题对题36《物质结构与性质》综合题-2022年高考化学【热点·重点·难点】专练（新高考专用）.Zip

第1 页,共 43 页题对题题对题 36 物质结构与性质物质结构与性质综合题综合题1原子结构与性质(1)常见原子轨道电子云轮廓原子轨道电子云轮廓形状轨道个数s球形1p哑铃形3(px，py，pz)(2)原子核外电子的排布规律第2 页,共 43 页能量最低原理原子核外电子总是优先占据能量更低的原子轨道1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同泡利原理每个原子轨道上最多只能容纳 2 个自旋方向相反的电子(3)基态原子核外电子排布的四种方法表示方法举例电子排布式K：1s22s22p63s23p64s1简化表示式Cu：Ar3d104s1价电子排布式Fe：3d64s2电子排布图(或轨道表示式)O： 常见特殊原子或离子基态简化电子排布式微粒电子排布式微粒电子排布式微粒电子排布式Fe 原子Ar3d64s2CuAr3d10Cu2Ar3d9Cr 原子Ar3d54s1Fe2Ar3d6Mn2Ar3d5Cr3Ar3d3Fe3Ar3d5Ni 原子Ar3d84s2基态原子电子排布图书写的常见错误错误类型错因剖析改正违背能量最低原理违背泡利原理违背洪特规则第3 页,共 43 页违背洪特规则(4)电离能、电负性元素第一电离能的周期性变化规律一般规律同一周期，随着原子序数的增加，元素的第一电离能呈现增大的趋势，稀有气体元素的第一电离能最大，碱金属元素的第一电离能最小；同一主族，随着电子层数的增加，元素的第一电离能逐渐减小特殊情况第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。通常情况下，当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)和全满(p6、d10、f14)结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能电离能、电负性大小判断规律在周期表中，电离能、电负性从左到右逐渐增大，从上往下逐渐减小特性同周期主族元素，第A 族(ns2)全充满、第A 族(np3)半充满，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的第A 族和第A 族元素方法常常应用化合价及物质类别判断电负性的大小，如 O 与 Cl 的电负性比较：HClO 中 Cl 为1价、O 为2 价，可知 O 的电负性大于 Cl；Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物，可知O 的电负性大于 Cl2分子结构与性质(1) 键、 键的判断由原子轨道重叠方式判断：“头碰头”重叠为 键， “肩并肩”重叠为 键。由共价键数目判断：单键为 键；双键或三键中一个为 键，其余为 键。由成键轨道类型判断：s 轨道形成的共价键全是 键；杂化轨道形成的共价键全是 键。(2)中心原子杂化类型和分子空间构型的相互判断分子(A 为中心原子)中心原子杂化方式中心原子孤电子对数分子构型示例第4 页,共 43 页sp0直线形BeCl2sp21V 形SO2AB2sp32V 形H2Osp20平面三角形BF3AB3sp31三角锥形NH3AB4sp30正四面体形CH4(3)常见等电子体粒子通式价电子总数立体构型CO2、SCN、NO、N、N2O、COS、CS 2 32AX216e直线形CO、NO、SO323 3AX324e平面三角形SO2、O3、NO 2AX218eV 形SO、PO2434AX432e正四面体形PO、SO、ClO3323 3AX326e三角锥形CO、N2、C22AX10e直线形CH4、NH 4AX48e正四面体形(4)非极性分子与极性分子的判断(5)范德华力、氢键、共价键的比较范德华力氢键共价键第5 页,共 43 页概念分子间普遍存在的一种相互作用力，但不是化学键已经与电负性很大的原子(N、O、F)形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子(N、O、F)之间的作用力原子间通过共用电子对形成的化学键存在范围分子或原子(稀有气体)之间氢原子与 F、N、O 原子(分子内、分子间)相邻原子间特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性强度比较共价键氢键范德华力影响强度的因素随着分子极性和相对分子质量的增大而增大；组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大对于 AHB，A、B 原子的电负性越大，B 原子的半径越小，氢键键能越大成键原子半径越小、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；组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大；分子内氢键会使物质的熔、沸点降低，在水中溶解度减小影响分子的稳定性，共价键键能越大，分子稳定性越强；影响原子晶体的熔、沸点，硬度(6)共价键、离子键、金属键的比较化学键共价键离子键金属键存在分子或物质内部强弱判断键长越短，键能越大，共价键越强电荷越大，离子键越强；成键的阴、阳离子半径越小，离子键越强与金属阳离子所带电荷成正比；与阳离子半径成反比；与价电子数多少成正比对物质性化学性质物理性质和化学性质物理性质和化学性质第6 页,共 43 页质的影响(7)配合物配合物的组成中心离子(配体)n外界典型配合物Cu(NH3)4SO4Fe(SCN)3Ag(NH3)2OH中心离子Cu2+Fe3+Ag+中心离子结构特点一般是金属离子，特别是过渡金属离子，必须有空轨道配体NH3SCN-NH3配体结构特点分子或离子，必须含有孤对电子(如NH3、H2O、CO、Cl-、SCN-等)配位数(n)432外界SO42-无OH-颜色深蓝色血红色无色配离子所含化学键配体通过配位键与中心离子结合配合物所含化学键配位键、离子键；配体或外界中可能还含有共价键配合物的常见性质属于离子化合物，多数能溶解、能电离，多数有颜色金属羰基配合物是过渡金属和一氧化碳配位形成的配合物，如四羰基镍Ni(CO)4。在许多有机化合物的合成反应中，金属羰基配合物常常作为这些反应的催化剂二茂铁二茂铁的结构为一个铁原子处在两个平行的环戊二烯的环之间。在固体状态下，两个茂环相互错开成全错位构型，温度升高时则绕垂直轴相对转动。二茂铁的化学性质稳定，类似芳香族化合物3晶体结构与性质(1)典型晶体模型晶体晶体结构晶体详解第7 页,共 43 页金刚石(1)每个碳与相邻 4 个碳以共价键结合，形成正四面体结构(2)键角均为 10928(3)最小碳环由 6 个 C 组成且六原子不在同一平面内(4)每个 C 参与 4 条 CC 键的形成，C 原子数与 CC 键数之比为 12原子晶体SiO2(1)每个 Si 与 4 个 O 以共价键结合，形成正四面体结构(2)每个正四面体占有 1 个 Si,4 个“ O”，n(Si)12n(O)12(3)最小环上有 12 个原子，即 6 个 O,6 个 Si分子晶体干冰(1)8 个 CO2分子构成立方体且在 6 个面心又各占据 1 个 CO2分子(2)每个 CO2分子周围等距紧邻的 CO2分子有 12 个离子晶体NaCl (型)(1)每个 Na(Cl)周围等距且紧邻的Cl(Na)有 6 个。每个 Na周围等距且紧邻的 Na有 12 个(2)每个晶胞中含 4 个 Na和 4 个 ClCsCl (型)(1)每个 Cs周围等距且紧邻的 Cl有 8 个，每个 Cs(Cl)周围等距且紧邻的 Cs(Cl)有 8 个(2)如图为 8 个晶胞，每个晶胞中含 1 个Cs、1 个 Cl第8 页,共 43 页简单立方堆积典型代表 Po，配位数为 6，空间利用率 52%面心立方最密堆积又称为 A1型或铜型，典型代表Cu、Ag、Au，配位数为 12，空间利用率74%体心立方堆积又称为 A2型或钾型，典型代表Na、K、Fe，配位数为 8，空间利用率 68%金属晶体六方最密堆积又称为 A3型或镁型，典型代表Mg、Zn、Ti，配位数为 12，空间利用率74%(2)物质熔、沸点高低比较规律一般情况下，原子晶体离子晶体分子晶体，如：金刚石NaClCl2；金属晶体分子晶体，如：NaCl2。(金属晶体熔、沸点有的很高，如钨、铂等，有的则很低，如汞等)原子晶体Error!，如：金刚石石英晶体硅键能越大熔、沸点越高离子晶体一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，晶格能越大，熔、沸点就越高。如：MgOMgCl2，NaClCsCl金属晶体金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其形成的金属键越强，金属单质的熔、沸点就越高，如 AlMgNa分子晶体分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有分子间氢键的分子晶体熔、沸点反常的高。如 H2OH2TeH2SeH2S组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如SnH4GeH4SiH4CH4组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔沸点越高，如CON2第9 页,共 43 页 在同分异构体中，一般支链越多，熔、沸点越低，如正戊烷异戊烷新戊烷1均摊法确定晶胞的化学组成(1)方法晶胞中任意位置上的一个原子如果是被 n 个晶胞所共有，那么，每个原子对这个晶胞的贡献就是 。1n(2)类型长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献：非长方体(非正方体)晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。如：石墨晶体再如：正三棱柱形晶胞第10 页,共 43 页2解答有关晶胞计算的流程3晶胞质量晶胞含有的微粒的质量晶胞含有的微粒数。MNA4空间利用率100%。晶胞含有的微粒体积晶胞体积5金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为 a)(1)面对角线长a；2(2)体对角线长a；3(3)体心立方堆积 4ra(r 为原子半径)；3(4)面心立方堆积 4ra(r 为原子半径)。 21 （2021全国甲卷）我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目被形象地称为“液态阳光”计划。该项目通过太阳能发电电解水制氢，再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢合成甲醇。回答下列问题：(1)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si 的价电子层的电子排式为_；第11 页,共 43 页单晶硅的晶体类型为_。SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中 Si 采取的杂化类型为_。SiCl4可发生水解反应，机理如下： 含 s、p、d 轨道的杂化类型有：dsp2、sp3d、sp3d2，中间体 SiCl4(H2O)中 Si 采取的杂化类型为_(填标号)。(2)CO2分子中存在_个键和_个键。(3)甲醇的沸点(64.7)介于水(100)和甲硫醇(CH3SH，7.6)之间，其原因是_。(4)我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂，其组成为ZnO/ZrO2固溶体。四方 ZrO2晶胞如图所示。Zr4+离子在晶胞中的配位数是_，晶胞参数为 a pm、a pm、c pm，该晶体密度为_gcm-3(写出表达式)。在 ZrO2中掺杂少量ZrO 后形成的催化剂，化学式可表示为 ZnxZr1-xOy，则 y=_(用 x 表达)。2 （2021全国乙卷）过渡金属元素铬(Cr)是不锈钢的重要成分，在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。回答下列问题：(1)对于基态 Cr 原子，下列叙述正确的是_(填标号)。A轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为 Ar3d54s1B4s 电子能量较高，总是在比 3s 电子离核更远的地方运动C电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大第12 页,共 43 页(2)三价铬离子能形成多种配位化合物。Cr(NH3)3(H2O)2 Cl2+中提供电子对形成配位键的原子是_，中心离子的配位数为_。(3) Cr(NH3)3(H2O)2 Cl2+中配体分子 NH3、H2O 以及分子 PH3的空间结构和相应的键角如图所示。PH3中 P 的杂化类型是_。NH3的沸点比 PH3的_，原因是_，H2O 的键角小于 NH3的，分析原因_。(4)在金属材料中添加 AlCr2颗粒，可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。AlCr2具有体心四方结构，如图所示，处于顶角位置的是_原子。设 Cr 和 Al 原子半径分别为和，则金属原子空间占有率为_%(列出计算表达式)。CrrAlr