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2020版高考一轮复习化学江苏专版学案：专题十第六题物质结构与性质题型研究
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第六题
物质结构与性质题型研究
[试题特点]
—————————————————————————————————————
试题多以新材料的结构为背景，考査与原子结构、分子结构和晶体结构相关的知识，着重考查学生们的理解能力和对知识的迁移能力，但其考查的知识点比较基础、解题也比较有规律。因而在解答习题时不应致力于追求解题的数量，而应从解题的方法、技巧、规范等角度反思、归纳与总结。
[做真题—明考查特点]
1．(2018·江苏高考)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2＋催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO和NO，NOx也可在其他条件下被还原为N2。
(1)SO中心原子轨道的杂化类型为________；NO的空间构型为________________(用文字描述)。
[考查中心原子的杂化方式、离子的空间构型]
(2)Fe2＋基态核外电子排布式为_________________________________________。
[考查核外电子排布式的书写]
(3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为__________(填化学式)。[考查等电子体]
(4)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)＝________。[考查化学键的数目]
(5)[Fe(H2O)6]2＋与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2＋中，NO以N原子与Fe2＋形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2＋结构示意图的相应位置补填缺少的配体。
[考查配合物的结构]
解析：(1)SO中S原子的价层电子对数＝＝4，因此S原子为sp3杂化。NO中N原子的价层电子对数＝＝3，因此N原子为sp2杂化，无孤电子对，因此空间构型为平面(正)三角形。(2)Fe原子核外有26个电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去两个电子后，Fe2＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。(3)因为是阴离子，因此在周期表中可将一个O原子左移一个位置变为N原子，即NO为O3的等电子体。(4)N与N可形成三键，因此有1个σ键和2个π键，即两者数目比为1∶2。(5)[Fe(NO)(H2O)5]2＋中有5个H2O和1个NO，题给图示中缺少1个H2O和1个NO，O和N提供孤电子对，根据题给图示结构可补填缺少的H2O和NO配体。
答案：(1)sp3 平面(正)三角形
(2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6
(3)NO (4)1∶2
2．(2017·江苏高考)铁氮化合物(FexNy)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________________。
[考查核外电子排布式的书写]
(2)丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是__________，1 mol丙酮分子中含有σ键的数目为______。
[考查中心原子的杂化方式、化学键数目的确定]
(3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为________________。[考查元素电负性大小的比较]
(4)乙醇的沸点高于丙酮，这是因为________________。
[考查氢键对物质熔沸点的影响]
(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_______________________________________。
[考查晶体的化学式]
解析：(1)Fe为26号元素，Fe3＋基态核外电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5。(2)甲基上的碳原子为sp3杂化，羰基上的碳原子为sp2杂化。单键全为σ键，1个双键中含有1个π键和1个σ键，故1 mol丙酮中含有9 mol σ键。(3)非金属性：H
(2)sp2和sp3 9 mol (3)H
3．(2016·江苏高考)[Zn(CN)4]2－在水溶液中与HCHO发生如下反应：4HCHO＋[Zn(CN)4]2－＋4H＋＋4H2O===[Zn(H2O)4]2＋＋4HOCH2CN
(1)Zn2＋基态核外电子排布式为______________________________________________。
[考查核外电子排布式的书写]
(2)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为__________________________________ mol。
[考查化学键数目的确定]
(3)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是________。
[考查中心原子的杂化方式]
(4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为__________________________________。
[考查等电子体]
(5)[Zn(CN)4]2－中Zn2＋与CN－的C原子形成配位键。不考虑空间构型，[Zn(CN)4]2－的结构可用示意图表示为________。[考查配合物的结构]
解析：(1)Zn为30号元素，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，失去最外层的2个电子即可得到Zn2＋，Zn2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。(2)HCHO的结构式为单键为σ键，双键中有1个σ键和1个π键，1个HCHO分子中含有3个σ键，故1 mol HCHO中含有σ键3 mol。
(3)根据HOCH2CN的结构简式为可知，“CH2”中的C原子形成4个σ键，该碳原子采取sp3杂化；“CN”中的C原子形成1个σ键、2个π键，该碳原子采取sp杂化。
(4)等电子体是指原子总数相同、价电子总数相同的微粒，H2O分子中有3个原子、8个价电子，根据质子—电子互换法可知，符合条件的阴离子为NH。
(5)Zn2＋提供空轨道，CN－中C原子提供孤电子对，两者形成配位键，结构可表示为
答案：(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)
(2)3 (3)sp3和sp (4)NH
[研热点—找解题策略]
年份
试题
知识点
分值
2018
第21题
①中心原子的杂化方式、离子的空间构型；②核外电子排布式的书写；③等电子体；④化学键的数目；⑤配合物的结构
12分
2017
第21题
①核外电子排布式的书写；②中心原子的杂化方式、化学键数目的确定；③元素电负性大小的比较；④氢键对物质熔沸点的影响；⑤晶体的化学式
12分
2016
第21题
①核外电子排布式的书写；②化学键数目的确定；③中心原子的杂化方式；④等电子体；⑤配合物的结构
12分
主要是由“原子或离子电子排布式”“σ键或π键数目”“元素的电负性或第一电离能大小的比较”“杂化轨道类型和分子、离子的空间构型”“等电子体”“配合物的结构”“晶体的化学式或配位数”以及“氢键对物质熔沸点和溶解性的影响”等知识点组成。
1．基态原子核外电子排布的四种表示方法
表示方法
举例
电子排布式
Cr：1s22s22p63s23p63d54s1
简化表示式
Cu：[Ar]3d104s1
价电子排布式
Fe：3d64s2
电子排布图
(或轨道表示式)
2.第一电离能、电负性
(1)元素第一电离能的周期性变化规律
一般规律
同一周期，随着原子序数的增加，元素的第一电离能呈现增大的趋势，稀有气体元素的第一电离能最大，碱金属元素的第一电离能最小。
同一主族，随着电子层数的增加，元素的第一电离能逐渐减小
特殊情况
第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。通常情况下，当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)和全满(p6、d10、f14)结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能
(2)电离能、电负性大小判断
规律
在周期表中，电离能、电负性从左到右逐渐增大，从上往下逐渐减小
特性
同周期主族元素，第ⅡA族(ns2)全充满、第ⅤA族(np3)半充满，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的第ⅢA族和第ⅥA族元素
方法
我们常常应用化合价及物质类别判断电负性的大小，如O与Cl的电负性比较：a.HClO中Cl为＋1价、O为－2价，可知O的电负性大于Cl；b.Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物，可知O的电负性大于Cl
3.σ键、π键的判断
共价单键为σ键；双键或三键，其中一个为σ键，其余为π键。
4．中心原子杂化方式和分子空间构型的相互判断
分子(A为中心原子)
中心原子孤电子对数
中心原子杂化方式
分子构型
示例
AB2
0
sp
直线形
BeCl2、CO2、HCN
1
sp2
V形
SO2、O3
2
sp3
V形
H2O、H2S
AB3
0
sp2
平面三角形
BF3、CH2O、SO3
1
sp3
三角锥形
NH3、H3O＋、PCl3
AB4
0
sp3
正四面体形
CH4、NH、SO
5.氢键
氢原子与氟、氮、氧原子(分子内、分子间)易形成氢键，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。
6．常见等电子体
粒子
通式
价电子总数
立体构型
CO、N2
AX
10e－
直线形
CO2、CNS－、NO、N
AX2
16e－
直线形
SO2、O3、NO
AX2
18e－
V形
CO、NO、SO3
AX3
24e－
平面三角形
PO、SO、ClO
AX3
26e－
三角锥形
CH4、NH
AX4
8e－
正四面体形
SO、PO
AX4
32e－
正四面体形
7.配合物的结构
注意配离子与配位原子、配位数、配位键等。
8．晶胞中粒子数目的计算——均摊法确定晶胞的组成
晶胞一般为长方体(正方体)型，晶胞中不同位置粒子对晶胞的贡献：
如果题干元素未知，需要根据题意推导相应元素，然后再来解答相关问题。电子排布式书写要注意价电子排布与核外电子排布的区别；注意未成对电子与最外层电子的区别；σ键或π键判断关键在于单键与多键区别；等电子体判断分析一定注意原子总数和价电子总数(或电子总数)均相同，化学键特征、空间构型和化学性质相似；杂化形式判断一定根据分子(离子)结构式来分析，晶胞分析一定要运用均摊法；熔沸点高低判断要将晶体类型和微粒作用力结合起来，尤其是氢键对熔沸点的影响。
物质结构与性质综合题设问较多，考査内容较多，但根据《江苏省考试说明》要求的内容，不会出现偏、怪、难的问题，因此要充满信心，分析时要冷静，不能急于求成。要总结思维的技巧和方法，答题时注意规范细致。基础知识是本部分考査的重点，抓牢基础、审题细心、答题严谨，就能囊括基础分。
[练新题—提答题能力]
1．通过反应，可制备有机中间体异氰酸苯酯。
(1)Ni3＋基态核外电子排布式为____________。
(2)异氰酸苯酯分子中碳原子杂化轨道类型是__________，1 mol 异氰酸苯酯分子中含有σ键数目为_______________________________________________________________。
(3)Na、O、C、N四种元素的第一电离能从大到小的顺序为_______________。
(4)C2H5OH 的沸点高于，这是因为__________________________________。
(5)Ni与Al形成的一种合金可用于铸造飞机发动机叶片，其晶胞结构如图所示，该合金的化学式为_______________。
解析：(1)Ni3＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d7或[Ar]3d7。(2)异氰酸苯酯分子中苯环上碳原子杂化是sp2杂化，而—N===C===O中的碳原子杂化是sp杂化；1 mol 异氰酸苯酯分子中含有σ键为14 mol，即14×6.02×1023。(3)在元素周期表中，第一电离能的一般规律是同周期从左向右逐渐增大，同主族从上到下逐渐减小，但是N原子2p能级是半充满状态，能量较低，第一电离能大，所以Na、O、C、N四种元素的第一电离能从大到小的顺序为N>O>C>Na。(4)C2H5OH 在分子间可形成氢键，而不能形成分子间氢键，所以C2H5OH 的沸点高于。(5)根据原子均摊法，该晶胞中Al原子数＝×8＝1，Ni原子数＝×6＝3，所以该合金的化学式为Ni3Al。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d7(或[Ar]3d7)
(2)sp和sp2 14×6.02×1023或14 mol
(3)N＞O＞C＞Na (4)乙醇分子间存在氢键 (5)Ni3Al
2．(2019·南通模拟)在HClO4—NaClO4介质中，K5[Co3＋O4W12O36](简记为Co3＋W)催化氧化NH2OH的过程如图1所示：
(1)Co2＋基态核外电子排布式为_________________________________________。
(2)NH2OH 分子中氮原子轨道的杂化类型是_______，1 mol NH2OH 分子中含有σ键的数目为________。
(3)N、H、O 三种元素的电负性由小到大的顺序为________________________________________________________________________。
(4)ClO 的空间构型为__________。
(5)一种铁、碳形成的间隙化合物的晶体结构如图2所示，其中碳原子位于铁原子形成的八面体的中心，每个铁原子又为两个八面体共用，则该化合物的化学式为________________________________________________________________________。
解析：(1)Co是27号元素，Co的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或 [Ar]3d74s2，则Co2＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d7或[Ar]3d7。(2)NH2OH分子中氮原子轨道的杂化类型是sp3，1 mol NH2OH 分子中含有σ键的数目为 4×6.02×1023或4 mol。(3)同一周期元素，元素的电负性随着原子序数增大而增大，同一主族元素，元素的电负性随着原子序数增大而减小，则N、H、O 三种元素的电负性由小到大的顺序为H
(2)sp3 4×6.02×1023或4 mol
(3)H
(1)与NF3分子互为等电子体的阴离子为________。
(2)铁和氨气在640 ℃可发生置换反应，产物之一的晶胞结构见图1。写出Fe3＋的外围电子排布式：______________，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
(3)维生素B4结构如图2，则1 mol维生素B4分子中含有σ键的数目为________mol。
(4)某配合物的结构如图3，其中含有________(填标号)；
a．极性共价键 b．非极性共价键
c．配位键 d．氢键
其中碳原子的杂化方式有________。
解析：(1) 与NF3分子互为等电子体的阴离子为 ClO或SO。(2) 铁是26号元素，Fe原子核外电子排布式为[Ar] 3d64s2，则Fe3＋的外围电子排布式为3d5；用均摊法分析图1晶胞，Fe：6×＋8×＝4、N：1，即Fe4N，铁和氨气反应的化学方程式：8Fe＋2NH32Fe4N＋3H2。(3)分析图2可知，维生素B4分子中含有5个氢原子，均通过σ键与其他原子结合，4个双键各含1个σ键，6个碳氮单键均为σ键，1个碳碳σ键，则1 mol维生素B4分子中含有σ键的数目为16 mol。(4)分析图3，配合物中含有极性共价键、非极性共价键、配位键、氢键，即abcd都有，含甲基的碳原子的杂化方式为sp3、含双键的碳原子的杂化方式为sp2，故该配合物中碳原子的杂化方式有sp2、sp3两种。
答案：(1)ClO或SO
(2)3d5 8Fe＋2NH32Fe4N＋3H2
(3)16 (4)abcd sp2、sp3
4．铜及其合金是人类最早使用的金属材料。
(1)基态铜原子的电子排布式为______________________________________________。
(2)图1是Cu2O的晶胞，Cu原子配位数为________。
(3)科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键，又含有氢键，其结构示意图可表示如图2。
①SO中S原子的杂化类型为________，写出一个与SO互为等电子体的分子的化学式________________________________________________________________________。
②胆矾的化学式用配合物的形式可表示为____________。1 mol胆矾所含σ键的数目为____________。
解析：(1)铜是29号元素，基态Cu原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar] 3d104s1。(2) 图1是Cu2O的晶胞，两者原子个数比＝∶4＝1∶2，则空心球是O，实心球是Cu，则Cu原子配位数为2。(3)①SO中S原子的杂化类型为sp3杂化，与SO互为等电子体的分子的化学式是CCl4或SiF4或SO2Cl2等。②由图2可知，Cu2＋的配体是H2O，且配位数为4，则胆矾的化学式用配合物的形式可表示为[Cu(H2O)4]SO4·H2O,1 mol胆矾所含σ键的数目为[(2×4＋4)＋4＋2]mol＝18 mol。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
(2)2
(3)①sp3 CCl4、SiF4、SO2Cl2
②[Cu(H2O)4]SO4·H2O 18 mol
5．甘氨酸锌是一种新型食品营养强化剂，可由ZnO与甘氨酸(H2N—CH2—COOH)制备。
(1)Zn2＋基态核外电子排布式为____________________。
(2)甘氨酸分子中碳原子轨道的杂化类型是________，1 mol甘氨酸分子中含有σ键的数目为________。
(3)以氧化锌矿物为原料，提取锌的有关反应为ZnO＋2NH3＋2NH===[Zn(NH3)4]2＋＋H2O。与NH互为等电子体的阴离子为____________，[Zn(NH3)4]2＋的结构可用示意图表示为________________。
(4)闪锌矿的主要成分是一种锌的硫化物，其晶胞结构如图所示，其化学式为________。
解析：(1)Zn是30号元素，根据核外电子的排布规律可知，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，则Zn2＋基态核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。(2)亚甲基上的碳原子采用sp3杂化，羧基中的碳原子采用sp2杂化；1 mol 甘氨酸分子中含有2 mol C—H键、2 mol N—H键、1 mol C—N键、1 mol C—C键、1 mol O—H键、1 mol C—O键、1 mol C===O键，共有σ键的数目为9 mol。(3)与NH互为等电子体的阴离子为BH；[Zn(NH3)4]2＋的结构中NH3中N提供孤电子对与Zn形成配位键，则其可用示意图表示为。(4)由晶胞结构图可知，在这个晶胞中5个Zn原子位于4条棱和体内，9个S原子位于8个顶点和体内，根据均摊法可知，Zn原子个数＝4×＋1＝2，S原子个数＝8×＋1＝2，所以其化学式为ZnS。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)
(2)sp2、sp3 9 mol
(3)BH (4)ZnS
6．(2019·南通模拟)镍、铂、镧等过渡金属单质及化合物在医疗领域有着广泛的应用。
(1)基态原子镍的价电子排布式为____________________。
(2)抗癌药奥沙利铂(又名乙二酸铂)的结构简式如图1所示。
①分子中氮原子轨道的杂化类型是__________，C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_______________________________________________。
②1 mol乙二酸分子中含有σ键的数目为________。
(3)碳酸镧[La2(CO3)3]可用于治疗高磷血症。写出与 CO －互为等电子体的一种分子的化学式：________________________________________________________________________。
(4)镧镰合金可用于储氢，储氢之后所得晶体的化学式为LaNi5(H2)3，其晶体的最小重复结构单元如图2所示(⊕、○、代表储氢之后晶体中的三种微粒)。图中代表的微粒是________。
解析：(1)Ni是28号元素，根据核外电子的排布规律可知，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，则基态原子镍的价电子排布式为3d84s2。(2)①分子中氮原子形成3个σ键、还有1对孤电子对，则分子中氮原子轨道的杂化类型是sp3; C、N、O三种元素的第一电离能由大到小顺序为N>O>C。②1 mol乙二酸分子中含有1 mol C—C键、2 mol C—O键、2 mol C===O键、2 mol O—H 键，故共还有σ键的数目为7 mol。(3)与 CO －互为等电子体的一种分子的化学式为SO3 或BF3。(4)根据均摊法其晶体中⊕有8×＝1个、○有8×＋1＝5个、有8×＋2×＝3个，分别代表La、Ni、H2，故图中代表的微粒是H2。
答案：(1)3d84s2 (2)①sp3 N>O>C ②7 mol
(3)SO3 (4)H2
7．(2019·黄桥中学调研)硝基苯可与金属Fe、盐酸反应生成苯胺和FeCl2，反应如下：
(1)写出Fe2＋基态核外电子排布式：______________________________________。
(2)苯胺分子中C、N原子的杂化方式分别是____________________________________。
1 mol苯胺分子中含σ键的数目是________。
(3)苯胺与盐酸反应可生成氯化苯胺盐氯化苯胺盐中含有的化学键有________________________________________________________________________。
(4)苯胺在水中的溶解度大于硝基苯，其原因是_______________________________________________________________________。
(5)金属铁单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示。则两种晶胞中Fe原子的配位数之比为________。
解析：(1)铁是26号元素，基态Fe原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，则Fe2＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6 或[Ar]3d6。(2)苯胺分子中C原子形成3个σ键，无孤电子对，杂化方式是sp2；N原子形成3个σ键，有1对孤电子对，杂化方式是sp3。1 mol苯胺分子中含6 mol C—C σ键、1 mol C—N σ键、5 mol C—H σ键、2 mol N—H σ键，共含有σ键的数目是14 mol。(3)苯胺与盐酸反应可生成氯化苯胺盐氯化苯胺盐中含有的化学键有共价键、离子键(配位键)。(4)苯胺在水中的溶解度大于硝基苯，其原因是苯胺分子与水分子间可以形成氢键，而硝基苯分子与水分子间不能形成氢键。(5)体心立方和面心立方两种晶胞中Fe原子的配位数分别是8和12，则配位数之比为2∶3。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)
(2)sp2、sp3 14 mol
(3)共价键、离子键、配位键(配位键可以不写)
(4)苯胺分子与水分子间可以形成氢键
(5)2∶3
物质结构与性质题型研究
[试题特点]
—————————————————————————————————————
试题多以新材料的结构为背景，考査与原子结构、分子结构和晶体结构相关的知识，着重考查学生们的理解能力和对知识的迁移能力，但其考查的知识点比较基础、解题也比较有规律。因而在解答习题时不应致力于追求解题的数量，而应从解题的方法、技巧、规范等角度反思、归纳与总结。
[做真题—明考查特点]
1．(2018·江苏高考)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2＋催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO和NO，NOx也可在其他条件下被还原为N2。
(1)SO中心原子轨道的杂化类型为________；NO的空间构型为________________(用文字描述)。
[考查中心原子的杂化方式、离子的空间构型]
(2)Fe2＋基态核外电子排布式为_________________________________________。
[考查核外电子排布式的书写]
(3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为__________(填化学式)。[考查等电子体]
(4)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)＝________。[考查化学键的数目]
(5)[Fe(H2O)6]2＋与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2＋中，NO以N原子与Fe2＋形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2＋结构示意图的相应位置补填缺少的配体。
[考查配合物的结构]
解析：(1)SO中S原子的价层电子对数＝＝4，因此S原子为sp3杂化。NO中N原子的价层电子对数＝＝3，因此N原子为sp2杂化，无孤电子对，因此空间构型为平面(正)三角形。(2)Fe原子核外有26个电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去两个电子后，Fe2＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。(3)因为是阴离子，因此在周期表中可将一个O原子左移一个位置变为N原子，即NO为O3的等电子体。(4)N与N可形成三键，因此有1个σ键和2个π键，即两者数目比为1∶2。(5)[Fe(NO)(H2O)5]2＋中有5个H2O和1个NO，题给图示中缺少1个H2O和1个NO，O和N提供孤电子对，根据题给图示结构可补填缺少的H2O和NO配体。
答案：(1)sp3 平面(正)三角形
(2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6
(3)NO (4)1∶2
2．(2017·江苏高考)铁氮化合物(FexNy)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________________。
[考查核外电子排布式的书写]
(2)丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是__________，1 mol丙酮分子中含有σ键的数目为______。
[考查中心原子的杂化方式、化学键数目的确定]
(3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为________________。[考查元素电负性大小的比较]
(4)乙醇的沸点高于丙酮，这是因为________________。
[考查氢键对物质熔沸点的影响]
(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_______________________________________。
[考查晶体的化学式]
解析：(1)Fe为26号元素，Fe3＋基态核外电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5。(2)甲基上的碳原子为sp3杂化，羰基上的碳原子为sp2杂化。单键全为σ键，1个双键中含有1个π键和1个σ键，故1 mol丙酮中含有9 mol σ键。(3)非金属性：H
(2)sp2和sp3 9 mol (3)H
3．(2016·江苏高考)[Zn(CN)4]2－在水溶液中与HCHO发生如下反应：4HCHO＋[Zn(CN)4]2－＋4H＋＋4H2O===[Zn(H2O)4]2＋＋4HOCH2CN
(1)Zn2＋基态核外电子排布式为______________________________________________。
[考查核外电子排布式的书写]
(2)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为__________________________________ mol。
[考查化学键数目的确定]
(3)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是________。
[考查中心原子的杂化方式]
(4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为__________________________________。
[考查等电子体]
(5)[Zn(CN)4]2－中Zn2＋与CN－的C原子形成配位键。不考虑空间构型，[Zn(CN)4]2－的结构可用示意图表示为________。[考查配合物的结构]
解析：(1)Zn为30号元素，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，失去最外层的2个电子即可得到Zn2＋，Zn2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。(2)HCHO的结构式为单键为σ键，双键中有1个σ键和1个π键，1个HCHO分子中含有3个σ键，故1 mol HCHO中含有σ键3 mol。
(3)根据HOCH2CN的结构简式为可知，“CH2”中的C原子形成4个σ键，该碳原子采取sp3杂化；“CN”中的C原子形成1个σ键、2个π键，该碳原子采取sp杂化。
(4)等电子体是指原子总数相同、价电子总数相同的微粒，H2O分子中有3个原子、8个价电子，根据质子—电子互换法可知，符合条件的阴离子为NH。
(5)Zn2＋提供空轨道，CN－中C原子提供孤电子对，两者形成配位键，结构可表示为
答案：(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)
(2)3 (3)sp3和sp (4)NH
[研热点—找解题策略]
年份
试题
知识点
分值
2018
第21题
①中心原子的杂化方式、离子的空间构型；②核外电子排布式的书写；③等电子体；④化学键的数目；⑤配合物的结构
12分
2017
第21题
①核外电子排布式的书写；②中心原子的杂化方式、化学键数目的确定；③元素电负性大小的比较；④氢键对物质熔沸点的影响；⑤晶体的化学式
12分
2016
第21题
①核外电子排布式的书写；②化学键数目的确定；③中心原子的杂化方式；④等电子体；⑤配合物的结构
12分
主要是由“原子或离子电子排布式”“σ键或π键数目”“元素的电负性或第一电离能大小的比较”“杂化轨道类型和分子、离子的空间构型”“等电子体”“配合物的结构”“晶体的化学式或配位数”以及“氢键对物质熔沸点和溶解性的影响”等知识点组成。
1．基态原子核外电子排布的四种表示方法
表示方法
举例
电子排布式
Cr：1s22s22p63s23p63d54s1
简化表示式
Cu：[Ar]3d104s1
价电子排布式
Fe：3d64s2
电子排布图
(或轨道表示式)
2.第一电离能、电负性
(1)元素第一电离能的周期性变化规律
一般规律
同一周期，随着原子序数的增加，元素的第一电离能呈现增大的趋势，稀有气体元素的第一电离能最大，碱金属元素的第一电离能最小。
同一主族，随着电子层数的增加，元素的第一电离能逐渐减小
特殊情况
第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。通常情况下，当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)和全满(p6、d10、f14)结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能
(2)电离能、电负性大小判断
规律
在周期表中，电离能、电负性从左到右逐渐增大，从上往下逐渐减小
特性
同周期主族元素，第ⅡA族(ns2)全充满、第ⅤA族(np3)半充满，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的第ⅢA族和第ⅥA族元素
方法
我们常常应用化合价及物质类别判断电负性的大小，如O与Cl的电负性比较：a.HClO中Cl为＋1价、O为－2价，可知O的电负性大于Cl；b.Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物，可知O的电负性大于Cl
3.σ键、π键的判断
共价单键为σ键；双键或三键，其中一个为σ键，其余为π键。
4．中心原子杂化方式和分子空间构型的相互判断
分子(A为中心原子)
中心原子孤电子对数
中心原子杂化方式
分子构型
示例
AB2
0
sp
直线形
BeCl2、CO2、HCN
1
sp2
V形
SO2、O3
2
sp3
V形
H2O、H2S
AB3
0
sp2
平面三角形
BF3、CH2O、SO3
1
sp3
三角锥形
NH3、H3O＋、PCl3
AB4
0
sp3
正四面体形
CH4、NH、SO
5.氢键
氢原子与氟、氮、氧原子(分子内、分子间)易形成氢键，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。
6．常见等电子体
粒子
通式
价电子总数
立体构型
CO、N2
AX
10e－
直线形
CO2、CNS－、NO、N
AX2
16e－
直线形
SO2、O3、NO
AX2
18e－
V形
CO、NO、SO3
AX3
24e－
平面三角形
PO、SO、ClO
AX3
26e－
三角锥形
CH4、NH
AX4
8e－
正四面体形
SO、PO
AX4
32e－
正四面体形
7.配合物的结构
注意配离子与配位原子、配位数、配位键等。
8．晶胞中粒子数目的计算——均摊法确定晶胞的组成
晶胞一般为长方体(正方体)型，晶胞中不同位置粒子对晶胞的贡献：
如果题干元素未知，需要根据题意推导相应元素，然后再来解答相关问题。电子排布式书写要注意价电子排布与核外电子排布的区别；注意未成对电子与最外层电子的区别；σ键或π键判断关键在于单键与多键区别；等电子体判断分析一定注意原子总数和价电子总数(或电子总数)均相同，化学键特征、空间构型和化学性质相似；杂化形式判断一定根据分子(离子)结构式来分析，晶胞分析一定要运用均摊法；熔沸点高低判断要将晶体类型和微粒作用力结合起来，尤其是氢键对熔沸点的影响。
物质结构与性质综合题设问较多，考査内容较多，但根据《江苏省考试说明》要求的内容，不会出现偏、怪、难的问题，因此要充满信心，分析时要冷静，不能急于求成。要总结思维的技巧和方法，答题时注意规范细致。基础知识是本部分考査的重点，抓牢基础、审题细心、答题严谨，就能囊括基础分。
[练新题—提答题能力]
1．通过反应，可制备有机中间体异氰酸苯酯。
(1)Ni3＋基态核外电子排布式为____________。
(2)异氰酸苯酯分子中碳原子杂化轨道类型是__________，1 mol 异氰酸苯酯分子中含有σ键数目为_______________________________________________________________。
(3)Na、O、C、N四种元素的第一电离能从大到小的顺序为_______________。
(4)C2H5OH 的沸点高于，这是因为__________________________________。
(5)Ni与Al形成的一种合金可用于铸造飞机发动机叶片，其晶胞结构如图所示，该合金的化学式为_______________。
解析：(1)Ni3＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d7或[Ar]3d7。(2)异氰酸苯酯分子中苯环上碳原子杂化是sp2杂化，而—N===C===O中的碳原子杂化是sp杂化；1 mol 异氰酸苯酯分子中含有σ键为14 mol，即14×6.02×1023。(3)在元素周期表中，第一电离能的一般规律是同周期从左向右逐渐增大，同主族从上到下逐渐减小，但是N原子2p能级是半充满状态，能量较低，第一电离能大，所以Na、O、C、N四种元素的第一电离能从大到小的顺序为N>O>C>Na。(4)C2H5OH 在分子间可形成氢键，而不能形成分子间氢键，所以C2H5OH 的沸点高于。(5)根据原子均摊法，该晶胞中Al原子数＝×8＝1，Ni原子数＝×6＝3，所以该合金的化学式为Ni3Al。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d7(或[Ar]3d7)
(2)sp和sp2 14×6.02×1023或14 mol
(3)N＞O＞C＞Na (4)乙醇分子间存在氢键 (5)Ni3Al
2．(2019·南通模拟)在HClO4—NaClO4介质中，K5[Co3＋O4W12O36](简记为Co3＋W)催化氧化NH2OH的过程如图1所示：
(1)Co2＋基态核外电子排布式为_________________________________________。
(2)NH2OH 分子中氮原子轨道的杂化类型是_______，1 mol NH2OH 分子中含有σ键的数目为________。
(3)N、H、O 三种元素的电负性由小到大的顺序为________________________________________________________________________。
(4)ClO 的空间构型为__________。
(5)一种铁、碳形成的间隙化合物的晶体结构如图2所示，其中碳原子位于铁原子形成的八面体的中心，每个铁原子又为两个八面体共用，则该化合物的化学式为________________________________________________________________________。
解析：(1)Co是27号元素，Co的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或 [Ar]3d74s2，则Co2＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d7或[Ar]3d7。(2)NH2OH分子中氮原子轨道的杂化类型是sp3，1 mol NH2OH 分子中含有σ键的数目为 4×6.02×1023或4 mol。(3)同一周期元素，元素的电负性随着原子序数增大而增大，同一主族元素，元素的电负性随着原子序数增大而减小，则N、H、O 三种元素的电负性由小到大的顺序为H
(2)sp3 4×6.02×1023或4 mol
(3)H
(1)与NF3分子互为等电子体的阴离子为________。
(2)铁和氨气在640 ℃可发生置换反应，产物之一的晶胞结构见图1。写出Fe3＋的外围电子排布式：______________，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
(3)维生素B4结构如图2，则1 mol维生素B4分子中含有σ键的数目为________mol。
(4)某配合物的结构如图3，其中含有________(填标号)；
a．极性共价键 b．非极性共价键
c．配位键 d．氢键
其中碳原子的杂化方式有________。
解析：(1) 与NF3分子互为等电子体的阴离子为 ClO或SO。(2) 铁是26号元素，Fe原子核外电子排布式为[Ar] 3d64s2，则Fe3＋的外围电子排布式为3d5；用均摊法分析图1晶胞，Fe：6×＋8×＝4、N：1，即Fe4N，铁和氨气反应的化学方程式：8Fe＋2NH32Fe4N＋3H2。(3)分析图2可知，维生素B4分子中含有5个氢原子，均通过σ键与其他原子结合，4个双键各含1个σ键，6个碳氮单键均为σ键，1个碳碳σ键，则1 mol维生素B4分子中含有σ键的数目为16 mol。(4)分析图3，配合物中含有极性共价键、非极性共价键、配位键、氢键，即abcd都有，含甲基的碳原子的杂化方式为sp3、含双键的碳原子的杂化方式为sp2，故该配合物中碳原子的杂化方式有sp2、sp3两种。
答案：(1)ClO或SO
(2)3d5 8Fe＋2NH32Fe4N＋3H2
(3)16 (4)abcd sp2、sp3
4．铜及其合金是人类最早使用的金属材料。
(1)基态铜原子的电子排布式为______________________________________________。
(2)图1是Cu2O的晶胞，Cu原子配位数为________。
(3)科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键，又含有氢键，其结构示意图可表示如图2。
①SO中S原子的杂化类型为________，写出一个与SO互为等电子体的分子的化学式________________________________________________________________________。
②胆矾的化学式用配合物的形式可表示为____________。1 mol胆矾所含σ键的数目为____________。
解析：(1)铜是29号元素，基态Cu原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar] 3d104s1。(2) 图1是Cu2O的晶胞，两者原子个数比＝∶4＝1∶2，则空心球是O，实心球是Cu，则Cu原子配位数为2。(3)①SO中S原子的杂化类型为sp3杂化，与SO互为等电子体的分子的化学式是CCl4或SiF4或SO2Cl2等。②由图2可知，Cu2＋的配体是H2O，且配位数为4，则胆矾的化学式用配合物的形式可表示为[Cu(H2O)4]SO4·H2O,1 mol胆矾所含σ键的数目为[(2×4＋4)＋4＋2]mol＝18 mol。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
(2)2
(3)①sp3 CCl4、SiF4、SO2Cl2
②[Cu(H2O)4]SO4·H2O 18 mol
5．甘氨酸锌是一种新型食品营养强化剂，可由ZnO与甘氨酸(H2N—CH2—COOH)制备。
(1)Zn2＋基态核外电子排布式为____________________。
(2)甘氨酸分子中碳原子轨道的杂化类型是________，1 mol甘氨酸分子中含有σ键的数目为________。
(3)以氧化锌矿物为原料，提取锌的有关反应为ZnO＋2NH3＋2NH===[Zn(NH3)4]2＋＋H2O。与NH互为等电子体的阴离子为____________，[Zn(NH3)4]2＋的结构可用示意图表示为________________。
(4)闪锌矿的主要成分是一种锌的硫化物，其晶胞结构如图所示，其化学式为________。
解析：(1)Zn是30号元素，根据核外电子的排布规律可知，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，则Zn2＋基态核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。(2)亚甲基上的碳原子采用sp3杂化，羧基中的碳原子采用sp2杂化；1 mol 甘氨酸分子中含有2 mol C—H键、2 mol N—H键、1 mol C—N键、1 mol C—C键、1 mol O—H键、1 mol C—O键、1 mol C===O键，共有σ键的数目为9 mol。(3)与NH互为等电子体的阴离子为BH；[Zn(NH3)4]2＋的结构中NH3中N提供孤电子对与Zn形成配位键，则其可用示意图表示为。(4)由晶胞结构图可知，在这个晶胞中5个Zn原子位于4条棱和体内，9个S原子位于8个顶点和体内，根据均摊法可知，Zn原子个数＝4×＋1＝2，S原子个数＝8×＋1＝2，所以其化学式为ZnS。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)
(2)sp2、sp3 9 mol
(3)BH (4)ZnS
6．(2019·南通模拟)镍、铂、镧等过渡金属单质及化合物在医疗领域有着广泛的应用。
(1)基态原子镍的价电子排布式为____________________。
(2)抗癌药奥沙利铂(又名乙二酸铂)的结构简式如图1所示。
①分子中氮原子轨道的杂化类型是__________，C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_______________________________________________。
②1 mol乙二酸分子中含有σ键的数目为________。
(3)碳酸镧[La2(CO3)3]可用于治疗高磷血症。写出与 CO －互为等电子体的一种分子的化学式：________________________________________________________________________。
(4)镧镰合金可用于储氢，储氢之后所得晶体的化学式为LaNi5(H2)3，其晶体的最小重复结构单元如图2所示(⊕、○、代表储氢之后晶体中的三种微粒)。图中代表的微粒是________。
解析：(1)Ni是28号元素，根据核外电子的排布规律可知，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，则基态原子镍的价电子排布式为3d84s2。(2)①分子中氮原子形成3个σ键、还有1对孤电子对，则分子中氮原子轨道的杂化类型是sp3; C、N、O三种元素的第一电离能由大到小顺序为N>O>C。②1 mol乙二酸分子中含有1 mol C—C键、2 mol C—O键、2 mol C===O键、2 mol O—H 键，故共还有σ键的数目为7 mol。(3)与 CO －互为等电子体的一种分子的化学式为SO3 或BF3。(4)根据均摊法其晶体中⊕有8×＝1个、○有8×＋1＝5个、有8×＋2×＝3个，分别代表La、Ni、H2，故图中代表的微粒是H2。
答案：(1)3d84s2 (2)①sp3 N>O>C ②7 mol
(3)SO3 (4)H2
7．(2019·黄桥中学调研)硝基苯可与金属Fe、盐酸反应生成苯胺和FeCl2，反应如下：
(1)写出Fe2＋基态核外电子排布式：______________________________________。
(2)苯胺分子中C、N原子的杂化方式分别是____________________________________。
1 mol苯胺分子中含σ键的数目是________。
(3)苯胺与盐酸反应可生成氯化苯胺盐氯化苯胺盐中含有的化学键有________________________________________________________________________。
(4)苯胺在水中的溶解度大于硝基苯，其原因是_______________________________________________________________________。
(5)金属铁单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示。则两种晶胞中Fe原子的配位数之比为________。
解析：(1)铁是26号元素，基态Fe原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，则Fe2＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6 或[Ar]3d6。(2)苯胺分子中C原子形成3个σ键，无孤电子对，杂化方式是sp2；N原子形成3个σ键，有1对孤电子对，杂化方式是sp3。1 mol苯胺分子中含6 mol C—C σ键、1 mol C—N σ键、5 mol C—H σ键、2 mol N—H σ键，共含有σ键的数目是14 mol。(3)苯胺与盐酸反应可生成氯化苯胺盐氯化苯胺盐中含有的化学键有共价键、离子键(配位键)。(4)苯胺在水中的溶解度大于硝基苯，其原因是苯胺分子与水分子间可以形成氢键，而硝基苯分子与水分子间不能形成氢键。(5)体心立方和面心立方两种晶胞中Fe原子的配位数分别是8和12，则配位数之比为2∶3。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)
(2)sp2、sp3 14 mol
(3)共价键、离子键、配位键(配位键可以不写)
(4)苯胺分子与水分子间可以形成氢键
(5)2∶3
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