高考化学四海八荒易错集专题18物质结构与性质.pdf
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1、推荐学习K12 资料推荐学习K12 资料专题 18 物质结构与性质1锗(Ge)是典型的半导体元素,在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题:(1)基态 Ge原子的核外电子排布式为Ar_,有 _个未成对电子。(2)Ge 与 C 是同族元素,C 原子之间可以形成双键、叁键,但Ge原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析,原因是_。(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因_。GeCl4GeBr4GeI4熔点/49.5 26 146 沸点/83.1 186 约 400(4)光催化还原CO2制备 CH4反应中,带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O 电负性由大至
2、小的顺序是 _。(5)Ge 单晶具有金刚石型结构,其中Ge原子的杂化方式为_,微粒之间存在的作用力是_。(6)晶胞有两个基本要素:原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置。如图为 Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为(12,0,12);C为(12,12,0)。则 D原子的坐标参数为_。晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。已知 Ge单晶的晶胞参数a565.76 pm,其密度为 _g cm3(列出计算式即可)。推荐学习K12 资料推荐学习K12 资料对照晶胞图示,坐标系以及A、B、C点坐标,选A点为参照点,观察D点在晶胞中位置(体对角线14处),由B、C点坐标可以推知D点坐标。类
3、似金刚石晶胞,1 个晶胞含有8个锗原子,8736.02565.763107gcm 3。答案:(1)3d104s24p22(2)Ge 原子半径大,原子间形成的 单键的键长较长,p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成 键(3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似,相对分子质量依次增大,分子间相互作用力逐渐增强(4)OGeZn(5)sp3共价键(6)(14,14,14)8736.02 565.7631072东晋华阳国志南中志卷四中已有关于白铜的记载,云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外,曾主要用于造币,亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题:(1)镍元素基态原子
4、的电子排布式为_,3d 能级上的未成对电子数为_。(2)硫酸镍溶于氨水形成Ni(NH3)6SO4蓝色溶液。Ni(NH3)6SO4中阴离子的立体构型是_。在 Ni(NH3)62中 Ni2与 NH3之间形成的化学键称为_,提供孤电子对的成键原子是_。氨的沸点 _(填“高于”或“低于”)膦(PH3),原因是 _;氨是 _分子(填“极性”或“非极性”),中心原子的轨道杂化类型为_。(3)单质铜及镍都是由_键形成的晶体;元素铜与镍的第二电离能分别为:ICu1 958 kJmol1、INi1 753 kJ mol1,ICuINi的原因是 _。(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。推荐学习K12 资料推
5、荐学习K12 资料晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_。若合金的密度为dgcm3,晶胞参数a_nm。答案:(1)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s22(2)正四面体配位键N 高于NH3分子间可形成氢键极性sp3(3)金属铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子(4)312516.021023d131073砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题:(1)写出基态As 原子的核外电子排布式_。(2)根据元素周期律,原子半径Ga_As,第一电离能Ga_As。(填“大于”或“小于”)(3)AsCl3分子的立体构型为_,
6、其中 As 的杂化轨道类型为_。(4)GaF3的熔点高于1 000,GaCl3的熔点为77.9,其原因是_。(5)GaAs 的熔点为1 238,密度为 g cm3,其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为_,Ga与As 以_键键合。Ga和 As 的摩尔质量分别为MGagmol1和MAsgmol1,原子半径分别为rGapm和rAspm,推荐学习K12 资料推荐学习K12 资料阿伏加德罗常数值为NA,则 GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_。解析:本题考查物质结构与性质知识,意在考查考生对相关原理的应用能力。(1)根据构造原理可写出基态As 原子的核外电子排布式。(2)同周期主族元素从左到右,
7、原子半径逐渐减小,第一电离能呈增大趋势。Ga的原子半径大于As,Ga的第一电离能小于As。(3)AsCl3的中心原子(As 原子)的价层电子对数为(5 13)/24,所以是sp3杂化。AsCl3的立体构型为三角锥形。(4)根据晶体类型比较熔点。一般来说,离子晶体的熔点高于分子晶体的熔点。(5)根据晶胞结构示意图可以看出,As 原子与 Ga原子形成了空间网状结构的晶体,结合 GaAs的熔点知GaAs是原子晶体。首先用均摊法计算出1 个晶胞中含有As 原子的个数:81/8 61/2 4,再通过观察可知1个晶胞中含有4 个 Ga 原子。4 个 As 原子和4 个 Ga 原子的总体积V14(43103
8、0r3As431030r3Ga)cm3;1 个晶胞的质量为4 个 As原子和 4 个 Ga原子的质量之和,即(4MAsNA4MGaNA)g,所以 1 个晶胞的体积V24NA(MAsMGa)cm3。最后V1/V2即得结果。答案:(1)Ar3d104s24p3(2)大于小于(3)三角锥形sp3(4)GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体(5)原子晶体共价410 30NAr3Gar3AsMGaMAs100%4碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题:(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用_形象化描述。在基态14C 原子中,核外存在_对自旋相反的电子。(2)碳在形成化合
9、物时,其键型以共价键为主,原因是_。(3)CS2分子中,共价键的类型有_,C 原子的杂化轨道类型是_,写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子_。(4)CO 能与金属 Fe 形成 Fe(CO)5,该化合物的熔点为253 K,沸点为 376 K,其固体属于 _晶体。(5)碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示:在石墨烯晶体中,每个C原子连接 _个六元环,每个六元环占有_个 C原子。在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接 _个六元环,六元环中最多有_个 C原子在同一平面。推荐学习K12 资料推荐学习K12 资料答案:(1)电子云2(2)C 有
10、 4 个价电子且半径小,难以通过得或失电子达到稳定电子结构(3)键和 键sp CO2、SCN(或 COS 等)(4)分子(5)32 124 5A、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13 的化合物E,E 的立体构型为 _
11、,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a0.566 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(gcm3)_。推荐学习K12 资料推荐学习K12 资料答案:(1)O 1s22s22p63s23p3(或Ne3s23p3)(2)O3O3相对分子质量较大,范德华力大分子晶体离子晶体(3)三角锥形sp3(4)V 形4 2Cl22Na2CO3H2O=Cl2O2NaHCO32NaCl(或
12、2Cl2Na2CO3=Cl2O CO22NaCl)(5)Na2O 8 462 gmol1736.021023mol12.27 g cm36填写下列空白。(1)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: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)现有部分前36 号元素的性质或原子结构如下表。元素编号元素性质或原子结构R 基态原子的最外层有3 个未
13、成对电子,次外层有2 个电子S 单质能与水剧烈反应,所得溶液呈弱酸性T 基态原子 3d 轨道上有1 个电子X R 元素的第一电离能大于其同周期相邻元素的第一电离能,原因是_ _。S 元素的常见化合价为_,原因是 _ _。推荐学习K12 资料推荐学习K12 资料T 元素的原子N能层上电子数为_。X 的核外电子排布图违背了_。用 X单质、碱金属盐及碱土金属盐等可以做成焰火。燃放时,焰火发出五颜六色的光,请用原子结构的知识解释发光的原因:_ _ _。答案:(1)N(2)N 原子 2p 轨道半充满,能量低,稳定 1 F的电负性最强,只能得1 个电子2能量最低原理电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道
14、时,以光(子)的形式释放能量7已知 X、Y、Z、W、K五种元素均位于元素周期表的前四周期,且原子序数依次增大。元素X是周期表中原子半径最小的元素;Y的基态原子中电子占据了三种能量不同的原子轨道,且这三种轨道中的电子数相同;W位于第二周期,其原子核外成对电子数是未成对电子数的3 倍;K 位于 ds 区且原子的最外层电子数与X的相同。请回答下列问题(答题时,X、Y、Z、W、K用所对应的元素符号表示):(1)Y、Z、W元素的第一电离能由大到小的顺序是_。(2)K 的电子排布式是_。(3)Y、Z元素的某些氢化物的分子中均含有18 个电子,则Y的这种氢化物的化学式是_;Y、Z的这些氢化物的沸点相差较大的
15、主要原因是_。推荐学习K12 资料推荐学习K12 资料(4)若 X、Y、W形成的某化合物(相对分子质量为46)呈酸性,则该化合物分子中Y 原子轨道的杂化类型是_;1 mol 该分子中含有 键的数目是 _。(5)Z、K两元素形成的某化合物的晶胞结构如图所示,则该化合物的化学式是_,Z 原子的配位数是_。答案:(1)NOC(2)1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1)(3)C2H6氮的氢化物(N2H4)分子间存在氢键(4)sp24NA(5)Cu3N 6 易错起源1、分子间作用力与物质的性质例 1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
16、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bCH4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CO2dCH4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。推荐学习K12 资料推荐学习K12 资料基态 Ni 原子的电子排布式为_,该元素位于元素周期表的第_族。Ni 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 _ mol 键。(4)一定条件下,CH4和 CO2都能
17、与H2O 形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体,其相关参数见下表。CH4与 H2O形成的水合物俗称“可燃冰”。参数分子分子直径/nm 分子与 H2O的结合能E/kJ mol1CH40.436 16.40 CO20.512 29.91“可燃冰”中分子间存在的2 种作用力是 _。为开采深海海底的“可燃冰”,有科学家提出用CO2置换 CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm,根 据 上 述 图 表,从 物 质 结 构 及 性 质 的 角 度 分 析,该 设 想 的 依 据 是_。答案(1)H、C、O(2)ad 推荐学习K12 资料推荐学习K12 资料(3)1s22s22p63s
18、23p63d84s2或Ar3d84s28(4)氢键、范德华力CO2的分子直径小于笼状空腔直径,且与H2O的结合力大于CH4【变式探究】(1)BF3与一定量的水形成(H2O)2BF3晶体 Q,Q在一定条件下可转化为R:晶体 Q中各种微粒间的作用力不涉及_(填序号)。a离子键b共价键c配位键d金属键 e氢键f 范德华力已知苯酚具有弱酸性,其Ka1.1 1010;水杨酸第一级电离形成的离子能形成分子内氢键。据此判断,相同温度下电离平衡常数Ka2(水杨酸)_Ka(苯酚)(填“”或“”),其原因是_。(2)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:化学键CC CH CO SiSi Si
19、 H SiO 键能/(kJ mol1)356 413 336 226 318 452 硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是 _。SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是_。答案(1)a、d 氢键 范德华力影响强度的因素组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大相对分子质量相近的分子,分子极性越强,分子间作用力越大对于 AHB,A、B的非金属性越强,B原子的半径越小,氢键越牢固成键原子半径越小,键长越短,键能越大,共价键越稳定对物质性质的影响影响物质的熔、沸点、溶解度等物理性质分子间氢键的存在,使物质的熔、沸点升高,在水中的溶解度增大影响
20、分子的稳定性;共价键键能越大,分子稳定性越强易错起源2、晶体结构与物质性质例 2、碳及其化合物广泛存在于自然界中,回答下列问题:(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用_形象化描述。在基态14C 原子中,核外存在_对自旋相反的电子。(2)碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是_ _。(3)CS2分子中,共价键的类型有_,C 原子的杂化轨道类型是_,写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子_ _。(4)CO 能与金属 Fe 形成 Fe(CO)5,该化合物熔点为253 K,沸点为376 K,其固体属于 _晶体。(5)碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石
21、的晶体结构如图所示:在石墨烯晶体中,每个C原子连接 _个六元环,每个六元环占有_个 C原子。在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接 _个六元环,六元环中最多有_个 C原子在同一平面。推荐学习K12 资料推荐学习K12 资料答案(1)电子云2(2)C 有 4 个价电子且半径小,难以通过得或失电子达到稳定电子结构(3)键和 键sp 杂化CO2、COS、SCN、OCN等(4)分子(5)32 124【变式探究】原子序数依次增大的短周期元素a、b、c、d 和 e 中,a 的最外层电子数为其周期数的二倍;b和 d 的 A2B型氢化物均为V形分子,c 的 1 价离子比e 的 1 价离
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