2020年高考化学提分攻略22 物质结构(选考)附答案解析
2020版高考化学新课标大二轮专题辅导与增分攻略专题强化训练:物质结构与性质(选考) 含解析
2.(20xx·湖南名校大联考)钛被称为继铁、铝之后的第三金属,回答下列问题:(1)基态钛原子的价电子排布图为________________________,金属钛晶胞如图1所示,为________(填堆积方式)堆积。
(2)已知TiCl4在通常情况下是无色液体,熔点为-24℃,沸点为136℃,可知TiCl4为________晶体。
图1(3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂,其催化的一个实例如图2。
化合物乙的沸点明显高于化合物甲,主要原因是______________ ________________。
化合物乙中采取sp3杂化的原子的第一电离能由大到小的顺序为________。
(4)硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子,结构如图3所示,其化学式为________。
(5)钙钛矿晶体的结构如图4所示。
钛原子位于立方晶胞的顶角,被________个氧原子包围成配位八面体;钙原子位于立方晶胞的体心,被________个氧原子包围,钙钛矿晶体的化学式为________。
[解析] (1)Ti为22号元素,由构造原理可知基态Ti原子的3d 能级和4s能级上各有2个电子,则其价电子排布图为;由题图1可知,钛晶体的堆积方式为六方最密堆积。
(2)根据TiCl4在通常情况下呈液态,且熔沸点较低,可知TiCl4为分子晶体。
(3)化合物乙能形成分子间氢键,而化合物甲不能形成分子间氢键,故化合物乙的沸点明显高于化合物甲。
化合物乙中采取sp3杂化的原子有C、N、O,第一电离能N >O>C。
(4)如题图3所示,每个O原子被2个Ti原子共用,每个Ti原子被2个O原子共用,由均摊法可知该阳离子中Ti、O原子个数之比为1∶1,结合Ti为+4价,O为-2价,故该阳离子的化学式为TiO2+(或[ TiO]2n+n)。
(5)钛原子位于立方晶胞的顶角,被6个氧原子包围成配位八面体;钙原子位于立方晶胞的体心,被12个氧原子包围;每个晶胞中含有的钛原子和钙原子均为1个,晶胞的12个边上各有一个氧原子,根据均摊法可知每个晶胞实际占有的氧原子数为12×1 4=3,故该钙钛矿晶体的化学式为CaTiO3。
2020年高考化学提分攻略22 物质结构(选考)附答案
题型22 物质结构(选考)一、解题策略第一步:根据所确定的元素的位置,完成排布式(图)的书写,注意第四周期元素,并根据所处位置完成电负性和电离能的大小比较,注意特殊情况。
第二步:根据所组成的物质结构特点,确定对应物质的分子极性、空间构型、中心原子杂化、及微粒间的作用力对性质的影响,注意氢键和配位键这两种特殊作用力。
第三步:根据所组成物质的晶体类型,及所掌握的计算模型,完成晶体结构的计算(如晶体密度的计算、晶胞原子个数的计算等)。
第四步:对于所涉及到的“原因解释”类填空答题步骤:首先提取要解释的性质(如:熔、沸点、溶解性、电离能等),其次联系与该性质相关因素(如晶体类型、氢键、晶格能、共价键强弱、对应原子排布特点等),最后分析关键因素所造成的影响,做出正确解释。
二、题型分类(一)原子结构与元素的性质1.原子核外电子的“三个原理”及其表示方法(1)三个原理:能量最低原理、泡利原理、洪特规则。
(2)基态原子核外电子排布的表示方法2.电离能(1)电离能的应用(2)第一电离能的周期性3.电负性的应用(二)分子结构与性质1.键参数对分子性质的影响2.中心原子价层电子对(N)的求解方法(1)计算法:先求中心原子孤电子对数=0.5(a-xb),N=孤电子对数+σ键数。
(2)电子式或结构式法:先写出分子相应的电子式或结构式,观察后再用N=孤电子对数+σ键数计算。
(3)价态法:若中心原子的化合价绝对值等于其价电子数,则N=σ键数。
3.中心原子价层电子对数、杂化类型与粒子的立体构型4.配位键与配位化合物的结构(以[Cu(NH3)4]SO4为例)5.分子构型与分子极性的关系6.等电子原理等电子体具有相似的化学键特征,其物理性质相似,化学性质不同。
常见等电子体有:7.分子间的作用力范德华力、氢键与共价键的比较(三)晶胞及组成微粒计算1.晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法2.晶胞求算(2)晶体微粒与M 、ρ之间的关系若1个晶胞中含有x 个微粒,则1 mol 晶胞中含有x mol 微粒,其质量为xM g(M 为微粒的相对原子质量);又1个晶胞的质量为ρa 3 g(a 3为晶胞的体积,a 为晶胞边长或微粒间距离),则1 mol 晶胞的质量为ρa 3 N A g ,因此有xM =ρa 3 N A 。
浙江2020高考选考化学试题与评析
试卷较好地保持了试卷结构、试题题量和难度等方面的连续性和稳定性。
试题材料体现学科性和新颖性,问题设计兼顾基础性和拓展性,强化了实验原理和技能、物质结构和性质以及化学反应中的能量变化等化学学科本质特点,突出了对学生化学学科核心素养和新情境下解决实际问题能力的考查。
全卷较好地体现了教育部考试中心提出的“一核四层四翼”高考评价目标。
就命题导向而言,试卷体现了化学与生产生活密切相关的学科价值,体现了“立德树人、服务选才、引导教学”的核心评价目标。
如第24题、29题、30题、31题分别涉及了硅酸盐水泥的性质、利用选择性膜技术提升CO2氧化C2H6制C2H4效能进而实现资源综合利用、制备在纺织业有广泛应用的硫代硫酸钠、合成利尿药美托拉宗等。
这些“学以致用”的实践案例可以积极引导中学化学教学从偏、难、怪、假的题海中走出来,真正发挥化学学科选才育人功能。
就考试内容的“四层”即“必备知识、关键能力、学科素养、核心价值”而言,试卷很好地把握了化学学科的核心知识和原理,特别强化了物质结构与能量、化学实验与模型演绎、变化观念与平衡思想等化学学科本质特点。
如第26题要求学生用电子式表示物质结构,用键能、氢键解释热稳定性、溶解度等宏观现象,第29题要求学生根据不同物质的能量图判断不同化学反应中的能量变化,并画出陌生反应的“能量-反应过程”图。
第30、31题考查了现象分析、实验操作、条件控制以及基于实验现象、有机信息的推理能力和模型认知素养,彰显了化学学科在物质合成、资源利用、造福人类等方面的社会价值。
就考试方式的“四翼”即“基础性、综合性、应用性、创新性”而言,试卷选择题1-25题的起点低、知识覆盖面广,主要考查化学学科的基础内容,满足所有学生的学习获得感。
26题、27题、28题的坡度缓,情境新,考查学生运用知识解决学科内综合问题的能力,提供不同层次学生学习的满足感。
29题、30题、31题的入口宽,思维要求高,考查学生立足学科知识、应用化学基本原理解决新问题的学习迁移能力,呈现优秀学生的学习成就感,如30题要求学生根据实验过程分析硫代硫酸钠含量偏高的原因,31题要求学生通过确定基团、构造对称分子、用羰基插入确定符合条件的同分异构体,28题第(3)问要求学生在理解氨和氯化氢反应实质(形成配位键)的基础上进行创新性思维,写出AlCl3发生的“同类反应”,充分展现优秀学生的想象力和创造力。
专题18 物质结构与性质—三年(2020-2022)高考化学真题分项(新高考专用)(解析版)
专题18 物质结构与性质(选修)1.(2022·广东卷)硒(Se )是人体必需微量元素之一,含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。
自我国科学家发现聚集诱导发光(AIE )效应以来,AIE 在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。
一种含Se 的新型AIE 分子IV 的合成路线如下:(1)Se 与S 同族,基态硒原子价电子排布式为_______。
(2)2H Se 的沸点低于2H O ,其原因是_______。
(3)关于I~III 三种反应物,下列说法正确的有_______。
A .I 中仅有σ键B .I 中的Se-Se 键为非极性共价键C .II 易溶于水D .II 中原子的杂化轨道类型只有sp 与2spE .I~III 含有的元素中,O 电负性最大 (4)IV 中具有孤对电子的原子有_______。
(5)硒的两种含氧酸的酸性强弱为24H SeO _______23H SeO (填“>”或“<”)。
研究发现,给小鼠喂食适量硒酸钠(24Na SeO )可减轻重金属铊引起的中毒。
24SeO -的立体构型为_______。
(6)我国科学家发展了一种理论计算方法,可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能,该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。
化合物X 是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一,其晶胞结构如图1,沿x 、y 、z 轴方向的投影均为图2。
①X 的化学式为_______。
②设X 的最简式的式量为r M ,晶体密度为3g cm ρ-⋅,则X 中相邻K 之间的最短距离为_______nm (列出计算式,A N 为阿伏加德罗常数的值)。
【答案】(1)4s 24p 4(2)两者都是分子晶体,由于水存在分子间氢键,沸点高 (3)BDE (4)O 、Se(5)> 正四面体形 (6) K 2SeBr 673A 4M 1102ρr N ⨯⨯ 【解析】(1)基态硫原子价电子排布式为3s 23p 4,Se 与S 同族,Se 为第四周期元素,因此基态硒原子价电子排布式为4s 24p 4。
2020届高考化学小题专题狂练21:物质结构与性质(附解析)
2020届高考化学小题专题狂练21:物质结构与性质(附解析)考点说明本部分内容主要是选考知识,主要考查原子结构、核外电子排布式的书写、第一电离能和电负性的比较,化学键的类型及数目判断、原子的杂化方式,分子结构和性质,分子的空间构型、分子间的作用力、晶体的类型以及晶体化学式的确定等相关知识。
考点透视1.【2019年上海卷】元素295Og中文名为(气奥),是一种人工合成的稀有气体118元素,下列说法正确的是()A.核外电子数是118 B.中子数是295C.质量数是117 D.第六周期0族元素2.【2019年上海卷】下列说法错误的是()A.含有共价键的化合物是共价化合物B.含有极性键的分子可能是非极性分子C.有电子转移的反应是氧化还原反应D.水溶液中能完全电离的电解质是强电解质3.【2019年全国卷2】今年是门捷列夫发现元素周期律150周年。
下表是元素周期表的一部分,W、X、Y、Z为短周期主族元素,W与X的最高化合价之和为8。
下列说法错误的是()A.原子半径:W<XB.常温常压下,Y单质为固态C.气态氢化物热稳定性:Z<WD .X 的最高价氧化物的水化物是强碱4.【2019年海南卷】自门捷列夫发现元素周期律以来,人类对自然的认识程度逐步加深,元素周期表中的成员数目不断增加。
回答下列问题:(1)2016年IUPAC 确认了四种新元素,其中一种为Mc ,中文名为“”。
元素Mc 可由反应:24395Am +4120Ca =281115Mc +310n 得到。
该元素的质子数为______,287Mc 与288Mc互为_________。
(2)Mc 位于元素周期表中第VA 族,同族元素N 的一种氢化物为NH 2NH 2,写出该化合物分子的电子式________________。
该分子内存在的共价键类型有_______。
(3)该族中的另一元素P 能呈现多种化合价,其中3+价氧化物的分子式为______,5+价简单含氧酸的分子式为______。
2020届高考化学高分突破选择题专练(偏难)-有机物分离提成的几种常见操作
2020届高考化学高分突破选择题专练(偏难)-有机物分离提成的几种常见操作1.下列关于有机物的说法中正确的是()①棉花、蚕丝和人造丝的主要成分都是纤维素②淀粉、油脂、蛋白质在一定条件下都能发生水解③易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂的物质都是有机化合物④除去乙酸乙酯中残留的乙酸,加过量饱和Na2CO3溶液振荡后,静置分液⑤石油的分馏、裂化和煤的干馏都是化学变化A. ②⑤B. ②④C. ①②③⑤D. ②④⑤2.下列关于有机物的说法中,正确的一组是()①米酒变酸的过程涉及了氧化反应②除去乙酸乙酯中残留的乙酸,加过量饱和纯碱溶液振荡后,静置分液③动植物的油脂中都含有油酸,油酸分子中含有碳碳双键,易被空气中的氧气氧化变质④淀粉遇碘酒变蓝色,葡萄糖能与新制Cu(OH)2发生反应⑤塑料、合成橡胶和合成纤维都是合成高分子材料A. ①②④⑤B. ②④⑤C. ①②⑤D. ③④⑤3.下列说法正确的是()A. 要证明硫酸亚铁铵晶体中含有NH4+,可以取少量晶体溶于水,加入足量NaOH浓溶液并加热,再用湿润的蓝色石蕊试纸检验产生的气体B. KClO3、KNO3、KMnO4等强氧化剂或其混合物不能研磨,否则将引起爆炸C. 常温下用pH试纸分别测定0.1mol⋅L−1NaClO溶液和0.01mol⋅L−1NaClO溶液的pH,可以比较浓度对水解程度的影响D. 过滤、结晶、灼烧、萃取、分液和蒸馏等都是常用的分离有机混合物的方法4.下列实验能达到预期目的是()A. 向煮沸的 1 mol⋅L−1 NaOH 溶液中滴加FeCl3饱和溶液制备Fe(OH)3胶体B. 向混有醋酸的乙酸乙酯中加入饱和Na2CO3溶液,振荡,分液分离除去乙酸乙酯中的少量醋酸C. 检验甲酸中是否含有甲酸丙酯时,可以往混合液中加入足量 NaOH 溶液以中和甲酸,再滴加银氨溶液看是否产生银镜D. 用酸性高锰酸钾溶液除去乙烷中少量的乙烯5.我国药学家屠呦呦因发现植物黄花蒿叶中含有抗疟疾的物质−青蒿素而荣获2015年诺贝尔奖。
2020年高考化学精选专题12 物质结构与性质(含答案详解)
2020年高考化学精选专题12 物质结构与性质一、单选题(共10题;共20分)1.下列变化过程中无化学键断裂或生成的是()A. 石墨转化为金刚石B. NaCl晶体溶于水C. 干冰升华D. 氮的固定2.下列化学用语书写正确的是()A. 过氧化钠的电子式是B. 乙烷的结构式是C. 氯原子的结构示意图是D. 中子数为7的碳原子是3.下列物质含有离子键的是()A. CO2B. N2C. KClD. H2O4.X、Y、Z和R分别代表四种元素。
若a X m+、b Y n+、c Z n-、d R m-四种离子的核外电子排布相同,且m>n,则下列关系正确的是()A. a-c=m-nB. b-d=m+nC. a>b>d>cD. a<b<c<d5.下列表示不正确的是()A. 次氯酸的电子式B. 丁烷的球棍模型C. 乙烯的结构简式CH2=CH2D. 原子核内有8个中子的碳原子C6.下列说法不正确的是()A. 纯碱和烧碱熔化时克服的化学键类型相同B. 加热蒸发氯化钾水溶液的过程中有分子间作用力的破坏C. CO2溶于水和干冰升华都只有分子间作用力改变D. 石墨转化为金刚石既有共价键的断裂和生成,也有分子间作用力的破坏7.下列说法不正确的是()A. 含有离子键和共价键的化合物一定是离子化合物B. Na投入到水中,有共价键的断裂与形成C. 液态水转变为气态水需要吸热,说明旧键断裂吸收的能量大于新键形成放出的能量D. N2和NCl3两种分子中,每个原子的最外层都具有8电子稳定结构8.2760C o是γ放射源,可用于农作物诱变育种。
2760C o原子的核内中子数为()A. 60B. 33C. 87D. 279.下列说法错误的是()A. CO2溶于水的过程中既有共价键的断裂,也有共价键的生成B. 在SF2、PCl5、CCl4的分子中,所有原子均达到了8电子稳定结构C. H2NCH2COOH和CH3CH2NO2熔化时克服的微粒间作用力不同,导致熔点相差较大D. N2比O2分子稳定,与分子间作用力无关10.下列五种烃①2-甲基丁烷②2,2-二甲基丙烷③戊烷④丙烷⑤丁烷,按沸点由高到低的顺序排列的是()A. ①>②>③>④>⑤B. ②>③>⑤>④>①C. ③>①>②>⑤>④D. ④>⑤>②>①>③二、综合题(共4题;共23分)11.祖母绿被称为绿宝石之王,是国际珠宝世界公认的四大名贵宝石之一,其化学式为Be3Al2Si6O18。
2023高考化学(全国甲卷)—物质结构选考题答案
(2)酞菁和钴酞菁的分子结构如图 2 所示。
N的5个价电子
N的5个价电子
轨电 道子 sp2 1
sp2 1
p1 sp2 2
轨电 道子
sp2 1
-1
sp2 1
sp2 1
p2
图2
酞菁分子中所有原子共平面,其中p轨道能提供一对电子的N原子是
(填图2酞菁中N原子的标号)。钴酞菁分子中,钴离子的化合价为 +2
参数为 a pm,晶体密度 ρ=
g ·cm-3(列出计算式,阿伏加德罗常数的值为 NA)。
提供孤对电子与钴离子形成 配位
键。
③
,氮原子
(3) 气态 AlCl3 通常以二聚体 Al2Cl6 的形式存在,其空间结构如图 3a 所示,二聚体中A1 的轨道杂
化类型为 sp3 。AlF3 的熔点为 1090 °C,远高于AlCl3 的192 °C,由此可以判断铝氟之间的化学
键为 离子
键。AlF3 结构属立方晶系,晶胞如图3b 所示, F-的配位数为 2 。若晶胞
2023高考化学(全国甲卷) 物质结构选考题解析
(2023 全国甲卷35)[化学选修3:物质结构与性质] (15 分) 将酞菁—钴钛菁—三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上, 制得一种高效催化还原二氧 化碳的催化剂。回答下列问题: (1)图 1 所示的几种碳单质,它们互为 同素异形体 ,其中属于原子晶体的是
2020年高考化学【真题母题解密】物质结构与性质综合题(山东卷)(解析版)
『高考真题·母题解密』『分项汇编·逐一击破』专题11 物质结构与性质综合题【母题来源】2020年高考山东卷第17题【母题题文】CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料,回答下列问题:(1)Sn为ⅣA族元素,单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。
常温常压下SnCl4为无色液体,SnCl4空间构型为,其固体的晶体类型为。
(2)NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为(填化学式,下同),还原性由强到弱的顺序为,键角由大到小的顺序为。
(3)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。
一种Cd2+配合物的结构如图所示,1mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有mol,该螯合物中N的杂化方式有种。
(4)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子的分数坐标。
四方晶系CdSnAs2的晶胞结构如下图所示,晶胞棱边夹角均为90°,晶胞中部分原子的分数坐标如下表所示。
坐标x y z原子Cd000Sn000.5As0.250.250.125一个晶胞中有 个Sn ,找出距离Cd(0,0,0)最近的Sn(用分数坐标表示)。
CdSnAs 2晶体中与单个Sn 键合的As 有 个。
【答案】(1)正四面体形;分子晶体(2)NH 3、AsH 3、PH 3;AsH 3、PH 3、NH 3;NH 3、PH 3、AsH 3(3)6;1(4)4;(0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0);4【试题解析】【分析】(1)利用价层电子对数确定SnCl 4的分子构型;由于常温下SnCl 4为液体,故SnCl 4为分子晶体;(2)结构相似的分子,相对分子质量越大物质的熔沸点越高,另外分子间能形成氢键的物质,熔沸点则较高,键角的大小取决于中心原子的杂化类型、孤电子对数、成键电子对与成键电子对之间的斥力大小;(3)由该物质的结构简式可知,螯合作用配位成环,故1个该配合物中通过螯合作用形成的配位键有6个,Cd—NO 2那个不算;该螯合物中N 原子的杂化方式为sp 2杂化;(4)结合部分原子的分数坐标,结合晶胞结构图,确定各原子在晶胞中位置,找出相应原子。
2020年高考化学专项提升 物质结构(疑难突破)(解析版)
专题基本理论物质结构(必考)1.(2019·北京高考真题)2019年是元素周期表发表150周年,期间科学家为完善周期表做出了不懈努力。
中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟(49In)等9种元素相对原子质量的新值,被采用为国际新标准。
铟与铷(37Rb)同周期。
下列说法不正确的是A.In是第五周期第ⅢA族元素B.11549In的中子数与电子数的差值为17C.原子半径:In>AlD.碱性:In(OH)3>RbOH【答案】D【解析】A.根据原子核外电子排布规则,该原子结构示意图为,因此In位于元素周期表第五周期第IIIA族,故A不符合题意;B.质量数=质子数+中子数,元素符号的左上角为质量数、左下角为质子数,因此该原子的质子数=电子数=49,中子数为115-49=66,所以中子数与电子数之差为66-49=17,故B不符合题意;C.Al位于元素周期表的三周期IIIA族,In位于元素周期表第五周期IIIA族,同主族元素的原子,从上到下,电子层数逐渐增多,半径逐渐增大,因此原子半径In>Al,故C不符合题意;D.In位于元素周期表第五周期,铷(Rb)位于元素周期表第五周期第IA族,同周期元素,核电荷数越大,金属性越越弱,最高价氧化物对应水化物的碱性越弱,因此碱性:In(OH)3<RbOH,故D符合题意;综上所述,本题应选D。
【名师点睛】本题考查原子结构与元素性质,题目难度不大,明确原子结构与元素周期律的关系为解答关键,注意掌握原子构成及表示方法,试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力。
2.(2019·江苏高考真题)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X是地壳中含量最多的元素,Y原子的最外层有2个电子,Z的单质晶体是应用最广泛的半导体材料,W与X位于同一主族。
下列说法正确的是A.原子半径:r(W)> r(Z)> r(Y)> r(X)B.由X、Y组成的化合物是离子化合物C.Z的最高价氧化物对应水化物的酸性比W的强D.W的简单气态氢化物的热稳定性比X的强【答案】B【解析】X是地壳中含量最多的元素,因此X为O元素,Y的最外层有两个电子,且Y是短周期元素,原子序数大于O,因此Y为Mg元素,Z的单质晶体是广泛应用的半导体材料,所以Z为Si元素,W与X同主族,且W是短周期元素,原子序数大于X,所以W为S元素;据此解题;A.元素周期表中,同族元素原子半径随核电荷数增加而增加,O位于第二周期,其他元素位于第三周期,因此O的原子半径最小,同周期元素,核电荷数越大,原子半径越小,因此原子半径应为r(Mg)>r(Si)>r(S)>r(O),故A错误;B.X为O元素,Y为Mg元素,两者组成的化合物氧化镁为离子化合物,故B正确;C.Z为Si元素,W为S元素,因为S的非金属性强于Si,所以S的最高价氧化物对应水化物的酸性强于Si 的,故C错误;D.W为S元素,X为O元素,因为O的非金属性强于S,所以O的气态氢化物的热稳定性强于S的,故D错误;总上所述,本题选B。
2020年高考化学提分攻略21 有机合成与推断(选考)【带答案解析】
题型21 有机合成与推断(选考)一、解题策略1.有机推断解题的一般模式2.有机合成题的解题思路二、题型分类(一)有机物的推断1.有机反应基本类型与有机物类型的关系有机反应基本类型有机物类型取代反应卤代反应 饱和烃、苯和苯的同系物等 酯化反应醇、羧酸、纤维素等 水解反应 卤代烃、酯等硝化反应苯和苯的同系物磺化反应 加成反应 烯烃、炔烃、苯和苯的同系物、醛等消去反应卤代烃、醇等氧化反应燃烧绝大多数有机物酸性KMnO4溶液烯烃、炔烃、苯的同系物、醇、醛、酚等催化氧化醇、醛、葡萄糖等新制氢氧化铜悬浊液或新制银氨溶液醛还原反应烯烃、炔烃、苯及其同系物、醛、酮、葡萄糖等聚合反应加聚反应烯烃、炔烃等缩聚反应苯酚与甲醛、多元醇和多元酸、氨基酸等与FeCl3溶液的显色反应酚类2.通过特征产物推断有机物(1)醇的氧化产物与结构的关系图151(2)由消去反应的产物确定—OH、—X的位置如某醇(或一卤代烃)发生消去反应仅生成唯一的一种产物CH2===CH—CH2—CH3,则醇为CH2OHCH2CH2CH3(或一卤代烃为CH2XCH2CH2CH3)。
(3)由取代产物确定碳链结构如C5H12的一取代物仅一种,则其结构为C(CH3)4。
(4)由加H2后的碳的骨架确定碳碳双键或碳碳三键的位置。
如(CH3)3CCH2CH3对应的烯烃为(CH3)3CCH===CH2,炔烃为(CH3)3CC≡CH。
(5)由有机物发生酯化反应生成酯的结构,可以推断反应物中羧基和羟基的位置;由有机物发生成肽反应生成肽的结构,可以推断反应物中羧基和氨基的位置。
(二)有机物的结构与性质有机反应类型1.常见有机反应条件及反应类型反应条件反应类型NaOH水溶液、加热卤代烃水解生成醇、酯类水解反应NaOH醇溶液、加热卤代烃的消去反应,生成不饱和烃浓H2SO4、加热醇消去反应、酯化反应、苯环上的硝化等溴水或溴的CCl4溶液烯烃、炔烃的加成、酚的取代反应O2/Cu或Ag、加热醇催化氧化为醛或酮新制Cu(OH)2或银氨溶液醛氧化成羧酸稀H2SO4、加热酯的水解等H2、催化剂烯烃(或炔烃)的加成、芳香烃的加成、酮和醛还原成醇的反应2.官能团的引入或转化—OH+H2O;R—X+H2O;R—CHO+H2;RCOR′+H2;R—COOR′+H2O—X烷烃+X2;烯(炔)烃+X2或HX;R—OH+HXR—OH和R—X的消去;炔烃不完全加氢—CHO某些醇氧化;烯烃氧化;炔烃水化—COOH R—CHO+O2;苯的同系物被强氧化剂氧化;羧酸盐酸化;R—COOR′+H2O—COO—酯化反应3.官能团的消除“四方法”①消除不饱和键(双键、三键、苯环等):加成反应。
2020版高考化学新课标大二轮专题辅导与增分攻略高考真题体验:2-2-5选考系列二 物质结构与性质含解析
全国卷]1.(20xx·全国卷Ⅲ)磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料,具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点,文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。
回答下列问题:(1)在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是________,该元素基态原子核外M层电子的自旋状态________(填“相同”或“相反”)。
(2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为________,其中Fe的配位数为________。
(3)苯胺()的晶体类型是________。
苯胺与甲苯()的相对分子质量相近,但苯胺的熔点(-5.9℃)、沸点(184.4℃)分别高于甲苯的熔点(-95.0℃)、沸点(110.6℃),原因是____________。
(4)NH4H2PO4中,电负性最高的元素是________;P的________杂化轨道与O的2p轨道形成________键。
(5)NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐,而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐,如:焦磷酸钠、三磷酸钠等。
焦磷酸根离子、三磷酸根离子如图所示:这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为________(用n代表P原子数)。
[解析] (1)由元素周期表中的“对角线规则”可知,与Li的化学性质最相似的邻族元素是Mg;Mg为12号元素,M层只有2个电子,排布在3s轨道上,故M层的2个电子自旋状态相反。
(2)Fe 能够提供空轨道,而Cl能够提供孤电子对,故FeCl3分子双聚时可形成配位键。
由常见AlCl3的双聚分子的结构可知FeCl3的双聚分子的结构式为,其中Fe的配位数为4。
(3)苯胺为有机物,结合题给信息中苯胺的熔、沸点可知苯胺为分子晶体。
苯胺中有—NH2,分子间可形成氢键,而甲苯分子间不能形成氢键,分子间氢键可明显地提升分子晶体的熔、沸点。
(4)同周期从左到右,主族元素的电负性逐渐增强,故O的电负性大于N,同主族从上到下,元素的电负性逐渐减小,故电负性N大于P,又H的4电负性小于O,因此NH4H2PO4中电负性最高的元素是O。
(新课标)2020高考化学二轮复习第Ⅱ(四)物质结构与性质(选考)[含答案]
四羰基镍的晶体类型是________,写出一种与其配体互为等电子体的分子的化学式:
________。
(4)血红素铁是血液的重要组成部分,其结构如下图。
其中 C 原子的杂化方式为____________,N 与 Fe 之间存在的相互作用是
____________。在人体内合成血红素铁的基本原料之一为甘氨酸(
啶配体中 C 原子的杂化方式有__________。
(4)从电负性角度解释 CF3COOH 的酸性强于 CH3COOH 的原因:____________________。 (5)C60 与金刚石互为同素异形体,从结构与性质之间的关系解释 C60 的熔点远低于金刚 石的原因是
____________________________________________________________________。
),甘氨酸分子
中的 σ 键和 π 键的个数比为______。
(5)Ni2+和 Fe2+的半径分别为 69 pm 和 78 pm,则熔点 NiO______FeO(填“<”或“>”)
。
(6)嫦娥三号卫星上的 PTC 元件(热敏电阻)的主要成分钡钛矿的晶体结构如图所示,边
长为 a cm。顶点位置被 Ti4+所占据,体心位置被 Ba2+所占据,所以棱心位置被 O2-所占据。
非选择题规范练(四) 物质结构与性质(选考)
(建议用时:40 分钟) 1.B、C、N、Si 是常见的几种重要非金属元素,其形成的各种化合物在自然界中广泛 存在。 (1)基态硅原子的核外电子排布式为____________。B、C、N 元素原子的第一电离能由 大到小的顺序为________________。 (2)BF3 与一定量的水可形成如图甲所示晶体 R。
2020年高考化学提分攻略21 有机合成与推断(选考)附答案解析
题型21 有机合成与推断(选考)一、解题策略1.有机推断解题的一般模式2.有机合成题的解题思路二、题型分类(一)有机物的推断1.有机反应基本类型与有机物类型的关系有机反应基本类型有机物类型取代反应卤代反应 饱和烃、苯和苯的同系物等 酯化反应醇、羧酸、纤维素等 水解反应 卤代烃、酯等 硝化反应 苯和苯的同系物磺化反应 加成反应 烯烃、炔烃、苯和苯的同系物、醛等消去反应卤代烃、醇等 氧化反应燃烧绝大多数有机物酸性KMnO 4溶液烯烃、炔烃、苯的同系物、醇、醛、酚等催化氧化醇、醛、葡萄糖等新制氢氧化铜悬浊液或新制银氨溶液醛还原反应烯烃、炔烃、苯及其同系物、醛、酮、葡萄糖等聚合反应加聚反应烯烃、炔烃等缩聚反应苯酚与甲醛、多元醇和多元酸、氨基酸等与FeCl3溶液的显色反应酚类2.通过特征产物推断有机物(1)醇的氧化产物与结构的关系图15-1(2)由消去反应的产物确定—OH、—X的位置如某醇(或一卤代烃)发生消去反应仅生成唯一的一种产物CH2===CH—CH2—CH3,则醇为CH2OHCH2CH2CH3(或一卤代烃为CH2XCH2CH2CH3)。
(3)由取代产物确定碳链结构如C5H12的一取代物仅一种,则其结构为C(CH3)4。
(4)由加H2后的碳的骨架确定碳碳双键或碳碳三键的位置。
如(CH3)3CCH2CH3对应的烯烃为(CH3)3CCH===CH2,炔烃为(CH3)3CC≡CH。
(5)由有机物发生酯化反应生成酯的结构,可以推断反应物中羧基和羟基的位置;由有机物发生成肽反应生成肽的结构,可以推断反应物中羧基和氨基的位置。
(二)有机物的结构与性质有机反应类型1.常见有机反应条件及反应类型反应条件反应类型NaOH水溶液、加热卤代烃水解生成醇、酯类水解反应NaOH醇溶液、加热卤代烃的消去反应,生成不饱和烃浓H2SO4、加热醇消去反应、酯化反应、苯环上的硝化等溴水或溴的CCl4溶液烯烃、炔烃的加成、酚的取代反应O2/Cu或Ag、加热醇催化氧化为醛或酮新制Cu(OH)2或银氨溶液醛氧化成羧酸稀H2SO4、加热酯的水解等H2、催化剂烯烃(或炔烃)的加成、芳香烃的加成、酮和醛还原成醇的反应2.官能团的引入或转化—OH +H2O;R—X+H2O;R—CHO+H2;RCOR′+H2;R—COOR′+H2O—X 烷烃+X2;烯(炔)烃+X2或HX;R—OH+HXR—OH和R—X的消去;炔烃不完全加氢—CHO 某些醇氧化;烯烃氧化;炔烃水化—COOH R—CHO+O2;苯的同系物被强氧化剂氧化;羧酸盐酸化;R—COOR′+H2O—COO—酯化反应3.官能团的消除“四方法”①消除不饱和键(双键、三键、苯环等):加成反应。
山东省滨州市2020届高考化学第一轮复习过关检测《物质结构与性质(选考)》含答案
绝密★启用前山东省滨州市2020届高考化学第一轮复习过关检测《物质结构与性质(选考)》本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共100分,考试时间90分钟。
第Ⅰ卷一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.已知X、Y元素同周期,且电负性X>Y,下列说法错误的是()A. X与Y形成化合物时,X显负价,Y显正价B.第一电离能Y一定也小于XC.最高价含氧酸的酸性:X对应的酸性强于Y对应的酸性D.气态氢化物的稳定性:H m Y小于H m X2.下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较,得出结论正确的是( )A. sp杂化轨道的夹角最大B. sp2杂化轨道的夹角最大C. sp3杂化轨道的夹角最大D. sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等3.下列变化过程中,共价键被破坏的是()A.碘升华B.二氧化碳变成干冰C.氯化氢气体溶于水D.碘溶于酒精4.下列说法中,正确的是()A.冰融化时,分子中H—O键发生断裂B.原子晶体中,共价键越强,熔点越高C.分子晶体中,共价键键能越大,该分子晶体的熔沸点一定越高D.分子晶体中,分子间作用力越大,该物质越稳定5.下列不能形成配位键的组合是 ()A. Ag+,NH3B. H2O,H+C. Co3+,COD. Ag+,H+6.X,Y,Z,M,W为五种短周期元素。
X,Y,Z是原子序数依次递增的同周期元素,且最外层电子数之和为15,X与Z可形成XZ2分子;Y与M形成的气态化合物在标准状况下的密度为0.76 g/L;W的质子数是X,Y,Z,M四种元素质子数之和的1/2。
下列说法正确的是( )A.原子半径:W>Z>Y>X>MB. XZ2,X2M2,W2Z2均为直线型的共价化合物C.由X元素形成的单质不一定是原子晶体D.由X,Y,Z,M四种元素形成的化合物一定既有离子键,又有共价键7.下列化合物中含有手性碳原子的是()A. C F2B. CH3CH3C.——COOHD. CH3CH2OH8.第28届国际地质大会提供的资料显示,海底有大量的天然气水合物,可满足人类1000年的能源需要。
2020年高考江苏卷化学试题分析解析解读
2020年高考江苏卷化学试题分析解析解读2020年普通高等学校招生全国统一考试(江苏卷)化学卷,紧紧围绕“立德树人、服务选才、引导教学”核心功能,遵循“以核心素养为测试宗旨,以真实情境为测试载体,以实际问题为测试任务,以化学知识为解决问题的工具”的命题原则,充分体现江苏高考化学卷“宽基础、厚实践、重能力”的鲜明特色。
一、彰显化学学科价值关注社会热点话题:蓝天保卫战(第1题)、烟气中SO2的吸收与转化(第16题)、炼钢污泥的再利用(第19题),聚焦“环境保护”“资源利用”等社会热点话题。
紧密联系生产生活:铝及其化合物的性质与应用(第2题),常见化学品的工业制备(第10、18题),金属的电化学防护(第11题),充分体现化学学科在日常生活和工业生产中的重要价值。
聚焦现代科研成果:抗肿瘤药物中间体的合成路线(第17题)、氢能的贮存/释放与燃料电池(第20题)等现代科研成果的呈现,充分展示化学学科对社会发展的独特贡献。
源于生产生活和科学研究的命题素材,有利于考生感受到化学学习的重要性和必要性,强化化学学科情感,发挥化学高考的价值引领作用。
二、聚焦学科核心素养测试载体源于真实情境:试题精选与学生学习和生活实际紧密联系的,体现科学、技术、社会与环境发展成果的,丰富而生动的真实情境为测试载体,涉及环境保护(第1,16,19题)、能源利用(第15,20题)、药物合成(第12,17题)。
这些基于真实生产生活和科研成果的测试情境既有利于评价学生学科核心素养的发展水平,又能体现了化学学科的应用性和时代特征。
测试任务优化层次结构:试题精心设计与学生心理发展阶段和认识发展水平相匹配的测试任务,突出化学核心概念与观念(元素周期律:第9题;水溶液中的离子平衡:第14题;化学平衡:第15题;物质结构与性质:第21A题);注重化学思维和方法(实验探究:第5、13、18、21B题;证据推理:第16、19、20题);兼顾必备知识与关键能力(第17题:从官能团识别、反应类型判断,到合成路线图中未知物结构判断、限定条件的同分异构体分析,再到陌生有机物合成路线设计;第19题:从实验措施选择、产物判断、离子检验,到基于Ksp计算的分析、陌生离子方程式书写,再到制备FeCO3的实验方案设计)。
2020山东高考化学20题解析
2020年山东高考化学题在难度上相对较大,并且涵盖了化学知识的多个方面。
本文将对其中的20道题目进行深度解析,帮助你更全面地理解化学知识。
1. 氢氟酸是一种无机酸,它具有显著的腐蚀性。
在工业上,氢氟酸常用于石油精炼、冶炼金属等过程中。
在日常生活中,我们也可以在清洗玻璃等材料时见到氢氟酸的身影。
那么,氢氟酸的制备方法和物理性质是怎样的呢?2. 我们知道,铜和硅是两种常见的金属元素,它们各自都有着不同的化学性质。
在题目中,提到了铜和硅所发生的化学反应,请你深入分析这两种元素的特性,并解释它们发生反应的原因。
3. 化学平衡是化学反应进行到一定程度时达到的一种状态,也是化学反应达到动态平衡时化学反应速率相等的状态。
本题涉及化学平衡的相关知识,需要你深入理解和分析。
4. 离子在化学反应中起着重要作用,它们具有电荷并能够在电场中移动。
在本题中,提到了铵离子、溴离子等离子物质,请你对离子的性质和化学反应中的作用进行全面评估。
5. 有机化合物是含有碳元素的化合物,它们在生产和生活中有着广泛的应用。
在本题中,涉及了有机化合物的结构和反应类型,请你对有机化合物进行深入探索,理解它们的结构和性质。
6. 化学键是化合物中连接原子的一种化学连接,它对于化合物的稳定性和性质有着重要影响。
在本题中,涉及了共价键和离子键等化学键的性质和特点,请你对化学键进行深入解析。
7. 化学反应速率是化学反应过程中反应物消耗或生成物产生的速率,它对于理解化学反应机理和控制反应过程具有重要意义。
在本题中,提到了化学反应速率和影响因素,请你对化学反应速率进行全面评估和分析。
8. 酸和碱是化学中常见的物质,在生产和生活中都有着广泛的应用。
在本题中,涉及了酸碱中和反应的判别和条件,请你对酸碱中和反应进行深入探讨,理解其原理和应用。
9. 电化学反应是指在电解质溶液中或在电解质溶液和电极界面上发生的化学反应,它与电流、电势等电化学参数密切相关。
在本题中,提到了电化学反应和电池的相关内容,请你对电化学反应及其在电池中的应用进行全面评估。
2020年高考化学全国卷物质结构大题简答题考点整合及答题模板(高三)
2020年高考化学全国卷物质结构大题简答题考点整合及答题模板高考全国卷中,选修三物质结构大题是第Ⅱ卷四道大题中最易得分、也是得分率最高的一道,15分的总分,一般平均分至少都在7-8分,但很多很优秀的学生也只能在10分左右徘徊,难达近满分的层次,原因主要是:高考全国卷物质结构大题一般都设置了1—2个问的简答题——用文字表述原因,分值大概在3分左右,学生由于考点不明确、答题不规范、文字表述能力差,失分严重。
现将高考全国卷物质结构大题简答题考点归纳及答题模板汇编如下:一.电子排布问题——涉及粒子稳定性和电离能大小比较1.解释Mg的第一电离能比Al元素的第一电离能大的原因。
【答】:。
2.解释Li的第二电离能(I2=7269kJ/mol)远大于第一电离能(I1=519kJ/mol)的原因。
【答】:。
3.Cu、Zn两种元素的第一电离能、第二电离能如表所示:Cu的第一电离能(I1)小于Zn的第一电离能,而Cu的第二电离能(I2)却大于Zn的第二电离能,其主要原因:。
4.运用核外电子排布知识解释Fe3+比Fe2+稳定的原因。
【答】:。
5、A、B 均为短周期金属元素。
依据下表数据,回答问题:写出A原子的核外电子排布图________,Al原子的第一电离能________(填“大于”“小于”或“等于”)738 kJ·mol-1,原因是:。
二.熔沸点问题——四类晶体结构、氢键、范德华力:※分子晶体:1.解释HF比HCl熔沸点高的原因。
【答】:。
2.CO2、H2、CH3OH、H2O 4种物质中,沸点从高到低的顺序为_________________,原因是。
常用作制冷剂,原因是:3.NH3【答】:。
4.解释F2、Cl2、Br2、I2熔沸点升高的原因:【答】:。
5.乙二胺分子(H2N—CH2—CH2—NH2)中氮原子杂化类型为SP3,乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺,但乙二胺比三甲胺的沸点高得多,原因是:【答】:。
山东省济南市2020届高三化学寒假作业《物质结构与性质(选考)》含答案
绝密★启用前山东省济南市2020届高三化学寒假作业《物质结构与性质(选考)》本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共100分,考试时间90分钟。
第Ⅰ卷一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.对σ键和π键的认识不正确的是()A.σ键和π键不属于共价键,是另一种化学键B. s-sσ键与s-pσ键的电子云均为轴对称图形C.分子中含有共价键,则至少含有一个σ键D.含有π键的化合物与只含σ键的化合物的化学性质不同2.下列有关物质结构的表述正确的是( )A.次氯酸的电子式B.二氧化硅的分子式SiO2C.硫原子的最外层电子排布式3s23p4D.钠离子的结构示意图3.常温下三氯化氮( NCl3)是一种淡黄色液体,其分子结构呈三角锥形,以下关于NCl3的说法正确的是()A.分子中N—Cl键是非极性键B.分子中不存在孤电子对C. NCl3分子是极性分子D.因N—Cl键的键能大,它的沸点高4.下列说法正确的是( )A.分子晶体中一定存在分子间作用力,不一定存在共价键B.分子中含两个氢原子的酸一定是二元酸C.含有金属离子的晶体一定是离子晶体D.元素的非金属型越强,其单质的活泼型一定越强5.已知大多数含氧酸可用通式XO m(OH)n来表示,如X是S,则m=2,n=2,则这个式子就表示H2SO4。
一般而言,该式中m大于等于2的是强酸,m为0的是弱酸。
下列各含氧酸中酸性最强的是()A. H2SeO3B. HMnO4C. H3BO3D. H3PO46.某离子晶体晶胞结构如图所示,图中X位于立方体的顶点,Y位于立方体中心.晶体中距离最近的2个X与一个Y形成的夹角∠XYX的角度为( )A.109°28′B.107°18′C. 90°D. 1207.下列说法不正确的是()A.氯化钠晶体中,每个Cl-周围最近且距离相等的Cl-共有12个B.分子晶体中有范德华力,也有共价键C.干冰晶体中,每个CO2分子周围最近且距离相等的CO2分子共有12个D.晶体熔点:晶体硅<SiC8.已知X、Y是主族元素,I为电离能,单位是kJ·mol-1。
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题型22 物质结构(选考)一、解题策略第一步:根据所确定的元素的位置,完成排布式(图)的书写,注意第四周期元素,并根据所处位置完成电负性和电离能的大小比较,注意特殊情况。
第二步:根据所组成的物质结构特点,确定对应物质的分子极性、空间构型、中心原子杂化、及微粒间的作用力对性质的影响,注意氢键和配位键这两种特殊作用力。
第三步:根据所组成物质的晶体类型,及所掌握的计算模型,完成晶体结构的计算(如晶体密度的计算、晶胞原子个数的计算等)。
第四步:对于所涉及到的“原因解释”类填空答题步骤:首先提取要解释的性质(如:熔、沸点、溶解性、电离能等),其次联系与该性质相关因素(如晶体类型、氢键、晶格能、共价键强弱、对应原子排布特点等),最后分析关键因素所造成的影响,做出正确解释。
二、题型分类(一)原子结构与元素的性质1.原子核外电子的“三个原理”及其表示方法(1)三个原理:能量最低原理、泡利原理、洪特规则。
(2)基态原子核外电子排布的表示方法表示方法以硫原子为例电子排布式1s22s22p63s23p4简化电子排布式[Ne]3s23p4电子排布图(轨道表示式)价电子排布式3s23p42.电离能(1)电离能的应用(2)第一电离能的周期性3.电负性的应用(二)分子结构与性质1.键参数对分子性质的影响2.中心原子价层电子对(N)的求解方法(1)计算法:先求中心原子孤电子对数=0.5(a -xb ),N =孤电子对数+σ键数。
(2)电子式或结构式法:先写出分子相应的电子式或结构式,观察后再用N =孤电子对数+σ键数计算。
(3)价态法:若中心原子的化合价绝对值等于其价电子数,则N =σ键数。
3.中心原子价层电子对数、杂化类型与粒子的立体构型价层电子对数 2 3 4 杂化轨道类型 sp sp 2 sp 3 价层电子对模型 直线形 平面三角形 四面体形 粒子组成形式与构型AB 2 直线形AB 2 V 形AB 3 三角形AB 2 V 形AB 3 三角锥形AB 4 正 四面体形规律当中心原子无孤电子对时,分子构型与价层电子对模型一致;当有孤电子对时,分子的模型为去掉孤电子对后剩余部分的空间构型4.配位键与配位化合物的结构(以[Cu(NH 3)4]SO 4为例)5.分子构型与分子极性的关系6.等电子原理等电子体具有相似的化学键特征,其物理性质相似,化学性质不同。
常见等电子体有:微粒原子个数价电子总数立体构型 CO 2、NO 2+、SCN -、N 3- 3 16e -直线形 CO 32-、SO 3、NO 3- 4 24e - 平面三角形SO 2、NO 2-、O 3 3 18e - V 形 SO 42-、PO 43- 5 32e - 正四面体形 PO 33-、SO 32-、ClO 3-426e -三角锥形CO、N2 2 10e-直线形CH4、NH4+ 5 8e-正四面体形7.分子间的作用力范德华力、氢键与共价键的比较范德华力氢键共价键特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性作用微粒分子或稀有气体原子氢、氟、氮、氧原子(分子内、分子间)原子强度比较共价键>氢键>范德华力影响因素①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大②组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大对于A—H…B—,A、B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,共价键越稳定性质的影响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,如F2<Cl2<Br2<I2,CF4<CCl4<CBr4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,如熔沸点:H2O>H2S,HF>HCl,NH3>PH3①影响分子的稳定性②共价键键能越大,分子稳定性越强(三)晶胞及组成微粒计算1.晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法2.晶胞求算(2)晶体微粒与M、ρ之间的关系若1个晶胞中含有x个微粒,则1 mol晶胞中含有x mol微粒,其质量为xM g(M为微粒的相对原子质量);又1个晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积,a为晶胞边长或微粒间距离),则1 mol晶胞的质量为ρa3N A g,因此有xM=ρa 3 N A 。
3.金属晶体空间利用率的计算方法空间利用率=球体积晶胞体积×100%,球体积为金属原子的总体积。
例如简单立方堆积晶胞如图所示,原子的半径为r ,立方体的棱长为2r ,则V 球=43πr 3,V晶胞=(2r )3=8r 3,空间利用率=V 球V 晶胞×100%=43πr 38r 3×100%≈52%。
【典例1】【2019·课标全国Ⅰ,35】在普通铝中加入少量Cu 和Mg 后,形成一种称为拉维斯相的MgCu 2微小晶粒,其分散在Al 中可使得铝材的硬度增加、延展性减小,形成所谓“坚铝”,是制造飞机的主要材料。
回答下列问题:(1)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是________(填标号)。
(2)乙二胺(H 2NCH 2CH 2NH 2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是________、________。
乙二胺能与Mg 2+、Cu 2+等金属离子形成稳定环状离子,其原因是________________________,其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是________(填“Mg 2+”或“Cu 2+”)。
(3)一些氧化物的熔点如表所示:氧化物 Li 2O MgO P 4O 6 SO 2 熔点/℃1 5702 80023.8-75.5解释表中氧化物之间熔点差异的原因________________________。
(4)图(a)是MgCu 2的拉维斯结构,Mg 以金刚石方式堆积,八面体空隙和半数的四面体空隙中,填入以四面体方式排列的Cu 。
图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。
可见,Cu 原子之间最短距离x =________pm ,Mg 原子之间最短距离y =________pm 。
设阿伏加德罗常数的值为N A ,则MgCu 2的密度是________g·cm -3(列出计算表达式)。
【答案】(1)A(2)sp3sp3乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键Cu2+(3)Li2O、MgO为离子晶体,P4O6、SO2为分子晶体。
晶格能MgO>Li2O。
分子间作用力(分子量)P4O6>SO2(4)24a34a8×24+16×64N A a3×10-30【解析】(1)由题给信息知,A项和D项代表Mg+,B项和C项代表Mg。
A项,Mg+再失去一个电子较难,即第二电离能大于第一电离能,所以电离最外层一个电子所需能量A大于B;3p能级的能量高于3s,3p能级上电子较3s上易失去,故电离最外层一个电子所需能量A>C、A>D,选A。
(2)乙二胺分子中,1个N原子形成3个单键,还有一个孤电子对,故N原子价层电子对数为4,N原子采取sp3杂化;1个C原子形成4个单键,没有孤电子对,价层电子对数为4,采取sp3杂化。
乙二胺中2个N原子提供孤电子对与金属镁离子或铜离子形成稳定的配位键,故能形成稳定环状离子。
由于铜离子半径大于镁离子,形成配位键时头碰头重叠程度较大,其与乙二胺形成的化合物较稳定。
(3)氧化锂、氧化镁是离子晶体,六氧化四磷和二氧化硫是分子晶体,离子键比分子间作用力强。
(4)观察图(a)和图(b)知,4个铜原子相切并与面对角线平行,有(4x)2=2a2,x=24a。
镁原子堆积方式类似金刚石,有y=34a。
已知1 cm=1010 pm,晶胞体积为(a×10-10)3 cm3,代入密度公式计算即可。
【典例2】【2019·课标全国Ⅱ,35】近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为Fe-Sm-As-F-O组成的化合物。
回答下列问题:(1)元素As与N同族。
预测As的氢化物分子的立体结构为________,其沸点比NH3的________(填“高”或“低”),其判断理由是________________。
(2)Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子,Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm3+价层电子排布式为________。
(3)比较离子半径:F-________O2-(填“大于”“等于”或“小于”)。
(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。
晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。
图中F -和O 2-共同占据晶胞的上下底面位置,若两者的比例依次用x 和1-x 代表,则该化合物的化学式表示为________;通过测定密度ρ和晶胞参数,可以计算该物质的x 值,完成它们关系表达式:ρ=________g·cm -3。
以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标,例如图1中原子1的坐标为(12,12,12),则原子2和3的坐标分别为________、________。
【答案】(1)三角锥形 低 NH 3分子间存在氢键 (2)4s 4f 5 (3)小于 (4)SmFeAsO 1-x F x 2[281+16(1-x )+19x ]a 2cN A ×10-30 (12,12,0) (0,0,12) 【解析】(1)AsH 3的中心原子As 的价层电子对数为(5+3)/2=4,包括3对成键电子和1对孤对电子,故其立体结构为三角锥形。
NH 3中N 的电负性比AsH 3中As 的大得多,故NH 3易形成分子间氢键,从而使其沸点升高。
(2)Fe 的价层电子排布式为3d 64s 2,其阳离子Fe 2+、Fe 3+的价层电子排布式分别是3d 6、3d 5,二者均首先失去4s轨道上的电子;Sm 失去3个电子成为Sm 3+时首先失去6s 轨道上的电子,然后失去1个4f 轨道上的电子,故Sm 3+的价层电子排布式为4f 5。
(3)F -与O 2-电子层结构相同,核电荷数越大,原子核对核外电子的吸引力越大,离子半径越小,故离子半径F-<O 2-。
(4)由晶胞结构中各原子所在位置可知,该晶胞中Sm 个数为4×12=2,Fe 个数为1+4×14=2,As 个数为4×12=2,O 或F 个数为8×18+2×12=2,即该晶胞中O 和F 的个数之和为2,F -的比例为x ,O 2-的比例为1-x ,故该化合物的化学式为SmFeAsO 1-x F x 。
1个晶胞的质量为2×[150+56+75+16×(1-x )+19x ]N Ag =2[281+16(1-x )+19x ]N A g ,1个晶胞的体积为a 2c pm 3=a 2c ×10-30 cm 3,故密度ρ=2[281+16(1-x )+19x ]a 2cN A ×10-30 g·cm -3。