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2020版《名师导学》高考新课标化学第一轮总复习讲义：大题突破（五） 物质结构与性质
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大题突破(五) 物质结构与性质
(对应复习讲义第181页)
[题型解读]
该题型专题是根据高考化学大题选做题《物质结构与性质》设计的。该题型的特点一般有三类：一类是指定一种重要元素从不同的角度设计若干问题考查物质结构与性质的重点知识；二类是指定若干不同元素或与反应有关的元素，从不同角度设计问题考查结构与性质的差异；三类是根据题干叙述推断出若干元素，然后设计问题考查物质结构与性质的有关重要知识。类型1 以指定的一种元素为载体考查物质结构与性质
[典例示范]
(15分)(2016·全国卷Ⅰ)锗(Ge)是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题：
(1)基态Ge原子的核外电子排布式①为[Ar]________________，有________个未成对电子②。
(2)Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、叁键，但Ge原子之间难以形成双键或叁键③。从原子结构角度分析，原因是________________________________________________________________________。
(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点④，分析其变化规律及原因________________________________________________________________________。
GeCl4
GeBr4
GeI4
熔点/℃
－49.5
26
146
沸点/℃
83.1
186
约400
(4)光催化还原CO2制备CH4反应中，带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O⑤电负性由大至小的顺序是________。
(5)Ge单晶具有金刚石型结构⑥，其中Ge原子的杂化方式为________，微粒之间存在的作用力是________________________________________________________________________。
(6)晶胞有两个基本要素：
①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0，0，0)；B为；C为。则D原子的坐标⑦参数为________。
②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a＝565.76 pm，其密度⑧为________g·cm－3(列出计算式即可)。,[研题·破题]
①Ge(第四周期ⅣA族)→32个电子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2
②未成对电子是轨道内只有一个电子
③双键或三键―→说明含π键―→π键由p－p轨道“肩并肩”重叠而成，要求原子半径较小
④熔、沸点较低―→分子晶体
⑤电负性指吸引电子的能力，非金属性越强，电负性越大
⑥Ge晶体为原子晶体
⑦D原子在晶胞的左后下方处
⑧ρ＝
＝[答案与评分] (1)3d104s24p2 2 (每空2分，共4分)
(2)Ge原子半径大，原子间形成的σ单键较长，pp轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键 (2分)
(3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似，分子量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强
(2分)
(4)O>Ge>Zn (1分)
(5)sp3 共价键 (每空1分，共2分)
(6)① (2分)
②×107 (2分)
[母题变式] (1)Ge元素有＋4价、＋2价两种化合价，其中＋4价的化合物比＋2价的化合物稳定，则GeCl2应具有较强的________(填“氧化性”或“还原性”)。
(2)Ge单晶具有金刚石型结构，Ge原子不能形成密堆积的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[答案] (1)还原性
(2)Ge晶体中粒子作用力为共价键，而共价键具有方向性和饱和性
[跟踪训练]
钛被称为继铁、铝之后的第三金属，制备金属钛的一种流程如下：
请回答下列问题：
(1)基态钛原子的价层电子排布图为________，其原子核外共有________种运动状态不同的电子，Ti形成的＋4价化合物最稳定，原因是________。金属钛晶胞如图1所示，为________(填堆积方式)堆积。
(2)已知TiCl4在通常情况下是无色液体，熔点为－37 ℃，沸点为136 ℃，可知TiCl4为________晶体。用锌处理TiCl4的HCl溶液，后经不同处理可得到两种不同的TiCl3·6H2O晶体：[Ti(H2O)6]Cl3(紫色)、[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O(绿色)。两者配位数________(填“相同”或“不同”)，绿色晶体中的配体是________。
(3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如图2所示。化合物乙的沸点明显高于化合物甲，主要原因是________。化合物乙中采取sp3杂化的原子的第一电离能由大到小的顺序为________。
CH3OCH2CO
化合物甲
CH3OCH2CNH2HCH3
化合物乙
图2
(4)硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子，结构如图3所示。该阳离子为________。
(5)钙钛矿晶体的结构如图4所示。钛离子位于立方晶胞的顶点，被________个氧离子包围成配位八面体；钙离子位于立方晶胞的体心，被________个氧离子包围。钙钛矿晶体的化学式为________。
[答案] (1)
3d
↑
↑
4s
↑↓
22
最外层达到8电子稳定结构 六方最密
(2)分子 相同 H2O、Cl－
(3)化合物乙分子间形成氢键 N>O>C
(4)TiO2＋(或[TiO])
(5)6 12 CaTiO3类型2 以同族或有联系的一类元素为载体考查物质结构与性质
[典例示范]
(15分)(2017·全国卷Ⅲ)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋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①核外电子排布式为________________________________________________________________________。
元素Mn与O中，第一电离能②较大的是________，基态原子核外未成对电子③数较多的是________。
(2)CO2和CH3OH④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⑤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(NO3)中的化学键除了σ键外，还存在________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式⑦，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⑧，晶胞参数为a′＝0.448 nm，则r(Mn2＋)为________nm。,[研题·破题]
①Co为27号元素―→1s22s22p63s23p63d74s2
②第一电离能指失去一个电子需要的能量，O是非金属难失去电子
③未成对电子指的是一个原子轨道只有一个电子即，O的2p4为
↑↓
↑
↑
，Mn的3d5为
↑
↑
↑
↑
↑
④CO2和CH3OH的结构式分别为CO，CHHHOH⇒杂化方式分别为sp，sp3
⑤4种物质为CO2、H2、CH3OH、H2O，均为分子晶体。H2O、CH3OH存在分子间氢键，但H2O形成的氢键较多
⑥Mn(NO3)2为离子化合物
⑦面心立方最密堆积―→面对角线上的O2－紧密接触―→4r(O2－)＝a
⑧MnO属于NaCl型结构―→Mn2＋与O2－在棱上紧密接触―→2r(O2－)＋2r(Mn2＋)＝a′＝0.448 nm
[答案与评分]
(1)[Ar]3d74s2(或1s22s22p63s23p63d74s2)(2分) O Mn(每空1分，共2分)
(2)sp sp3 (每空1分，共2分)
(3)H2O>CH3OH>CO2>H2 (1分)
H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大，范德华力较大 (2分，要点不全不给分)
(4)离子键和π键(π键) (每空1分，共2分)
(5)0.148 0.076 (每空2分，共4分)
[母题变式] (1)CH3OH易溶于水的理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)Co的价电子轨道表示式为________________________________________________________________________。
(3)MnO的晶胞参数为a′＝0.448 nm，阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol－1，MnO的摩尔质量为71 g/mol，则MnO晶体的密度为________g·cm－3。(列式即可)[答案] 1)CH3OH和水均为极性分子，相似相溶，且CH3OH与H2O可形成分子间氢键
(2)
3d
↑↓
↑↓
↑
↑
↑
4s
↑↓
(3)
[跟踪训练]
太阳能电池板材料除单晶硅外，还有铜、硒、氮、硼、镓、镁、钙等化学物质。
(1)基态亚铜离子(Cu＋)的价层电子排布式为________；高温下CuO容易转化为Cu2O，试从原子结构角度解释原因：________________________________________________________________________。
(2)氮元素原子的第一电离能在同周期中从大到小排第________位；NaN3是传统安全气囊中使用的气体发生剂，与其阴离子互为等电子体的分子、离子分别是________________________________________________________________________
________(各举1例)，N的立体构型是________________________________________________________________________。
(3)镓元素、硼元素位于同一主族，均具有缺电子性(价电子数少于价层轨道数)。氮化镓(GaN)的晶体结构如图1所示，晶体中N、Ga原子的轨道杂化类型________(填“相同”或“不同”)。判断该晶体结构中存在配位键的依据是
________________________________________________________________________。
(4)晶体硼的结构单元是正二十面体，每个单元中有12个硼原子(如图2)，其中有两个原子为10B，其余为11B，则该结构单元有________种不同的结构类型。
(5)如图3为碳化硅的晶胞。已知：碳的原子半径为a×10－8cm，硅的原子半径为b×10－8cm，假设碳、硅原子是刚性小球，在晶体中彼此相切，计算碳化硅晶体的密度为________(只要求列出算式)g/cm3，查表知该密度比实测值偏小，其原因可能是________________________________________________________________________。
(6)难溶碳酸盐受热易分解，试比较MgCO3和CaCO3的稳定性，并说明理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[解析] (1)本问考查核外电子排布。亚铜离子的价层电子排布处于稳定的全充满状态，故高温下CuO易转化为Cu2O。
(2)本问考查电离能含义和元素周期律。N的价层电子排布呈半充满状态，故N的第一电离能比O的大，氮元素原子的第一电离能在同周期中从大到小排第3位。根据等电子体的结构相似可推知N的立体构型。
(3)本问考查杂化类型、配合物的成键情况。因Ga原子缺电子，价层有空轨道，N原子的孤对电子进入Ga原子的价层空轨道形成配位键，各自达到稳定结构。
(4)本问考查晶胞的组成。根据空间对称情况，从上往下分为1、5、5、1个B原子，故有3种类型。
(5)本问考查晶胞的组成并进行相关计算。根据“相切”这一信息结合原子半径进行计算，但形成共价键时原子间有部分重叠，实际体积应偏小，故计算得到的密度会比实测值偏小。
(6)本问考查离子晶体的结构微粒及微粒间的作用力的区别。碳酸盐分解时破坏的是碳原子与氧原子间的共价键，镁离子的半径小，对阴离子的作用更强，有助于共价键的断裂，故碳酸镁稳定性弱些。
[答案] (1)3d10 Cu2O中Cu＋的价层电子排布处于稳定的全充满状态
(2)3 CO2、SCN－(其他答案合理即可) 直线形
(3)相同 GaN晶体中，每个Ga原子与4个氮原子结合，而Ga原子只有3个价电子，且价层有空轨道，故需N原子提供孤电子对形成配位键
(4)3
(5)
碳、硅原子间形成共价键，发生部分重叠，使碳、硅原子间的实际距离比两个原子半径之和要小，所以计算得到的晶胞体积比实际的偏大，计算得到的密度比实测值偏小
(6)稳定性CaCO3>MgCO3，碳酸盐的热分解是由于晶体中的阳离子结合碳酸根离子中的氧离子，从而使碳酸根离子分解为二氧化碳分子，产物中氧化镁和氧化钙均为离子晶体，因为镁离子的半径小于钙离子的半径，氧化镁的晶格能较大，更稳定，更易于生成类型3 以推断元素为载体考查物质结构与性质
[典例示范]
(15分)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同①，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族②；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子③。回答下列问题：
(1)b、c、d中第一电离能④最大的是________(填元素符号)，e的价层电子轨道示意图为________。
(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形⑤，该分子的中心原子的杂化方式为________；分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是________(填化学式，写出两种)。
(3)这些元素形成的含氧酸⑥中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是________；酸根呈三角锥结构的酸是________。(填化学式)
(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构⑦如图1，则e离子的电荷为________。
(5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。⑧该化合物中，阴离子为________，阳离子中存在的化学键类型有________；该化合物加热时首先失去的组分是________，判断理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
,
[研题·破题]
①推出a为H
②推出c为O继而确定b为N，d为S
③推出e为1s22s22p63s23p63d104s1即29号Cu
④ⅤA、ⅡA比同周期相邻两族的第一电离能都大
⑤三角锥形―→杂化类型为sp3
⑥形成的含氧酸有HNO3、HNO2、H2SO4、H2SO3
⑦根据图1可知c、e形成的化合物的化学式为Cu2O―→Cu的化合价为＋1价
⑧可推出阴离子为SO，阳离子为
[Cu(NH3)4·(H2O)2]2＋[答案与评分] (1)N
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
3d
↑
4s
(每空1分，共2分)
(2)sp3(1分) H2O2、N2H4(2分)
(3)HNO2、HNO3(2分) H2SO3(1分)
(4)＋1(2分)
(5)SO(1分) 共价键和配位键(2分) H2O(1分) H2O与Cu2＋的配位键比NH3与Cu2＋的弱(1分)
[母题变式] (1)SO、SO、NO、NO的杂化类型分别为________。
(2)题中图1中c的配位数为________。
(3)1 mol[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋中σ键数目为________。
[答案] (1)sp3、sp3、sp2、sp2 (2)4 (3)22NA
[跟踪训练]
已知A、B、C、D、E五种元素是周期表中前四周期元素，且原子序数依次增大。其中A、B、C为同周期的非金属元素，且B、C原子中均有两个未成对电子。D、E为同周期元素且分别位于s区和d区。五种元素所有的s能级电子均为全充满。E的d能级电子数等于A、B、C最高能层的p能级电子数之和。
回答下列问题：
(1)五种元素中，电负性最大的是________(填元素符号)。
(2)E常有＋2价，＋3价两种价态，画出E2＋的价电子排布图________。
(3)与BC互为等电子体的分子、离子分别是________(各举1例)，BC的结构式为________(若有配位键，须用“→”表示出来)，实验测得该分子的极性极弱，试从结构方面进行解释________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)自然界中，含A的钠盐是一种天然矿藏，其化学式写作Na2A4O7·10H2O，实际上它的结构单元是由2个H3AO3和2个[A(OH)4]－缩合而成的双六元环，应该写成Na2[A4O5(OH)4]·8H2O，其结构式如图1所示，它的阴离子可形成链状结构。
图1
①A原子的杂化方式为________。
②Na2[A4O5(OH)4]·8H2O的阴离子由极性键和配位键构成，请在图中用“→”标出其中的配位键。该阴离子通过________相互结合形成链状结构。
③已知H3AO3为一元弱酸，根据上述信息，用离子方程式解释分析H3AO3为一元酸的原因：________。
(5)E2＋在水溶液中以[E(H2O)6]2＋形式存在，向含E2＋的溶液中加入氨水，可生成[E(NH3)6]2＋，[E(NH3)6]2＋更稳定，原因是________。
(6)由元素B、D组成的某离子化合物的晶胞结构如图2所示，则该物质的电子式为________。若晶胞的长、宽、高分别为520 pm、520 pm和690 pm，该晶体的密度为________(保留小数点后两位数字)g·cm－3。
[答案] (1)O
(2)
3d
↑↓
↑↓
↑
↑
↑
(3)N2、CN－(其他答案合理即可) C≡O 分子中氧原子提供孤电子对形成配位键，抵消了共价键的共用电子对偏向氧原子产生的极性
(4)①sp2和sp3
② 氢键
③H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋或B(OH)3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋
(5)N的电负性小于O，更易提供孤电子对形成配位键
(6)Ca2＋[∶C⋮⋮C∶]2－ 2.28
大题突破(五) 物质结构与性质
(对应复习讲义第181页)
[题型解读]
该题型专题是根据高考化学大题选做题《物质结构与性质》设计的。该题型的特点一般有三类：一类是指定一种重要元素从不同的角度设计若干问题考查物质结构与性质的重点知识；二类是指定若干不同元素或与反应有关的元素，从不同角度设计问题考查结构与性质的差异；三类是根据题干叙述推断出若干元素，然后设计问题考查物质结构与性质的有关重要知识。类型1 以指定的一种元素为载体考查物质结构与性质
[典例示范]
(15分)(2016·全国卷Ⅰ)锗(Ge)是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题：
(1)基态Ge原子的核外电子排布式①为[Ar]________________，有________个未成对电子②。
(2)Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、叁键，但Ge原子之间难以形成双键或叁键③。从原子结构角度分析，原因是________________________________________________________________________。
(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点④，分析其变化规律及原因________________________________________________________________________。
GeCl4
GeBr4
GeI4
熔点/℃
－49.5
26
146
沸点/℃
83.1
186
约400
(4)光催化还原CO2制备CH4反应中，带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O⑤电负性由大至小的顺序是________。
(5)Ge单晶具有金刚石型结构⑥，其中Ge原子的杂化方式为________，微粒之间存在的作用力是________________________________________________________________________。
(6)晶胞有两个基本要素：
①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0，0，0)；B为；C为。则D原子的坐标⑦参数为________。
②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a＝565.76 pm，其密度⑧为________g·cm－3(列出计算式即可)。,[研题·破题]
①Ge(第四周期ⅣA族)→32个电子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2
②未成对电子是轨道内只有一个电子
③双键或三键―→说明含π键―→π键由p－p轨道“肩并肩”重叠而成，要求原子半径较小
④熔、沸点较低―→分子晶体
⑤电负性指吸引电子的能力，非金属性越强，电负性越大
⑥Ge晶体为原子晶体
⑦D原子在晶胞的左后下方处
⑧ρ＝
＝[答案与评分] (1)3d104s24p2 2 (每空2分，共4分)
(2)Ge原子半径大，原子间形成的σ单键较长，pp轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键 (2分)
(3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似，分子量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强
(2分)
(4)O>Ge>Zn (1分)
(5)sp3 共价键 (每空1分，共2分)
(6)① (2分)
②×107 (2分)
[母题变式] (1)Ge元素有＋4价、＋2价两种化合价，其中＋4价的化合物比＋2价的化合物稳定，则GeCl2应具有较强的________(填“氧化性”或“还原性”)。
(2)Ge单晶具有金刚石型结构，Ge原子不能形成密堆积的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[答案] (1)还原性
(2)Ge晶体中粒子作用力为共价键，而共价键具有方向性和饱和性
[跟踪训练]
钛被称为继铁、铝之后的第三金属，制备金属钛的一种流程如下：
请回答下列问题：
(1)基态钛原子的价层电子排布图为________，其原子核外共有________种运动状态不同的电子，Ti形成的＋4价化合物最稳定，原因是________。金属钛晶胞如图1所示，为________(填堆积方式)堆积。
(2)已知TiCl4在通常情况下是无色液体，熔点为－37 ℃，沸点为136 ℃，可知TiCl4为________晶体。用锌处理TiCl4的HCl溶液，后经不同处理可得到两种不同的TiCl3·6H2O晶体：[Ti(H2O)6]Cl3(紫色)、[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O(绿色)。两者配位数________(填“相同”或“不同”)，绿色晶体中的配体是________。
(3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如图2所示。化合物乙的沸点明显高于化合物甲，主要原因是________。化合物乙中采取sp3杂化的原子的第一电离能由大到小的顺序为________。
CH3OCH2CO
化合物甲
CH3OCH2CNH2HCH3
化合物乙
图2
(4)硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子，结构如图3所示。该阳离子为________。
(5)钙钛矿晶体的结构如图4所示。钛离子位于立方晶胞的顶点，被________个氧离子包围成配位八面体；钙离子位于立方晶胞的体心，被________个氧离子包围。钙钛矿晶体的化学式为________。
[答案] (1)
3d
↑
↑
4s
↑↓
22
最外层达到8电子稳定结构 六方最密
(2)分子 相同 H2O、Cl－
(3)化合物乙分子间形成氢键 N>O>C
(4)TiO2＋(或[TiO])
(5)6 12 CaTiO3类型2 以同族或有联系的一类元素为载体考查物质结构与性质
[典例示范]
(15分)(2017·全国卷Ⅲ)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋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①核外电子排布式为________________________________________________________________________。
元素Mn与O中，第一电离能②较大的是________，基态原子核外未成对电子③数较多的是________。
(2)CO2和CH3OH④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⑤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(NO3)中的化学键除了σ键外，还存在________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式⑦，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⑧，晶胞参数为a′＝0.448 nm，则r(Mn2＋)为________nm。,[研题·破题]
①Co为27号元素―→1s22s22p63s23p63d74s2
②第一电离能指失去一个电子需要的能量，O是非金属难失去电子
③未成对电子指的是一个原子轨道只有一个电子即，O的2p4为
↑↓
↑
↑
，Mn的3d5为
↑
↑
↑
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↑
④CO2和CH3OH的结构式分别为CO，CHHHOH⇒杂化方式分别为sp，sp3
⑤4种物质为CO2、H2、CH3OH、H2O，均为分子晶体。H2O、CH3OH存在分子间氢键，但H2O形成的氢键较多
⑥Mn(NO3)2为离子化合物
⑦面心立方最密堆积―→面对角线上的O2－紧密接触―→4r(O2－)＝a
⑧MnO属于NaCl型结构―→Mn2＋与O2－在棱上紧密接触―→2r(O2－)＋2r(Mn2＋)＝a′＝0.448 nm
[答案与评分]
(1)[Ar]3d74s2(或1s22s22p63s23p63d74s2)(2分) O Mn(每空1分，共2分)
(2)sp sp3 (每空1分，共2分)
(3)H2O>CH3OH>CO2>H2 (1分)
H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大，范德华力较大 (2分，要点不全不给分)
(4)离子键和π键(π键) (每空1分，共2分)
(5)0.148 0.076 (每空2分，共4分)
[母题变式] (1)CH3OH易溶于水的理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)Co的价电子轨道表示式为________________________________________________________________________。
(3)MnO的晶胞参数为a′＝0.448 nm，阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol－1，MnO的摩尔质量为71 g/mol，则MnO晶体的密度为________g·cm－3。(列式即可)[答案] 1)CH3OH和水均为极性分子，相似相溶，且CH3OH与H2O可形成分子间氢键
(2)
3d
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4s
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(3)
[跟踪训练]
太阳能电池板材料除单晶硅外，还有铜、硒、氮、硼、镓、镁、钙等化学物质。
(1)基态亚铜离子(Cu＋)的价层电子排布式为________；高温下CuO容易转化为Cu2O，试从原子结构角度解释原因：________________________________________________________________________。
(2)氮元素原子的第一电离能在同周期中从大到小排第________位；NaN3是传统安全气囊中使用的气体发生剂，与其阴离子互为等电子体的分子、离子分别是________________________________________________________________________
________(各举1例)，N的立体构型是________________________________________________________________________。
(3)镓元素、硼元素位于同一主族，均具有缺电子性(价电子数少于价层轨道数)。氮化镓(GaN)的晶体结构如图1所示，晶体中N、Ga原子的轨道杂化类型________(填“相同”或“不同”)。判断该晶体结构中存在配位键的依据是
________________________________________________________________________。
(4)晶体硼的结构单元是正二十面体，每个单元中有12个硼原子(如图2)，其中有两个原子为10B，其余为11B，则该结构单元有________种不同的结构类型。
(5)如图3为碳化硅的晶胞。已知：碳的原子半径为a×10－8cm，硅的原子半径为b×10－8cm，假设碳、硅原子是刚性小球，在晶体中彼此相切，计算碳化硅晶体的密度为________(只要求列出算式)g/cm3，查表知该密度比实测值偏小，其原因可能是________________________________________________________________________。
(6)难溶碳酸盐受热易分解，试比较MgCO3和CaCO3的稳定性，并说明理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[解析] (1)本问考查核外电子排布。亚铜离子的价层电子排布处于稳定的全充满状态，故高温下CuO易转化为Cu2O。
(2)本问考查电离能含义和元素周期律。N的价层电子排布呈半充满状态，故N的第一电离能比O的大，氮元素原子的第一电离能在同周期中从大到小排第3位。根据等电子体的结构相似可推知N的立体构型。
(3)本问考查杂化类型、配合物的成键情况。因Ga原子缺电子，价层有空轨道，N原子的孤对电子进入Ga原子的价层空轨道形成配位键，各自达到稳定结构。
(4)本问考查晶胞的组成。根据空间对称情况，从上往下分为1、5、5、1个B原子，故有3种类型。
(5)本问考查晶胞的组成并进行相关计算。根据“相切”这一信息结合原子半径进行计算，但形成共价键时原子间有部分重叠，实际体积应偏小，故计算得到的密度会比实测值偏小。
(6)本问考查离子晶体的结构微粒及微粒间的作用力的区别。碳酸盐分解时破坏的是碳原子与氧原子间的共价键，镁离子的半径小，对阴离子的作用更强，有助于共价键的断裂，故碳酸镁稳定性弱些。
[答案] (1)3d10 Cu2O中Cu＋的价层电子排布处于稳定的全充满状态
(2)3 CO2、SCN－(其他答案合理即可) 直线形
(3)相同 GaN晶体中，每个Ga原子与4个氮原子结合，而Ga原子只有3个价电子，且价层有空轨道，故需N原子提供孤电子对形成配位键
(4)3
(5)
碳、硅原子间形成共价键，发生部分重叠，使碳、硅原子间的实际距离比两个原子半径之和要小，所以计算得到的晶胞体积比实际的偏大，计算得到的密度比实测值偏小
(6)稳定性CaCO3>MgCO3，碳酸盐的热分解是由于晶体中的阳离子结合碳酸根离子中的氧离子，从而使碳酸根离子分解为二氧化碳分子，产物中氧化镁和氧化钙均为离子晶体，因为镁离子的半径小于钙离子的半径，氧化镁的晶格能较大，更稳定，更易于生成类型3 以推断元素为载体考查物质结构与性质
[典例示范]
(15分)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同①，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族②；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子③。回答下列问题：
(1)b、c、d中第一电离能④最大的是________(填元素符号)，e的价层电子轨道示意图为________。
(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形⑤，该分子的中心原子的杂化方式为________；分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是________(填化学式，写出两种)。
(3)这些元素形成的含氧酸⑥中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是________；酸根呈三角锥结构的酸是________。(填化学式)
(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构⑦如图1，则e离子的电荷为________。
(5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。⑧该化合物中，阴离子为________，阳离子中存在的化学键类型有________；该化合物加热时首先失去的组分是________，判断理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
,
[研题·破题]
①推出a为H
②推出c为O继而确定b为N，d为S
③推出e为1s22s22p63s23p63d104s1即29号Cu
④ⅤA、ⅡA比同周期相邻两族的第一电离能都大
⑤三角锥形―→杂化类型为sp3
⑥形成的含氧酸有HNO3、HNO2、H2SO4、H2SO3
⑦根据图1可知c、e形成的化合物的化学式为Cu2O―→Cu的化合价为＋1价
⑧可推出阴离子为SO，阳离子为
[Cu(NH3)4·(H2O)2]2＋[答案与评分] (1)N
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3d
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4s
(每空1分，共2分)
(2)sp3(1分) H2O2、N2H4(2分)
(3)HNO2、HNO3(2分) H2SO3(1分)
(4)＋1(2分)
(5)SO(1分) 共价键和配位键(2分) H2O(1分) H2O与Cu2＋的配位键比NH3与Cu2＋的弱(1分)
[母题变式] (1)SO、SO、NO、NO的杂化类型分别为________。
(2)题中图1中c的配位数为________。
(3)1 mol[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋中σ键数目为________。
[答案] (1)sp3、sp3、sp2、sp2 (2)4 (3)22NA
[跟踪训练]
已知A、B、C、D、E五种元素是周期表中前四周期元素，且原子序数依次增大。其中A、B、C为同周期的非金属元素，且B、C原子中均有两个未成对电子。D、E为同周期元素且分别位于s区和d区。五种元素所有的s能级电子均为全充满。E的d能级电子数等于A、B、C最高能层的p能级电子数之和。
回答下列问题：
(1)五种元素中，电负性最大的是________(填元素符号)。
(2)E常有＋2价，＋3价两种价态，画出E2＋的价电子排布图________。
(3)与BC互为等电子体的分子、离子分别是________(各举1例)，BC的结构式为________(若有配位键，须用“→”表示出来)，实验测得该分子的极性极弱，试从结构方面进行解释________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)自然界中，含A的钠盐是一种天然矿藏，其化学式写作Na2A4O7·10H2O，实际上它的结构单元是由2个H3AO3和2个[A(OH)4]－缩合而成的双六元环，应该写成Na2[A4O5(OH)4]·8H2O，其结构式如图1所示，它的阴离子可形成链状结构。
图1
①A原子的杂化方式为________。
②Na2[A4O5(OH)4]·8H2O的阴离子由极性键和配位键构成，请在图中用“→”标出其中的配位键。该阴离子通过________相互结合形成链状结构。
③已知H3AO3为一元弱酸，根据上述信息，用离子方程式解释分析H3AO3为一元酸的原因：________。
(5)E2＋在水溶液中以[E(H2O)6]2＋形式存在，向含E2＋的溶液中加入氨水，可生成[E(NH3)6]2＋，[E(NH3)6]2＋更稳定，原因是________。
(6)由元素B、D组成的某离子化合物的晶胞结构如图2所示，则该物质的电子式为________。若晶胞的长、宽、高分别为520 pm、520 pm和690 pm，该晶体的密度为________(保留小数点后两位数字)g·cm－3。
[答案] (1)O
(2)
3d
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(3)N2、CN－(其他答案合理即可) C≡O 分子中氧原子提供孤电子对形成配位键，抵消了共价键的共用电子对偏向氧原子产生的极性
(4)①sp2和sp3
② 氢键
③H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋或B(OH)3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋
(5)N的电负性小于O，更易提供孤电子对形成配位键
(6)Ca2＋[∶C⋮⋮C∶]2－ 2.28
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