2019版高考化学一轮课件：专题二十四　物质结构与性质

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1、专题二十四 物质结构与性质专题二十四 物质结构与性质 高考化学 (课标专用) 考点一 原子结构与性质 1.(2018课标,35,15分)硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如下表所示: 回答下列问题: (1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为 ,基态S原子电 子占据最高能级的电子云轮廓图为 形。 (2)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其 他分子的是 。 (3)图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为 。 H2SS8FeS2SO2SO3H2SO4 熔点/-85.5115.2600(分解)

2、-75.516.810.3 沸点/-60.3444.6-10.045.0337.0 五年高考 A组 统一命题课标卷题组 (4)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为 形,其中共价键的类型 有 种;固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为 。 (5)FeS2晶体的晶胞如图(c)所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M、阿伏加德罗常数的值 为NA,其晶体密度的计算表达式为 gcm-3;晶胞中Fe2+位于 所形成的正八面体的 体心,该正八面体的边长为 nm。 答案 (1) 哑铃(纺锤) (2)H2S (3)S8相对分子质量大,分子间范德华力强 (4)

3、平面三角 2 sp3 (5) 1021 a 解析 本题考查电子排布图、电子云、中心原子价层电子对数计算、分子构型、杂化轨道 类型、晶体有关计算等。(1)基态Fe原子价层电子排布式为3d64s2,排布图为 ;基态S原子电子排布式为1s22s22p63s23p4,最高能 级为3p,电子云轮廓图为哑铃形。(2)中心原子价层电子对数:H2S为2+ (6-21)=4;SO2为2+ (6-22)=3;SO3为3+ (6-23)=3。(3)S8和SO2均为分子晶体,S8的相对分子质量比SO2的相对 分子质量大很多,范德华力更强,所以S8的熔点和沸点要比SO2的高很多。(4)SO3分子中中心原 子价层电子对数

4、为3,无孤电子对,故SO3分子的立体构型为平面三角形;SO3分子的结构式为 ,其中既有键又有键;由图(b)可知三聚分子中每个S原子与4个O原子形成4个键,故 其杂化轨道类型为sp3。(5)由图(c)可知,晶胞中Fe2+为12 +1=4个, 为8 +6 =4个,一个晶 胞中有4个FeS2,晶胞的体积为(a10-7)3 cm3,则晶体密度的计算表达式为 g cm-3= 1021 g cm-3;正八面体的边长= nm= a nm。 2.(2017课标,35,15分)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。 回答下列问题: (1)元素K的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为 n

5、m(填标号)。 A.404.4 B.553.5 C.589.2 D.670.8 E.766.5 (2)基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是 ,占据该能层电子的电子云轮廓图形 状为 。K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、 沸点等都比金属Cr低,原因是 。 (3)X射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在 离子。 离子的几何构型为 ,中心原子的 杂化形式为 。 (4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446 nm, 晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为 nm,与K紧邻的O个数为

6、。 (5)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于 位置,O处于 位置。 答案 (1)A (2)N 球形 K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱 (3)V形 sp3 (4)0.315 12 (5)体心 棱心 解析 本题考查角度较前几年更为细致,如颜色对应的辐射波长、基态原子最高能层符号、 晶胞中原子间的位置关系等。 (1)紫色对应的辐射波长是可见光中最短的,A项正确。 (2)K位于第4周期A族,电子占据的最高能层为N层,最外层只有一个电子,位于s能级,电子云 轮廓图形状为球形。金属的熔、沸点与金属键强弱有关,金属键的强弱又与金属原子的半径 以及价电子数有关,原子半径越大,

7、价电子数越少,金属键越弱,熔、沸点越低。 (3)中心原子I的价层电子对数为 (7+2-1)=4,中心原子杂化类型为sp3杂化,成键电子对数为 2, 孤电子对数为 2,故空间构型为V形。 (4)根据晶胞结构可知K与O间的最短距离是面对角线的一半,即 0.446 nm,根据晶胞结构 可知与K紧邻的O的个数为12。 (5)根据已知的晶胞可知,当I原子处于各顶角位置时,晶胞可以由八个已知晶胞堆积在一起组 合而成,其中I原子处于八个晶胞的体心构成的八个顶角上,则K原子处于新晶胞的体心,O原子 处于新晶胞的棱心。 答题规范 用价层电子对互斥理论推测分子或离子的空间构型 分子(离子)的空间构型 3.(201

8、6课标,37,15分)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/-49.526146 沸点/83.1186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 负性由大至小的顺序是 。 (5)Ge单晶具有金刚石型结构,其中

9、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。下图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数 A为(0,0,0);B为( ,0, );C为( , ,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a=565.76 pm,其密度为 gcm-3(列出计算式即可)。 答案 (1)3d104s24p2 2 (2)Ge原子半径大,原子间形成的单键较长,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,分子量依次

10、增大,分子间 相互作用力逐渐增强 (4)OGeZn (5)sp3 共价键 (6)( , , ) 107 解析 (2)单键中含有1个键,双键中含有1个键和1个键,叁键中含有1个键和2个键。键 的成键方式是“头碰头”,键的成键方式是“肩并肩”,原子间形成的键键长越长,越不利于 两原子间形成键。(3)对于结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔、 沸点越高。(4)元素的非金属性越强,原子吸引电子能力越强,元素的电负性越大。(5)金刚石 中C原子的杂化方式为sp3杂化,微粒间作用力为共价键,运用类推法不难得出结论。(6)晶胞 参数a即为晶胞边长,= = gcm-3= 107 gcm-

11、3。 解题关键 本题的失分点在第(2)小题。分析原因时一定要从原子结构角度抓住键和键的 成键原理正确组织语言。 4.(2015课标,37,15分,0.479)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,该化合物的熔点为253 K,沸点为376

12、 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。 答案 (1)电子云 2(每空1分,共2分) (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(2分) (3)键和键 sp CO2、SCN-(或COS等)(2分,1分,2分,共5分) (4)分子(2分) (5)3 2(每空1分,共2分) 12 4(每空1分,共2分) 解析 (1)电子在原子核外出现的概率密度分

13、布通常用电子云来形象化描述 C的电子排布图 为 ,所以其基态原子中核外存在2对自旋相反的电子。 (2)碳的原子结构示意图为 ,有4个价电子,难以通过得或失电子达到稳定结构,所以其 键型以共价键为主。 (3)CS2分子的结构式为S C S,其共价键的类型有键和键,C原子的杂化轨道类型为sp;CS2 分子为三原子分子,最外层电子总数为16,与其具有相同空间构型和键合形式的分子有CO2、 COS,离子有SCN-等。 (4)Fe(CO)5的熔点为253 K,较低,沸点也不高,所以其固体属于分子晶体。 (5)由题中石墨烯和金刚石的晶体结构图示可得,在石墨烯晶体中,每个C原子应连接3个六 元环,每个六元环

14、由6个C原子构成,每个六元环所占有的C原子数为6 =2;在金刚石晶体中, 每个C原子与其他4个C原子相连,每个C原子连接的六元环个数应为12个,而每一个碳原子与 其他4个C原子形成的4个共价键的键角均为10928,形成正四面体,由此可得在金刚石晶体的 六元环中最多有4个C原子共面。 易混易错 碳原子最外层有4个电子,既不容易失去电子,也不容易得到电子,所以形成的化合 物的键型以共价键为主;因为S原子的最外层电子数与O原子的最外层电子数相同,所以可以以 CO2分子为模型对CS2分子进行分析。 知识拓展 石墨烯中,每个碳原子被三个六元环共有,所以每个六元环所占有的碳原子数为2。 5.(2014课标,37,15分,0.520)早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属 元素组成。回答下列问题: (1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过 方法区分晶 体、准晶体和非晶体。 (2)基态Fe原子有 个未成对电子,Fe3+的电子排布式为 。可用硫氰化 钾检验Fe3+,形成的配合物的颜色为 。 (3)新制备的Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸,而自身还原成Cu2O。乙醛中碳原子的杂