物质结构选做题之难点预测

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►—400pm-OA©BeD(2)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物，这两种化合物都可用于催化乙炔聚合，其CIClClClClClClC1aaa第3讲物质结构选做题之难点预测一、变化万千的晶体结构1.以长方体晶胞为载体的计算和判断A、B和D(KNiF)三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。①该化合物的化学式为，D的配位数为；②列式计算该晶体的密度g*cm-32.以某些物质具有的长链结构为载体计算与判断(1)在硅酸盐中，SiO4"-四面体(如下图(a))通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根；其中Si原子的杂化形式为。Si与O的原子数之阴离子均为无限长链结构(如下图)，a位置上C1原子的杂化轨道类型为。已知其屮一种化合物的化学式为KcuCb，另一种的化学式为;3.特殊物质(1)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结构示意图如左下图所金刚石晶胞(2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，由图为其晶胞结构示意图，则毎个晶胞中B原子个数为，该功能陶瓷的化学式为。二、金属晶体的堆积方式密堆积与粒子间作用力的关系及配位数：三、晶体空间利用率的计算：1.(2014•海南高考•19)⑸金刚石晶胞含有个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则a,列式 金刚石晶胞(2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，由图为其晶胞结构示意图，则毎个晶胞中B原子个数为，该功能陶瓷的化学式为。二、金属晶体的堆积方式密堆积与粒子间作用力的关系及配位数：三、晶体空间利用率的计算：1.(2014•海南高考•19)⑸金刚石晶胞含有个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则a,列式 表示碳原子在晶胞中的空间占有率(不要求计算结果)。 (5)GaAs的熔点为1238°C,密度为pgxnT3,其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为,Ga与As以键键合。Ga和As的摩尔质量分别1.(5)8=2.(4)GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体(5)原子晶体共价键X100%第二周期单键键能第三周期单键键能第四周期单键键能第五周期单键键能C-C347Si-Si226Ge-GeN-N159P-P2090-0146S-S268F-F158Cl-Cl242Br-Br1931-11513(A/Ga+MAs)四、从结构角度解释元素性质1.为何F-F键的键能反常地小?为g‘mol_l和A/Asgmol-1,原子半径分别为rGapm和rAspm：阿伏加德罗常数值为爪，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为1.为何第二周期的C、0、N元素之间形成的单质或化合物中常含有双键或三键，而第三周期元素之间却难以形成双键或三键？2.为何N、0原子成链倾向远不如C-C键牢固？4.00OC与N=N键能相近，为何前二者容易发生反应，而后者却很稳定?单键键能双键键能三键键能C-C347C=C615C=C812C-O326C=0(CO2)803C三01072N-N193N=N418N三N9465.为何存在PC15,却不存在NC15?6.为何N、0、F含氢化合物容易生成氢键？一水合氨中的氢键如何表示？7.路易斯酸碱理论认为，任何可以接受电子对的分子或离子叫路易斯酸，而任何给出电子对的为路易斯碱。从结构角度分析硼酸是路易斯酸的原因。8.C、0的电负性相差1.0,由此可以判断CO应该为极性较强的分子，但实际上CO分子极性很弱，请解释原因：9.从碳酸镁到碳酸钡，为何分解温度依次升高？10.甲醇与乙酸甲酯的混合物因沸点接近而不易分离，工业上用蒸馏的方法分离二者时常先加适量水，理由为o 6.关于水分子、H2S、H2Se、苯酚、醇屮的氧族元素原子的杂化7.HC0/与Na+、K+、NH4+形成的酸式盐溶解度都小于其正盐溶解度，原.因是什么？8.试解释H2O，HF,NH3的沸点依次降低的原因：9.从氢键角度解释硼酸在冷水屮溶解度小而加热时溶解度增大的原因(苯酚)。10.己知Fe3O4能导电，解释该晶体能导电的原因：11.CN-作为配体时，提供孤电子对的通常是C原子而不是N原子，其原因是什么？12.氨气与或Cu2+形成的配位键与水形成的相比，何者更稳定？为什么？13.叫［Zn(NH3)4］SO4溶液中滴加NaOH溶液，未出现浑浊，原因是什么？14.为何氨气的碱性比联氨要强?15.己知Co3+氧化性大于氧气，为何<：02+在水溶液中难以被氧气、双氧水氧化为Co'而加入氨水后却易被氧化？或：金属铜单独也氨水或单独与过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应，其原因是什么？结构决定性质之往届试题2010年新课标37(5)含有元素K的盐的焰色反应为色。许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因是o2013年全国新课标乙全国I卷37.(5)碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：化学键c—CC—Hc—0Si—SiSi—HSi—0键能/(kJ.mol—1)356413336226318452①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数M上都远A如烷烃多，原因是。②SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物，原因是。2012年新课标(5)H2SeO3的和尤分别为2。7X103和2。5X10'H2Se(>4第一步几乎完全电离，K。为1。2X10'请根据结构与性质的关系解释；①H2SeOi和H2SeO3第一步电离程度大于第二部电离的原因：:②H2SeO,和H2SeO3酸性强的原因：；2015年全国I卷37(2)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是。2016年全国II卷37(3)单质铜及镍都是由键形成的晶体；元素铜与镍的第二离能分别为：/Cu=1958kJ•mor1、/Ni=1753kJ•mol'/Cu>/Ni的原因是。2016年全国III卷37.(4)GaF3的熔点高于1000°C,GaCl3的熔点为77。9°C,其原因是2016年全国I卷37(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。从原子结构角度分析，原因是。2009年山东32.(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屮C与O原子间形成<7键和；T键，SiO2*Si与O原子间不形成上述;T健。从原子半径大小的角度分析，为何C、O原子间能形成兀键，而Si、O原子间不能形成上述兀键。［化棚［2014+q川卷］(4)将铜单质的粉末加入NH3的浓溶液巾，通入02,充分反应后溶液呈深蓝 色，该反应的离子方程式是O[2013•福建卷]（4）己知苯酚（）具有弱酸性，其Ka=l.1xio'10；水杨酸第一级电COO-离形成的离子°H能形成分子内氢键。据此判断,相同温度下电离平衡常数久2（水杨酸）K.a（苯酚）（填“>”或“<”〉，其原因是。[2014•福建卷]31.（3）六方相氮化硼晶体层IA）—个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为，其结构与石墨相似却不导电，原因是。[2015•福建卷]一定条件下，（：144和（：02都能与H2O形成笼状结构的水合物晶体，其•相关参数见下表。（:山与H2O形成的水合物俗称“可燃冰”。分子直径/nm分子与H：0的结合能E/kJihol•:CH‘0.43616.40co；.0.51229.91为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知屮笼状结构的空腔直径为0.586nm,根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是。【2015山东】（2）CaF2难溶于水，但可溶于含Al3+的溶液中，原因是（用离子方程式表示）。已知A1F，在溶液中可稳定存在。2015年江苏⑶与H2O互为等电子体的一种阳离子为（填化学式）;H2O与CH3CH3OH可以任意比例互溶，除因力它们都是极性分子外，还因为2015年海南303的三聚体环状结构如图所示，该结构屮S原子的杂化轨道类型为:该结构中S-0键长有两类，一类键长约140pm,另一类键长约160pm,较短的键为（填图2中字母），原因是O此化合2016年海南②CuCl难溶于水但易熔于氨水，其•原因是物的氨水溶液遇到空气则被氧化为深蓝色，深蓝色溶液屮阳离子的化学式为2017年全国I卷（3）K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是。2017年全国II卷（2）元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能呈称作第一电子亲和能（&）。第二周期部分元素的&变化趋势如图（a）所示，其屮除氮元素外，其他元素的&自左而右依次增大的原因是;氮£*图（a）元素的&呈现异常的原因是。•:2017全国卷3（3〉在CO2低压合成甲醇反应（CO2+3H2=CH3OH+H2O）所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为,原因是O KEY:1.E-F键巾F原子的外层上还有未键合的孤电子对，由于F原子 半径很小，这些孤电子对相互产生排斥作用，使F-F键弱化。拓展：第二周期P区元素只有2个电子层，原子半径小，当F、0、N原子之间在形成单键时，它们原子的外层上还有未键合的孤电子对，由于第二周期原子间距小，这些孤电子对相互产生排斥作用，使单键弱化，于是反映出的键能比预期的键能要小。同样在第二周期不同原子之间，如N—0、N—F、0—F键等，虽然键长短，但键能却反常地小。另外，对于B—B、C一C键，由于其全部价电子均己键合，就不存在键弱化现象，所以键能未出现反常情况。同样对于F、0、N原子与不含孤电子对的其它原子成键时。也不产生键弱化现象，F、0、N原子半径小，半径效应导致其与其它原子形成强键。2.第三周期元素原子半径比第二周期大，原子间形成的G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K键。3.碳的单键键能最强，所以碳的成键能力也最强；C原子成链时，全部价电子均己成键，成键电子对相互排斥作用较小，而N、0原子若成链，其分子屮均含有未成键的孤电子对，孤电子对之间相互排斥作用较大，所以N，0原子成链倾向远不如C-C键牢固。4.C=C断开第一个7C键所谣的能量为197kJ/mol，远小于N=N笫一个71键所耑的能量528kj/mol.5.第二周期的N原子价电子层无d轨道，如果采用sp:i杂化，最多只能形成4个o键；而P原的价电子层中含有空的d轨道，也可以参与形成化学键，所以可以形成PC15。拓展：第二周期元素的配位数最多为4,而第三周期元素的配位数可扩大到5、6、7。6.当N，0、F等电负性大、半径小的原子与氢原子化合时，能使氢原子的电子偏离而成为几乎裸露的氢核（质子），这个氢原子对另外的N、0、F等原子有强烈的静电作用，这样就形成了氢键。而其它元素因半径大、电负性小而不易形成氢键。7.硼酸分子中的B原子有一个2P空轨道，可以接受孤电子对。8.从电负性分析，CO中的共用电子对偏向氧原子，但分子中形成配位键的电子对是由氧原子单方面提供的，抵消了共用电子对偏向氧原子而产生的极性。10.乙酸甲酯不易与水形成氢键，而甲醇易与水形成氢键使甲醇沸点升高，使得乙酸甲酯容易从混合物屮蒸出12.HCO/之间以氢键作用形成长链，减小了HCOf与水分子之间的作用，导致溶解度降低。13.单个¥键的键能是（HF）n〉（H2O）n〉（NH3）n，而平均每个分子形成的絚键数，冰中有2个，而（HF）n和巾只有一个，汽化时要克服的氢键的总键能：冰〉（HF）n＞（NH3）n14.硼酸分子间通过氢键缔合，加热时部分氢键被破坏。15.电子可以在两种不同价态的铁离子间快速发生转移。16.碳元素的电负性小于氮元素的电负性，更易提供孤电子对。18.[Zn（NH3）4]+难电离出Zn2+,溶液中的Zn2_浓度很低，无法生成沉淀。20.过氧化氢为氧化剂，氨与铜离子形成配离子，两者相互促进使反应进行。结构决定性质之往届试题答案：2010年新课标（5）紫激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长（可见光区域）光的形式释放能S:2012年新课标①第一步电离后生成的负离子较难进一步电离山带正电荷的氢离子②HzSeO，,和H2SeO3可表示为（HOhSeO和（HOhSeO、。H2SeO3中的Se为+4价，而H2SeO4中的Se为+6价，正电性更高，导致Se-0-H中的0的电子更向Se偏移，越易电离出2013年全国I卷（5）①C一C键和C—H键较强，所形成的烷烃稳定。而硅烷中Si-Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成②C一H键的键能大于C一0键，C—H键比C—0键稳定。而Si—H键的键能却远小于Si—0键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—0键（2分）2015年全国I卷（2）C有4个价电子且半径小，难以通过得或失电子达到稳定电子结构2分）2016年全国II卷（3）金属铜失去的是全充满的3（^电子，镍失去的是4s1电子2016年全国IU卷（4） GaF。为离子晶体，GaCh为分子晶体（2分）2016年全国I卷（2）Ge原子半径大，原子间形成的（7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K键（2分）2009年山东32.（4）Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p-p轨道肩并肩重齊程度较小，不能形成稳定的71键[2014•四川卷]（4）2Cu+8NH3-H2O+O2=2[Cu（NH3）4]2++4OH"+6H2OCOO_[2013•福建卷]<°H中形成分子内氮键，使其更难电离出H+[2014•福建卷]平面三角形层状结构中没有自由移动的电子[2015•福逮卷]CO2的分子直径小于笼状空腔直径，且与H2O的结合力大于CH4。【2015山东】（2）Al3++3CaF2=3Ca2++AlF63-2015年江苏（3）H2F+,H2O与CH3CH2OH之间nJ•以形成氢键，2015年海南:aa中存在pai键，使得其键长缩短。2016年海南②②Cu+可与氨形成易溶于水的配位化合物（或配离子）[Cu（NH3）4]2+2017年全国I卷（3）K的原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱2017年全国II卷（2）（2）同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放山的能量依次增大N原子的2P轨道为半充满状态，具有额外稳定性，故不易结合一个电子2017全国卷3（3）（3）H2O〉CH3OH>CO2〉H2H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；