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高中化学 2021届高考二轮精品专题十二 物质结构与性质 学生版
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这是一份高中化学 2021届高考二轮精品专题十二 物质结构与性质 学生版，共23页。试卷主要包含了原子结构与性质，化键与物质的性质，晶体结构与性质等内容，欢迎下载使用。
专题 十二
××
物质结构与性质
命题趋势
从近几年新课标的高考试题来看，“物质结构和性质”模块作为选考内容，仅命制一个大题——主观题，该题目一般是以元素推断或某主族元素为背景，下设4至6个小题，10个空左右进行设计，以“拼盘”形式呈现，题目变化多端，知识覆盖较广，考查主要涉及以下内容：
(1)原子结构：能量最低原理的应用；电子排布式、电子排布图的书写；电离能、电负性的大小比较和应用等。
(2)分子结构：σ键、π键、配位键的分析和判断；分子的构型、分子的极性的判断；“相似相溶原理”、等电子原理、氢键的性质等知识的应用。
(3)晶体结构：晶体中粒子数目的确定；共价键、分子间作用力、离子键和金属键的判断以及对晶体性质的影响；常见晶体的结构及熔、沸点的比较。
今后的高考命题仍会侧重上述知识点进行设计，题型也不会有太大变化，但试题的背景会更加新颖，题目会更加综合，更注重体现科学新成果或新发现，更注重考生 “结构决定性质”思想的树立和空间想象能力的考查。
考点清单
一、原子结构与性质
1、原子核外电子运动状态，以及电子云、电子层（能层）、原子轨道（能级）的含义。
电子云：用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图。离核越近，电子出现的机会大，电子云密度越大；离核越远，电子出现的机会小，电子云密度越小。
电子层（能层）：根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，核外电子分别处于不同的电子层。原子由里向外对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P、Q。
原子轨道（能级即亚层）：处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动，分别用s、p、d、f表示不同形状的轨道，s轨道呈球形、p轨道呈纺锤形，d轨道和f轨道较复杂。各轨道的伸展方向个数依次为1、3、5、7。
2、能级交错图和1-36号元素的核外电子排布式。
①根据构造原理，基态原子核外电子的排布遵循图⑴箭头所示的顺序。
②根据构造原理，可以将各能级按能量的差异分成能级组如图⑵所示，由下而上表示七个能级组，其能量依次升高；在同一能级组内，从左到右能量依次升高。基态原子核外电子的排布按能量由低到高的顺序依次排布。
3、元素电离能和元素电负性
（1）第一电离能：气态电中性基态原子失去1个电子，转化为气态基态正离子所需要的能量叫做第一电离能。常用符号I1表示，单位为kJ/mol。
（2）元素的电负性：元素的原子在分子中吸引电子对的能力叫做该元素的电负性。
二、化键与物质的性质
1、离子键
（1）化学键：相邻原子之间强烈的相互作用．化键包括离子键、共价键和金属键。
（2）离子键：阴、阳离子通过静电作用形成的化键。
离子键强弱的判断：离子半径越小，离子所带电荷越多，离子键越强，离子晶体的熔沸点越高。
2、共价键的主要类型σ键和π键
（1）共价键的分类和判断：σ键（“头碰头”重叠）和π键（“肩碰肩”重叠）、极性键和非极性键，还有一类特殊的共价键-配位键。
3、极性键和非极性键
（1）共价键：原子间通过共用电子对形成的化键
（2）键的极性
极性键：不同种原子之间形成的共价键，成键原子吸引电子的能力不同，共用电子对发生偏移
非极性键：同种原子之间形成的共价键，成键原子吸引电子的能力相同，共用电子对不发生偏移
（3）分子的极性
非极性分子和极性分子的比较
非极性分子
极性分子
形成原因
整个分子的电荷分布均匀，对称
整个分子的电荷分布不均匀、不对称
存在的共价键
非极性键或极性键
极性键
分子内原子排列
对称
不对称
举例说明：
分子
共价键的极性
正负电荷中心
结论
举例
同核双原子分子
非极性键
重合
非极性分子
H2、N2、O2
异核双原子分子
极性键
不重合
极性分子
CO、HF、HCl
异核多原子分子
分子中各键的向量和为零
重合
非极性分子
CO2、BF3、CH4
分子中各键的向量和不为零
不重合
极性分子
H2O、NH3、CH3Cl
相似相溶原理：极性分子易溶于极性分子溶剂中（如HCl易溶于水中），非极性分子易溶于非极性分子溶剂中（如CO2易溶于CS2中）
4、分子的空间立体结构
常见分子的类型与形状比较
分子类型
分子形状
键角
键的极性
分子极性
代表物
A
球形
非极性
He、Ne
A2
直线形
非极性
非极性
H2、O2
AB
直线形
极性
极性
HCl、NO
ABA
直线形
180°
极性
非极性
CO2、CS2
ABA
V形
≠180°
极性
极性
H2O、SO2
A4
正四面体形
60°
非极性
非极性
P4
AB3
平面三角形
120°
极性
非极性
BF3、SO3
AB3
三角锥形
≠120°
极性
极性
NH3、NCl3
AB4
正四面体形
109°28′
极性
非极性
CH4、CCl4
AB3C
四面体形
≠109°28′
极性
极性
CH3Cl、CHCl3
AB2C2
四面体形
≠109°28′
极性
极性
CH2Cl2
直 线
三角形
V形
四面体
三角锥
V形（H2O）
三、晶体结构与性质
1、离子晶体
①离子键的强弱可以用晶格能的大小来衡量，晶格能是指拆开1mol离子晶体使之形成气态阴离子和阳离子所吸收的能量。晶格能越大，离子晶体的熔点越高、硬度越大。
②离子晶体：通过离子键作用形成的晶体。
典型的离子晶体结构：NaCl型和CsCl型。氯化钠晶体中，每个钠离子周围有6个氯离子，每个氯离子周围有6个钠离子，每个氯化钠晶胞中含有4个钠离子和4个氯离子；氯化铯晶体中，每个铯离子周围有8个氯离子，每个氯离子周围有8个铯离子，每个氯化铯晶胞中含有1个铯离子和1个氯离子。
NaCl型晶体
CsCl型晶体
每个Na+离子周围被6个Cl−离子所包围，同样每个Cl−也被6个Na+所包围
每个正离子被8个负离子包围着，同时每个负离子也被8个正离子所包围
晶胞中粒子数的计算方法--均摊法
位置
顶点
棱边
面心
体心
贡献
1/8
1/4
1/2
1
2、分子晶体
（1）分子间作用力的含义，化学键和分子间作用力的区别
分子间作用力：把分子聚集在一起的作用力。分子间作用力是一种静电作用，比化学键弱得多，包括范德华力和氢键。范德华力一般没有饱和性和方向性，而氢键则有饱和性和方向性。
（2）分子晶体的含义，分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响。
分子晶体：分子间以分子间作用力（范德华力、氢键）相结合的晶体。典型的有冰、干冰。
分子间作用力强弱和分子晶体熔沸点大小的判断：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，克服分子间引力使物质熔化和气化就需要更多的能量，熔、沸点越高。但存在氢键时分子晶体的熔沸点往往反常地高。
（3）氢键的存在对物质性质的影响
NH3、H2O、HF中由于存在氢键，使得它们的沸点比同族其它元素氢化物的沸点高
影响物质的性质方面：增大溶沸点，增大溶解性
表示方法：X—H……Y(N、O、F)一般都是氢化物中存在
3、原子晶体
（1）原子晶体：所有原子间通过共价键结合成的晶体或相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体
（2）典型的原子晶体有金刚石（C）、晶体硅(Si)、二氧化硅（SiO2）
金刚石是正四面体的空间网状结构，最小的碳环中有6个碳原子，每个碳原子与周围四个碳原子形成四个共价键；晶体硅的结构与金刚石相似；二氧化硅晶体是空间网状结构，最小的环中有6个硅原子和6个氧原子，每个硅原子与4个氧原子成键，每个氧原子与2个硅原子成键
（3）共价键强弱和原子晶体熔沸点大小的判断：原子半径越小，形成共价键的键长越短，共价键的键能越大，其晶体熔沸点越高．如熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。
4、分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别
晶体类型
原子晶体
分子晶体
金属晶体
离子晶体
粒子
原子
分子
金属阳离子、自由电子
阴、阳离子
粒子间作用（力）
共价键
分子间作用力
复杂的静电作用
离子键
熔沸点
很高
很低
一般较高，少部分低
较高
硬度
很硬
一般较软
一般较硬，少部分软
较硬
溶解性
难溶解
相似相溶
难溶（Na等与水反应）
易溶于极性溶剂
导电情况
不导电
（除硅）
一般不导电
良导体
固体不导电，熔
化或溶于水后导电
实例
金刚石、水晶、碳化硅等
干冰、冰、纯硫酸、H2(S)
Na、Mg、Al等
NaCl、CaCO3
NaOH等
精题集训
（70分钟）
经典训练题
1．用化学用语表示2H2S+3O22SO2+2H2O中的相关微粒，其中正确的是（ ）
A．H2S是极性分子 B．H2O的分子空间构型：直线形
C．H2S的沸点比H2O高 D．H2O分子中所有原子满足8电子结构
2．下列说法正确的是（ ）
A．元素J的基态原子核外有2个未成对电子，则该基态原子的价电子排布式可能为3d64s2
B．元素K的基态原子4s轨道上有2个电子，则该基态原子的价电子排布式可能为3d94s2
C．元素L、M的基态原子的最外层电子排布式分别为3s2、4s2，则L、M一定为同一族的元素
D．下列三种分子①NH3、②PH3、③AsH3，键角由大到小的顺序是①>②>③
3． 下列说法中正确的是（ ）
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
578
1817
2745
11575
14830
18376
23293
A．HF、HCl、H2S、PH3的稳定性依次增强
B．按Mg、Si、N、F的顺序，原子半径由小变大
C．晶体硅和石英(SiO2)晶体中的硅原子均采取sp3杂化
D．某主族元素的电离能I1~I7数据如表所示(单位：kJ/mol)，可推测该元素位于元素周期表第ⅤA族
4．下列说法不正确的是（ ）
A．晶格能由大到小：MgO>CaO>NaF>NaCl
B．某金属元素气态基态原子的逐级电离能的数值分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703，当它与氯气反应时生成的阳离子是X2+
C．熔融状态的HgCl2不能导电，HgCl2的稀溶液有弱的导电能力且可作手术刀的消毒液，从不同角度分类HgCl2是一种共价化合物、非电解质、盐、离子晶体
D．含极性键的非极性分子往往是高度对称的分子，比如CO2、BF3、CH4这样的分子
5．分子或离子中的大π键可表示为，其中x表示参与形成大π键原子总数，y表示π电子数，已知π电子数=价电子总数-(σ电子对数+孤电子对数)×2。SO2和SO3的结构如图所示：
下列关于SO2和SO3的有关说法正确的是（ ）
A．SO2的π电子数为6 B．SO3的大π键可表示为
C．SO3中心原子为sp3杂化方式 D．SO2与SO3空间构型相同
高频易错题
1．近日，温州大学王舜教授课题组与美国北德克萨斯大学Zhenhai Xia教授合作在杂原子掺杂碳的超级电容领域取得了新突破。下列C原子电子排布图表示的状态中能量关系正确的是（ ）
A．②＞①＞④＞③ B．③＞④＞①＞②
C．④＞③＞①=② D．①=②=③=④
2．下列说法错误的是（ ）
A．电子排布式为的元素，其价态为+3时最稳定
B．在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同
C．碳原子核外能量最高的电子云轮廓图如图所示
D．钠原子由时，吸收能量，由激发态转化成基态
3．C60可用作储存氢气的材料，结构如右图所示。继C60后，科学家又合成了Si60、N60，三种物质结构相似。下列有关说法正确的是（ ）
A．C60、Si60、N60都属于原子晶体
B．C60、Si60、N60分子内共用电子对数目相同
C．由于N-N键能小于N≡N，故N60的稳定性弱于N2
D．由于C-C键长小于Si-Si键，所以C60熔沸点低于Si60
4．SCR法选择性催化还原技术是一种以作为还原剂，将烟气中分解成无害的N2和H2O的干法脱硝技术，反应原理为：；；。列说法正确的是（ ）
A．汽车尾气中含有，是引起温室效应的主要气体之一
B．N2中键与键之比为1∶2
C．反应③中每生成标况下的22.4L N2转移电子数1.5NA
D．的沸点比的沸点高
5．下列有关氮族元素单质及其化合物说法正确的是（ ）
A．N2与CO互为等电子体，化学性质相同
B．AsCl3分子的空间构型为平面三角形
C．氮的最高价氧化物晶体中含两种离子，阴离子的主体构型为平面三角形，则阴、阳离子、氮原子的杂化方式分别为sp2、sp
D．肼(N2H4)的球棍模型透视图为，则肼分子中只含极性键
精准预测题
1．下列说法错误的是（ ）
A．基态氧原子的价电子排布图为
B．NH4F中存在离子键、共价键、配位键
C．立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度
D．Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成p-p π键
2．类比推理是学习化学的重要的思维方法，下列陈述Ⅰ及类比推理陈述Ⅱ均正确的是（ ）
陈述Ⅰ
类比推理陈述Ⅱ
A
单质的熔点Br2
工业上电解熔融的Al2O3得到铝单质
工业上电解熔融的MgO得到镁单质
C
还原性：I−>Br−
还原性：P3−>N3−
D
溶解度：CaCO3
A．第三周期主族元素中，第一电离能和电负性最大的都是氯
B．HF的稳定性很强，是因为其分子间能形成氢键
C．基态原子价电子排布式为(n-1)d6~8ns2的元素属于第ⅧB族
D．金刚石、金刚砂(SiC)、单晶硅为共价晶体，共价键依次增强，熔点依次升高
4．我国用BeO、KBF4等原料制备KBe2BO3F2晶体，在世界上首次实现在177.3nm深紫外激光倍频输出，其晶胞如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．构成晶体的非金属元素的电负性由大到小的顺序为F>O>B
B．KBF4中的阴离子的中心原子的杂化方式为sp2
C．根据元素周期表中元素所处的位置可推测BeO与Al2O3性质相似
D．晶胞中的K+有2个位于晶胞内部，8个位于晶胞顶点，则1mol该晶胞含3mol KBe2BO3F2
5．在分析化学中，常用丁二酮肟镍重量法来测定样品中Ni2+的含量，产物结构如图所示。下列关于该物质的说法，不正确的是（ ）
A．含有的化学键类型为共价键、配位键和氢键
B．Ni2+利用其空轨道与丁二酮肟形成了配合物
C．该化合物中C的杂化方式有sp2、sp3
D．难溶于水的原因是形成了分子内氢键，很难再与水形成氢键
6．某科研团队研究发现硼氢化钠(NaBH4)在催化剂Ru表面与水反应可生成H2，其反应机理如图所示：根据以上信息判断，下列叙述错误的是（ ）
A．过程①至过程⑤中硼元素杂化方式：sp3→sp2→sp3
B．微粒X是过程①中残留的水
C．整个过程总反应方程式：NaBH4+4H2O=Na[B(OH)4]+4H2↑
D．1mol NaBH4的还原能力与标准状况下89.6L H2的还原能力相当(还原能力即生成H+失去电子的量)
7．元素M的基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d105s25p5，下列有关元素M的说法正确的是（ ）
A．M的最高正化合价为+5价 B．M是一种过渡元素
C．常温下，M的单质呈液态 D．M的单质具有较强氧化性
8． 氮气可以做食品、灯泡等的填充气。实验室制取氮气的反应为：2NH3+3CuO3Cu+N2↑+3H2O。下列说法正确的是（ ）
A．N2的电子式为：
B．元素的第一电离能：O>N
C．P元素能形成PCl5，而N原子核外无d轨道，不能形成NCl5
D．Cu元素的焰色反应是Cu原子核外电子能级跃迁的结果，是金属特有的化学性质
9．X、Y是同周期的两种主族元素，他们的逐级电离能（I）数据如下表所示：
电离能（kJ/mol）
I1
I2
I3
I4
I5
……
X
496
4562
6912
9543
13353
……
Y
738
1451
7733
10540
13630
……
下到有关说法正确的是（ ）
A．电负性：X>Y B．与水反应剧烈程度：X＜Y
C．X的最外层电子数为1 D．Y的最高化合价为+3
10．A、D、E、W是中学常见的四种元素，原子序数依次增大，A的原子最外层电子数是次外层的2倍，D的氧化物属于两性氧化物，D、E位于同周期，A、D、E的原子最外层电子数之和为14，W是人体必需的微量元素，缺乏W会导致贫血症状。
（1）E在元素周期表中的位置是____________。A与E组成的化合物是常用的溶剂，写出其电子式__________________
（2）下列事实能用元素周期表相应规律解释的是（填字母序号）____________。
a．D的最高价氧化物对应水化物的碱性弱于Mg(OH)2
b．E的气态氢化物的稳定性小于HF
c．A的单质能与二氧化硅高温下制得粗品硅单质
（3）WE3的溶液可用于刻蚀铜制的印刷电路板，反应的离子方程式为______。
（4）W的单质可用于处理酸性废水中的NO，使其转换为NH，同时生成有磁性的W的氧化物X，再进行后续处理，上述反应的离子方程式为______________。上述W的氧化物X能与D的单质反应，写出该反应的化学方程式为____________________。
11．（1）亚铁氰化钾是食盐中常用的抗结剂，其化学式为K4[Fe(CN)6]。
①CN−的电子式是__________；1mol该配离子中含σ键数目为________。
②该配合物中存在的作用力类型有_________（填字母）。
A．金属键 B．离子键 C．共价键 D．配位键 E．氢键 F．范德华力
（2）磷化硼(BP)是一种超硬耐磨涂层材料，如图为其晶胞，晶胞边长为a nm。则硼原子与磷原子最近的距离为__________。用M g·mol−1表示磷化硼的摩尔质量，NA表示阿伏加德罗常数的值，则磷化硼晶体的密度为__________g·cm−3。
（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，例如图中原子1的坐标为(1/2，1/2，0)，则原子3的坐标分别为________________。
12．科学家们发现了人体细胞中的大量元素有H、O、N、S、Cl、Mg等11种，它们全部位于元素周期表中前20号元素之内，其他多种微量元素如Fe、Zn等也大多位于前四周期。根据所学知识回答下列有关问题：
(1)基态O原子的电子占据了_______个能层，最高能级有_______种运动状态不同的电子。
(2)Mg元素的第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能的原因是___________。
(3)(SN)x具有类似黄铜的金属光泽和导电性，其结构片段如图：
以S2Cl2为原料可制取：
①(SN)x中N原子的杂化方式是___________，(SN)x的晶体类型是___________。
②S2Cl2的结构式为___________。
(4)NH3的空间构型为___________，NH3的键角___________(填“大于”“小于”或“等于”)NF3的键角，理由是___________。
(5)如图为Fe3O4晶体中O2−的排列方式，其中O2−围成正四面体空隙(如1、3、6、7的O2−围成的)和正八面体空隙(如3、6、7、8、9、12的O2−围成的)，每个空隙中最多填充一个Fe2+或Fe3+；Fe3O4晶体中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中，Fe2+和另一半Fe3+填充在正八面体空隙中，则Fe3O4晶体中正四面体空隙数与正八面体空隙数之比为___________；有___________%的正八面体空隙没有填充阳离子。
参考答案
经典训练题
1．【答案】A
【解析】A．H2S是，是极性分子，故A正确；B．H2O的分子空间构型：“V”形，故B错误；C．H2O存在分子间氢键，因此H2O的沸点比H2S高，故C错误；D．H2O分子中O原子满足8电子结构，H原子满足2电子结构，故D错误。综上所述，答案为A。
2．【答案】D
【解析】A．若基态原子的价电子排布式为3d64s2，则其3d能级有4个未成对电子，故A错误；B．能级全空、半满、全满能量更低，所以基态原子的价电子排布式不应为3d94s2，此时应为3d104s1，故B错误；C．L的最外层电子排布式为3s2，则为镁元素，M的最外层电子排布式为4s2，其可能为钙元素，但也可能为过渡元素，如Fe(3d64s2)，不一定为同族元素，故C错误；D．同主族非金属元素由上向下电负性依次减小，成键电子对之间的斥力越小，键角越小，所以这三种氢化物的键角由大到小的顺序为：NH3、PH3、AsH3，即①>②>③，故D正确；故选D。
3．【答案】C
【解析】A．非金属性越强，简单氢化物稳定性越强，非金属性F>Cl>S>P，所以HF、HCl、H2S、PH3的稳定性依次减弱，故A错误；B．电子层数越多原子半径越大，电子层数相同，核电荷数越小半径越大，所以按Mg、Si、N、F的顺序，原子半径由大变小，故B错误；C．晶体硅和石英中Si原子均形成4个σ键，采取sp3杂化，故C正确；D．根据表格数据可知由I3到I4时电离能发生突变，说明该原子最外层应有3个电子，最可能位于第ⅢA族，故D错误；综上所述答案为C。
4．【答案】C
【解析】A．晶格能的大小与构成离子晶体的离子半径和离子所带电荷数目的多少相关，因为离子半径：Ca2+＞Na+＞Mg2+、F−＞O2−，离子所带的电荷：Ca2+=Mg2+＞Na+、O2−＞F−，故晶格能的大小为MgO>CaO>NaF
>NaCl，故A说法正确；B．该原子的第三电离能远大于第二电离能，故该金属元素是第IIA族元素，与氯气反应时生成二价的阳离子，故B说法正确；C．HgCl2的稀溶液有弱的导电能力说明HgCl2能够部分电离出自由移动的离子，因此HgCl2属于弱电解质，熔融状态的HgCl2不能导电说明HgCl2是共价化合物，属于分子晶体，故C说法错误；D．CO2、BF3、CH4三种分子的空间构型分别为直线哥形、平面三角形和正四面体，分子结构高度对称，属于非极性分子，故D说法正确；答案选C。
【点评】绝大多数盐类物质都属于强电解质、离子化合物、离子晶体，但有少部分盐属于共价化合物，如：AlCl3、BeCl2、SnCl4、HgCl2、GeCl4、AuCl3等。
5．【答案】B
【解析】A．SO2的π电子数=18-(2+5)×2=4，A项错误；B．SO3的π电子数24-(3+6)×2=6，大π键可表示为，B项正确；C．SO3中心原子S的价层电子对数为3+=3，则杂化轨道类型为sp2杂化，C项错误；D．SO2中心原子S的价层电子对数为2+=3，空间构型为V形，SO3中心原子S的价层电子对数为3+=3，空间构型为正三角形，D项错误；答案选B。
高频易错题
1．【答案】A
【解析】电子能量为1s＜2s＜2p，则2p轨道上电子越多、1s、2s轨道上电子越少，其能量越高，则能量由高到低的顺序是②＞①＞④＞③，故合理选项是A。
2．【答案】D
【解析】A．电子排布式为的元素是Al，其最外层有3个电子，失去最外层的3个电子，达到8电子稳定结构，所以铝元素的价态为+3价时最稳定，A正确；B．在同一能级上运动的电子，其自旋状态不同，故其运动状态肯定不同，B正确；C．碳原子核外能量最高的电子为2p能级上的电子，C正确；D．钠原子由时，由激发态转化成基态，应是释放能量，D错误；故选D。
3．【答案】C
【解析】A．C60、Si60、N60都是有分子构成的分子晶体，错误；B．由于C、Si、N原子的价电子不完全相同，因此C60、Si60、N60分子内共用电子对数目不相同，错误；C．物质分子内含有的化学键键能越小，原子结合的牢固性就越差，物质的稳定性就越弱。由于N-N键能小于N≡N，故N60的稳定性弱于N2，正确；D．化学键的键长越短，原子结合的就越牢固，分子就越小，物质的稳定性就越强，而C60、Si60都是分子晶体，结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力就越大，克服分子间作用力使物质熔化或气化消耗的能量就越高，物质的熔沸点就越高。因为分子间作用力：Si60>C60，所以C60熔沸点低于Si60，错误。
4．【答案】D
【解析】A．是汽车尾气中的主要污染物之一，氧化亚氮是大气中的主要温室气体之一，故A错误；B．N2中，存在，有1个键和2个键，键与键之比为2∶1，故B错误；C．N元素的化合价变化为NO中化合价降低，中化合价降低，中化合价升高，每生成22.4L N2，转移电子数3NA，故C错误；D．因结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，但氨气分子间还存在氢键，则的沸点高于，故D正确；故选D．
【点评】水汽（H2O）、二氧化碳（CO2）、氧化亚氮（N2O）、氟利昂、甲烷（CH4）等是地球大气中主要的温室气体。
5．【答案】C
【解析】A．N2与CO原子数、价电子数均相同，为等电子体，但二者化学性质不同，A错误；B．AsCl3分子中As成键电子对为3，孤电子对为1，As以sp3杂化，空间构型为三角锥形，B错误；C．N的最高价氧化物为N2O5，该氧化物晶体中含阴、阳离子分别为NO、NO，NO中N的价层电子对数=3+=3，氮原子的杂化方式为sp2，无孤电子对，分子构型为平面三角形，NO中N的价层电子对数=2+=2，氮原子的杂化方式为sp，分子构型为直线型，C正确；D．结合分子式和球棍模型透视图可知N2H4分子的结构式为，既有极性键(H-N)又有非极性键(N-N)，D错误。答案选C。
精准预测题
1．【答案】A
【解析】A．根据洪特规则，电子分布到能量简并的原子轨道时，优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道，这种排布方式原子的总能量最低，则基态氧原子的价电子排布图为，故A错误；B．NH4F为离子化合物，存在离子键，铵根离子中含有共价键、配位键，故B正确；C．C、Si原子最外层都是4个电子，立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，共价晶体具有很高的硬度，故C正确；D．由于Si原子的半径大于C原子半径，则Si原子与Si原子电子云以“头碰头”形成σ键，“肩并肩”的重叠程度很小，难以形成p-p π键，故D正确；答案选A。
2．【答案】C
【解析】A．分子晶体熔沸点与其分子间作用力成正比，分子间作用力与其相对分子质量成正比，卤族元素单质都是分子晶体且其相对分子质量：Br2Br−、P3−>N3−，故C正确；D．碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠，故D错误；答案选C。
3．【答案】A
【解析】A．同一周期，从左到右第一电离能逐渐增大，故最大的是Cl；同一周期：从左到右，元素的电负性逐渐增大，则Cl的电负性最大，A正确；B．HF的稳定性很强，是因为其分子内的H-F很强，断裂消耗很高能量，与分子之间的氢键无关，B错误；C．在元素周期表中，基态原子价电子排布式为(n-1)d6~8ns2的元素属于第Ⅷ族，而不是第ⅧB族，C错误；D．金刚石、金刚砂(SiC)、单晶硅为共价晶体，由于原子半径C
4．【答案】B
【解析】A．非金属元素的非金属性越强，电负性越大，则电负性由大到小的顺序为F>O>B，故A正确；B．KBF4中的阴离子为BF，中心原子为B，根据价电子理论，中心原子价电子对数=4+（4-4×1）=4，因此杂化方式为sp3，故B错误；C．根据对角线规则，在对角线的元素，性质具有相似性，故C正确；D．晶胞中的K+有2个位于晶胞内部，8个位于晶胞顶点，该晶胞中K+的数目=8×+2=3，则1mol该晶胞含3mol K，因此KBe2BO3F2物质的量为3mol，故D正确；答案选B。
5．【答案】A
【解析】A．该物质含有共价键、配位键和氢键，其中共价键和配位键是化学键，氢键不是化学键，故A错误；B．过渡金属离子Ni2+利用其空轨道与丁二酮肟中的氮原子上的孤电子对形成了配位键，从而形成了配合物，故B正确；C．该化合物中甲基上的碳原子的杂化方式为sp3，和氮原子相连的碳原子的价层电子对数为3，杂化方式为sp2，故C正确；D．该化合物难溶于水，是因为形成了分子内氢键，很难再与水形成氢键，故D正确；故选A。
6．【答案】B
【解析】A．过程①BH4—中硼元素杂化方式是sp3，生成的BH3中硼元素杂化方式是sp2，过程⑤B(OH)中硼元素杂化方式是sp3，故A正确；B．根据电荷得到BH和H2O反应生成H2、BH3和OH−，因此微粒X是过程①中生成的OH−，故B错误；C．根据整个过程得知总反应方程式：NaBH4+4H2O=Na[B(OH)4]+4H2↑，故C正确；D．1mol NaBH4失去8mol电子，标准状况下89.6L H2即物质的量为4mol，失去8mol电子，因此1mol NaBH4的还原能力与标准状况下89.6L H2的还原能力相当，故D正确。综上所述，答案为B。
7．【答案】D
【解析】A．元素M的基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d105s25p5，根据元素的最高正价等于其最外层电子数，故M的最高正化合价为+7价，A错误；B．元素M的基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d105s25p5可知M是第5周期第ⅦA元素，故M不是一种过渡元素，B错误；C．由B项分析可知，M是I元素，故常温下，M的单质呈固态，C错误；D．由M的电子排布式可知，最外层上有7个电子，反应中易得到1个电子达到8电子稳定结构，故M的单质具有较强氧化性，D正确；故答案为：D。
8．【答案】C
【解析】A．N2的电子式中每个N自身有一对孤对电子，即，A错误；B．N价电子排布为2s22p5半满稳定结构，故第一电离能：N>O，B错误；C．P原子可以进行sp3d杂化，故周围最多可以形成5根共价键，而N原子价电子层无d能级，无法进行sp3d杂化，故不能形成NCl5，C正确；D．焰色反应是元素的物理性质，D错误。故答案选C。
9．【答案】C
【解析】X、Y是同周期的两种主族元素，根据逐级电离能（I）数据，X元素I2I1，可知X是ⅠA族元素，Y元素I3I2，Y是ⅡA族元素。A．同周期元素从左到右，电负性增大，所以电负性：X＜Y，故A错误；B、同周期元素从左到右，金属性减弱，所以金属性X>Y，金属性越强，越易与水反应，与水反应剧烈程度：X>Y，故B错误；C．根据逐级电离能（I）数据，X元素I2I1，可知X是ⅠA族元素，X的最外层电子数为1，故C正确；D．根据逐级电离能（I）数据，Y元素I3I2，Y是ⅡA族元素，Y的最高化合价为+2，故D错误；答案选C。
【点评】本题考查元素的性质、元素周期律，重点是根据元素的各级电离能判断出最外层电子数。注意同周期元素从左到右金属性减弱、非金属性增强。
10．【答案】（1）第三周期ⅦA族
（2） ab
（3）
（4） 8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe
【解析】A、D、E、W是中学常见的四种元素，原子序数依次增大，A的原子最外层电子数是次外层的2倍，A为C元素；D的氧化物属于两性氧化物，D为Al；D、E位于同周期，A、D、E的原子最外层电子数之和为14，14-4-3=7，则E为Cl；W是人体必需的微量元素，缺乏W会导致贫血症状，W为；（1）E为Cl，在元素周期表中的位置是第三周期ⅦA族，A与E组成的化合物是常用的溶剂，即CCl4，电子式为，故答案为：第三周期ⅦA族；；（2）a．同周期元素金属性依次减弱，铝在镁的右边，所以金属性弱于镁，所以D的最高价氧化物对应水化物Al(OH)3的碱性弱于Mg(OH)2，故a正确；b．同主族元素非金属性从上到下依次减弱，所以F的非金属性强于Cl，则氢化物稳定性HCl小于HF，故b正确；c．碳单质和二氧化硅制取粗硅：，该反应不能证明碳的还原性比硅强，不能用元素周期表解释，故c错误；故答案为：ab；（3）FeCl3溶液腐蚀通电路板，离子方程式为：，故答案为：；（4）具有磁性的铁的氧化物为Fe3O4，酸性环境下，硝酸根和铁发生反应，NO被还原为NH，铁被氧化为Fe3O4，反应的方程式，Fe3O4和铝发生铝热反应生成铁和氧化铝，方程式：8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe。
11．【答案】（1） 12NA BCD
（2） anm
（3） (1/4，3/4，3/4)
【解析】（1）CN−中碳氮之间为叁键，电子式为，共价三键由一个σ键，两个π键组成，故1个CN−中含有1个σ键，中的配位键也是σ键，共6个配位键，故1mol 中含σ键数目为12NA，中CN−中存在共价键，CN−与亚铁离子之间络合存在配位键，钾离子与之间存在离子键，故选BCD；答案为：；12NA；BCD；（2）硼原子和磷原子的最近距离为晶胞的体对角线的，即nm，根据均摊原则，每个晶胞含有4个硼原子，4个磷原子，，故答案为：nm；；（3）将该晶胞切成8等份，即8个小立方体，原子3位于左上方立方体的体心，根据原子1的坐标为(1/2，1/2，0)，故原子3的坐标为(1/4，3/4，3/4)；故答案为：(1/4，3/4，3/4)。
12．【答案】（1）2 4
（2） Mg元素的原子轨道全充满，较稳定
（3） 分子晶体
（4） 三角锥形 大于 F吸引电子能力大于H，NH3中成键电子对偏向N，斥力大，键角大，NF3中成键电子对偏向F，斥力小，键角小
（5） 2∶1 50
【解析】(1)O是8号元素，其基态原子的核外电子排布式为，占据了2个能层，最高能级为2p，2p轨道上有4个电子且运动状态均不同。(2)同周期从左到右主族元素的第一电离能呈增大的趋势，但Mg元素位于第二周期ⅡA族，原子轨道处于全充满状态，较稳定，其第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能。(3)①根据题给结构片段可知，N有2个键，1个孤电子对，价层电子对数为3，故采取sp2杂化；根据(SN)x的结构可知，晶体中没有空间网状结构且只含共价键，因此(SN)x是分子晶体。②S2Cl2共价化合物，S和S之间及S和Cl之间均以单键相连，结构式为。(4)NH3的中心原子N的价层电子对数为4，有一个孤电子对，故NH3的空间构型为三角锥形。F吸引电子能力大于H，NH3中成键电子对偏向N，斥力大，键角大，NF3中成键电子对偏向F，斥力小，键角小，所以NH3的键角大于NF3的键角。(5)题图结构中如1、3、6、7的O2−围成的正四面体空隙有8个，面心位置6个O2−围成正八面体，将晶体结构补全可知共用1条棱的4个面心的O2−与该棱顶点处的2个O2−也围成正八面体，而这样的正八面体为4个晶胞共有，一个晶胞中正八面体数目，则晶体中正四面体空隙数与正八面体空隙数之比为。由题图可知晶胞结构中O2−数目为，由化学式可知晶胞中原子数目为3，根据化合物中各元素化合价代数和为0，则晶胞中含有2个Fe3+、1个Fe2+，Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中，另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面体空隙中，则填充在正四面体空隙中的Fe3+为1个，有1个Fe3+和1个Fe2+填充在正八面体空隙中，有2个正八面体空隙没有填充阳离子，则有50%的正八面体空隙没有填充阳离子。
专题 十二
××
物质结构与性质
命题趋势
从近几年新课标的高考试题来看，“物质结构和性质”模块作为选考内容，仅命制一个大题——主观题，该题目一般是以元素推断或某主族元素为背景，下设4至6个小题，10个空左右进行设计，以“拼盘”形式呈现，题目变化多端，知识覆盖较广，考查主要涉及以下内容：
(1)原子结构：能量最低原理的应用；电子排布式、电子排布图的书写；电离能、电负性的大小比较和应用等。
(2)分子结构：σ键、π键、配位键的分析和判断；分子的构型、分子的极性的判断；“相似相溶原理”、等电子原理、氢键的性质等知识的应用。
(3)晶体结构：晶体中粒子数目的确定；共价键、分子间作用力、离子键和金属键的判断以及对晶体性质的影响；常见晶体的结构及熔、沸点的比较。
今后的高考命题仍会侧重上述知识点进行设计，题型也不会有太大变化，但试题的背景会更加新颖，题目会更加综合，更注重体现科学新成果或新发现，更注重考生 “结构决定性质”思想的树立和空间想象能力的考查。
考点清单
一、原子结构与性质
1、原子核外电子运动状态，以及电子云、电子层（能层）、原子轨道（能级）的含义。
电子云：用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图。离核越近，电子出现的机会大，电子云密度越大；离核越远，电子出现的机会小，电子云密度越小。
电子层（能层）：根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，核外电子分别处于不同的电子层。原子由里向外对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P、Q。
原子轨道（能级即亚层）：处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动，分别用s、p、d、f表示不同形状的轨道，s轨道呈球形、p轨道呈纺锤形，d轨道和f轨道较复杂。各轨道的伸展方向个数依次为1、3、5、7。
2、能级交错图和1-36号元素的核外电子排布式。
①根据构造原理，基态原子核外电子的排布遵循图⑴箭头所示的顺序。
②根据构造原理，可以将各能级按能量的差异分成能级组如图⑵所示，由下而上表示七个能级组，其能量依次升高；在同一能级组内，从左到右能量依次升高。基态原子核外电子的排布按能量由低到高的顺序依次排布。
3、元素电离能和元素电负性
（1）第一电离能：气态电中性基态原子失去1个电子，转化为气态基态正离子所需要的能量叫做第一电离能。常用符号I1表示，单位为kJ/mol。
（2）元素的电负性：元素的原子在分子中吸引电子对的能力叫做该元素的电负性。
二、化键与物质的性质
1、离子键
（1）化学键：相邻原子之间强烈的相互作用．化键包括离子键、共价键和金属键。
（2）离子键：阴、阳离子通过静电作用形成的化键。
离子键强弱的判断：离子半径越小，离子所带电荷越多，离子键越强，离子晶体的熔沸点越高。
2、共价键的主要类型σ键和π键
（1）共价键的分类和判断：σ键（“头碰头”重叠）和π键（“肩碰肩”重叠）、极性键和非极性键，还有一类特殊的共价键-配位键。
3、极性键和非极性键
（1）共价键：原子间通过共用电子对形成的化键
（2）键的极性
极性键：不同种原子之间形成的共价键，成键原子吸引电子的能力不同，共用电子对发生偏移
非极性键：同种原子之间形成的共价键，成键原子吸引电子的能力相同，共用电子对不发生偏移
（3）分子的极性
非极性分子和极性分子的比较
非极性分子
极性分子
形成原因
整个分子的电荷分布均匀，对称
整个分子的电荷分布不均匀、不对称
存在的共价键
非极性键或极性键
极性键
分子内原子排列
对称
不对称
举例说明：
分子
共价键的极性
正负电荷中心
结论
举例
同核双原子分子
非极性键
重合
非极性分子
H2、N2、O2
异核双原子分子
极性键
不重合
极性分子
CO、HF、HCl
异核多原子分子
分子中各键的向量和为零
重合
非极性分子
CO2、BF3、CH4
分子中各键的向量和不为零
不重合
极性分子
H2O、NH3、CH3Cl
相似相溶原理：极性分子易溶于极性分子溶剂中（如HCl易溶于水中），非极性分子易溶于非极性分子溶剂中（如CO2易溶于CS2中）
4、分子的空间立体结构
常见分子的类型与形状比较
分子类型
分子形状
键角
键的极性
分子极性
代表物
A
球形
非极性
He、Ne
A2
直线形
非极性
非极性
H2、O2
AB
直线形
极性
极性
HCl、NO
ABA
直线形
180°
极性
非极性
CO2、CS2
ABA
V形
≠180°
极性
极性
H2O、SO2
A4
正四面体形
60°
非极性
非极性
P4
AB3
平面三角形
120°
极性
非极性
BF3、SO3
AB3
三角锥形
≠120°
极性
极性
NH3、NCl3
AB4
正四面体形
109°28′
极性
非极性
CH4、CCl4
AB3C
四面体形
≠109°28′
极性
极性
CH3Cl、CHCl3
AB2C2
四面体形
≠109°28′
极性
极性
CH2Cl2
直 线
三角形
V形
四面体
三角锥
V形（H2O）
三、晶体结构与性质
1、离子晶体
①离子键的强弱可以用晶格能的大小来衡量，晶格能是指拆开1mol离子晶体使之形成气态阴离子和阳离子所吸收的能量。晶格能越大，离子晶体的熔点越高、硬度越大。
②离子晶体：通过离子键作用形成的晶体。
典型的离子晶体结构：NaCl型和CsCl型。氯化钠晶体中，每个钠离子周围有6个氯离子，每个氯离子周围有6个钠离子，每个氯化钠晶胞中含有4个钠离子和4个氯离子；氯化铯晶体中，每个铯离子周围有8个氯离子，每个氯离子周围有8个铯离子，每个氯化铯晶胞中含有1个铯离子和1个氯离子。
NaCl型晶体
CsCl型晶体
每个Na+离子周围被6个Cl−离子所包围，同样每个Cl−也被6个Na+所包围
每个正离子被8个负离子包围着，同时每个负离子也被8个正离子所包围
晶胞中粒子数的计算方法--均摊法
位置
顶点
棱边
面心
体心
贡献
1/8
1/4
1/2
1
2、分子晶体
（1）分子间作用力的含义，化学键和分子间作用力的区别
分子间作用力：把分子聚集在一起的作用力。分子间作用力是一种静电作用，比化学键弱得多，包括范德华力和氢键。范德华力一般没有饱和性和方向性，而氢键则有饱和性和方向性。
（2）分子晶体的含义，分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响。
分子晶体：分子间以分子间作用力（范德华力、氢键）相结合的晶体。典型的有冰、干冰。
分子间作用力强弱和分子晶体熔沸点大小的判断：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，克服分子间引力使物质熔化和气化就需要更多的能量，熔、沸点越高。但存在氢键时分子晶体的熔沸点往往反常地高。
（3）氢键的存在对物质性质的影响
NH3、H2O、HF中由于存在氢键，使得它们的沸点比同族其它元素氢化物的沸点高
影响物质的性质方面：增大溶沸点，增大溶解性
表示方法：X—H……Y(N、O、F)一般都是氢化物中存在
3、原子晶体
（1）原子晶体：所有原子间通过共价键结合成的晶体或相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体
（2）典型的原子晶体有金刚石（C）、晶体硅(Si)、二氧化硅（SiO2）
金刚石是正四面体的空间网状结构，最小的碳环中有6个碳原子，每个碳原子与周围四个碳原子形成四个共价键；晶体硅的结构与金刚石相似；二氧化硅晶体是空间网状结构，最小的环中有6个硅原子和6个氧原子，每个硅原子与4个氧原子成键，每个氧原子与2个硅原子成键
（3）共价键强弱和原子晶体熔沸点大小的判断：原子半径越小，形成共价键的键长越短，共价键的键能越大，其晶体熔沸点越高．如熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。
4、分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别
晶体类型
原子晶体
分子晶体
金属晶体
离子晶体
粒子
原子
分子
金属阳离子、自由电子
阴、阳离子
粒子间作用（力）
共价键
分子间作用力
复杂的静电作用
离子键
熔沸点
很高
很低
一般较高，少部分低
较高
硬度
很硬
一般较软
一般较硬，少部分软
较硬
溶解性
难溶解
相似相溶
难溶（Na等与水反应）
易溶于极性溶剂
导电情况
不导电
（除硅）
一般不导电
良导体
固体不导电，熔
化或溶于水后导电
实例
金刚石、水晶、碳化硅等
干冰、冰、纯硫酸、H2(S)
Na、Mg、Al等
NaCl、CaCO3
NaOH等
精题集训
（70分钟）
经典训练题
1．用化学用语表示2H2S+3O22SO2+2H2O中的相关微粒，其中正确的是（ ）
A．H2S是极性分子 B．H2O的分子空间构型：直线形
C．H2S的沸点比H2O高 D．H2O分子中所有原子满足8电子结构
2．下列说法正确的是（ ）
A．元素J的基态原子核外有2个未成对电子，则该基态原子的价电子排布式可能为3d64s2
B．元素K的基态原子4s轨道上有2个电子，则该基态原子的价电子排布式可能为3d94s2
C．元素L、M的基态原子的最外层电子排布式分别为3s2、4s2，则L、M一定为同一族的元素
D．下列三种分子①NH3、②PH3、③AsH3，键角由大到小的顺序是①>②>③
3． 下列说法中正确的是（ ）
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
578
1817
2745
11575
14830
18376
23293
A．HF、HCl、H2S、PH3的稳定性依次增强
B．按Mg、Si、N、F的顺序，原子半径由小变大
C．晶体硅和石英(SiO2)晶体中的硅原子均采取sp3杂化
D．某主族元素的电离能I1~I7数据如表所示(单位：kJ/mol)，可推测该元素位于元素周期表第ⅤA族
4．下列说法不正确的是（ ）
A．晶格能由大到小：MgO>CaO>NaF>NaCl
B．某金属元素气态基态原子的逐级电离能的数值分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703，当它与氯气反应时生成的阳离子是X2+
C．熔融状态的HgCl2不能导电，HgCl2的稀溶液有弱的导电能力且可作手术刀的消毒液，从不同角度分类HgCl2是一种共价化合物、非电解质、盐、离子晶体
D．含极性键的非极性分子往往是高度对称的分子，比如CO2、BF3、CH4这样的分子
5．分子或离子中的大π键可表示为，其中x表示参与形成大π键原子总数，y表示π电子数，已知π电子数=价电子总数-(σ电子对数+孤电子对数)×2。SO2和SO3的结构如图所示：
下列关于SO2和SO3的有关说法正确的是（ ）
A．SO2的π电子数为6 B．SO3的大π键可表示为
C．SO3中心原子为sp3杂化方式 D．SO2与SO3空间构型相同
高频易错题
1．近日，温州大学王舜教授课题组与美国北德克萨斯大学Zhenhai Xia教授合作在杂原子掺杂碳的超级电容领域取得了新突破。下列C原子电子排布图表示的状态中能量关系正确的是（ ）
A．②＞①＞④＞③ B．③＞④＞①＞②
C．④＞③＞①=② D．①=②=③=④
2．下列说法错误的是（ ）
A．电子排布式为的元素，其价态为+3时最稳定
B．在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同
C．碳原子核外能量最高的电子云轮廓图如图所示
D．钠原子由时，吸收能量，由激发态转化成基态
3．C60可用作储存氢气的材料，结构如右图所示。继C60后，科学家又合成了Si60、N60，三种物质结构相似。下列有关说法正确的是（ ）
A．C60、Si60、N60都属于原子晶体
B．C60、Si60、N60分子内共用电子对数目相同
C．由于N-N键能小于N≡N，故N60的稳定性弱于N2
D．由于C-C键长小于Si-Si键，所以C60熔沸点低于Si60
4．SCR法选择性催化还原技术是一种以作为还原剂，将烟气中分解成无害的N2和H2O的干法脱硝技术，反应原理为：；；。列说法正确的是（ ）
A．汽车尾气中含有，是引起温室效应的主要气体之一
B．N2中键与键之比为1∶2
C．反应③中每生成标况下的22.4L N2转移电子数1.5NA
D．的沸点比的沸点高
5．下列有关氮族元素单质及其化合物说法正确的是（ ）
A．N2与CO互为等电子体，化学性质相同
B．AsCl3分子的空间构型为平面三角形
C．氮的最高价氧化物晶体中含两种离子，阴离子的主体构型为平面三角形，则阴、阳离子、氮原子的杂化方式分别为sp2、sp
D．肼(N2H4)的球棍模型透视图为，则肼分子中只含极性键
精准预测题
1．下列说法错误的是（ ）
A．基态氧原子的价电子排布图为
B．NH4F中存在离子键、共价键、配位键
C．立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度
D．Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成p-p π键
2．类比推理是学习化学的重要的思维方法，下列陈述Ⅰ及类比推理陈述Ⅱ均正确的是（ ）
陈述Ⅰ
类比推理陈述Ⅱ
A
单质的熔点Br2
工业上电解熔融的Al2O3得到铝单质
工业上电解熔融的MgO得到镁单质
C
还原性：I−>Br−
还原性：P3−>N3−
D
溶解度：CaCO3
A．第三周期主族元素中，第一电离能和电负性最大的都是氯
B．HF的稳定性很强，是因为其分子间能形成氢键
C．基态原子价电子排布式为(n-1)d6~8ns2的元素属于第ⅧB族
D．金刚石、金刚砂(SiC)、单晶硅为共价晶体，共价键依次增强，熔点依次升高
4．我国用BeO、KBF4等原料制备KBe2BO3F2晶体，在世界上首次实现在177.3nm深紫外激光倍频输出，其晶胞如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．构成晶体的非金属元素的电负性由大到小的顺序为F>O>B
B．KBF4中的阴离子的中心原子的杂化方式为sp2
C．根据元素周期表中元素所处的位置可推测BeO与Al2O3性质相似
D．晶胞中的K+有2个位于晶胞内部，8个位于晶胞顶点，则1mol该晶胞含3mol KBe2BO3F2
5．在分析化学中，常用丁二酮肟镍重量法来测定样品中Ni2+的含量，产物结构如图所示。下列关于该物质的说法，不正确的是（ ）
A．含有的化学键类型为共价键、配位键和氢键
B．Ni2+利用其空轨道与丁二酮肟形成了配合物
C．该化合物中C的杂化方式有sp2、sp3
D．难溶于水的原因是形成了分子内氢键，很难再与水形成氢键
6．某科研团队研究发现硼氢化钠(NaBH4)在催化剂Ru表面与水反应可生成H2，其反应机理如图所示：根据以上信息判断，下列叙述错误的是（ ）
A．过程①至过程⑤中硼元素杂化方式：sp3→sp2→sp3
B．微粒X是过程①中残留的水
C．整个过程总反应方程式：NaBH4+4H2O=Na[B(OH)4]+4H2↑
D．1mol NaBH4的还原能力与标准状况下89.6L H2的还原能力相当(还原能力即生成H+失去电子的量)
7．元素M的基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d105s25p5，下列有关元素M的说法正确的是（ ）
A．M的最高正化合价为+5价 B．M是一种过渡元素
C．常温下，M的单质呈液态 D．M的单质具有较强氧化性
8． 氮气可以做食品、灯泡等的填充气。实验室制取氮气的反应为：2NH3+3CuO3Cu+N2↑+3H2O。下列说法正确的是（ ）
A．N2的电子式为：
B．元素的第一电离能：O>N
C．P元素能形成PCl5，而N原子核外无d轨道，不能形成NCl5
D．Cu元素的焰色反应是Cu原子核外电子能级跃迁的结果，是金属特有的化学性质
9．X、Y是同周期的两种主族元素，他们的逐级电离能（I）数据如下表所示：
电离能（kJ/mol）
I1
I2
I3
I4
I5
……
X
496
4562
6912
9543
13353
……
Y
738
1451
7733
10540
13630
……
下到有关说法正确的是（ ）
A．电负性：X>Y B．与水反应剧烈程度：X＜Y
C．X的最外层电子数为1 D．Y的最高化合价为+3
10．A、D、E、W是中学常见的四种元素，原子序数依次增大，A的原子最外层电子数是次外层的2倍，D的氧化物属于两性氧化物，D、E位于同周期，A、D、E的原子最外层电子数之和为14，W是人体必需的微量元素，缺乏W会导致贫血症状。
（1）E在元素周期表中的位置是____________。A与E组成的化合物是常用的溶剂，写出其电子式__________________
（2）下列事实能用元素周期表相应规律解释的是（填字母序号）____________。
a．D的最高价氧化物对应水化物的碱性弱于Mg(OH)2
b．E的气态氢化物的稳定性小于HF
c．A的单质能与二氧化硅高温下制得粗品硅单质
（3）WE3的溶液可用于刻蚀铜制的印刷电路板，反应的离子方程式为______。
（4）W的单质可用于处理酸性废水中的NO，使其转换为NH，同时生成有磁性的W的氧化物X，再进行后续处理，上述反应的离子方程式为______________。上述W的氧化物X能与D的单质反应，写出该反应的化学方程式为____________________。
11．（1）亚铁氰化钾是食盐中常用的抗结剂，其化学式为K4[Fe(CN)6]。
①CN−的电子式是__________；1mol该配离子中含σ键数目为________。
②该配合物中存在的作用力类型有_________（填字母）。
A．金属键 B．离子键 C．共价键 D．配位键 E．氢键 F．范德华力
（2）磷化硼(BP)是一种超硬耐磨涂层材料，如图为其晶胞，晶胞边长为a nm。则硼原子与磷原子最近的距离为__________。用M g·mol−1表示磷化硼的摩尔质量，NA表示阿伏加德罗常数的值，则磷化硼晶体的密度为__________g·cm−3。
（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，例如图中原子1的坐标为(1/2，1/2，0)，则原子3的坐标分别为________________。
12．科学家们发现了人体细胞中的大量元素有H、O、N、S、Cl、Mg等11种，它们全部位于元素周期表中前20号元素之内，其他多种微量元素如Fe、Zn等也大多位于前四周期。根据所学知识回答下列有关问题：
(1)基态O原子的电子占据了_______个能层，最高能级有_______种运动状态不同的电子。
(2)Mg元素的第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能的原因是___________。
(3)(SN)x具有类似黄铜的金属光泽和导电性，其结构片段如图：
以S2Cl2为原料可制取：
①(SN)x中N原子的杂化方式是___________，(SN)x的晶体类型是___________。
②S2Cl2的结构式为___________。
(4)NH3的空间构型为___________，NH3的键角___________(填“大于”“小于”或“等于”)NF3的键角，理由是___________。
(5)如图为Fe3O4晶体中O2−的排列方式，其中O2−围成正四面体空隙(如1、3、6、7的O2−围成的)和正八面体空隙(如3、6、7、8、9、12的O2−围成的)，每个空隙中最多填充一个Fe2+或Fe3+；Fe3O4晶体中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中，Fe2+和另一半Fe3+填充在正八面体空隙中，则Fe3O4晶体中正四面体空隙数与正八面体空隙数之比为___________；有___________%的正八面体空隙没有填充阳离子。
参考答案
经典训练题
1．【答案】A
【解析】A．H2S是，是极性分子，故A正确；B．H2O的分子空间构型：“V”形，故B错误；C．H2O存在分子间氢键，因此H2O的沸点比H2S高，故C错误；D．H2O分子中O原子满足8电子结构，H原子满足2电子结构，故D错误。综上所述，答案为A。
2．【答案】D
【解析】A．若基态原子的价电子排布式为3d64s2，则其3d能级有4个未成对电子，故A错误；B．能级全空、半满、全满能量更低，所以基态原子的价电子排布式不应为3d94s2，此时应为3d104s1，故B错误；C．L的最外层电子排布式为3s2，则为镁元素，M的最外层电子排布式为4s2，其可能为钙元素，但也可能为过渡元素，如Fe(3d64s2)，不一定为同族元素，故C错误；D．同主族非金属元素由上向下电负性依次减小，成键电子对之间的斥力越小，键角越小，所以这三种氢化物的键角由大到小的顺序为：NH3、PH3、AsH3，即①>②>③，故D正确；故选D。
3．【答案】C
【解析】A．非金属性越强，简单氢化物稳定性越强，非金属性F>Cl>S>P，所以HF、HCl、H2S、PH3的稳定性依次减弱，故A错误；B．电子层数越多原子半径越大，电子层数相同，核电荷数越小半径越大，所以按Mg、Si、N、F的顺序，原子半径由大变小，故B错误；C．晶体硅和石英中Si原子均形成4个σ键，采取sp3杂化，故C正确；D．根据表格数据可知由I3到I4时电离能发生突变，说明该原子最外层应有3个电子，最可能位于第ⅢA族，故D错误；综上所述答案为C。
4．【答案】C
【解析】A．晶格能的大小与构成离子晶体的离子半径和离子所带电荷数目的多少相关，因为离子半径：Ca2+＞Na+＞Mg2+、F−＞O2−，离子所带的电荷：Ca2+=Mg2+＞Na+、O2−＞F−，故晶格能的大小为MgO>CaO>NaF
>NaCl，故A说法正确；B．该原子的第三电离能远大于第二电离能，故该金属元素是第IIA族元素，与氯气反应时生成二价的阳离子，故B说法正确；C．HgCl2的稀溶液有弱的导电能力说明HgCl2能够部分电离出自由移动的离子，因此HgCl2属于弱电解质，熔融状态的HgCl2不能导电说明HgCl2是共价化合物，属于分子晶体，故C说法错误；D．CO2、BF3、CH4三种分子的空间构型分别为直线哥形、平面三角形和正四面体，分子结构高度对称，属于非极性分子，故D说法正确；答案选C。
【点评】绝大多数盐类物质都属于强电解质、离子化合物、离子晶体，但有少部分盐属于共价化合物，如：AlCl3、BeCl2、SnCl4、HgCl2、GeCl4、AuCl3等。
5．【答案】B
【解析】A．SO2的π电子数=18-(2+5)×2=4，A项错误；B．SO3的π电子数24-(3+6)×2=6，大π键可表示为，B项正确；C．SO3中心原子S的价层电子对数为3+=3，则杂化轨道类型为sp2杂化，C项错误；D．SO2中心原子S的价层电子对数为2+=3，空间构型为V形，SO3中心原子S的价层电子对数为3+=3，空间构型为正三角形，D项错误；答案选B。
高频易错题
1．【答案】A
【解析】电子能量为1s＜2s＜2p，则2p轨道上电子越多、1s、2s轨道上电子越少，其能量越高，则能量由高到低的顺序是②＞①＞④＞③，故合理选项是A。
2．【答案】D
【解析】A．电子排布式为的元素是Al，其最外层有3个电子，失去最外层的3个电子，达到8电子稳定结构，所以铝元素的价态为+3价时最稳定，A正确；B．在同一能级上运动的电子，其自旋状态不同，故其运动状态肯定不同，B正确；C．碳原子核外能量最高的电子为2p能级上的电子，C正确；D．钠原子由时，由激发态转化成基态，应是释放能量，D错误；故选D。
3．【答案】C
【解析】A．C60、Si60、N60都是有分子构成的分子晶体，错误；B．由于C、Si、N原子的价电子不完全相同，因此C60、Si60、N60分子内共用电子对数目不相同，错误；C．物质分子内含有的化学键键能越小，原子结合的牢固性就越差，物质的稳定性就越弱。由于N-N键能小于N≡N，故N60的稳定性弱于N2，正确；D．化学键的键长越短，原子结合的就越牢固，分子就越小，物质的稳定性就越强，而C60、Si60都是分子晶体，结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力就越大，克服分子间作用力使物质熔化或气化消耗的能量就越高，物质的熔沸点就越高。因为分子间作用力：Si60>C60，所以C60熔沸点低于Si60，错误。
4．【答案】D
【解析】A．是汽车尾气中的主要污染物之一，氧化亚氮是大气中的主要温室气体之一，故A错误；B．N2中，存在，有1个键和2个键，键与键之比为2∶1，故B错误；C．N元素的化合价变化为NO中化合价降低，中化合价降低，中化合价升高，每生成22.4L N2，转移电子数3NA，故C错误；D．因结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，但氨气分子间还存在氢键，则的沸点高于，故D正确；故选D．
【点评】水汽（H2O）、二氧化碳（CO2）、氧化亚氮（N2O）、氟利昂、甲烷（CH4）等是地球大气中主要的温室气体。
5．【答案】C
【解析】A．N2与CO原子数、价电子数均相同，为等电子体，但二者化学性质不同，A错误；B．AsCl3分子中As成键电子对为3，孤电子对为1，As以sp3杂化，空间构型为三角锥形，B错误；C．N的最高价氧化物为N2O5，该氧化物晶体中含阴、阳离子分别为NO、NO，NO中N的价层电子对数=3+=3，氮原子的杂化方式为sp2，无孤电子对，分子构型为平面三角形，NO中N的价层电子对数=2+=2，氮原子的杂化方式为sp，分子构型为直线型，C正确；D．结合分子式和球棍模型透视图可知N2H4分子的结构式为，既有极性键(H-N)又有非极性键(N-N)，D错误。答案选C。
精准预测题
1．【答案】A
【解析】A．根据洪特规则，电子分布到能量简并的原子轨道时，优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道，这种排布方式原子的总能量最低，则基态氧原子的价电子排布图为，故A错误；B．NH4F为离子化合物，存在离子键，铵根离子中含有共价键、配位键，故B正确；C．C、Si原子最外层都是4个电子，立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，共价晶体具有很高的硬度，故C正确；D．由于Si原子的半径大于C原子半径，则Si原子与Si原子电子云以“头碰头”形成σ键，“肩并肩”的重叠程度很小，难以形成p-p π键，故D正确；答案选A。
2．【答案】C
【解析】A．分子晶体熔沸点与其分子间作用力成正比，分子间作用力与其相对分子质量成正比，卤族元素单质都是分子晶体且其相对分子质量：Br2
3．【答案】A
【解析】A．同一周期，从左到右第一电离能逐渐增大，故最大的是Cl；同一周期：从左到右，元素的电负性逐渐增大，则Cl的电负性最大，A正确；B．HF的稳定性很强，是因为其分子内的H-F很强，断裂消耗很高能量，与分子之间的氢键无关，B错误；C．在元素周期表中，基态原子价电子排布式为(n-1)d6~8ns2的元素属于第Ⅷ族，而不是第ⅧB族，C错误；D．金刚石、金刚砂(SiC)、单晶硅为共价晶体，由于原子半径C
4．【答案】B
【解析】A．非金属元素的非金属性越强，电负性越大，则电负性由大到小的顺序为F>O>B，故A正确；B．KBF4中的阴离子为BF，中心原子为B，根据价电子理论，中心原子价电子对数=4+（4-4×1）=4，因此杂化方式为sp3，故B错误；C．根据对角线规则，在对角线的元素，性质具有相似性，故C正确；D．晶胞中的K+有2个位于晶胞内部，8个位于晶胞顶点，该晶胞中K+的数目=8×+2=3，则1mol该晶胞含3mol K，因此KBe2BO3F2物质的量为3mol，故D正确；答案选B。
5．【答案】A
【解析】A．该物质含有共价键、配位键和氢键，其中共价键和配位键是化学键，氢键不是化学键，故A错误；B．过渡金属离子Ni2+利用其空轨道与丁二酮肟中的氮原子上的孤电子对形成了配位键，从而形成了配合物，故B正确；C．该化合物中甲基上的碳原子的杂化方式为sp3，和氮原子相连的碳原子的价层电子对数为3，杂化方式为sp2，故C正确；D．该化合物难溶于水，是因为形成了分子内氢键，很难再与水形成氢键，故D正确；故选A。
6．【答案】B
【解析】A．过程①BH4—中硼元素杂化方式是sp3，生成的BH3中硼元素杂化方式是sp2，过程⑤B(OH)中硼元素杂化方式是sp3，故A正确；B．根据电荷得到BH和H2O反应生成H2、BH3和OH−，因此微粒X是过程①中生成的OH−，故B错误；C．根据整个过程得知总反应方程式：NaBH4+4H2O=Na[B(OH)4]+4H2↑，故C正确；D．1mol NaBH4失去8mol电子，标准状况下89.6L H2即物质的量为4mol，失去8mol电子，因此1mol NaBH4的还原能力与标准状况下89.6L H2的还原能力相当，故D正确。综上所述，答案为B。
7．【答案】D
【解析】A．元素M的基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d105s25p5，根据元素的最高正价等于其最外层电子数，故M的最高正化合价为+7价，A错误；B．元素M的基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d105s25p5可知M是第5周期第ⅦA元素，故M不是一种过渡元素，B错误；C．由B项分析可知，M是I元素，故常温下，M的单质呈固态，C错误；D．由M的电子排布式可知，最外层上有7个电子，反应中易得到1个电子达到8电子稳定结构，故M的单质具有较强氧化性，D正确；故答案为：D。
8．【答案】C
【解析】A．N2的电子式中每个N自身有一对孤对电子，即，A错误；B．N价电子排布为2s22p5半满稳定结构，故第一电离能：N>O，B错误；C．P原子可以进行sp3d杂化，故周围最多可以形成5根共价键，而N原子价电子层无d能级，无法进行sp3d杂化，故不能形成NCl5，C正确；D．焰色反应是元素的物理性质，D错误。故答案选C。
9．【答案】C
【解析】X、Y是同周期的两种主族元素，根据逐级电离能（I）数据，X元素I2I1，可知X是ⅠA族元素，Y元素I3I2，Y是ⅡA族元素。A．同周期元素从左到右，电负性增大，所以电负性：X＜Y，故A错误；B、同周期元素从左到右，金属性减弱，所以金属性X>Y，金属性越强，越易与水反应，与水反应剧烈程度：X>Y，故B错误；C．根据逐级电离能（I）数据，X元素I2I1，可知X是ⅠA族元素，X的最外层电子数为1，故C正确；D．根据逐级电离能（I）数据，Y元素I3I2，Y是ⅡA族元素，Y的最高化合价为+2，故D错误；答案选C。
【点评】本题考查元素的性质、元素周期律，重点是根据元素的各级电离能判断出最外层电子数。注意同周期元素从左到右金属性减弱、非金属性增强。
10．【答案】（1）第三周期ⅦA族
（2） ab
（3）
（4） 8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe
【解析】A、D、E、W是中学常见的四种元素，原子序数依次增大，A的原子最外层电子数是次外层的2倍，A为C元素；D的氧化物属于两性氧化物，D为Al；D、E位于同周期，A、D、E的原子最外层电子数之和为14，14-4-3=7，则E为Cl；W是人体必需的微量元素，缺乏W会导致贫血症状，W为；（1）E为Cl，在元素周期表中的位置是第三周期ⅦA族，A与E组成的化合物是常用的溶剂，即CCl4，电子式为，故答案为：第三周期ⅦA族；；（2）a．同周期元素金属性依次减弱，铝在镁的右边，所以金属性弱于镁，所以D的最高价氧化物对应水化物Al(OH)3的碱性弱于Mg(OH)2，故a正确；b．同主族元素非金属性从上到下依次减弱，所以F的非金属性强于Cl，则氢化物稳定性HCl小于HF，故b正确；c．碳单质和二氧化硅制取粗硅：，该反应不能证明碳的还原性比硅强，不能用元素周期表解释，故c错误；故答案为：ab；（3）FeCl3溶液腐蚀通电路板，离子方程式为：，故答案为：；（4）具有磁性的铁的氧化物为Fe3O4，酸性环境下，硝酸根和铁发生反应，NO被还原为NH，铁被氧化为Fe3O4，反应的方程式，Fe3O4和铝发生铝热反应生成铁和氧化铝，方程式：8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe。
11．【答案】（1） 12NA BCD
（2） anm
（3） (1/4，3/4，3/4)
【解析】（1）CN−中碳氮之间为叁键，电子式为，共价三键由一个σ键，两个π键组成，故1个CN−中含有1个σ键，中的配位键也是σ键，共6个配位键，故1mol 中含σ键数目为12NA，中CN−中存在共价键，CN−与亚铁离子之间络合存在配位键，钾离子与之间存在离子键，故选BCD；答案为：；12NA；BCD；（2）硼原子和磷原子的最近距离为晶胞的体对角线的，即nm，根据均摊原则，每个晶胞含有4个硼原子，4个磷原子，，故答案为：nm；；（3）将该晶胞切成8等份，即8个小立方体，原子3位于左上方立方体的体心，根据原子1的坐标为(1/2，1/2，0)，故原子3的坐标为(1/4，3/4，3/4)；故答案为：(1/4，3/4，3/4)。
12．【答案】（1）2 4
（2） Mg元素的原子轨道全充满，较稳定
（3） 分子晶体
（4） 三角锥形 大于 F吸引电子能力大于H，NH3中成键电子对偏向N，斥力大，键角大，NF3中成键电子对偏向F，斥力小，键角小
（5） 2∶1 50
【解析】(1)O是8号元素，其基态原子的核外电子排布式为，占据了2个能层，最高能级为2p，2p轨道上有4个电子且运动状态均不同。(2)同周期从左到右主族元素的第一电离能呈增大的趋势，但Mg元素位于第二周期ⅡA族，原子轨道处于全充满状态，较稳定，其第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能。(3)①根据题给结构片段可知，N有2个键，1个孤电子对，价层电子对数为3，故采取sp2杂化；根据(SN)x的结构可知，晶体中没有空间网状结构且只含共价键，因此(SN)x是分子晶体。②S2Cl2共价化合物，S和S之间及S和Cl之间均以单键相连，结构式为。(4)NH3的中心原子N的价层电子对数为4，有一个孤电子对，故NH3的空间构型为三角锥形。F吸引电子能力大于H，NH3中成键电子对偏向N，斥力大，键角大，NF3中成键电子对偏向F，斥力小，键角小，所以NH3的键角大于NF3的键角。(5)题图结构中如1、3、6、7的O2−围成的正四面体空隙有8个，面心位置6个O2−围成正八面体，将晶体结构补全可知共用1条棱的4个面心的O2−与该棱顶点处的2个O2−也围成正八面体，而这样的正八面体为4个晶胞共有，一个晶胞中正八面体数目，则晶体中正四面体空隙数与正八面体空隙数之比为。由题图可知晶胞结构中O2−数目为，由化学式可知晶胞中原子数目为3，根据化合物中各元素化合价代数和为0，则晶胞中含有2个Fe3+、1个Fe2+，Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中，另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面体空隙中，则填充在正四面体空隙中的Fe3+为1个，有1个Fe3+和1个Fe2+填充在正八面体空隙中，有2个正八面体空隙没有填充阳离子，则有50%的正八面体空隙没有填充阳离子。
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