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1、精选高考化学复习资料十九物质结构与性质(限时：45 分钟)1(2016 全国卷)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
2、 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)。解析：本题以锗为载体考查物质的结构与性质，意在考查考生的综合分析能力和空间想象能力。(1)在元素周期表中，锗位于硅正下方，锗的原子序数为141832，
3、基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或Ar3d104s24p2，由于 4p 能级有 3 个能量相同的轨道，根据洪特规则，4p 上 2 个电子分别占据两个轨道且自旋方向相同，故未成对电子数为 2。(2)本题从单键、双键、叁键的特点切入，双键、叁键中都含有键，难以形成双键、叁键，实质是难以形成键，因为锗的原子半径较大，形成单键的键长较长，p-p 轨道肩并肩重叠程度很小。(3)根据表格数据得出，三种锗卤化物都是分子晶体，其熔、沸点分别依次增高，而熔、沸点的高低与分子间作用力强弱有关，分子间相互作用力强弱与分子量大小有关。(4)锌、锗位于同周期，同一周期从左至右
4、元素的电负性逐渐增大(除稀有气体元素外)，而氧位于元素周期表右上角，电负性仅次于氟，由此得出氧、锗、锌的电负性依次减小。(5)类比金刚石，晶体锗是原子晶体，每个锗原子与其周围的4 个锗原子形成4 个单键，故锗原子采用sp3杂化。微粒之间的作用力是共价键。(6)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。类似金刚石晶胞，1 个晶胞含有8 个锗原子，8736.02 565.763107g cm3。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
5、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)8736.02565.7631072(2016 全国卷)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
6、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 kJ mol1、INi1 753 kJmol1，ICuINi的原因是 _。(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_。若合金的密度为d g cm3，晶胞参数a_nm。解析：本题主要考查物质结构与性质，意在考查考生对原子、分子、晶体结构和性质的理解能力。(1)Ni 元素原子核外有
7、28 个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2。3d 能级上有 2 个未成对电子。(2)SO24中 S无孤电子对，立体构型为正四面体。Ni(NH3)62为配离子，Ni2与 NH3之间为配位键。配体NH3中提供孤电子对的为N。NH3分子间存在氢键，故沸点比PH3高。NH3中 N 有一个孤电子对，立体构型为三角锥形，因此NH3为极性分子，N 的杂化轨道数为314，杂化类型为sp3。(3)单质铜及镍都是由金属键形成的晶体，Cu，Ni 失去一个电子后电子排布式分别为Ar3d10、Ar3d84s1，铜的 3d 轨道全充满，达到稳定状态，所以 Cu 的第二电离能相对
8、较大。(4)Cu 原子位于面心，个数为 6123，Ni 原子位于顶点，个数为818 1，铜原子与镍原子的数量比为31。以该晶胞为研究对象，则64359NAgd g cm3(a107cm)3，解得 a32516.021023d107。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(2016 全国卷)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
9、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_，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MGag mol1和 MAsg mol1，原子半径分别为rGapm 和 rAspm，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
10、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，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(513)/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
11、：81/8 61/24，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(43 1030r3As43 1030r3Ga)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4 1030NAr3Gar3As3 MGa MAs 100%4(2015 课标全国卷)碳及其化合物广
12、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 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
13、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。解析：本题主要考查物质结构知识，意在考查考生的抽象思维能力、空间想象能力以及知识迁移能力。(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“电子云”形象化描述。根据碳的基态原子核外电子排布图可知，自旋相反的电子有2 对。(2)碳原子有4 个价电子，且碳原子半径小，很难通过得或失电子达到稳定电子结构，所以碳在形成化合物时，其键型以共价键为主。(3)CS2中 C 为中心原子，采用sp 杂化，与 CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子有CO2、SCN等。(4)Fe(C
14、O)5的熔、沸点较低，符合分子晶体的特点，故其固体为分子晶体。(5)由石墨烯晶体结构图可知，每个C 原子连接 3 个六元环，每个六元环占有的C 原子数为1362。观察金刚石晶体的空间构型，以1 个 C 原子为标准计算，1 个 C 原子和 4 个 C 原子相连，则它必然在4 个六元环上，这4个 C 原子中每个C 原子又和另外3 个 C 原子相连，必然又在另外3 个六元环上，3412，所以每个 C 原子连接12 个六元环；六元环中最多有4个 C 原子在同一平面。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spCO2、SCN(或 COS 等
15、)(4)分子(5)32124 5(2015 课标全国卷)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13 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
16、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(g cm3)_。解析：本题考查物质结构与性质，意在考查考生对原子、分子以及晶体知识的掌握程度。C 的核外电子总数是最外层电子数的3 倍则 C 可能是 Li 或 P，但是 A、B、C、D 原子序数依次增大，所以C 应为 P，D 的最外层只有一个未成对电子，所以D 为 Cl。A2和 B的电子层结构相同，则A 为 O，B 为 Na。(1)电负性最大，也即非金属性最强的
17、为O。P为 15号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p3。(2)氧的两种同素异形体分别为O2和 O3，均为分子晶体，分子晶体中相对分子质量越高，沸点越高。H2O 为分子晶体，NaH 为离子晶体。(3)PCl3中 P 有一对孤对电子，价层电子对数为134，所以 P 为 sp3杂化，PCl3的空间构型为三角锥形。(4)Cl2O 中 O 有两对孤对电子，价层电子对数为224，所以 O 为 sp3杂化，Cl2O 的空间构型为V 形。Cl2O 中 Cl 为 1 价，Cl2发生歧化反应生成Cl2O 和 NaCl。(5)由晶胞图知，小黑球有8 个，大黑球有81/8 61/24，所以化学式为Na
18、2O。小黑球为 Na，大黑球为O。A 为 O，由晶胞结构知，面心上的1 个 O 连有 4 个钠，在相邻的另一个晶胞中，O 也连有 4 个钠，故O 的配位数为8。1 个晶胞中含有4 个 Na2O，根据密度公式有：mV462NA a34626.021023 0.566107 32.27(g cm3)。答案：(1)O1s22s22p63s23p3(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42Cl2 2Na2CO3 H2O=Cl2O 2NaHCO3 2NaCl(或2Cl2Na2CO3=Cl2OCO22NaCl)(5)Na2O8 462
19、 g mol10.566107 36.021023mol12.27 g cm36填写下列空白。(1)(2014新课标卷，节选)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 个未成对电子，次外层有2 个电子S
20、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 _ _。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：_ _ _。解析：(1)根据题意知，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，则a 为氢元素；b 的价电子层中的未成对电子有3 个，则b 为氮元素；c 的最外层电子数为其内层电子数的
21、3 倍，则 c 为氧元素；d 与 c 同主族，则d为硫元素；e 的最外层只有1 个电子，但次外层有18 个电子，则e 为铜元素。同周期由左向右第一电离能呈递增趋势，但当元素原子的轨道呈全满、全空、半充满状态时，较稳定；同主族由上到下第一电离能逐渐减小，氮原子2p 轨道为半充满状态，较稳定，则N、O、S中 第 一 电 离 能 最 大 的 是N；e为 铜 元 素，价 层 电 子 轨 道 示 意 图 为。(2)R 元素基态原子的电子排布式可表示为，可知 R 为氮，氮原子2p 轨道半充满，能量低，稳定，所以其第一电离能较大。由题目所给信息可知S 为氟元素，氟的电负性最强，只能得电子，无正价，其常见 化
22、 合 价 为 1价。由 构 造 原 理 可 知T的 基 态 原 子 核 外 电 子 排 布 规 律 为1s22s22p63s23p64s23d1，根据能量最低原理，先排 4s 轨道再排 3d 轨道，则 N 能层只有2个电子。X 元素的核外电子排布先应排能量低的3s 轨道。发射光谱是电子从较高能量的激发态跃迁至较低能量的激发态或基态时释放能量产生的。答案：(1)N(2)N 原子 2p 轨道半充满，能量低，稳定 1F 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
23、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主要原因是_。(4)若 X、Y、W 形成的某化合物(相对分子质量为46)呈酸
24、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_。解析：X、Y、Z、W、K 分别为H、C、N、O、Cu。(1)同周期元素的第一电离能从左到右有增大的趋势，但第 A 族和第 A 族最外层电子为全满和半满的相对稳定结构，能量低，第一电离能大于相邻元素，故为NOC。(3)碳的 18 电子的氢化物在有机物中寻找，故为 C2H6；含有 N、O、F 三种元素的氢化物中含有氢键，氢键的存在显著影响物质的物理性质如熔点、沸点、溶解性等。(4)该化合物为甲酸HCOOH，碳原子的价电子对数为4223，为 sp2杂化；甲酸结构式为,1 mol 该分子中含有4 mol 键。(5)晶胞中黑球在棱上，12143，白球在顶点，8181，所以化学式为Cu3N；白球为氮原子，配位数是 6 个。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)Cu3N6