高考化学题型二十四 物质结构与性质综合应用选修Word文档格式.docx
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二、电离能和电负性
全国Ⅲ，37）根据元素周期律，原子半径Ga As，第一电离能Ga As。
（填“大于”或“小于”）
解析 同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，故原子半径Ga大于As，As原子的4p轨道处于半满的稳定结构，所以第一电离能Ga小于As。
答案 大于 小于
2.Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是 。
答案 O＞Ge＞Zn
3.
（1）电离能：
①C、N、O；
②N、S、P；
③C、N、Si；
④N、O、F的第一电离能由大到小的顺序为 。
（2）电负性：
H、O、S电负性由大到小的顺序是 。
B和N相比，电负性较大的是 ；
BN中B元素的化合价为 ；
从电负性角度分析，C、Si和O元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为 。
（3）N第一电离能也反常，导致它的一些性质也出现反常。
已知N—N、N＝N、N≡N键能之比为1.00∶2.17∶4.90，而C—C、C＝C、C≡C键能之比为1.00∶1.77∶2.34，由此你得出的结论是：
解析
（1）同周期第一电离能从左往右一般逐渐增大，但IA<
ⅡA>
ⅢA；
ⅣA<
ⅤA>
ⅥA，同主族从上往下第一电离能逐渐减小。
（2）同周期电负性从左往右逐渐增大，同主族从上往下电负性逐渐减小。
答案
（1）①N>
O>
C、②N>
P>
S、③N>
C>
Si、
④F>
N>
O
（2）O>
S>
H N ＋3 O＞C＞Si
（3）乙烯，乙炔中的键不牢固，N＝N、N≡N的键非常牢固
三、完成下列有关杂化轨道分子空间构型，化学键类型等题目
全国Ⅲ，37节选）AsCl3分子的立体构型为 ，其中As的杂化轨道类型为 。
解析 AsCl3分子中心As原子的价层电子对数＝3＋
＝4，含有1对孤对电子，则其立体构型为三角锥形，其中As的杂化轨道类型为sp3。
答案 三角锥形 sp3
全国Ⅰ，37节选）Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为 ，微粒之间存在的作用力是 。
答案 sp3 共价键
3.（2016·
全国Ⅱ，37节选）硫酸镍溶于氨水形成[Ni（NH3）6]SO4蓝色溶液。
（1）[Ni（NH3）6]SO4中阴离子的立体构型是 。
（2）在[Ni（NH3）6]2＋中Ni2＋与NH3之间形成的化学键称为 ，提供孤电子对的成键原子是 。
解析
（1）根据价层电子对互斥理论，SO
的σ键电子对数等于4，孤电子对数为
＝0，则阴离子的立体构型是正四面体形；
（2）根据配位键的特点，在[Ni（NH3）6]2＋中Ni2＋与NH3之间形成的化学键称为配位键，提供孤电子对的成键原子是N。
答案
（1）正四面体形
（2）配位键 N
4.
（1）NH
的空间构型为 ，中心原子的杂化类型是 。
（2）在①苯、②CH3OH、③HCHO、④CS2、⑤CCl4五种有机溶剂中，碳原子采取sp2杂化的分子有 （填序号），CS2分子的空间构型是 。
（3）富勒烯（C60）的结构如图，其分子中碳原子轨道的杂化类型为 ；
1molC60分子中σ键的数目为 。
（4）尿素分子中C、N原子的杂化方式分别是 。
氧元素与氟元素能形成OF2分子，该分子的空间构型为 。
（5）SeO3分子的立体构型为 。
（6）N4分子是一种不稳定的多氮分子，这种物质分解后能产生无毒的氮气并释放出大量能量，能被应用于制造推进剂或炸药。
N4是由四个氮原子组成的氮单质，其中氮原子采用的轨道杂化方式为sp3，该分子的空间构型为 ，N—N键的键角为 。
解析
（1）NH
属于AB2，中心N原子有孤对电子，空间构型为“V”形，N原子采取sp3杂化；
（2）苯是平面形结构，碳原子采取sp2杂化；
CH3OH是四面体结构，碳原子采取sp3杂化；
HCHO是平面形结构，碳原子采取sp2杂化；
CS2是直线形，碳原子采取sp杂化；
CCl4是正四面体结构，碳原子采取sp3杂化；
（3）根据富勒烯的结构图可知C原子形成了2个碳碳单键和1个碳碳双键，即3个σ键，所以C原子杂化方式为sp2；
1个C原子形成3个σ键，每个σ键被两个C原子共用，所以1molC60分子中σ键的数目为：
3×
1/2×
60NA＝90NA；
（4）尿素（H2NCONH2）分子中C原子含有3个σ键且不含孤电子对，所以其杂化方式为sp2，N原子含有3个σ键且含有一个孤电子对，所以N原子采用sp3杂化，由价层电子对互斥理论可知，OF2分子的空间构型为V形；
（5）气态SeO3分子中心原子Se的价层电子对数为3＋
＝3，无孤电子对，所以分子构型为平面三角形；
（6）N4中氮原子的轨道杂化方式为sp3，其空间构型与P4（白磷）相似，空间构型应为正四面体结构，N—N键的键角为60°
。
答案
（1）“V”型 sp3
（2）①③ 直线型 （3）sp2
90NA（或90×
6.02×
1023） （4）sp2、sp3 V形 （5）平面三角形 （6）正四面体 60°
四、完成下列有关物质的性质和作用力的题目
全国Ⅱ）氨的沸点 （填“高于”或“低于”）膦（PH3），原因是__________________________________________________________________。
答案 高于 氨气分子间存在氢键
全国Ⅰ）比较下列锗卤化物的熔点和沸点，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
答案 GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。
原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强
3.
（1）合成氮化碳是一种硬度比金刚石还大的晶体，氮化碳的晶体类型为 ，该晶体中微粒间的作用力是 。
（2）硅烷（SinH2n＋2）的沸点与相对分子质量的关系如图所示，呈现这种变化的原因是_________________________________________________________。
（3）氢化物NH3比氢化物PH3的沸点高，原因__________________________________________________________________
（4）三聚氰胺是一种含氮化合物，其结构简式如图。
三聚氰胺分子中氮原子轨道杂化类型是 ；
1mol三聚氰胺分子中σ键的数目为 三聚氰胺的相对分子质量与硝基苯的相近，但三聚氰胺的熔点比硝基苯的高，其原因是__________________________________________________________________。
（5）乙二胺和三甲胺均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高的多，原因是__________________________________________________________________
解析
（1）原子晶体中存在的作用力是共价键，一般熔点高硬度大，金刚石是原子晶体，氮化碳硬度比金刚石还大，氮化碳是原子晶体；
（2）硅烷（SinH2n＋2）都是分子晶体，分子晶体的沸点高低取决于分子间作用力，而分子间作用力与相对分子质量的大小有关；
（3）因为氨气分子间能形成氢键，使氨气的沸点升高；
（4）氨基上N原子价层电子对个数是4且不含孤电子对，则N原子采用sp3杂化；
氮碳双键两端的N原子含有两个σ键和一个孤电子对，N原子采用sp2杂化；
1个三聚氰胺分子中σ键个数是15NA，所以1mol三聚氰胺分子中σ键的数目为15NA，氢键导致物质的熔沸点升高，三聚氰胺分子间能形成氢键，导致其熔沸点高于硝基苯；
（5）乙二胺（H2N—CH2—CH2—NH2）分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键，故乙二胺的沸点较高。
答案
（1）原子晶体 共价键
（2）硅烷为分子晶体，随相对分子质量增大，分子间作用力增强，熔沸点升高 （3）因为NH3分子间形成氢键，使NH3的沸点升高 （4）sp2、sp3 15NA 由于分子间形成氢键 （5）乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键
五、完成下列有关等电子体的题目
（1）与NO
离子互为等电子体的是 ，NO
离子中氮原子轨道杂化类型是 杂化，O
离子互为等电子体的是 ，1molO
中含有的π键数目为 NA。
（2）金属镍能与CO形成配合物Ni（CO）4，写出与CO互为等电子体的一种分子和一种离子的化学式 、 。
（3）叠氮化钠（NaN3）用于汽车安全气囊中氮气的发生剂，写出与N
互为等电子体的分子的化学式__________________________________________________________________
__________________________________________________________________（任写一种即可）。
（4）PO
的空间构型是 ，其等电子体有 （填两个）。
解析
（1）价电子数和原子数分别都相等的是等电子体，则与NO
离子互为等电子体的是CO2，CO2是含有双键的直线形结构，所以根据等电子原理，在NO
离子中氮原子轨道杂化类型是sp杂化；
与O
离子互为等电子体的是N2，N2含有三键，而三键是由1个σ键和2个π键构成的，则1molO
中含有的π键数目为2NA；
（2）CO含有2个原子14个电子，所以CO互为等电子体的一种分子和一种离子的化学式为：
N2、CN－（或O
、C
、NO＋）；
（3）原子数相同，价电子数相同的微粒互为等电子体，则与N
互为等电子体的微粒有CO2或CS2或N2O等；
中P原子的价层电子对＝4＋
（5＋3－4×
2）＝4，且不含孤电子对，所以其空间构型正四面体，根据原子数和价电子数分别相等的两种微粒互为等电子体，则PO
的等电子体有SO
、ClO
等
答案
（1）CO2 sp N2 2
（2）N2 CN－ （3）CO2或CS2或N2O （4）正四面体 SO
六、回答下列有关原因或解释相关问题
全国Ⅰ）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。
从原子结构角度分析，原因是__________________________________________________________________。
解析 Ge和C虽是同族元素，价电子排布相同，但Ge的原子半径比C的大，所以其原子轨道不易重叠形成π键，即Ge原子间难以形成双键和叁键。
答案 Ge原子半径大，原子间形成的σ单键较长，p－p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键
全国Ⅱ）GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是__________________________________________________________________。
答案 由于GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，所以离子晶体GaF3的熔沸点高。
全国Ⅱ）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：
ICu＝1958kJ·
mol－1、INi＝1753kJ·
mol－1，ICu>
INi的原因是__________________________________________________________________
答案 铜和镍属于金属，则单质铜及镍都是由金属键形成的晶体；
铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子，所以ICu＞INi。
4.
（1）H2S和H2O2的主要物理性质比较如下：
熔点/K
沸点/K
水中溶解度（标况）
H2S
187
202
2.6
H2O2
272
423
以任意比互溶
H2S和H2O2的相对分子质量基本相同，造成上述物理性质差异的主要原因是__________________________________________________________________
（2）甲烷晶体的晶胞如图所示，该晶胞中含有 个甲烷分子，此晶体在常温、常压下不能存在的原因__________________________________________________________________。
（3）MgO是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体相似。
MgO的熔点比CaO的高，其原因是__________________________________________________________________。
（4）C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2化学式相似，但结构和性质有很大不同。
CO2中C与O原子间形成σ键和π键，SiO2中Si与O原子间不形成上述π健。
从原子半径大小的角度分析，为何C、O原子间能形成，而Si、O原子间不能形成上述π键__________________________________________________________________。
（5）实验测得石墨、苯和乙烯分子中C—C键键长依次为142、140、133pm。
请对上述系列中键长依次递减的现象作出合理的解释__________________________________________________________________。
（6）第ⅡA族金属碳酸盐分解温度如下：
BeCO3
MgCO3
CaCO3
SrCO3
BaCO3
分解温度
100℃
540℃
960℃
1289℃
1360℃
分解温度为什么越来越高？
解析
（1）O元素非金属性较强，对应的氢化物能形成氢键，且与水分子之间也可以形成氢键，硫元素和水分子间不能形成氢键，所以H2O2的沸点比H2S高；
（2）根据图像知，甲烷分子间靠分子间作用力结合，所以甲烷晶体为分子晶体，而分子晶体熔沸点在常压下很低，且甲烷的相对分子质量很小，分子间作用力很小，所以在常温常压下甲烷以气体形式存在而不能形成晶体；
（3）晶格能与所组成离子所带电荷成正比，与离子半径成反比，MgO与CaO的离子电荷数相同，Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO晶格能大，熔点高；
（4）CO2晶体是分子晶体，其中C的原子半径较小，C、O原子能充分接近，p－p轨道肩并肩重叠程度较大，形成稳定的π键；
而Si原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p－p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的π键；
（6）在离子晶体中，离子半径越小晶格能越大，所以在第ⅡA族金属碳酸盐中，阳离子半径越小对氧的吸引力越大，就越容易导致碳酸根的分解，所以在第ⅡA族金属碳酸盐中，随着原子序数的增加，原子半径增大，碳酸盐的分解温度也增大。
答案
（1）H2O2分子间存在氢键，与水分子可形成氢键
（2）4甲烷分子间靠分子间作用力结合，所以甲烷晶体为分子晶体，而分子晶体熔沸点在常压下很低，且甲烷的相对分子质量很小，分子间作用力很小 （3）Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO晶格能大 （4）Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p－p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的π键 （5）在石墨中一个C—C键平均有0.67个π电子；
苯中一个C—C键平均有1个π电子；
乙烯中一个C—C键平均有2个π电子；
由于π电子从0.67、1增加到2，所以键能在增加，键长缩短 （6）阳离子半径越小对氧的吸引力越大，夺取氧的能力越强
七、完成有关晶胞的相关计算
全国Ⅱ，37节选）某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。
（1）晶胞中铜原子与镍原子的数量比为 。
（2）若合金的密度为dg·
cm–3，晶胞参数a＝ nm。
解析
（1）根据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为6×
＝3，镍原子的个数为8×
＝1，则铜和镍的数量比为3∶1；
（2）根据上述分析，该晶胞的组成为Cu3Ni，若合金的密度为dg·
cm－3，根据ρ＝
，则晶胞参数a＝
×
107nm。
答案
（1）3∶1
（2）
107
2.
（1）金属镍与镧（La）形成的合金是一种良好的储氢材料，如图是一种镍镧合金储氢后的晶胞结构示意图，该合金储氢后，含1molLa的合金可吸附H2的数目为 。
（2）一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积结构，在晶胞中金原子位于顶点，铜原子位于面心，则该合金中金原子（Au）与铜原子（Cu）个数比为 ；
若该晶体的晶胞棱长为apm，则该合金密度为 g/cm3。
（列出计算式，不要求计算结果，阿伏加德罗常数的值为NA）
（3）砷化镓为第三代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长，耗能少。
已知立方砷化镓晶胞的结构如图所示，其晶胞边长为cpm，则密度为 g·
cm－3（用含c的式子表示，设NA为阿伏加德罗常数的值），a位置As原子与b位置As原子之间的距离为 pm（用含c的式子表示）。
解析
（1）由晶胞可知，晶胞中La位于顶点，平均含有8×
＝1，Ni位于面心和体心，共含有8×
＋1＝5，H2位于棱上和面心，共有8×
＋2×
＝3，则含1molLa的合金可吸附H2的物质的量为3mol；
（2）在晶胞中，Au原子位于顶点，Cu原子位于面心，该晶胞中Au原子个数＝8×
＝1，Cu原子个数＝6×
＝3，所以该合金中Au原子与Cu原子个数之比＝1∶3，晶胞体积V＝（a×
10－10cm）3，每个晶胞中铜原子个数是3、Au原子个数是1，晶胞质量为
g，则晶胞密度ρ＝
g÷
（a×
10－10cm）3＝
g·
cm－3；
（3）晶胞中Ga原子数为6×
＋8×
＝4，As原子数为4，则ρ＝
＝
a位置As原子与b位置As原子之间的距离为晶胞立方体体对角线的一半，则两原子之间的距离为
c（pm）。
答案
（1）3mol
（2）1∶3
（3）
c
[对点回扣]
反思归纳
1.在使用均摊法计算晶胞中粒子个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞共用，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心、体心依次被6、3、4、2、1个晶胞所共有。
2.原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点没有MgO的熔点高。
3.金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高，如钠的熔点没有尿素的熔点高。
4.含有离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体中含有金属阳离子。
5.含有共价键的晶体不一定是原子晶体，如分子晶体的结构粒子分子内含有共价键，离子晶体的结构粒子离子内部也可能有共价键。
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