专题07 物质结构(选修)-2020年高考化学备考优生百日闯关系列

专题07物质结构（选修）
1．【2016年新课标Ⅰ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：
①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（1
2
，0，
1
2
）；C为（
1
2
，
1
2
，0）。

则D原子的坐标参数为______。

②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__________g·cm-3
（列出计算式即可）。

2．【2016年新课标Ⅱ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能级上的未成对的电子数为______。

（2）硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。

①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是_____。

②在[Ni(NH3)6]2+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_____。

③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：I Cu=1959kJ/mol，
I Ni=1753kJ/mol，I Cu>I Ni的原因是______。

（4）某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。

①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_____。

②若合金的密度为dg/cm3，晶胞参数a=________nm
原子结构与性质的考查集中在核外电子排布规律以及元素性质的周期性变化和应用方向。

题型以填空题为主，常与物质结构和性质的其他考点综合在一起来考查。

问题的设置以核外电子排布的表示方法和元素电负性、电离能的大小判断，及其变化规律和应用为主；分子结构与性质的考查集中在共价键的类型特征，杂化轨道和分子类型及微粒之间作用力的判断和比较等。

题型以填空题为主，常作为综合应用的一个方面进行考查，比如分子立体构型和极性，分子间作用力与物质性质的比较等；晶体结构与性质是高考重点考查的内容，要求熟悉常见晶体结构与性质的关系，具备从宏观和微观两个方面理解应用晶体知识的能力。

1、原子的核外电子排布式(图)的书写
（1）核外电子排布式：用数字在能级符号右上角表明该能级上排布的电子数。

例如，K：
1s22s22p63s23p64s1。

为了简化，通常把内层已达稀有气体电子结构的部分称为“原子实”，用该稀有气体的元素符号加方括号来表示。

例如，K：[Ar]4s1。

（2）核外电子排布图：用□表示原子轨道，↑和↓分别表示两种不同自旋方向的电子。

如氧原子的核外电子排布图可表示为。

核外电子排布图能直观地反映出原
子的核外电子的自旋情况以及成对电子对数和未成对的单电子数。

（3）价电子排布式：如Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，价电子排布式为3d64s2。

价电子排布式能反映基态原子的能层数和参与成键的电子数以及最外层电子数。

（4）构造原理是书写基态原子的电子排布式的依据，也是绘制基态原子的电子排布图的主要依据之一。

2、原子结构与元素周期表位置关系：若已知元素的外围电子排布，可直接判断该元素在周期表中的位置。

如：某元素的外围电子排布为4s24p4，由此可知，该元素位于p区，为第4周期ⅥA族元素。

即最大能层为其周期数，最外层电子数为其族序数，但应注意过渡元素(副族与第Ⅷ族)的最大能层为其周期数，外围电子数应为其纵列数而不是其族序数(镧系、锕系除外)；根据元素金属性与非金属性可将元素周期表分为金属元素区和非金属元素区，处于金属与非金属交界线(又称梯形线)附近的非金属元素具有一定的金属性，又称为半金属或准金属，但不能叫两性非金属。

3、由价层电子特征判断分子立体构型：判断时需注意以下两点：
（1）价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。

①当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致；②当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。

（2）价层电子对互斥模型能预测分子的几何构型，但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的几何构型。

两者相结合，具有一定的互补性，可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。

4、在对物质性质进行解释时，是用化学键知识解释，还是用范德华力或氢键的知识解释，要根据物质的具体结构决定；范德华力越大，熔、沸点越高。

组成结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大。

同分异构体中，支链越多，范德华力越小。

相对分子质量相近的分子，极性越大，范德华力越大。

5、晶体的结构决定晶体的性质，晶体的性质反映了晶体的结构，物质的组成和结构是判断晶体类型的根本依据，在根据物质的性质和类别判断晶体类型时还要考虑到不同物质的特性，如一般情况下盐类是离子晶体，但AlCl3是分子晶体，原子晶体一般不导电，但晶体硅能导电等。

6、判断某种微粒周围等距且紧邻的微粒数目时，要注意运用三维想象法。

如NaCl晶体中，Na＋周围的
Na＋数目(Na＋用“○”表示)：，每个面上有4个，共计12个；常考的几种晶体主要有干冰、冰、金刚石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等，要熟悉以上代表物
的空间结构。

当题中信息给出与某种晶体空间结构相同时，可以直接套用某种结构。

原子结构与性质的考查集中在核外电子排布规律以及元素性质的周期性变化和应用方向。

题型以填空题为主，常与物质结构和性质的其他考点综合在一起来考查。

问题的设置以核外电子排布的表示方法和元素电负性、电离能的大小判断，及其变化规律和应用为主。

2017年考查点和命题方式将保持不变。

分子结构与性质的考查集中在共价键的类型特征，杂化轨道和分子类型及微粒之间作用力的判断和比较等。

题型以填空题为主，常作为综合应用的一个方面进行考查，比如分子立体构型和极性，分子间作用力与物质性质的比较等，2017年将仍会持续考查，应重点理解杂化轨道和分子构型的关系、氢键和配位键的含义等。

晶体结构与性质是高考重点考查的内容，要求熟悉常见晶体结构与性质的关系，具备从宏观和微观两个方面理解应用晶体知识的能力，2017高考将在根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算上、晶格能对离子晶体性质的影响、常见金属晶体的堆积方式上重点考查。

1、原子结构和性质：①把握电子排布规律。

通过对1~36号元素电子排布式的书写，来进一步理解相关规律；②熟悉第一电离能和电负性与元素金属性与非金属性的关系。

2、分子结构与性质：要正确理解化学键的概念及其本质，通过分析明确不同元素的原子之间形成不同类型的化学键的原因，在分子水平进一步认识物质结构的概念。

3、晶体结构与性质。

这部分概念多，理论性强，复习时要结合图形，提高观察能力和空间想象能力。

晶胞中微粒的计算方法——均摊法
1．主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的原子最外层电子数是次外层电子效的3倍。

X、Y和Z分属不同的周期，它们的原子序教之和是W 原子序数的5倍。

在由元素W、X、Y、Z组成的所有可能的二元化合物中．由元素W与Y形成的化合物M的熔点最高。

请回答下列问题：
（1）W元素原子的L层电子排布式为__________，W3分子的空间构型为______；
（2）X单质与水发生主要反应的化学方程式为_____________；
（3）化合物M的化学式为_______，其晶体结构与NaCl相同，而熔点高于NaCl。

M熔点较高的原因是_________。

将一定量的化合物ZX负载在M上可制得ZX/M催化剂，用于催化碳酸二甲酯与月桂醇酯交换合成碳酸二月桂酯。

在碳酸二甲酯分子中，碳原子采用的杂化方式有___________，O-C-O的键角约为_______；
（4）X、Y、Z可形成立方晶体结构的化合物，其晶胞中X占据所有棱的中心，Y位于顶角，Z处于体心位置，则该晶体的组成为X：Y：Z=___________；
（5）含有元素Z的盐的焰色反应为_____色。

许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因是_________。

2．已知前四周期六种元素A、B、C、D、E、F的原子序数之和为107，且它们的核电荷数依次增大，B原
子的p轨道半充满，其氢化物沸点是同族元素中最低的，D原子得到一个电子后3p轨道全充满，A与C能形成A2C型离子化和物，其中的阴、阳离子相差一个电子层，E4+离子和氩原子的核外电子排布相
同．请回答下列问题：
(1)A、B、C、D的第一电离能由小到大的顺序是______（填元素符号）
(2)化合物BD3的分子空间构型可描述为______，B的原子轨道杂化类型为______。

(3)已知F元素在人体内含量偏低时，会影响O2在体内的正常运输．已知F2+与KCN溶液反应得F（CN）
沉淀，当加入过量KCN溶液时沉淀溶解，生成配合物．则F的基态原子价电子排布式为______。

CN-2
与______（一种分子）互为等电子体，则1个CN-中π键数目为______。

(4)EO2与碳酸钡在熔融状态下反应，所得晶体的晶胞结构如图所示，则该反应的化学方程式为______，
在该晶体中，E4+的氧配为数为______。

若该晶胞边长为anm可计算该晶体的密度为______g/cm3（阿伏
加德罗常数为N A）
3．信息一：铬同镍、钴、铁等金属可以构成高温合金、电热合金、精密合金等，用于航空、宇航、电器及仪表等工业部门。

信息二：氯化铬酰(CrO2Cl2)是铬的一种化合物，常温下该化合物是暗红色液体，熔点为－96.5℃，沸点为117℃，能和丙酮(CH3COCH3)、四氯化碳、CS2等有机溶剂互溶。

（1）写出Fe(26号元素)原子的基态电子排布式：_________________________。

（2）CH3COCH3分子中含有________个π键，含有________个σ键。

（3）固态氯化铬酰属于________晶体，丙酮中碳原子的杂化方式为_____________，二硫化碳属于________(填“极性”或“非极性”)分子。

（4）K[Cr(C2O4)2(H2O)2]也是铬的一种化合物，该化合物属于离子化合物，其中除含离子键、共价键外，还含有____________键。

（5）金属铬的晶胞如图所示，一个晶胞中含有________个铬原子。

4．原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种元素。

其中A的基态原子有3个不同的能级，各能级中的电子数相等；C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子的相同；D为它所在周期中原子半径最大的主族元素；E和C位于同一主族，F的原子序数为29。

（1）F基态原子的核外电子排布式为______________________。

（2）在A、B、C三种元素中，第一电离能由小到大的顺序是___________（用元素符号回答）。

（3）元素B的简单气态氢化物的沸点___________（填“高于”或“低于”）元素A的简单气态氢化物的沸点，其主要原因是______________________。

（4）由A、B、C形成的离子CAB−与AC2互为等电子体，则CAB−的结构式为___________。

（5）在元素A与E所形成的常见化合物中，A原子轨道的杂化类型为___________。

（6）由B、C、D三种元素形成的化合物晶体的晶胞如图所示，则该化合物的化学式为___________。

（7）FC在加热条件下容易转化为F2C，从原子结构的角度解释原因______________________。

5．原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期。

自然界存在多种A的化合物，B 原子核外电子有6种不同的运动状态，B与C可形成正四面体形的分子，D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子。

请回答下列问题：
（1）这四种元素中电负性最大的元素的基态原子的价电子排布图为___________。

（2）A与B元素形成的B2A2中含有的σ键、π键数目之比为__________。

（3）B元素可形成多种单质，一种单质晶体结构如图一所示，其原子的杂化类型为_______；另一种单质的晶胞如图二所示，该晶胞的空间利用率为_________（保留两位有效数字，≈1.732）。

（4）向盛有硫酸铜溶液的试管中加氨水，首先形成蓝色沉淀，继续加入氨水，沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液。

请写出蓝色沉淀溶于氨水的离子方程式_________。

（5）图三为一个由D元素形成的单质的晶胞，该晶胞“实际”拥有的D原子数是________个，其晶体的堆积模型为_______，此晶胞立方体的边长为acm，D的相对原子质量为M，单质D的密度为ρg·cm －3，则阿伏伽德罗常数可表示为_______mol－1（用含M、a、ρ的代数式表示）。

6．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____________________，其中As的杂化轨道类型为_________。

（4）GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是_____________________。

（5）GaAs的熔点为1238℃，密度为ρg·cm-3，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M Ga g·mol-1和M As g·mol-1，原子半径分别为r Ga pm 和r As pm，阿伏伽德罗常数值为N A，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为______。