人教版高考化学一轮复习第12章物质结构与性质专项突破练含答案

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原因类简答题的解答突破《物质结构与性质》模块的考查以选考形式呈现，能力要求较高，如阅读理解能力、信息加工能力、空间想象能力、数学思维能力等，它多以新材料为载体，试题以综合性简答题为主，同时结合必修教材中元素周期表和元素周期律等物质结构知识进行综合考查。与文字表述相关的考点说明：1．原子结构与元素的性质(1)了解电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。(2)了解电负性的概念，并能用以说明元素的某些性质。2．化学键与分子结构(1)能用键长、键能、键角等说明某些简单分子的性质。(2)理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。3．分子间作用力与物质的性质(1)了解范德华力的含义及对物质性质的影响。(2)了解氢键的含义，解释氢键对物质性质的影响。4．晶体结构与性质(1)了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。(2)了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。(3)理解金属键的含义，能用金属键解释金属的一些物理性质。1．孤电子对对键角的影响(1)孤电子对比成键电子对的斥力大，排斥力大小顺序为LP—LP≫LP—BP>BP—BP(LP代表孤电子对，BP代表成键电子对)。(2)排斥力大小对键角的影响。2.范德华力、氢键、共价键对物质性质的影响3.晶体的基本类型与性质4.晶体熔、沸点高低的比较(1)一般情况下，不同类型晶体的熔、沸点高低规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，如金刚石＞NaCl＞Cl2；金属晶体＞分子晶体，如Na＞Cl2(金属晶体熔、沸点有的很高，如钨、铂等，有的则很低，如汞等)。(2)形成原子晶体的原子半径越小、键长越短，则键能越大，其熔、沸点就越高，如金刚石＞石英＞碳化硅＞晶体硅。(3)形成离子晶体的阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，熔、沸点就越高，如MgO＞MgCl2，NaCl＞CsCl。(4)金属晶体中金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其形成的金属键越强，金属单质的熔、沸点就越高，如Al＞Mg＞Na。(5)分子晶体的熔、沸点比较规律。①组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，其熔、沸点就越高。如HI＞HBr＞HCl。②组成和结构不相似的分子，分子极性越大，其熔、沸点就越高。如CO＞N2。③同分异构体分子中，支链越少，其熔、沸点就越高。如正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。④同分异构体中的芳香烃及其衍生物，邻位取代物＞间位取代物＞对位取代物。如邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯。5．答题模板结构决定性质，首先叙述结构，然后阐述原理，最后回扣题中结论。eq \x(\a\al(结构：键长、键能、电子排布式、氢键、相对分子质量、核,电荷数、价电子数、电荷量、原子(离子)半径))↓eq \x(性质：金属性、非金属性、电负性、晶格能、金属键)↓eq \x(宏观性质：化合价、熔点、沸点、键型等)　(2020·全国卷Ⅰ改编)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。(1)I1(Li)>I1(Na)，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)同主族元素，从上至下，原子半径增大，第一电离能逐渐减小，所以I1(Li)＞I1(Na)。(2)同周期元素，从左至右，第一电离能呈现增大的趋势，但由于第ⅡA元素基态原子s能级轨道处于全充满的状态，能量更低更稳定，所以其第一电离能大于同一周期的第ⅢA元素，因此I1(Be)＞I1(B)＞I1(Li)。答案：(1)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　(2)Li、Be和B为同周期元素，同周期元素从左至右，第一电离能呈现增大的趋势；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　(2020·全国卷Ⅱ节选)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_____________________________________________________________________________________________________________。解析：一般不同的晶体类型的熔、沸点是原子晶体>离子晶体>分子晶体，TiF4是离子晶体，TiCl4、TiBr4、TiI4为共价物合物，TiCl4、TiBr4、TiI4为分子晶体，故TiF4的熔点高于其他三种物质。TiCl4、TiBr4、TiI4均为分子晶体，对于结构相似的分子晶体，则其相对分子质量越大，分子间作用力依次越大，熔点越高。答案：TiF4为离子化合物，熔点高，其他三种均为共价化合物，随相对分子质量的增大分子间作用力增大，熔点逐渐升高　(2019·全国卷Ⅰ改编)(1)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子，其原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。(2)一些氧化物的熔点如下表所示：解释表中氧化物之间熔点差异的原因：_______________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)由于乙二胺的两个N可提供孤电子对给金属离子形成配位键，因此乙二胺能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子。(2)由于Li2O、MgO为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgO＞Li2O，分子间力(相对分子质量)P4O6＞SO2，所以熔点大小顺序是MgO＞Li2O＞P4O6＞SO2。答案：(1)乙二胺的两个N提供孤电子对给金属离子形成配位键　(2)Li2O、MgO为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体，晶格能MgO>Li2O，分子间力(相对分子质量)P4O6>SO21．(2020·广东汕头第一次模拟)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I(Cu)＝1 958 kJ·mol－1、I(Ni)＝1 753 kJ·mol－1，I(Cu)＞I(Ni)的原因是______________________________________________________________________。解析：Ni和Cu都是由金属键形成的金属晶体，元素铜与镍的第二电离能分别为I(Cu)＝1 958 kJ·mol－1、I(Ni)＝1 753 kJ·mol－1，I(Cu)＞I(Ni)的原因是铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子。答案：金属　铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子2．(1)CO2在低压合成甲醇的反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_______________，原因是_________________________________________________________________________________________________________。(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。氨的沸点________(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是______________。(3)GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是____________________________________________________。(4)乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是___________________________________________________________________。答案：(1)H2O>CH3OH>CO2>H2　H2O与CH3OH均为极性分子，水分子间含氢键比甲醇中多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力较大　(2)高于　氨气分子间可形成氢键　(3)GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体　(4)CH3COOH存在分子间氢键3．(2020·安徽江淮十校联考节选)硅与碳位于同主族，碳的化合物中往往有碳碳双键、碳碳三键，但是硅的化合物中只存在硅硅单键，其主要原因是___________________________________________________________________________________________________。常温常压下，SiF4呈气态，而SiCl4呈液态，其主要原因是____________________________________________________________________________________________________________。解析：碳碳双键、碳碳三键都有π键，硅原子的半径大于碳原子，硅原子的原子轨道肩并肩重叠程度小于碳原子，π键不稳定。四氯化硅、四氟化硅都是分子构成的物质，组成、结构相似，四氯化硅的相对分子质量大于四氟化硅，故四氯化硅的分子间作用力较大，沸点较高。答案：硅原子半径大于碳，硅原子的原子轨道肩并肩重叠程度小，形成的双键、三键不稳定　SiF4和SiCl4组成、结构相似，SiCl4的相对分子质量较大4．(1)已知Al的第一电离能为578 kJ·mol－1、Mg的第一电离能为740 kJ·mol－1，请解释Mg的第一电离能比Al大的原因：_______________________________________________________________。(2)某储氢材料是第三周期金属元素M的氢化物，M的部分电离能如下表所示：M是________(填元素符号)，判断理由为__________________________________________________________________。(3)Na、K的晶体结构如图所示。钠的熔点比钾更高，原因是____________________________________________________________________________________。(4)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是______________________________________________________________________________________________________________________。(5)类卤素(SCN)2对应的酸有两种，理论上硫氰酸(H—S—C≡N)的沸点低于异硫氰酸(H—N===C===S)的沸点，其原因是______________________________________________________________。(6)NH3常作制冷剂，其键角________(填“大于”或“小于”)NHeq \o\al(＋,4)的键角，NH3的沸点高于N2沸点的主要原因是______________________________________________________________________。(7)已知联氨(N2H4)的物理性质与水接近，其原因是______________________________________________________。(8)硫同族的硒元素有两种常见的二元含氧酸，请比较它们酸性强弱：__________>__________(填化学式)，理由是____________________________________________________________________。(9)氧化铜的熔点为1 326 ℃、沸点为1 800 ℃；氧化亚铜的熔点为1 235 ℃、沸点为1 100 ℃，试解释导致这种差异最可能的原因：____________________________________________________________________________________________________________。(10)CO2和SiO2均是第ⅣA族元素氧化物，CO2常温为气态，SiO2为高熔点固体。请分析原因：______________________________________________________________________________________。(11)常温常压下硼酸(H3BO3)的晶体结构为层状，其二维平面结构如图所示。B原子的杂化方式为__________杂化。从氢键的角度解释硼酸在冷水中的溶解度小而加热时溶解度增大：____________________________________________________________________________。解析：(1)Mg的电子排布式为[Ne]3s2，Al的电子排布式为[Ne]3s23p1，镁的3s处于全满状态，较稳定，不易失去一个电子，铝的最外层为3p1，易失去一个电子形成稳定结构，所以Mg原子的第一电离能比Al大。(2)该元素的第三电离能比第二电离能大很多，说明最外层有2个电子，则该元素属于第ⅡA族，为Mg元素。(3)K和Na都为金属晶体，K和Na价电子数相同，但Na原子半径小于K原子半径，所以Na金属键更强，熔点更高。(4)共价键为原子之间以共用电子对成键，碳原子核外有4个电子，且元素的非金属性较弱，但半径较小，反应中难以失去(或得到)电子。(5)由于异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸分子间不能形成氢键，所以硫氰酸(H—S—C≡N)的沸点低于异硫氰酸。(6)孤电子对与成键电子对间的排斥力大于成键电子对与成键电子对间的排斥力，NH3分子中存在孤电子对，使得键角小于NHeq \o\al(＋,4)的键角，NH3分子间存在氢键，使得氨气的沸点高于N2沸点。(7)联氨(N2H4)的分子中的氮原子可与氢原子形成氢键，并且分子间氢键数目较多，水分子间氧原子与氢原子也能形成氢键，则联氨(N2H4)的物理性质与水接近。(8)与硫同族的硒元素有两种常见的二元含氧酸，分别为H2SeO4和H2SeO3，因为H2SeO4中非羟基氧数目比H2SeO3多，导致H2SeO4中Se元素的正电性更高，对羟基中共用电子对的吸引能力更强，使得羟基氢更易电离。(9)两种铜的氧化物均属于离子晶体，CuO中的铜离子带两个单位的正电荷而Cu2O中的铜离子只带一个单位的正电荷，CuO中的离子键强于Cu2O中的离子键，从而导致其熔点较高。(10)二者结构不同，CO2是分子晶体，SiO2是原子晶体，CO2熔化要克服分子间作用力，SiO2熔化要克服共价键，共价键比分子间作用力强，所以SiO2的熔点比CO2高。(11)由图可知，硼酸中每个B原子与O原子形成3个σ键，即B原子有3个成键轨道，且没有孤电子对，故为sp2杂化，溶质分子间形成的Na和K价氢键不利于溶质的溶解，加热时，硼酸的溶解度增大，可分析出，升温时硼酸分子中的部分氢键被破坏。答案：(1)Mg的电子排布式为[Ne]3s2，Al的电子排布式为[Ne]3s23p1，镁的3s处于全满状态，较稳定不易失去一个电子，铝的最外层为3p1，易失去一个电子形成稳定结构(2)Mg　该元素的第三电离能比第二电离能大很多，说明最外层有2个电子(3)电子数相同，但Na原子半径小于K原子半径，所以Na金属键更强，熔点更高(4)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(5)异硫氰酸中H—N键极性强，分子间存在氢键，而硫氰酸分子间只存在分子间作用力，所以异硫氰酸的沸点高于硫氰酸(6)小于　NH3分子间有氢键，N2分子间无氢键，氢键使NH3的沸点更高(7)联氨分子间能形成较多氢键(8)H2SeO4　H2SeO3　因为H2SeO4中非羟基氧数目比H2SeO3多，导致H2SeO4中Se元素的正电性更高，对羟基中共用电子对的吸引能力更强，使得羟基氢更易电离(9)CuO中的铜离子带两个单位的正电荷而Cu2O中的铜离子只带一个单位的正电荷，CuO中的离子键强于Cu2O中的离子键(10)两者的结构不同，SiO2为原子晶体，CO2是分子晶体，CO2熔化要克服分子间作用力，SiO2熔化要克服共价键(11)sp2　硼酸分子间通过氢键缔合，加热时，部分氢键被破坏分子杂化轨道角度排斥力分析实际键角H2O109°28′LP—LP≫LP—BP>BP—BP105°NH3109°28′LP—BP>BP—BP107°COCl2120°C===O对C—Cl的排斥力大于C—Cl对C—Cl的排斥力形成两种键角分别为124°18′、111°24′作用力类型范德华力氢键共价键作用微粒分子H与N、O、F原子强度比较共价键＞氢键＞范德华力影响因素组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大形成氢键元素的电负性原子半径对性质的影响影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质分子间氢键使熔、沸点升高，溶解度增大键能越大，稳定性越强　晶体类型离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体举例NaCl、CsClCO2、HClSiO2、金刚石Na、Fe构成粒子阴、阳离子分子原子金属阳离子和自由电子粒子间的相互作用离子键分子间作用力共价键金属键物理性质熔点沸点较高较低高一般较高硬度较大较小大较大其他在熔融状态下或水溶液中能够导电固态、熔融状态均不导电，溶于水可能导电一般不导电，个别为半导体导电、导热，有延展性，有金属光泽元素LiAlBeBNa第一电离能(I1)/(kJ·mol－1)520578900801496化合物TiF4TiCl4TiBr4TiI4熔点/℃377－24.1238.3155氧化物Li2OMgOP4O6SO2熔点/℃1 5702 80023.8－75.5电离能/(kJ·mol－1)I1I2I3I4I57381 4517 73310 54013 630