物质结构和性质.doc

扬中市第二高级中学 高三化学备课组 备课时间：2013.2.22
物质结构和性质
【高考试题】（2010江苏高考．21）
乙炔是有机合成工业的一种原料。工业上曾用CaC2与水反应生成乙炔。
(1)CaC2中C22-与O22+互为等电子体，O22+的电子式可表示为 ；
1mol O22+中含有的键数目为 。
(2)将乙炔通入[Cu(NH3)2]Cl溶液生成Cu2C2红棕色沉淀。Cu+基态核外电子排布式为 。
(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是 ；分子中处于同一直线上的原子数目最多为 。
(4) CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似（如右图所示），但CaC2晶体中含有的中哑铃形C22-的存在，使晶胞沿一个方向拉长。CaC2晶体中1个Ca2+周围距离最近的C22-数目为 。
（2011江苏高考．21）原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X是形成化合物种最多的元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，W的原子序数为29。
回答下列问题：
（1）Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为 ，1mol Y2X2含有σ键的数目为 。
（2）化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高，其主要原因
是 。
（3）元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体，元素Z的这种氧化物的分子式是 。
（4）元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如图13所示，该氯化物的化学式是 ，它可与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成配合物HnWCl3，反应的化学方程式为 。
（2012江苏高考．21）一项科学研究成果表明，铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。
(1)向一定物质的量浓度的Cu(NO3)2和Mn(NO3)2溶液中加入Na2CO3溶液，所得沉淀经高温灼烧，可制得CuMn2O4。①Mn2＋基态的电子排布式可表示为 。
②NO3－的空间构型 (用文字描述)。
(2)在铜锰氧化物的催化下，CO被氧化成CO2，HCHO被氧化成CO2和H2O。
①根据等电子原理，CO分子的结构式为 。
②H2O分子中O原子轨道的杂化类型为 。
③1molCO2中含有的σ键数目为 。
(3)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2－。不考虑空间构型，[Cu(OH)4]2－的结构可用示意图表示为 。
【高考试题分析】本题主要考察元素推理、核外电子排布式、等电子体原理、原子杂化轨道类型、分子空间结构、晶体结构、化学键的数目计算和新情景化学方程式书写等知识的掌握和应用能力等本题把元素推理和物质结构与性质容融合成一体。本题基础性较强，重点特出。
【基础复习】
一、写出下列元素的基态核外电子排布式和外围电子排布式。
Ti Cr Cr3+
Mn Mn2+
Fe Fe2+ Fe3+
Co Co2+ Co3+
Cu Cu+ Cu2+
二、写出下列物质的中心原子的原子杂化轨道类型、分子空间结构。
无机分子根据价层电子对互斥理论： 计算。
HF H2O NH3 CH4
H3O+ NH4+ ClO4-
NO3- SO42- BF3
CO2 ( )
有机分子根据分子空间构型或成键类型判断中心原子碳的原子杂化轨道类型
CH3-CH3 CH2=CH2 HC≡CH
CH3CHO CH3COOH H-C≡N
CH2=CH-CH2-C≡N
三、写出下列分子中σ键、键的个数。
CH3-CH3
CH2=CH2
HC≡CH
HCHO
CH3COOH
H-C≡N
CO2

四、等电子体：指电子数（或价电子数）和原子数相同的分子、离子或基团。有些等电子体化学键和构型类似。可用以推测某些物质的构型和预示新化合物的合成和结构。如：
N2、CO、CN- 结构式： 、 、
CO2、SCN-、NO2+、N3-结构式： 、 、 、
CO32-、NO3-、SO3空间结构：
SO32- 、PO33- 、ClO3- 空间结构：
SO2、O3、NO2- 空间结构：
SO42-、PO43- 空间结构：
五、极性分子和非极性分子
判断分子的极性PCl3 、CCl4 、CS2 、SO2
六、熔沸点高低、硬度大小的比较
①不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律
原子晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别很大，一般不参与比较。
金刚石、食盐、干冰：
②原子晶体： ，晶体的熔、沸点高。
如熔点：金刚石 石英 碳化硅 硅。
③离子晶体：一般地说，
其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO MgCl2 NaCl CsCl。
④分子晶体
(1)
如H2O H2Te H2Se H2S。
(2)
如SnH4 GeH4 SiH4 CH4，F2 Cl2 Br2 I2。
(3)同分异构体， ，熔、沸点越低。
如：正戊烷 异戊烷 新戊烷
(4)同分异构体的芳香烃，其熔、沸点高低顺序：邻 间 对位化合物。
⑤金属晶体：
如熔、沸点：Na Mg Al，Li Na K Rb Cs。
七、晶体的结构
①常见晶体的结构
下图表示一些晶体中的某些结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分

（1）其中代表金刚石的是（填编号字母，下同）__ _，属于______晶体，基本单元是正四面体（键角_________）其中每个碳原子紧邻_______个其它碳原子，晶体中最小碳环上的碳原子数为_______个（该碳环不是平面结构）。
（2）其中代表石墨的是______，其中每个正六边形占有的碳原子数平均为______，占有的共价键数为_________。
（3）其中代表NaCl的是______，每个Na+周围最近的等距离的Cl- 有_______个，每个Na+周围最近的等距离的Na+有_______个。
（4）其中代表CsCl的是______，每个Cs+周围最近的等距离的Cl- 有_______个，每个Cl-周围最近的等距离的Cl-有_________个。
（5）其中代表干冰的是______，它属于________晶体，每个CO2分子周围最近的等距离的CO2有_________个。
（6）上述五种物质熔点由高到低的排列顺序为 。
②金属晶体：
堆积模型
采用这种堆积的典型代表
配位数
晶胞示意图
简单立方堆积
Po

体心立方堆积（钾型）
Na K Fe Cr

六方堆积（镁型）
Mg Zn Ti

面心立方堆积（铜型）
Cu Ag Au Pb

【巩固练习】
1、如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中x与y的个数比是________，乙中a与b的个数比是________，丙中一个晶胞中有________个c离子和________个d离子。

2、下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞示意图(未按顺序排序)。与冰的晶体类型相同的是__________(请用相应的编号填写)。
3、金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结
构示意图如下图所示。该合金的化学式为__________________；

九、配位化合物
1．下列过程与配合物的形成无关的是(　　)
A．除去Fe粉中的SiO2可用强碱溶液
B．向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失
C．向FeCl3溶液中加入KSCN溶液
D．向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失
2．下列不属于配合物的是(　　)
A．[Cu(H2O)4]SO4·H2O B．[Ag(NH3)2]OH C．KAl(SO4)2·12H2O D．Na3[AlF6]
3．下列化合物中哪些是配合物(　　)
①CuSO4·5H2O　 ②K2PtCl6　 ③KCl·CuCl2
④Cu(NH2CH2COO)2　⑤KCl·MgCl2·6H2O ⑥Cu(CH3COO)2
A．①③④⑥ B．②③⑤ C．①② D．①③⑤
4．向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象说法正确的是(　　)
A．反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2＋的浓度不变
B．沉淀溶解后，将生成深蓝色的配合离子[Cu(NH3)4]2＋
C．向反应后的溶液加入乙醇，溶液没有发生变化
D．在[Cu(NH3)4]2＋离子中，Cu2＋提供孤电子对，NH3提供空轨道
5.气态Al2Cl6是具有配位键的化合物，分子中原子间成键关系如图所示，请将图中你认为是配位键的斜线上加上箭头。

6．化合物NH3与BF3可以通过配位键形成NH3·BF3。
(1)配位键的形成条件是_________________________________。
(2)在NH3·BF3中，________原子提供孤对电子，________原子接受电子。
(3)写出NH3·BF3的电子式并用“→”标出配位键。

________________________________________________________________________
7．Cu2＋能与NH3、H2O、Cl－等形成配位数为4的配合物。
(1)[Cu(NH3)4]2＋中存在的化学键类型有________(填序号)。
A．配位键 B．极性共价键
C．非极性共价键 D．离子键
(2)[Cu(NH3)4]2＋具有对称的空间构型，[Cu(NH3)4]2＋中的两个NH3被两个Cl－取代，能得到两种不同结构的产物，则[Cu(NH3)4]2＋的空间构型为________________。
十、电负性和电离能
1．第一电离能I1: 态电 性基态原子失去 个电子，转化为气态基态正离子所需要的 叫做第一电离能。第一电离能越大，金属活动性越 。同一元素的第二电离能 第一电离能。
１０．同周期元素从左往右，电负性逐渐 ，表明金属性逐渐 ，非金属性逐渐 。同主族元素从上往下，电负性逐渐 ，表明元素的金属性逐渐 ，非金属性逐渐 。
2． 将下列原子按电负性降低的次序排列，并解释理由：
As、F、S、Cl　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
3．分别比较碳、氮、氧和钠、镁、铝第一电离能大小，并说明理由。

4.一般地说，第4周期元素的第一电离能随原子序数的增大而增大，而31Ga的第一电离能却明显低于30Zn，原因是 。
【巩固练习】
1．研究物质的微观结构，有助于人们理解物质变化的本质。请回答下列问题。
(1)C、Si、N元素的电负性由大到小的顺序是__________________。
(2)A、B均为短周期金属元素。依据下表数据，写出B原子的电子排布式：
________________。
电离能/kJ·mol－1
I1
I2
I3
I4
A
932
1 821
15 390
21 771
B
738
1 451
7 733
10 540
(3)过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色，与其d轨道电子排布有关。一般地，d0或d10排布时，无颜色，d1～d9排布时，有颜色，如[Co(H2O)6]2＋显粉红色。据此判断，[Mn(H2O)6]2＋________颜色(填“无”或“有”)。
(4)利用CO可以合成化工原料COCl2、配合物Fe(CO)5等。COCl2分子的结构式为CClClO，则COCl2分子内含有________。
A．4个σ键 B．2个σ键、2个π键
C．2个σ键、1个π键 D．3个σ键、1个π键
2、（1）A、B、C三种短周期元素，A是原子半径最小的元素，B原子最外层电子数是次外层的两倍，C元素的基态原子L层有两个未成对电子。
① 某直线形分子由A、B两种元素组成且原子个数比为1：1，该分子中含有_______个σ键，_______个π键。
② 由A、B、C三种元素组成的无机阴离子，可形成二聚离子或多聚链状离子，从该阴离子的结构特点分析能够相互缔合的原因：
_____________________________________ __。
（2）CO的结构可表示为C≡O，N2的结构可表示为N≡N。下表是两者的键能数据：（单位：kJ/mol）

A－B
A=B
A≡B
C≡O
357.7
798.9
1071.9
N≡N
154.8
418.4
941.7
结合数据说明CO比N2活泼的原因：_________________________________
。
（3）Fe、Co、Ni、Cu等金属能形成配合物与这些金属原子的电子层结构有关。
① 基态Ni原子的核外电子排布式为 __ ____ 。
② Fe(CO)5常温下呈液态，熔点为－20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断Fe(CO)5晶体属于 ___________ （填晶体类型）。
③ CuSO4·5H2O（胆矾）中含有水合铜离子因而呈蓝色，写出胆矾晶体中水合铜离子的结构简式（必须将配位键表示出来） ________________________ 。
3.已知：A、B、C、D、E为周期表1~36号中的元素，它们的原子序数逐渐增大。A的基态原子有3个不同的能级，各能级中电子数相等；C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子相同；C2—离子D2＋离子具有相同的、稳定的电子层结构；E的基态原子的外围电子排布式为3d84s2。
请回答下列问题：
⑴A、B、C、D四种元素中，电负性最大的是 （填元素符号）。
⑵B的氢化物的沸点远高于A的氢化物的主要原因是 。
A
E
D
⑶由A、B、C形成的离子CAB－与AC2互为等电子体，则CAB－中A原子的杂化方式为 。
⑷E2＋离子能与AC分子形成［E(AC)4］2＋，其原因是AC分子中含有 。
⑸最近发现，只含A、D、E三种元素的一种晶体（晶胞如右图所示）具有超导性。A原子的配位数为 ；
该晶体的化学式为 。

4.A、B、C是短周期非金属元素，核电荷数依次增大。A原子外围电子排布为ns2np2，C是地壳中含量最多的元素。D、E是第四周期元素，其中E元素的核电荷数为29。D原子核外未成对电子数在同周期中最多。请用对应的元素符号或化学式填空：
（1）A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为 。
（2）分子(AB)2中键与键之间的夹角为180°，并有对称性，每个原子最外层电子数均满
足八电子，其结构式为 ， 1mol该分子中含有键的数目为 。 （3）基态D原子的外围电子排布式为 。
DO2Cl2熔点：－96 .5℃，沸点：117℃，则固态DO2Cl2属于 晶体。
（4）E的氢化物的晶胞结构如图所示，其化学式是 。

5.氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈，目前所采用或正在研究的主要储氢材料有：配位氢化物、富氢载体化合物、碳质材料、金属氢化物等。
（1）Ti（BH4）2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。
①Ti2+基态的电子排布式可表示为 。
②BH—4的空间构型是 （用文字描述）。
（2）液氨是富氢物质，是氢能的理想载体，利用N2+3H2 2NH3实现储氢和输氢。下列说法正确的是 （多项选择）。
a.NH3分子中N原子采用sp3杂化
b.相同压强时，NH3沸点比PH3高
c.[Cu(NH3)4]2+离子中，N原子是配位原子
d.CN—的电子式为：
（3）2008年，Yoon等人发现Ca与C60生成的Ca32C60能大量吸附H2分子。
①C60晶体易溶于苯、CS2，说明C60是 分子（选填：“极性”、“非极性”）；
②1mol C60分子中，含有σ键数目为 。
6．硫元素可以形成多种物质如、SO2、SO、SO等。
（1）中S原子的轨道杂化类型是 ，的空间构型是 。
（2）向[Cu(NH3)4]SO4溶液中通入SO2至微酸性，有白色沉淀生成。分析表明该沉淀中Cu、S、N的物质的量之比为1:1:1，经测定该沉淀的晶体里有一种三角锥型的阴离子和一种正四面体型的阳离子。
①[Cu(NH3)4]SO4中Cu2+的电子排布式为 。
②[Cu(NH3)4]SO4中存在的化学键类型有 （填序号）。
A．共价键 B．氢键 C．离子键 D．配位键 E．分子间作用力
③写出与SO互为等电子体的一种分子 。
④上述白色沉淀的化学式为 。
7.镓(Ga)、锗( Ge)、砷(As)、硒(Se)均为第四周期的元素，它们在高科技尖端科学特别是信息领域有着广泛的用途。已知砷化镓的晶胞结构如右图。试回答下列问题：
（1）下列说法不正确的是（选填序号） 。
A．砷化镓晶胞结构与NaCl相同 B．第一电离能：Se >As> Ge> Ga
C．镓、锗、砷、硒都属于p区元素 D．半导体GaP、SiC与砷化镓为等电子体
（2）砷化镓是将(CH3)3Ga和AsH3反应制备得到，该反应在700℃进行，反应的方程式为 ，AsH3空间形状为 。
（3）Ge的核外电子排布式为 ， H2 Se中硒原子的杂化方式为 。
（4）AsH3沸点比NH3低，其原因是： 。
8．（太阳能电池的发展已经进入了第三代。第一代为单晶硅太阳能电池，第二代为多晶硅、非晶硅等太阳能电池，第三代就是铜铟镓硒CIGS（CIS中掺入Ga）等化合物薄膜太阳能电池以及薄膜Si系太阳能电池。
⑴亚铜离子（Cu+）基态时的价电子排布式表示为 。
⑵硒为第4周期元素，相邻的元素有砷和溴，则3种元素的第一电离能从大到小顺序为
（用元素符号表示）。
⑶与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性，其化合物往往具有加合性，因而硼酸（H3BO3）在水溶液中能与水反应生成[B(OH)4]－而体现一元弱酸的性质。
①[B(OH)4]－中B的原子杂化类型为 ；
②不考虑空间构型，[B(OH)4]－的结构可用示意图表示为 。

⑷单晶硅的结构与金刚石结构相似，若将金刚石晶体中一半
的C原子换成Si原子且同种原子不成键，则得右图所示
的金刚砂（SiC）结构；若在晶体硅所有Si—Si键中插入O
原子即得SiO2晶体。
①在SiC中，每个C原子周围最近的C原子数目为 ；
②判断a. SiO2，b.干冰，c.冰3种晶体的熔点从小到大的顺序是 （填序号）。
9. 已知：G、Q、R、T、X、Y、Z都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大。G的简单阴离子最外层有2个电子，Q原子最外层电子数是内层电子数的两倍，X元素最外层电子数与最内层电子数相同；T2R的晶体类型是离子晶体，Y原子基态3p原子轨道上有2个未成对电子，其单质晶体类型属于原子晶体；在元素周期表中Z元素位于第10列。回答下列问题：
（1）Z的核外电子排布式是 。
（2）X以及与X左右相邻的两种元素，其第一电离能由小到大的顺序为
（用元素符号表示）。
（3）QR2分子中，Q原子采取 杂化，写出与QR2互为等电子体的一种分子的化学式： 。
（4）分子式为Q2G6R的物质有两种，其中一种易溶于水，原因是
；T的氯化物的熔点比Y 的氯化物的熔点高，原因是
◆
◆表示Q
表示X

表示Z

。
（5）据报道，由Q、X、Z三种元素形成的一种晶体具有超导性，
其晶体结构如右图所示。晶体中距每个X原子周围距离最
近的Q原子有 个。

参考答案：（1） C F （2分） （漏选1个扣1分，多选一个也扣1分，扣完为止。）
（2）① 3 （1分） 2 （1分）
② HCO3－中含有O－H键，相互之间可通过O－H┅O氢键缔合（1分）
（写出HCO3－化学式并指出离子之间有氢键作用才能得分）
（3）断裂C≡O中的一个π键消耗的能量是273kJ/mol，断裂N≡N中的一个π键消耗的能量是523.3kJ/mol， 断裂一个π键CO比N2更容易，所以CO更活泼。（2分）
（叙述清楚，未具体计算出数值不扣分。）
（4）① 1s22s22p63s23p63d84s2 （1分）
② 分子晶体 （1分）
③ （1分）

B、D的固态氯化物分别属于离子晶体和分子晶体，离子晶体的熔点一般高于分子晶体
（5）2
（除⑶每空1分外，其余每空2分，共12分）
【答案】
（1） 2NA
（2）1s22s22p63s23p63d10
（3）sp杂化 sp2杂化 3
（4）4
【解析】
（1）根据等电子体原理可知，O22+的电子式，在1mol三键含有2mol的键和1mol的键，故1mol O22+中，含有2NA个键
（2）Cu为29号元素，要注意3d轨道写在4s轨道的前面同时还有就是它的3d结构，Cu+的基本电子排布式为1s22s22p63s23p63d10
（3）—通过丙烯氰的结构可以知道碳原子的杂化轨道类型为sp和sp2杂化，同一直线上有3个原子。
（4）依据晶胞示意图可以看出，从晶胞结构图中可以看出，1个Ca2+周围距离最近的C22-
有4个，而不是6个，要特别主要题给的信息。
【参考答案】
21．A.（12分）
（1）sp杂化
3mol或3×6.2×10 个
（2）NH3分子存在氢键
（3）N2O
（4）CuCl
CuCl＋2HCl＝H2CuCl3 (或CuCl＋2HCl＝H2[CuCl3])
【参考答案】
(1)①1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)
②平面三角形
(2)①C≡O ②sp3 ③2×6.02×1023个(或2mol)
(3)

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