2020年高考化学提分攻略22 物质结构(选考)附答案解析

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3s23p4

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

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-

4

26e －

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

CF4

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>PH3

①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＝4

3

πr 3，V

晶胞

＝(2r )3＝8r 3，空间利用率＝V 球

V 晶胞

×100%＝

43

πr 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/℃

1 570

2 800

23.8

－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)。