还剩52页未读，
继续阅读
所属成套资源：高三化学三轮题型突破课件（全套）
成套系列资料，整套一键下载
高考化学三轮专项突破 类型11 物质结构与性质（选修）课件PPT
展开
这是一份高考化学三轮专项突破 类型11 物质结构与性质（选修）课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了物质结构与性质，类型11，真题示范，针对训练等内容，欢迎下载使用。
考向 直接给出元素化合物 “物质结构与性质”模块,题目一般是以元素推断或某主族元素为背景,以“拼盘”形式呈现,各小题之间相对独立。题目涉及三方面内容:原子结构与性质,分子结构与性质,晶体结构与性质。命题点主要有:①核外电子排布式或排布图的书写,电离能、电负性大小的比较与判断,金属性、非金属性的变化规律;②化学键类型的判断,分子空间构型的判断,中心原子杂化方式的判断,配位化合物的分析,等电子体的判断与应用;③晶体类型的判断,晶体熔、沸点的比较与分析,晶胞的计算等。试题背景新颖,多为科研新成果或新发现,试题注重考生结构决定性质思想的树立及空间想象能力和计算能力的考查,同时还考查了证据推理与模型认知的核心素养。
例 (2020年山东省学业水平等级考试,17)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,1 ml该配合物中通过螯合作用形成的配位键有 ml,该螯合物中N的杂化方式有 种。
NH3>AsH3>PH3
AsH3>PH3>NH3
NH3>PH3>AsH3
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)。CdSnAs2晶体中与单个Sn键合的As有 个。
(0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0)
(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。
1.(2020年6月湖北省三校联考)早在1913年就有报道,在400 ℃以上AgI晶体的导电能力是室温时的上万倍,可与电解质溶液相比。(1)已知Ag元素的原子序数为47,则Ag元素在周期表中的位置是 ,属于 区,基态Ag原子的价电子排布式为 。 (2)硫代硫酸银(Ag2S2O3)是微溶于水的白色化合物,它能溶于过量的硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液中,生成[Ag(S2O3)2]3-等络合阴离子。在[Ag(S2O3)2]3-中配位原子是 (填名称),配体阴离子的空间构型是 ,中心原子采用 杂化。
(3)碘的最高价氧化物的水化物有HIO4(偏高碘酸,不稳定)和H5IO6(正高碘酸)等多种形式,它们的酸性:HIO4 H5IO6(填“弱于”“等于”或“强于”)。氯、溴、碘的氢化物的酸性由强到弱的排序为 (用化学式表示),其原因是 。 (4)在离子晶体中,当0.414
(5)当温度处于146~555 ℃时,六方碘化银转化为α-AgI(如图3),Ag+可随机地分布在四面体空隙和八面体空隙中,多面体空隙间又彼此共面相连。因此可以想象,在电场作用下,Ag+可从一个空隙穿越到另一个空隙,沿着电场方向运动,这就不难理解α-AgI晶体是一个优良的离子导体了。在α-AgI晶体中,n(Ag+)∶n(八面体空隙)∶n(四面体空隙)= 。
2.(2020年5月山东省滨州市高三二模)目前,锂电池已扩展到镍酸锂、钴酸锂、硅碳负极、磷酸铁锂等电池体系。请回答下列问题:(1)基态Ni原子的价电子排布式为 ,与Ni同周期且基态原子核外的成单电子数与Ni相同的元素还有 种。 (2)酞菁钴分子的结构如图1所示,中心离子为钴离子,分子中氮原子的杂化类型为 。
(5)PCl5晶体的晶胞如图所示,该晶体熔融时形成一种能导电的液体,实验测得其中含有一种正四面体形阳离子和一种正八面体形阴离子,且P—Cl键的键长只有198 pm和206 pm两种,试用电离方程式解释PCl5熔体能导电的原因: ,正四面体形阳离子中键角大于PCl3的键角,原因为 。已知该晶体的晶胞边长为a pm,NA为阿伏加德罗常数的值,则该晶体的密度为 g·cm-3。
能力1 常见原子、离子基态核外电子排布式
能力2 常见分子或离子的空间构型及中心原子的杂化方式
[注:X为F、Cl、Br、I……]
能力3 化学键类型以及分子间作用力大小比较
(说明:晶格能是指1 ml离子化合物中阴、阳离子从相互分离的气态结合成离子晶体时所放出的能量)
能力4 等电子体的确定
等电子原理:原子数相同、价电子总数相同的粒子互为等电子体。等电子体具有相同的结构特征(立体结构和化学键类型),其性质相似。
常见的等电子体及空间构型
原子个数相同,价电子总数相同的粒子互为等电子体,根据等电子体定义,寻找等电子体的常用方法就是换原子。(1)方法一(竖换):换同族原子(同族原子价电子数相同)。如:O3 和SO2、CO2和CS2。(2)方法二(横换):换相邻族的原子,这时候价电子数发生变化,再通过得失电子使价电子总数相等。我们以寻找CO的等电子体为例:
能力6 晶胞中粒子位置关系及有关晶体的计算
1. 晶胞中粒子的位置与属于该晶胞粒子的数量关系(以立方体为例加以说明)
1.(2020年全国Ⅰ卷,35改编)Gdenugh等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题:(1)基态Li原子中,核外电子排布式为 ,占据的最高能层的符号是 。 (2)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)> I1(Na),原因是 。I1(Be)>I1(B)>I1(Li),原因是 。
Na与Li同主族,Na的电子层数更多,原子半径更大,故第一电离能更小
Li、Be和B为同周期元素,同周期元素从左至右,第一电离能呈增大的趋势;但由于基态Be原子的s能级轨道处于全充满状态,能量更低更稳定,故其第一电离能大于B的
2.(2020年全国Ⅱ卷,35改编)钙钛矿型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料,回答下列问题:(1)基态钛原子的简化电子排布式为 ,若钙原子核外有7种能量状态的电子,则钙原子处于 (填“基”或“激发”)态,氧元素所在周期中第一电离能由小到大的前三种元素依次是 。 (2)Ti的四卤化物熔点如下表所示,TiF4熔点高于其他三种卤化物,自TiCl4至TiI4熔点依次升高,原因是 。
TiF4为离子化合物,熔点高,其他三种均为共价化合物,随着相对分子质量的增大,分子间作用力增大,熔点逐渐升高
(3)钙钛矿晶胞的结构如图1所示。假设把氧离子看作硬球接触模型,钙离子和钛离子填充氧离子的空隙,氧离子形成正八面体,钛离子位于正八面体中心,钙离子位于立方晶胞的体心,1个钙离子被 个氧离子包围。钙钛矿晶体的化学式为 。若氧离子半径为a pm,则钙钛矿晶体中两个钛离子间最短距离为 pm。
(4)用上述金属卤化物光电材料制作的太阳能电池在使用过程中会产生单质铅和碘,降低了器件效率和使用寿命。我国科学家巧妙地在此材料中引入稀土铕(Eu)盐,提升了太阳能电池的效率和使用寿命,其作用原理如图2所示,用离子方程式表示该原理: 、 。
2Eu3++Pb 2Eu2++Pb2+
2Eu2++I2 2Eu3++2I-
【解析】 (1)钛是22号元素,简化电子排布式为[Ar]3d24s2。基态钙原子的20个电子分占6个不同的能级,即电子有6种能量状态,现在有7种能量状态,说明它处于激发态。同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,Be (1s22s2) 的s能级全充满,是稳定状态,故第一电离能由小到大的前三种元素是Li、B、Be。 (2)晶体的熔、沸点一般是原子晶体>离子晶体>分子晶体,TiF4是离子晶体,其余三种为分子晶体,故TiF4的熔点高于其余三种物质;TiCl4、TiBr4、TiI4均为分子晶体,对于结构相似的分子晶体,其相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔点越高。
在该反应中,B原子的杂化轨道类型由 变为 。
(3)新型储氢材料氨硼烷(NH3BH3)在常温下以固态稳定存在,极易溶于水。氨硼烷晶体中存在的作用力有范德华力、极性键、 和 。 (4)氨硼烷受热析氢的过程之一如图1所示。①NH2BH2的氮硼键键能大于NH3BH3,其原因为 。 ②CDB的结构简式为 。 ③立方氮化硼(BN)晶体的晶胞结构如图2所示。设阿伏加德罗常数的值为NA,该晶体的密度为 g·cm-3(用含a和NA的最简式表示)。图3是立方氮化硼晶胞的俯视投影图,请在图中用“●”标明B原子的相对位置 。
NH2BH2分子中除了存在σ键还存在π键
4.(2019年全国Ⅲ卷,35改编)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的电子排布式为 ,该元素基态原子能量最高的轨道的形状是 。 (2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸气状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为 (用→标出配位键),其中Fe的配位数为 。 (3)苯胺( )分子中C、N原子的杂化类型分别是 、 ;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 。
1s22s22p63s2
(4)NH4H2PO4中,电负性最大的元素是 ;P与O之间形成 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)。
(PnO3n+1)(n+2)-
1.(2020年6月安徽省皖南八校高三临门一卷)瑞德西韦是一种核苷类似物,具有抗病毒活性,对新型冠状病毒病例展现出较好的疗效。其结构如图所示:回答下列问题:(1)基态P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 。 (2)瑞德西韦中位于第二周期的几种元素的第一电离能从大到小的顺序为 ,分子中氮原子的杂化类型有 。
(3)苯酚( )是合成瑞德西韦的原料之一,其熔点为43 ℃,苯酚的晶体类型是 。苯酚与甲苯( )的相对分子质量相近,但苯酚的熔、沸点高于甲苯,原因是 。 (4)MgSO4是合成瑞德西韦的催化剂之一。MgSO4中阴离子的空间构型为 。
O的电负性大于C,乙酸分子中碳氧双键上的C原子带部分正电荷使碳氧单键的电子发生偏移,导致氢氧键极性变大,所以在水分子的作用下乙酸比乙醇易电离出H+
(4)熔点:乙酸 (填“>”“<”或“=”)硝酸(形成分子内氢键)。 (5)造纸中,用NaBH4与纸浆中的过氧乙酸以及过渡金属离子反应以提高漂白效率。硼氢化钠、硼氢化铝被认为是有机化学中的“万能还原剂”。两种硼氢化物的熔点如下表所示:解释表中两种物质熔点差异的原因: 。
硼氢化钠是离子晶体而硼氢化铝是分子晶体,离子晶体的熔点高
【解析】(1)根据核外电子排布规律,A排布为基态,能量最低。当原子中的电子从高能级跃迁到低能级时,释放能量得到原子发射光谱;从低能级跃迁到高能级时,吸收能量得到原子吸收光谱。状态C中高能级电子数比状态B多,能量高,电子由状态C到状态B释放能量,故所得光谱为原子发射光谱。(2)过氧乙酸分子的结构式为 ,可知分子中的两个C原子的共价键数分别为4和3且无孤电子对,所以C原子的杂化方式有sp3和sp2两种。(3)由于O的电负性大于C,乙酸分子中碳氧双键上的C原子带部分正电荷,碳氧单键的电子发生偏移导致氢氧键极性变大,所以在水分子的作用下乙酸比乙醇易电离出H+(或在溶液中CH3COO-比CH3CH2O-稳定,所以乙酸比乙醇易电离出H+)。
②H3NBH3的相对分子质量与B2H6相差不大,但是H3NBH3的沸点却比B2H6高得多,原因是 。 ③同一周期中,第一电离能介于B、N之间的元素有 种。 (4)硼酸盐是重要的防火材料。图(a)是一种无限链式结构的硼酸根,则该硼酸根离子符号是 ,图(b)是硼酸钠晶体中阴离子(含B、O、H三种元素)的结构,该晶体中含有的化学键有 。A.离子键 B.极性键 C.非极性键D.配位键 E.金属键
H3NBH3分子间存在(双)氢键,分子间作用力更大
(5)立方氮化硼(BN)是超硬、耐磨、耐高温的新型材料。其晶体结构与金刚石相似,如图(c)所示,则B的配位数为 ,晶胞参数为a nm,晶体的密度为d g·cm-3,则阿伏加德罗常数NA= (列计算式即可)。
4.(2020年5月河北省张家口市高三二模)铜是人类最早使用的金属之一,也是中学中常见的过渡金属元素。铜是与人类关系非常密切的有色金属,被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,在中国有色金属材料的消费中仅次于铝。回答下列问题:(1)基态Cu+核外电子排布式为 。 (2)CuCl晶体的晶格能可通过如图的Brn-Haber循环计算得到:铜原子的第一电离能为 kJ·ml-1; 键键能为 kJ·ml-1;CuCl的晶格能为 kJ·ml-1。
1s22s22p63 s23p63d10或[Ar]3d10
(3)铜盐属于重金属盐,铜盐中毒可用青霉胺解毒,解毒原理如下:Cu2+能与青霉胺反应形成环状络合物,该环状络合物无毒、易溶于水,可经尿液排出。①青霉胺分子中S原子的杂化轨道类型为 。 ②硫化氢与氨气键角的大小:H2S (填“>”或“<”)NH3。 ③第二周期元素中,第一电离能大于N的元素有 (用元素符号表示)。 ④该环状络合物无毒、易溶于水,可经尿液排出,请解释该化合物易溶于水的主要原因: 。
该化合物与水之间可以形成分子间氢键
(3)①图示结构中S原子形成2个共价单键,1个配位键,还有1对孤电子对,所以价层对电子数为4,为sp3杂化。②氨分子只有一对孤电子对,排斥力比有两对孤电子对的硫化氢小,所以键角比硫化氢大。③同周期元素自左至右第一电离能呈增大趋势,但由于N原子p能级为半满状态,第一电离能大于相邻的O元素,所以第二周期中第一电离能大于N的有F、Ne。④该化合物容易与水分子之间形成分子间氢键,提高其在水中的溶解度。
5.(2020年6月山西省考前适应性测试二)钛是一种银白色的过渡金属,有良好的抗腐蚀性。请回答下列问题:(1)基态钛原子核外共有 个填充了电子的原子轨道,其价电子的排布图为 。 (2)金属钛有两种同素异形体。①在较高温度时,钛具有体心立方晶胞,其空间利用率为 (用含π的式子表示)。 ②在较低温度时,钛采用面心立方最密堆积,其晶胞中有若干个正四面体空隙(如下图中a、b、c、d四个钛原子形成一个正四面体,其内部为正四面体空隙),可以填充其他原子。若晶胞中所有的正四面体空隙中都填充1个氢原子,则形成的氢化钛的化学式为 。
(3)金属钛的熔点、硬度均比铝大,可能的原因是 。 (4)TiCl4是氯化法制取钛的中间产物。TiCl4和SiCl4在常温下都是液体,分子结构相同。采用蒸馏的方法分离TiCl4和SiCl4的混合物,先获得的馏分是 (填化学式)。 (5)有机合成中某种含钛催化剂的结构如图所示。①组成该催化剂的元素中,电负性最大的是 (填元素名称)。 ②该催化剂中碳原子的杂化方式为 。
Ti原子的价电子比Al多,金属键更强
(6)配合物[TiCl(H2O)5]Cl2的配位数是 ,向含1 ml 该配合物的水溶液中加入足量AgNO3溶液,可生成AgCl沉淀的物质的量为 。 (7)腈化钛(TiCN)可用于制备空气净化材料,已知氰气分子[(CN)2]中所有原子均满足最外层8电子稳定结构,则氰气分子中σ键和π键的个数比为 。
【解析】②由催化剂的结构示意图可知,苯环中的碳原子和碳碳双键中的碳原子的杂化方式为sp2,饱和碳原子的杂化方式为sp3。(6)配合物[TiCl(H2O)5]Cl2中,配体为H2O、Cl,配位数为6,配合物中配位离子Cl-不与Ag+反应,外界离子Cl-与Ag+反应,配合物中内界配体Cl-为1,外界Cl-为2,故向含1 ml该配合物的水溶液中加入足量AgNO3溶液,可生成AgCl沉淀的物质的量为2 ml。(7)(CN)2分子中所有原子均满足最外层8电子稳定结构,据此推断分子中含有1个碳碳单键与2个碳氮三键,1个三键中含有1个σ键和2个π键,1个单键中只有1个σ键,故氰气分子中σ键和π键的个数比为3∶4。
考向 直接给出元素化合物 “物质结构与性质”模块,题目一般是以元素推断或某主族元素为背景,以“拼盘”形式呈现,各小题之间相对独立。题目涉及三方面内容:原子结构与性质,分子结构与性质,晶体结构与性质。命题点主要有:①核外电子排布式或排布图的书写,电离能、电负性大小的比较与判断,金属性、非金属性的变化规律;②化学键类型的判断,分子空间构型的判断,中心原子杂化方式的判断,配位化合物的分析,等电子体的判断与应用;③晶体类型的判断,晶体熔、沸点的比较与分析,晶胞的计算等。试题背景新颖,多为科研新成果或新发现,试题注重考生结构决定性质思想的树立及空间想象能力和计算能力的考查,同时还考查了证据推理与模型认知的核心素养。
例 (2020年山东省学业水平等级考试,17)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,1 ml该配合物中通过螯合作用形成的配位键有 ml,该螯合物中N的杂化方式有 种。
NH3>AsH3>PH3
AsH3>PH3>NH3
NH3>PH3>AsH3
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)。CdSnAs2晶体中与单个Sn键合的As有 个。
(0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0)
(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。
1.(2020年6月湖北省三校联考)早在1913年就有报道,在400 ℃以上AgI晶体的导电能力是室温时的上万倍,可与电解质溶液相比。(1)已知Ag元素的原子序数为47,则Ag元素在周期表中的位置是 ,属于 区,基态Ag原子的价电子排布式为 。 (2)硫代硫酸银(Ag2S2O3)是微溶于水的白色化合物,它能溶于过量的硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液中,生成[Ag(S2O3)2]3-等络合阴离子。在[Ag(S2O3)2]3-中配位原子是 (填名称),配体阴离子的空间构型是 ,中心原子采用 杂化。
(3)碘的最高价氧化物的水化物有HIO4(偏高碘酸,不稳定)和H5IO6(正高碘酸)等多种形式,它们的酸性:HIO4 H5IO6(填“弱于”“等于”或“强于”)。氯、溴、碘的氢化物的酸性由强到弱的排序为 (用化学式表示),其原因是 。 (4)在离子晶体中,当0.414
(5)当温度处于146~555 ℃时,六方碘化银转化为α-AgI(如图3),Ag+可随机地分布在四面体空隙和八面体空隙中,多面体空隙间又彼此共面相连。因此可以想象,在电场作用下,Ag+可从一个空隙穿越到另一个空隙,沿着电场方向运动,这就不难理解α-AgI晶体是一个优良的离子导体了。在α-AgI晶体中,n(Ag+)∶n(八面体空隙)∶n(四面体空隙)= 。
2.(2020年5月山东省滨州市高三二模)目前,锂电池已扩展到镍酸锂、钴酸锂、硅碳负极、磷酸铁锂等电池体系。请回答下列问题:(1)基态Ni原子的价电子排布式为 ,与Ni同周期且基态原子核外的成单电子数与Ni相同的元素还有 种。 (2)酞菁钴分子的结构如图1所示,中心离子为钴离子,分子中氮原子的杂化类型为 。
(5)PCl5晶体的晶胞如图所示,该晶体熔融时形成一种能导电的液体,实验测得其中含有一种正四面体形阳离子和一种正八面体形阴离子,且P—Cl键的键长只有198 pm和206 pm两种,试用电离方程式解释PCl5熔体能导电的原因: ,正四面体形阳离子中键角大于PCl3的键角,原因为 。已知该晶体的晶胞边长为a pm,NA为阿伏加德罗常数的值,则该晶体的密度为 g·cm-3。
能力1 常见原子、离子基态核外电子排布式
能力2 常见分子或离子的空间构型及中心原子的杂化方式
[注:X为F、Cl、Br、I……]
能力3 化学键类型以及分子间作用力大小比较
(说明:晶格能是指1 ml离子化合物中阴、阳离子从相互分离的气态结合成离子晶体时所放出的能量)
能力4 等电子体的确定
等电子原理:原子数相同、价电子总数相同的粒子互为等电子体。等电子体具有相同的结构特征(立体结构和化学键类型),其性质相似。
常见的等电子体及空间构型
原子个数相同,价电子总数相同的粒子互为等电子体,根据等电子体定义,寻找等电子体的常用方法就是换原子。(1)方法一(竖换):换同族原子(同族原子价电子数相同)。如:O3 和SO2、CO2和CS2。(2)方法二(横换):换相邻族的原子,这时候价电子数发生变化,再通过得失电子使价电子总数相等。我们以寻找CO的等电子体为例:
能力6 晶胞中粒子位置关系及有关晶体的计算
1. 晶胞中粒子的位置与属于该晶胞粒子的数量关系(以立方体为例加以说明)
1.(2020年全国Ⅰ卷,35改编)Gdenugh等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题:(1)基态Li原子中,核外电子排布式为 ,占据的最高能层的符号是 。 (2)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)> I1(Na),原因是 。I1(Be)>I1(B)>I1(Li),原因是 。
Na与Li同主族,Na的电子层数更多,原子半径更大,故第一电离能更小
Li、Be和B为同周期元素,同周期元素从左至右,第一电离能呈增大的趋势;但由于基态Be原子的s能级轨道处于全充满状态,能量更低更稳定,故其第一电离能大于B的
2.(2020年全国Ⅱ卷,35改编)钙钛矿型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料,回答下列问题:(1)基态钛原子的简化电子排布式为 ,若钙原子核外有7种能量状态的电子,则钙原子处于 (填“基”或“激发”)态,氧元素所在周期中第一电离能由小到大的前三种元素依次是 。 (2)Ti的四卤化物熔点如下表所示,TiF4熔点高于其他三种卤化物,自TiCl4至TiI4熔点依次升高,原因是 。
TiF4为离子化合物,熔点高,其他三种均为共价化合物,随着相对分子质量的增大,分子间作用力增大,熔点逐渐升高
(3)钙钛矿晶胞的结构如图1所示。假设把氧离子看作硬球接触模型,钙离子和钛离子填充氧离子的空隙,氧离子形成正八面体,钛离子位于正八面体中心,钙离子位于立方晶胞的体心,1个钙离子被 个氧离子包围。钙钛矿晶体的化学式为 。若氧离子半径为a pm,则钙钛矿晶体中两个钛离子间最短距离为 pm。
(4)用上述金属卤化物光电材料制作的太阳能电池在使用过程中会产生单质铅和碘,降低了器件效率和使用寿命。我国科学家巧妙地在此材料中引入稀土铕(Eu)盐,提升了太阳能电池的效率和使用寿命,其作用原理如图2所示,用离子方程式表示该原理: 、 。
2Eu3++Pb 2Eu2++Pb2+
2Eu2++I2 2Eu3++2I-
【解析】 (1)钛是22号元素,简化电子排布式为[Ar]3d24s2。基态钙原子的20个电子分占6个不同的能级,即电子有6种能量状态,现在有7种能量状态,说明它处于激发态。同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,Be (1s22s2) 的s能级全充满,是稳定状态,故第一电离能由小到大的前三种元素是Li、B、Be。 (2)晶体的熔、沸点一般是原子晶体>离子晶体>分子晶体,TiF4是离子晶体,其余三种为分子晶体,故TiF4的熔点高于其余三种物质;TiCl4、TiBr4、TiI4均为分子晶体,对于结构相似的分子晶体,其相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔点越高。
在该反应中,B原子的杂化轨道类型由 变为 。
(3)新型储氢材料氨硼烷(NH3BH3)在常温下以固态稳定存在,极易溶于水。氨硼烷晶体中存在的作用力有范德华力、极性键、 和 。 (4)氨硼烷受热析氢的过程之一如图1所示。①NH2BH2的氮硼键键能大于NH3BH3,其原因为 。 ②CDB的结构简式为 。 ③立方氮化硼(BN)晶体的晶胞结构如图2所示。设阿伏加德罗常数的值为NA,该晶体的密度为 g·cm-3(用含a和NA的最简式表示)。图3是立方氮化硼晶胞的俯视投影图,请在图中用“●”标明B原子的相对位置 。
NH2BH2分子中除了存在σ键还存在π键
4.(2019年全国Ⅲ卷,35改编)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的电子排布式为 ,该元素基态原子能量最高的轨道的形状是 。 (2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸气状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为 (用→标出配位键),其中Fe的配位数为 。 (3)苯胺( )分子中C、N原子的杂化类型分别是 、 ;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 。
1s22s22p63s2
(4)NH4H2PO4中,电负性最大的元素是 ;P与O之间形成 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)。
(PnO3n+1)(n+2)-
1.(2020年6月安徽省皖南八校高三临门一卷)瑞德西韦是一种核苷类似物,具有抗病毒活性,对新型冠状病毒病例展现出较好的疗效。其结构如图所示:回答下列问题:(1)基态P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 。 (2)瑞德西韦中位于第二周期的几种元素的第一电离能从大到小的顺序为 ,分子中氮原子的杂化类型有 。
(3)苯酚( )是合成瑞德西韦的原料之一,其熔点为43 ℃,苯酚的晶体类型是 。苯酚与甲苯( )的相对分子质量相近,但苯酚的熔、沸点高于甲苯,原因是 。 (4)MgSO4是合成瑞德西韦的催化剂之一。MgSO4中阴离子的空间构型为 。
O的电负性大于C,乙酸分子中碳氧双键上的C原子带部分正电荷使碳氧单键的电子发生偏移,导致氢氧键极性变大,所以在水分子的作用下乙酸比乙醇易电离出H+
(4)熔点:乙酸 (填“>”“<”或“=”)硝酸(形成分子内氢键)。 (5)造纸中,用NaBH4与纸浆中的过氧乙酸以及过渡金属离子反应以提高漂白效率。硼氢化钠、硼氢化铝被认为是有机化学中的“万能还原剂”。两种硼氢化物的熔点如下表所示:解释表中两种物质熔点差异的原因: 。
硼氢化钠是离子晶体而硼氢化铝是分子晶体,离子晶体的熔点高
【解析】(1)根据核外电子排布规律,A排布为基态,能量最低。当原子中的电子从高能级跃迁到低能级时,释放能量得到原子发射光谱;从低能级跃迁到高能级时,吸收能量得到原子吸收光谱。状态C中高能级电子数比状态B多,能量高,电子由状态C到状态B释放能量,故所得光谱为原子发射光谱。(2)过氧乙酸分子的结构式为 ,可知分子中的两个C原子的共价键数分别为4和3且无孤电子对,所以C原子的杂化方式有sp3和sp2两种。(3)由于O的电负性大于C,乙酸分子中碳氧双键上的C原子带部分正电荷,碳氧单键的电子发生偏移导致氢氧键极性变大,所以在水分子的作用下乙酸比乙醇易电离出H+(或在溶液中CH3COO-比CH3CH2O-稳定,所以乙酸比乙醇易电离出H+)。
②H3NBH3的相对分子质量与B2H6相差不大,但是H3NBH3的沸点却比B2H6高得多,原因是 。 ③同一周期中,第一电离能介于B、N之间的元素有 种。 (4)硼酸盐是重要的防火材料。图(a)是一种无限链式结构的硼酸根,则该硼酸根离子符号是 ,图(b)是硼酸钠晶体中阴离子(含B、O、H三种元素)的结构,该晶体中含有的化学键有 。A.离子键 B.极性键 C.非极性键D.配位键 E.金属键
H3NBH3分子间存在(双)氢键,分子间作用力更大
(5)立方氮化硼(BN)是超硬、耐磨、耐高温的新型材料。其晶体结构与金刚石相似,如图(c)所示,则B的配位数为 ,晶胞参数为a nm,晶体的密度为d g·cm-3,则阿伏加德罗常数NA= (列计算式即可)。
4.(2020年5月河北省张家口市高三二模)铜是人类最早使用的金属之一,也是中学中常见的过渡金属元素。铜是与人类关系非常密切的有色金属,被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,在中国有色金属材料的消费中仅次于铝。回答下列问题:(1)基态Cu+核外电子排布式为 。 (2)CuCl晶体的晶格能可通过如图的Brn-Haber循环计算得到:铜原子的第一电离能为 kJ·ml-1; 键键能为 kJ·ml-1;CuCl的晶格能为 kJ·ml-1。
1s22s22p63 s23p63d10或[Ar]3d10
(3)铜盐属于重金属盐,铜盐中毒可用青霉胺解毒,解毒原理如下:Cu2+能与青霉胺反应形成环状络合物,该环状络合物无毒、易溶于水,可经尿液排出。①青霉胺分子中S原子的杂化轨道类型为 。 ②硫化氢与氨气键角的大小:H2S (填“>”或“<”)NH3。 ③第二周期元素中,第一电离能大于N的元素有 (用元素符号表示)。 ④该环状络合物无毒、易溶于水,可经尿液排出,请解释该化合物易溶于水的主要原因: 。
该化合物与水之间可以形成分子间氢键
(3)①图示结构中S原子形成2个共价单键,1个配位键,还有1对孤电子对,所以价层对电子数为4,为sp3杂化。②氨分子只有一对孤电子对,排斥力比有两对孤电子对的硫化氢小,所以键角比硫化氢大。③同周期元素自左至右第一电离能呈增大趋势,但由于N原子p能级为半满状态,第一电离能大于相邻的O元素,所以第二周期中第一电离能大于N的有F、Ne。④该化合物容易与水分子之间形成分子间氢键,提高其在水中的溶解度。
5.(2020年6月山西省考前适应性测试二)钛是一种银白色的过渡金属,有良好的抗腐蚀性。请回答下列问题:(1)基态钛原子核外共有 个填充了电子的原子轨道,其价电子的排布图为 。 (2)金属钛有两种同素异形体。①在较高温度时,钛具有体心立方晶胞,其空间利用率为 (用含π的式子表示)。 ②在较低温度时,钛采用面心立方最密堆积,其晶胞中有若干个正四面体空隙(如下图中a、b、c、d四个钛原子形成一个正四面体,其内部为正四面体空隙),可以填充其他原子。若晶胞中所有的正四面体空隙中都填充1个氢原子,则形成的氢化钛的化学式为 。
(3)金属钛的熔点、硬度均比铝大,可能的原因是 。 (4)TiCl4是氯化法制取钛的中间产物。TiCl4和SiCl4在常温下都是液体,分子结构相同。采用蒸馏的方法分离TiCl4和SiCl4的混合物,先获得的馏分是 (填化学式)。 (5)有机合成中某种含钛催化剂的结构如图所示。①组成该催化剂的元素中,电负性最大的是 (填元素名称)。 ②该催化剂中碳原子的杂化方式为 。
Ti原子的价电子比Al多,金属键更强
(6)配合物[TiCl(H2O)5]Cl2的配位数是 ,向含1 ml 该配合物的水溶液中加入足量AgNO3溶液,可生成AgCl沉淀的物质的量为 。 (7)腈化钛(TiCN)可用于制备空气净化材料,已知氰气分子[(CN)2]中所有原子均满足最外层8电子稳定结构,则氰气分子中σ键和π键的个数比为 。
【解析】②由催化剂的结构示意图可知,苯环中的碳原子和碳碳双键中的碳原子的杂化方式为sp2,饱和碳原子的杂化方式为sp3。(6)配合物[TiCl(H2O)5]Cl2中,配体为H2O、Cl,配位数为6,配合物中配位离子Cl-不与Ag+反应,外界离子Cl-与Ag+反应,配合物中内界配体Cl-为1,外界Cl-为2,故向含1 ml该配合物的水溶液中加入足量AgNO3溶液,可生成AgCl沉淀的物质的量为2 ml。(7)(CN)2分子中所有原子均满足最外层8电子稳定结构,据此推断分子中含有1个碳碳单键与2个碳氮三键,1个三键中含有1个σ键和2个π键,1个单键中只有1个σ键,故氰气分子中σ键和π键的个数比为3∶4。
相关课件
高考化学三轮专项突破 类型9 化学实验综合课件PPT： 这是一份高考化学三轮专项突破 类型9 化学实验综合课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了化学实验综合，类型9，真题示范，针对训练等内容，欢迎下载使用。
高考化学三轮专项突破 类型8 化学工艺流程课件PPT： 这是一份高考化学三轮专项突破 类型8 化学工艺流程课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了化学工艺流程，类型8等内容，欢迎下载使用。
高考化学三轮专项突破 类型7 电化学课件PPT： 这是一份高考化学三轮专项突破 类型7 电化学课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了电化学，类型7，真题示范，针对训练，考向2电解池，考向3电化学腐蚀，解题策略，应用举例，举一反三，类题1原电池等内容，欢迎下载使用。
