高三化学二轮专题学案四附答案及解析.docx

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高三化学二轮专题学案四附答案及解析

高三下期化学二轮复习专题学案（四）附答案及解析

物质结构与性质（选修3）

高考知识点汇集：

智能点四　晶胞及组成微粒计算

1．晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法

2．晶胞求算

（2）晶体微粒与M、ρ之间的关系

若1个晶胞中含有x个微粒，则1mol晶胞中含有xmol微粒，其质量为xMg（M为微粒的相对原子质量）；又1个晶胞的质量为ρa3g（a3为晶胞的体积，a为晶胞边长或微粒间距离），则1mol晶胞的质量为ρa3NAg，因此有xM＝ρa3NA。

3．金属晶体空间利用率的计算方法

空间利用率＝

×100%，球体积为金属原子的总体积。

例如简单立方堆积

晶胞如图所示，原子的半径为r，立方体的棱长为2r，则V球＝

πr3，V晶胞＝（2r）3＝8r3，空间利用率＝

×100%＝

×100%≈52%。

[示例]（全国卷精选）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。

答案　①3∶1　②

×107

【题型解码·素养生成】

题型解码：

[四步解题]

第一步：

根据所确定的元素的位置，完成排布式（图）的书写，注意第四周期元素，并根据所处位置完成电负性和电离能的大小比较，注意特殊情况。

第二步：

根据所组成的物质结构特点，确定对应物质的分子极性、空间构型、中心原子杂化、及微粒间的作用力对性质的影响，注意氢键和配位键这两种特殊作用力。

第三步：

根据所组成物质的晶体类型，及所掌握的计算模型，完成晶体结构的计算（如晶体密度的计算、晶胞原子个数的计算等）。

第四步：

对于所涉及到的“原因解释”类填空答题步骤：

首先提取要解释的性质（如：

熔、沸点、溶解性、电离能等），其次联系与该性质相关因素（如晶体类型、氢键、晶格能、共价键强弱、对应原子排布特点等），最后分析关键因素所造成的影响，做出正确解释。

素养生成：

通过对物质结构与性质关系的分析，能从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化，形成“结构决定性质”的观念，进一步提高空间想象能力及计算能力，从宏观和微观相结合的视角分析与解决生产、生活中的实际问题。

微题型2　以推断元素为背景的“拼盘式”考查

1，[典例演示2]A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子构型；C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。

回答下列问题：

（1）四种元素中电负性最大的是________（填元素符号），其中C原子的核外电子排布式为________。

（2）单质A有两种同素异形体，其中沸点高的是________（填分子式），原因是__________________________________；

A和B的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。

（3）C和D反应可生成组成比为1∶3的化合物E，E的立体构型为____________，中心原子的杂化轨道类型为________。

（4）化合物D2A的立体构型为________，中心原子的价层电子对数为________，单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A，其化学方程式为_________________。

（5）A和B能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a＝0.566nm，F的化学式为________；晶胞中A原子的配位数为________；列式计算晶体F的密度（g·cm－3）________。

2，[题型训练2]A、B、C、D、E是原子序数依次增大的前四周期元素。

已知A元素基态原子的核外电子分占四个原子轨道；B元素基态原子的成对电子数是未成对电子数的6倍；C元素是同周期元素中电负性最大的元素；D元素基态原子的L层与M层的电子数相等，且与s能级的电子总数相等；E元素可与C元素形成2种常见化合物，其中一种为棕黄色，另一种为浅绿色。

请回答下列问题：

（1）E元素基态原子的价层电子排布式为________，属于________区的元素。

（2）A、B两元素的氧化物的晶体类型分别为________、________；写出B元素的最高价氧化物与HF溶液反应的化学方程式：

__________________________。

（3）元素A的一种氢化物是重要的化工原料，常把它的产量作为衡量石油化工发展水平的标志，该分子中σ键和π键的数目分别为________和________。

（4）原子总数和价电子总数都相同的分子、离子或基团属于等电子体，由A～E中的元素形成的微粒中，与SO

互为等电子体的分子是________（填分子式，任写一种），SO

中的键角为________。

（5）D元素与最活泼的非金属元素形成的化合物的晶胞结构如图所示，其中“

”代表的微粒是________（用元素符号或离子符号表示），该离子化合物晶体的密度为ag·cm－3，则晶胞的体积是________（写出表达式即可）。

1．（2019·湖北“荆、荆、襄、宜四地七校考试联盟”高三上学期期末，35）卤素及其化合物广泛存在于自然界中。

回答下列问题：

（1）光气（COCl2）是一种重要的有机中间体，在农药、医药、工程塑料、聚氨酯材料以及军事上都有许多用途。

光气的分子立体构型为________，其三种元素的电负性由小到大的顺序为________。

与COCl2互为等电子体的分子和离子（各写一种）________。

（2）日常生活中，看到的许多可见光，如霓虹灯，试从原子结构角度解释这一现象？

________。

（3）区分晶态二氧化硅和非晶态二氧化硅最可靠的科学方法是________。

（4）一种铜的溴化物晶胞结构如图所示，若将图中的Cu去掉，再把所有的Br换成Cu，得到晶体铜的晶胞结构，则晶体铜的堆积方式为________，某同学将基态铜原子价电子错误的写为3d94s2，违背了核外电子排布规律中的________。

（5）下列关于上述铜的溴化物晶胞结构说法正确的是________（选填字母序号）。

A．该化合物的化学式为CuBr2

B．铜的配位数为8

C．与每个Br紧邻的Br有12个

D．由图中P点和Q点的原子坐标参数，确定R点的原子坐标参数为（1/4，1/4，1/4）

（6）若图中P点和R点的原子核间距为acm，NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶胞密度为________g/cm3。

（列出计算式即可）

2．[2019·佛山市高三上学期教学质量检测

（一）]碳、氮、铜形成的单质及它们形成的化合物有重要研究和应用价值，回答下列问题：

（1）邻氨基吡啶的铜配合物在有机不对称合成中起催化诱导效应，其结构简式如图所示。

①基态Cu原子的价电子排布式为________，在元素周期表中铜位于________区（填“s”“p”“d”或“ds”）。

②C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为________。

③邻氨基吡啶的铜配合物中，Cu2＋的配位数是________，N原子的杂化类型为________。

（2）C60是富勒烯族分子中稳定性最高的一种，N60是未来的火箭燃料，二者结构相似。

①有关C60和N60的说法中正确的是________。

A．C60和N60均属于分子晶体

B．N60的稳定性强于N2

C．C60中碳原子是sp3杂化

D．C60易溶于CS2、苯

②近年来，科学家合成了一种具有“二重结构”的球形分子，它是把足球形分子C60容纳在足球形分子Si60中，则该分子中含有的化学键类型为________（填“极性键”“非极性键”）。

（3）原子坐标参数和晶胞参数是晶胞的两个基本参数。

①图a中原子坐标参数分别为：

A（0，0，0），B（

，

，0），C（

，0，

），则D的原子坐标参数为________。

②图b为铜的晶胞，铜原子半径为Rnm，NA是阿伏加德罗常数的值，则铜晶体的密度为________g·cm－3（用含R、NA的式子表示）,

答案：

1，解析　由C元素原子核外电子总数是最外层电子数的3倍可知，C是磷元素；由A2－和B＋具有相同的电子构型，且A、B原子序数小于15可知，A是氧元素，B是钠元素；A、B、C、D四种元素的原子序数依次增大，C、D为同周期元素，且D元素最外层有一个未成对电子，因此D是氯元素。

（1）元素的非金属性O>Cl>P，则电负性O>Cl>P，Na是金属元素，其电负性最小；P的电子数是15，根据构造原理可写出其核外电子排布式。

（2）氧元素有O2和O3两种同素异形体，相对分子质量O3>O2，范德华力O3>O2，则沸点O3>O2。

A和B的氢化物分别是H2O和NaH，所属晶体类型分别为分子晶体和离子晶体。

（3）PCl3分子中P含有一对孤电子对，其价层电子对数为4，因此其立体构型为三角锥形，中心原子P的杂化轨道类型为sp3杂化。

（4）Cl2O分子中心原子O原子含有2对孤电子对，其价层电子对数为4，因此其立体构型为V形；根据电子守恒和质量守恒可写出Cl2与湿润的Na2CO3反应的化学方程式。

（5）根据化合物F的晶胞结构，利用均摊法可计算出氧原子个数：

N（O）＝8×

＋6×

＝4，钠原子全部在晶胞内，N（Na）＝8，因此F的化学式为Na2O；以顶角氧原子为中心，与氧原子距离最近且等距离的钠原子有8个，即晶胞中A原子的配位数为8；晶胞参数即晶胞的棱长a＝0.566nm，晶体F的密度＝

＝

≈2.27g·cm－3。

答案　

（1）O　1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3

（2）O3　O3相对分子质量较大，范德华力较大　分子晶体　离子晶体

（3）三角锥形　sp3

（4）V形　4　2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl（或2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋CO2＋2NaCl）

（5）Na2O　8　

≈2.27g·cm－3

2，2，解析　本题考查物质结构和性质，涉及晶胞计算、晶体类型判断等知识点，意在考查考生的分析判断及计算能力。

根据题意可知A为C（碳），B为Si，C为Cl、D为Ca、E为Fe。

（1）E元素（Fe）基态原子的价层电子排布式为3d64s2，属于d区的元素。

（2）CO2、SiO2分别属于分子晶体、原子晶体。

SiO2与HF溶液反应的化学方程式为SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。

（3）H2C===CH2的产量常作为衡量石油化工发展水平的标志，该分子中σ键和π键的数目分别为5、1。

（4）由“原子总数和价电子总数都相同的分子、离子或基团属于等电子体”可知，由A～E中元素形成的微粒中，与SO

互为等电子体的分子有SiCl4、CCl4。

SO

的中心原子S的杂化方式为sp3杂化，SO

为正四面体结构，则SO

中的键角为109°28′。

（5）钙元素与最活泼的非金属元素形成的化合物为CaF2，由题给晶胞图可知，“

”微粒数为8×

＋6×

＝4，“

”微粒数为8，则“

”代表的微粒是F－。

答案　

（1）3d64s2　d

（2）分子晶体　原子晶体　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O

（3）5　1

（4）SiCl4或CCl4　109°28′

（5）F－　

模拟验收：

1，解析　

（1）光气的分子式为COCl2，结构式为

，碳原子孤电子对数为0，价层电子对数为3，则其空间结构为平面三角形；同一周期从左到右元素的电负性逐渐增大，非金属性越强，电负性越大，所以C、O、Cl三种元素的电负性由小到大的顺序为C

、NO

等离子；

（2）光是电子释放能量重要形式之一，日常生活中，看到的许多可见光，如霓虹灯等都与原子核外电子发生跃迁，从激发态变为基态时以光的形式释放能量有关；（3）晶态和非晶态二氧化硅结构上最大的不同是晶态二氧化硅长程有序，非晶态短程有序。

区分晶态二氧化硅和非晶态二氧化硅最可靠的科学方法是对固体进行X－射线衍射实验；（4）晶胞中铜离子位于面心、顶点上，属于面心立方最紧密堆积；根据洪特规则，对于同一电子亚层中，当电子排布为全充满、半充满或全空时是比较稳定的，基态铜原子价电子应为3d104s1，若写为3d94s2，则违背了核外电子排布规律中的洪特规则（特例）；（5）A.根据均摊法，晶胞中铜离子为4个，溴离子数是8×

＋6×

＝4，所以晶胞的化学式是CuBr，故A错误；B.Cu的配位数为4，故B错误；C.根据晶胞图可知，与每个Br紧邻的Br有12个，故C正确；D.图中P点原子坐标参数为（0，0，0）和Q点的原子坐标参数（1/2，1/2，0），可知晶胞边长设为1，PR为晶胞对角线的

，则R点的原子坐标参数为（

，

，

），故D正确；（6）若Cu原子与最近的Br原子的核间距为acm，即为体对角线的四分之一，故则该晶体的边长为：

cm，该晶胞的体积为：

cm3，一个晶胞的质量为：

（4×144）÷NAg，故晶胞的密度计算表达式为：

g/cm3。

答案　

（1）平面三角形　C

、NO

等合理答案

（2）原子核外电子发生跃迁，从激发态变为基态时以光的形式释放能量

（3）X－射线衍射实验

（4）面心立方最紧密堆积　洪特规则（特例）

（5）CD　（6）

或

2，解析　

（1）①Cu的原子序数为29，基态Cu原子的价电子排布式为3d104s1，在元素周期表中铜位于ds区；②同周期从左到右第一电离能有增大的趋势，N的价电子排布为2s22p3，2p能级为半充满结构，第一电离能变大，C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C；③邻氨基吡啶的铜配合物中，Cu2＋形成2个Cu－N键，2个Cu－O键，Cu2＋的配位数是4；－NH2上的N形成3个σ键，一对孤电子对，sp3杂化，杂环上的N形成3个σ键，一个π键，sp2杂化；

（2）①A.C60和N60均由分子构成，属于分子晶体，故A正确；B.N2形成三键，键能大，N60的稳定性弱于N2，故B错误；C.C60中碳原子形成3个σ键，一个π键，碳是sp2杂化，故C错误；D.C60非极性分子，易溶于CS2、苯，故D正确；故选AD。

②C60置于“足球型”的Si60内合成“二重构造”球形分子C60Si60，该反应中反应物全部加合在一起，类似有机反应中的加成反应，其中C－C键、Si－Si键为非极性键；C－Si键为极性键；（3）D的原子坐标参数x为0，y、z为1/2，D的原子坐标参数为（0，1/2，1/2）；Cu晶体的粒子堆积方式为面心立方最密堆积，该晶胞中Cu原子个数＝6×1/2＋8×1/8＝4，其晶胞体积V＝（2

R×10－7）3cm3，其密度ρ＝m/V＝4M/（NAV）g·cm－3＝

＝

g·cm－3。

答案　

（1）①3d104s1　ds　②N>O>C　③4　sp2，sp3

（2）①AD　②极性键、非极性键

（3）①（0，1/2，1/2）　②