内容正文:
清单06 物质结构与性质
解题技法精讲
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技法01 元素周期表与周期律
技法02 原子结构、分子结构与性质
技法03 晶体结构与性质
技法04 晶胞的计算
技法05 原子分数坐标及投影图
技法06 以原子、价键结构为题眼的元素推断
技法07 以物质性质、转化为题眼的元素推断
技法08 以周期表片段为依据的元素推断
常见误区破解
误区01 晶胞计算中的单位与公式混淆 误区05 推断过程中关键信息解读不全
误区02 配合物稳定常数与难溶物Ksp的混淆 误区06 电离能与电负性比较中概念混淆
误区03 分子间作用力与氢键判断的想当然 误区07 基态原子核外电子排布理解和书写错误
误区04 晶体类型判断与熔点比较的错误套用 误区08 结构式、球棍模型中共价键数意义误判
题型强化训练
题型01 考查有关物质结构的化学用语 题型03 考查晶胞的分析与计算
题型02 考查元素周期表周期律 题型04 综合考查位构性元素推断
技法01 元素周期表与周期律
1.元素周期表与元素周期律
(1)熟练记忆元素周期表的结构
(2)深刻理解元素周期律
项目
同周期(左→右)
同主族(上→下)
原子结构
核电荷数
逐渐增大
逐渐增大
电子层数
相同
逐渐增多
原子半径
逐渐减小
逐渐增大
离子半径
阳离子逐渐减小,阴离子逐渐减小,r(阴离子)>r(阳离子)
逐渐增大
元素性质
化合价
最高正化合价由+1→+7(O、F除外)负化合价=-(8-主族序数)
相同最高正化合价=主族序数(O、F除外)
元素的金属性和非金属性
金属性逐渐减弱非金属性逐渐增强
金属性逐渐增强非金属性逐渐减弱
离子的氧
化性、还原性
阳离子氧化性逐渐增强
阴离子还原性逐渐减弱
阳离子氧化性逐渐减弱
阴离子还原性逐渐增强
气态氢化物稳定性
逐渐增强
逐渐减弱
最高价氧化物对应的水化物的酸碱性
碱性逐渐减弱
酸性逐渐增强
碱性逐渐增强
酸性逐渐减弱
2.核外电子排布特征和元素化合物特性
(1)明确短周期元素原子核外电子排布的特征
①最外层电子数等于次外层电子数→Be、Ar。
②电子层数与最外层电子数相等→H、Be、Al。
③最外层电子数是内层电子总数的一半→Li、P。
④次外层电子数是最外层电子数的2倍→Li、Si。
⑤电子层数是最外层电子数的2倍→Li。
⑥最外层电子数是电子层数的2倍→He、C、S。
⑦最外层电子数是次外层电子数的2倍→C。
⑧最外层电子数是次外层电子数的3倍→O。
(2)熟记常见元素及其化合物的特性
①形成化合物种类最多的元素、单质是自然界中存在的硬度最大的物质的元素、气态氢化物中氢的质量分数最大的元素:C。
②空气中含量最多的元素、气态氢化物水溶液呈碱性的元素:N。
③地壳中含量最多的元素:O。
④常见的具有漂白性的物质:氯水、SO2、Na2O2、双氧水等。
⑤单质是最活泼的非金属元素、无正价的元素或无含氧酸的非金属元素、气态氢化物的水溶液可腐蚀玻璃的元素、气态氢化物最稳定的元素、阴离子还原性最弱的元素:F。
⑥单质密度最小的元素:H;密度最小的金属元素:Li。
⑦常温下单质呈液态的非金属元素:Br;金属元素:Hg。
⑧最高价氧化物及其水化物既能与强酸又能与强碱反应的元素:Al。
⑨元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能化合的元素:N;能发生氧化还原反应的元素:S。
⑩元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素:Li、Na、F。
3.短周期元素的成键特点
短周期元素
H
F、Cl
C、Si
N、P
O、S
B
族
ⅠA
ⅦA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅢA
共价键
—X
—X
或
或—X≡
或
===X—
—X—或
===X
或
(注:X表示对应表格中的元素)
一般情况下,氢原子通过形成一个单键达到2e-稳定状态,其他原子也可通过形成共价键达到8e-稳定状态,但硼原子既可形成6e-结构,如硼酸
等,也可形成8e-稳定结构,如硼氢化钠
等。P、S可以形成10e-、12e-结构,如PCl5、SF6等。
技法02 原子结构、分子结构与性质
1.原子结构与性质
(1)元素的电离能
①同周期从左到右,第一电离能有逐渐增大的趋势,稀有气体的第一电离能最大,碱金属的第一电离能最小;
②同主族从上到下,第一电离能有逐渐减小的趋势;
③同能级的轨道为全满、半满时第一电离能较相邻元素要大,即第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素。
(2)元素的电负性
①同周期从左到右,主族元素电负性逐渐增大;
②同一主族从上到下,元素电负性呈现减小的趋势。
2.微粒半径的比较(以短周期为例)
(1)相同电性微粒半径大小的比较
①原子半径:左下角的钠最大
②阳离子半径:左下角的钠离子最大
③阴离子半径:左下角的磷离子最大
(2)不同电性微粒半径大小的比较
①同周期:阴离子半径>阳离子半径,如Na+<Cl-
②同元素:电子数越多,微粒半径越大,如Fe2+>Fe3+
③同结构:质子数越多,离子半径越小,如Na+<O2-
3.杂化方式判断方法
(1)公式计算法
①适用范围:ABn型分子或AB型离子。
②公式:价层电子对数(n)=。
③O、S作中心体提供6个价电子,作配位体提供0个单电子。
④当出现单电子时,单电子算一对。如n=≈4。
⑤n=2,sp杂化;n=3,sp2杂化;n=4,sp3杂化;n>4时,则有d轨道参与杂化,参与杂化d轨道数为n-4。
(2)根据有机物的成键特点判断
①单键C、N、O(、—O—);
sp3杂化。
②双键C、N、O():sp2杂化;双双键“===C===”:
sp杂化。
③三键C、N、O(—C≡C—、—C≡N):sp杂化。
(3)根据微粒构型判断
微粒
构型
四面
体形
三角
锥形
平面形
V形
直线形
杂化
方式
sp3
sp3
sp2
sp3或sp2
sp
4.分子的极性和溶解性
(1)分子的极性
(2)分子的溶解性
①“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。
②“相似相溶”还适用于分子结构的相似性,如乙醇和水互溶,而戊醇在水中的溶解度明显减小。
5.配合物理论的应用
(1)单核配体的确认要注意是否带有电荷,如F-、Cl-等,如配合物[CoCl(NH3)5]Cl2,中心离子为Co3+,配体是Cl-和NH3,而不是氯原子。
(2)高考中常考有关配合物的结构示意图,不考虑空间结构,但要注意配体中的配位原子一定要与中心原子或中心离子直接相连。如[Cu(NH3)4]2+中NH3中N原子为配位原子,所以N原子必须要与铜离子直接相连。
技法03 晶体结构与性质
1.常见晶体的结构特点
晶体
晶体结构
晶体详解
干冰
(1)每8个CO2分子构成1个立方体且在6个面的面心又各有1个CO2分子;
(2)每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个
金刚石
(1)每个C与相邻4个C以共价键结合,形成正四面体结构;
(2)键角均为109°28′;
(3)最小碳环由6个C组成且6个C不在同一平面内;
(4)每个C参与4个C—C的形成,C原子数与C—C数之比为1∶2
二氧
化硅
(1)每个Si与4个O以共价键结合,形成正四面体结构;
(2)每个正四面体占有1个Si,4个“O”,因此二氧化硅晶体中Si与O的个数比为1∶2;
(3)最小环上有12个原子,即6个O,6个Si
氯化钠
(1)每个晶胞中含有4个Na+、4个Cl-;
(2)Na+、Cl-的配位数都是6
氯化铯
(1)每个晶胞中含有1个Cs+、1个Cl-;
(2)Cs+、Cl-的配位数都是8
铜
(1)每个晶胞中含有4个铜原子;
(2)每个铜原子周围紧邻的铜原子有12个
石墨
(1)层状结构,层内碳原子以共价键结合,层间靠范德华力维系;
(2)层内每个碳原子与另外三个碳原子相连,形成六元环结构。每个六元环平均占有2个碳原子
2.晶体类型的判断方法
(1)依据构成晶体的微观粒子和粒子间的作用力判断
分子间通过分子间作用力形成的晶体属于分子晶体;由原子通过共价键形成的晶体属于共价晶体;由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体;由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体。
(2)依据物质的分类判断
①活泼金属的氧化物(如Na2O、MgO等)、强碱[如KOH、Ba(OH)2等]和绝大多数盐是离子晶体。
②大多数非金属单质(除了金刚石、石墨、晶体硼、晶体硅等)、气态氢化物、非金属氧化物(除了SiO2)、酸、绝大多数有机物(除了有机盐)是分子晶体。
③常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硼、晶体硅等;常见的共价晶体化合物有碳化硅、SiO2等。
④金属单质及其合金均属于金属晶体。
(3)依据晶体的熔点判断
离子晶体的熔点较高,常在数百至几千摄氏度;共价晶体的熔点高,常在一千至几千摄氏度;分子晶体的熔点较低,常在数百摄氏度以下,甚至更低;金属晶体多数熔点较高,但也有相当低的。
(4)依据导电性判断
离子晶体在水溶液中和熔融状态下都能导电;共价晶体一般为绝缘体,但有的共价晶体如晶体硅为半导体能导电;分子晶体为绝缘体,而分子晶体中的电解质(主要是酸)溶于水,使分子内的化学键断裂形成能自由移动的离子,也能导电;金属晶体是电的良导体。
(5)依据硬度和机械性能判断
离子晶体硬度较大或略硬而脆;共价晶体硬度大,机械强度高;分子晶体硬度小且较脆;金属晶体多数硬度大,但也有硬度较小的,且具有延展性。
技法04 晶胞的计算
1.晶胞参数的计算方法
2.晶体密度的计算方法
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。
技法05 原子分数坐标及投影图
1.原子分数坐标
(1)概念: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,称为原子分数坐标。
(2)原子分数坐标的表示方法
晶胞中的任意一个原子的中心位置均可用3个分别小于或等于1的数在立体坐标系中表示出来,如位于晶胞原点A(顶角)的原子的坐标为(0,0,0);B点原子分数坐标为(,,);C点原子分数坐标为(,0,);D点原子分数坐标为(,0,0)。
2.晶胞结构的投影图举例
晶胞结构
x、y平面上的投影图
(1)画或判断投影图时,一定要注意x、y、z轴的方向。
(2)上面结构模型中的原子也可以换为不同的原子,但在投影图中的位置不变。
技法06 以原子结构、价键结构为“题眼”的元素推断
1.给定未知物的结构式进行推断
(1)推断的技巧
结合离子键和共价键成键规律判断原子价电子数,并结合题干信息确定元素。
(2)常见结构中的共价键数目
①卤素或氢原子形成一个共价键。
②O、S形成两个共价键
③N、P一般能形成三个共价键,也可能形成四个共价键(含一个配位键),P还能形成五个共价键。
④C、Si能形成四个共价键,C也可以形成双键或三键。
⑤B能形成三个共价键,也可以形成四个共价键(含一个配位键)。
2.常考元素特殊的电子层结构
最外层有1个电子的元素
H、Li、Na、K
最外层电子数等于次外层电子数的元素
Be、Ar
最外层电子数是次外层电子数2倍的元素
C
最外层电子数是次外层电子数3倍的元素
O
最外层电子数是内层电子数总数一半的元素
Li、P
最外层电子数是次外层电子数4倍的元素
Ne
次外层电子数是最外层电子数2倍的元素
Li、Si
次外层电子数是其他各层电子总数2倍的元素
Li、Mg
次外层电子数与其他各层电子总数相等的元素
S
电子层数与最外层电子数相等的元素
H、Be、Al
技法07 以物质性质、转化为“题眼”的元素推断
物质特性
推断元素
形成化合物种类最多的元素或单质是自然界中硬度最大的物质的元素或气态氢化物中氢的质量分数最大的元素
C
空气中含量最多的元素或氢化物的水溶液呈碱性的元素
N
地壳中含量最多的元素或最简单氢化物的沸点最高的元素或氢化物在通常情况下呈液态的元素
O
最活泼的金属元素或最高价氧化物对应水化物碱性最强的元素或阳离子的氧化性最弱的元素
Cs
单质最易着火的非金属元素
P
焰色试验呈黄色的元素
Na
焰色试验呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察)的元素
K
单质密度最小的元素
H
单质密度最小的金属元素
Li
常温下,单质呈液态的非金属元素
Br
常温下,单质呈液态的金属元素
Hg
最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应,又能与强碱反应的元素
Al
元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物发生氧化还原反应的元素
S
技法08 以周期表片段为依据的元素推断
1.直接相邻的正“T”型元素原子序数的关系
如图所示
2.直接相邻的倒“T”型元素原子序数的关系
如图所示
注意 ①解题时要注意题目是否要求某元素在短周期中。②要注意题目中所给位置在周期表中是否确实存在,并注意镧系和锕系元素的特殊情况。
3.“+”型元素原子序数之间的规律
第ⅢA族→0族区域内满足“+”型元素原子序数的关系。如图所示
误区01 晶胞计算中的单位与公式混淆
真题情境:2025年黑吉辽蒙卷T9以因x变化形成空位的立方晶胞为情境,考查密度公式的应用、配位数判断和粒子间距计算,要求利用均摊法先求晶胞中粒子数,再代入ρ = NM/(a³·NA)进行密度验证。2024年吉林卷T14同样以锂离子电池电极材料的立方晶胞为载体,结合晶胞结构变化考查化学式、粒子间最短距离和配位数。2023年辽宁卷T14考查富锂超离子导体晶胞的密度、化学式和配位数,将结构缺陷与离子传导功能相联系。
常见考生在晶胞计算中主要存在以下问题:一是忽视晶胞参数的计量单位,将pm(1 pm = 10⁻¹⁰ cm)与cm混用导致密度计算数量级出错;二是对均摊法理解不深,顶点粒子只占1/8、面心占1/2、棱心占1/4、内部占1的规则记忆模糊;三是在计算粒子间最短距离时不能正确识别几何关系——面对角线、体对角线上的粒子间距常被混淆;四是对晶体化学式的推导缺乏系统性,不能将结构信息(粒子位置分布)与化学计量关系正确对应。
【避坑指南】
1.单位换算强制规范:做题时养成首先标注边长的单位(pm或nm)的习惯,计算密度前必须统一为cm。记住:1 pm = 10⁻¹⁰ cm,1 nm = 10⁻⁷ cm。代入公式NM/(a³·N_A)时,a³以cm³计,密度单位g/cm³。
2.均摊法三步走:①确定粒子所在位置(顶点/面心/棱心/体心);②各位置分别计权(1/8、1/2、1/4、1);③求和得到晶胞中粒子总数。特别警惕:当粒子位于“棱上”但并非位于立方体棱中点时(如非对称晶胞),其贡献分数需根据几何位置重新判断。
3.最短距离的几何判断:在立方晶胞中,粒子间距从近到远的顺序依次是:最近邻(直接相连的边中点到边中点/顶点)< 面对角线方向 < 体对角线方向。具体数值取决于边长a,遇到此类问题可在草稿纸上画简图辅助。
4.化学式推导:先用均摊法确定各粒子数目,再求最简整数比。2025年黑吉辽蒙卷T9中,化学式随x变化导致W的平均价态变化,这一关联使化学式与氧化态判断耦合出题,难度进一步提升。
误区02 配合物稳定常数与难溶物Ksp的混淆
真题情境:2023年辽宁卷T15以选择题形式考查镁盐阴离子的结构分析,W、X、Y、Z、Q是核电荷数依次增大的短周期元素,涉及元素推断与配合物结构(含配位键)的综合判断,难点在于通过价电子数关系和结构图推断元素种类及配位键的存在性。常见考生在配合物相关题中主要存在以下问题:一是在多重平衡体系中混淆配合物稳定常数(Kf)与溶度积(Ksp)的物理意义,将“反应向左/右移动取决于Kf与Ksp的相对大小”公式化记忆,缺乏对平衡本质的分析能力;二是对配合物中的配位键识别不全,当中心离子为低价态时忽视其仍可能形成配位键;三是在判断配位原子时,只关注常见配位原子(N、O等),忽视结构图中明确标注的配位方向。
【避坑指南】
1.明确两类常数的本质区别:Ksp是沉淀溶解平衡常数,描述的是难溶电解质固相与溶液中离子的平衡;Kf(或β)是配合物逐级形成常数,描述的是金属离子与配体结合形成配合离子的平衡。两类常数不能直接比较大小,但在“沉淀-配位竞争”体系中,可通过比较Q(离子积)与Ksp的关系来判断沉淀是否析出,这种竞争规律在2023年辽宁卷T15的多重平衡耦合分析中至关重要。
2.配位键判断要点:配位键要求成键双方一方提供空轨道(通常为金属离子或中心原子)、另一方提供孤对电子(通常为N、O、S、P等)。即使元素推断得出中心离子价态较低(如+1或+2价),仍可能接受配体提供的孤对电子形成配位键,不能因此排除配位键的存在。
3.配位原子识别技巧:观察结构图中的连接关系,配位原子直接与中心离子/原子相连,往往是氧原子(来自含氧配体)或氮原子(来自胺类配体)。2023年辽宁卷T15中,阴离子结构里W与X、X与Y以配位键结合,识别这类精细结构需要细致读图与元素化学性质的综合运用。
误区03 分子间作用力与氢键判断的想当然
真题情境:2024年吉林卷T4考查对分子间作用力的理解:冰密度小于干冰的原因是冰晶体中水分子的空间利用率相对较低,而非笼统归于“氢键更强”-15。2025年黑吉辽蒙卷T3考查各分子的VSEPR模型和键长比较,以反应中各分子为背景,要求准确判断键的类型和分子构型。常见考生在分子间作用力相关题中主要存在以下问题:一是将分子晶体的沸点高低想当然地简化为“只受氢键影响”,而忽视分子量、分子极性和分子形状等关键因素;二是对氢键形成条件把握不准,认为“只要有H和O就有氢键”,而忽略氢键的正确定义——氢原子与电负性大、半径小的原子(F、O、N)成键后,再与另一个电负性大的原子之间形成的特殊相互作用,且该氢原子必须已与电负性大的原子成键;三是对范德华力的种类和强度比较缺乏系统的知识储备(色散力/诱导力/取向力的区分和相对强度比较)。
【避坑指南】
1.氢键的三大必要条件:①存在X—H···Y结构,其中X、Y均为电负性大、半径小的原子(N、O、F);②X以共价键与H相连;③Y原子含有孤对电子。三者缺一不可。例如C—H在常温下一般不形成氢键,CH₄中虽含H但不能形成氢键;HF、H₂O、NH₃分子间能形成氢键,但NH₃电负性相对最小,故氢键强度HF > H₂O > NH₃。
2.沸点比较的多因素分析框架:①先判断晶体类型,同类晶体再比较;②对分子晶体,依次分析:有无氢键(有氢键则沸点明显偏高)、分子量大小(分子量越大,色散力越大,沸点越高)、分子极性(极性越强,取向力越大)、分子形状(分子间接触面积越大,色散力越大,直链烷烃沸点>支链烷烃)。冰与干冰的密度比较问题在2024年吉林卷中设陷,若考生只看“冰有氢键”就断定冰密度高于干冰,则落入错误选项-15。
3.VSEPR模型与空间结构的区分:VSEPR模型描述的是价层电子对(包括成键电子对和孤电子对)的几何排布;空间结构则只考虑原子核的几何排布,不计孤电子对。如H₂O的VSEPR模型是四面体,但由于两对孤电子对的存在,水分子的空间结构是V形。2025年黑吉辽蒙卷T3中要求区分这两种概念,考生在做题前应先做“分子电子式→价层电子对数→VSEPR模型→空间结构”的完整推导流程,避免用最终结构倒推电子排布。
误区04 晶体类型判断与熔点比较的错误套用
真题情境:2024年吉林卷T4列出了白磷晶体中分子间通过分子间作用力相结合的正确说法,以及缺角晶体在饱和溶液中变为完美立方体体现晶体自范性的正确理解。2023年辽宁卷涉及石墨晶体结构、配合物晶体的类型判断。该类题的共同特点是将多种晶体(离子晶体、分子晶体、共价晶体、金属晶体)的熔点、硬度等性质混杂在一起,要求考生进行跨晶体类型的综合比较。常见考生在晶体类型判断和熔点比较上主要存在以下问题:一是死记硬背“离子晶体熔沸点最高”的错误结论,却没有掌握四大晶体类型的基本判定标准和熔点排序阶梯(共价晶体 > 离子晶体 > 分子晶体);二是将熔点比较简化为“只看作用力强度”,忽视晶体类型对熔点起决定性作用这一基本原理——不同晶体类型之间,作用力性质不同,熔点比较时必须先回归晶体类型;三是对石墨的混合晶体特性理解不透,既要正确判断其层状结构中每层是共价键与金属键的混合,又要掌握“石墨是导体、熔点高于金刚石而硬度低”这一看似反常的结论;四是对“晶体自范性”的本质理解不足,以为缺角晶体自然恢复完美形状不需要外界条件,而实际上需要浸泡在饱和溶液中(即该物质的饱和溶液环境中)才能通过溶解-再结晶过程实现自我修复。
【避坑指南】
1.晶体类型判断三步法:①看构成微粒(原子/离子/分子/自由电子+阳离子);②看微粒间作用力(共价键/离子键/分子间作用力/金属键);③分类判断。特别注意:SiO₂经“共价键→原子”推理应归为共价晶体,而非离子晶体。
2.熔点比较的阶梯原则:共价晶体(如金刚石、SiO₂)熔点最高(1000℃以上)→ 离子晶体(如NaCl、MgO)次之(数百到千余度)→ 分子晶体(如I₂、CO₂)最低(多数低于300℃),不在同一阶梯的晶体不可直接比作用力强度。2024年吉林卷中正确答案“白磷晶体中分子间通过分子间作用力相结合”,正是强调白磷属分子晶体的核心判定依据。
3.石墨的多重身份:石墨具有混合晶体特性——片层内部C以共价键形成蜂窝状平面,层与层之间通过范德华力结合,且层内存在离域π电子可导电(金属性)。因此石墨熔点高于金刚石(层内共价网需高温破坏),但硬度低(层间易滑动),这种“高熔点低硬度”组合是选择题的常见陷阱。
4.晶体自范性本质:自范性是晶体在适当条件下(如处于饱和溶液中)自发地形成封闭、规则几何多面体外形的性质。缺角晶体的“完美立方体”修复过程,并非凭空实现,而是通过“溶解-结晶”动态平衡完成的微观重排,不意味着晶体可以无中生有地改变自身形态。若说“任何情况下缺角晶体都能恢复完美外形”则错误,必须强调“在饱和溶液环境中”这一前提条件。
误区05 推断过程中关键信息解读不全
真题情境:2025年黑吉辽蒙卷T7要求根据无机物甲(YW₄ZXY)成功制备有机物乙[(YW₂)₂XZ]的情境推断元素。题干明确给出“W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y、Z同周期,基态X、Z原子均有2个单电子”。常见考生在处理此类信息时,只关注“基态X、Z原子均有2个单电子”而忽视X、Y、Z的原子序数大小关系与顺次排列,导致元素推断方向错误,直接波及后续电离能、杂化方式、键的数目等选项的判断。
【避坑指南】在2025年黑吉辽蒙卷该题中,基态X、Z原子均有2个单电子,结合X、Y、Z原子序数依次增大且同周期,若X、Y、Z为第二周期元素,则单电子数为2的元素可能有C(2p²有2个单电子)、O(2p⁴有2个单电子),但X、Z必须顺次排列且Y居中,故X、Y、Z分别为C、N、O;若为第三周期,则X、Y、Z分别为Si、P、S。再结合YW₄ZXY中Y能形成四个共价键(Y为N时NH₄⁺,Y为P时难以形成YW₄⁺稳定结构)以及最终产物是有机物,锁定X、Y、Z为C、N、O,再由原子序数依次增大推出W为H。因此做推断题时,切不可只揪住某一条信息进行一次性推断,而应将“原子结构信息+化合物化学式中的化学键信息+分子式结构”三条线索交叉验证。
误区06 电离能与电负性比较中概念混淆
真题情境:2025年黑吉辽蒙卷T7的A选项设置为“第一电离能:Z > Y > X”,对应C、N、O三元素的第一电离能比较分析,需要检验这种正序大小是否正确。不少考生未掌握第ⅤA族(N)具有半满稳定结构导致第一电离能反常高于同周期相邻元素这一规律,错误选择A选项。2023年辽宁卷元素推断题同样涉及第一电离能的比较,考查考生对同一周期元素第一电离能变化规律的特殊性(N > O > C)的理解以及对同族元素第一电离能递变规律的掌握。
【避坑指南】第一电离能的递变规律有三个层次:①同一周期从左到右总体呈增大趋势;②特殊反常现象——第ⅡA族(ns²全满)> 第ⅢA族(失去p电子更容易),第ⅤA族(np³半满)> 第ⅥA族(失去一个p电子后即成半满结构更稳定);③同一主族从上到下第一电离能逐渐减小。以2025年黑吉辽蒙卷T7题涉及的C、N、O为例:N(2s²2p³)的2p轨道处于半满稳定状态,故其第一电离能反常地高于同周期的O(2s²2p⁴),因此第一电离能大小顺序为N > O > C。极易忽视这个半满、全满带来的特殊规律,在做这类选择时先用“同周期电离能反常规律”进行排查,再做其他判断。电负性的比较则可忽略此反常规律,同周期从左到右直接增大即可。
误区07 基态原子核外电子排布理解和书写错误
真题情境:2023年辽宁卷T2考查了基态Ni原子的价电子排布式,正确排布为3d⁸4s²,错选项设置为3d¹⁰。选项意图是考察考生能否正确按照构造原理填充电子——Ni原子序数为28,电子排布顺序为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁸,而不是4s¹3d⁹或4s²3d⁹等常见错误形式。2025年黑吉辽蒙卷T7在元素推断中要求考生“基态X、Z原子均有2个单电子”,这就要求对原子核外电子排布图中2p²(C)与2p⁴(O)等单电子数的准确识别,并将“基态单电子数”与“最高能级未成对电子”两个概念区分开来。
【避坑指南】基态电子排布的核心规矩有二:①遵循构造原理(1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p…),要点在于4s能级低于3d能级——因能级交错,电子先填满4s再填3d,但失去电子时先失去4s电子,保持最外层为最高能级电子数最少原则;②牢记原子序数对应的价层电子排布:主族元素需明确主族序数(最外层电子数)和周期数(电子层数);过渡元素(如Ni)特别易错,必须按真正的电子填充顺序的答案填写。训练方法:做完电子排布题后反向核算最外层电子总数和价电子数是否符合周期表中的族数关系。该考点在辽宁和黑吉辽蒙卷中几乎每年都出,属于易失分的基础题,必须熟练掌握前36号元素的基态电子排布及价层电子排布式。
误区08 结构式、球棍模型中共价键数意义误判
真题情境:2024年辽宁卷中以反应相关元素为情境,题干给出W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,基态X原子的核外电子有5种空间运动状态,基态Y、Z原子有两个未成对电子,Q是ds区元素、焰色试验呈绿色。考法通过结构信息(卤化铜与水反应形成配合物的流程)融合电负性、配位键判断和杂化理论进行全方位考查,意在测试考生的综合推理能力。2024年吉林卷同样考查了此类结构型推断题,题干含化合物结构式,要求结合成键信息推断元素种类和性质,体现了“结构+文字”融合的典型考证思路。
【避坑指南】结构式中每个“—”代表一条共价键(即一个σ键),共价键的数目常可作为推断价电子数的突破口。如A原子形成4个单键,则A为第ⅣA族元素;形成3个单键则为第ⅤA族(或根据具体结构判是否含配位键)。结构式中还需识别孤对电子与配位键的存在——N、P等作为配位原子时多提供孤对电子形成配位键(如2025黑吉辽蒙卷T7中甲(NH₄OCN)含NH₄⁺,由NH₃与H⁺结合形成配位键)。-推断时,不能仅仅数共价键数目就草率决定元素种类,应结合原子半径、电负性、有无孤对电子进行综合判断。近年辽宁卷中多次出现从具体物质结构图出发的元素推断且融入配合物成分,意在将选修2知识融入必修推断,备考时应重点训练这种“微观结构→元素种类→宏观性质”的三层推理链条。
题型01 考查有关物质结构的化学用语
1.(2026·辽宁大连·一模)下列化学用语表达正确的是
A.18O的原子结构示意图: B.HCl的电子式:
C.C2H2的球棍模型: D.基态Be原子最外层电子的电子云轮廓图:
2.(2026·辽宁鞍山·二模)工业上利用氨检验输送氯气的管道是否泄漏,其原理为:。下列有关化学用语或表述不正确的是
A.的VSEPR模型:
B.中键的电子云轮廓图:
C.的结构式:
D.的电子式:
3.(2026·辽宁·模拟预测)下列关于反应的叙述正确的是
A.简单氧离子的结构示意图为
B.基态原子的电子分别占据5个能级
C.的电子式为
D.的空间结构为
4.(2026·黑龙江辽宁·二模)下列化学用语错误的是
A.的VSEPR模型为:
B.反式聚异戊二烯结构简式为:
C.单质Na溶于液氨形成的结构为:
D.分子中键的形成过程为:
5.(2026·黑龙江·二模)下列化学用语表达不正确的是
A.的模型: B.的名称:二甲基苯甲酰胺
C.电子云图: D.的电子式:
6.(2026·内蒙古包头·一模)下列有关化学用语表述正确的是
A.的VSEPR模型:
B.乙醇分子的空间填充模型:
C.用电子云轮廓图示意键的形成为:
D.在水中的电离方程式:
题型02 考查元素周期表周期律
7.(2026·黑龙江哈尔滨·一模)某定影剂成分为,其中是原子序数依次增大的短周期主族元素。基态W原子核外电子的运动状态数与空间运动状态数相等,X的简单氢化物可与焰色试验为绿色的一种金属离子配位,该配离子的溶液为深蓝色。Y与Z同族,基态Y原子的未成对电子数为2。下列说法错误的是
A.该化合物中,X的杂化方式为 B.原子半径:
C.第一电离能: D.分子极性:
8.(2026·辽宁·二模)化合物M()有良好的离子导电性,比传统的含钴电池正极材料便宜,应用前景广阔。其中X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,X元素的基态原子的2s能级有一个未成对电子,Y、W同主族,Y元素是地壳中含量最多的元素,Z元素鲍林电负性最大,Q为第四周期金属元素且有8个价层电子。下列说法正确的是
A.X的单质在常温下可与氧气反应生成过氧化物
B.原子半径:
C.电负性:
D.化合物M中Q离子的价层电子轨道表示式为
9.(2026·黑龙江哈尔滨·一模)可用作火箭推进剂,其中W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,最外层电子数之和为19,基态Y原子核外有5种空间运动状态的电子且有2个未成对。下列说法正确的是
A.简单氢化物的沸点: B.最高价氧化物对应水化物的酸性:
C.第一电离能: D.简单离子半径大小:
10.(2026·内蒙古乌兰察布·二模)三氯化硼乙醚络合物是一种有机合成催化剂,测定其含量时涉及反应:。下列关于该反应的说法错误的是
A.键角: B.中的杂化方式是
C.第一电离能: D.分子的空间结构为平面三角形
11.(2026·辽宁大连·一模)(XW4)2ZY4是农业上常用的一种化肥,其中W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,最外层电子数之和为18,基态Y原子的核外电子有5种空间运动状态且有2个未成对电子。下列说法正确的是
A.第一电离能:X<Y B.简单氢化物的沸点:Z>Y>X
C.原子半径:Y>X>W D.(XW4)2ZY4中存在共价键和氢键
12.(2026·内蒙古赤峰·一模)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,原子序数之和为21,W、Z元素的基态原子核外均有1个未成对电子。由它们组成的离子化合物的阴、阳离子各含两种元素且空间结构均呈正四面体形。下列说法错误的是
A.原子半径: B.第一电离能:
C.键角: D.的化学式:
题型03 考查晶胞的分析与计算
13.(2026·辽宁抚顺·一模)砷化镓是一种新型半导体材料,应用广泛。图甲为它的立方晶胞结构,图乙为该晶胞沿轴的投影图。该晶胞的边长为,在三维坐标系中a、b两点的原子坐标分别为、。下列说法错误的是
A.As和Ga原子间的最近距离为 B.c点的原子坐标为
C.1个Ga与12个Ga等距离且最近 D.该晶体的密度为
14.(2026·辽宁丹东·一模)某氧化物立方晶胞结构如图2所示,已知该晶体晶胞体心存在空位时可导电,图3阴影表示晶胞的体对角面,晶胞参数为a pm,设阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是
A.阴影截面单位面积的O原子数为个 B.与O最近且等距的Ti有2个
C.若该晶体密度为,则 D.若使该晶体导电,则
15.(2026·辽宁·二模)某锂离子电池电极材料充电后的晶胞结构(立方晶胞)如图所示。晶胞参数为a pm,A点的坐标为,B点的坐标为。原子坐标的取值区间为,若取值为1,相当于平移到另一个晶胞,与取值为0毫无差别。阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是
A.晶胞中之间的最短距离为
B.C点的坐标为
C.晶体的密度为
D.该晶胞有12种原子坐标,故晶胞中有12个微粒
16.(2026·黑龙江·模拟预测)某太阳能电池材料的化学式为(),其晶胞结构如图所示,其中“●”代表,表示阿伏加德罗常数的值。下列说法中不正确的是
A.该晶体为离子晶体 B.图中“○”代表
C.晶体密度为 D.该晶体沿体对角线方向的投影图为
17.(2026·吉林·三模)铜的化合物种类繁多,在人类的生产生活中有着广泛的应用。实验测得一种铜与溴形成的化合物的沸点为1345℃,其晶胞结构如图所示(晶体的密度为,设为阿伏加德罗常数的值)。下列说法正确的是
A.已知原子分数坐标:A点为,则B点的原子分数坐标为
B.晶体中与Br最近且距离相等的Br有4个
C.Cu与Br之间的最短距离为
D.该晶胞沿z轴方向上的投影图为
18.(2026·内蒙古包头·二模)某笼形包合物的晶胞结构如图所示(H原子未画出,晶胞棱上的小黑球代表),顶面、底面上白球(C原子)和黑球(N原子)共同构成的,六元环代表且每个六元环只有一半属于该晶胞,晶胞边长为。下列说法错误的是
A.该笼形包合物的晶体类型为混合型晶体
B.因的相对分子质量小,该物质受热时比更易脱出
C.晶胞中周围紧邻的N原子数为6
D.该笼形包合物的密度为
题型04 综合考查位构性元素推断
19.(2026·辽宁丹东·一模)某离子液体结构如下图所示。W、X、Y、Z、R是原子序数依次增大的短周期主族元素,基态Y原子s能级电子总数是p能级的2倍,且X、Y、Z、R同周期。下列说法错误的是
A.第一电离能:
B.若将阳离子换为后,含钠化合物具有更高的熔点
C.W、Z和R形成的某种化合物中的阴阳离子均可促进水的电离
D.和的VSEPR模型均为四面体形
20.(2026·辽宁沈阳·二模)短周期主族元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大,X的原子半径在周期表中最小,Y、Z、W相邻,且W、Q同主族,五种元素组成的环状物质a和b结构如图。下列说法正确的是
A.第一电离能:Z>W>Y B.Z2X4一定为非极性分子
C.中含σ键与π键的数目之比为2:1 D.b分子中键长:①>②
21.(2026·黑龙江辽宁·二模)X、Q、Y、Z、W、M、R是原子半径依次增大的短周期元素,基态R原子核外电子有9种空间运动状态,并有2个单电子。由上述元素中的六种组成的一种化合物常作为“相转移催化剂”被广泛应用于有机合成中,其结构如图I所示。下列说法错误的是
A.W和Q形成的最简单分子是非极性分子
B.第一电离能:Z>Y>R
C.的结构如图Ⅱ所示,键长:①<②
D.分子中存在配位键
22.(2026·黑龙江·二模)某离子液体的结构如图所示,其中A、E、M、L、Q为元素周期表中原子序数依次增大的短周期主族元素。阳离子中的五元环为平面形,下列说法不正确的是
A.简单氢化物的沸点: B.最高价氧化物对应的水化物的酸性:
C.阴离子的空间结构为三角双锥形 D.阳离子的正电性主要由M原子决定
23.(2026·吉林·三模)离子液体在合成与催化、电化学等领域应用广泛,某离子液体的结构如图所示。X、Y、Z、Q、W为原子序数依次增大的五种短周期主族元素,下列说法正确的是
A.含氧酸的酸性:W>Y
B.是强电解质,可以用于工业上冶炼Q
C.由于含有半径较大的离子,离子液体的离子键较弱,故离子液体的熔点较低
D.离子半径:W>Q>Z
24.(2026·内蒙古乌兰察布·二模)短周期主族元素X、Y、Z、W四种元素形成的一种化合物(结构如图所示)可作为电池电解液的添加剂,已知、的价电子数相等,电负性:,的价电子所在能层有9个轨道。下列说法错误的是
A.原子半径: B.最简单氢化物稳定性:
C.Y、W形成的晶体为离子晶体 D.形成的单质分子均为非极性分子
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清单06 物质结构与性质
解题技法精讲
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技法01 元素周期表与周期律
技法02 原子结构、分子结构与性质
技法03 晶体结构与性质
技法04 晶胞的计算
技法05 原子分数坐标及投影图
技法06 以原子、价键结构为题眼的元素推断
技法07 以物质性质、转化为题眼的元素推断
技法08 以周期表片段为依据的元素推断
常见误区破解
误区01 晶胞计算中的单位与公式混淆 误区05 推断过程中关键信息解读不全
误区02 配合物稳定常数与难溶物Ksp的混淆 误区06 电离能与电负性比较中概念混淆
误区03 分子间作用力与氢键判断的想当然 误区07 基态原子核外电子排布理解和书写错误
误区04 晶体类型判断与熔点比较的错误套用 误区08 结构式、球棍模型中共价键数意义误判
题型强化训练
题型01 考查有关物质结构的化学用语 题型03 考查晶胞的分析与计算
题型02 考查元素周期表周期律 题型04 综合考查位构性元素推断
技法01 元素周期表与周期律
1.元素周期表与元素周期律
(1)熟练记忆元素周期表的结构
(2)深刻理解元素周期律
项目
同周期(左→右)
同主族(上→下)
原子结构
核电荷数
逐渐增大
逐渐增大
电子层数
相同
逐渐增多
原子半径
逐渐减小
逐渐增大
离子半径
阳离子逐渐减小,阴离子逐渐减小,r(阴离子)>r(阳离子)
逐渐增大
元素性质
化合价
最高正化合价由+1→+7(O、F除外)负化合价=-(8-主族序数)
相同最高正化合价=主族序数(O、F除外)
元素的金属性和非金属性
金属性逐渐减弱非金属性逐渐增强
金属性逐渐增强非金属性逐渐减弱
离子的氧
化性、还原性
阳离子氧化性逐渐增强
阴离子还原性逐渐减弱
阳离子氧化性逐渐减弱
阴离子还原性逐渐增强
气态氢化物稳定性
逐渐增强
逐渐减弱
最高价氧化物对应的水化物的酸碱性
碱性逐渐减弱
酸性逐渐增强
碱性逐渐增强
酸性逐渐减弱
2.核外电子排布特征和元素化合物特性
(1)明确短周期元素原子核外电子排布的特征
①最外层电子数等于次外层电子数→Be、Ar。
②电子层数与最外层电子数相等→H、Be、Al。
③最外层电子数是内层电子总数的一半→Li、P。
④次外层电子数是最外层电子数的2倍→Li、Si。
⑤电子层数是最外层电子数的2倍→Li。
⑥最外层电子数是电子层数的2倍→He、C、S。
⑦最外层电子数是次外层电子数的2倍→C。
⑧最外层电子数是次外层电子数的3倍→O。
(2)熟记常见元素及其化合物的特性
①形成化合物种类最多的元素、单质是自然界中存在的硬度最大的物质的元素、气态氢化物中氢的质量分数最大的元素:C。
②空气中含量最多的元素、气态氢化物水溶液呈碱性的元素:N。
③地壳中含量最多的元素:O。
④常见的具有漂白性的物质:氯水、SO2、Na2O2、双氧水等。
⑤单质是最活泼的非金属元素、无正价的元素或无含氧酸的非金属元素、气态氢化物的水溶液可腐蚀玻璃的元素、气态氢化物最稳定的元素、阴离子还原性最弱的元素:F。
⑥单质密度最小的元素:H;密度最小的金属元素:Li。
⑦常温下单质呈液态的非金属元素:Br;金属元素:Hg。
⑧最高价氧化物及其水化物既能与强酸又能与强碱反应的元素:Al。
⑨元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能化合的元素:N;能发生氧化还原反应的元素:S。
⑩元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素:Li、Na、F。
3.短周期元素的成键特点
短周期元素
H
F、Cl
C、Si
N、P
O、S
B
族
ⅠA
ⅦA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅢA
共价键
—X
—X
或
或—X≡
或
===X—
—X—或
===X
或
(注:X表示对应表格中的元素)
一般情况下,氢原子通过形成一个单键达到2e-稳定状态,其他原子也可通过形成共价键达到8e-稳定状态,但硼原子既可形成6e-结构,如硼酸
等,也可形成8e-稳定结构,如硼氢化钠
等。P、S可以形成10e-、12e-结构,如PCl5、SF6等。
技法02 原子结构、分子结构与性质
1.原子结构与性质
(1)元素的电离能
①同周期从左到右,第一电离能有逐渐增大的趋势,稀有气体的第一电离能最大,碱金属的第一电离能最小;
②同主族从上到下,第一电离能有逐渐减小的趋势;
③同能级的轨道为全满、半满时第一电离能较相邻元素要大,即第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素。
(2)元素的电负性
①同周期从左到右,主族元素电负性逐渐增大;
②同一主族从上到下,元素电负性呈现减小的趋势。
2.微粒半径的比较(以短周期为例)
(1)相同电性微粒半径大小的比较
①原子半径:左下角的钠最大
②阳离子半径:左下角的钠离子最大
③阴离子半径:左下角的磷离子最大
(2)不同电性微粒半径大小的比较
①同周期:阴离子半径>阳离子半径,如Na+<Cl-
②同元素:电子数越多,微粒半径越大,如Fe2+>Fe3+
③同结构:质子数越多,离子半径越小,如Na+<O2-
3.杂化方式判断方法
(1)公式计算法
①适用范围:ABn型分子或AB型离子。
②公式:价层电子对数(n)=。
③O、S作中心体提供6个价电子,作配位体提供0个单电子。
④当出现单电子时,单电子算一对。如n=≈4。
⑤n=2,sp杂化;n=3,sp2杂化;n=4,sp3杂化;n>4时,则有d轨道参与杂化,参与杂化d轨道数为n-4。
(2)根据有机物的成键特点判断
①单键C、N、O(、—O—);
sp3杂化。
②双键C、N、O():sp2杂化;双双键“===C===”:
sp杂化。
③三键C、N、O(—C≡C—、—C≡N):sp杂化。
(3)根据微粒构型判断
微粒
构型
四面
体形
三角
锥形
平面形
V形
直线形
杂化
方式
sp3
sp3
sp2
sp3或sp2
sp
4.分子的极性和溶解性
(1)分子的极性
(2)分子的溶解性
①“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。
②“相似相溶”还适用于分子结构的相似性,如乙醇和水互溶,而戊醇在水中的溶解度明显减小。
5.配合物理论的应用
(1)单核配体的确认要注意是否带有电荷,如F-、Cl-等,如配合物[CoCl(NH3)5]Cl2,中心离子为Co3+,配体是Cl-和NH3,而不是氯原子。
(2)高考中常考有关配合物的结构示意图,不考虑空间结构,但要注意配体中的配位原子一定要与中心原子或中心离子直接相连。如[Cu(NH3)4]2+中NH3中N原子为配位原子,所以N原子必须要与铜离子直接相连。
技法03 晶体结构与性质
1.常见晶体的结构特点
晶体
晶体结构
晶体详解
干冰
(1)每8个CO2分子构成1个立方体且在6个面的面心又各有1个CO2分子;
(2)每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个
金刚石
(1)每个C与相邻4个C以共价键结合,形成正四面体结构;
(2)键角均为109°28′;
(3)最小碳环由6个C组成且6个C不在同一平面内;
(4)每个C参与4个C—C的形成,C原子数与C—C数之比为1∶2
二氧
化硅
(1)每个Si与4个O以共价键结合,形成正四面体结构;
(2)每个正四面体占有1个Si,4个“O”,因此二氧化硅晶体中Si与O的个数比为1∶2;
(3)最小环上有12个原子,即6个O,6个Si
氯化钠
(1)每个晶胞中含有4个Na+、4个Cl-;
(2)Na+、Cl-的配位数都是6
氯化铯
(1)每个晶胞中含有1个Cs+、1个Cl-;
(2)Cs+、Cl-的配位数都是8
铜
(1)每个晶胞中含有4个铜原子;
(2)每个铜原子周围紧邻的铜原子有12个
石墨
(1)层状结构,层内碳原子以共价键结合,层间靠范德华力维系;
(2)层内每个碳原子与另外三个碳原子相连,形成六元环结构。每个六元环平均占有2个碳原子
2.晶体类型的判断方法
(1)依据构成晶体的微观粒子和粒子间的作用力判断
分子间通过分子间作用力形成的晶体属于分子晶体;由原子通过共价键形成的晶体属于共价晶体;由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体;由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体。
(2)依据物质的分类判断
①活泼金属的氧化物(如Na2O、MgO等)、强碱[如KOH、Ba(OH)2等]和绝大多数盐是离子晶体。
②大多数非金属单质(除了金刚石、石墨、晶体硼、晶体硅等)、气态氢化物、非金属氧化物(除了SiO2)、酸、绝大多数有机物(除了有机盐)是分子晶体。
③常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硼、晶体硅等;常见的共价晶体化合物有碳化硅、SiO2等。
④金属单质及其合金均属于金属晶体。
(3)依据晶体的熔点判断
离子晶体的熔点较高,常在数百至几千摄氏度;共价晶体的熔点高,常在一千至几千摄氏度;分子晶体的熔点较低,常在数百摄氏度以下,甚至更低;金属晶体多数熔点较高,但也有相当低的。
(4)依据导电性判断
离子晶体在水溶液中和熔融状态下都能导电;共价晶体一般为绝缘体,但有的共价晶体如晶体硅为半导体能导电;分子晶体为绝缘体,而分子晶体中的电解质(主要是酸)溶于水,使分子内的化学键断裂形成能自由移动的离子,也能导电;金属晶体是电的良导体。
(5)依据硬度和机械性能判断
离子晶体硬度较大或略硬而脆;共价晶体硬度大,机械强度高;分子晶体硬度小且较脆;金属晶体多数硬度大,但也有硬度较小的,且具有延展性。
技法04 晶胞的计算
1.晶胞参数的计算方法
2.晶体密度的计算方法
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。
技法05 原子分数坐标及投影图
1.原子分数坐标
(1)概念: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,称为原子分数坐标。
(2)原子分数坐标的表示方法
晶胞中的任意一个原子的中心位置均可用3个分别小于或等于1的数在立体坐标系中表示出来,如位于晶胞原点A(顶角)的原子的坐标为(0,0,0);B点原子分数坐标为(,,);C点原子分数坐标为(,0,);D点原子分数坐标为(,0,0)。
2.晶胞结构的投影图举例
晶胞结构
x、y平面上的投影图
(1)画或判断投影图时,一定要注意x、y、z轴的方向。
(2)上面结构模型中的原子也可以换为不同的原子,但在投影图中的位置不变。
技法06 以原子结构、价键结构为“题眼”的元素推断
1.给定未知物的结构式进行推断
(1)推断的技巧
结合离子键和共价键成键规律判断原子价电子数,并结合题干信息确定元素。
(2)常见结构中的共价键数目
①卤素或氢原子形成一个共价键。
②O、S形成两个共价键
③N、P一般能形成三个共价键,也可能形成四个共价键(含一个配位键),P还能形成五个共价键。
④C、Si能形成四个共价键,C也可以形成双键或三键。
⑤B能形成三个共价键,也可以形成四个共价键(含一个配位键)。
2.常考元素特殊的电子层结构
最外层有1个电子的元素
H、Li、Na、K
最外层电子数等于次外层电子数的元素
Be、Ar
最外层电子数是次外层电子数2倍的元素
C
最外层电子数是次外层电子数3倍的元素
O
最外层电子数是内层电子数总数一半的元素
Li、P
最外层电子数是次外层电子数4倍的元素
Ne
次外层电子数是最外层电子数2倍的元素
Li、Si
次外层电子数是其他各层电子总数2倍的元素
Li、Mg
次外层电子数与其他各层电子总数相等的元素
S
电子层数与最外层电子数相等的元素
H、Be、Al
技法07 以物质性质、转化为“题眼”的元素推断
物质特性
推断元素
形成化合物种类最多的元素或单质是自然界中硬度最大的物质的元素或气态氢化物中氢的质量分数最大的元素
C
空气中含量最多的元素或氢化物的水溶液呈碱性的元素
N
地壳中含量最多的元素或最简单氢化物的沸点最高的元素或氢化物在通常情况下呈液态的元素
O
最活泼的金属元素或最高价氧化物对应水化物碱性最强的元素或阳离子的氧化性最弱的元素
Cs
单质最易着火的非金属元素
P
焰色试验呈黄色的元素
Na
焰色试验呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察)的元素
K
单质密度最小的元素
H
单质密度最小的金属元素
Li
常温下,单质呈液态的非金属元素
Br
常温下,单质呈液态的金属元素
Hg
最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应,又能与强碱反应的元素
Al
元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物发生氧化还原反应的元素
S
技法08 以周期表片段为依据的元素推断
1.直接相邻的正“T”型元素原子序数的关系
如图所示
2.直接相邻的倒“T”型元素原子序数的关系
如图所示
注意 ①解题时要注意题目是否要求某元素在短周期中。②要注意题目中所给位置在周期表中是否确实存在,并注意镧系和锕系元素的特殊情况。
3.“+”型元素原子序数之间的规律
第ⅢA族→0族区域内满足“+”型元素原子序数的关系。如图所示
误区01 晶胞计算中的单位与公式混淆
真题情境:2025年黑吉辽蒙卷T9以因x变化形成空位的立方晶胞为情境,考查密度公式的应用、配位数判断和粒子间距计算,要求利用均摊法先求晶胞中粒子数,再代入ρ = NM/(a³·NA)进行密度验证。2024年吉林卷T14同样以锂离子电池电极材料的立方晶胞为载体,结合晶胞结构变化考查化学式、粒子间最短距离和配位数。2023年辽宁卷T14考查富锂超离子导体晶胞的密度、化学式和配位数,将结构缺陷与离子传导功能相联系。
常见考生在晶胞计算中主要存在以下问题:一是忽视晶胞参数的计量单位,将pm(1 pm = 10⁻¹⁰ cm)与cm混用导致密度计算数量级出错;二是对均摊法理解不深,顶点粒子只占1/8、面心占1/2、棱心占1/4、内部占1的规则记忆模糊;三是在计算粒子间最短距离时不能正确识别几何关系——面对角线、体对角线上的粒子间距常被混淆;四是对晶体化学式的推导缺乏系统性,不能将结构信息(粒子位置分布)与化学计量关系正确对应。
【避坑指南】
1.单位换算强制规范:做题时养成首先标注边长的单位(pm或nm)的习惯,计算密度前必须统一为cm。记住:1 pm = 10⁻¹⁰ cm,1 nm = 10⁻⁷ cm。代入公式NM/(a³·N_A)时,a³以cm³计,密度单位g/cm³。
2.均摊法三步走:①确定粒子所在位置(顶点/面心/棱心/体心);②各位置分别计权(1/8、1/2、1/4、1);③求和得到晶胞中粒子总数。特别警惕:当粒子位于“棱上”但并非位于立方体棱中点时(如非对称晶胞),其贡献分数需根据几何位置重新判断。
3.最短距离的几何判断:在立方晶胞中,粒子间距从近到远的顺序依次是:最近邻(直接相连的边中点到边中点/顶点)< 面对角线方向 < 体对角线方向。具体数值取决于边长a,遇到此类问题可在草稿纸上画简图辅助。
4.化学式推导:先用均摊法确定各粒子数目,再求最简整数比。2025年黑吉辽蒙卷T9中,化学式随x变化导致W的平均价态变化,这一关联使化学式与氧化态判断耦合出题,难度进一步提升。
误区02 配合物稳定常数与难溶物Ksp的混淆
真题情境:2023年辽宁卷T15以选择题形式考查镁盐阴离子的结构分析,W、X、Y、Z、Q是核电荷数依次增大的短周期元素,涉及元素推断与配合物结构(含配位键)的综合判断,难点在于通过价电子数关系和结构图推断元素种类及配位键的存在性。常见考生在配合物相关题中主要存在以下问题:一是在多重平衡体系中混淆配合物稳定常数(Kf)与溶度积(Ksp)的物理意义,将“反应向左/右移动取决于Kf与Ksp的相对大小”公式化记忆,缺乏对平衡本质的分析能力;二是对配合物中的配位键识别不全,当中心离子为低价态时忽视其仍可能形成配位键;三是在判断配位原子时,只关注常见配位原子(N、O等),忽视结构图中明确标注的配位方向。
【避坑指南】
1.明确两类常数的本质区别:Ksp是沉淀溶解平衡常数,描述的是难溶电解质固相与溶液中离子的平衡;Kf(或β)是配合物逐级形成常数,描述的是金属离子与配体结合形成配合离子的平衡。两类常数不能直接比较大小,但在“沉淀-配位竞争”体系中,可通过比较Q(离子积)与Ksp的关系来判断沉淀是否析出,这种竞争规律在2023年辽宁卷T15的多重平衡耦合分析中至关重要。
2.配位键判断要点:配位键要求成键双方一方提供空轨道(通常为金属离子或中心原子)、另一方提供孤对电子(通常为N、O、S、P等)。即使元素推断得出中心离子价态较低(如+1或+2价),仍可能接受配体提供的孤对电子形成配位键,不能因此排除配位键的存在。
3.配位原子识别技巧:观察结构图中的连接关系,配位原子直接与中心离子/原子相连,往往是氧原子(来自含氧配体)或氮原子(来自胺类配体)。2023年辽宁卷T15中,阴离子结构里W与X、X与Y以配位键结合,识别这类精细结构需要细致读图与元素化学性质的综合运用。
误区03 分子间作用力与氢键判断的想当然
真题情境:2024年吉林卷T4考查对分子间作用力的理解:冰密度小于干冰的原因是冰晶体中水分子的空间利用率相对较低,而非笼统归于“氢键更强”-15。2025年黑吉辽蒙卷T3考查各分子的VSEPR模型和键长比较,以反应中各分子为背景,要求准确判断键的类型和分子构型。常见考生在分子间作用力相关题中主要存在以下问题:一是将分子晶体的沸点高低想当然地简化为“只受氢键影响”,而忽视分子量、分子极性和分子形状等关键因素;二是对氢键形成条件把握不准,认为“只要有H和O就有氢键”,而忽略氢键的正确定义——氢原子与电负性大、半径小的原子(F、O、N)成键后,再与另一个电负性大的原子之间形成的特殊相互作用,且该氢原子必须已与电负性大的原子成键;三是对范德华力的种类和强度比较缺乏系统的知识储备(色散力/诱导力/取向力的区分和相对强度比较)。
【避坑指南】
1.氢键的三大必要条件:①存在X—H···Y结构,其中X、Y均为电负性大、半径小的原子(N、O、F);②X以共价键与H相连;③Y原子含有孤对电子。三者缺一不可。例如C—H在常温下一般不形成氢键,CH₄中虽含H但不能形成氢键;HF、H₂O、NH₃分子间能形成氢键,但NH₃电负性相对最小,故氢键强度HF > H₂O > NH₃。
2.沸点比较的多因素分析框架:①先判断晶体类型,同类晶体再比较;②对分子晶体,依次分析:有无氢键(有氢键则沸点明显偏高)、分子量大小(分子量越大,色散力越大,沸点越高)、分子极性(极性越强,取向力越大)、分子形状(分子间接触面积越大,色散力越大,直链烷烃沸点>支链烷烃)。冰与干冰的密度比较问题在2024年吉林卷中设陷,若考生只看“冰有氢键”就断定冰密度高于干冰,则落入错误选项-15。
3.VSEPR模型与空间结构的区分:VSEPR模型描述的是价层电子对(包括成键电子对和孤电子对)的几何排布;空间结构则只考虑原子核的几何排布,不计孤电子对。如H₂O的VSEPR模型是四面体,但由于两对孤电子对的存在,水分子的空间结构是V形。2025年黑吉辽蒙卷T3中要求区分这两种概念,考生在做题前应先做“分子电子式→价层电子对数→VSEPR模型→空间结构”的完整推导流程,避免用最终结构倒推电子排布。
误区04 晶体类型判断与熔点比较的错误套用
真题情境:2024年吉林卷T4列出了白磷晶体中分子间通过分子间作用力相结合的正确说法,以及缺角晶体在饱和溶液中变为完美立方体体现晶体自范性的正确理解。2023年辽宁卷涉及石墨晶体结构、配合物晶体的类型判断。该类题的共同特点是将多种晶体(离子晶体、分子晶体、共价晶体、金属晶体)的熔点、硬度等性质混杂在一起,要求考生进行跨晶体类型的综合比较。常见考生在晶体类型判断和熔点比较上主要存在以下问题:一是死记硬背“离子晶体熔沸点最高”的错误结论,却没有掌握四大晶体类型的基本判定标准和熔点排序阶梯(共价晶体 > 离子晶体 > 分子晶体);二是将熔点比较简化为“只看作用力强度”,忽视晶体类型对熔点起决定性作用这一基本原理——不同晶体类型之间,作用力性质不同,熔点比较时必须先回归晶体类型;三是对石墨的混合晶体特性理解不透,既要正确判断其层状结构中每层是共价键与金属键的混合,又要掌握“石墨是导体、熔点高于金刚石而硬度低”这一看似反常的结论;四是对“晶体自范性”的本质理解不足,以为缺角晶体自然恢复完美形状不需要外界条件,而实际上需要浸泡在饱和溶液中(即该物质的饱和溶液环境中)才能通过溶解-再结晶过程实现自我修复。
【避坑指南】
1.晶体类型判断三步法:①看构成微粒(原子/离子/分子/自由电子+阳离子);②看微粒间作用力(共价键/离子键/分子间作用力/金属键);③分类判断。特别注意:SiO₂经“共价键→原子”推理应归为共价晶体,而非离子晶体。
2.熔点比较的阶梯原则:共价晶体(如金刚石、SiO₂)熔点最高(1000℃以上)→ 离子晶体(如NaCl、MgO)次之(数百到千余度)→ 分子晶体(如I₂、CO₂)最低(多数低于300℃),不在同一阶梯的晶体不可直接比作用力强度。2024年吉林卷中正确答案“白磷晶体中分子间通过分子间作用力相结合”,正是强调白磷属分子晶体的核心判定依据。
3.石墨的多重身份:石墨具有混合晶体特性——片层内部C以共价键形成蜂窝状平面,层与层之间通过范德华力结合,且层内存在离域π电子可导电(金属性)。因此石墨熔点高于金刚石(层内共价网需高温破坏),但硬度低(层间易滑动),这种“高熔点低硬度”组合是选择题的常见陷阱。
4.晶体自范性本质:自范性是晶体在适当条件下(如处于饱和溶液中)自发地形成封闭、规则几何多面体外形的性质。缺角晶体的“完美立方体”修复过程,并非凭空实现,而是通过“溶解-结晶”动态平衡完成的微观重排,不意味着晶体可以无中生有地改变自身形态。若说“任何情况下缺角晶体都能恢复完美外形”则错误,必须强调“在饱和溶液环境中”这一前提条件。
误区05 推断过程中关键信息解读不全
真题情境:2025年黑吉辽蒙卷T7要求根据无机物甲(YW₄ZXY)成功制备有机物乙[(YW₂)₂XZ]的情境推断元素。题干明确给出“W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y、Z同周期,基态X、Z原子均有2个单电子”。常见考生在处理此类信息时,只关注“基态X、Z原子均有2个单电子”而忽视X、Y、Z的原子序数大小关系与顺次排列,导致元素推断方向错误,直接波及后续电离能、杂化方式、键的数目等选项的判断。
【避坑指南】在2025年黑吉辽蒙卷该题中,基态X、Z原子均有2个单电子,结合X、Y、Z原子序数依次增大且同周期,若X、Y、Z为第二周期元素,则单电子数为2的元素可能有C(2p²有2个单电子)、O(2p⁴有2个单电子),但X、Z必须顺次排列且Y居中,故X、Y、Z分别为C、N、O;若为第三周期,则X、Y、Z分别为Si、P、S。再结合YW₄ZXY中Y能形成四个共价键(Y为N时NH₄⁺,Y为P时难以形成YW₄⁺稳定结构)以及最终产物是有机物,锁定X、Y、Z为C、N、O,再由原子序数依次增大推出W为H。因此做推断题时,切不可只揪住某一条信息进行一次性推断,而应将“原子结构信息+化合物化学式中的化学键信息+分子式结构”三条线索交叉验证。
误区06 电离能与电负性比较中概念混淆
真题情境:2025年黑吉辽蒙卷T7的A选项设置为“第一电离能:Z > Y > X”,对应C、N、O三元素的第一电离能比较分析,需要检验这种正序大小是否正确。不少考生未掌握第ⅤA族(N)具有半满稳定结构导致第一电离能反常高于同周期相邻元素这一规律,错误选择A选项。2023年辽宁卷元素推断题同样涉及第一电离能的比较,考查考生对同一周期元素第一电离能变化规律的特殊性(N > O > C)的理解以及对同族元素第一电离能递变规律的掌握。
【避坑指南】第一电离能的递变规律有三个层次:①同一周期从左到右总体呈增大趋势;②特殊反常现象——第ⅡA族(ns²全满)> 第ⅢA族(失去p电子更容易),第ⅤA族(np³半满)> 第ⅥA族(失去一个p电子后即成半满结构更稳定);③同一主族从上到下第一电离能逐渐减小。以2025年黑吉辽蒙卷T7题涉及的C、N、O为例:N(2s²2p³)的2p轨道处于半满稳定状态,故其第一电离能反常地高于同周期的O(2s²2p⁴),因此第一电离能大小顺序为N > O > C。极易忽视这个半满、全满带来的特殊规律,在做这类选择时先用“同周期电离能反常规律”进行排查,再做其他判断。电负性的比较则可忽略此反常规律,同周期从左到右直接增大即可。
误区07 基态原子核外电子排布理解和书写错误
真题情境:2023年辽宁卷T2考查了基态Ni原子的价电子排布式,正确排布为3d⁸4s²,错选项设置为3d¹⁰。选项意图是考察考生能否正确按照构造原理填充电子——Ni原子序数为28,电子排布顺序为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁸,而不是4s¹3d⁹或4s²3d⁹等常见错误形式。2025年黑吉辽蒙卷T7在元素推断中要求考生“基态X、Z原子均有2个单电子”,这就要求对原子核外电子排布图中2p²(C)与2p⁴(O)等单电子数的准确识别,并将“基态单电子数”与“最高能级未成对电子”两个概念区分开来。
【避坑指南】基态电子排布的核心规矩有二:①遵循构造原理(1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p…),要点在于4s能级低于3d能级——因能级交错,电子先填满4s再填3d,但失去电子时先失去4s电子,保持最外层为最高能级电子数最少原则;②牢记原子序数对应的价层电子排布:主族元素需明确主族序数(最外层电子数)和周期数(电子层数);过渡元素(如Ni)特别易错,必须按真正的电子填充顺序的答案填写。训练方法:做完电子排布题后反向核算最外层电子总数和价电子数是否符合周期表中的族数关系。该考点在辽宁和黑吉辽蒙卷中几乎每年都出,属于易失分的基础题,必须熟练掌握前36号元素的基态电子排布及价层电子排布式。
误区08 结构式、球棍模型中共价键数意义误判
真题情境:2024年辽宁卷中以反应相关元素为情境,题干给出W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,基态X原子的核外电子有5种空间运动状态,基态Y、Z原子有两个未成对电子,Q是ds区元素、焰色试验呈绿色。考法通过结构信息(卤化铜与水反应形成配合物的流程)融合电负性、配位键判断和杂化理论进行全方位考查,意在测试考生的综合推理能力。2024年吉林卷同样考查了此类结构型推断题,题干含化合物结构式,要求结合成键信息推断元素种类和性质,体现了“结构+文字”融合的典型考证思路。
【避坑指南】结构式中每个“—”代表一条共价键(即一个σ键),共价键的数目常可作为推断价电子数的突破口。如A原子形成4个单键,则A为第ⅣA族元素;形成3个单键则为第ⅤA族(或根据具体结构判是否含配位键)。结构式中还需识别孤对电子与配位键的存在——N、P等作为配位原子时多提供孤对电子形成配位键(如2025黑吉辽蒙卷T7中甲(NH₄OCN)含NH₄⁺,由NH₃与H⁺结合形成配位键)。-推断时,不能仅仅数共价键数目就草率决定元素种类,应结合原子半径、电负性、有无孤对电子进行综合判断。近年辽宁卷中多次出现从具体物质结构图出发的元素推断且融入配合物成分,意在将选修2知识融入必修推断,备考时应重点训练这种“微观结构→元素种类→宏观性质”的三层推理链条。
题型01 考查有关物质结构的化学用语
1.(2026·辽宁大连·一模)下列化学用语表达正确的是
A.18O的原子结构示意图: B.HCl的电子式:
C.C2H2的球棍模型: D.基态Be原子最外层电子的电子云轮廓图:
【答案】B
【解析】18O的质子数为8,质量数为18,核外电子数也为8,原子结构示意图为:,A错误; HCl为共价化合物,电子式:,B正确; 为C2H2的空间填充模型,球棍模型为,C错误; 基态Be原子最外层的能级为2s能级,s能级的电子云轮廓图为球形,为px电子云轮廓图,D错误;故选B。
2.(2026·辽宁鞍山·二模)工业上利用氨检验输送氯气的管道是否泄漏,其原理为:。下列有关化学用语或表述不正确的是
A.的VSEPR模型:
B.中键的电子云轮廓图:
C.的结构式:
D.的电子式:
【答案】D
【解析】氨分子中氮原子的价层电子对数为:3+(5-1×3) ×=4,孤电子对数目为(5-1×3) ×=1,则分子的VSEPR模型为:,A正确; 氯气分子中含有ppσ键,σ键的电子云轮廓图为:,B正确; 氮气分子是含有氮氮三键的非金属单质,结构式为:,C正确; 氯化铵是离子化合物,电子式为:,D错误;故选D。
3.(2026·辽宁·模拟预测)下列关于反应的叙述正确的是
A.简单氧离子的结构示意图为
B.基态原子的电子分别占据5个能级
C.的电子式为
D.的空间结构为
【答案】B
【解析】简单氧离子的结构示意图为,A错误;B.基态原子(原子序数17)的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5,占据的能级为1s、2s、2p、3s、3p,共5个能级,B正确; 是共价化合物,电子式为,C错误;D.中心的价层电子对数为,含1对孤电子对,空间结构为三角锥形,不是题图所示的平面三角形,D错误;故选B。
4.(2026·黑龙江辽宁·二模)下列化学用语错误的是
A.的VSEPR模型为:
B.反式聚异戊二烯结构简式为:
C.单质Na溶于液氨形成的结构为:
D.分子中键的形成过程为:
【答案】C
【解析】中心的价层电子对数为,孤对电子数为2,VSEPR模型为四面体形,和图示一致,A正确; 反式聚异戊二烯中双键两侧的应处于双键异侧,图示结构符合反式聚异戊二烯的结构,B正确; 单质溶于液氨会电离出和自由电子,电子被6个溶剂化形成;中带部分正电,故朝向中心电子、朝外,图示结构错误,C错误; 分子中两个的轨道单电子头碰头重叠形成键,图示为p-p 键的形成过程,D正确;故选C。
5.(2026·黑龙江·二模)下列化学用语表达不正确的是
A.的模型: B.的名称:二甲基苯甲酰胺
C.电子云图: D.的电子式:
【答案】D
【解析】中心P原子价层电子对数,VSEPR模型为四面体形(包含1对孤电子对),图示符合,A正确; 该有机物结构为苯甲酰基连接,酰胺氮上连接2个甲基,命名为N,N−二甲基苯甲酰胺,B正确; p轨道沿对应坐标轴伸展,轨道沿z轴伸展,图示电子云沿z轴呈哑铃形,符合电子云特征,C正确; 是离子化合物,阴离子为,两个碳原子之间形成碳碳三键,正确电子式为,D错误;故选D。
6.(2026·内蒙古包头·一模)下列有关化学用语表述正确的是
A.的VSEPR模型:
B.乙醇分子的空间填充模型:
C.用电子云轮廓图示意键的形成为:
D.在水中的电离方程式:
【答案】A
【解析】中心原子的键数为,孤电子对数为,其价层电子对数为,因此VSEPR模型为平面三角形,与图示结构一致,A正确; 同周期元素从左到右,原子半径依次减小,且H原子半径最小,则原子半径:,因此乙醇()分子的空间填充模型为:,B错误; 键是两个轨道“头碰头”重叠形成的,而图示为两个轨道“肩并肩”重叠,C错误; 是强电解质,在水中完全电离生成和,其电离方程式为:,D错误;故选A。
题型02 考查元素周期表周期律
7.(2026·黑龙江哈尔滨·一模)某定影剂成分为,其中是原子序数依次增大的短周期主族元素。基态W原子核外电子的运动状态数与空间运动状态数相等,X的简单氢化物可与焰色试验为绿色的一种金属离子配位,该配离子的溶液为深蓝色。Y与Z同族,基态Y原子的未成对电子数为2。下列说法错误的是
A.该化合物中,X的杂化方式为 B.原子半径:
C.第一电离能: D.分子极性:
【答案】A
【分析】基态W原子核外电子的运动状态数即为核外电子数,空间运动状态数即为原子轨道数。因此W原子的核外电子数等于其占有的原子轨道数。在短周期主族元素中,只有H原子(1个电子,占有1个1s轨道)满足此条件,故W为(氢);X的简单氢化物可与焰色试验为绿色的金属离子()配位形成深蓝色配离子,该氢化物为,故X为(氮);Y与Z同族,且基态Y原子的未成对电子数为2,结合原子序数关系,Y为(氧),Z为(硫);再由化合物化学式(即,氨基磺酸)验证,各元素符合题意。
【解析】X为原子,在氨基磺酸中形成3个键,同时含有1对孤电子对,价层电子对数为4,因此杂化方式为,A错误; 电子层数越多半径越大,同周期主族元素原子序数增大半径减小。因此原子半径:,B正确; 的2p轨道为半充满稳定结构,第一电离能;的第一电离能略小于。因此第一电离能:。C正确; 为,是三角锥形极性分子;为,是平面正三角形非极性分子,因此分子极性,D正确;故选A。
8.(2026·辽宁·二模)化合物M()有良好的离子导电性,比传统的含钴电池正极材料便宜,应用前景广阔。其中X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,X元素的基态原子的2s能级有一个未成对电子,Y、W同主族,Y元素是地壳中含量最多的元素,Z元素鲍林电负性最大,Q为第四周期金属元素且有8个价层电子。下列说法正确的是
A.X的单质在常温下可与氧气反应生成过氧化物
B.原子半径:
C.电负性:
D.化合物M中Q离子的价层电子轨道表示式为
【答案】D
【分析】由题干信息可知,基态X原子的电子排布式为,X是Li元素。Y是地壳中含量最多的元素,则Y是O元素。Z的电负性最大,则Z是F元素。W与Y同主族,且是短周期主族元素,则W是S元素。Q是第四周期金属元素,且有8个价电子,其价层电子排布式为,则Q是Fe元素。综上,化合物M化学式为,据此作答。
【解析】由分析可知,X是Li元素。同主族元素从上到下金属性增强,Na需在点燃或加热条件下才能生成过氧化物,Li的金属性弱于Na,因此在常温下无法与反应生成过氧化物,A错误; 由分析可知,Y是O元素,X是Li元素,同周期元素从左到右原子半径减小,因此Li元素的原子半径大于O,B错误; 由分析可知,Y、Z、W分别O、F和S元素,同周期元素从左到右非金属性增强,同主族元素从上到下非金属性减弱,因此电负性从大到小依次为:F>O>S,C错误; 由分析可知,化合物M为,其中Fe为。Fe的价层电子排布式为,失去2个4s电子形成,其轨道表示式为:,D正确;故选D。
9.(2026·黑龙江哈尔滨·一模)可用作火箭推进剂,其中W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,最外层电子数之和为19,基态Y原子核外有5种空间运动状态的电子且有2个未成对。下列说法正确的是
A.简单氢化物的沸点: B.最高价氧化物对应水化物的酸性:
C.第一电离能: D.简单离子半径大小:
【答案】C
【分析】由题干信息可知,基态Y原子核外有5种空间运动状态的电子,则Y原子核外电子位于1s、2s、、和这5个轨道,同时,Y原子核外电子有2个未成对电子,根据构造原理可知,Y的核外电子排布式为,则Y为O元素。中,O元素为-2价,则Z为+7价,其最外层电子数为7,因此Z为Cl。W、X、Y、Z的最外层电子数之和为19,则W和X的最外层电子数之和为,同时W与X可以形成,W和X的最外层电子数分别为1和5,W是H元素,X是N元素,据此作答。
【解析】由分析可知,Z、Y、X分别是Cl、O和N元素,简单氢化物分别为、和,在常温下是液体,沸点最高。存在分子间氢键,沸点高于HCl,综上,简单氢化物沸点从大到小依次为:O>N>Cl,A错误; X和Z的最高价氧化物对应的水化物分别是和,是最强的无机含氧酸,酸性强于,B错误; X和Y分别是N和O,价层电子排布式分别是和,N的2p电子半充满,处于稳定状态,因此N的第一电离能大于O,C正确; Z、Y、X、W的简单离子分别是、、和,核外有3层电子,半径最大。和的核外电子排布相同,但O的原子序数更大,因此半径小于,没有核外电子,因此半径最小,简单离子半径从大到小依次是:Cl>N>O>H,D错误;故选C。
10.(2026·内蒙古乌兰察布·二模)三氯化硼乙醚络合物是一种有机合成催化剂,测定其含量时涉及反应:。下列关于该反应的说法错误的是
A.键角: B.中的杂化方式是
C.第一电离能: D.分子的空间结构为平面三角形
【答案】B
【解析】中心原子为杂化,无孤电子对,键角约120°;中心原子为杂化,含2对孤电子对,键角约104.5°,故键角,A正确; 中,的有空轨道,乙醚的有孤电子对,二者形成配位键,此时的价层电子对数为4,杂化方式为,不是,B错误; 同周期主族元素第一电离能随原子序数增大呈增大趋势,原子2p轨道为半充满稳定结构,第一电离能大于相邻的,故第一电离能顺序为,C正确; 中心原子价层电子对数为3,无孤电子对,空间结构为平面三角形,D正确;故选B。
11.(2026·辽宁大连·一模)(XW4)2ZY4是农业上常用的一种化肥,其中W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,最外层电子数之和为18,基态Y原子的核外电子有5种空间运动状态且有2个未成对电子。下列说法正确的是
A.第一电离能:X<Y B.简单氢化物的沸点:Z>Y>X
C.原子半径:Y>X>W D.(XW4)2ZY4中存在共价键和氢键
【答案】D
【分析】基态Y原子有5种空间运动状态,说明核外电子共占据5个原子轨道,且有2个未成对电子,则电子排布为,故Y为O;W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,最外层电子数之和为18,则该化肥为铵盐类, 为,W为H,X为N;为,故Z为S,由此解题。
【解析】X为N、Y为O,N的2p轨道为半充满稳定结构,第一电离能,A错误; 三者简单氢化物分别为、、,常温为液态沸点最高,含氢键沸点高于无氢键的,沸点顺序为,即,B错误; 同周期主族元素原子半径从左到右递减,故原子半径N>O>H,即,C错误; 中、S-O均为共价键,铵根的H与硫酸根的O之间可形成氢键,D正确;故选D。
12.(2026·内蒙古赤峰·一模)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,原子序数之和为21,W、Z元素的基态原子核外均有1个未成对电子。由它们组成的离子化合物的阴、阳离子各含两种元素且空间结构均呈正四面体形。下列说法错误的是
A.原子半径: B.第一电离能:
C.键角: D.的化学式:
【答案】B
【分析】四种短周期元素原子序数之和为21,A2B的阴阳离子均为正四面体二元离子,可知阳离子为+1价的,阴离子为-2价的,结合W、Z基态核外只有1个未成对电子、原子序数依次增大,可得W为、X为、Y为、Z为,验证原子序数之和,符合题意。
【解析】同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,H电子层数最少半径最小,故原子半径,即,A正确; 同周期第一电离能总体呈增大趋势,F的第一电离能大于半满结构的N,故第一电离能,即,B错误; 中H电负性小于N,成键电子对靠近N,斥力更大键角更大;中F电负性大于N,成键电子对靠近F,斥力更小键角更小,故键角YW3>YZ3,C正确; 阳离子为、阴离子为,故化学式为,即,D正确;故选B。
题型03 考查晶胞的分析与计算
13.(2026·辽宁抚顺·一模)砷化镓是一种新型半导体材料,应用广泛。图甲为它的立方晶胞结构,图乙为该晶胞沿轴的投影图。该晶胞的边长为,在三维坐标系中a、b两点的原子坐标分别为、。下列说法错误的是
A.As和Ga原子间的最近距离为 B.c点的原子坐标为
C.1个Ga与12个Ga等距离且最近 D.该晶体的密度为
【答案】B
【解析】As和Ga原子的最近距离为晶胞体对角线的,体对角线长度为 pm,故最近距离为 pm,A正确; 根据a、b两点的原子坐标,甲图中c点位于晶胞靠上区域,z坐标应为,正确的分数坐标为,B错误; Ga原子采取面心立方最密堆积,每个Ga原子周围等距离且最近的Ga原子数目为12,C正确; Ga在8个顶点和6个面心,均摊为,As在内部,为4个,晶胞总质量为 ,晶胞体积为,密度,D正确;故选B。
14.(2026·辽宁丹东·一模)某氧化物立方晶胞结构如图2所示,已知该晶体晶胞体心存在空位时可导电,图3阴影表示晶胞的体对角面,晶胞参数为a pm,设阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是
A.阴影截面单位面积的O原子数为个 B.与O最近且等距的Ti有2个
C.若该晶体密度为,则 D.若使该晶体导电,则
【答案】D
【解析】阴影截面的面积为,O原子数为,则单位面积的O原子数为,A正确; Ti位于顶点,O位于棱心,Ti-O最短距离为,由于晶体具有周期性,则与O最近且等距的Ti有2个,B正确; 根据密度,晶胞的摩尔质量,晶胞体积,代入得,由于各元素化合价之和为0,即,解得,C正确; 晶体导电时体心存在空位,因此,代入得:⇒⇒,D错误;故选D。
15.(2026·辽宁·二模)某锂离子电池电极材料充电后的晶胞结构(立方晶胞)如图所示。晶胞参数为a pm,A点的坐标为,B点的坐标为。原子坐标的取值区间为,若取值为1,相当于平移到另一个晶胞,与取值为0毫无差别。阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是
A.晶胞中之间的最短距离为
B.C点的坐标为
C.晶体的密度为
D.该晶胞有12种原子坐标,故晶胞中有12个微粒
【答案】C
【分析】用均摊法计算晶胞中微粒数,的数目为,位于晶胞内,数目为,该晶胞化学式为。
【解析】观察晶胞结构可知,晶胞内的两个最近位于晶胞棱长的处,之间最短距离为晶胞棱长的一半,即为,A正确; 由A点坐标(,根据原子坐标取值规则,C点位于底面面心,其𝑥、𝑦坐标为,𝑧坐标为0,即C点坐标为,B正确; 晶胞体积为:,晶胞质量为:,密度为:,C错误; 晶胞中S共4个,共8个,每个不等价的位置对应1种不同的原子坐标,共12种原子坐标,对应晶胞中12个微粒,D正确;故选C。
16.(2026·黑龙江·模拟预测)某太阳能电池材料的化学式为(),其晶胞结构如图所示,其中“●”代表,表示阿伏加德罗常数的值。下列说法中不正确的是
A.该晶体为离子晶体 B.图中“○”代表
C.晶体密度为 D.该晶体沿体对角线方向的投影图为
【答案】D
【解析】该晶体的化学式为,由、、构成,属于离子晶体,A正确; 已知“●”代表,位于体心,则有1个;由晶体结构可知,位于顶点的离子有8个,用均摊法可得有个,对应;位于面心的6个离子有6个,用均摊法可得有个,对应。则图中“○”代表,B正确; 由分析可知,该晶胞中有1个,其晶胞的质量,晶胞体积,密度,C正确; 沿体对角线方向投影时,顶点的会重合于中心,面心的会形成正六边形结构,而题目给出的投影图不符合该特征,投影图缺少中心的离子,D错误;故选D。
17.(2026·吉林·三模)铜的化合物种类繁多,在人类的生产生活中有着广泛的应用。实验测得一种铜与溴形成的化合物的沸点为1345℃,其晶胞结构如图所示(晶体的密度为,设为阿伏加德罗常数的值)。下列说法正确的是
A.已知原子分数坐标:A点为,则B点的原子分数坐标为
B.晶体中与Br最近且距离相等的Br有4个
C.Cu与Br之间的最短距离为
D.该晶胞沿z轴方向上的投影图为
【答案】C
【解析】A点坐标为,晶胞边长为单位1,该晶胞中B点的Br位于四面体空隙,与其相连的顶点坐标为,所以B点坐标为,A错误; 由图可知,相邻两个Br最近的距离是面对角线的一半,Br位于四面体空隙,晶体中与Br最近且距离相等的Br数目为12,B错误; 晶胞质量,由得晶胞边长。Cu与Br的最短距离为晶胞体对角线的,体对角线长为,因此最短距离为,C正确; 沿z轴投影时,四个Br的投影坐标应为、、、,Cu位于4个顶点和4条棱的中点和面心,与选项D给出的投影图不符,因此D错误;故选C。
18.(2026·内蒙古包头·二模)某笼形包合物的晶胞结构如图所示(H原子未画出,晶胞棱上的小黑球代表),顶面、底面上白球(C原子)和黑球(N原子)共同构成的,六元环代表且每个六元环只有一半属于该晶胞,晶胞边长为。下列说法错误的是
A.该笼形包合物的晶体类型为混合型晶体
B.因的相对分子质量小,该物质受热时比更易脱出
C.晶胞中周围紧邻的N原子数为6
D.该笼形包合物的密度为
【答案】B
【分析】晶胞棱边夹角均为,晶胞棱上的小黑球代表,则每个晶胞中含的个数为;顶面、底面上白球和黑球共同代表,则每个晶胞中含的个数为;六元环代表且每个六元环只有一半属于该晶胞,则每个晶胞中含的个数为;含有的个数为;含有的个数为,晶胞化学式为。
【解析】由图可知,中中的与、与形成配位键,还存在分子间作用力,具有分子晶体和离子晶体的特性,属于混合型晶体,A正确; 与形成配位键,作用力较强,而仅通过分子间作用力结合,作用力较弱,因此受热时比更易脱出,与相对分子质量无关,B错误; 上下方向各连接1个的N原子,同一平面内连接4个的N原子,周围紧邻的N原子共6个,如图:,C正确; 1个晶胞含有1个单元,质量为,晶胞体积为,代入密度公式得,D正确;故选B。
题型04 综合考查位构性元素推断
19.(2026·辽宁丹东·一模)某离子液体结构如下图所示。W、X、Y、Z、R是原子序数依次增大的短周期主族元素,基态Y原子s能级电子总数是p能级的2倍,且X、Y、Z、R同周期。下列说法错误的是
A.第一电离能:
B.若将阳离子换为后,含钠化合物具有更高的熔点
C.W、Z和R形成的某种化合物中的阴阳离子均可促进水的电离
D.和的VSEPR模型均为四面体形
【答案】D
【分析】W、X、Y、Z、R是原子序数依次增大的短周期主族元素,且X、Y、Z、R同周期,基态Y原子s能级电子总数是p能级的2倍, Y的核外电子排布式为,Y为碳元素,结合原子序数递增及结构中成键情况,可推知W、X、Y、Z、R分别为元素。
【解析】分别为,同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大的趋势,且的为半充满稳定结构,其第一电离能大于,故第一电离能,即,,A说法正确; 若将阳离子换为后,阳离子半径减小,离子键作用增强,含钠化合物熔点更高,B说法正确 ; 分别为,它们形成的化合物中存在弱碱阳离子和弱酸阴离子,它们在水中都能水解,均可促进水的电离,C说法正确; 为,中心原子硼价层电子对数为,VSEPR模型为平面三角形,为,中心原子氮价层电子对数为, VSEPR模型为四面体,二者VSEPR模型不同,D说法错误;故选D。
20.(2026·辽宁沈阳·二模)短周期主族元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大,X的原子半径在周期表中最小,Y、Z、W相邻,且W、Q同主族,五种元素组成的环状物质a和b结构如图。下列说法正确的是
A.第一电离能:Z>W>Y B.Z2X4一定为非极性分子
C.中含σ键与π键的数目之比为2:1 D.b分子中键长:①>②
【答案】A
【分析】X、Y、Z、W、Q均为原子序数增大的短周期主族元素,X的原子半径在周期表中最小,推断出X为H元素,根据a的结构图可知,Y能形成4个共价键,所以推断Y为C元素,Z能形成3个共价键,且Y、Z、W相邻,推断Z为N元素,W能形成两个共价键,且W、Q同主族,W与Y、Z相邻,所以W为O,Q与W同主族且为短周期主族元素,所以Q为S元素。
【解析】由分析知,Z为N元素,W为O元素,Y为C元素,同周期,从左至右,第一电离能总体呈增大趋势,但N的2p轨道处于半充满状态,较稳定,所以第一电离能:N>O>C,A正确; 由分析知Z为N元素,X为H元素,为,结构不对称,N原子存在孤电子对,分子正负电荷中心不重合,属于极性分子,B错误; 由分析知,Y为C元素,W为O元素,为,碳酸根离子存在共振大π键,其中σ键共3个,π键只有一个离域大π键,所以σ键与π键的数目之比为3:1,C错误; ①为S=O双键,②为S-O单键,双键的键长小于单键键长,所以键长①<②,D错误;故选A。
21.(2026·黑龙江辽宁·二模)X、Q、Y、Z、W、M、R是原子半径依次增大的短周期元素,基态R原子核外电子有9种空间运动状态,并有2个单电子。由上述元素中的六种组成的一种化合物常作为“相转移催化剂”被广泛应用于有机合成中,其结构如图I所示。下列说法错误的是
A.W和Q形成的最简单分子是非极性分子
B.第一电离能:Z>Y>R
C.的结构如图Ⅱ所示,键长:①<②
D.分子中存在配位键
【答案】C
【分析】先推出各元素:基态R原子核外有9种空间运动状态(即占据9个轨道)、2个单电子,推得R电子排布为,故R为S;原子半径依次增大,结合结构成键特点:X只成单键,原子半径最小,故X为H;同第二周期原子半径随原子序数增大而减小,推得:Q为F,Y为O,Z为N,W为C,M为B,最终得:,,,,,,。
【解析】W是C、Q是F,形成的最简单分子为,正四面体结构,正负电荷中心重合,属于非极性分子,A正确; Z是N、Y是O、R是S,N原子2p轨道为半充满稳定结构,第一电离能大于O;同主族元素第一电离能从上到下递减,O的第一电离能大于S,故第一电离能即,B正确; 为,①是N与羟基O之间的单键,②是N与非羟基O之间形成三中心四电子大π键的特殊键,原子轨道重叠程度大,使键键长变短,故键长①>②,C错误; 为,中N有孤电子对,中B有空轨道,二者之间形成配位键,D正确;故选C。
22.(2026·黑龙江·二模)某离子液体的结构如图所示,其中A、E、M、L、Q为元素周期表中原子序数依次增大的短周期主族元素。阳离子中的五元环为平面形,下列说法不正确的是
A.简单氢化物的沸点: B.最高价氧化物对应的水化物的酸性:
C.阴离子的空间结构为三角双锥形 D.阳离子的正电性主要由M原子决定
【答案】C
【分析】A和E形成单键,E最多形成四键,A、E、M、L、Q为元素周期表中原子序数依次增大的短周期主族元素,则A是H元素,E是C元素,M和C元素形成三个共价键,M最多形成了四个共价键,结合整个离子带一个正电荷,可推测M是N元素,L和Q形成一个共价键,可知L是F元素,Q最多形成6个共价键,且整个离子带一个负电荷,可推测Q是P元素,则A、E、M、L、Q分别是H、C、N、F、P等五种元素,据此分析解答。
【解析】L(F)、M(N)、E(C)的简单氢化物分别为、、。和均存在分子间氢键,且的氢键强度大于,无分子间氢键,因此沸点:,即,A正确; M(N)、Q(P)、E(C)的最高价氧化物对应水化物分别为、、。非金属性:,非金属性越强,最高价含氧酸酸性越强,因此酸性:,即,B正确; 阴离子为,中心P原子的价层电子对数为,无孤电子对,空间结构为正八面体形,C错误; 阳离子中,一个N(M)原子因形成4个共价键而带形式正电荷,该正电荷在整个芳香环上离域。因此阳离子的正电性主要由M原子决定,D正确;故选C。
23.(2026·吉林·三模)离子液体在合成与催化、电化学等领域应用广泛,某离子液体的结构如图所示。X、Y、Z、Q、W为原子序数依次增大的五种短周期主族元素,下列说法正确的是
A.含氧酸的酸性:W>Y
B.是强电解质,可以用于工业上冶炼Q
C.由于含有半径较大的离子,离子液体的离子键较弱,故离子液体的熔点较低
D.离子半径:W>Q>Z
【答案】C
【分析】根据离子液体结构示意图和成键特点,原子形成一个共价键且原子序数最小,故为元素;原子形成四个共价键,为元素。阳离子骨架为含杂原子的五元环,是常见的咪唑鎓阳离子,故为元素。阴离子为,原子在其中形成一个共价键。根据五种元素为原子序数依次增大的短周期主族元素,可知为元素,为元素,阴离子为四氯合铝酸根离子,由与通过配位键形成。综上,、、、、原子分别为、、、、。
【解析】的含氧酸可能为次氯酸、高氯酸等,的含氧酸为碳酸,碳酸酸性强于次氯酸,A错误; 属于共价化合物,熔融状态不导电,溶于水导电,是强电解质,工业上冶炼铝是电解熔融,不是电解,B错误; 离子键强度与离子半径成反比:阴、阳离子半径越大,离子键越弱,晶格能越小,熔点越低,离子液体常温为液态,熔点低符合这个规律,C正确; 离子半径规律:电子层数越多半径越大;电子层相同时,原子序数越大半径越小。 离子半径:(3电子层)(2电子层)(2电子层),即,D错误;故选C。
24.(2026·内蒙古乌兰察布·二模)短周期主族元素X、Y、Z、W四种元素形成的一种化合物(结构如图所示)可作为电池电解液的添加剂,已知、的价电子数相等,电负性:,的价电子所在能层有9个轨道。下列说法错误的是
A.原子半径: B.最简单氢化物稳定性:
C.Y、W形成的晶体为离子晶体 D.形成的单质分子均为非极性分子
【答案】D
【分析】Y的价电子所在能层有9个轨道,说明Y是第三周期元素,在化合物中Y为+1价阳离子,Y是Na;Z、W价电子数相等,说明二者同主族,根据化合物结构,Z和W价电子均为6,符合第ⅥA族特征,则W是O、Z是S;电负性X>W(O),短周期中电负性大于O的只有F,则X是F;综上所述,X为F、Y为Na、Z为S、W为O。
【解析】电子层越多半径越大,同周期原子序数越大半径越小,顺序为,A正确; 非金属性,非金属性越强,最简单氢化物越稳定,因此稳定性,B正确; Na与O形成的、均含离子键,属于离子晶体,C正确; W(O)的单质是极性分子,D错误;故选D。
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