2021新高考化学二轮总复习课件：专题五　物质结构与性质　元素周期律 294页

专题五　物质结构与性质　元素周期律 第二部分 内容索引 01 02 03 考情分 析 备考 定向 高频 考点 能力 突破 热点专攻 ( 五 ) 考情分 析 备考 定向 备考要点说明 1 . 原子结构与元素的性质 (1) 了解元素、核素和同位素的含义。 (2) 了解原子的构成和原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理 ; 能正确书写 1~36 号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和电子排布图 ( 轨道表示式 ); 了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。 (3) 掌握元素周期律的实质。了解元素周期表 ( 长式 ) 的结构 ( 周期、族 ) 及其应用。掌握同周期、同主族元素性质递变规律与原子结构的关系。 (4) 了解电离能、电负性的概念 , 并能用以说明元素的某些性质 。 备考要点说明 2 . 化学键与分子结构 (1) 了解化学键的定义。 (2) 理解离子键的形成 , 能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。 (3) 了解共价键的形成、极性、类型 ( σ 键和 π 键 ) 。了解配位键的含义。能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。 (4) 了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型 (sp 、 sp 2 、 sp 3 ), 能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构 。 备考要点说明 3 . 分子间作用力与物质的性质 了解范德华力、氢键的含义及对物质性质的影响。并能解释氢键对物质性质的影响。 4 . 晶体结构与性质 (1) 了解晶体的类型 , 了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。不同类型的晶体结构与性质的关系 (2) 了解晶格能的概念 , 了解晶格能对离子晶体性质的影响。 (3) 理解金属键的含义 , 能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆积方式。 (4) 了解晶胞的概念 , 能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。 核心价值引领 2017 年 9 月 , 美、俄科学家利用计算机模型设计出比水还轻的超轻晶体铝。有望用于航天飞机和汽车等领域制造超轻部件。这次获得的新晶体密度只有 0.61 g·cm -3 , 不仅密度显著低于传统金属铝 (2.7 g·cm -3 ), 还意味着其能漂浮在水面上。该晶体以大家熟知的钻石为基础 , 将其中的每个碳原子用铝原子取代 , 得到了类似钻石的四面体结构晶体铝。进一步计算后 , 我们发现 , 这是一种非常稳定的全新超轻晶体铝结构。这是科学家运用物质结构的相关理论 , 从元素周期表中寻找替代元素 , 基于一种已知结构来设计新材料 , 更好地为人类服务 , 这就是我们学习物质结构、元素周期律的意义所在。 高频 考点 能力 突破 考点一 原子结构　化学用语 【真题示例】 其中元素 X 、 Y 的最外层电子数之和为 8 。下列叙述正确的是 ( 　　 ) A 的 相对原子质量为 26 B.X 、 Y 均可形成三氯化物 C.X 的原子半径小于 Y 的 D.Y 仅有一种含氧酸 答案 B 　 解析 依据题给的反应过程 , 可确定 W =27 。根据 X 、 Y 的最外层电子数之和为 8,Y 原子的质子数比 X 原子的质子数多 2, 可以得出 X 原子最外层电子数为 3,Y 原子最外层电子数为 5, 可以判定 X 为铝元素 ,Y 为磷元素。由上述分析可知 A 项错误 ;Al 、 P 两元素均可形成三氯化物 AlCl 3 和 PCl 3 ,B 项正确 ;Al 、 P 两元素位于同一周期且原子序数 P 大于 Al, 故原子半径 Al 大于 P,C 项错误 ; 磷元素的常见含氧酸有 H 3 PO 4 、 H 3 PO 2 、 HPO 2 等 ,D 项错误。 2 .(2020 浙江选考 ) 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 35 Cl 和 37 Cl 是两种不同的元素 B. 单晶硅和石英互为同素异形体 C.HCOOH 和 HOCH 2 CHO 互为同系物 D.H 与 Na 在元素周期表中处于同一主族 答案 D 　 解析 35 Cl 和 37 Cl 同是氯元素 , 二者互为同位素 ,A 项错误 ; 单晶硅是硅单质 , 石英的主要成分是 SiO 2 ,B 项错误 ;HCOOH 和 HOCH 2 CHO 不是同类物质 , 不是互为同系物 ,C 项错误。 3 .(2020 江苏化学 ) 反应 8NH 3 +3Cl 2 == = 6NH 4 Cl+N 2 可用于氯气管道的检漏。下列表示相关微粒的化学用语正确的是 ( 　　 ) B.N 2 分子的电子式 :N ︙︙ N C.Cl 2 分子的结构式 :Cl—Cl D.Cl - 的结构示意图 : 答案 C 　 4 .(2019 北京理综 )2019 年是元素周期表发表 150 周年 , 期间科学家为完善周期表做出了不懈努力。中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟 ( 49 In) 等 9 种元素相对原子质量的新值 , 被采用为国际新标准。铟与铷 ( 37 Rb) 同周期。下列说法不正确的是 ( 　　 ) A.In 是第五周期第 Ⅲ A 族元素 B 的 中子数与电子数的差值为 17 C. 原子半径 :In>Al D. 碱性 :In(OH) 3 >RbOH 答案 D 　 解析 In 与 Al 同主族 , 是第五周期第 Ⅲ A 族元素 ,A 正确 的 中子数是 66, 电子数是 49, 差值为 17,B 正确 ; 根据元素周期律 , 同主族从上到下 , 元素原子半径依次增大 , 故原子半径 :In>Al,C 正确 ; 根据元素周期律 , 同周期从左到右 , 主族元素原子半径依次减小 , 金属性渐弱 , 最高价氧化物对应水化物碱性渐弱 , 故碱性 :RbOH>In(OH) 3 ,D 项错误。 5 .(2019 江苏卷 ) 反应 NH 4 Cl+NaNO 2 == = NaCl+N 2 ↑+2H 2 O 放热且产生气体 , 可用于冬天石油开采。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是 ( 　　 ) 答案 D 　 6 .(2019 浙江 4 月选考 ) 下列表示不正确的是 ( 　　 ) 答案 A 　 解析 A 项 , 次氯酸分子中氢原子应与氧原子形成共用电子对 , 电子式 为 , 所以错误 , 符合题意 ;B 项 , 丁烷中有 4 个碳原子和 10 个氢原子 , 符合丁烷的球棍模型书写要求 , 所以正确 , 不符合题意 ;C 项 , 乙烯分子中碳与碳原子间形成碳碳双键 , 符合乙烯结构简式的书写要求 , 所以正确 , 不符合题意 ;D 项 , 碳原子的质子数为 6, 当中子数为 8 时 , 其质量数为 14, 因此符合碳原子的书写要求 , 所以正确 , 不符合题意。 7 .(2019 北京理综 ) 下列示意图与化学用语表述内容不相符的是 ( 水合离子用相应离子符号表示 )( 　　 ) A.NaCl == = Na + + Cl - B.CuCl 2 == = Cu 2 + + 2Cl - NaCl 溶于 水 电解 CuCl 2 溶液 C.CH 3 COOH CH 3 COO - +H + D.H 2 (g)+Cl 2 (g ) == = 2HCl(g ) 　 Δ H =-183 kJ·mol -1 CH 3 COOH 在水中 电离 H 2 与 Cl 2 反应能量 变化 答案 B 　 解析 氯化钠是强电解质 , 在水中完全电离生成水合 Na + 和水合 Cl - ,A 正确 ; 用惰性电极电解 CuCl 2 溶液 , 电解反应的化学方程式为 CuCl 2 Cu+Cl 2 ↑,B 项中方程式是 CuCl 2 的电离方程式 ,CuCl 2 的电离不是在通电条件下发生的 ,B 错误 ;C 项中图示为醋酸在水中的部分电离 ,C 正确 ; 根据反应热 (Δ H )= 反应物总键能 - 生成物总键能 , 反应 H 2 (g)+Cl 2 (g ) == = 2HCl(g ) 的 Δ H =(436 kJ · mol -1 +243 kJ · mol -1 )-(2×431 kJ · mol -1 )=-183 kJ · mol -1 ,D 项正确。 8 .(2019 海南化学 ) 自门捷列夫发现元素周期律以来 , 人类对自然的认识程度逐步加深 , 元素周期表中的成员数目不断增加。回答下列问题 : (1)2016 年 IUPAC 确认了四种新元素 , 其中一种为 Mc, 中文名为 “ 镆 ” 。元素 Mc 可由 反应 (2)Mc 位于元素周期表中 ⅤA 族 , 同族元素 N 的一种氢化物为 NH 2 NH 2 , 写出该化合物分子的电子式 　　　　　　　　 , 该分子内存在的共价键类型有 　　　　 。   (3) 该族中的另一元素 P 能呈现多种化合价 , 其中 +3 价氧化物的分子式为 　　　　 , 其常见 +5 价简单含氧酸的分子式为 　　　　 。   ( 3) 设 P 元素的氧化物为 P x O y , 由于 P 为 +3 价 ,O 为 -2 价 , 根据化合物中元素正负化合价代数和等于 0 可得 ,3 x= 2 y , 所以 x ∶ y=2 ∶ 3, 结合白磷的正四面体结构可知 , 该氧化物的化学式为 P 4 O 6 ;P 元素的 +5 价简单含氧酸的分子式为 H 3 PO 4 。 9 .(1)(2019 全国 Ⅱ 节选 ) ① Fe 成为阳离子时首先失去 　　　　　 轨道电子 ,Sm 的价层电子排布式为 4f 6 6s 2 ,Sm 3+ 价层电子排布式为 　　　　　 。   ② 比较离子半径 :F - 　　　　　 ( 填 “ 大于 ”“ 等于 ” 或 “ 小于 ”)O 2- 。   (2)(2019 全国 Ⅲ 节选 ) 在元素周期表中 , 与 Li 的化学性质最相似的邻族元素是 　　　　　 , 该元素基态原子核外 M 层电子的自旋状态 　　　　　 ( 填 “ 相同 ” 或 “ 相反 ”) 。   (3)(2019 江苏化学节选 )Cu 2+ 基态核外电子排布式为 　　　　 。   答案 (1) ① 4s 　 4f 5 　 ② 小于 (2)Mg 　相反 (3)[Ar]3d 9 或 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 9 解析 (1) ① 铁原子的电子排布式为 [Ar]3d 6 4s 2 ,Fe 原子成为阳离子时首先失去最外层 4s 轨道中的电子成为 Fe 2+ ; 根据 Sm 的价电子排布式 4f 6 6s 2 可知 , 由 Sm 生成 Sm 3+ 要失去最外层 6s 能级上的 2 个电子和 4f 能级上的 1 个电子。 ② 由于 F - 与 O 2- 的核外电子排布相同 , 核电荷数越大 , 离子半径反而越小 , 故离子半径 F - X C.X 与 Y 、 Y 与 Z 均可形成具有漂白性的化合物 D.W 与 X 的最高价氧化物的水化物可相互反应 答案 A 　 解析 X 可形成 +1 价的离子 , 则 X 为氢、锂或钠 , 但是 W 、 X 、 Y 三种简单离子的核外电子排布相同 , 则 X 只能是钠 ;W 、 Y 、 Z 三者分别位于三个不同的周期 , 则必有一种为氢 , 根据题目给出的结构式可知 Z 是氢 ; 结合 Y 原子的最外层电子数是 W 原子的最外层电子数的二倍 , 且二者简单离子的核外电子排布相同 , 则只能是氧和铝 , 根据结构不难发现 W 是铝 ,Y 是氧。根据分析 , 四种元素的原子半径大小关系为 ZX>Y>Z B. 简单离子的还原性 :Y>X>W C. 简单离子的半径 :W>X>Y>Z D. 氢化物水溶液的酸性 :Y>W 答案 C 　 解析 X 为短周期元素 , 其电子总数为最高能级电子数的 2 倍 ,Z 与 X 可形成淡黄色化合物 Z 2 X 2 , 故 X 为 O 元素 , 其核外电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 4 ,Z 为 Na 元素。 Y 与 W 同主族 ,Y 为 F,W 为 Cl 。根据各元素在周期表中的位置关系和递变规律 , 第一电离能 F>O>Cl>Na; 离子还原性 Cl - >O 2- >F - ; 简单离子 F - 、 Na + 、 O 2- 是电子层结构相同的离子 , 故 离子半径 , C 项符合题目要求。 2 .(2020 全国 Ⅲ )W 、 X 、 Y 、 Z 为原子序数依次增大的短周期元素 , 四种元素的核外电子总数满足 X+Y=W+Z; 化合物 XW 3 与 WZ 相遇会产生白烟。下列叙述正确的是 ( 　　 ) A. 非金属性 :W>X>Y>Z B. 原子半径 :Z>Y>X>W C. 元素 X 的含氧酸均为强酸 D.Y 的氧化物的水化物为强碱 答案 D 　 解析 由 “W 、 X 、 Y 、 Z 为原子序数依次增大的短周期元素 ”, 再根据 “ 化合物 XW 3 与 WZ 相遇会产生白烟 ” 可知 ,W 为氢元素 ,X 为氮元素 ,Z 为氯元素 , 再依据四种元素的核外电子总数满足 X+Y=W+Z 推知 ,Y 为钠元素。非金属性 :Cl>N>H>Na,A 项错误 ; 原子半径 :Na>Cl>N>H,B 项错误 ;N 的含氧酸中 , 如 HNO 2 就不属于强酸 ,C 项错误 ;Na 的氧化物的水化物是 NaOH,NaOH 属于强碱 ,D 项正确。 3 .(2020 天津化学 ) 短周期元素 X 、 Y 、 Z 、 W 的原子序数依次增大。用表中信息判断下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 元素电负性 : ZP; 离子半径 :S 2- >Na + ; 因为 P 原子价层电子排布为 3s 2 3p 3 ,3p 能级为半充满状态 , 较稳定 , 故第一电离能 :P>S; 因为 NH 3 分子间存在氢键 , 故氢化物的沸点 :NH 3 >PH 3 。 4 .(2020 江苏化学 ) 下列关于 Na 、 Mg 、 Cl 、 Br 元素及其化合物的说法正确的是 ( 　　 ) A.NaOH 的碱性比 Mg(OH) 2 的强 B.Cl 2 得到电子的能力比 Br 2 的弱 C. 原子半径 r : r (Br)> r (Cl)> r (Mg)> r (Na) D. 原子的最外层电子数 n : n (Na)< n (Mg)< n (Cl)< n (Br) 答案 A 　 解析 B 项 , 得电子能力 :Cl 2 >Br 2 , 错误 ;C 项 ,Na 、 Mg 、 Cl 是同一周期元素 , 原子半径依次减小 , 错误 ;D 项 ,Na 、 Mg 、 Cl 、 Br 原子的最外层电子数分别为 1 、 2 、 7 、 7, 错误。 5 .(2019 全国 Ⅰ ) 科学家合成出了一种新化合物 ( 如图所示 ), 其中 W 、 X 、 Y 、 Z 为同一短周期元素 ,Z 核外最外层电子数是 X 核外电子数的一半。下列叙述正确的是 ( 　　 ) A.WZ 的水溶液呈碱性 B. 元素非金属性的顺序为 X>Y>Z C.Y 的最高价氧化物的水化物是中强酸 D. 该新化合物中 Y 不满足 8 电子稳定结构 答案 C 　 解析 由题给化合物的结构可知 ,W 为第 Ⅰ A 族金属元素 ;Z 最外层有 7 个电子 , 由 “Z 核外最外层电子数是 X 核外电子数的一半 ” 可知 ,X 核外电子数为 14, 即 X 为硅元素 ; 由四种元素为同一短周期元素可知 ,W 为钠元素 ;Z 为氯元素 ; 根据化合物中 Y 元素的化合价可推知 Y 为磷元素。 NaCl 的水溶液呈中性 ,A 项错误 ; 元素非金属性的顺序为 Z(Cl)>Y(P)>X(Si),B 项错误 ;P 的最高价氧化物的水化物为磷酸 , 是中强酸 ,C 项正确 ;P 原子最外层有 5 个电子 , 与 Si 共用两对电子 , 加上得到 Na 的 1 个电子 , 因此最外层满足 8 电子稳定结构 ,D 项错误。 6 .(2019 全国 Ⅱ ) 今年是门捷列夫发现元素周期律 150 周年。下表是元素周期表的一部分 ,W 、 X 、 Y 、 Z 为短周期主族元素 ,W 与 X 的最高化合价之和为 8 。下列说法错误的是 ( 　　 ) A. 原子半径 :WSi, 故简单氢化物的稳定性 :CH 4 >SiH 4 ,B 项正确 ; 碳元素和硅元素可形成 SiC, 但 SiC 属于共价化合物 ,C 项错误 ;Mg 可溶于浓硝酸 , 但硅不与浓硝酸反应 ,D 项错误。 8 .(2019 浙江 4 月选考 )2019 年是门捷列夫提出元素周期表 150 周年。根据元素周期律和元素周期表 , 下列推断不合理的是 ( 　　 ) A. 第 35 号元素的单质在常温常压下是液体 B. 位于第四周期 ⅤA 族的元素为非金属元素 C. 第 84 号元素的最高化合价是 +7 D. 第七周期 0 族元素的原子序数为 118 答案 C 　 解析 A 项 , 第 35 号元素位于第四周期 Ⅶ A 族 , 为溴元素 , 溴单质在常温常压下为液态 , 所以正确 , 不符合题意 ;B 项 , 位于第四周期 Ⅴ A 族元素为 As, 属于非金属元素 , 所以正确 , 不符合题意 ;C 项 , 第 84 号元素为第六周期 Ⅵ A 族 , 最高正价为 +6 价 , 所以错误 , 符合题意 ;D 项 , 第一到第七周期的元素种类分别为 2 、 8 、 8 、 18 、 18 、 32 、 32, 因此第七周期 0 族元素的原子序数为 118, 所以正确 , 不符合题意。 9 .(2019 江苏化学 ) 短周期主族元素 X 、 Y 、 Z 、 W 的原子序数依次增大 ,X 是地壳中含量最多的元素 ,Y 原子的最外层有 2 个电子 ,Z 的单质晶体是应用最广泛的半导体材料 ,W 与 X 位于同一主族。下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 原子半径 : r (W)> r (Z)> r (Y)> r (X) B. 由 X 、 Y 组成的化合物是离子化合物 C.Z 的最高价氧化物对应水化物的酸性比 W 的强 D.W 的简单气态氢化物的热稳定性比 X 的强 答案 B 　 解析 由 “X 是地壳中含量最多的元素 ” 可知 ,X 为氧元素 ;Y 的原子序数大于氧 , 且原子最外层有 2 个电子 , 则 Y 为镁元素 ; 由 “Z 的单质晶体是应用最广泛的半导体材料 ” 可知 ,Z 为硅元素 ; 由 “W 与 X 位于同一主族 ” 可知 ,W 为硫元素。原子半径 : r (Mg)> r (Si)> r (S)> r (O),A 项错误 ;MgO 属于离子化合物 ,B 项正确 ; 硅酸为弱酸 , 而硫酸为强酸 ,C 项错误 ; 非金属性 :S r (Na + ) 。 “ 二看 ” 核电荷数 : 当电子层数相同时 , 核电荷数越大 , 半径越小。 例如 : r (Na)> r (Mg)> r (Al)> r (Si)> r (P)> r (S)> r (Cl) 、 r (O 2- )> r (F - ) > r (Na + )> r (Mg 2+ )> r (Al 3+ ) 。 “ 三看 ” 核外电子数 : 当电子层数和核电荷数均相同时 , 核外电子数越多 , 半径越大。 例如 : r (Cl - )> r (Cl) 、 r (Fe 2+ )> r (Fe 3+ ) 。 3 . 元素金属性、非金属性的多方面 比较   本质 原子越易失电子 , 金属性越强   ① 在金属活动性顺序中位置越靠前 , 金属性越强 ② 单质与水或非氧化性酸反应越剧烈 , 金属性越强 ③ 单质还原性越强或离子氧化性越弱 , 金属性越强 ④ 最高价氧化物对应水化物的碱性越强 , 金属性越强 ⑤ 若存在反应 X n+ +Y → X+Y m+ , 则 Y 元素的金属性比 X 的强   本质 原子越易得电子 , 非金属性越强   ① 与 H 2 化合越容易 , 气态氢化物越稳定 , 非金属性越强 ② 单质氧化性越强 , 阴离子还原性越弱 , 非金属性越强 ③ 最高价氧化物对应水化物的酸性越强 , 非金属性越强 ④ 若存在反应 A n- +B x → B m - +A y , 则 B 元素的非金属性比 A 的强 4 . 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 , 随着原子序数的增大 , 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 (p 0 、 d 0 、 f 0 ) 、半满 (p 3 、 d 5 、 f 7 ) 和全满 (p 6 、 d 10 、 f 14 ) 结构时 , 原子的能量较低 , 该元素具有较大的第一电离能。如同周期主族元素 , Ⅱ A 族元素的原子最外层 s 能级全充满、 ⅤA 族元素的原子最外层 p 能级半充满 , 比较稳定 , 所以其第一电离能大于同周期相邻的主族元素 (2) 电负性大小判断 。 规律 在周期表中 , 同周期主族元素电负性从左到右逐渐增大 , 同主族从上往下逐渐减小 方法 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 : ① HClO 中 Cl 为 +1 价、 O 为 -2 价 , 可知 O 的电负性大于 Cl; ② Al 2 O 3 是离子化合物、 AlCl 3 是共价化合物 , 可知 O 的电负性大于 Cl 5 . 元素推断题通常考查的 角度 考查角度 判断分析依据 原子半径 ① 同周期元素的原子半径随原子序数的增大而减小 ( 不考虑稀有气体元素 ); ② 同主族元素从上到下 , 原子半径随电子层数的增多而增大 元素 化合价 ① 同周期元素从左到右 , 元素的最高正化合价由 +1→+7, 非金属元素的最低负化合价由 -4→-1(O 、 F 除外 ); ② 同主族元素的最高正化合价、最低负化合价均相同 ( 氧无最高正价 , 氟无正价 ) 考查角度 判断分析依据 得失电 子能力 ① 同周期元素从左到右 , 失电子能力逐渐减弱 , 得电子能力逐渐增强 ( 不考虑稀有气体元素 ); ② 同主族元素从上到下 , 失电子能力逐渐增强 , 得电子能力逐渐减弱 金属性与 非金属性 ① 同周期元素从左到右 , 金属性逐渐减弱 , 非金属性逐渐增强 ( 不考虑稀有气体元素 ); ② 同主族元素从上到下 , 金属性逐渐增强 , 非金属性逐渐减弱 元素的第 一电离能 ① 同周期元素从左到右元素的第一电离能呈增大趋势 ( Ⅱ A 和 ⅤA 族元素大于相邻周期元素 ); ② 同主族元素自上而下 , 第一电离能逐渐减小 考查角度 判断分析依据 电负性 ① 同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增大 ( 稀有气体元素除外 ); ② 同主族元素自上而下 , 电负性逐渐减小 最高价 氧化物对 应水化物 ① 元素的金属性越强 , 其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强 ; ② 元素的非金属性越强 , 其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强 (F 无正价 ,O 无最高正价 , 不考虑 ) 考查角度 判断分析依据 单质的氧 化性 、还原性 一般情况下 , 元素的金属性越强 , 单质的还原性越强 , 简单阳离子的氧化性越弱 ; 元素的非金属性越强 , 单质的氧化性越强 , 简单阴离子的还原性越弱 物质的 熔点、 沸点 ① 一般情况下 , 对于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 , 物质的熔点、沸点也越高 , 如沸点 :I 2 >Br 2 >F 2 ; ② NH 3 、 H 2 O 、 HF 的沸点比同主族其他元素氢化物的沸点高 , 是因为分子间形成氢键 , 使物质的沸点升高 【 应考训练 】 考 向 1 　 元素周期表的结构 1 .(2020 湖北八校联考 )2019 年是 “ 国际化学元素周期表年 ” 。 1869 年门捷列夫把当时已知的元素根据元素性质、 相对原子质量 等进行排列 , 预留了甲、乙两种未知元素的 位置 , 并预测了二者的相对原子质量 , 部分原始记录如下。下列说法错误的是 ( 　　 ) A . 乙元素位于现行元素周期表第四周期 ⅥA 族 B. 原子半径 : 甲 > 乙 >Si C. 乙的简单气态氢化物的稳定性弱于 CH 4 D. 推测乙的单质可以用作半导体材料 答案 A 　 解析 由图可知 , 同一纵列的元素为同一周期元素 , 而同一横行的元素为同主族元素 , 由元素的相对原子质量可知 , 甲、乙的相对原子质量均比 As 小 ,As 位于第四周期 Ⅴ A 族 , 则 C 、 Si 、乙位于 Ⅳ A 族 , 乙为 Ge,B 、 Al 、甲位于 Ⅲ A 族 , 甲为 Ga 。乙为 Ge, 位于现行元素周期表第四周期 Ⅳ A 族 ,A 项错误 ; 同周期主族元素自左而右原子半径减小 , 同主族自上而下原子半径增大 , 故原子半径 : 甲 (Ga)> 乙 (Ge)>Si,B 项正确 ; 碳与 Ge 同主族 , 非金属性 C>Ge, 则 Ge 的简单气态氢化物的稳定性弱于 CH 4 ,C 项正确 ; 乙为 Ge, 在元素周期表中位于金属与非金属的交界处 , 可用作半导体材料 ,D 项正确。 2 .( 双选 ) 下列有关元素周期表的说法正确的是 ( 　　 ) A. 原子序数之差为 2 的两种元素不可能位于同一主族 B. 若 D - 核外有 36 个电子 , 则元素 D 位于第四周期第 ⅦA 族 C. 第三、四周期同主族元素的原子序数一定相差 8 或 18 D. 位于同一周期的甲、乙两种元素 , 甲位于 Ⅰ A 族 , 原子序数为 x , 乙位于 Ⅲ A 族 , 乙的原子序数一定为 x +2 答案 BC 　 解析 原子序数之差为 2 的两种元素可能位于同一主族 , 例如 H 和 Li,A 项错误 ; 若 D - 核外有 36 个电子 , 则元素 D 是 Br, 位于元素周期表中第四周期 Ⅶ A 族 ,B 项正确 ; 第三、四周期同主族元素的原子序数可能相差 8, 也可能相差 18, 例如 Na 与 K 的原子序数相差 8,Cl 与 Br 原子序数相差 18,C 项正确 ; 位于同一周期的甲、乙两种元素 , 甲位于 Ⅰ A 族 , 原子序数为 x , 乙位于 Ⅲ A 族 , 乙的原子序数不一定为 x +2, 例如第四周期中相应的两种元素的原子序数相差 12,D 项错误。 考向 2 　 元素周期律及其应用 3 .(2020 湖湘名校高三线上自主联合检测 )a 、 b 、 c 、 d 为短周期元素 ,a 的 M 电子层有 1 个电子 , 工业上采用分离液态空气的方法来生产供医疗急救用的 b 元素的单质 ,c 与 b 同族 ,d 与 c 形成的一种化合物可以溶解单质硫。下列有关说法正确的是 ( 　　 ) A. 原子半径 :a>b>c>d B. 元素非金属性由强到弱的顺序为 b>c>d C.a 与 b 形成的化合物只有离子键 D. 最高价氧化物对应水化物的酸性 :d>c 答案 B 　 解析 a 的 M 电子层有 1 个电子 , 则 a 为 Na; 工业上采用分离液态空气的方法来生产供医疗急救用的 b 元素的单质 , 则 b 为 O;c 与 b 同族且为短周期元素 , 则 c 为 S;d 与 c 形成的一种化合物可以溶解硫 , 该物质为 CS 2 , 则 d 为 C 。同一周期从左到右主族元素原子半径逐渐减小 , 同一主族从上到下原子半径增大 , 因此原子半径 Na>S>C>O, 即 a>c>d>b, 故 A 错误 ; 同一主族从上到下 , 元素的非金属性减弱 , 元素非金属性由强到弱的顺序为 O>S>C, 即 b>c>d, 故 B 正确 ;a 与 b 形成的过氧化钠中既含有离子键 , 又含有共价键 , 故 C 错误 ;S 的非金属性大于 C, 所以最高价氧化物对应水化物的酸性 d 小于 c, 故 D 错误。 4 . 元素周期表和元素周期律可以指导人们进行规律性的推测和判断。下列说法不合理的是 ( 　　 ) A. 若 X + 和 Y 2- 的核外电子层结构相同 , 则原子序数 :X>Y B. 由水溶液的酸性 :HCl>H 2 S, 可推断元素的非金属性 :Cl>S C. 硅、锗在元素周期表中都位于金属与非金属的交界处 , 都可以作半导体材料 D.Cs 和 Ba 分别位于第六周期 Ⅰ A 和 Ⅱ A 族 , 则碱性 :CsOH>Ba(OH) 2 答案 B 　 解析 若 X + 和 Y 2- 的核外电子层结构相同 , 则 X 处于 Y 的下一周期 , 原子序数 X>Y, 故 A 正确 ; 不能根据氢化物水溶液的酸性强弱来比较元素的非金属性 , 如酸性 HCl>HF, 但非金属性 F>Cl, 故 B 错误 ; 硅、锗在元素周期表中都位于金属与非金属的交界处 , 具有一定的金属性与非金属性 , 都可以做半导体材料 , 故 C 正确 ; 同周期元素自左而右金属性减弱 , 金属性 Cs>Ba, 金属性越强 , 其最高价氧化物对应水化物的碱性越强 , 故碱性 CsOH>Ba(OH) 2 ,D 正确。 5 .(2020 高考模拟题节选 )(1)LiFePO 4 因具有良好的结构稳定性而成为新一代正极材料 , 这 与 的 结构密切相关 , 的 立体构型为 　　　　　　　 。 P 、 O 、 S 三种元素的电负性从大到小的顺序为 　　　　　　　　 。   (2)C 、 N 、 O 、 F 四种元素的第一电离能由小到大的顺序为 　　　　　　　 。   (3)Mg 、 Al 的第一电离能 :Mg 　　　 ( 填 “>” 或 “<”)Al 。   (4) 尿素中 N 原子的杂化类型是 　　　　　 ;C 、 N 、 O 三种元素的电负性由小到大的顺序为 　　　　　　 。   (5) 光气 (COCl 2 ) 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。光气分子的立体构型为 　　　　　　　　　　 , 其所含三种元素的电负性由小到大的顺序为 　　　　　　　　　　 。写出与 COCl 2 互为等电子体的分子和离子 ( 各写一种 ) 　　　　　　 、 　　　　　　　 。   答案 (1) 正四面体形　 O>S>P (2)C 　 (4)sp 3 　 CS>P 。 (2) 同一周期元素 , 其第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势 , 但 Ⅱ A 族、 Ⅴ A 族元素第一电离能大于其相邻元素 ,C 、 N 、 O 、 F 位于同一周期且分别位于 Ⅳ A 族、 Ⅴ A 族、 Ⅵ A 族、 Ⅶ A 族 , 所以第一电离能由小到大的顺序为 CAl 。 (4) 根据尿素的结构简 式 分析 其中 N 原子的杂化类型 , 由 N 原子的成键情况可知其杂化类型是 sp 3 ; 同周期主族元素从左到右电负性依次增大。 (5) 光气的分子式为 COCl 2 , 其结构式 为 , 碳原子孤电子对数为 0, 价层电子对数为 3, 则其立体构型为平面三角形。同一周期从左到右主族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 CY>X>W B.M 、 N 、 R 三种分子中 , 所有原子最外层均满足 8 电子稳定结构 C.M 、 N 、 R 三种分子均含有极性键和非极性键 D.W 、 X 、 Y 、 Z 四种元素既可形成离子化合物 , 又可形成共价化合物 答案 AD 　 解析 W 、 X 、 Y 、 Z 均为短周期元素 , 原子序数依次增大 , 其中 M 由 1 个 X 原子和 2 个 Z 原子构成 ,N 由 1 个 X 原子和 4 个 W 原子构成 ,R 结构明显为有机物的结构 ,M 和 N 生成 R 的反应为加成反应 , 则 W 为氢元素 ,X 为碳元素 ,Y 为氮元素 ,Z 为氧元素 ,M 为二氧化碳 ,N 为甲烷 ,R 为乙酸。同周期主族元素非金属性从左到右逐渐增强 ,A 正确 ;M 、 N 、 R 三种分子中 , 氢原子最外层满足 2 电子稳定结构 ,B 错误 ;N 、 M 分别为甲烷和二氧化碳 , 其中只含有极性共价键 ,R 分子中含有极性键和非极性键 ,C 错误 ;W 、 X 、 Y 、 Z 四种元素既可形成离子化合物硝酸铵 , 又可形成共价化合物硝酸 ,D 正确。 7 .(2020 山东潍坊高三期末 )W 、 X 、 Y 、 Z 四种短周期主族元素在元素周期表中的相对位置如图所示 ,X 的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成离子化合物。下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 四种元素的氧化物中 , 只有 W 的氧化物能与 Na 2 O 2 反应 B.Y 元素只能形成含氧酸 H 2 YO 3 和 H 2 YO 4 C.Z 元素单质具有强氧化性、漂白性 D. 简单气态氢化物的稳定性 :YZ>X>W, 且 Z 的族序数等于其周期序数 , 所以 Z 为 Al,W 、 X 位于不同周期 , 所以 W 为 H,Y 的原子序数比 Z 小 , 半径比 Z 大 , 则 Y 与 Z 同周期 , 可能为 Na 或 Mg 。 Z 为 Al,Al 3+ 在水溶液中发生水解影响水的电离平衡 , 故 A 错误 ;Z 为 Al, 其氯化物氯化铝为共价化合物 , 熔融状态下不导电 , 不能电解熔融的 AlCl 3 来制取铝单质 , 故 B 错误 ;Y 为钠或镁 , 金属性比铝强 , 最高价氧化物对应水化物的碱性比铝的强 , 故 C 错误 ;W 为氢 , 其单质为氢气 ,X 为氧 , 对应单质为氧气或臭氧 , 均为分子晶体 , 相同条件下 , 熔、沸点与相对分子质量有关 , 氧气或臭氧的相对分子质量均大于氢气 , 故氢气的熔、沸点低 , 故 D 正确。 9 .( 双选 )(2020 江西九江二模改编 ) 有一种化合物的结构如图所示 , 其中 W 、 X 、 Y 、 Z 为原子序数依次增大的短周期主族元素 ,X 、 Y 是同周期元素 ,Z 的含氧酸均具有氧化性 , 该化合物相对分子质量小于 125 。下列有关说法正确的 是 ( 　　 ) A.WZ 沸点高于 W 2 Y 的沸点 B.X 的含氧酸一定为二元弱酸 C. 原子半径大小 :Z>X>Y>W D.X 与 Z 组成的化合物中可能含有非极性键 答案 CD 　 解析 根据题给物质中各元素的成键特点可知 W 、 Z 为 H 、 F 或 Cl 中的两种 , 因 W 在四种元素中原子序数最小 , 则 W 不可能是 Cl, 应为 H 或 F;X 、 Y 同周期 ,X 应为 Ⅳ A 族元素 ,Y 应为 Ⅵ A 族元素 , 若 X 、 Y 分别为 Si 和 S, 则 Z 为 Cl, 此时该物质的相对分子质量至少为 1×3+28×3+32×3+35.5>125, 故不符合题意。所以 X 为 C,Y 为 O, 则 W 只能为 H, 又因为 Z 的含氧酸均具有酸性 , 所以 Z 为 Cl 。 H 2 O 分子间存在氢键 , 导致其沸点较高 , 即沸点 HClX>Y>W, 故 C 正确 ;C 与 Cl 形成的化合物中含有多个 C 原子时 , 其中含有的 C—C 键为非极性键 , 故 D 正确。 10 .(2020 山东德州期末 )X 、 Y 、 Z 、 W 为原子序数依次增大的四种短周期主族元素 ,A 、 B 、 C 、 D 、 E 为上述四种元素中的两种元素组成的化合物 ,Z 2 为 Z 元素的一种单质。已知 :A 、 D 均含有 10 个电子 ,C 的相对分子质量为 30 。上述物质之间的转化关系如图所示 ( 部分反应物或生成物省略 ), 则下列说法中不正确的是 ( 　　 ) A. 原子半径 :W>Y>Z>X B. 若 C 中混有 E 可用水洗方法除去 C.A 在工业上常用作制冷剂 D.B 与 D 反应生成 Z 2 时 ,D 作还原剂 答案 D 　 解析 已知 A 、 D 均含有 10 个电子 , 则 A 、 D 为氢化物 , 可能为 CH 4 、 NH 3 、 H 2 O 、 HF 等 ; 根据转化关系可知 ,A 与单质 Z 2 反应生成 C,B 与 D 反应生成 Z 2 , 且 C 的相对分子质量为 30, 则 C 为 NO,D 为 H 2 O,A 为 NH 3 ,Z 2 为 O 2 ,B 为 Na 2 O 2 ,E 为 NO 2 , 结合原子序数大小可知 ,X 为 H,Y 为 N,Z 为 O,W 为 Na 。同一周期主族元素 , 从左向右原子半径逐渐减小 , 当原子核外电子层数不同时 , 电子层越多原子半径越大 , 则原子半径 W>Y>Z>X,A 正确 ;NO 2 与水反应生成 NO 和硝酸 , 若 NO 中混有 NO 2 , 可用水洗的方法除去 ,B 正确 ;A 是 NH 3 , 氨气沸点较低易液化 , 液氨汽化需吸收大量的热 , 从而使周围环境温度降低 , 因此液氨在工业上常用作制冷剂 ,C 正确 ; 过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气 , 在该反应中 , 过氧化钠既作氧化剂又作还原剂 ,H 2 O 在反应中元素化合价不变 , 既不是氧化剂也不是还原剂 ,D 错误。 11 .(2020 江西宜春高三月考 ) 已知 A 、 B 、 C 、 D 为原子序数依次增大的短周期元素 ,E 为地壳中含量最高的过渡金属元素 ,A 与 D 同主族 ,B 与 C 同周期 , 且 C 与 D 的原子序数之和为 20 。甲、乙分别为元素 E 、 A 的单质 , 丙、丁为 A 、 E 分别与 B 形成的二元化合物 , 它们转化关系如图所示。下列说法不正确的是 ( 　　 ) A.A 、 B 形成的一种化合物具有漂白性 B.B 、 D 形成的离子化合物可能含有非极性键 C.C 的单质能与丙反应置换出 B 的单质 D. 丁为黑色固体 , 且 1 mol 甲与足量丙反应转移电子数为 3 N A 答案 D 　 解析 E 为地壳中含量最高的过渡金属元素 , 则 E 为 Fe 。 A 、 B 、 C 、 D 为原子序数依次增大的短周期元素 ,A 与 D 同主族 ,B 与 C 同周期 , 可知 A 、 B 、 C 、 D 分属三个不同的短周期 , 则 A 为 H,D 为 Na 。由 C 与 D 的原子序数之和为 20 可知 ,C 为 F; 甲、乙分别为元素 E 、 A 的单质 , 丙、丁为 A 、 E 分别与 B 形成的二元化合物 , 根据图示转化关系 , 结合 Fe 与水蒸气反应生成四氧化三铁可知 , 丙为 H 2 O, 丁为 Fe 3 O 4 , 则 B 为 O 元素。 H 、 O 两元素组成的 H 2 O 2 有强氧化性 , 具有漂白性 , 故 A 正确 ;O 和 Na 组成的 Na 2 O 2 中含有离子键和非极性共价键 , 故 B 正确 ;F 2 与水反应生成 HF 和 O 2 , 故 C 正确 ; 丁为 Fe 3 O 4 , 是黑色固体 , 由 3Fe+4H 2 O(g ) Fe 3 O 4 +4H 2 可知 ,1 mol Fe 与足量 H 2 O 反应转移电子数 为 N A , 故 D 错误。 归纳 总结 常见 的转化关系 总结 (5) 已知 A 、 B 、 D 、 E 均为中学化学中常见的物质 , 存在如下关系。 符合此转化关系的 A 、 B 、 D 、 E 的化学式如下 : ① Fe 、 Fe(NO 3 ) 3 、 Fe(NO 3 ) 2 、 HNO 3 。 ② CuO 、 CO 、 CO 2 、 C 。 ③ NaOH 、 NaHCO 3 、 Na 2 CO 3 、 CO 2 。 考点三 化学键、分子间作用力与氢键 【真题示例】 1 .(2020 山东化学 ) 下列关于 C 、 Si 及其化合物结构与性质的论述错误的是 ( 　　 ) A. 键能 C—C>Si—Si 、 C—H>Si—H, 因此 C 2 H 6 稳定性大于 Si 2 H 6 B. 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 C.SiH 4 中 Si 的化合价为 +4,CH 4 中 C 的化合价为 -4, 因此 SiH 4 还原性小于 CH 4 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 答案 C 　 解析 A 项 , 键长 C—CSi—Si 、 C—H>Si—H, 则 C 2 H 6 的稳定性 >Si 2 H 6 ;B 项 , 金刚石与 SiC 均属于共价 ( 原子 ) 晶体 , 具有很高的硬度 ;C 项 ,C 与 Si 在同一主族 , 非金属性 C>Si, 故 CH 4 的还原性弱于 SiH 4 ,C 项错误 ;D 项 , π 键是 p 轨道肩并肩重叠形成的 , 由于 Si 的原子半径较大 ,p 轨道重叠程度小 , 所以 Si 原子间难以形成双键。 2 .(2020 天津化学 ) 关于 的 说法正确的是 ( 　　 ) A. 分子中有 3 种杂化轨道类型的碳原子 B. 分子中共平面的原子数目最多为 14 C. 分子中的苯环由单双键交替组成 D. 与 Cl 2 发生取代反应生成两种产物 答案 A 　 3 .(2019 浙江 4 月选考 ) 下列说法不正确的是 ( 　　 ) A. 纯碱和烧碱熔化时克服的化学键类型相同 B. 加热蒸发氯化钾水溶液的过程中有分子间作用力的破坏 C.CO 2 溶于水和干冰升华都只有分子间作用力改变 D. 石墨转化为金刚石既有共价键的断裂和生成 , 也有分子间作用力的破坏 答案 C 　 解析 A 项 , 两者均属于离子化合物 , 熔化时克服的是离子键 , 所以正确 , 不符合题意 ;B 项 , 蒸发过程中 , 破坏的是水分子间作用力 , 所以正确 , 不符合题意 ;C 项 , 二氧化碳溶于水与水反应生成碳酸 , 因此不仅仅是分子间作用力的改变 , 还有化学键的形成 , 所以错误 , 符合题意 ;D 项 , 石墨中含有碳碳键和分子间作用力 , 金刚石中只有碳碳键 , 两者的碳碳键不完全相同 , 因此石墨变为金刚石的过程中既有共价键的断裂和生成 , 也有分子间作用力的破坏 , 所以正确 , 不符合题意。 4 .(2018 浙江 11 月选考 ) 下列说法正确的是 ( 　　 ) A.CaO 与水反应过程中 , 有共价键的断裂和形成 B.H 2 O 的热稳定性比 H 2 S 强 , 是由于 H 2 O 的分子间作用力较大 C.KCl 、 HCl 、 KOH 的水溶液都能导电 , 所以它们都属于离子化合物 D. 葡萄糖、二氧化碳和足球烯 (C 60 ) 都是共价化合物 , 它们的晶体都属于分子晶体 答案 A 　 解析 氧化钙与水化合过程中水分子中的共价键会断裂 , 并会形成氢氧根离子 ,A 正确 ; 氢化物的热稳定性与元素的非金属性有关 , 氧元素的非金属性大于硫元素 , 因此 H 2 O 的热稳定性比 H 2 S 强 ,B 项错误 ;HCl 属于共价化合物 ,C 项错误 ; 足球烯 (C 60 ) 属于单质 , 不是化合物 ,D 项错误。 5 .(2020 全国 Ⅲ 节选 ) 氨硼烷 (NH 3 BH 3 ) 含氢量高、热稳定性好 , 是一种具有潜力的固体储氢材料。回答下列问题 : (1)H 、 B 、 N 中 , 原子半径最大的是 　　　　 。根据对角线规则 ,B 的一些化学性质与元素 　　　　 的相似。   (2)NH 3 BH 3 分子中 ,N—B 化学键称为 　　　　　　 键 , 其电子对由 　　　　 提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气 :   的 结构 为 。在 该反应中 ,B 原子的杂化轨道类型由 　　　　 变为 　　　　 。   (3)NH 3 BH 3 分子中 , 与 N 原子相连的 H 呈正电性 (H δ + ), 与 B 原子相连的 H 呈负电性 (H δ - ), 电负性大小顺序是 　　　　　　　　 。与 NH 3 BH 3 原子总数相等的等电子体是 　　　　　　 ( 写分子式 ) , 其熔点比 NH 3 BH 3 　　　　 ( 填 “ 高 ” 或 “ 低 ”), 原因是在 NH 3 BH 3 分子之间 , 存在 　　　　　　　　　　 , 也称 “ 双氢键 ” 。   答案 (1)B 　 Si( 硅 ) (2) 配位　 N 　 sp 3 　 sp 2 (3)N>H>B 　 CH 3 CH 3 　低　 H δ + 与 H δ - 的静电引力 解析 本题考查了原子半径大小 , 对角线规则、配位键、电负性、等电子体、物质熔点高低、晶胞密度求算等知识。 (1) 氢元素为第一周期元素 , 原子半径最小 ,B 、 N 同为第二周期元素 , 可知原子半径 B>N, 故原子半径最大的为 B 。 B 为第二周期第 Ⅲ A 族元素 , 与其处于对角线上的元素应为第三周期第 Ⅳ A 族元素 , 即硅元素。 (2)NH 3 BH 3 分子中 , 氮原子上有一对孤电子对 , 而硼原子中有空轨道 , 两者之间可形成配位键。 NH 3 BH 3 分子中 B 原子的价层电子对数为 4,B 原子的杂化方式为 sp 3 杂化 ; 根据 的 结构可知 ,B 原子价层电子对数为 3,B 原子的杂化方式为 sp 2 杂化。故反应中 B 原子的杂化方式由 sp 3 变为 sp 2 。 (3)NH 3 BH 3 分子中 , 根据与 N 原子相连的 H 呈正电性 , 说明电负性 :N>H; 再根据与 B 原子相连的 H 呈负电性 , 说明电负性 :BH>B 。 NH 3 BH 3 分子的原子总数为 8, 价电子总数为 14,CH 3 CH 3 为其等电子体。 CH 3 CH 3 的熔点比 NH 3 BH 3 的熔点低 , 原因是 NH 3 BH 3 分子间 H δ + 与 H δ - 之间存在静电引力 , 而 CH 3 CH 3 分子间只存在范德华力。 【 必备知识 】 1 . 离子键、共价键及金属键的比较 化学键类型 离子键 共价键 金属键 非极性键 极性键 定义 阴、阳离子通过静电作用所形成的化学键 原子间通过共用电子对 ( 电子云重叠 ) 而形成的化学键 金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的 “ 电子气 ”, 被所有原子共用 , 从而把所有金属原子维系在一起 成键粒子 阴、阳离子 原子 金属阳离子和自由电子 化学键 类型 离子键 共价键 金属键 非极性键 极性键 成键 实质 阴、阳离子的静电作用 共用电子对不偏向任何一方 共用电子对偏向一方原子 金属阳离子和自由电子间的电子气 形成 条件 活泼金属元素与活泼非金属元素经电子得失 , 形成离子键 同种元素原子之间成键 不同种元素原子之间成键 金属阳离子和自由电子间成键 形成的 物质 离子化合物 非金属单质 ; 某些共价化合物或离子化合物 共价化合物或离子化合物 金属晶体 2 . 化学键与物质类别的 关系 (1) 从以上可以看出 , 离子化合物一定含有离子键 , 离子键只能存在于离子化合物中。 (2) 共价键可存在于离子化合物、共价化合物和一些非金属单质中。 (3) 熔融状态下能导电的化合物是离子化合物 , 如 NaCl 。熔融状态下不能导电的化合物是共价化合物 , 如 HCl 。 3 . σ 键与 π 键的判断方法 (1) 由轨道重叠方式判断。 “ 头碰头 ” 重叠为 σ 键 ,“ 肩并肩 ” 重叠为 π 键。 (2) 由物质的结构式判断。通过物质的结构式可以快速有效地判断共价键的种类及数目。共价单键全为 σ 键 , 双键中有一个 σ 键和一个 π 键 , 三键中有一个 σ 键和两个 π 键。 (3) 由成键轨道类型判断。 s 轨道形成的共价键全部是 σ 键 ; 杂化轨道形成的共价键全部为 σ 键。 4 . 三种作用力及对物质性质的 影响 作用力类型 范德华力 氢键 共价键 作用微粒 分子 H 与 N 、 O 、 F 原子 强度比较 共价键 > 氢键 > 范德华力 影响 因素 组成和结构相似的物质 , 相对分子质量越大 , 范德华力越大 形成氢键元素的电负性 原子半径 对性质 的影响 影响物质的熔、沸点 , 溶解度等物理性质 分子间氢键使物质熔、沸点升高 , 溶解度增大 键能越大 , 物质的稳定性越强 【 应考训练 】 考 向 1 　 共价键与离子键 1 .(2020 湖南长郡中学第 2 次月考 ) 固体 A 的化学式为 NH 5 , 它的所有原子的最外层都符合相应稀有气体原子的最外层电子结构 , 则下列有关说法不正确的是 ( 　　 ) A.NH 5 中既有离子键又有共价键 B.NH 5 的熔、沸点高于 NH 3 C.NH 5 固体投入少量水中 , 可产生两种气体 D.0.1 mol NH 5 中含有 0.5 mol N—H 键 答案 D 　 解析 NH 5 中存在铵根离子和 H - , 属于离子化合物 , 铵根离子中含 N—H 共价键 , 故 A 正确 ;NH 5 为离子晶体 , 氨气为分子晶体 , 则 NH 5 的熔、沸点高于 NH 3 , 故 B 正确 ; 固体 NH 5 投入少量水中 , 可产生氨气、氢气两种气体 , 故 C 正确。 0.1 mol NH 5 中含有 0.4 mol N—H 键 , 故 D 错误。 2 .( 双选 )(2020 山东济南新高考模拟改编 ) 已知 X 、 Y 、 Z 是三种原子序数依次增大的短周期元素。甲、乙、丙分别是三种元素形成的单质 ,A 、 B 、 C 、 D 分别是由三种元素中的两种形成的化合物 , 且 A 与 C 中均含有 10 个电子。它们之间转化关系如下图所示。下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 原子半径 :Z>Y>X B.X 与 Y 形成的化合物只含极性键 C.Y 和 Z 形成的分子可能存在配位键 D. 气态氢化物的稳定性 :AZ>X,A 错误 ;X 为 H 元素 ,Y 为 C 元素 , 二者形成的化合物 CH 4 中只含极性键 ,C 2 H 6 、 C 2 H 4 等物质中既含极性键 , 又含非极性键 ,B 错误 ;Y 和 Z 形成的 CO 分子中存在配位键 ,C 正确 ;A 是 CH 4 ,C 是 H 2 O, 元素的非金属性 O>C, 元素的非金属性越强 , 其简单气态氢化物的稳定性就越强 , 所以气态氢化物的稳定性 ANaF>NaCl>KCl 答案 (BD 　 解析 氨分子间存在氢键 , 分子内以共价键结合 , 故 A 错误 ; 元素非金属性越强 , 其氢化物越稳定 , 同一主族元素从上到下 , 元素的非金属性逐渐减弱 , 非金属性 F>Cl>Br>I, 则热稳定性 :HF>HCl>HBr>HI, 故 B 正确 ;SiO 2 属于原子晶体 , 熔点很高 ,SiCl 4 属于分子晶体 , 熔点较低 , 故 C 错误 ; 四种物质的晶体均属于离子晶体 , 离子所带电荷数相同 , 离子半径越小 , 晶格能越大 , 熔点越高 , 同主族简单阴、阳离子从上往下半径依次增大 , 则熔点 :LiF>NaF>NaCl>KCl, 故 D 正确。 考点四 分子结构与性质 【真题示例】 1 .(2020 高考题组合 )(1)(2020 山东化学节选 )CdSnAs 2 是一种高迁移率的新型热电材料 , 回答下列问题 : ① Sn 为 Ⅳ A 族元素 , 单质 Sn 与干燥 Cl 2 反应生成 SnCl 4 。常温常压下 SnCl 4 为无色液体 ,SnCl 4 空间构型为 　　　　　　　 , 其固体的晶体类型为 　　　　　　 。   ② NH 3 、 PH 3 、 AsH 3 的沸点由高到低的顺序为 　　　　　　 ( 填化学式 , 下同 ), 还原性由强到弱的顺序为 　　　　　　　 , 键角由大到小的顺序为 　　　　　　　 。   ③ 含有多个配位原子的配体与同一中心离子 ( 或原子 ) 通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种 Cd 2+ 配合物的结构如图所示 ,1 mol 该配合物中通过螯合作用形成的配位键有 　　　 mol, 该螯合物中 N 的杂化方式 有 　　　 种。   (2)(2020 全国 Ⅰ 节选 ) 磷酸根离子的立体构型为 　　　　　　 , 其中 P 的价层电子对数为 　　　 、杂化轨道类型为 　　　　 。   ( 3)(2020 全国 Ⅱ 节选 )Ti 的四卤化物熔点如下表所示 ,TiF 4 熔点高于其他三种卤化物 , 自 TiCl 4 至 TiI 4 熔点依次升高 , 原因是   　　　　　　　　　　 。   化合物 TiF 4 TiCl 4 TiBr 4 TiI 4 熔点 / ℃ 377 -24.12 38.3 155 答案 (1) ① 正四面体形　分子晶体 ② NH 3 、 AsH 3 、 PH 3 　 AsH 3 、 PH 3 、 NH 3 　 NH 3 、 PH 3 、 AsH 3 ③ 6 　 1 (2) 正四面体形　 4 　 sp 3 (3)TiF 4 为离子化合物 , 熔点高 , 其他三种均为共价化合物 , 随相对分子质量的增大分子间作用力增大 , 熔点逐渐升高 解析 (1) ① Sn 为 Ⅳ A 族元素 ,SnCl 4 的结构式 为 , 立体构型应为正四面体形。常温常压下为液体 , 熔点较低 , 属于分子晶体。 ② NH 3 分子间存在氢键 , 相对分子质量 AsH 3 >PH 3 , 故沸点 :NH 3 >AsH 3 >PH 3 。 N 、 P 、 As 同主族 , 从上到下 , 原子半径依次增大 , 非金属性依次减弱 , 则 NH 3 、 PH 3 、 AsH 3 的还原性依次增强 , 键角依次减小。 ③ 根据配位键形成的条件 : 一方提供空轨道 ( 图中 Cd 2+ ), 一方提供孤电子对。由题图可知 ,1 mol 该配合物中通过螯合作用形成 6 mol 配位键。分子中氮原子均采取 sp 2 杂化。 (2) 依据中心原子价层电子对计算公式 , 中 不含孤电子对 , 成键电子对数目为 4, 价层电子对数为 4, 故其 VSEPR 模型为正四面体形 ,P 原子采用 sp 3 杂化方式形成 4 个 sp 3 杂化轨道。 (3)Ti 与 F 电负性差异大 ,TiF 4 为离子化合物 , 而 TiCl 4 、 TiBr 4 、 TiI 4 都为分子晶体 , 随相对分子质量增大 , 分子间作用力增大 , 熔点升高。 2 .(2020 江苏化学 ) 以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等 为 原料 可制备柠檬酸铁铵 [(NH 4 ) 3 Fe(C 6 H 5 O 7 ) 2 ] 。 (1)Fe 基态核外电子排布式为 　　　　　　　　　　　 ; [ Fe(H 2 O) 6 ] 2+ 中与 Fe 2+ 配位的原子是 　　　　 ( 填元素符号 ) 。   (2)NH 3 分子中氮原子的轨道杂化类型是 　　　　 ;C 、 N 、 O 元素的第一电离能由大到小的顺序为 　　　　 。   (3) 与 互 为等电子体的一种分子为 　　　　 ( 填化学式 ) 。   (4) 柠檬酸的结构简式如图。 1 mol 柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的 σ 键的物质的量为 　　　　 mol 。   答案 (1)[Ar]3d 6 4s 2 或 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 　 O (2)sp 3 　 N>O>C 　 (3)CH 4 ( 或 SiH 4 ) 　 ( 4)7 解析 (1) 基态 Fe 原子核外有 26 个电子 , 核外电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 或 [Ar]3d 6 4s 2 ; 因 H 2 O 分子中氧原子上有孤电子对 , 可与有空轨道的 Fe 2+ 形成配位键。 (2)NH 3 为三角锥形 ,N 原子上有 1 个孤电子对 , 故氮原子采用 sp 3 杂化。 N 原子的价电子排布式为 2s 2 2p 3 , 为半充满状态 , 更稳定 , 第一电离能比 O 的大 , 而同周期元素从左到右 , 第一电离能逐渐增大 ( 一般规律 ), 故第一电离能由大到小的顺序为 N>O>C 。 (3 ) 为 五原子、价电子总数为 8 的粒子 , 可写出 与 互 为等电子体的分子为 CH 4 、 SiH 4 等。 (4) 注意 在 中 , 碳氧双键中含有一个 σ 键。 3 .( 高考题组合 )(1)(2019 全国 Ⅰ 节选 ) 乙二胺 (H 2 NCH 2 CH 2 NH 2 ) 是一种有机化合物 , 分子中氮、碳原子的杂化类型分别是 　　　　　 、 　　　　　 。乙二胺能与 Mg 2+ 、 Cu 2+ 等金属离子形成稳定环状离子 , 其原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 , 其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是 　　　　　 ( 填 “Mg 2+ ” 或 “Cu 2+ ”) 。   (2)(2019 全国 Ⅱ 节选 ) 元素 As 与 N 同族。预测 As 的氢化物分子的立体构型为 　　　　　 , 其沸点比 NH 3 的 　　　　　 ( 填 “ 高 ” 或 “ 低 ”), 其判断理由是 　　　　　　　　　　　　　　 。   (3)(2019 江苏化学节选 ) ① 的 立体构型为 　　　　 ( 用文字描述 );Cu 2+ 与 OH - 反应能生成 [Cu(OH) 4 ] 2- ,[Cu(OH) 4 ] 2- 中的配位原子为 　　　 ( 填元素符号 ) 。   ② 抗坏血酸的分子结构如图所示 , 分子中碳原子的轨道杂化类型为 　　　　 ; 推测抗坏血酸在水中的溶解性 : 　　　　 ( 填 “ 难溶于水 ” 或 “ 易溶于水 ”) 。   答案 (1)sp 3 　 sp 3 　乙二胺的两个 N 提供孤电子对与金属离子形成配位键　 Cu 2+ (2) 三角锥形　低　 NH 3 分子间存在氢键 (3) ① 正四面体形　 O 　 ② sp 3 、 sp 2 　易溶于水 解析 (1)N 和 C 的价电子对数均为 4, 因此 N 、 C 原子的杂化类型均为 sp 3 。乙二胺中氮原子有孤电子对 ,Mg 2+ 、 Cu 2+ 有空轨道 , 易形成配位键 ; 因此乙二胺能与 Mg 2+ 、 Cu 2+ 形成稳定环状离子。由于离子半径 r (Cu 2+ )> r (Mg 2+ ), 且 Cu 2+ 含有的空轨道数比 Mg 2+ 多 , 所以 Cu 2+ 与乙二胺形成化合物的稳定性高于 Mg 2+ 与乙二胺形成化合物的稳定性。 (2) 因为 N 与 As 位于同一主族 , 因此 NH 3 与 AsH 3 属于等电子体 , 两者结构相似 ,NH 3 分子的立体构型为三角锥形 , 则 AsH 3 分子的立体构型也为三角锥形 ; 由于 NH 3 分子间存在氢键 , 因此 NH 3 的沸点比 As 的氢化物高。 (3) ① 由价层电子对互斥理论分析 , 中 中心原子 S 的价层电子对数 为 ×( 6+2-4×2)+4=4 , 中 S 采取 sp 3 杂化 , 其立体构型为正四面体形 ; 在配合物 [Cu(OH) 4 ] 2- 中的配位原子是含有孤电子对的氧 (O) 。 ② 从抗坏血酸分子结构可知 , 双键 C 是 sp 2 杂化 , 单键 C 是 sp 3 杂化。由于 —OH 为亲水基 , 能与水分子形成氢键 , 因此抗坏血酸易溶于水。 4 .(2019 全国 Ⅲ 节选 )(1)FeCl 3 中的化学键具有明显的共价性 , 蒸汽状态下以双聚分子存在的 FeCl 3 的结构式为 　　　　　 , 其中 Fe 的配位数为 　　　　　 。   (2) 苯胺 ( ) 的晶体类型是 　　　　　 。苯胺与甲苯 ( ) 的相对分子质量相近 , 但苯胺的熔点 (-5.9 ℃ ) 、沸点 (184.4 ℃ ) 分别高于甲苯的 熔点 (- 95.0 ℃ ) 、沸点 (110.6 ℃ ), 原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (3)NH 4 H 2 PO 4 中 , 电负性最高的元素是 　　　　　 ;P 的 　　　　 杂化轨道与 O 的 2p 轨道形成 　　　　　 键。   (4)NH 4 H 2 PO 4 和 LiFePO 4 属于简单磷酸盐 , 而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐 , 如 : 焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示 : 这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为 　　　　　 ( 用 n 代表 P 原子数 ) 。   答案 (1) 　 4 (2) 分子晶体　苯胺分子之间存在氢键　 (3)O 　 sp 3 　 σ (4)(P n O 3 n +1 ) ( n +2)- 解析 (1) 根据信息可知 , 双聚分子为 Fe 2 Cl 6 , 其结构式应 为 。 Fe 原子与周围 4 个氯原子成键 , 即 Fe 的配位数为 4 。 (2) 苯胺是由分子构成的物质 , 其晶体属于分子晶体。由于苯胺分子中的 N 原子可与相邻苯胺分子中的氨基上的氢原子间形成氢键 , 而甲苯分子间只存在范德华力 , 导致苯胺的熔、沸点高于甲苯的熔、沸点。 【 易错警示 】 有关 分子结构和性质的 5 个易错点 (1) 误认为分子的稳定性与分子间作用力和氢键有关 , 其实分子的稳定性与共价键的强弱有关。 (2) 误认为组成相似的分子 , 中心原子的杂化类型相同 , 其实要看其 σ 键和孤电子对数是否分别相同。如 CO 2 和 SO 2 中心原子的杂化方式不同 ,CO 2 分子中 C 原子是 sp 杂化 ,SO 2 分子中 S 原子是 sp 2 杂化。 (3) 误认为只要含有氢键物质的熔、沸点就高 , 其实不一定 , 分子间的氢键会使物质的熔、沸点升高 , 而分子内氢键一般会使物质的熔、沸点降低。 (4) 误认为只含有极性键的分子都一定是极性分子 , 其实不ー定。如 CO 2 、 BF 3 等是非极性分子。 (5) 误认为杂化轨道构型和分子的立体构型一致 , 其实不一定。如 H 2 O 中氧原子是 sp 3 杂化 , 杂化轨道构型为四面体形 , 但由于分子中存在孤电子对 , 根据价层电子对互斥理论可知 ,H 2 O 分子的立体构型是 V 形。 【 必备知识 】 1 . 中心原子杂化轨道数的判断方法 杂化轨道数 = σ 键电子对数 + 孤电子对数 = 价层电子对数 (1) 看中心原子有没有形成双键或三键。如果有 1 个三键 , 则其中有 2 个 π 键 , 用去了 2 个 p 轨道 , 则为 sp 杂化 ; 如果有 1 个双键则其中有 1 个 π 键 , 则为 sp 2 杂化 ; 如果全部是单键 , 则为 sp 3 杂化。 (2) 由分子的立体构型结合价电子对互斥理论判断。没有填充电子的空轨道一般不参与杂化 ,1 个孤电子对占据 1 个杂化轨道。如 NH 3 分子为三角锥形 , 且有一个孤电子对 , 即 4 条杂化轨道应呈四面体形 , 为 sp 3 杂化。 2 . 中心原子价层电子对数、杂化类型与粒子的立体 构型 价层 电子 对数 ( 杂化轨道 数 ) 2 3 4 轨道 杂化 类型 sp sp 2 sp 3 价层 电子对 模型 直线形 三角形 四面体形 粒子 组成形式 与 立体构型 AB 2 : 直线形 AB 2 : V 形 AB 3 : 三角形 AB 2 : V 形 AB 3 : 三 角锥形 AB 4 :( 正 ) 四面体形 规律 当中心原子无孤电子对时 , 分子构型与价层电子对模型一致 ; 当有孤电子对时 , 分子的构型为去掉孤电子对后剩余部分的立体构型 , 且孤电子对会对分子构型产生 “ 挤压 ” 作用 用价层电子对互斥理论推测分子或离子的立体构型的思维程序 。 3 . 分子的性质 (1) 分子极性的判断。 (2)“ 相似相溶 ” 规律。 非极性溶质一般能溶于非极性溶剂 , 极性溶质一般能溶于极性溶剂 , 若存在氢键 , 则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大 , 溶解性越好。 ( 3) 手性。 具有完全相同的组成和原子排列的两种分子 , 如同左手和右手一样互为镜像 , 在三维空间里不能重叠 , 互为手性异构体 , 有手性异构体的分子叫做手性分子。在有机物中 , 如果一个碳原子以 4 个单键 ( σ 键 ) 与 4 个不同的原子 ( 或原子团 ) 连接 , 该碳原子称为手性碳原子。 (4) 无机含氧酸分子的酸性。 无机含氧酸可写成 (HO) m RO n , 如果成酸元素 R 相同 , 则 n 值越大 ,R 的正电性越高 , 使 R—O—H 中 O 的电子向 R 偏移 , 在水分子的作用下越易电离出 H + , 酸性越强。 4 . 等电子原理 原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子具有相似的化学键特征 , 物理性质相似。常见等电子体 : 【 应考训练 】 考 向 1 　 “ 两大理论 ” 与粒子立体构型 1 .(2020 各地高考模拟题节选 ) 填写下列空白 : (1) 硅能形成多种化合物 ( 如 SiH 4 、 Si 2 H 4 等 ),SiH 4 的中心原子的杂化轨道类型为 　　 , 其分子的立体构型为 　　　　　　 , 键角为 　　　　　 ;Si 2 H 4 分子中含有的 σ 键和 π 键的数目之比为 　　　　　 。   ( 2)Na 3 [Co(NO 2 ) 6 ] 常用作检验 K + 的试剂 , 配体 的 中心原子的杂化形式为 　　　 , 立体构型为 　　　 。大 π 键可用 符号 表示 , 其中 m 代表参与形成大 π 键的原子数 , n 为各原子的单电子数 ( 形成 σ 键的电子除外 ) 和得电子数的总和 ( 如苯分子中的大 π 键可表示 为 ), 则 中 大 π 键应表示为 　　　　　 。   (3) ① 在加热和 Cu 的催化作用下 , 乙醇可被空气氧化为乙醛 (CH 3 CHO), 乙醛分子中碳原子的杂化方式是 　　　　　 , 乙醛分子中 H—C=O 的键角 　　　　 ( 填 “ 大于 ”“ 等于 ” 或 “ 小于 ”) 乙醇分子中的 H—C—O 的键角。 [Cu(H 2 O) 4 ] 2+ 为平面正方形结构 , 其中的两个 H 2 O 被 Cl - 取代后有两种不同的结构 , 其中是非极性分子的结构为 　　　　　　　 。   ② 向 CuSO 4 溶液中加入氨水 , 首先形成蓝色沉淀 , 继续加氨水 , 沉淀溶解 , 得到深蓝色溶液 , 在此溶液中加入乙醇 , 析出深蓝色的晶体。由蓝色沉淀得到深蓝色溶液的离子方程式为 　　　　　　　　 ; 深蓝色晶体中存在的化学键类型有 　　　　　　 。 ( 填代号 )   A. 离子键　 B. σ 键　 C. 非极性共价键　 D. 配位键　 E. 金属键　 F. 氢键 (4) 铁元素是最重要的金属元素之一 , 其不仅是各种钢材的主要成分 , 很多含铁化合物也具有重要意义。 ① 向含 Fe 3+ 的溶液中滴加少量的 KSCN 溶液 , 溶液中生成红色的 [Fe(SCN)(H 2 O) 5 ] 2+ 。 N 、 H 、 O 三种元素的电负性由大到小的顺序为 　　　　　　　　　　 ;[Fe(SCN)(H 2 O) 5 ] 2+ 中 Fe 3+ 的配位数为 　　　　　 ,H 2 O 中氧原子的杂化方式为 　　　　　 。   ② 二茂铁是一种含铁的有机化合物 , 其化学式为 Fe(C 5 H 5 ) 2 , 可看作是 Fe 2+ 与两个正五边形的环戊二烯负离子 ( ) 配体形成的夹心型分子 ( 如下图所示 ) 。已知大 π 键可用 符号 表示 , 其中 m 代表参与形成大 π 键的原子数 , n 代表参与形成大 π 键的电子数 ( 如苯分子中的大 π 键可表示 为 ), 则 的 大 π 键表示为 　　　　　 。二茂铁是黄色针状晶体 , 熔点 173 ℃ ( 在 100 ℃ 时开始升华 ), 沸点 249 ℃ , 在水中难溶 , 但可溶于很多有机溶剂。下列作用力中 , 二茂铁晶体中不存在的是 　　　　　 ( 填标号 ) 。   A. 离子键 B. 配位键 C. σ 键 D. 范德华力 (5) 过渡金属可形成许多羰基配合物 , 即 CO 作为配体形成的配合物。 ① CO 的等电子体有 N 2 、 CN - 、 　　　　　　 ( 任写一个 ) 等 。 CO 作配体时 , 配位原子是 C 而不是 O, 其原因 是 　 。   ② 过渡金属配合物常满足 “18 电子规则 ”, 即中心原子的价电子数加上配体提供的电子数之和等于 18, 如 [Fe(CO) 5 ] 、 [Mn(CO) 5 ] - 等都满足这个规则。 i. 下列钒配合物中 , 钒原子满足 “18 电子规则 ” 的是 　　　　　　 。   A.[V(H 2 O) 6 ] 2+ B.[ V(CN) 6 ] 4- C .[V(CO) 6 ] - D.[ V(O 2 ) 4 ] 3- ii. 化合物 的 熔点为 138 ℃ , 其晶体类型为 　　　　　　 ; 已知该化合物满足 “18 电子规则 ”, 其配体 “ ” 中的大 π 键可表示为 　　　　　　　　 。   二茂铁的 结构 (3) ① 乙醛分子中甲基上碳原子含有 4 个 σ 键 , 醛基上的碳原子含有 3 个 σ 键 , 所以甲基中的碳原子采取 sp 3 杂化 , 醛基中的碳原子采取 sp 2 杂化。乙醛分子的醛基中碳原子采取 sp 2 杂化、乙醇中连接羟基的碳原子采用 sp 3 杂化 , 导致乙醛分子中 H—C=O 的键角大于乙醇分子中的 H—C—O 的键角 ;[Cu(H 2 O) 4 ] 2+ 为平面正方形结构 , 其中的两个 H 2 O 被 Cl - 取代有两种不同的结构 , 其中一种是非极性分子 , 说明该分子的结构对称 , 则其结构为 ② 向 CuSO 4 溶液中加入氨水 , 首先形成蓝色沉淀 , 该沉淀为氢氧化铜 , 继续加氨水 , 沉淀溶解 , 得到深蓝色溶液 , 是因为 Cu(OH) 2 和氨气反应生成 考向 2 　 粒子间的作用与分子性质 2 .(2020 各地高考模拟题节选 ) 填写下列空白。 (1) 已知 CO 与 N 2 互称等电子体。 ① CO 和 N 2 的分子中都存在三个共价键 , 其中包含 　　　 个 σ 键 , 　　　 个 π 键。   ② 下表为 CO 和 N 2 的有关信息。 键的类型 单键 双键 三键 CO 351 803 1 071 N 2 159 418 946 根据表中数据 , 说明 CO 比 N 2 活泼的原因是 　　　　　　　　　　 。   (2) 工业上 , 采用电解熔融氯化锂制备锂 , 采用钠还原 TiCl 4 (g) 制备钛。已知 :LiCl 、 TiCl 4 的熔点分别为 605 ℃ 、 -25 ℃ , 它们的熔点相差很大 , 其主要原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (3)Co 3+ 、 Co 2+ 能与 NH 3 、 H 2 O 、 SCN - 等配体组成配合物。 ① 1 mol [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ 含 　　　　 mol σ 键。   ② 配位原子提供孤电子对与电负性有关 , 电负性越大 , 对孤电子对吸引力越大。 SCN - 的结构式为 [S=C=N] - ,SCN - 与金属离子形成的配离子中配位原子是 　　　 ( 填元素符号 ) 。   ③ 配离子在水中的颜色与分裂能有关 , 某些水合离子的分裂能如表所示 : 由此推知 , a 　　　 ( 填 “>”“<” 或 “=”) b , 主要原因是 　　　　　　　　　 。   (4) 配合物 [Cu(En) 2 ]SO 4 的名称是硫酸二乙二胺合铜 ( Ⅱ ), 是铜的一种重要化合物。其中 En 是乙二胺 (H 2 N—CH 2 —CH 2 —NH 2 ) 的简写。 ① 该配合物中所含化学键有 　　　　 ( 填字母编号 ) 。   A. 离子键　 B. 极性共价键　 C. 非极性共价键　 D. 配位键　 E. 金属键 ② 配体乙二胺分子中氮原子、碳原子轨道的杂化类型分别为 　　 、 　　　 。   配离子 [Fe(H 2 O) 6 ] 3+ [Fe(H 2 O) 6 ] 2+ [Cu(H 2 O) 6 ] 2+ [Co(H 2 O) 6 ] 3+ 164 124 a b ③ 乙二胺和三甲胺 [N(CH 3 ) 3 ] 均属于胺 , 且相对分子质量相近 , 但乙二胺比三甲胺的沸点高得多 , 原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   ④ 乙二胺 (H 2 NCH 2 CH 2 NH 2 ) 是一种有机化合物 , 乙二胺能与 Mg 2+ 、 Cu 2+ 等金属离子形成稳定环状离子 , 其原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   ⑤ 与氨气互为等电子体的阳离子为 　　　　　 , 与 S 位于同一周期 , 且第一电离能小于 S 的非金属元素的符号为 　　　　　 。   (5) 如图为 H 3 BO 3 晶体的片层结构 , 其中 B 的杂化方式为 　　　　 ; 硼酸在热水中比在冷水中溶解度显著增大的主要原因是 　　　　　　　　　 。   答案 (1) ① 1 　 2 　 ② CO 中第一个 π 键的键能比 N 2 的第一个 π 键的键能小很多 ,CO 的第一个 π 键更容易断 (2)LiCl 是离子晶体 ,TiCl 4 是分子晶体 , 离子键比分子间作用力强 (3) ① 24 　 ② S 　 ③ < 　 [Co(H 2 O) 6 ] 3+ 所带正电荷较多 (4) ① ABCD 　 ② sp 3 　 sp 3 　 ③ 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　 ④ 乙二胺分子中的两个 N 原子提供孤电子对与金属离子形成配位键 ⑤ H 3 O + 　 Si (5)sp 2 　热水破坏了硼酸晶体中的氢键 , 并且硼酸分子与水形成分子间氢键 , 使溶解度增大 解析 (1) ① 据 N 2 分子的结构 N ≡ N 可知 , 分子中包含 1 个 σ 键、 2 个 π 键 ; ② CO 中断裂第一个 π 键需要的能量为 1 071 kJ · mol -1 -803 kJ · mol -1 =268 kJ · mol -1 , N 2 中断裂第一个 π 键需要的能量为 946 kJ · mol -1 -418 kJ · mol -1 =528 kJ · mol -1 , 由此可知 CO 中第一个 π 键的键能比 N 2 中第一个 π 键的键能小很多 , 则 CO 比 N 2 活泼。 (2) 氯化锂为离子化合物 , 形成离子晶体 , 四氯化钛是共价化合物 , 形成分子晶体。它们的熔点相差很大 , 其主要原因是 LiCl 是离子晶体 ,TiCl 4 是分子晶体 , 离子键比分子间作用力强。 (3) ① 1 个 NH 3 含有 3 个共价键 ,N 原子还能形成 1 个配位键 , 配位键也属于 σ 键 , 所以 1 mol [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ 含 24 mol σ 键 ; ② SCN - 中 ,C 没有孤电子对 ,N 吸引电子对的能力比 S 强 , 所以 S 提供孤电子对形成配位键 , 从而得出 SCN - 与金属离子形成的配离子中配位原子是 S; ③ 依题意 , 配体相同 , 配位数相等的配离子 , 分裂能与中心离子的电荷数有关 , 正电荷数越大 , 吸引电子的能力越强 , 分裂能越大。由于 [Co(H 2 O) 6 ] 3+ 所带正电荷较多 , 所以 aLi 2 O 。分子间作用力 ( 相对分子质量 )P 4 O 6 >SO 2 解析 (1) 离子晶体的熔点通常高于分子晶体的熔点 ;Li 2 O 和 MgO 为离子晶体 , 晶格能 MgO>Li 2 O;P 4 O 6 、 SO 2 为分子晶体 , 分子间作用力 P 4 O 6 >SO 2 , 所以熔点由高到低的顺序为 MgO 、 Li 2 O 、 P 4 O 6 、 SO 2 。 3 .(2019 全国 Ⅱ 节选 ) 一种四方结构的超导化合物的晶胞如图 1 所示。晶胞中 Sm 和 As 原子的投影位置如图 2 所示。 图中 F - 和 O 2- 共同占据晶胞的上下底面位置 , 若两者的比例依次用 x 和 1 -x 代表 , 则该化合物的化学式表示为 　　　　　　　　　　　　 ; 通过测定密度 ρ 和晶胞参数 , 可以计算该物质的 x 值 , 完成它们的关系表达式 : ρ = 　　　　　　　 g·cm -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 1 中原子 1 的坐标 为 , 则原子 2 和 3 的坐标分别为 　　　　 、 　　　　　　 。   4 .(2019 江苏化学节选 ) 一个 Cu 2 O 晶胞 ( 见下图 ) 中 ,Cu 原子的数目为 　　　　　　 。   答案 4 解析 利用 “ 均摊法 ”, 结合 Cu 2 O 晶胞结构可知一个晶胞中含 4 个铜原子和 2 个氧原子。 5 .(2019 海南化学节选 ) Ⅰ . 下列各组物质性质的比较 , 结论正确的是 ( 　　 ) A. 分子的极性 :BCl 3 NaI,B 正确 ;HCl 分子之间只存在范德华力 , 而 HF 分子之间除存在范德华力外 , 还存在分子间氢键 , 因此 HF 的沸点比 HCl 的高 ,C 错误 ;CCl 4 、 CS 2 都是由非极性分子构成的物质 ,H 2 O 是由极性分子构成的物质 , 根据相似相溶原理可知 , 由非极性分子构成的溶质 CCl 4 容易溶解在由非极性分子构成的溶剂 CS 2 中 , 由极性分子 H 2 O 构成的溶质不容易溶解在由非极性分子构成的溶剂 CS 2 中 ,D 错误。 【 易错警示 】 ( 1)CO 2 和 SiO 2 尽管有相似的化学组成 , 但二者物理性质有较大差异 , 原因是二者的晶体类型不同 , 固态 CO 2 属于分子晶体 ,SiO 2 属于原子晶体 , 二者不能混淆。 (2) 离子晶体中不一定都含有金属元素 , 如 NH 4 Cl 晶体是离子晶体 ; 金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体 , 如 AlCl 3 是分子晶体 ; 含有金属离子的晶体不一定是离子晶体 , 如金属晶体中含有金属离子。 (3) 含阴离子的晶体中一定含有阳离子 , 但含阳离子的晶体中不一定含阴离子 , 如金属晶体。 (4) 误认为金属晶体的熔点比分子晶体的熔点高 , 其实不一定 , 如 Na 的熔点为 97 ℃ , 尿素的熔点为 132.7 ℃ 。 【 必备知识 】 1 . 物质熔、沸点高低的比较规律 (1) 一般情况下 , 不同类型晶体的熔、沸点高低规律 : 原子晶体 > 离子晶体 > 分子晶体 , 如熔、沸点 : 金刚石 >NaCl>Cl 2 ; 金属晶体 > 分子晶体 , 如熔、沸点 :Na>Cl 2 ( 金属晶体熔、沸点有的很高 , 如钨、铂等 , 有的则很低 , 如汞等 ) 。 (2) 形成原子晶体的原子半径越小、键长越短 , 则键能越大 , 其熔、沸点就越高 , 如熔、沸点 : 金刚石 > 石英 > 碳化硅 > 晶体硅。 (3) 形成离子晶体的阴、阳离子所带的电荷数越多 , 离子半径越小 , 则离子键越强 , 熔、沸点就越高 , 如熔、沸点 :MgO>MgCl 2 ,NaCl>CsCl 。 (4) 金属晶体中金属离子半径越小 , 离子所带电荷数越多 , 其形成的金属键越强 , 金属单质的熔、沸点就越高 , 如 Al>Mg>Na 。 (5) 分子晶体的熔、沸点比较规律。 ① 组成和结构相似的分子 , 相对分子质量越大 , 其熔、沸点就越高 , 如熔、沸点 :HI>HBr>HCl 。 ② 相对分子质量相等的分子 , 分子极性越大 , 其熔、沸点就越高 , 如熔、沸点 :CO>N 2 。 ③ 互为同分异构体的分子中 , 支链越少 , 其熔、沸点就越高 , 如熔、沸点 : 正戊烷 > 异戊烷 > 新戊烷。 ④ 互为同分异构体的芳香烃及其衍生物 , 熔、沸点邻位取代物 > 间位取代物 > 对位取代物 , 如熔、沸点 : 邻二甲苯 > 间二甲苯 > 对二甲苯。 2 . 晶胞中微粒数目的计算方法 —— 均摊 法 3 . 晶体密度的 计算 【 应考训练 】 考 向 　 晶体结构与性质 1 .(2020 山东实验中学线上检测节选 ) 微量元素硼对植物生长及人体健康有着十分重要的作用 , 也广泛应用于新型材料的制备。 (1) 晶体硼单质的基本结构单元为正二十面体 , 其能自发地呈现多面体外形 , 这种性质称为晶体的 　　　　　 。   (2) 磷化硼 (BP) 是受高度关注的耐磨材料 , 可作为金属表面的保护层 , 其结构与金刚石类似 , 晶胞结构如图所示。磷化硼晶胞沿 z 轴在平面的投影图中 ,B 原子构成的几何形状是 　　　　　 ; 已知晶胞边长为 458 pm, 则磷化硼晶体的密度 是 　　　　　　　　　　　　　　　　 g·cm -3 ( 列式并计算 , 结果保留两位有效数字 , 已知 4.58 3 =96.07) 。   解析 (1) 晶体的特征性质有自范性、各向异性 ; 晶体的自范性是晶体中的粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表象 , 即晶体能自发地呈现多面体外形的性质。 (2) 磷化硼晶胞中 P 原子在正方体晶胞的顶点 ,B 原子位于晶胞体内 , 其横截面为正方形 , 故沿 z 轴在平面的投影图中 B 原子构成的几何形状为正方形 ;BP 晶胞中有 4 个 B 原子和 4 个 P 原子 , 磷化硼晶体的密度 为 g · cm -3 ≈2.9 g · cm -3 。 2 .(2020 山东潍坊三模节选 )Cu 2 O 可用于半导体材料。 (1)Cu 2 O 晶胞 ( 如图所示 ) 中 ,O 原子的配位数为 　　　　　　　　　　 ;a 位置 Cu + 坐标为 (0.25,0.25,0.75), 则 b 位置 Cu + 坐标 　　　　　　　　　　　　　 。   (2)Cu 2 S 与 Cu 2 O 具有相似的晶体结构 , 则两者的熔点是 Cu 2 O 比 Cu 2 S 的 　　　　　 ( 填 “ 高 ” 或 “ 低 ”), 请解释原因 　   　 。   答案 (1)4 　 (0.75,0.75,0.75 ) ( 2) 高　两者都是离子晶体 ,O 2- 半径比 S 2- 半径小 , 所以 Cu 2 O 的晶格能更大 , 熔点更高 解析 (1)Cu 2 O 晶胞中 ,O 原子周围最靠近的 Cu 原子数目是 4, 则 O 原子的配位数为 4;a 位置为顶点 O 原子和体心 O 原子 的 处 , 且顶点 O 原子与 a 之间的距离为体对角线 的 , 已知 a 位置 Cu + 坐标为 (0.25,0.25,0.75), 即晶胞边长为 1, 则 b 位置 Cu + 坐标为 (0.75,0.75,0.75) 。 (2)Cu 2 S 与 Cu 2 O 都是离子晶体 ,O 2- 的半径比 S 2- 的半径小 , 所以 Cu 2 O 的晶格能更大 , 则 Cu 2 O 熔点更高。 3 .(2020 黑龙江齐齐哈尔八中一模 ) 如图所示为 NaCl 晶体的晶胞结构图和晶胞截面图 ( 截面图中的大球为 Cl - , 小球为 Na + ) 。 (1) 晶胞中距离 1 个 Na + 最近的 Cl - 有 　　　　 个 , 这些 Cl - 围成的图形是 　　　　　　 。   (2) 若晶体密度为 ρ g·cm -3 , 阿伏加德罗常数的值用 N A 表示 , 则 Na + 的离子半径 为 　　　　　　　　　　　　　　 pm( 列出计算表达式 ) 。   解析 (1) 由 Na 、 Cl 两元素形成的化合物为 NaCl, 以晶胞结构中体心的 Na + 为研究对象 , 则距离一个 Na + 最近的 Cl - 在其上下前后左右共有 6 个 , 围成的图形是正八面体。 4 .(2020 四川成都七中二诊 ) 金属钛因为其优越的性能被称为 “ 未来金属 ”, 其工业冶炼涉及的反应为 TiO 2 +2C+2Cl 2 TiCl 4 +2CO 。回答下列相关问题 : (1) 基态钛原子的价层电子排布式为 　　 , 上述反应中非金属元素电负性由大到小是 　 ;   (2) 已知部分物质熔、沸点如下 : 自 左向右 , 表中的三种钛的卤化物熔、沸点依次升高的原因是   　 。   名称 金红石 金刚石 四氯化钛 四溴化钛 四碘化钛 化学式 TiO 2 C TiCl 4 TiBr 4 TiI 4 熔点 / ℃ 1 830 3 550 -24.1 38 150 沸点 / ℃ 2 927 4 827 136.4 233.1 377.2 (3) 配位数为 6, 组成为 TiCl 3 • 6H 2 O 的晶体有 X 、 Y 两种。化学式为 [TiCl(H 2 O) 5 ]Cl 2 ·H 2 O 的 X 呈绿色 , 定量实验表明 ,X 与 AgNO 3 以 1 ∶ 2 物质的量比反应生成沉淀。 Y 呈紫色 , 且 Y 与 AgNO 3 以 1 ∶ 3 物质的量之比反应生成沉淀 , 则 Y 的化学式为 　 。   (4) 钙钛矿是重要的含钛矿物之一。其主要成分 Z 的 晶胞如 图所示。推测 Z 的化学式为 　　　　　　 , Ca 填充在 O 围 成的 　　　　　 空隙中。   (5) 若晶胞参数 a =384.1 pm,Z 晶体的密度为 　　　　 ( 计算结果保留两位有效数字 , 已知 3.841 3 ≈56.67, 阿伏加德罗常数的值为 6.0×10 23 )   答案 (1)3d 2 4s 2 　 O>Cl>C (2) 三种物质都是分子晶体 , 组成和结构相似时 , 相对分子质量越大 , 分子间作用力越大 , 熔、沸点越高 (3)[Ti(H 2 O) 6 ]Cl 3 (4)CaTiO 3 　 ( 正 ) 八面体 (5)4.0 g·cm -3 解析 (1)Ti 位于元素周期表中第四周期 Ⅳ B 族 , 所以钛的价层电子排布式为 3d 2 4s 2 ; 元素的非金属性越强其电负性越强 , 故题给化学反应中非金属元素电负性由大到小的顺序是 O>Cl>C 。 (2) 三种钛的卤化物均为分子晶体 , 结构相似 , 相对分子质量越大 , 分子间作用力越强 , 熔、沸点越高。 (3) 配合物外界能够完全电离 ,Y 与 AgNO 3 以 1 ∶ 3 物质的量比反应生成沉淀 , 所以一个 Y 的外界能够解离出 3 个 Cl - , 则 Y 的化学式应为 [Ti(H 2 O) 6 ]Cl 3 。 5 . 许多元素及它们的化合物在科学研究和工业生产中具有广泛用途。请填写下列空白 : (1) 磷化硼是一种耐磨涂料 , 它可用作金属的表面保护层。 ① 磷化硼晶体晶胞如图甲所示 , 其中实心球为磷原子 , 在一个晶胞中磷原子空间堆积方式为 　　　　　　 , 已知晶胞边长为 a pm, 阿伏加德罗常数为 N A 。则磷化硼晶体的密度为 　　　　 g·cm -3 。   ② 磷化硼晶胞沿着体对角线方向的投影如图乙 , 其中 表示 P 原子的投影 , 用 ● 画出 B 原子的投影位置。 ( 2)Fe 3 O 4 晶体 ( 如右图 ) 中 ,O 2- 围成正四面体空隙 (1 、 3 、 6 、 7 号氧围成 ) 和正八面体空隙 (3 、 6 、 7 、 8 、 9 、 12 号氧围成 ),Fe 3 O 4 中有一半的 Fe 3+ 填充在正四面体空隙中 ,Fe 2+ 和另一半 Fe 3+ 填充在正八面体空隙中 , 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。   (3) 一定温度下 ,NiO 晶体可以自发地分散并形成 “ 单分子层 ”, 可以认为 O 2- 作密置单层排列 ,Ni 2+ 填充其中 ( 如图 ), 已知 O 2- 的半径为 a pm, 每平方米面积上分散的该晶体的质量为 　　　　　 g( 用 a 、 N A 表示 ) 。   (2)Fe 3 O 4 晶体结构中如 1 、 3 、 6 、 7 的 O 2- 围成的正四面体空隙有 8 个 ,3 、 6 、 7 、 8 、 9 、 12 的 O 2- 围成的正八面体空隙有 4 个 , 则晶体中正四面体空隙数与正八面体空隙数之比为 8 ∶ 4=2 ∶ 1;Fe 3 O 4 中有一半的 Fe 3+ 填充到正四面体空隙中 , 另一半 Fe 3+ 和 Fe 2+ 填充在正八面体空隙中 , 则有 50% 的正八面体空隙没有填充阳离子。 热点专攻 （五） 一、 “ 位 — 构 — 性 ” 关系在元素推断中的应用 元素推断是高考中常见的一种题型 , 也是必考的知识点 , 可以是选择题的形式 , 也可以是非选择题的形式 ; 有关位、构、性的互相推断 , 实质是元素周期表和元素周期律的具体应用的体现 , 主要考查元素化合物的性质、原子半径的比较、元素周期律等内容。 ( 一 ) 审题关注什么 1 . 审题的关键点 仔细审读题给信息 , 根据原子结构、元素周期表的知识及已知元素化合物的性质 , 可推断元素 , 判断元素在周期表中的位置等 , 基本思路如下 : 元素推断　物质结构与性质 2 . 防范失分点 , 规避元素推断的 误区 ( 二 ) 题目考什么 1 . 已知元素原子 ( 离子 ) 的核外电子排布推断元素 2 . 已知单质或化合物的特性推断 元素 3 . 已知元素在元素周期表中的位置推断 元素 【 应考训练 】 1 .(2020 全国 Ⅱ ) 一种由短周期主族元素组成的化合物 ( 如图所示 ), 具有良好的储氢性能 , 其中元素 W 、 X 、 Y 、 Z 的原子序数依次增大、且总和为 24 。下列有关叙述错误的是 ( 　　 ) A. 该化合物中 ,W 、 X 、 Y 之间均为共价键 B.Z 的单质既能与水反应 , 也可与甲醇反应 C.Y 的最高化合价氧化物的水化物为强酸 D.X 的氟化物 XF 3 中原子均为 8 电子稳定结构 答案 D 　 解析 根据题意可知 Z 的原子序数是 W 、 X 、 Y 、 Z 四种元素中最大的 ,Z 能形成 +1 价离子 , 可初步判断 Z 为钠元素 ;W 的原子序数是 W 、 X 、 Y 、 Z 四种元素中最小的 ,W 与 X 、 Y 均以一个单键结合 , 可初步判断 W 为氢元素 ; 根据 W 、 X 、 Y 、 Z 的原子序数之和为 24, 可知 X 、 Y 的原子序数之和为 12, 结合成键特点 , 可判断 X 、 Y 分别是硼、氮元素。 H 、 B 、 N 形成的阴离子中 , 各原子均以共价键结合 ,A 正确 ;Na 单质能与 H 2 O 、 CH 3 OH 反应 ,B 正确 ;N 元素最高价氧化物的水化物 HNO 3 为强酸 ,C 正确 ;BF 3 中硼原子最外层有 6 个电子 ,D 错误。 2 .(2020 山东青岛高三期末 )X 、 Y 、 Z 、 W 、 Q 为原子序数依次增大的 5 种短周期元素 , 位于不同主族。 Y 的氢化物与其最高价氧化物对应水化物反应生成盐甲 ,Z 、 W 、 Q 的最高价氧化物对应水化物之间两两反应均可生成盐和水 ,Z 的某种氧化物 (Z 2 O 2 ) 与 X 的某种氧化物 (XO) 在一定条件下发生化合反应 , 生成一种正盐乙。下列说法错误的是 ( 　　 ) A.Z 是所在周期中原子半径最大的元素 B. 甲的水溶液呈酸性 , 乙的水溶液呈中性 C.X 、 Q 组成的分子可能为直线形非极性分子 D. 简单离子半径 :Q>Z>W 答案 B 　 解析 X 、 Y 、 Z 、 W 、 Q 为原子序数依次增大的 5 种短周期元素 , 位于不同主族。 Y 的氢化物与其最高价氧化物对应水化物反应生成盐甲 , 则 Y 为 N, 甲为 NH 4 NO 3 ,Z 、 W 、 Q 的最高价氧化物对应水化物之间两两反应均可生成盐和水 ,Z 为 Na,W 为 Al,Q 为 Cl 或 S 。 Z 的某种氧化物 (Z 2 O 2 ) 与 X 的某种氧化物 (XO) 在一定条件下发生化合反应 , 生成一种正盐乙 ,X 为 C, 则乙为 Na 2 CO 3 。 Na 在 Ⅰ A 族 , 是所在周期中原子半径最大的元素 , 故 A 正确 ; 甲为 NH 4 NO 3 , 是强酸弱碱盐 , 水解后溶液呈酸性 , 乙为 Na 2 CO 3 , 是强碱弱酸盐 , 水解后溶液呈碱性 , 故 B 错误 ;X 、 Q 组成的分子可能为直线形非极性分子 , 如 CS 2 , 故 C 正确 ; 离子的电子层数越少 , 其离子半径越小 , 电子层结构相同的离子 , 离子半径随着原子序数的增大而减小 , 所以离子半径大小顺序为 Q>Z>W, 故 D 正确。 3 .( 双选 )(2020 山东泰安高三期末改编 ) 短周期元素 W 、 X 、 Y 、 Z 的原子序数依次增大。 m 、 p 、 r 是由这些元素组成的二元化合物 ,q 是元素 Y 的单质且为淡黄色固体 ,n 是元素 Z 的单质 ,0.01 mol·L -1 r 溶液的 pH 为 2,s 通常是难溶于水的混合物。上述物质的转化关系如图所示。下列说法一定正确的是 ( 　　 ) A. 元素的非金属性 :Z>Y B. 原子半径的大小 :Z>Y>X>W C. 简单氢化物的稳定性 :Z>Y>X D. 氧化物对应水化物的酸性 :Z>Y 答案 AC 　 解析 短周期元素 W 、 X 、 Y 、 Z 的原子序数依次增大。 m 、 p 、 r 是由这些元素组成的二元化合物 ,q 是元素 Y 的单质且为淡黄色固体 , 说明 Y 为 S,0.01 mol · L -1 r 溶液的 pH 为 2, 说明是强酸 HCl, 即 W 为 H,Z 为 Cl,s 通常是难溶于水的混合物 , 即 s 应为有机氯代物 , 则 X 为 C 。元素的非金属性 Cl>S, 故 A 正确 ; 原子半径的大小顺序为 S>Cl>C>H, 故 B 错误 ; 简单氢化物的稳定性顺序为 HCl>H 2 S>CH 4 , 故 C 正确 ; 最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序为 HClO 4 >H 2 SO 4 , 故 D 错误。 4 .( 双选 )(2020 湖北武汉重点中学联考改编 ) 元素周期表前三周期的四种元素 W 、 X 、 Y 、 Z 可形成结构如下的物质 , 该物质中所有原子均满足稳定结构 ,W 的原子序数最大 ,Y 、 Z 处于同一周期。下列说法错误的是 ( 　　 ) A.Y 的最高价氧化物对应的水化物是弱酸 B.X 、 Z 可形成具有强氧化性的化合物 C. 由 Z 和 W 形成的化合物中只存在离子键 D.X 、 Y 、 Z 的原子半径从大到小为 :Z>Y>X 答案 CD 　 解析 四种元素都是短周期元素 ,W 原子序数最大 , 根据结构 ,W 带有 1 个单位正电荷 , 即 W 为 Na,X 形成一个共价键 , 达到稳定结构 , 即 X 为 H, 同理 Z 为 O,Y 为 C 。 Y 的最高价氧化物对应水化物是碳酸 , 碳酸为弱酸 , 故 A 正确 ;H 和 O 形成化合物是 H 2 O 和 H 2 O 2 , 其中 H 2 O 2 具有强氧化性 , 故 B 正确 ;Na 和 O 形成的化合物是 Na 2 O 和 Na 2 O 2 , 过氧化钠是由 Na + 和 ( 含有非极性共价键 ) 构成 , 故 C 错误 ; 三种元素的原子半径大小顺序是 C>O>H, 故 D 错误。 5 .(2020 江西第一次高三大联考 ) 一定条件下 , 几种微粒有如下变化 ( 示意图如下 ), 其中 和 代表 短周期前 10 号不同元素的原子。反应 物 为 液体 , 生成物均为气体。 下列有关判断错误的是 ( 　　 ) A. 反应 物 的 名称是乙烯 B. 上述反应的氧化产物为 C. 反应过程中一定有共价键的断裂与生成 D. 上述反应方程式中 , 各物质之间没有确定的系数比 答案 A 　 6 .(2020 湖北孝感线上质检 ) 有 X 、 Y 、 Z 、 M 、 R 五种短周期主族元素 , 部分信息如下表所示 : 元素代号 X Y Z M R 原子半径 /nm       0.074 0.099 主要化合价   +4,-4   -2 -1,+7 其他 阳离子核外无电子 无机非金属材料的主角 第三周期中简单离子半径最小     请回答下列问题 : (1)Z 与 NaOH 溶液反应的离子方程式 : 　　　　　　　　　　　　　　　 。 ( 用元素符号表示 , 下同 )   (2) 下列事实能说明 R 非金属性比 Y 强这一结论的是 　　 ( 选填字母序号 ) 。   A. 常温下 Y 的单质呈固态 ,R 的单质呈气态 B. 气态氢化物稳定性 R>Y C.Y 与 R 形成的化合物中 Y 呈正价 D.Y 与 R 各自形成的含氧酸中 R 对应含氧酸的酸性更强 (3) 经测定 X 2 M 2 为二元弱酸 , 写出 X 2 M 2 的电子式 　　　　　　　　 。其酸性比碳酸的还要弱 , 请写出其第一步电离的电离方程式 　　　　　　　　　　　 。   (4) 已知 I 2 能作 X 2 M 2 分解的催化剂 : 第一步 : X 2 M 2 +I 2 == = 2XIM ; 第二步 : …… 请写出第二步反应的化学方程式 　　　　　　　　　　　　　　 。   (5) 废印刷电路板上含有铜 , 以往的回收方法是将其灼烧使铜转化为氧化铜 , 再用硫酸溶解。现在改用 X 2 M 2 和稀硫酸浸泡废印刷电路板既达到上述目的 , 又保护了环境 , 试写出反应的离子方程式 　　　　　　　　　　　　　　 。   解析 X 、 Y 、 Z 、 M 、 R 是短周期主族元素 ,X 元素的阳离子核外无电子 , 则 X 为 H 元素 ;Y 元素有 -4 价、 +4 价 , 处于 Ⅳ A 族且是无机非金属材料的主角 , 则 Y 为 Si 元素 ;Z 为第三周期简单离子半径最小的元素 , 则 Z 为 Al 元素 ;R 元素有 +7 价、 -1 价 , 则 R 为 Cl 元素 ;M 元素有 -2 价 , 处于 Ⅵ A 族 , 原子半径小于 Cl 原子 , 故 M 为氧元素。 (1)Z 为 Al,Al 与 NaOH 溶液反应的离子方程式为 2Al+2OH - + 2H 2 O == = 2 +3H 2 ↑{ 或 2Al+2OH - + 6H 2 O == = 2[Al(OH) 4 ] - +3H 2 ↑} 。 (2)R 为 Cl,Y 为 Si; 物质的聚集状态属于物理性质 , 不能说明元素非金属性强弱 , 选项 A 错误 ; 气态氢化物越稳定 , 中心元素的非金属性越强 , 稳定性 HCl>SiH 4 , 说明非金属性 Cl>Si, 选项 B 正确 ;Si 与 Cl 形成的化合物中 Si 呈正价 , 说明 Cl 吸引电子的能力强 ,Cl 元素的非金属性更强 , 选项 C 正确 ;Y 与 R 各自形成的最高价含氧酸中 R 对应含氧酸的酸性强才能说明 R 的非金属性更强 , 选项 D 错误。 二、物质结构与性质的综合题 物质结构与性质的综合题 , 重点考查考生对基础知识的掌握情况 , 要求考生掌握原子的核外电子的运动状态、排布原理及元素的某些性质 , 能从化学键角度认识分子的结构、性质 , 从宏观和微观相结合的视角分析并解决实际问题 ; 能运用价层电子对互斥理论和晶体模型解释和推测简单分子或离子的立体结构及常见晶体的晶胞结构及类型 , 揭示现象的本质和规律。 ( 一 ) 审题关注什么 1 . 审题的关键点 试题的 “ 三种 ” 呈现形式 (1) 以一种已知的元素立题 , 选取与其相关的某些典型单质或化合物展开设问 , 综合考查原子结构、分子结构和晶体结构。 (2) 以几种已知的元素立题 , 依托不同元素的物质分别独立或有所侧重考查原子结构、分子结构和晶体结构。 (3) 以推断出的几种元素立题 , 依托这些元素组成的物质综合考査原子结构、分子结构和晶体结构。 2 . 防范失分点 对于物质结构与性质类试题 , 很多都需要用化学语言来完成 , 所以化学用语的规范使用成为了得分的重要因素。对晶胞结构的分析是此类题目的难点 , 首先要对教材上出现的各种典型晶胞的立体结构做到了然于胸 , 其次对晶胞的各种计算要明白其原理 , 如用分摊法确定化学式、密度的计算、配位数的计算、微粒间距离的计算 ( 基本属于立体几何 ) 、原子坐标参数的确定等。只有清楚了计算的原理 , 解题时才能避免失分。 ( 二 ) 题目考什么 1 . 基本化学用语。 1~36 号元素原子及简单离子的基态核外电子排布式 ( 或外围电子排布 ) 、电子式或结构式的书写 ( 有的需要找等电子体来推测结构 ) 。 2 . 化学键及分子间作用力。 σ 键或 π 键的数目、键参数、氢键及范德华力。 3 . 分子结构与性质。分子的立体构型和分子极性的判断、分子的手性、无机含氧酸的酸性、分子中中心原子的杂化类型的判断、等电子体的寻找和等电子体原理的应用。 4 . 配合物组成结构的考查。配合物化学式的书写、配合物结构示意图的表示及配合物中的各种化学键。 5 . 元素周期表、元素周期律。主族元素的电负性和电离能的变化规律 , 特别注意一些元素性质的反常。 6 . 晶体结构和性质的考查 : 晶体的各向异性、晶格能大小比较 , 晶胞中微粒数目的计算、晶体密度及阿伏加德罗常数的相关计算。 【 应考训练 】 1 .(2020 山东淄博一模 )2019 年诺贝尔化学奖授予三位开发锂离子电池的科学家。 TiS 2 、 LiCoO 2 、 LiFePO 4 、 LiMnO 2 、 Cu 与磷的化合物等都是研究电池的常用材料。请回答下列问题。 (1)Co 4+ 中存在 　　　　 种不同能量的电子。   (2) 你预测第一电离能 :Cu 　　　　 Zn( 填 “>” 或 “<”) 。请说出你的理由 : 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (3) 已知下列化合物的熔点 : 表格中卤化物的熔点产生差异的原因是 : 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   化合物 AlF 3 GaF 3 AlCl 3 熔点 / ℃ 1 040 1 000 194 (4) 钴蓝晶胞结构如图 1 所示 , 该立方晶胞由 4 个 Ⅰ 型和 4 个 Ⅱ 型小立方体构成如图 2, 则钴蓝晶体的化学式为 　　　　　 。在晶体中 , 某些原子位于其他原子围成的空隙中 , 如图 3 中 ● 原子就位于离其最近的 4 个原子围成的正四面体空隙中。在钴蓝晶体中 ,Al 3+ 位于 O 2- 形成的 　　　　　 空隙中。若阿伏加德罗常数用 N A 表示 , 则钴蓝晶体的密度为 　　　　　　　　　 g·cm -3 ( 列计算式即可 , 不必化简 ) 。   答案 (1)6 　 (2)< 　由于铜的核电荷数比锌小 , 原子半径比锌大 , 并且最外层是相对不稳定的 4s 1 结构 , 而锌是相对稳定的 4s 2 结构。所以气态铜易失去一个电子 , 即第一电离能较低　 (3)AlF 3 与 GaF 3 为离子晶体 ,AlCl 3 为分子晶体 , 离子晶体的熔点高于分子晶体 , 又由于 Al 3+ 半径小于 Ga 3+ , 离子键较强 ( 晶格能较大 ), 所以有熔点 AlF 3 >GaF 3 >AlCl 3 　 (4)CoAl 2 O 4 　八面体　 解析 (1) 不同能级的电子能量不同 ;Co 4+ 的核外电子排布式是 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 , 存在 6 种不同能量的电子。 (2)Cu 原子核外电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 ,Zn 原子核外电子排布式是 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 , 由于铜的核电荷数比锌小 , 原子半径比锌大 , 并且最外层是相对不稳定的 4s 1 结构 , 而锌是相对稳定的 4s 2 结构。所以气态铜原子易失去一个电子 , 即第一电离能较低。 (3)AlF 3 与 GaF 3 为离子晶体 ,AlCl 3 为分子晶体 , 离子晶体的熔点高于分子晶体 , 又由于 Al 3+ 半径小于 Ga 3+ , 离子键较强 ( 晶格能较大 ), 所以有熔点 AlF 3 >GaF 3 >AlCl 3 。 2 .(2020 天津实验中学三模 )A 、 B 、 C 、 D 、 E 是元素周期表前四周期中的常见元素 , 原子序数依次增大 , 相关信息如下 :( N A 为阿伏加德罗常数的值 ), 请用化学用语回答下列问题。 元素 相关信息 A 基态原子的价电子排布式为 n s n n p n B 元素原子的核外 p 电子数比 s 电子数少 1 个 C 最外层电子数是电子层数的 3 倍 D 简单离子是第三周期元素中离子半径最小的 E 价电子层中的未成对电子数为 4 (1) 写出 D 元素在元素周期表的位置 　　　　　　　　　　　　　 , 基态 E 2+ 价电子的排布图 ( 轨道表示式 ) 为 　　　　　　　　　　　 ,B 元素能量最高的电子所在轨道呈 　　　　　　 形。   (2)A 与 C 形成的 A 的最高价化合物中 , 中心原子轨道杂化类型为 　　　　　 。   (3)A 、 B 、 C 三种基态原子的第一电离能由大到小的顺序为 　　　　　　 ,B 、 C 、 D 简单离子的半径由大到小的顺序为 　　　　　　　　　　　　 。   (4) 写出 C 形成的含有 18 个电子的氢化物的电子式 　　　　　　　 。   (5)E 可用作某些反应的催化剂 ,CO 易导致 E 失去催化活性 : E+5CO == = E(CO) 5 ,E(CO) 5 熔点为 -20 ℃ , 沸点为 103 ℃ , 易溶于乙醚 , 其晶体类型为 　　　　 。   (6) 已知沸点 :B 2 H 4 >A 2 H 6 , 主要原因为 　　　　　　　　　　 。   (7) 铁的多种化合物均为磁性材料 , 氮化铁是其中一种 , 某氮化铁的晶胞结构如图所示 , 则氮化铁的化学式为 　　　　　 。   解析 A 、 B 、 C 、 D 、 E 是元素周期表前四周期中的常见元素 , 原子序数依次增大 ,A 的基态原子的价电子排布式为 n s n n p n , n 只能为 2, 则 A 为 C 元素 ;B 元素原子的核外 p 电子数比 s 电子数少 1 个 ,B 的质子数为 7, 电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 3 , 则 B 为 N 元素 ;C 的最外层电子数是电子层数的 3 倍 , 则 C 为 O 元素 ;D 的简单离子在第三周期元素中离子半径最小 , 则 D 为 Al 元素 ;E 的价电子层中的未成对电子数为 4, 价电子排布式为 3d 6 4s 2 , 则 E 为 Fe 元素。 (1)D 为 Al 元素 , 在元素周期表中的位置为第三周期 Ⅲ A 族。 E 为 Fe 元素 , 基态 Fe 2+ 价电子的排布图 ( 轨道表示式 ) 为 , B 为 N 元素 ,N 元素能量最高的电子为 2p 轨道上的电子 , 其轨道呈哑铃 ( 或纺锤 ) 形 。 (2)A 为 C 元素 ,C 为 O 元素 , 碳元素的最高价化合物为二氧化碳 , 其结构式为 O=C=O, 为直线形 , 中心原子轨道杂化类型为 sp 杂化。 (3)A 、 B 、 C 三种元素分别为 C 、 N 、 O, 同周期从左到右 , 第一电离能呈增大趋势 ,N 的 2p 轨道半充满 , 为稳定结构 , 则第一电离能由大到小的顺序为 N>O>C 。 B 、 C 、 D 分别为 N 、 O 、 Al, 具有相同电子层结构的离子中原子序数大的离子半径小 , 则简单离子的半径由大到小的顺序 为 r (N 3- )> r ( )> r (Al 3+ ) 。 3 .(2020 河南郑州 4 月联考 ) 已知 (NH 4 ) 3 [Fe(SCN) 6 ] 、 [Fe(TCNE)(NCCH 3 ) 2 ][FeCl 4 ] 、 K 4 [Fe(CN) 6 ]·3H 2 O 等铁的配合物用途非常广泛。回答下列问题 : (1) 基态 Fe 原子价层电子的电子排布图 ( 轨道表示式 ) 为 　　　　　　　　　　　　　　　 。   (2)Fe 与 Ca 位于同一周期且最外层电子排布相同 , 铁的熔点和沸点均比钙的高 , 其原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (3) 配合物 (NH 4 ) 3 [Fe(SCN) 6 ] 中的 H 、 S 、 N 三种元素的电负性从大到小的顺序是 　　　　　　　 。   (4)[Fe(TCNE)(NCCH 3 ) 2 ][FeCl 4 ] 中 , 配体为 CH 3 CN 和 TCNE ( ) 。 ① CH 3 CN 中碳原子的杂化方式是 　　　　　 和 　　　　　 。   ② TCNE 中第一电离能较大的是 　　　 ( 填元素符号 ), 该分子中所有原子 　　　 ( 填 “ 在 ” 或 “ 不在 ”) 同一平面 , 分子中 σ 键与 π 键的数目之比是 　　　　　 。   (5)K 4 [Fe(CN) 6 ]·3H 2 O 是食盐的抗结剂 , 加强热时发生分解反应有 Fe 3 C 生成 ,Fe 3 C 的晶胞结构如图所示 : Fe 3 C 的密度为 　　　　　　　　　　　　　　 ( 列出计算式 )g·cm -3 。   解析 (1)Fe 元素的原子序数为 26, 基态 Fe 原子价层电子的电子排布图 ( 轨道表示式 ) 为 。 (2)Fe 的价电子排布式为 3d 6 4s 2 ,Ca 的价电子排布式为 4s 2 ,Fe 与 Ca 位于同一周期 ,Ca 的原子半径较大 , 且价电子较少 , 金属键较弱 , 则金属 Ca 的熔、沸点都比金属 Fe 低。 (3) 元素的非金属性越强 , 电负性越大 , 非金属性 N>S>H, 则电负性 N>S>H 。 (4) ① CH 3 CN 分子中含有 —CH 3 和 —C ≡ N,—CH 3 中饱和碳原子的杂化方式是 sp 3 杂化 ,—C ≡ N 中碳原子的杂化方式是 sp 杂化。 ② TCNE 分子是由 4 个氰基和 1 个碳碳双键构成 ,C 、 N 属于同一周期元素且原子序数依次增大 , 同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势 , 则第一电离能大小顺序是 N>C; 氰基中碳原子和氮原子在同一直线上 , 碳碳双键上的碳原子和其连接的原子都在同一平面 , 则 TCNE 分子中所有原子在同一平面 ; 分子 中含有 9 个 σ 键和 9 个 π 键 , σ 键与 π 键的数目之比为 1 ∶ 1 。 本 课 结 束