11 物质结构与性质常考点例析-《中学生数理化》高考理化2024年10月刊

物质结构与性质常考点例析 ■安徽省庐江第二中学 张利霞 物质结构与性质的知识点包括原子结构 与性质(核外电子排布、电离能、电负性等)、 分子结构与性质(化学键、电子式、杂化方式 空间构型等),以及晶体结构与性质(晶体类 型、晶体密度、物质熔沸点高低的影响因素 等),在 高 考 化 学 选 择 题 和 填 空 题 中 均 有 考查。 考点一:对基态原子核外电子排布的 考查 有关基态原子核外电子排布的考查,主 要涉及常见元素的基态电子排布式、价电子 排布式等。 例 1 (1)Mn原子序数为 ,基态 Mn2+的电子排布式可表示为 。 (2)Fe原子序数为 ,基态Fe3+ 的核 外电子排布式为 。 (3)Cu原子序数为 ,其基态原子的 电子排布式为 。 (4)Ti原子序数为 ,其基态原子的 电子排布式为 。 解析:锰、铁、铜、钛原子序数分别为25、 26、29、22,根据构造原理,基态 Mn原子的电 子 排 布 式 为 1s22s22p63s23p63d54s2 (或 [Ar]3d54s2),则基态 Mn2+ 的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)。基态铁原 子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2(或 [Ar]3d64s2),则基态Fe3+的核外电子排布式 为1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)。铜原子 基态 电 子 排 布 式 为 1s22s22p63s23p63d104s1 (或[Ar]3d104s1)。基态 Ti原子的电子排布 式为1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)。 答案:(1)25 1s22s22p63s23p63d5(或 [Ar]3d5) (2)26 1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5) (3)29 1s22s22p63s23p63d104s1 (或 [Ar]3d104s1) (4)22 1s22s22p63s23p63d24s2 (或 [Ar]3d24s2) 点评:原子核外电子排布情况是原子结 构的重点和难点,主要考查方式是第四周期 元素 基 态 原 子 或 离 子 核 外 电 子 排 布 式 的 书写。 考点二:对分子结构与价键模型的考查 对分子结构与价键模型的考查,主要涉 及用杂化轨道理论或价层电子对互斥理论判 断典型分子、离子的空间几何构型,以及原子 间的成键方式,分子间作用力对物质性质的 影响等。 例 2 (1)H2O分子中 O原子轨道的 杂化类型为 。 (2)甲醛(H2C O􀪅 )在Ni催化作用下加 氢可得甲醇(CH3OH)。甲醛分子内C原子的 杂化方式为 ,甲醇分子内的O—C—H键 角 (填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子 内的 O C—H􀪅 键角。 (3)气态SeO3 分子的立体构型为 。 (4)SO2-3 离子的立体构型为 。 解析:(1)H2O的价层电子对互斥模型 是四面体形,因此其中O原子轨道的杂化类 型为sp3。 (2)甲醛是平面三角形结构,则其分子内 C原子的杂化方式为sp2,其 O C—H􀪅 键角 为120°,甲醇分子内 C原子的杂化方式为 sp3,其O—C—H键角约109°28'。 (3)SeO3 的价层电子对数是3,Se原子 上无孤电子对,故该分子的立体构型是平面 三角形。 (4)SO2-3 离子的价层电子对数是4,S原 子上孤电子对数为1,所以该离子的立体构 型是三角锥形。 答案:(1)sp3 (2)sp3 小于 (3)平面 三角形 (4)三角锥形 点评:常见的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3) 是高考的必考点之一,通常根据分子的空间 构型、杂化轨道之间的夹角等判断中心原子 的杂化轨道类型。简单分子或者离子的立体 04 解题篇 经典题突破方法 高考理化 2024年10月 或空间构型是高考的热点,通常根据中心原 子孤电子对数+中心原子形成的σ键数或中 心原子孤电子对数+中心原子结合的原子数 判断。 考点三:对晶体结构及晶胞计算的考查 高考试题中对晶体结构的考查主要有以 下几个方面:①晶体类型的判断;②原子晶体 的结构特点;③离子晶体的晶胞结构;④晶体 化学式的确定;⑤物质熔、沸点高低的比较。 例 3 科学家合成了一种高温超导材 料,其晶胞结构如图1所示,该立方晶胞参数 为a pm,阿伏加德罗常数的值为 NA。下列 说法错误的是( )。 图1 A.晶体最简化学式为KCaB6C6 B.晶体中与K+最近且距离相等的Ca2+ 有8个 C.晶胞中B和C原子构成的多面体有 12个面 D.晶体的密度为 2.17×1032 a3·NA g·cm-3 解析:由晶胞结构可知,K+ 位于顶角, Ca2+位于体心,B和C原子均位于面上。则1 个晶胞中,n(K+)=8× 1 8=1 个,n(Ca2+)= 1个,n(B)=n(C)=2×6× 1 2 =6 个, n(K+)∶n(Ca2+)∶n(B)∶n(C)=1∶1∶6∶6, 则晶体最简化学式为 KCaB6C6,A 项正确。 晶体中与 Ca2+ 最近且距离相等的 K+ 有8 个,由n(K+)∶n(Ca2+)=1∶1可推知,与 K+最近且距离相等的Ca2+ 有8个, B项正 确。晶胞中B和C原子构成的多面体有14 个 面, C 项 错 误。 晶 体 密 度 为 39+40+11×6+12×6 a3·NA×10-30 g·cm-3,化 简 可 得 2.17×1032 a3·NA g·cm-3,D项正确。 答案:C 点评:本题以某种高温超导材料的晶胞 结构为情境,考查考生对晶体结构的相关知 识的理解。 图2 例 4 一定条件下,CuCl2、K 和F2 反应生成KCl和化合物X。 已知X属于四方晶系,晶胞结构 如图2所示(晶胞参数a=b≠c,α =β=γ=90°),其中Cu化合价为 +2。上 述 反 应 的 化 学 方 程 式 为 。若阿伏加德罗常数的值 为NA,化合物X的密度ρ= g·cm-3(用 含NA 的代数式表示)。 解析:由晶胞结构图可知,该晶胞中灰球 个数为8× 1 8+1×1=2 ,黑球个数为8× 1 4 +2×1=4,白球个数为16× 1 4+4× 1 2+2 ×1=8,即化合物X中三种元素的原子个数 比为1∶2∶4。由于该化合物中Cu化合价 为+2,K化合价为+1,F化合价为-1,根据 化合物中各种元素化合价的代数和等于零, 结 合 原 子 个 数 比,可 推 断 该 化 合 物 为 K2CuF4。基于氧化还原反应的化合价升降 总数相等以及原子守恒,可分析出反应的化 学方程式为 CuCl2+4K+2F2 􀪅􀪅2KCl+ K2CuF4。化 合 物 X 的 晶 胞 质 量 为 4×39+2×64+8×19 NA g,而晶胞体积为a× b×c×10-30 cm3,因 此 化 合 物 X 的 密 度 ρ= 4×39+2×64+8×19 NA×a×b×c×10-30 g · cm-3 = 4.36×1032 abcNA g ·cm-3。 答案:CuCl2 +4K+2F2 􀪅􀪅2KCl+ K2CuF4 4.36×1032 abcNA 点评:本问考查基于晶胞结构中微粒数 目的化学式推断、化学方程式书写,以及晶体 密度计算。 (责任编辑 谢启刚) 14 解题篇 经典题突破方法 高考理化 2024年10月