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专题三　物质结构与性质
微专题1　化学用语
　
1.(2024·浙江1月选考)下列表示不正确的是(　　)
A.中子数为10的氧原子:
B.SO2的价层电子对互斥(VSEPR)模型:
C.用电子式表示KCl的形成过程:
D.的名称:2 甲基 4 乙基戊烷
2.(2024·黑吉辽卷)下列化学用语或表述正确的是(　　)
A.中子数为1的氦核素:He
B.SiO2的晶体类型:分子晶体
C.F2的共价键类型:p p σ键
D.PCl3的空间结构:平面三角形
3.(2024·甘肃卷)下列化学用语表述错误的是(　　)
A.Ca2+和Cl-的最外层电子排布图均为
↑↓
↑↓ ↑↓ ↑↓
B.PH3和H2S的电子式分别为H和H
C.CH2CHCH2CH2CH3的分子结构模型为
D.C、C和C互为同位素
4.(2024·湖北卷)化学用语可以表达化学过程,下列化学用语表达错误的是(　　)
A.用电子式表示Cl2的形成:
·+·
B.亚铜氨溶液除去合成氨原料气中的CO:[Cu(NH3)2]2++CO+NH3[Cu(NH3)3CO]2+
C.用电子云轮廓图示意p p π键的形成:
D.制备芳纶纤维凯芙拉:+
+(2n-1)H2O
1.熟悉常考化学用语及其规范使用
2.用电子式表示两类化学键的形成过程
化学键 用电子式表示形成过程
共价键 不标出弯箭头及电子的转移,表示出共用电子对,如:H×+·
离子键 用弯箭头表示电子转移,用中括号将接受电子的原子括起来并标上电荷数,如:
1.(2024·北京卷)下列化学用语或图示表达不正确的是(　　)
A.H2O2的电子式:H+2-H+
B.CH4分子的球棍模型:
C.Al3+的结构示意图:
D.乙炔的结构式:H—C≡C—H
2.(2024·山东卷)下列化学用语或图示正确的是(　　)
A.的系统命名:2 甲基苯酚
B.O3分子的球棍模型:
C.激发态H原子的轨道表示式:
D.p p π键形成的轨道重叠示意图:
3.(2024·湖南卷)下列化学用语表述错误的是(　　)
A.NaOH的电子式:Na+H]-
B.异丙基的结构简式:
C.NaCl溶液中的水合离子:
D.Cl2分子中σ键的形成:
4.(2024·东北三省三校三模)下列化学用语正确的是(　　)
A.甲酸甲酯的结构简式:C2H4O2
B.HClO的结构式:H—O—Cl,分子呈直线形
C.N2H4的电子式:H
D.基态硫原子的价电子轨道表示式:
5.(2024·沧衡八校二模)下列化学用语错误的是(　　)
A.次氟酸(HOF)的电子式:
B.2px能级电子云轮廓图:
C.基态Fe3+的价层电子排布图:
D.的空间结构:
(1)书写电子式时的易错点。
①漏写未成对电子,如N2的电子式应为N N,易误写成N N。
②混淆电子式与化学式的书写,如Na2S的电子式应为Na+[]2-Na+,易误写成N[]2-。
③共用电子对数目写错,如CO2的电子式应为C,易误写成C。
④根、基电子式混淆不清,如OH-的电子式应为[H]-,易误写成H。
⑤错误使用括号,如HCl的电子式应为H,易误写成H+[]-;N的电子式应为[HH]+,易误写成HH+。
(2)书写结构式、结构简式时的易错点。
①书写结构式时原子结合顺序写错,如HClO的结构式应为H—O—Cl,易误写成H—Cl—O。
②书写结构简式时漏写官能团,如乙烯的结构简式为CH2CH2,易误写成CH2CH2。
微专题1
真题体验
1.D　解析　O质子数为8,质量数为18,根据质量数=质子数+中子数,可算得中子数为10,A项正确;SO2中心原子S原子价层电子对数为2+×(6-2×2)=3,其价层电子对互斥(VSEPR)模型为平面三角形,B项正确;KCl为离子化合物,用电子式表示形成过程为,C项正确;有机物主链上有6个碳原子,第2、4号碳原子上连有甲基,命名为2,4 二甲基己烷,D项错误。
2.C　解析　中子数为1的He核素其质量数为1+2=3,故其应表示为He,A项错误;SiO2晶体中只含有共价键,为共价晶体,B项错误;两个F原子的2p轨道单电子相互重叠形成p p σ键,C项正确;PCl3的中心原子上存在1个孤电子对,其VSEPR模型为四面体形,PCl3的空间结构为三角锥形,D项错误。
3.B　解析　Ca2+和Cl-的核外电子数都是18,最外层电子排布图均为
↑↓
↑↓ ↑↓ ↑↓
,A项正确;PH3中磷原子和每个氢原子共用一对电子,中心原子P原子的价层电子对数为3+×(5-3×1)=4,孤电子对数为1,PH3的电子式为H,B项错误;1个CH2CHCH2CH2CH3分子中存在1个碳碳双键,位于1号碳原子与2号碳原子之间,存在3个碳碳单键,无支链,且氢原子半径小于碳原子半径,其分子结构模型表示为,C项正确;C、C和C是质子数相同、中子数不同的碳原子,是碳元素的不同核素,互为同位素,D项正确。
4.B　解析　氯元素为ⅦA族元素,最外层电子数为7,Cl原子与Cl原子共用1对电子形成Cl2,用电子式表示Cl2的形成过程为·+·,A项正确;亚铜氨中铜元素的化合价为+1价,而[Cu(NH3)2]2+中铜元素为+2价,亚铜氨溶液除去合成氨原料气中的CO的原理为[Cu]++CO+NH3[Cu(NH3)3CO]+,B项错误;π键是由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的,用电子云轮廓图表示p p π键的形成为,C项正确;中的氨基和中的羧基发生缩聚反应生成高聚物和水,其反应的化学方程式为+
+(2n-1)H2O,D项正确。
典题演练
1.A　解析　H2O2是共价化合物,其电子式:H,A项错误;CH4为正四面体形,CH4分子的球棍模型为,B项正确;Al的原子序数为13,即Al3+的结构示意图为,C项正确;乙炔中含有碳碳三键,结构式为H—C≡C—H,D项正确。
2.A　解析　含有的官能团为羟基,甲基与羟基相邻,系统命名为2 甲基苯酚,A项正确;臭氧中心O原子的价层电子对数为2+=3,属于sp2杂化,有1个孤电子对,臭氧为V形分子,分子的球棍模型为,B项错误;K能层只有1个能级1s,不存在1p能级,C项错误;p p π键形成的轨道重叠示意图为,D项错误。
3.C　解析　NaOH是离子化合物,电子式:Na+H]-,A项正确;异丙基的结构简式为,B项正确;Na+的离子半径比Cl-的小,水分子电荷情况如图,Cl-带负电荷,水分子在Cl-周围时,呈正电性的H朝向Cl-,水分子在Na+周围时,呈负电性的O朝向Na+,NaCl溶液中的水合离子应为、,C项错误;Cl2分子中的共价键是由2个氯原子各提供1个未成对电子的3p原子轨道重叠形成的p p σ键,形成过程为,D项正确。
4.D　解析　甲酸甲酯的结构简式为HCOOCH3,A项错误;HClO的结构式为H—O—Cl,中心O原子采用sp3杂化,所以分子呈V形,B项错误;N2H4的电子式为H,C项错误;S元素是第16号元素,基态硫原子的价电子轨道表示式为
↑↓
↑ ↑↓ ↑
,D项正确。
5.A　解析　HOF是共价化合物,电子式为,A项错误;p能级电子云轮廓图为哑铃形,B项正确;根据核外电子排布规则,Fe3+的5个未成对电子占据3d轨道,且自旋方向相同,C项正确;氨分子与锌离子构成的配合物的空间结构为正四面体形,D项正确。微专题2　物质结构与性质
　
1.(2024·甘肃卷)温室气体N2O在催化剂作用下可分解为O2和N2,也可作为氧化剂氧化苯制苯酚。据此完成下面小题。
(1)下列说法错误的是(　　)
A.原子半径:OB.第一电离能:CC.在水中的溶解度:苯<苯酚
D.苯和苯酚中C原子的杂化方式相同
(2)下列说法错误的是(　　)
A.相同条件下N2比O2稳定
B.N2O与的空间构型相同
C.N2O中N—O键比N—N键更易断裂
D.N2O中σ键和大π键的数目不相等
2.(2024·江苏卷)下列有关反应描述正确的是(　　)
A.CH3CH2OH催化氧化为CH3CHO,H断裂C—O键
B.氟氯烃破坏臭氧层,氟氯烃产生的氯自由基改变O3分解的历程
C.丁烷催化裂化为乙烷和乙烯,丁烷断裂σ键和π键
D.石墨转化为金刚石,碳原子轨道的杂化类型由sp3转变为sp2
3.(2024·湖北卷) 基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述错误的是(　　)
A.VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同
B.元素性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律称为元素周期律
C.泡利原理认为一个原子轨道内最多只能容纳两个自旋相反的电子
D.sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道混杂而成
4.(2024·河北卷)NH4ClO4是火箭固体燃料重要的氧载体,与某些易燃物作用可全部生成气态产物,如:NH4ClO4+2CNH3↑+2CO2↑+HCl↑。下列有关化学用语或表述正确的是(　　)
A.HCl的形成过程可表示为H·+·→H+-
B.NH4ClO4中的阴、阳离子有相同的VSEPR模型和空间结构
C.在C60、石墨、金刚石中,碳原子有sp、sp2和sp3三种杂化方式
D.NH3和CO2都能作制冷剂是因为它们有相同类型的分子间作用力
5.(2024·安徽卷)地球上的生物氮循环涉及多种含氮物质,转化关系之一如图所示(X、Y均为氮氧化物),羟胺(NH2OH)以中间产物的形式参与循环。常温常压下,羟胺易潮解,水溶液呈碱性,与盐酸反应的产物盐酸羟胺([NH3OH]Cl)广泛用于药品、香料等的合成。
已知25 ℃时,Ka(HNO2)=7.2×10-4,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,Kb(NH2OH)=8.7×10-9。
下列有关物质结构或性质的比较中,正确的是(　　)
A.键角:NH3>N
B.熔点:NH2OH>[NH3OH]Cl
C.25 ℃时同浓度水溶液的pH:[NH3OH]Cl>NH4Cl
D.羟胺分子间氢键的强弱:O—H…O>N—H…N
一、分子结构中的两个理论
1.杂化轨道理论
(1)基本观点:杂化轨道成键满足原子轨道最大重叠原理;杂化轨道形成的共价键更加牢固。
(2)杂化轨道类型与分子的空间结构的关系。
杂化轨 道类型 杂化轨 道数目 分子的空间结构 实例
sp 2 直线形 CO2、BeCl2、HgCl2
sp2 3 平面三角形 BF3、BCl3、CH2O
sp3 4 等性杂化: 正四面体 CH4、CCl4、N
不等性杂化: 具体情况不同 NH3(三角锥形)、H2S、 H2O(V形)
2.价层电子对互斥模型
(1)基本观点:分子中的价层电子对(包括成键电子对和孤电子对)由于相互排斥作用,尽可能趋向彼此远离。
(2)价层电子对数的计算。
价层电子对数=σ键电子对数+中心原子的孤电子对数=n=(中心原子的价电子数+m×配位原子提供的价电子数±离子电荷数)[当电荷数为正值时,公式中取“-”,当电荷数为负值时,公式中取“+”]。规定:作配位原子时,H和卤素原子X提供的价电子数为1,ⅥA原子(O和S)提供的价电子数为0。
(3)价层电子对互斥模型在判断分子空间结构中的应用。
价层电 子对数 VSEPR 模型名称 成键电 子对数 孤电子 对数 分子的空 间结构 实例
2 直线形 2 0 直线形 CO2、C2H2
3 平面 三角形 3 0 平面 三角形 BF3、SO3
2 1 V形 SnCl2、PbCl2
4 正四面体 4 0 正四 面体 CH4、S、 CCl4、N
3 1 三角锥形 NH3、PH3
2 2 V形 H2O、H2S
二、共价键与分子间作用力
1.共价键分类
(1)
(2)配位键:形成配位键的条件是成键原子一方(A)能够提供孤电子对,另一方(B)具有能够接受孤电子对的空轨道,可表示为AB。
2.σ键和π键的判断方法
共价单键全为σ键,共价双键中有一个σ键和一个π键,共价三键中有一个σ键和两个π键。
3.三种微粒间作用
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 分子间氢键使熔、沸点升高,溶解度增大 键能越大,稳定性越强
三、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。
四、晶体熔、沸点高低的比较
共价 晶体 原子半径越小、键长越短,则键能越大,其熔、沸点就越高,如:金刚石>晶体硅。
离子 晶体 阴、阳离子所带电荷数越多,离子半径越小,则离子键越强,熔、沸点就越高,如:MgO>MgCl2,NaCl>CsCl。
金属 晶体 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。
分子 晶体 存在分子间氢键 其熔、沸点较高,如:H2O>H2S
组成和结构相似 相对分子质量越大,其熔、沸点就越高,如:HI>HBr
五、配合物
配合物 的组成 [中心离子(配体)n][外界] (内界)　　　
典型配合物 [Cu(NH3)4]SO4 Fe(SCN)3 [Ag(NH3)2]OH
中心离子 Cu2+ Fe3+ Ag+
中心离子 结构特点 一般是金属离子,特别是过渡金属离子,必须有空轨道
配体 NH3 SCN- NH3
配体结 构特点 分子或离子必须含有孤电子对(如NH3、H2O、CO、Cl-、SCN-等)
配位数(n) 4 3 2
外界 S 无 OH-
颜色 深蓝色 红色 无色
配离子所 含化学键 配体通过配位键与中心离子结合,配体中可能含有共价键
配合物所 含化学键 配位键、离子键;配体或外界中可能还含有共价键
配合物的 常见性质 属于离子化合物,多数能溶解、能电离,多数有颜色
金属羰基 配合物 是过渡金属和一氧化碳配位形成的配合物,如四羰基镍[Ni(CO)4]。在许多有机化合物的合成反应中,金属羰基配合物常常作为这些反应的催化剂
二茂铁的结构为一个铁原子处在两个平行的环戊二烯的环之间。在固体状态下,两个茂环相互错开成全错位构型,温度升高时则绕垂直轴相对转动。二茂铁的化学性质稳定,类似于芳香族化合物
1.(2024·湖北卷)结构决定性质,性质决定用途。下列事实解释错误的是(　　)
选项 事实 解释
A 甘油是黏稠液体 甘油分子间的氢键较强
B 王水溶解铂 浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性
C 冰的密度小于干冰 冰晶体中水分子的空间利用率相对较低
D 石墨能导电 未杂化的p轨道重叠使电子可在整个碳原子平面内运动
2.(2024·山东卷)由O、F、I组成化学式为IO2F的化合物,能体现其成键结构的片段如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.图中代表F原子
B.该化合物中存在过氧键
C.该化合物中I原子存在孤对电子
D.该化合物中所有碘氧键键长相等
3.(2024·安徽卷)某催化剂结构简式如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.该物质中Ni元素为+2价
B.基态原子的第一电离能:Cl>P
C.该物质中C原子和P原子均采取sp2杂化
D.基态Ni原子价电子排布式为3d84s2
4.(2024·河北卷)从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列实例与解释不符的是(　　)
选项 实例 解释
A 原子光谱是不连续的线状谱线 原子的能级是量子化的
B CO2、CH2O、CCl4键角依次减小 孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力
C CsCl晶体中Cs+与8个Cl-配位,而NaCl晶体中Na+与6个Cl-配位 Cs+比Na+的半径大
D 逐个断开CH4中的C—H键,每步所需能量不同 各步中的C—H键所处化学环境不同
5.(2024·湖北卷)科学家合成了一种如图所示的纳米“分子客车”,能装载多种稠环芳香烃。三种芳烃与“分子客车”的结合常数(值越大越稳定)见表。下列说法错误的是(　　)
芳烃 芘 并四苯 蒄
结构
结合常数 385 3 764 176 000
A.芳烃与“分子客车”可通过分子间相互作用形成超分子
B.并四苯直立装载与平躺装载的稳定性基本相同
C.从分子大小适配看“分子客车”可装载2个芘
D.芳烃π电子数越多越有利于和“分子客车”的结合
微专题2
真题体验
1.(1)B　解析　C、N、O都是第二周期的元素,其原子序数依次递增,同一周期的元素从左到右原子半径依次减小,因此,原子半径从小到大的顺序为O(2)D　解析　N2分子中存在的N≡N键,O2分子中键能小于N≡N键,因此,相同条件下N2比O2稳定,A项正确;N2O与均为CO2的等电子体,故其均为直线形分子,两者空间构型相同,B项正确;N2O的中心原子是N原子,其在催化剂作用下可分解为O2和N2,说明N2O中N—O键比N—N键更易断裂,C项正确;N2O中σ键和大π键的数目均为2,因此,σ键和大π键的数目相等,D项不正确。
2.B　解析　CH3CH2OH催化氧化为CH3CHO,CH3CH2OH断裂C—H键和O—H键生成CO键,A项错误;根据题意,氯自由基催化O3分解氟氯烃破坏臭氧层,则氟氯烃产生的氯自由基改变O3分解的历程,B项正确;丁烷催化裂化为乙烷和乙烯,丁烷断裂σ键,丁烷是饱和烷烃,没有π键,C项错误;石墨碳原子轨道的杂化类型为sp2,金刚石碳原子轨道的杂化类型为sp3,石墨转化为金刚石,碳原子轨道的杂化类型由sp2转变为sp3,D项错误。
3.A　解析　VSEPR模型是价层电子对的空间结构模型,而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构,不包括孤电子对,当中心原子上无孤电子对时,两者空间结构相同,当中心原子上有孤电子对时,两者空间结构不同,A项错误;元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性的变化,这一规律叫元素周期律,元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果,B项正确;一个原子轨道里最多只能容纳2个电子,它们的自旋相反,这个原理被称为泡利原理,C项正确;1个s轨道和3个p轨道混杂形成4个能量相同、方向不同的轨道,称为sp3杂化轨道,D项正确。
4.B　解析　HCl是共价化合物,其电子式为,HCl的形成过程可表示为H×+·,A项错误;NH4ClO4中的中心N原子上孤电子对数为×(5-1-4)=0,价层电子对数为4,的中心Cl原子上孤电子对数为×(7+1-2×4)=0,价层电子对数为4,则二者的VSEPR模型和空间结构均为正四面体形,B项正确;C60、石墨、金刚石中碳原子的杂化方式分别为sp2、sp2、sp3,共2种杂化方式,C项错误;NH3易液化,其气化时吸收热量,可作制冷剂,干冰易升华,升华时吸收热量,也可作制冷剂,NH3分子间作用力为氢键和范德华力,CO2分子间仅存在范德华力,D项错误。
5.D　解析　NH3中N原子的价层电子对数=3+×(5-3×1)=3+1=4,为sp3杂化,键角为107°,中N原子的价层电子对数=3+×(5+1-3×2)=3+0=3,为sp2杂化,键角为120°,故键角NH3<,A项错误;NH2OH为分子晶体,[NH3OH]Cl为离子晶体,故熔点NH2OH<[NH3OH]Cl,B项错误;由题目信息可知,25 ℃时,Kb(NH3·H2O)>Kb(NH2OH),故NH2OH的碱性比NH3·H2O弱,故同浓度的水溶液中,[NH3OH]+的水解程度大于的水解程度,同浓度水溶液的pH:[NH3OH]ClN—H…N,D项正确。
典题演练
1.B　解析　1个甘油分子中有3个羟基,分子间可以形成更多的氢键,且O元素的电负性较大,故其分子间形成的氢键较强,因此甘油是黏稠液体,A项正确;王水溶解铂,是因为浓盐酸提供的Cl-能与被硝酸氧化产生的高价态的铂离子形成稳定的配合物从而促进铂的溶解,并不是增强了浓硝酸的氧化性,B项不正确;冰晶体中水分子间形成较多的氢键,由于氢键具有方向性,因此,水分子间形成氢键后空隙变大,冰晶体中水分子的空间利用率相对较低,冰的密度小于干冰,C项正确;石墨属于混合型晶体,在石墨的二维结构平面内,每个碳原子以C—C键与相邻的3个碳原子结合,形成六元环层。碳原子有4个价电子,而每个碳原子仅用3个价电子通过sp2杂化轨道与相邻的碳原子形成共价键,还有1个电子处于碳原子的未杂化的2p轨道上,层内碳原子的这些p轨道相互平行,相邻碳原子p轨道相互重叠形成大π键,这些p轨道的电子可以在整个层内运动,因此石墨能导电,D项正确。
2.C　解析　由图中信息可知,白色的小球可形成2个共价键,灰色的小球只形成1个共价键,黑色的大球形成了4个共价键,根据O、F、I的电负性大小(F元素最大、I元素最小)及其价电子数可以判断,白色的小球代表O原子、灰色的小球代表F原子,黑色的大球代表I原子,A项不正确;根据该化合物结构片段可知,每个I原子与3个O原子形成共价键,根据均摊法可以判断必须有2个O原子分别与2个I原子成键,才能确定该化合物的化学式为IO2F,因此,该化合物中不存在过氧键,B项不正确;I原子的价电子数为7,该化合物中F元素的化合价为-1,O元素的化合价为-2,则I元素的化合价为+5,据此可以判断每个I原子与其他原子形成3个单键和1个双键,I原子的价电子数不等于其形成共价键的数目,因此,该化合物中I原子存在孤对电子,C项正确;该化合物中既存在I—O单键,又存在IO双键,单键和双键的键长是不相等的,因此,该化合物中所有碘氧键键长不相等,D项不正确。
3.C　解析　由结构简式可知,P原子的3个孤电子与苯环形成共用电子对,P原子剩余的孤电子对与Ni原子形成配位键,Cl-提供孤电子对,与Ni原子形成配位键,由于整个分子呈电中性,故该物质中Ni元素为+2价,A项正确;同周期元素随着原子序数的增大,第一电离能有增大趋势,故基态原子的第一电离能Cl>P,B项正确;该物质中,C原子均存在于苯环上,采取sp2杂化,P原子与苯环形成3对共用电子对,剩余的孤电子对与Ni原子形成配位键,价层电子对数为4,采取sp3杂化,C项错误;Ni原子的原子序数为28,位于第四周期第Ⅷ族,基态Ni原子价电子排布式为3d84s2,D项正确。
4.B　解析　原子光谱是不连续的线状谱线,说明原子的能级是不连续的,即原子能级是量子化的,A项正确;CO2中心C原子为sp杂化,键角为180°,CH2O中心C原子为sp2杂化,键角大约为120°,CH4中心C原子为sp3杂化,键角为109°28',三种物质中心C原子都没有孤电子对,三者键角大小与孤电子对无关,B项错误;离子晶体的配位数取决于阴、阳离子半径的相对大小,离子半径比越大,配位数越大,Cs+周围最多能排布8个Cl-,Na+周围最多能排布6个Cl-,说明Cs+比Na+半径大,C项正确;断开第一个键时,碳原子周围的共用电子对多,原子核对共用电子对的吸引力较弱,需要能量较小,断开C—H键越多,碳原子周围共用电子对越少,原子核对共用电子对的吸引力越大,需要的能量变大,所以各步中的C—H键所处化学环境不同,每步所需能量不同,D项正确。
5.B　解析　“分子客车”能装载多种稠环芳香烃,故芳烃与“分子客车”通过分子间作用力形成分子聚集体——超分子,A项正确;“分子客车”的长为2.2 nm、高为0.7 nm,从长的方向观察,有与并四苯分子适配的结构,从高的方向观察则缺少合适结构,故平躺装载的稳定性大于直立装载的稳定性,B项错误;芘与“分子客车”的中间部分结构大小适配,故从分子大小适配看“分子客车”可装载2个芘,C项正确;芘、并四苯、蒄中π电子数逐渐增多,与“分子客车”的结合常数逐渐增大,而结合常数越大越稳定,故芳烃π电子数越多越有利于和“分子客车”结合,D项正确。微专题3　元素推断
　
1.(2024·黑吉辽卷)如下反应相关元素中,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。下列说法错误的是(　　)
QZY4溶液QZX4Y4W12溶液
A.单质沸点:Z>Y>W
B.简单氢化物键角:X>Y
C.反应过程中有蓝色沉淀产生
D.QZX4Y4W12是配合物,配位原子是Y
2.(2024·浙江6月选考)X、Y、Z、M四种主族元素,原子序数依次增大,分别位于三个不同短周期,Y与M同主族,Y与Z的核电荷数相差2,Z的原子最外层电子数是内层电子数的3倍。下列说法不正确的是(　　)
A.键角:
B.分子的极性:Y2X2>X2Z2
C.共价晶体熔点:Y>M
D.热稳定性:YX4>MX4
3.(2024·湖北卷)主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y的价电子数相等,Z的价电子所在能层有16个轨道,4种元素形成的化合物如图。下列说法正确的是(　　)
A.电负性:W>Y
B.酸性:W2YX3>W2YX4
C.基态原子的未成对电子数:W>X
D.氧化物溶于水所得溶液的pH:Z>Y
4.(2024·广东卷)一种可为运动员补充能量的物质,其分子结构式如图。已知R、W、Z、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z和Y同族,则(　　)
A.沸点:ZR3B.最高价氧化物的水化物的酸性:ZC.第一电离能:ZD.和空间结构均为平面三角形
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
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
第一电离能 增大趋势(注意第ⅡA族、第ⅤA族的特殊性) 逐渐减小
电负性 逐渐增大 逐渐减小
2.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、BF3等,也可形成8e-稳定结构,如硼氢化钠Na+[H]-等。P、S可以形成10e-、12e-结构,如PCl5、SF6等。
1.(2024·河北卷)侯氏制碱法工艺流程中的主反应为QR+YW3+XZ2+W2ZQWXZ3+YW4R,其中W、X、Y、Z、Q、R分别代表相关化学元素。下列说法正确的是(　　)
A.原子半径:WB.第一电离能:XC.单质沸点:ZD.电负性:W2.(2024·甘肃卷)X、Y、Z、W、Q为短周期元素,原子序数依次增大,最外层电子数之和为18。Y原子核外有两个单电子,Z和Q同族,Z的原子序数是Q的一半,W元素的焰色试验呈黄色。下列说法错误的是(　　)
A.X、Y组成的化合物有可燃性
B.X、Q组成的化合物有还原性
C.Z、W组成的化合物能与水反应
D.W、Q组成的化合物溶于水呈酸性
3.(2024·贵州卷)某化合物由原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z、Q组成(结构如图)。X的最外层电子数等于内层电子数,Y是有机物分子骨架元素,Q和W能形成两种室温下常见的液态化合物。下列说法错误的是(　　)
A.第一电离能:YB.该化合物中Q和W之间可形成氢键
C.X与Al元素有相似的性质
D.W、Z、Q三种元素可形成离子化合物
4.如图所示化合物是制备某些药物的中间体,其中W、X、Y、Z、Q均为短周期元素,且原子序数依次增大,分子中的所有原子均满足稀有气体的稳定电子构型,Z原子的电子数是Q的一半。下列说法正确的是(　　)
A.简单氢化物的稳定性:Z>Q
B.第一电离能:X>Y
C.基态原子的未成对电子数:X>Q
D.原子半径:Z5.物质W常用作漂白剂和氧化剂,其构成元素均为短周期主族元素,各元素原子半径与原子序数的关系如图所示,实验室中常用CS2洗涤残留在试管壁上的N单质。下列说法错误的是(　　)
W
A.X、Z形成的化合物与M、N形成的化合物可以发生氧化还原反应
B.实验室中用CS2洗涤残留在试管壁上的N单质,利用了N单质的还原性
C.Z的氢化物的沸点不一定大于Y的氢化物的沸点
D.化合物W常用作氧化剂,不宜在高温下使用
微专题3
真题体验
1.D　解析　Q是ds区元素,焰色试验呈绿色,则Q为Cu元素;空间运动状态数是指电子占据的轨道数,基态X原子的核外电子有5种空间运动状态,则X为第2周期元素,满足此条件的主族元素有N(1s22s22p3)、O(1s22s22p4)、F(1s22s22p5);X、Y、Z原子序数依次增大,基态Y、Z原子有两个未成对电子,若Y、Z为第2周期元素,则满足条件的可能为C(1s22s22p2)或O(1s22s22p4),C的原子序数小于N,所以Y不可能为C元素,若Y、Z为第3周期元素,则满足条件的可能为Si(1s22s22p63s23p2)或S(1s22s22p63s23p4),Y、Z可与Cu形成CuZY4,而O、Si、S中只有O元素和S元素形成的才能形成CuZY4,所以Y、Z分别为O元素、S元素,则X只能为N元素;W能与X形成XW3,则W为ⅠA族或ⅦA族元素,但W的原子序数小于N,W为H元素。W、Y、Z分别为H、O、S,S单质常温下呈固态,其沸点高于氧气和氢气,O2和H2均为分子晶体,O2的相对分子质量大于H2,O2的范德华力大于 H2,所以沸点O2>H2,即沸点S>O2>H2,A项正确;Y、X的简单氢化物分别为H2O和NH3,H2O的中心原子O原子的价层电子对数为2+×(6-2×1)=4、孤电子对数为2,空间结构为V形,键角约为105°,NH3的中心原子N原子的价层电子对数为3+×(5-3×1)=4、孤电子对数为1,空间结构为三角锥形,键角约107°18',所以简单氢化物键角X>Y,B项正确;硫酸铜溶液中滴加氨水,氨水不足时生成蓝色沉淀氢氧化铜,氨水过量时氢氧化铜溶解,生成Cu(NH3)4SO4,即反应过程中有蓝色沉淀产生,C项正确;QZX4Y4W12为Cu(NH3)4SO4,其中铜离子提供空轨道、NH3的N原子提供孤电子对,两者形成配位键,配位原子为N,D项错误。
2.B　解析　X、Y、Z、M四种主族元素,原子序数依次增大,分别位于三个不同短周期,Y与M同主族,Y与Z的核电荷数相差2,Z的原子最外层电子数是内层电子数的3倍,则Z为O元素,Y为C元素,X为H元素,M为Si元素。为,其中C原子的杂化类型为sp2,的空间结构为平面正三角形,键角为120°;为,其中C原子的杂化类型为sp3,的空间结构为三角锥形,由于C原子还有1个孤电子对,故键角小于109°28',因此,键角的大小关系为,A项正确。Y2X2为C2H2,其为直线形分子,分子结构对称,分子中正负电荷的中心是重合的,故其为非极性分子;H2O2分子结构不对称,分子中正负电荷的中心是不重合的,故其为极性分子,因此,两者极性的大小关系为Y2X23.D　解析　主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y的价电子数相等,Z的价电子所在能层有16个轨道,则Z原子有4个能层。根据这4种元素形成的化合物的结构可以推断,W、X、Y、Z分别为H、O、S、K元素。W和Y可以形成H2S,其中S元素显-2价,因此,电负性S>H,A项不正确;H2SO3是中强酸,而H2SO4是强酸,因此,在相同条件下,后者的酸性较强,B项不正确;H原子只有1个电子,O原子的2p轨道上有4个电子,O原子有2个未成对电子,因此,基态原子的未成对电子数 O>H,C项不正确;K元素的氧化物溶于水且与水反应生成强碱KOH,S元素的氧化物溶于水且与水反应生成H2SO3或H2SO4,因此,氧化物溶于水所得溶液的pH的大小关系为 K>S,D项正确。
4.D　解析　Y可形成5个共价键,Z可形成3个共价键,Z和Y同族,Y的原子序数比Z大,即Z为N元素,Y为P元素,W可形成4个共价键,原子序数比N小,即W为C元素,R可形成1个共价键,原子序数比C小,即R为H元素,X可形成2个共价键,原子序数在N和P之间,即X为O元素。由于NH3可形成分子间氢键,而PH3不能,因此沸点NH3>PH3,A项错误;W为C元素、Z为N元素,由于非金属性C典题演练
1.C　解析　侯氏制碱法主反应的化学方程式为NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl,则可推出W、X、Y、Z、Q、R分别为H、C、N、O、Na、Cl。一般原子的电子层数越多半径越大,电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小,则原子半径H2.D　解析　X、Y、Z、W、Q为短周期元素,W元素的焰色试验呈黄色,W为Na元素;Z和Q同族,Z的原子序数是Q的一半,则Z为O元素、Q为S元素;Y原子核外有两个单电子且原子序数小于Z,Y为C元素;X、Y、Z、W、Q的最外层电子数之和为18,则X的最外层电子数为18-4-6-1-6=1,X可能为H元素或Li元素。若X为H元素,H元素与C元素组成的化合物为烃,烃能够燃烧,若X为Li元素,Li元素与C元素组成的化合物也具有可燃性,A项正确;X、Q组成的化合物中Q(即S)元素呈-2价,为S元素的最低价,具有还原性,B项正确;Z、W组成的化合物为Na2O、Na2O2,Na2O与水反应生成NaOH,Na2O2与水反应生成NaOH和O2,C项正确;W、Q组成的化合物Na2S属于强碱弱酸盐,其溶于水所得溶液呈碱性,D项错误。
3.A　解析　X的最外层电子数等于内层电子数,则X的核外电子排布式为1s22s2,X为Be元素,W只能形成一条共价键,结合W的位置可知W为H元素,Y是有机物分子骨架元素,则Y为C元素,Q和W能形成两种室温下常见的液态化合物,则Q为O元素,则Z为N元素。同一周期,从左到右,元素的第一电离能呈增大的趋势,N原子中2p能级上电子为半满结构,较为稳定,第一电离能大于同周期与之相邻的元素,则第一电离能:C4.A　解析　由W、X、Y、Z、Q均为短周期元素,且原子序数依次增大,分子中的所有原子均满足稀有气体的稳定电子构型,Z原子的电子数是Q的一半,图中W含有1个化学键,原子序数最小,故W为H元素,X含有4个共价键,故X为C元素,Z和Q都含2个共价键,且Z原子的电子数是Q的一半,故Z为O元素,Q为S元素,Y含3个共价键,而且原子序数介于C和O之间,故Y为N元素。非金属性O>S,故简单氢化物的稳定性Z>Q,A项正确;由于同一周期从左到右第一电离能呈现增大的趋势,故第一电离能Y>X,B项错误;基态原子中C原子的未成对电子数为2个,S原子的未成对电子数也为2个,故基态原子的未成对电子数X=Q,C项错误;原子半径O>H,故原子半径Z>W,D项错误。
5.B　解析　物质W常用作漂白剂和氧化剂,其构成元素均为短周期主族元素,各元素原子半径与原子序数的关系如题图所示,由物质W的结构可知,X只形成了1个共价键,X位于第一周期,为H元素,Y、Z位于第二周期,M、N位于第三周期;实验室中常用CS2洗涤残留在试管壁上的N单质,则N为S元素;Y形成4个共价键,Z形成2个共价键,M形成+1价阳离子,则Y为C元素,Z为O元素,M为Na元素。X、Z形成的化合物为水和过氧化氢,M、N形成的化合物为硫化钠,过氧化氢能够与硫化钠发生氧化还原反应,A项正确;N的单质为硫,硫单质为非极性分子,CS2为非极性溶剂,根据相似相溶原理,硫单质易溶于CS2,所以实验室中用CS2洗涤残留在试管壁上的硫单质,与S单质的还原性无关,B项错误;Y的氢化物为烃,Z的氢化物为水、双氧水,碳原子数较多的烃常温下为固态,其沸点高于水和双氧水,Z的氢化物的沸点不一定高于Y的氢化物的沸点,C项正确;W分子中含有H—O—O—H键结构,结合过氧化氢的性质可知,化合物W具有强氧化性,可用作氧化剂,但过氧化氢不稳定,该物质不宜在高温下使用,D项正确。微专题4　晶胞结构分析
　
1.(2024·湖北卷)黄金按质量分数分级,纯金为24K。Au-Cu合金的三种晶胞结构如图,Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列说法错误的是(　　)
A.Ⅰ为18K金
B.Ⅱ中Au原子的配位数是12
C.Ⅲ中最小核间距Au-CuD.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,Au原子与Cu原子个数比依次为1∶1、1∶3、3∶1
2.(2024·河北卷)金属铋及其化合物广泛应用于电子设备、医药等领域。如图是铋的一种氟化物的立方晶胞及晶胞中MNPQ点的截面图,晶胞的边长为a pm,NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是(　　)
A.该铋氟化物的化学式为BiF3
B.粒子S、T之间的距离为a pm
C.该晶体的密度为 g·cm-3
D.晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有6个
3.(2024·安徽卷)研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物(LixLayTiO3),其立方晶胞和导电时Li+迁移过程如图所示。已知该氧化物中Ti元素为+4价,La元素为+3价。下列说法错误的是(　　)
立方晶胞(LixLayTiO3)
Li+迁移过程示意图
A.导电时,Ti元素和La元素的价态不变
B.若x=,Li+与空位的数目相等
C.与体心最邻近的O原子数为12
D.导电时,空位移动方向与电流方向相反
4.(2024·黑吉辽卷)某锂离子电池电极材料结构如图。结构1是钴硫化物晶胞的一部分,可代表其组成和结构;晶胞2是充电后的晶胞结构;所有晶胞均为立方晶胞。下列说法错误的是(　　)
A.结构1钴硫化物的化学式为CO9S8
B.晶胞2中S原子与S原子的最短距离为a
C.晶胞2中距Li原子最近的S原子有4个
D.晶胞2和晶胞3表示同一晶体
1.晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法
2.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原子与相邻4个C原子以共价键结合,形成正四面体结构; (2)键角均为109°28'; (3)最小碳环由6个C原子组成且6个C原子不在同一平面内; (4)每个C原子参与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原子与4个O原子以共价键结合,形成正四面体结构; (2)每个正四面体占有1个Si原子,4个“”,因此二氧化硅晶体中Si原子与O原子的个数比为1∶2; (3)最小环上有12个原子,即6个O原子、6个Si原子
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
1.(2024·湖南卷)Li2CN2是一种高活性的人工固氮产物,其合成反应为2LiH+C+N2Li2CN2+H2,晶胞如图所示,下列说法错误的是(　　)
A.合成反应中,还原剂是LiH和C
B.晶胞中含有的Li+个数为4
C.每个周围与它最近且距离相等的Li+有8个
D.为V形结构
2.(2024·甘肃卷)β MgCl2晶体中,多个晶胞无隙并置而成的结构如图甲所示,其中部分结构显示为图乙,下列说法错误的是(　　)
甲 乙
A.电负性:MgB.单质Mg是金属晶体
C.晶体中存在范德华力
D.Mg2+的配位数为3
3.锆(Zr)是重要的战略金属,可从其氧化物中提取。如图是某种锆的氧化物晶体的立方晶胞,NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是(　　)
A.该氧化物的化学式为ZrO2
B.该氧化物的密度为 g·cm-3
C.Zr原子之间的最短距离为a pm
D.若坐标取向不变,将p点Zr原子平移至原点,则q点Zr原子位于晶胞xy面的面心
4.晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1),进行镁离子取代及卤素共掺杂后,可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是(　　)
图1　图2
A.图1晶体密度为 g·cm-3
B.图1中O原子的配位数为6
C.图2表示的化学式为LiMg2OClxBr1-x
D.Mg2+取代产生的空位有利于Li+传导
微专题4
真题体验
1.C　解析　由24K金的质量分数为100%,则18K金的质量分数为×100%=75%,Ⅰ中Au原子和Cu原子个数比值为1∶1,则Au元素的质量分数为×100%≈75%,为18K金,A项正确。Ⅱ中Au原子处于立方体的八个顶点,Au原子的配位数指距离最近的Cu原子个数,Cu原子处于晶胞面心处,类似于二氧化碳晶胞结构,二氧化碳分子周围距离最近的二氧化碳分子有12个,则Au原子的配位数为12,B项正确。设Ⅲ的晶胞参数为a,Au-Cu的核间距为a,Au-Au的最小核间距也为 a,最小核间距Au-Cu=Au-Au,C项错误。Ⅰ中,Au原子处于晶胞内部,Cu原子处于晶胞的八个顶点,二者原子个数比为1∶1;Ⅱ中,Au原子处于晶胞的八个顶点,Cu原子处于晶胞面心,二者原子个数比为8×∶6×=1∶3;Ⅲ中,Au原子处于晶胞的面心,Cu原子处于顶点,二者原子个数比为6×∶8×=3∶1;D项正确。
2.D　解析　根据题给晶胞结构,由均摊法可知,每个晶胞中含有1+12×=4个Bi,含有8+8×+6×=12个F,故该铋氟化物的化学式为BiF3,A项正确;将晶胞均分为8个小立方体,由晶胞中MNPQ点的截面图可知,晶胞体内的8个F-位于8个小立方体的体心,以M为原点建立坐标系,令N的原子分数坐标为(0,0,1),T的原子分数坐标为1,,,则S的原子分数坐标为,,,所以粒子S、T之间的距离为×a pm=a pm,B项正确;每个晶胞中有4个Bi3+、12个F-,晶胞体积为(a pm)3=a3×10-30 cm3,则晶体密度ρ== g·cm-3= g·cm-3,C项正确;以晶胞体心处铋离子为分析对象,距离其最近且等距的氟离子位于晶胞体内,共有8个,D项错误。
3.B　解析　根据题意,导电时Li+发生迁移,化合价不变,则Ti元素和La元素的价态不变,A项正确;根据“均摊法”,1个晶胞中含Ti原子数为8×=1个,含O原子数为12×=3个,含La原子或Li原子或空位共1个,若x=,则La原子和空位共,n(La)+n(空位)=,结合正、负化合价代数和为0,(+1)×+(+3)×n(La)+(+4)×1+(-2)×3=0,解得n(La)=、n(空位)=,Li+与空位数目不相等,B项错误;由立方晶胞的结构可知,与体心最邻近的O原子数为12,即位于棱心的12个O原子,C项正确;导电时Li+向阴极移动方向,即与电流方向相同,则空位移动方向与电流方向相反,D项正确。
4.B　解析　由均摊法得,结构1中含有Co原子的数目为4+4×=4.5,含有S原子的数目为1+12×=4,Co原子与S原子的原子个数比为9∶8,因此结构1的化学式为Co9S8,A项正确;由题图可知,晶胞2中S原子与S原子的最短距离为面对角线的,晶胞边长为a,即S原子与S原子的最短距离为a,B项错误;如题图晶胞2:,以图中的Li原子为例,与其最近的S原子共4个,C项正确;如图,当2个晶胞2放在一起时,图中截取的部分就是晶胞3,晶胞2和晶胞3表示同一晶体,D项正确。
典题演练
1.D　解析　LiH中H元素为-1价,由图中化合价可知,N元素为-3价,C元素为+4价,根据反应2LiH+C+N2Li2CN2+H2可知,H元素由-1价升高到0价,C元素由0价升高到+4价,N元素由0价降低到-3价,由此可知还原剂是LiH和C,A项正确;根据均摊法可知,Li+位于晶胞的面上,则含有的Li+个数为8×=4,B项正确;观察位于体心的可知,与它最近且距离相等的Li+有8个,C项正确;的中心原子C原子的价层电子对数为2+×(4+2-3×2)=2,且与CO2互为等电子体,可知为直线形分子,D项错误。
2.D　解析　电负性越大的元素吸引电子的能力越强,活泼金属的电负性小于活泼非金属,因此,Mg元素的电负性小于Cl元素,A项正确;金属晶体包括金属单质及合金,单质Mg是金属晶体,B项正确;由晶体结构可知,该结构中存在层状结构,层与层之间存在范德华力,C项正确;由图乙中结构可知,每个Mg2+与周围6个Cl-最近且距离相等,因此,Mg2+的配位数为6,D项错误。
3.B　解析　根据“均摊法”,晶胞中含4个Zr原子、8×+12×+6×+1=8个O原子,则该氧化物的化学式为ZrO2,A项正确;晶体密度为ρ= g·cm-3= g·cm-3,B项错误;Zr原子之间的最短距离为面对角线的一半,即a pm,C项正确;据题图中所示坐标系可知,p点坐标为,,,q点坐标为,,,若将p点Zr原子平移至原点,晶胞中各点坐标均由(x,y,z)变为x-,y-,z-,因此q点坐标变为,,0,即晶胞xy面的面心,D项正确。
4.C　解析　根据均摊法,图1的晶胞中含Li原子数为8×+1=3,含O原子数为2×=1,含Cl原子数为4×=1,1个晶胞的质量为 g= g,晶胞的体积为(a×10-10 cm)3=a3×10-30 cm3,则晶体的密度为 g·cm-3,A项正确;图1晶胞中,O原子位于面心,与O原子等距离且最近的Li原子有6个,O原子的配位数为6,B项正确;根据均摊法,图2中Li原子数为1,Mg原子或空位为8×=2,O原子数为2×=1,Cl或Br原子数为4×=1,Mg原子的个数小于2,根据正、负化合价的代数和为0,图2的化学式为LiMgOClxBr1-x,C项错误;进行镁离子取代及卤素共掺杂后,可获得高性能固体电解质材料,说明Mg2+取代产生的空位有利于Li+的传导,D项正确。(共29张PPT)
专题三
物质结构与性质
高
考
专
题
攻
略
微专题1　化学用语
专题三　物质结构与性质
解析
2.(2024·黑吉辽卷)下列化学用语或表述正确的是(　　)
A.中子数为1的氦核素：He
B.SiO2的晶体类型：分子晶体
C.F2的共价键类型：p-p σ键
D.PCl3的空间结构：平面三角形
中子数为1的He核素其质量数为1+2=3，故其应表示为He，A项错误；SiO2晶体中只含有共价键，为共价晶体，B项错误；两个F原子的2p轨道单电子相互重叠形成p-p σ键，C项正确；PCl3的中心原子上存在1个孤电子对，其VSEPR模型为四面体形，PCl3的空间结构为三角锥形，D项错误。
解析
解析
解析
解析
解析
1.熟悉常考化学用语及其规范使用
2.用电子式表示两类化学键的形成过程
解析
解析
解析
解析
解析
解析
R
赢在欲点
7
1
81
7T/
行的可
Bi
To
(苑
68
Er
中子数为1的He核素其质量数为1+2=3，故其应表示为He,A项
错误；SO2晶体中只含有共价键，为共价晶体，B项错误；两个F
原子的2p轨道单电子相互重叠形成p-pō键，C项正确；PC13的中
心原子上存在1个孤电子对，其VSEPR模型为四面体形，PC3的空
间结构为三角锥形，D项错误。(共48张PPT)
微专题2　物质结构与性质
专题三　物质结构与性质
1.(2024·甘肃卷)温室气体N2O在催化剂作用下可分解为O2和N2，也可作为氧化剂氧化苯制苯酚。据此完成下面小题。
(1)下列说法错误的是(　　)
A.原子半径：OB.第一电离能：CC.在水中的溶解度：苯<苯酚
D.苯和苯酚中C原子的杂化方式相同
C、N、O都是第二周期的元素，其原子序数依次递增，同一周期的元素从左到右原子半径依次减小，因此，原子半径从小到大的顺序为O解析
分子，苯酚是极性分子，且苯酚与水分子之间可以形成氢键，根据相似相溶规则可知，苯酚在水中的溶解度大于苯，C项正确；苯和苯酚中C原子的杂化方式均为sp2，杂化方式相同，D项正确。
解析
(2)下列说法错误的是(　　)
A.相同条件下N2比O2稳定
B.N2O与的空间构型相同
C.N2O中N—O键比N—N键更易断裂
D.N2O中σ键和大π键的数目不相等
N2分子中存在的N≡N键，O2分子中键能小于N≡N键，因此，相同条件下N2比O2稳定，A项正确；N2O与均为CO2的等电子体，故其均为直线形分子，两者空间构型相同，B项正确；N2O的中心原子是N原子，其在催化剂作用下可分解为O2和N2，说明N2O中N—O键比N—N键更易断裂，C项正确；N2O中σ键和大π键的数目均为2，因此，σ键和大π键的数目相等，D项不正确。
解析
2.(2024·江苏卷)下列有关反应描述正确的是(　　)
A.CH3CH2OH催化氧化为CH3CHO，OH断裂C—O键
B.氟氯烃破坏臭氧层，氟氯烃产生的氯自由基改变O3分解的历程
C.丁烷催化裂化为乙烷和乙烯，丁烷断裂σ键和π键
D.石墨转化为金刚石，碳原子轨道的杂化类型由sp3转变为sp2
CH3CH2OH催化氧化为CH3CHO，CH3CH2OH断裂C—H键和O—H键生成C==O键，A项错误；根据题意，氯自由基催化O3分解氟氯烃破坏臭氧层，则氟氯烃产生的氯自由基改变O3分解的历程，B项正确；丁烷催化裂化为乙烷和乙烯，丁烷断裂σ键，丁烷是饱和烷烃，没有π键，C项错误；石墨碳原子轨道的杂化类型为sp2，金刚石碳原子轨道的杂化类型为sp3，石墨转化为金刚石，碳原子轨道的杂化类型由sp2转变为sp3，D项错误。
解析
3.(2024·湖北卷) 基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述错误的是(　　)
A.VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同
B.元素性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律称为元素周期律
C.泡利原理认为一个原子轨道内最多只能容纳两个自旋相反的电子
D.sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道混杂而成
VSEPR模型是价层电子对的空间结构模型，而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对，当中心原子上无孤电子对时，两者空间结构相同，当中心原子上有孤电子对时，两者空间结构不同，A项错误；元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性的变化，这一规律叫元素周期律，元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果，B项
解析
正确；一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反，这个原理被称为泡利原理，C项正确；1个s轨道和3个p轨道混杂形成4个能量相同、方向不同的轨道，称为sp3杂化轨道，D项正确。
解析
4.(2024·河北卷)NH4ClO4是火箭固体燃料重要的氧载体，与某些易燃物作用可全部生成气态产物，如：NH4ClO4+2C===NH3↑+2CO2↑+
HCl↑。下列有关化学用语或表述正确的是(　　)
A.HCl的形成过程可表示为
B.NH4ClO4中的阴、阳离子有相同的VSEPR模型和空间结构
C.在C60、石墨、金刚石中，碳原子有sp、sp2和sp3三种杂化方式
D.NH3和CO2都能作制冷剂是因为它们有相同类型的分子间作用力
HCl是共价化合物，其电子式为 ，HCl的形成过程可表示为
，A项错误；NH4ClO4中的中心N原子上孤电子对数为×(5-1-4)=0，价层电子对数为4，的中心Cl原子上孤电子对数为×(7+1-2×4)=0，价层电子对数为4，则二者的VSEPR模型和空间结构均为正四面体形，B项正确；C60、石墨、
解析
金刚石中碳原子的杂化方式分别为sp2、sp2、sp3，共2种杂化方式,
C项错误；NH3易液化，其气化时吸收热量，可作制冷剂，干冰易升华，升华时吸收热量，也可作制冷剂，NH3分子间作用力为氢键和范德华力，CO2分子间仅存在范德华力，D项错误。
解析
5.(2024·安徽卷)地球上的生物
氮循环涉及多种含氮物质，转
化关系之一如图所示(X、Y均
为氮氧化物)，羟胺(NH2OH)以
中间产物的形式参与循环。常
温常压下，羟胺易潮解，水溶
液呈碱性，与盐酸反应的产物盐酸羟胺([NH3OH]Cl)广泛用于药品、香料等的合成。
已知25 ℃时，Ka(HNO2)=7.2×10-4，Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5，Kb(NH2OH)=8.7×10-9。
下列有关物质结构或性质的比较中，正确的是(　　)
A.键角：NH3>N
B.熔点：NH2OH>[NH3OH]Cl
C.25 ℃时同浓度水溶液的pH：[NH3OH]Cl>NH4Cl
D.羟胺分子间氢键的强弱：O—H…O>N—H…N
NH3中N原子的价层电子对数=3+×(5-3×1)=3+1=4，为sp3杂化，键角为107°，中N原子的价层电子对数=3+×(5+1-3×2)=
3+0=3，为sp2杂化，键角为120°，故键角NH3<，A项错误；NH2OH为分子晶体，[NH3OH]Cl为离子晶体，故熔点NH2OH<
[NH3OH]Cl，B项错误；由题目信息可知，25 ℃时，Kb(NH3·H2O)
解析
>Kb(NH2OH)，故NH2OH的碱性比NH3·H2O弱，故同浓度的水溶液中，[NH3OH]+的水解程度大于的水解程度，同浓度水溶液的pH：[NH3OH]ClO—H…O>N—H…N，D项正确。
解析
一、分子结构中的两个理论
1.杂化轨道理论
(1)基本观点：杂化轨道成键满足原子轨道最大重叠原理；杂化轨道形成的共价键更加牢固。
(2)杂化轨道类型与分子的空间结构的关系。
杂化轨 道类型 杂化轨 道数目 分子的空间结构 实例
sp 2 直线形 CO2、BeCl2、HgCl2
sp2 3 平面三角形 BF3、BCl3、CH2O
sp3 4 等性杂化：正四面体 CH4、CCl4、N
不等性杂化： 具体情况不同 NH3(三角锥形)、H2S、H2O(V形)
2.价层电子对互斥模型
(1)基本观点：分子中的价层电子对(包括成键电子对和孤电子对)由于相互排斥作用，尽可能趋向彼此远离。
(2)价层电子对数的计算。
价层电子对数=σ键电子对数+中心原子的孤电子对数=n=(中心原子的价电子数+m×配位原子提供的价电子数±离子电荷数)[当电荷数为正值时，公式中取“-”，当电荷数为负值时，公式中取“+”]。规定:作配位原子时，H和卤素原子X提供的价电子数为1，ⅥA原子(O和S)提供的价电子数为0。
(3)价层电子对互斥模型在判断分子空间结构中的应用。
价层电 子对数 VSEPR 模型名称 成键电 子对数 孤电子 对数 分子的空 间结构 实例
2 直线形 2 0 直线形 CO2、C2H2
3 平面 三角形 3 0 平面三角形 BF3、SO3
2 1 V形 SnCl2、PbCl2
4 正四面体 4 0 正四面体 CH4、S、
CCl4、N
3 1 三角锥形 NH3、PH3
2 2 V形 H2O、H2S
二、共价键与分子间作用力
1.共价键分类
(1)
(2)配位键：形成配位键的条件是成键原子一方(A)能够提供孤电子
对，另一方(B)具有能够接受孤电子对的空轨道，可表示为A B。
2.σ键和π键的判断方法
共价单键全为σ键，共价双键中有一个σ键和一个π键，共价三键中有一个σ键和两个π键。
3.三种微粒间作用
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 分子间氢键使熔、沸点升高，溶解度增大 键能越大，稳定性越强
三、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。
四、晶体熔、沸点高低的比较
共价 晶体 原子半径越小、键长越短，则键能越大，其熔、沸点就越高，如：金刚石>晶体硅。
离子 晶体 阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，熔、沸点就越高，如：MgO>MgCl2，NaCl>CsCl。
金属 晶体 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。
分子 晶体 存在分子间氢键 其熔、沸点较高，如：H2O>H2S
组成和结构相似 相对分子质量越大，其熔、沸点就越高，如：HI>HBr
五、配合物
配合物 的组成 [中心离子(配体)n][外界] (内界)　　　
典型 配合物 [Cu(NH3)4]SO4 Fe(SCN)3 [Ag(NH3)2]OH
中心离子 Cu2+ Fe3+ Ag+
中心离子 结构特点 一般是金属离子，特别是过渡金属离子，必须有空轨道
配体 NH3 SCN- NH3
配体结 构特点 分子或离子必须含有孤电子对(如NH3、H2O、CO、Cl-、SCN-等)
配位数(n) 4 3 2
外界 S 无 OH-
颜色 深蓝色 红色 无色
配离子所 含化学键 配体通过配位键与中心离子结合，配体中可能含有共价键
配合物所 含化学键 配位键、离子键；配体或外界中可能还含有共价键
配合物的 常见性质 属于离子化合物，多数能溶解、能电离，多数有颜色
金属羰基 配合物 是过渡金属和一氧化碳配位形成的配合物，如四羰基镍[Ni(CO)4]。在许多有机化合物的合成反应中，金属羰基配合物常常作为这些反应的催化剂
二茂铁的结构为一个铁原子处在两个平行的环戊二烯的环之间。在固体状态下，两个茂环相互错开成全错位构型，温度升高时则绕垂直轴相对转动。二茂铁的化学性质稳定，类似于芳香族化合物
1.(2024·湖北卷)结构决定性质，性质决定用途。下列事实解释错误的是(　　)
选项 事实 解释
A 甘油是黏稠液体 甘油分子间的氢键较强
B 王水溶解铂 浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性
C 冰的密度小于干冰 冰晶体中水分子的空间利用率相对较低
D 石墨能导电 未杂化的p轨道重叠使电子可在整个碳原子平面内运动
1个甘油分子中有3个羟基，分子间可以形成更多的氢键，且O元素的电负性较大，故其分子间形成的氢键较强，因此甘油是黏稠液体，A项正确；王水溶解铂，是因为浓盐酸提供的Cl-能与被硝酸氧化产生的高价态的铂离子形成稳定的配合物从而促进铂的溶解，并不是增强了浓硝酸的氧化性，B项不正确；冰晶体中水分子间形成较多的氢键，由于氢键具有方向性，因此，水分子间形成氢键后空隙变大，冰晶体中水分子的空间利用率相对较低，冰
解析
的密度小于干冰，C项正确；石墨属于混合型晶体，在石墨的二维结构平面内，每个碳原子以C—C键与相邻的3个碳原子结合，形成六元环层。碳原子有4个价电子，而每个碳原子仅用3个价电子通过sp2杂化轨道与相邻的碳原子形成共价键，还有1个电子处于碳原子的未杂化的2p轨道上，层内碳原子的这些p轨道相互平行，相邻碳原子p轨道相互重叠形成大π键，这些p轨道的电子可以在整个层内运动，因此石墨能导电，D项正确。
解析
2.(2024·山东卷)由O、F、I组成化学式为IO2F的化合物，能体现其成键结构的片段如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.图中 代表F原子
B.该化合物中存在过氧键
C.该化合物中I原子存在孤对电子
D.该化合物中所有碘氧键键长相等
由图中信息可知，白色的小球可形成2个共价键，灰色的小球只形成1个共价键，黑色的大球形成了4个共价键，根据O、F、I的电负性大小(F元素最大、I元素最小)及其价电子数可以判断，白色的小球代表O原子、灰色的小球代表F原子，黑色的大球代表I原子，A项不正确；根据该化合物结构片段可知，每个I原子与3个O原子形成共价键，根据均摊法可以判断必须有2个O原子分别与2个I原子成键，才能确定该化合物的化学式为IO2F，因此，该化合物中不
解析
存在过氧键，B项不正确；I原子的价电子数为7，该化合物中F元素的化合价为-1，O元素的化合价为-2，则I元素的化合价为+5，据此可以判断每个I原子与其他原子形成3个单键和1个双键，I原子的价电子数不等于其形成共价键的数目，因此，该化合物中I原子存在孤对电子，C项正确；该化合物中既存在I—O单键，又存在I==O双键，单键和双键的键长是不相等的，因此，该化合物中所有碘氧键键长不相等，D项不正确。
解析
3.(2024·安徽卷)某催化剂结构简式如图所示。下列说法错误的是
(　　)
A.该物质中Ni元素为+2价
B.基态原子的第一电离能：Cl>P
C.该物质中C原子和P原子均采取sp2杂化
D.基态Ni原子价电子排布式为3d84s2
由结构简式可知，P原子的3个孤电子与苯环形成共用电子对，P原子剩余的孤电子对与Ni原子形成配位键，Cl-提供孤电子对，与Ni原子形成配位键，由于整个分子呈电中性，故该物质中Ni元素为+2价，A项正确；同周期元素随着原子序数的增大，第一电离能有增大趋势，故基态原子的第一电离能Cl>P，B项正确；该物质中，C原子均存在于苯环上，采取sp2杂化，P原子与苯环形成3对
解析
共用电子对，剩余的孤电子对与Ni原子形成配位键，价层电子对数为4，采取sp3杂化，C项错误；Ni原子的原子序数为28，位于第四周期第Ⅷ族，基态Ni原子价电子排布式为3d84s2，D项正确。
解析
4.(2024·河北卷)从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列实例与解释不符的是(　　)
选项 实例 解释
A 原子光谱是不连续的线状谱线 原子的能级是量子化的
B CO2、CH2O、CCl4键角依次减小 孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力
C CsCl晶体中Cs+与8个Cl-配位，而NaCl晶体中Na+与6个Cl-配位 Cs+比Na+的半径大
D 逐个断开CH4中的C—H键，每步所需能量不同 各步中的C—H键所处化学环境不同
原子光谱是不连续的线状谱线，说明原子的能级是不连续的，即原子能级是量子化的，A项正确；CO2中心C原子为sp杂化，键角为180°，CH2O中心C原子为sp2杂化，键角大约为120°，CH4中心C原子为sp3杂化，键角为109°28'，三种物质中心C原子都没有孤电子对，三者键角大小与孤电子对无关，B项错误；离子晶体的配位数取决于阴、阳离子半径的相对大小，离子半径比越大，
解析
配位数越大，Cs+周围最多能排布8个Cl-，Na+周围最多能排布6个Cl-，说明Cs+比Na+半径大，C项正确；断开第一个键时，碳原子周围的共用电子对多，原子核对共用电子对的吸引力较弱，需要能量较小，断开C—H键越多，碳原子周围共用电子对越少，原子核对共用电子对的吸引力越大，需要的能量变大，所以各步中的C—H键所处化学环境不同，每步所需能量不同，D项正确。
解析
5.(2024·湖北卷)科学家合成了一种如图所示的纳米“分子客车”，能装载多种稠环芳香烃。三种芳烃与“分子客车”的结合常数(值越大越稳定)见表。下列说法错误的是(　　)
A.芳烃与“分子客车”可通过分子间相互作用形成超分子
B.并四苯直立装载与平躺装载的稳定性基本相同
C.从分子大小适配看“分子客车”可装载2个芘
D.芳烃π电子数越多越有利于和“分子客车”的结合
芳烃 芘 并四苯 蒄
结构
结合常数 385 3 764 176 000
“分子客车”能装载多种稠环芳香烃，故芳烃与“分子客车”通过分子间作用力形成分子聚集体——超分子，A项正确；“分子客车”的长为2.2 nm、高为0.7 nm，从长的方向观察，有与并四苯分子适配的结构，从高的方向观察则缺少合适结构，故平躺装载的稳定性大于直立装载的稳定性，B项错误；芘与“分子客车”的中间部分结构大小适配，故从分子大小适配看“分子客车”可装载2个芘，C项
解析
正确；芘、并四苯、蒄中π电子数逐渐增多，与“分子客车”的结合常数逐渐增大，而结合常数越大越稳定，故芳烃π电子数越多越有利于和“分子客车”结合，D项正确。
解析(共38张PPT)
微专题3　元素推断
专题三　物质结构与性质
1.(2024·黑吉辽卷)如下反应相关元素中，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。下列说法错误的是(　　)
A.单质沸点：Z>Y>W
B.简单氢化物键角：X>Y
C.反应过程中有蓝色沉淀产生
D.QZX4Y4W12是配合物，配位原子是Y
Q是ds区元素，焰色试验呈绿色，则Q为Cu元素；空间运动状态数是指电子占据的轨道数，基态X原子的核外电子有5种空间运动状态，则X为第2周期元素，满足此条件的主族元素有N(1s22s22p3)、O(1s22s22p4)、F(1s22s22p5)；X、Y、Z原子序数依次增大，基态Y、Z原子有两个未成对电子，若Y、Z为第2周期元素，则满足条件的可能为C(1s22s22p2)或O(1s22s22p4)，C的原子序数小于N，所以Y
解析
不可能为C元素，若Y、Z为第3周期元素，则满足条件的可能为Si(1s22s22p63s23p2)或S(1s22s22p63s23p4)，Y、Z可与Cu形成CuZY4,而O、Si、S中只有O元素和S元素形成的才能形成CuZY4，所以Y、Z分别为O元素、S元素，则X只能为N元素；W能与X形成XW3，则W为ⅠA族或ⅦA族元素，但W的原子序数小于N，W为H元素。W、Y、Z分别为H、O、S，S单质常温下呈固态，其沸点
解析
高于氧气和氢气，O2和H2均为分子晶体，O2的相对分子质量大于H2，O2的范德华力大于 H2，所以沸点O2>H2，即沸点S>O2>H2，A项正确；Y、X的简单氢化物分别为H2O和NH3，H2O的中心原子O原子的价层电子对数为2+×(6-2×1)=4、孤电子对数为2，空间结构为V形，键角约为105°，NH3的中心原子N原子的价层电子对数为3+×(5-3×1)=4、孤电子对数为1，空间结构为三角锥形，键
解析
角约107°18'，所以简单氢化物键角X>Y，B项正确；硫酸铜溶液中滴加氨水，氨水不足时生成蓝色沉淀氢氧化铜，氨水过量时氢氧化铜溶解，生成Cu(NH3)4SO4，即反应过程中有蓝色沉淀产生，C项正确；QZX4Y4W12为Cu(NH3)4SO4，其中铜离子提供空轨道、NH3的N原子提供孤电子对，两者形成配位键，配位原子为N，D项错误。
解析
2.(2024·浙江6月选考)X、Y、Z、M四种主族元素，原子序数依次增大，分别位于三个不同短周期，Y与M同主族，Y与Z的核电荷数相差2，Z的原子最外层电子数是内层电子数的3倍。下列说法不正确的是(　　)
A.键角：
B.分子的极性：Y2X2>X2Z2
C.共价晶体熔点：Y>M
D.热稳定性：YX4>MX4
X、Y、Z、M四种主族元素，原子序数依次增大，分别位于三个不同短周期，Y与M同主族，Y与Z的核电荷数相差2，Z的原子最外层电子数是内层电子数的3倍，则Z为O元素，Y为C元素，X为H元素，M为Si元素。，其中C原子的杂化类型为sp2，的空间结构为平面正三角形，键角为120°；，其中C原子的杂化类型为sp3，的空间结构为三角锥形，由于C原
解析
子还有1个孤电子对，故键角小于109°28'，因此，键角的大小关系为，A项正确。Y2X2为C2H2，其为直线形分子，分子结构对称，分子中正负电荷的中心是重合的，故其为非极性分子；H2O2分子结构不对称，分子中正负电荷的中心是不重合的，故其为极性分子，因此，两者极性的大小关系为Y2X2解析
小于Si，因此，C—C键的键能大于Si—Si键的，故共价晶体熔点较高的是金刚石，C项正确。元素的非金属性越强，其气态氢化物的热稳定性越强；C元素的非金属性强于Si元素，因此，甲烷的热稳定性较高，D项正确。
解析
3.(2024·湖北卷)主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大，X、Y的价电子数相等，Z的价电子所在能层有16个轨道，4种元素形成的化合物如图。下列说法正确的是(　　)
A.电负性：W>Y
B.酸性：W2YX3>W2YX4
C.基态原子的未成对电子数：W>X
D.氧化物溶于水所得溶液的pH：Z>Y
主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大，X、Y的价电子数相等，Z的价电子所在能层有16个轨道，则Z原子有4个能层。根据这4种元素形成的化合物的结构可以推断，W、X、Y、Z分别为H、O、S、K元素。W和Y可以形成H2S，其中S元素显-2价，因此，电负性S>H，A项不正确；H2SO3是中强酸，而H2SO4是强
酸，因此，在相同条件下，后者的酸性较强，B项不正确；H原
解析
子只有1个电子，O原子的2p轨道上有4个电子，O原子有2个未成对电子，因此，基态原子的未成对电子数 O>H，C项不正确；K元素的氧化物溶于水且与水反应生成强碱KOH，S元素的氧化物溶于水且与水反应生成H2SO3或H2SO4，因此，氧化物溶于水所得溶液的pH的大小关系为 K>S，D项正确。
解析
4.(2024·广东卷)一种可为运动员补充能量的物质，其分子结构式如图。已知R、W、Z、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z和Y同族，则(　　)
A.沸点：ZR3B.最高价氧化物的水化物的酸性：
ZC.第一电离能：ZD.和空间结构均为平面三角形
Y可形成5个共价键，Z可形成3个共价键，Z和Y同族，Y的原子序数比Z大，即Z为N元素，Y为P元素，W可形成4个共价键，原子序数比N小，即W为C元素，R可形成1个共价键，原子序数比C小,即R为H元素，X可形成2个共价键，原子序数在N和P之间，即X为O元素。由于NH3可形成分子间氢键，而PH3不能，因此沸点NH3>
PH3，A项错误；W为C元素、Z为N元素，由于非金属性C解析
解析
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
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
第一电离能 增大趋势(注意第ⅡA族、第ⅤA族的特殊性) 逐渐减小
电负性 逐渐增大 逐渐减小
2.短周期元素的成键特点
(注：X表示对应表格中的元素)
1.(2024·河北卷)侯氏制碱法工艺流程中的主反应为QR+YW3+XZ2+
W2Z===QWXZ3+YW4R，其中W、X、Y、Z、Q、R分别代表相关化学元素。下列说法正确的是(　　)
A.原子半径：WB.第一电离能：XC.单质沸点：ZD.电负性：W侯氏制碱法主反应的化学方程式为NaCl+NH3+CO2+H2O===
NaHCO3↓+NH4Cl，则可推出W、X、Y、Z、Q、R分别为H、C、N、O、Na、Cl。一般原子的电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小，则原子半径H解析
项错误；O2、Cl2为分子晶体，相对分子质量越大，沸点越高，二者在常温下均为气体，Na在常温下为固体，则沸点O2解析
2.(2024·甘肃卷)X、Y、Z、W、Q为短周期元素，原子序数依次增大，最外层电子数之和为18。Y原子核外有两个单电子，Z和Q同族,
Z的原子序数是Q的一半，W元素的焰色试验呈黄色。下列说法错误的是(　　)
A.X、Y组成的化合物有可燃性
B.X、Q组成的化合物有还原性
C.Z、W组成的化合物能与水反应
D.W、Q组成的化合物溶于水呈酸性
X、Y、Z、W、Q为短周期元素，W元素的焰色试验呈黄色，W为Na元素；Z和Q同族，Z的原子序数是Q的一半，则Z为O元素、Q为S元素；Y原子核外有两个单电子且原子序数小于Z，Y为C元素;
X、Y、Z、W、Q的最外层电子数之和为18，则X的最外层电子数为18-4-6-1-6=1，X可能为H元素或Li元素。若X为H元素，H元素与C元素组成的化合物为烃，烃能够燃烧，若X为Li元素，Li元素
解析
与C元素组成的化合物也具有可燃性，A项正确；X、Q组成的化合物中Q(即S)元素呈-2价，为S元素的最低价，具有还原性，B项正确；Z、W组成的化合物为Na2O、Na2O2，Na2O与水反应生成NaOH，Na2O2与水反应生成NaOH和O2，C项正确；W、Q组成的化合物Na2S属于强碱弱酸盐，其溶于水所得溶液呈碱性，D项错误。
解析
3.(2024·贵州卷)某化合物由原子序数依次增大的短周期主族元素
W、X、Y、Z、Q组成(结构如图)。X的最外层电子数等于内层电子数，Y是有机物分子骨架元素，Q和W能形成两种室温下常见的液态化合物。下列说法错误的是(　　)
A.第一电离能：YB.该化合物中Q和W之间可形成氢键
C.X与Al元素有相似的性质
D.W、Z、Q三种元素可形成离子化合物
X的最外层电子数等于内层电子数，则X的核外电子排布式为1s22s2，X为Be元素，W只能形成一条共价键，结合W的位置可知W为H元素，Y是有机物分子骨架元素，则Y为C元素，Q和W能形成两种室温下常见的液态化合物，则Q为O元素，则Z为N元素。同一周期，从左到右，元素的第一电离能呈增大的趋势，N原子中2p能级上电子为半满结构，较为稳定，第一电离能大于同周期
解析
与之相邻的元素，则第一电离能：C解析
4.如图所示化合物是制备某些药物的中间体，其中W、X、Y、Z、Q均为短周期元素，且原子序数依次增大，分子中的所有原子均满足稀有气体的稳定电子构型，Z原子的电子数是Q的一半。下列说法正确的是(　　)
A.简单氢化物的稳定性：Z>Q
B.第一电离能：X>Y
C.基态原子的未成对电子数：X>Q
D.原子半径：Z由W、X、Y、Z、Q均为短周期元素，且原子序数依次增大，分子中的所有原子均满足稀有气体的稳定电子构型，Z原子的电子数是Q的一半，图中W含有1个化学键，原子序数最小，故W为H元素，X含有4个共价键，故X为C元素，Z和Q都含2个共价键，且Z原子的电子数是Q的一半，故Z为O元素，Q为S元素，Y含3个共价键，而且原子序数介于C和O之间，故Y为N元素。非金属性O>S，故简
解析
单氢化物的稳定性Z>Q，A项正确；由于同一周期从左到右第一电离能呈现增大的趋势，故第一电离能Y>X，B项错误；基态原子中C原子的未成对电子数为2个，S原子的未成对电子数也为2个，故基态原子的未成对电子数X=Q，C项错误；原子半径O>H，故原子半径Z>W，D项错误。
解析
5.物质W常用作漂白剂和氧化剂，其构成元素均为短周期主族元素，各元素原子半径与原子序数的关系如图所示，实验室中常用CS2洗涤残留在试管壁上的N单质。下列说法错误的是(　　)
A.X、Z形成的化合物与M、N形成的化合物可以发生氧化还原反应
B.实验室中用CS2洗涤残留在试管壁上的N单质，利用了N单质的还原性
C.Z的氢化物的沸点不一定大于Y的氢化物的沸点
D.化合物W常用作氧化剂，不宜在高温下使用
物质W常用作漂白剂和氧化剂，其构成元素均为短周期主族元素,各元素原子半径与原子序数的关系如题图所示，由物质W的结构可知，X只形成了1个共价键，X位于第一周期，为H元素，Y、Z位于第二周期，M、N位于第三周期；实验室中常用CS2洗涤残留在试管壁上的N单质，则N为S元素；Y形成4个共价键，Z形成2个共价键，M形成+1价阳离子，则Y为C元素，Z为O元素，M为Na
解析
元素。X、Z形成的化合物为水和过氧化氢，M、N形成的化合物为硫化钠，过氧化氢能够与硫化钠发生氧化还原反应，A项正确;
N的单质为硫，硫单质为非极性分子，CS2为非极性溶剂，根据相似相溶原理，硫单质易溶于CS2，所以实验室中用CS2洗涤残留在试管壁上的硫单质，与S单质的还原性无关，B项错误；Y的氢化物为烃，Z的氢化物为水、双氧水，碳原子数较多的烃常温下为固
解析
态，其沸点高于水和双氧水，Z的氢化物的沸点不一定高于Y的氢化物的沸点，C项正确；W分子中含有H—O—O—H键结构，结合过氧化氢的性质可知，化合物W具有强氧化性，可用作氧化剂，但过氧化氢不稳定，该物质不宜在高温下使用，D项正确。
解析(共33张PPT)
微专题4　晶胞结构分析
专题三　物质结构与性质
1.(2024·湖北卷)黄金按质量分数分级，纯金为24K。Au-Cu合金的三种晶胞结构如图，Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列说法错误的是(　　)
A.Ⅰ为18K金
B.Ⅱ中Au原子的配位数是12
C.Ⅲ中最小核间距Au-CuD.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，Au原子与Cu原子个数比依次为1∶1、1∶3、3∶1
由24K金的质量分数为100%，则18K金的质量分数为×100%=
75%，Ⅰ中Au原子和Cu原子个数比值为1∶1，则Au元素的质量分数为×100%≈75%，为18K金，A项正确。Ⅱ中Au原子处于立方体的八个顶点，Au原子的配位数指距离最近的Cu原子个数，Cu原子处于晶胞面心处，类似于二氧化碳晶胞结构，二氧化碳分子周围距离最近的二氧化碳分子有12个，则Au原子的配位数为12,
B项正确。设Ⅲ的晶胞参数为a，Au-Cu的核间距为a，Au-Au的
解析
最小核间距也为 a，最小核间距Au-Cu=Au-Au，C项错误。Ⅰ中,
Au原子处于晶胞内部，Cu原子处于晶胞的八个顶点，二者原子个数比为1∶1；Ⅱ中，Au原子处于晶胞的八个顶点，Cu原子处于晶胞面心，二者原子个数比为8×∶6×=1∶3；Ⅲ中，Au原子处于晶胞的面心，Cu原子处于顶点，二者原子个数比为6×∶8×= 3∶1；D项正确。
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2.(2024·河北卷)金属铋及其化合物广泛应用于电子设备、医药等领域。如图是铋的一种氟化物的立方晶胞及晶胞中MNPQ点的截面图，晶胞的边长为a pm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
(　　)
解析
解析
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4.(2024·黑吉辽卷)某锂离子电池电极材料结构如图。结构1是钴硫化物晶胞的一部分，可代表其组成和结构；晶胞2是充电后的晶胞结构；所有晶胞均为立方晶胞。下列说法错误的是(　　)
解析
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1.晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法
2.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原子与相邻4个C原子以共价键结合，形成正四面体结构；
(2)键角均为109°28'；
(3)最小碳环由6个C原子组成且6个C原子不在同一平面内；
(4)每个C原子参与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原子与4个O原子以共价键结合，形成正四面体结构；
(2)每个正四面体占有1个Si原子，4个“O”，因此二氧化硅晶体中Si原子与O原子的个数比为1∶2；
(3)最小环上有12个原子，即6个O原子、6个Si原子
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
1.(2024·湖南卷)Li2CN2是一种高活性的人工固氮
产物，其合成反应为2LiH+C+N2 Li2CN2+H2，
晶胞如图所示，下列说法错误的是(　　)
A.合成反应中，还原剂是LiH和C
B.晶胞中含有的Li+个数为4
C.每个周围与它最近且距离相等的Li+有8个
D.为V形结构
LiH中H元素为-1价，由图中化合价可知，N元素为-3价，C
元素为+4价，根据反应2LiH+C+N2 Li2CN2+H2可知，H元素由
-1价升高到0价，C元素由0价升高到+4价，N元素由0价降低到-3价,由此可知还原剂是LiH和C，A项正确；根据均摊法可知，Li+位于晶胞的面上，则含有的Li+个数为8×=4，B项正确；观察位于体
解析
心的可知，与它最近且距离相等的Li+有8个，C项正确；的中心原子C原子的价层电子对数为2+×(4+2-3×2)=2，且与CO2互为等电子体，可知为直线形分子，D项错误。
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2.(2024·甘肃卷)β-MgCl2晶体中，多个晶胞无隙并置而成的结构如图甲所示，其中部分结构显示为图乙，下列说法错误的是(　　)
A.电负性：MgC.晶体中存在范德华力 D.Mg2+的配位数为3
电负性越大的元素吸引电子的能力越强，活泼金属的电负性小于活泼非金属，因此，Mg元素的电负性小于Cl元素，A项正确；金属晶体包括金属单质及合金，单质Mg是金属晶体，B项正确；由晶体结构可知，该结构中存在层状结构，层与层之间存在范德华力，C项正确；由图乙中结构可知，每个Mg2+与周围6个Cl-最近且距离相等，因此，Mg2+的配位数为6，D项错误。
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3.锆(Zr)是重要的战略金属，可从其氧化物中提取。如图是某种锆的氧化物晶体的立方晶胞，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是(　　)
解析
4.晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1)，进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是(　　)
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