电子的基态原子,它的2p能级上只能是5个电子,所以两原子是同种元素的原子;C项,M层全充满而N层为4s2的原子,其M层应为18个电子,而后者的M层上只有8个电子,所以两原子不是同种元素的原子;D项,最外层电子数是核外电子总数的15的原子中,最外层电子数要小于或等于8个电子,且电子总数为5的倍数,所以可得该原子可能是原子序数为5、10、15、20、25、30、35、40,其中满足最外层电子数是核外电子总数的15且符合核外电子排布规则的只能是35号元素,该元素原子的外围电子排布式为4s24p5,所以两原子是同种元素的原子重点二分子或离子立体构型的判断【重点归纳】1.确定中心原子上的价层电子对数a 为中心原子的价电子数减去离子的电荷数,b 为电荷数,x 为非中心原子的原子个数。
如NH +4的中心原子为N ,a =5-1,b =1,x =4,所以中心原子孤电子对数=12(a -xb ) =12×(4-4×1) =0。
2.确定价层电子对的立体构型:由于价层电子对之间的相互排斥作用,它们趋向于尽可能的相互远离,这样已知价层电子对的数目,就可以确定它们的立体构型。
3.分子立体构型的确定:价层电子对有成键电子对和孤电子对之分,价层电子对的总数减去成键电子对数,得孤电子对数。
根据成键电子对数和孤电子对数,可以确定相应的较稳定的分子立体构型。
【经典例题】例3 用价层电子对互斥理论(VSEPR) 可以预测许多分子或离子的空间构型,有时也能用来推测键角大小,下列判断正确的是( )A .SO 2、CS 2、HI 都是直线形的分子B .BF 3键角为120°,SnBr 2键角大于120°C .CH 2O 、BF 3、SO 3都是平面三角形的分子D .PCl 3、NH 3、PCl 5都是三角锥形的分子22确的是( )A .直线形;三角锥形B .V 形;三角锥形C .直线形;平面三角形D .V 形;平面三角形重点三 分子的极性判断方法【重点归纳】(1) 分子的极性由共价键的极性和分子的立体构型两方面共同决定: ①极性键―――――→空间不对称极性分子⎩⎪⎨⎪⎧双原子分子,如HCl 、NO 、IBr 等V 形分子,如H 2O 、H 2S 、SO 2等三角锥形分子,如NH 3、PH 3等非正四面体形分子,如CHCl 3、CH 2Cl 2、CH 3Cl 等②极性键或非极性键――――→空间对称非极性分子⎩⎨⎧单质分子,如Cl 2、N 2、P 4、I 2等直线形分子,如CO 2、CS 2、C 2H 2等正四面体形分子,如CH 4、CCl 4、CF 4等(2) 判断AB n 型分子极性的经验规律:若中心原子A 的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数,则为非极性分子,若不等则为极性分子。
【经典例题】例5 某化合物的分子式为AB 2,A 属ⅥA 族元素,B 属ⅦA 族元素,A 和B 在同一周期,它们的电负性值分别为3.44和3.98,已知AB 2分子的键角为103.3°。
下列推断不正确的是( )A .AB 2分子的空间构型为“V”形B .A —B 键为极性共价键,AB 2分子为非极性分子C .AB 2与H 2O 相比,AB 2的熔点、沸点比H 2O 的低D .AB 2分子中无氢原子,分子间不能形成氢键,而H 2O 分子间能形成氢键A .CO 2、H 2SB .C 2H 4、CH 4 C .Cl 2、C 2H 2D .NH3、HCl重点四晶胞组成的计算【重点归纳】(1) 原则:晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞所共有,那么,每个晶胞对这个粒子分得的份额就是1n。
(2) 方法:①长方体(包括立方体) 晶胞中不同位置的粒子数的计算②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定,如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形,其顶点(1个碳原子) 被三个六边形共有,每个六边形占13。
【经典例题】例7 O和Na能够形成化合物F ,其晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566 nm,F 的化学式为________;晶胞中O原子的配位数为________;列式计算晶体F的密度(g·cm-3) ________。
答案解析Na2O 84×62 g·mol-10.566×10-7cm3×6.02×1023mol-1=2.27 g·cm-3O2-半径大于Na+半径,由F的晶胞结构可知,大球代表O2-,小球代表Na+,每个晶胞中含有O2-个数为8×18+6×12=4,含有Na+个数为8,故O2-、Na+离子个数之比为4∶8=1∶2,从而推知F的化学式为Na2O。
由晶胞结构可知,每个O原子周围有8个Na原子,故O原子的配位数为8。
晶胞参数a=0.566 nm=0.566×10-7cm,则晶胞的体积为(0.566×10-7 cm) 3,从而可知晶体F的密度为4×62 g·mol-10.566×10-7cm3×6.02×1023 mol-1=2.27 g·cm-3n能力,其中铜钙合金的晶胞结构如图所示。
试回答下列问题:(1) 在元素周期表中Ca位于____区。
(2) 铜原子的基态原子核外电子排布式为______________________。
(3) 已知镧镍合金LaNi n晶胞体积为9.0×10-23cm3,储氢后形成LaNi n H4.5的合金(氢进入晶胞空隙,体积不变) ,则LaNi n中,n=_____(填数值) ;氢在合金中的密度为__________。
答案解析(1) s(2) 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1(3) 5 0.083 g·cm-3(3) 由铜钙合金的晶胞结构图知,铜、钙合金中,N(Cu) =12×12+6×12+6=15,N(Ca) =12×16+2×12=3,N CaN Cu=315=15,因镧镍合金与铜钙合金的晶胞结构相同,则在LaNi n中1n=15,n =5。
1 mol合金中含有N A个该合金的晶胞,则ρ·9.0×10-23 cm3·N A=M,ρ=4.5 g9.0×10-23 cm3×6.02×1023≈0.083 g·cm-3【巩固提升】1.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=0.566 nm,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) ________。
2.科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。
(1) CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为______________。
(2) 下列关于CH4和CO2的说法正确的是________(填序号) 。
a.固态CO2属于分子晶体b.CH4分子中含有极性共价键,是极性分子c.因为碳氢键键能小于碳氧键,所以CH4熔点低于CO2d.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp(3) 在Ni基催化剂作用下,CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。
①基态Ni原子的电子排布式为 ____________,该元素位于元素周期表中的第________族。
②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1 mol Ni(CO)4中含有________molσ键。