1、专题 28 物质结构与性质2018 年高考题1. （2018 全国理综，35，15 分）锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题： (1) Zn 原子核外电子排布式为 。 (2)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由 Zn 和 Cu 组成。第一电离 I1(Zn) I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是 。 (3)ZnF2 具有较高的熔点 (872 ) ，其化学键类型是 ；ZnF 2 不溶于有机溶剂而ZnCl2、 ZnBr2、ZnI 2 能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是 。 (4)中华本草 等中医典籍中，记载了炉甘石（ZnCO 3）入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。Z
2、nCO 3 中，阴离子空间构型为 ，C 原子的杂化形式为 。 (5)金属 Zn 晶体中的原子堆积方式如图所示 ,这种堆积方式称为 。六棱柱底边边长为 a cm,高为 c cm,阿伏加德罗常数的值为 NA，Zn 的密度为 gcm-3（列出计算式） 。1 （除标明外，每空 2 分）(1)Ar3d 104s2（1 分）(2)大于（1 分） Zn 核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子(3)离子键（1 分） ZnF2 为离子化合物，ZnCl 2、ZnBr 2、ZnI 2 的化学键以共价键为主、极性较小(4)平面三角形 sp2(5)六方最密堆积（A 3 型）【解析】本题综合考查物质结构与性质，意在考查考
3、生对核外电子排布、第一电离能、空间构型和晶胞结构等知识的应用能力。 （1）Zn 原子核外有 30 个电子，其电子排布式为Ar3d104s2。 （2）Cu 原子的外围电子排布式为 3d104s1,4s 能级处于半充满状态，而 Zn 原子的 4s能级处于全充满状态，Zn 原子更不易失去 1 个电子，所以 Zn 原子的第一电离能较大。（3 ）根据 ZnF2 晶体的熔点较高可知， ZnF2 为离子晶体，含有离子键，而ZnCl2、 ZnBr2、ZnI 2 的化学键以共价键为主、极性较小，故能够溶解在有机溶剂中。 （4）CO32-中碳原子的价层电子对数为 3，中心碳原子采取 sp2 杂化，故 CO32-的
4、空间构型为平面三角形。 （5）题图中原子的堆积方式为六方最密堆积。六棱柱底部正六边形的面积=6cm2，六棱柱的体积=6 cm3，该晶胞中 Zn 原子个数为=6，已知 Zn 的相对原子质量为 65，阿伏加德罗常数的值为NA，则 Zn 的密度 = = 。2. （2018 全国理综，35，15 分）Li 是最轻的固体金属，采用 Li 作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题:(1)ZK(下列 Li 原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为 、 (填标号)。(2)ZK(Li+ 与 H-具有相同的电子构型，r（Li+）小于 r（H-）,原因是 。 (3)Z
5、K(LiAlH4 是有机合成中常用的还原剂，LiAlH4 中的阴离子空间构型是 、中心原子的杂化形式为。LiAlH4 中，存在（填标号）。A.离子键B. 键C. 键D.氢键2.（1）D （1 分） C（1 分） (2)Li+核电荷数较大（2 分）（3 ）正四面体（1 分） sp3（1 分） AB（2 分）(4)520（1 分） 498（1 分） 2 908（2 分）(5) （3 分）【解析】本题考查物质结构与性质，意在考查考生的空间想象能力。 （1）根据能级能量E(1s)E(2s)E(2p)判断，能量最低的为 D，能量最高的为 C。 （2）Li +和 H-的电子层结构相同，而具有相同电子层结构
6、的离子半径大小与核电荷数有关，核电荷数越大，离子半径越小。 （3）AlH4 -中 Al 采用 sp3 杂化，呈正四面体结构。四氢铝锂中存在离子键、配位键和共价键，配位键也是 键。 （4）锂原子的第一电离能是指 1 mol 气态锂原子失去 1 mol电子变成 1 mol 气态锂离子所吸收的能量，即为 520 kJmol-1 。O O 键键能是指 1 mol 氧气分子断裂生成气态氧原子所吸收的能量，即为 249 kJmol-12498 kJmol-1。晶格能是指气态离子结合生成 1 mol 晶体所释放的能量或 1 mol 晶体断裂离子键形成气态离子所吸收的能量，则 Li2O 的晶格能为 2 908
7、 kJmol-1 。 （5）1 个氧化锂晶胞含 O 的个数为 =4，含 Li 的个数为 8,1 cm107 nm，代入密度公式计算可得 Li2O 的密度为 。3. （2018 全国理综，35 ， 15 分）硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如下表所示:回答下列问题:(1)基态 Fe 原子价层电子的电子排布图( 轨道表达式)为 ,基态 S 原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为 形。(2)根据价层电子对互斥理论,H 2S、SO 2、SO 3 的气态分子中, 中心原子价层电子对数不同于其他分子的是 。 (3)图(a)为 S8 的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为 。
8、(4)气态三氧化硫以单分子形式存在, 其分子的立体构型为 形, 其中共价键的类型有 种；固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中 S 原子的杂化轨道类型为 。(5)FeS2 晶体的晶胞如图(c)所示。晶胞边长为 anm，FeS 2 相对式量为 M ，阿伏加德罗常数的值为 NA,其晶体密度的计算表达式为 gcm-3;晶胞中 Fe2+位于 S22-所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为 nm。3. (1) （1 分） 哑铃(纺锤) （1 分）(2)H2S（2 分）(3)S8 相对分子质量大，分子间范德华力强（2 分）(4)平面三角（2 分） 2（1 分） sp3（2 分）(5) （
9、2 分） （2 分）【解析】本题主要考查价层电子的电子排布图、价层电子对互斥理论、分子立体构型判断、中心原子杂化轨道类型判断、分子晶体熔沸点高低比较、晶胞结构分析及晶体密度计算等。（1 ）基态 Fe 原子核外有 26 个电子，按照构造原理，其核外电子排布式为Ar3d64s2，按照洪特规则，价层电子 3d 上 6 个电子优先占据 5 个不同轨道，故价层电子的电子排布图为。基态 S 原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，电子占据最高能级为 3p，p 能级的电子云轮廓图为哑铃（纺锤）形。（2 ）价层电子对数包括成键电子对数和孤电子对数，H2S 中 S 的成键电子对数为 2，孤电子对数
10、为 2，故价层电子对数为 4（或价层电子对数为 4 ） ，同理,SO2 中 S 的价层电子对数为 3 ，SO3 中 S 的价层电子对数为3 ， H2S 中 S 的价层电子对数不同于 SO2、SO3。 （3）S8 和 SO2 均为分子晶体，分子间存在的作用力均为范德华力，S8 的相对分子质量大，分子间范德华力强，故熔点和沸点高。（4 ）气态 SO3 为单分子，分子中 S 无孤电子对，其分子的立体构型为平面三角形， S 和 O之间形成双键，故共价键有 键和 键两种。固态 SO3 为三聚分子，分子中每个 S 与 4个 O 成键，S 无孤电子对，故原子的杂化轨道类型为 sp3。 （5）该晶胞中 Fe2
11、 位于棱上和体心，个数为 4，S22-位于顶点和面心，个数为4 ，故晶体密度为。根据晶胞结构，S22-所形成的正八面体的边长为该晶胞中相邻面的面心之间的连线之长，即为晶胞边长的 ，故该正八面体的边长为a nm 。4. (2018 江苏，21A，12 分) 臭氧（O 3)在Fe(H 2O)62+ 催化下能将烟气中的 SO2 、NO x 分别氧化为 SO42-和 NO3-,NOx 也可在其他条件下被还原为 N2。 (1) SO42-中心原子轨道的杂化类型为 ；NO 3-的空间构型为 （用文字描述） 。(2)Fe2+基态核外电子排布式为 。（3 ）与 O3 分子互为等电子体的一种阴离子为 （填化学式
12、） 。(4) N2 分子中 键与 键的数目比 n() n()= 。 (5) Fe(H2O)6 2+与 NO 反应生成的Fe(NO)(H 2O)52+中,NO 以 N 原子与 Fe2+形成配位键。请在Fe(NO)(H 2O)52+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。4.（1）sp 3（2 分） 平面（正）三角形（2 分） （2） Ar3d6 或1s22s22p63s23p63d6（2 分） （3）NO 2- （2 分） (4)12（2 分） （5）（2 分）【解析】 本题考查了电子排布式、空间构型、杂化轨道，侧重于对化学知识的迁移，试题难度中等。 （1）SO 42-中 S 原子的价层电子对数为
13、4，所以采取 sp3 杂化。NO 3-中氮原子上无孤对电子，成键电子对数为 3，即 N 采取 sp2 杂化，NO 3-的空间构型为平面正三角形。 （2 ）Fe 的原子序数是 26，Fe 2+核外有 24 个电子，其基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。 （3）等电子体是指价电子总数和原子数均相同的分子、离子或原子团，O3 与 NO2-均为 3 原子 18 价电子的粒子，故二者互为等电子体。 （4 ）N 2 分子中含有 1 个 键和 2 个 键。 （5）注意Fe(NO)(H 2O)52+中 N 原子与 Fe2+形成配位键即可。 5.（2018 海南，19,20 分）( 6 分
14、) 下列元素或化合物的性质变化顺序正确的是A.第一电离能:ClSPSiB.共价键的极性:HF HCl HBrHIC.晶格能:NaFNaCl NaBr NaID.热稳定性:MgCO 3 CaCO3 SrCO3BaCO319-(14 分)黄铜矿是主要的炼铜原料，CuFeS 2 是其中铜的主要存在形式。回答下列问题 :(1) CuFeS2 中存在的化学键类型_。下列基态原子或离子的价层电子排布图正确的是_(填标号).(2)在较低温度下 CuFeS2 与浓硫酸作用时.有少量臭鸡蛋气味的 X 气体产生。X 分子的立体构型是_ 。中心原子杂化类型为_，属于_（填“非极性” 或“极性”）分子。X 的沸点比水
15、低的主要原因是 _.(3)CuFeS2 与氧气反应生成 SO2。SO 2 中心原子的价层电子对数为_，共价键的类型有_。(4)四方晶系 CuFeS2 的晶胞结构如右图所示.Cu +的配位数为 _，S 2-的配位数为_。己知:a=b=0.524nm，c=l.032nm，N A 为阿伏加德罗常数的值，CuFeS 2 晶体的密度是_g.cm-3(列出计算式)。5. 19- B、C； 19-离子键、C 、D; V 型、SP 3 杂化、极性分子；水分子间能够形成氢键，增加了水分子间的作用力；3 对、极性共价键；4、4；。分析：19-同周期元素第一电离能从左到右依次有递增的趋势，但根据洪特规则的特殊，A
16、的第一电离能比相邻的 IA 和A 的第一电离能高，A 元素比相邻的A 元素和A 的元素的第一电离能高，即第一电离能大小的顺序为：ClPSSi，A 不正确；元素周期表中同主族元素从上到下，非金属性依次递减，则其对应的气态氢化物的热稳定性相应依次递减，B 正确；离子晶体的熔沸点与其离子键的强弱直接相关，离子键越强，则相应形成的离子晶体的晶格能越大，晶体熔化时所需的能量越多，晶体熔沸点越高，同种晶型，离子半经越小，则形成的离子键越强，卤化钠晶体的晶格能依：NaF、NaCl、NaBr、NaI 降低，C 正确；A 的碱土金属形成的含氧酸盐的热稳定性与其离子半经的大小相关，离子半经越小，则其热稳定性越弱，
17、即碱土金属的碳酸盐的热稳定性依 MgCO3、CaCO 3、SrCO 3、BaCO 3 而增加，D错误。19-臭鸡蛋气味的气体系 H2S，H 2S 与 H2O 属于等电子体，其分子空间构型完全相似，中心硫原子的价电子对数为 4 对，采用 SP3 杂化，配位数为 2，故即为“V”型，属于极性分子；与 H2O 分子相比较，虽然 H2S 的相对分子质量比 H2O 大，但 由于 H2O分子间能够形成氢键，增加了水分子间的作用力，因此，熔化冰或气化水时所需要的克服的能量相对比 H2S 多，即 H2O 的熔沸点比 H2S 高。根据 VSEPR 理论计算 SO2 分子中的中心原子硫原子的价电子对数为SO2 分
18、子的空间构型为“V”型，SO 2 分子属于极性分子，分子中存在极性共价键，其中即有 键，又有 键。从图中分析，每个 Cu+的与它相邻的最近等距离的有 2 个 S2-与 2 个铁原子，故其配位数为 4，同样在每个 S2-与它最近的等距离的有 2 个 Fe3+和 2 个 Cu+，则 Cu+的配位数同样为 4。分析图中 CuFeS2 晶胞结构，晶胞体积 V=0.52410-7cm0.52410-7cm1.03210-7cm2.83410 -22cm-3；又从图中分析计算晶胞中含有 Cu+的个数为：Fe3+有： 即单个晶胞的质量为。2017 年高考题1.【2017 年全国卷卷第 35 题】 （15 分
19、）钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题:(1)元素 K 的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为 nm(填标号)。A.404.4 B.553.5 C.589.2 D.670.8 E.766.5(2)基态 K 原子中，核外电子占据最高能层的符号是 ，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为 。K 和 Cr 属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属 K 的熔点、沸点等都比金属 Cr 低，原因是 。(3)X 射线衍射测定等发现， I3AsF6 中存在 离子。 离子的几何构型为 ，中心原子的杂化形式为 。(4)KIO3 晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛
20、矿型的立方结构，边长为a=0.446 nm，晶胞中 K、I、O 分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K 与 O 间的最短距离为 nm，与 K 紧邻的 O 个数为 。(5)在 KIO3 晶胞结构的另一种表示中，I 处于各顶角位置，则 K 处于 位置，O 处于 位置。【答案】(1)A (2)N 球形 K 原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱 (3)V 形 sp3 (4)0.315 12 (5)体心 棱心【解析】本题考查物质结构与性质的综合应用。(1)当对金属钾或其化合物进行灼烧时，焰色反应显紫红色，可见光的波长范围为 400 nm760 nm，紫色光波长较短(钾原子中的电子吸收较多能量发生跃
21、迁，但处于较高能量轨道的电子不稳定，跃迁到较低能量轨道时放出的能量较多，故放出的光的波长较短)。(2) 基态钾原子核外有 4 个能层:K、L、M、N，能量依次增高，处于 N 层的 1 个电子位于 s 轨道，s 电子云轮廓图形状为球形。金属原子半径越小、价电子数越多，金属键越强，其熔沸点越高。(3) 中 I 原子为中心原子，则其孤电子对数为 (7-1-2)=2，且其形成了 2 个 键，中心原子采取 sp3 杂化， 为 V 形结构。(4)二者间的最短距离为晶胞面对角线长的一半，即 0.446 nm0.315 nm。与钾紧邻的氧原子有 12 个。(5)想象 4 个晶胞紧密堆积，则 I 处于顶角，O
22、处于棱心，K 处于体心。2，【2017 年全国卷卷第 35 题】（15 分）我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐 (NH4)4Cl(用 R 代表) 。回答下列问题:(1)氮原子价层电子的轨道表达式( 电子排布图)为 。(2)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E 1)。第二周期部分元素的 E1 变化趋势如图(a) 所示，其中除氮元素外，其他元素的 E1自左而右依次增大的原因是 ；氮元素的 E1 呈现异常的原因是 。图(a) 图(b)(3)经 X 射线衍射测得化合物 R 的晶体结构，其局部结构如图 (b)所示。从结构角度分析，R 中两种阳离
23、子的相同之处为 ，不同之处为 。(填标号)A.中心原子的杂化轨道类型B.中心原子的价层电子对数C.立体结构D.共价键类型R 中阴离子 中的 键总数为 个。分子中的大 键可用符号 表示，其中 m代表参与形成大 键的原子数，n 代表参与形成大 键的电子数(如苯分子中的大 键可表示为 )，则 中的大 键应表示为 。图(b)中虚线代表氢键，其表示式为( )NH Cl、 、 。(4)R 的晶体密度为 d gcm-3，其立方晶胞参数为 a nm，晶胞中含有 y 个(N 5)6(H3O)3(NH4)4Cl单元，该单元的相对质量为 M，则 y 的计算表达式为 。【答案】(1)(2)同周期元素随核电荷数依次增大
24、，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大 N 原子的 2p 轨道为半充满状态，具有额外稳定性，故不易结合一个电子(3)ABD C 5 (H 3O+)OHN( ) ( )NH N( )(4) (或 10-21)【解析】本题主要考查物质结构与性质知识的综合应用。 (1)根据构造原理可知氮原子价电子排布式为 2s22p3，根据洪特规则和泡利原理可写出其价电子的轨道表达式。(2)从图(a)可以看出: 除 N 外，同周期元素随核电荷数依次增大，E 1 逐渐增大，这是因为随原子半径逐渐减小，结合一个电子需要释放出更多的能量；N 原子的2p 轨道处于半充满状态，不易再结合一个电子，故 E1 呈
25、现异常。(3)结合图(b) 可知:晶体R 中两种阳离子为 和 H3O+，两种阳离子的中心原子均采取 sp3 杂化； 中成键电子对数为 4，H 3O+中含 1 个孤电子对和 3 个成键电子对，即中心原子的价层电子对数均为4；两种阳离子中均存在极性键，不存在非极性键。 和 H3O+分别为正四面体结构和三角锥形结构，即立体结构不同。从图(b)可以看出:阴离子 呈五元环状结构，其含有的 键总数为 5 个； 中参与形成大 键的电子数为 6，故可将其中的大 键表示为 。(4)该晶胞的体积为(a10 -7cm)3，根据 M=(a10-7)3d，可求出 y= (或 10-21)。3， 【2017 年全国卷卷第
26、 35 题】 （15 分）研究发现，在 CO2 低压合成甲醇反应(CO 2+3H2CH3OH+H2O)中，Co 氧化物负载的 Mn 氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题:(1)Co 基态原子核外电子排布式为 。元素 Mn 与 O 中，第一电离能较大的是 ，基态原子核外未成对电子数较多的是 。(2)CO2 和 CH3OH 分子中 C 原子的杂化形式分别为 和 。(3)在 CO2 低压合成甲醇反应所涉及的 4 种物质中，沸点从高到低的顺序为 ，原因是 。(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO 3)2 中的化学键除了 键外，还存在 。(5)MgO 具有 Na
27、Cl 型结构(如图) ，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X 射线衍射实验测得 MgO 的晶胞参数为 a=0.420 nm，则 r(O2-)为 nm。MnO 也属于 NaCl 型结构，晶胞参数为 a=0.448 nm，则 r(Mn2+)为 nm。【答案】(1)1s 22s22p63s23p63d74s2 或Ar3d 74s2 O Mn(2)sp sp3(3)H2OCH3OHCO2H2 H 2O 与 CH3OH 均为极性分子，H 2O 中氢键比甲醇多；CO 2 与H2 均为非极性分子，CO 2 分子量较大、范德华力较大(4)离子键和 键( 键)(5)0.148 0.076【解析】本题考查物质的
28、结构与性质。(1)根据构造原理可写出 Co 基态原子核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d74s2 或Ar3d 74s2。O 是非金属元素，而 Mn 是金属元素，前者易得电子而不易失电子，后者则反之，所以 O 的第一电离能大于 Mn。Mn 和 O 的基态原子核外电子排布式分别为 1s22s22p63s23p63d54s2、1s 22s22p4，前者的 3d 轨道中 5 个电子均未成对，后者的 2p 轨道中有 2 个电子未成对，所以 Mn 的基态原子核外未成对电子数较多。(2)CO 2中 C 的价层电子对数为 2，故为 sp 杂化；CH 3OH 分子中 C 的价层电子对数为 4，故
29、为 sp3杂化。(3)水和甲醇均为极性分子，常温常压下两种物质均呈液态；二氧化碳和氢气均为非极性分子，常温常压下两种物质均呈气态，根据四种物质在相同条件下的状态可以判断出水、甲醇的沸点均高于二氧化碳、氢气的沸点。由于水分子中的 2 个氢原子都能参与氢键的形成，而甲醇分子中只有羟基上的氢原子能够形成氢键，所以水中的氢键比甲醇多，则水的沸点高于甲醇的沸点。二氧化碳和氢气都属于分子晶体，但由于二氧化碳的相对分子质量大于氢气，所以二氧化碳的沸点高于氢气的沸点。(4)Mn(NO 3)2 是离子化合物，存在离子键；此外在 NO3-中，3 个 O 原子和中心原子 N 之间还形成一个 4 中心 6 电子的大
30、键(键)，所以 Mn(NO3)2 中的化学键有 键、 键和离子键。(5)因为 O2-采用面心立方最密堆积方式，所以面对角线长度是 O2-半径的 4 倍，则有4r(O 2-)2=2a2，解得 r(O2-)= 0.420 nm0.148 nm；MnO 也属于 NaCl 型结构，根据晶胞的结构可得 2r(Mn2+)+2r(O2-)=a，代入数据解得 r(Mn2+)=0.076 nm。4. 【2017 年高考江苏卷 21A 题】（12 分）铁氮化合物(Fe xNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某 FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。(1)Fe3+基态核外电子排布式为 。(2)丙酮( )
31、分子中碳原子轨道的杂化类型是 ，1 mol 丙酮分子中含有 键的数目为 。(3)C、H、O 三种元素的电负性由小到大的顺序为 。(4)乙醇的沸点高于丙酮，这是因为 。(5)某 FexNy的晶胞如图-1 所示，Cu 可以完全替代该晶体中 a 位置 Fe 或者 b 位置 Fe，形成Cu 替代型产物 Fe(x-n)CunNy。 FexNy转化为两种 Cu 替代型产物的能量变化如图-2 所示，其中更稳定的 Cu 替代型产物的化学式为 。图-1 Fe xNy晶胞结构示意图 图-2 转化过程的能量变化【答案】(1)Ar3d 5 或 1s22s22p63s23p63d5(2)sp2 和 sp3 9N A(3
32、)HGeZn(5)sp3 共价键(6)( ) 107【解析】本题以锗为载体考查物质的结构与性质，意在考查考生的综合分析能力和空间想象能力。 (1)在元素周期表中，锗位于硅正下方，锗的原子序数为 14+18=32，基态原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p2 或Ar3d 104s24p2，由于 4p 能级有 3 个能量相同的轨道，根据洪特规则，4p 上 2 个电子分别占据两个轨道且自旋方向相同，故未成对电子数为 2。(2)本题从单键、双键、叁键的特点切入，双键、叁键中都含有 键，难以形成双键、叁键，实质是难以形成 键，因为锗的原子半径较大，形成单键的键长较长，p
33、-p 轨道肩并肩重叠程度很小。(3)根据表格数据得出，三种锗卤化物都是分子晶体，其熔、沸点分别依次增高，而熔、沸点的高低与分子间作用力强弱有关，分子间相互作用力强弱与分子量大小有关。(4)锌、锗位于同周期，同一周期从左至右元素的电负性逐渐增大 (除稀有气体元素外)，而氧位于元素周期表右上角，电负性仅次于氟，由此得出氧、锗、锌的电负性依次减小。(5)类比金刚石，晶体锗是原子晶体，每个锗原子与其周围的 4 个锗原子形成 4个单键，故锗原子采用 sp3 杂化。微粒之间的作用力是共价键。(6)对照晶胞图示、坐标系以及 A、B、C 点坐标，选 A 点为参照点，观察 D 点在晶胞中位置(体对角线 1/4
34、处) ，由B、C 点坐标可以推知 D 点坐标。 类似金刚石晶胞，1 个晶胞含有 8 个锗原子，=107 gcm-3。【考点定位】考查物质结构的有关知识。【名师点睛】物质结构包括原子结构(原子核外电子排布、原子的杂化方式、元素电负性大小比较、元素金属性、非金属性的强弱)、分子结构( 化学键、分子的电子式、结构式、结构简式的书写、化学式的种类、官能团等)、晶体结构( 晶体类型的判断、物质熔沸点的高低、影响因素、晶体的密度、均摊方法的应用等)。只有掌握这些，才可以更好的解决物质结构的问题。7【2016 年高考新课标卷】化学- 选修 3：物质结构与性质 （15 分）东晋华阳国志南中志卷四中已有关于白铜
35、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 能级上的未成对电子数为 。(2)硫酸镍溶于氨水形成Ni(NH 3)6SO4 蓝色溶液。Ni(NH 3)6SO4 中阴离子的立体构型是 。在Ni(NH 3)62+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 。氨的沸点 (填“高于”或“低于”)膦(PH 3)，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 :ICu=1 958 kJmo
36、l-1、I Ni=1 753 kJmol-1， ICuINi 的原因是 。(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。晶胞中铜原子与镍原子的数量比为 。若合金的密度为 d gcm-3，晶胞参数 a= nm 。【答案】(1)1s22s22p63s23p63d84s2 或Ar3d 84s2 2(2)正四面体 配位键 N 高于 NH 3 分子间可形成氢键 极性 sp 3(3)金属 铜失去的是全充满的 3d10 电子，镍失去的是 4s1 电子(4)31 107【解析】本题主要考查物质结构与性质，意在考查考生对原子、分子、晶体结构和性质的理解能力。(1)Ni 元素原子核外有 28 个电子，电子排布式为 1
37、s22s22p63s23p63d84s2 或Ar3d 84s2。3d 能级上有 2 个未成对电子。(2)S 中 S 无孤电子对，立体构型为正四面体。 Ni(NH3)6为配离子，Ni 2+与 NH3 之间为配位键。配体 NH3 中提供孤电子对的为 N。NH 3 分子间存在氢键，故沸点比 PH3 高。NH 3 中 N 有一个孤电子对，立体构型为三角锥形，因此NH3 为极性分子，N 的杂化轨道数为 3+1=4，杂化类型为 sp3。(3) 单质铜及镍都是由金属键形成的晶体，Cu、Ni 失去一个电子后电子排布式分别为Ar3d 10、Ar3d 84s1，铜的 3d 轨道全充满，达到稳定状态，所以 Cu 的
38、第二电离能相对较大。(4)Cu 原子位于面心，个数为 6 =3，Ni 原子位于顶点，个数为 8 =1，铜原子与镍原子的数量比为 31。以该晶胞为研究对象，则 g=d gcm-3(a10-7cm)3，解得 a= 107。【考点定位】 考查核外电子排布，轨道杂化类型的判断，分子构型，化学键类型，晶胞的计算等知识。【名师点睛】本题考查核外电子排布，轨道杂化类型的判断，分子构型，物质熔沸点的判断，化学键类型，晶胞的计算等知识，保持了往年知识点比较分散的特点，立足课本进行适当拓展，但整体难度不大。晶胞中原子的数目往往采用均摊法：位于晶胞顶点的原子为 8 个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为 1/8；位于晶胞面
39、心的原子为 2 个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为 1/2；位于晶胞棱心的原子为 4 个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为1/4；位于晶胞体心的原子为 1 个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为 1。8 【2016 年高考新课标卷】化学选修 3：物质结构与性质 （15 分）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 1 000
40、， GaCl3 的熔点为 77.9 ，其原因是 。(5)GaAs 的熔点为 1 238 ，密度为 gcm-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 MGa gmol-1 和 MAs gmol-1，原子半径分别为 rGa pm 和 rAs pm，阿伏加德罗常数值为 NA，则 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为 。答案(1)Ar3d104s24p3(2)大于 小于(3)三角锥形 sp 3(4)GaF3 为离子晶体， GaCl3 为分子晶体(5)原子晶体 共价 100%解析本题考查物质结构与性质知识，意在考查考生对相关原理的应
41、用能力。(1)根据构造原理可写出基态 As 原子的核外电子排布式。(2)同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，第一电离能呈增大趋势。Ga 的原子半径大于 As，Ga 的第一电离能小于As。 (3)AsCl3 的中心原子(As 原子)的价层电子对数为(5+13)/2=4，所以是 sp3 杂化。AsCl 3的立体构型为三角锥形。(4)根据晶体类型比较熔点。一般来说，离子晶体的熔点高于分子晶体的熔点。(5)根据晶胞结构示意图可以看出，As 原子与 Ga 原子形成了空间网状结构的晶体，结合 GaAs 的熔点知 GaAs 是原子晶体。首先用均摊法计算出 1 个晶胞中含有 As 原子的个数:81/8+
42、61/2=4，再通过观察可知 1 个晶胞中含有 4 个 Ga 原子。4 个 As 原子和4 个 Ga 原子的总体积 V1=4( 10-30 + 10-30 ) cm3；1 个晶胞的质量为 4 个 As原子和 4 个 Ga 原子的质量之和，即( + ) g，所以 1 个晶胞的体积V2= (MAs+MGa) cm3。最后由 V1/V2 即得结果。【考点定位】考查核外电子排布、电离能、原子半径、杂化轨道、空间构型以及晶胞结构判断与计算等【名师点睛】物质结构包括原子结构(原子核外电子排布、原子的杂化方式、元素电负性大小比较、元素金属性、非金属性的强弱)、分子结构( 化学键、分子的电子式、结构式、结构简
43、式的书写、化学式的种类、官能团等)、晶体结构( 晶体类型的判断、物质熔沸点的高低、影响因素、晶体的密度、均摊方法的应用等)。本题考查物质结构内容，涉及前 36 号元素核外电子排布式的书写、元素周期律、第一电离能规律、空间构型、杂化轨道、晶体熔点高低的判断、晶体类型、以及晶胞的计算等知识，这部分知识要求考生掌握基础知识，做到知识的灵活运用等，考查了学生综合运用所学化学知识解决相关化学问题的能力。只有掌握这些，才可以更好的解决物质结构的问题。9 【2015 新课标卷理综化学】化学选修 3：物质结构与性质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
44、率密度分布可用 形象化描述。在基态 14C 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 253 K,沸点为 376 K,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 :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。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
45、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 个价电子且半径小 ,难以通过得或失电子达到稳定电子结构 (3)键和 键 sp CO 2、SCN -(或 COS 等,) (4) 分子 (5)3 2 12 4解析本题主要考查物质结构知识,意在考查考生的抽象思维能力、空间想象能力以及知识迁移能力。(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“电子云” 形象化描述。根据碳的基态原子核外电子排布图可知,自旋相反的电子有 2 对。(2)碳原子有 4 个价电子,且碳原子半径小,很难通过得或失电子达到稳定电子结构,所以碳在形成化合物时,其键型以共价键为
46、主。(3)CS 2 中 C 为中心原子,采用 sp 杂化,与 CS2 具有相同空间构型和键合形式的分子或离子有 CO2、SCN -等。(4)Fe(CO) 5 的熔、沸点较低 ,符合分子晶体的特点,故其固体为分子晶体。(5)由石墨烯晶体结构图可知,每个 C 原子连接 3 个六元环,每个六元环占有的 C 原子数为 6=2。观察金刚石晶体的空间构型 ,以 1 个 C 原子为标准计算,1 个 C原子和 4 个 C 原子相连,则它必然在 4 个六元环上,这 4 个 C 原子中每个 C 原子又和另外 3个 C 原子相连,必然又在另外 3 个六元环上,34=12, 所以每个 C 原子连接 12 个六元环;六
47、元环中最多有 4 个 C 原子在同一平面。【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 26=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。10【2015 新课标卷理综化学】化学选修 3：物质结构与性质(15分）A、B、C 、 D 为原子序数依次增大的四种元素,A 2-和 B+具有相同的电子构型;C 、D 为同周期元素,C 核外电子总数是最外层电子数的 3 倍;D 元素
