高考化学备考 优生百日闯关系列 专题07 物质结构(选修)(含解析)

专题07 物质结构（选修）1．【2015新课标Ⅰ卷】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253K，沸点为376K，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：石墨烯晶体金刚石晶体①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。

②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 （2）C有4个价电子且半径较小，难以通过得或失电子达到稳定电子结构（3）σ键和π键 sp CO2、SCN-（4）分子（5）① 3 2 ②12 4【考点定位】考查物质结构与性质的应用、化学键类型的判断、晶胞的计算；试题难度为较难等级。

【名师点晴】（5）问中的晶体结构，石墨烯晶体相对简单，使用均分法即可得解。

金刚石晶体结构复杂，这里说明一下。

大家看一下晶体结构示意图（我找了一幅图并处理了一下），有些图形信息在局部图形中看不到：选定一个目标碳原子（图中箭头所指），注意到这个碳原子有四个共价键呈四面体伸展，两两组合成六个角。

按理说六个角只对应六个六元环，但大家仔细看右图，红、蓝两色的六元环共同一个夹角。

故可推知：每个碳原子连接有2×6=12个六元环。

→→右图晶体结构中可以分离出一个小结构（下图左），可以观察其中某一个六元环（下图右）。

注意到六元环虽不是平面结构，但它是由三组平行线构成。

任取一组平行线，可以确定四个原子共面。

2．【2015福建卷】科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。

（1）CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为________________。

（2）下列关于CH4和CO2的说法正确的是_______(填序号)。

a．固态CO2属于分子晶体b．CH4分子中含有极性共价键，是极性分子c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2d．CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp（3）在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2.①基态Ni原子的电子排布式为_______，该元素位于元素周期表的第_____族。

②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1mol Ni(CO)4中含有___molσ键。

（4）一定条件下，CH4和CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。

CH4与H2O形成的水合物俗称“可燃冰”。

①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是________。

②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。

已知上图中笼状结构的空腔直径为0. 586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是________。

【答案】(13分)（1）H、C、O；（2）a、d；（3）①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar] 3d84s2；VIII；②8。

（4）①氢键、范德华力；②CO2的分子直径小于笼状空腔直径，且与H2O的结合力大于CH4。

【考点定位】考查元素的电负性的比较、原子核外电子排布式的书写、物质的晶体结构、化学键、物理性质的比较、配位化合物的形成及科学设想的构思等知识。

【名师点睛】元素的非金属性影响元素的电负性大小比较，要根据元素在周期表的位置及元素周期律，掌握元素的非金属性强弱比较方法进行判断。

了解元素的原子杂化与形成的化合物的结构关系，掌握元素的种类与形成化学键的类别、晶体类型的关系，了解影响晶体熔沸点的因素及作用、掌握原子核外电子排布时遵循的能量最低原理、保利不相容原理和洪特规则、原子核外电子排布的能级图，正确写出原子核外电子排布式、确定元素在周期表的位置，结合微粒的直径大小和晶体结构特点分析温室气体CH4和CO2的转化和利用。

掌握原子结构的基本理论和元素周期律知识是本题的关键。

本题较为全面的考查了考生对物质结构的掌握情况。

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。

1、考查热点知识和主干知识，如电子排布式、第一电离能、电负性等2、一般以科学研究或物质用途做考查背景3、重视对知识的应用，如用氢键解释熔沸点高低、溶解性等4、用图表来考查综合应用能力。

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．元素X 位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。

元素Y 基态原子的3p 轨道上有4个电子。

元素Z 的原子最外层电子数是其内层的3倍。

(1）X与Y所形成化合物晶体的晶胞如右图所示。

①在1个晶胞中，X离子的数目为。

②该化合物的化学式为。

(2）在Y的氢化物(H2Y)分子中，Y原子轨道的杂化类型是。

(3）Z的氢化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y，其原因是。

(4）Y 与Z 可形成YZ42－①YZ42－的空间构型为 (用文字描述)。

②写出一种与YZ42－互为等电子体的分子的化学式：。

(5）X的氯化物与氨水反应可形成配合物[X(NH3)4]Cl2，1mol该配合物中含有σ键的数目为。

【答案】(1）①4 ②ZnS (2）sp3 (3）水分子与乙醇分子之间形成氢键(4）①正四面体②CCl4或SiCl4等 (5）16 mol 或16×6. 02×1023个或16N A个【考点定位】本题主要是考查短周期元素和第四周期元素中常见元素的基态电子排布、常见元素形成的化合物的晶胞、共价键的杂化轨道理论和价层电子对互斥理论的基本运用、简单配合物理论。

【名师点晴】(1）不会观察晶体晶胞的结构，不会运用均摊法计算晶胞中质点的数目，从而无法计算出化学式。

(2）杂化轨道数 = 孤电子对数 + 与之相连的原子数。

来判断杂化方式。

(3）水分子与乙醇分子之间形成氢键，对溶解性与其分子极性、分子间作用力和氢键的关系混淆。

(4）根据价层电子对互斥理论，不能准确计算出价层电子对、孤电子对。

2．原子序数依次递增且都小于36的X 、Y 、Z 、Q 、W 四种元素，其中X 是原子半径最小的元素，Y 原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，Q 原子基态时2p 原子轨道上有2个未成对的电子，W 元素的原子结构中3d 能级有4个未成对电子。