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专题2　物质的结构与性质　元素周期律
纲 举 目 张
考向1　核素　同位素
1. (2024·北京卷)我国科研人员利用激光操控方法，从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子，实现了对同位素41Ca的灵敏检测。41Ca的半衰期(放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间)长达10万年，是14C的17倍，可应用于地球科学与考古学。下列说法正确的是( 　　)
A. 41Ca的原子核内有21个中子
B. 41Ca的半衰期长，说明41Ca难以失去电子
C. 41Ca衰变一半所需的时间小于14C衰变一半所需的时间
D. 从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程属于化学变化
2. (2024·广东卷)嘀嗒嘀嗒，时间都去哪儿了！计时器的发展史铭刻着化学的贡献。下列说法不正确的是( 　　)
A. 制作日晷圆盘的石材，属于无机非金属材料
B. 机械表中由钼、钴、镍、铬等元素组成的发条，其材质属于合金
C. 基于石英晶体振荡特性计时的石英表，其中石英的成分为SiC
D. 目前“北京时间”授时以铯原子钟为基准，Cs的质子数为55
考向2　化学用语、化学键、分子结构
3. (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：
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
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：
5. (2024·湖南卷)下列化学用语表述错误的是( 　　)
A. NaOH的电子式：
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：
6. (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：
考向3　物质结构与性质
7. (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
8. (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为＋2价
B. 基态原子的第一电离能：Cl＞P
C. 该物质中C和P均采取sp2杂化
D. 基态Ni原子价层电子排布式为3d84s2
9. (2024·安徽卷)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正确的是( 　　)
A. 键角：NH3＞NO
B. 熔点： NH2OH＞[NH3OH]Cl
C. 25 ℃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
10. (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为＋4价，La为＋3价。下列说法错误的是( 　　)
A. 导电时，Ti和La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
11. (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(Cu—64，Au—197)
B. Ⅱ中Au的配位数是12
C. Ⅲ中最小核间距：Au—CuD. Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，Au与Cu原子个数比依次为1∶1、1∶3、3∶1
12. (1) (2024·广东卷节选)一种含Ga、Ni、Co元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元。该合金的晶胞中，粒子个数最简比Co∶Ga∶Ni＝______________，其立方晶胞的体积为　______nm3。
(2) (2023·广东卷节选)由CoCl2可制备AlxCoOy晶体，其立方晶胞如图。Al与O最小间距大于Co与O最小间距，x、y为整数，
则Co在晶胞中的位置为________；晶体中一个Al周围与其最近的O的个数为________。
考向4　元素周期表与元素周期律
13. (2024·新课标卷)我国科学家最近研究的一种无机盐Y3[Z WX 6]2 纳米药物具有高效的细胞内亚铁离子捕获和抗氧化能力。W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且W、X、Y属于不同族的短周期元素。W的外层电子数是其内层电子数的2倍，X和Y的第一电离能都比左右相邻元素的高。Z的M层未成对电子数为4。下列叙述错误的是( 　　)
A. W、X、Y、Z四种元素的单质中Z的熔点最高
B. 在X的简单氢化物中X原子轨道杂化类型为sp3
C. Y的氢氧化物难溶于NaCl溶液，可以溶于NH4Cl溶液
D. Y3[Z WX 6]2中WX－提供孤电子对与Z3＋形成配位键
14. (2024·湖北卷)主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大，X、Y的价层电子数相等，Z的价层电子所在能层有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
15. (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：ZR3＜YR3
B. 最高价氧化物的水化物的酸性：Z＜W
C. 第一电离能：Z＜X＜W
D. ZX和WX空间结构均为平面三角形
16. (2023·福建卷)某含锰着色剂的化学式为XY4MnZ2Q7，Y、X、Q、Z为原子序数依次增大的短周期元素，其中XY具有正四面体形空间结构，Z2Q结构如图所示。下列说法正确的是( 　　)
A. 键角：XY3>XY
B. 简单氢化物沸点：X>Q>Z
C. 第一电离能：X>Q>Mn
D. 最高价氧化物对应的水化物酸性：Z>X
17. (2023·广东卷)化合物XYZ4ME4可作肥料，所含的5种元素位于主族，在每个短周期均有分布，仅有Y和M同族。Y的基态原子价层p轨道半充满，X的基态原子价层电子排布式为nsn－1，X与M同周期，E在地壳中含量最多。下列有关说法正确的是( 　　)
A. 元素电负性：E>Y>Z
B. 氢化物沸点：M>Y>E
C. 第一电离能：X>E>Y
D. YZ3和YE的空间结构均为三角锥形
1. (2024·合肥二模)下列有关说法正确的是( 　　)
A. 键角∠OCH：CH3OH＞HCHO
B. 酸性：HCOOH＜CH3COOH
C. 单乙醇胺可捕集CO2的原因是其含有的氨基呈碱性
D. HCHO分子间存在氢键
2. (2024·武汉二模)磷的两种含氧酸的结构信息如图所示。下列说法正确的是( 　　)
A. 二者σ键数目均为6
B. 磷原子均为sp2杂化
C. Na2HPO3为酸式盐
D. 分子间均存在氢键
3. (2024·福建省5月)下列化学用语表达正确的是( 　　)
A. 的名称为乙二酸乙二酯
B. 空间填充模型 既可以表示甲烷分子，也可以表示四氯化碳分子
C. BF3的价层电子对互斥(VSEPR)模型：
D. 基态铍原子最外层电子的电子云轮廓图：
4. (2024·烟台、德州一模)某离子液体由原子序数依次增大的短周期元素X、Y、Z、W、M组成，结构简式如图。其中Y、Z位于同周期相邻主族，W和M的p轨道均含一个未成对电子。下列说法错误的是( 　　)
A. 简单离子半径：W＜Z＜M
B. 第一电离能：W＜Y＜Z
C. 该离子液体的阴、阳离子均含有配位键
D. ZX5中Z的杂化方式为sp3d
能力1　原子结构与元素的性质
1. 常见基态原子、离子的简化电子排布式
微粒 简化电子排布式 微粒 简化电子排布式
Cu ____________________ Cu＋ ________________
Fe ____________________ Fe2＋ ________________
Cr ____________________ Cr3＋ ________________
Mn ____________________ Mn2＋ ________________
Zn ____________________ Zn2＋ ________________
Ti ____________________ Ti2＋ ________________
Ni ____________________ Ni2＋ ________________
微粒 简化电子排布式 价层电子排布式
Cu2＋ ________________ ________
Fe3＋ ________________ ________
As ________________________ ____________
Br ________________________ ____________
Br－ ________________________ ____________
Co ____________________ ____________
Co2＋ ________________ ________
2. 元素周期律与元素的性质
(1)第一电离能
1～36号元素的第一电离能
[说明]
①同周期元素从左到右，第一电离呈增大趋势，但由于ⅡA、ⅤA族元素价层电子为全充满或半充满的稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素。如：I1(N)＞I1(O)，I1(P)＞I1(S)。
②同主族元素从上到下，第一电离能减小。
(2)主族元素的电负性
①同周期元素从左到右，电负性增大。
②同主族元素从上到下，电负性减小。
(3)主族元素的性质(填“增强”或“减弱”)
性质 同周期(从左到右) 同主族(从上到下)
电子层数 层数相同 层数增大
金属性(失电子能力) ________ ________
非金属性(得电子能力) ________ ________
原子半径 减小： Si＞P＞S＞Cl 增大：F阴离子半径 减小： P3－＞S2－＞Cl－ 增大： F－阳离子半径 减小： Na＋＞Mg2＋＞Al3＋ 增大： Li＋主要化合价 最高正价升高 (O、F除外) 最高正价相同 (O、F除外)
最高价氧化物对应水化物的酸、碱性 酸性增强：H2SiO3Mg(OH)2>Al(OH)3 酸性减弱：HNO3>H3PO4碱性增强：LiOH氢化物的热稳定性 增强：SiH4(4)元素的推断
依据 突破口 推断结论
根据元素(短周期)在周期表中的特殊位置推断 ①周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)的元素 __________________
②主族序数(最外层电子数)等于周期序数(电子层数)2倍的元素 __________
③主族序数(最外层电子数)等于周期序数(电子层数)3倍的元素 ______
④周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)2倍的元素 ________
⑤周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)3倍的元素 ________
⑥最高正价是最低负价绝对值3倍的元素 ______
⑦最高正价不等于主族序数的元素 __________
⑧短周期中原子半径最小的元素 ______
⑨短周期中原子半径最大的元素 ________
⑩W与X是同主族的短周期元素，X的原子序数是W的2倍 W是______，X是______
最高正价与最低负价代数和为6的元素 ________
最高正价与最低负价代数和为4的元素 ______
最高正价与最低负价代数和为2的元素 __________
最高正价与最低负价代数和为0的元素 ________________
根据金属性、非金属性推断 短周期中金属性最强的元素 ________
非金属性最强的元素 ______
常见的半导体材料的元素 ________
根据含量推断 空气中含量最多的元素 ______
地壳中含量最多的元素 ______
地壳中含量最多的金属元素 ________
根据特殊性质推断 形成化合物种类最多、其单质是硬度最大的物质的元素 ______
气态氢化物溶于水显碱性的元素 ______
密度最小的气体的元素 ______
气态氢化物能和它的氧化物在常温下反应生成该元素的单质的元素 ______
气态氢化物和最高价氧化物对应水化物能反应生成离子化合物的元素 ______
同主族并且能够形成离子化合物的两种元素 ______________________
同周期的三种元素，最高价氧化物对应水化物两两之间反应生成盐和水 ____________________________
能力2　化学键的类型与判断
1. 离子键
(1) 阴阳离子通过静电作用而形成的化学键。
(2) 离子化合物：含有离子键的化合物。
(3) 离子键的强弱判断：一般，阴、阳离子所带的电荷数越多、半径越小，离子键越强。如熔、沸点：MgO>NaCl>CsCl。
2. 共价键
(1) 原子间通过共用电子对而形成的化学键；共价键具有方向性和饱和性。
(2) 共价键的键参数
(3) σ键、π键(以碳原子之间成键为例)
共价键 举例 说明
单键(σ键) ①相同原子之间形成的共价键可能是非极性键，如O2，也可能是极性键，如O3；不同原子之间形成的共价键是极性键，如HCl②分子中的大π键可用符号Π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Π)
双键(1个σ键、1个π键)
三键(1个σ键、2个π键)
大π键
(4) 配位键(属于σ键)
①配合物的组成：以[Cu(NH3)4]SO4为例，如图1所示。
图1
一般来说，配合物内界与外界之间为离子键，电荷相互抵消。
②配体有多个配位原子，与中心原子形成螯合物，如铜离子与乙二胺形成配离子(图2)、金属EDTA(乙二胺四乙酸)螯合物(图3)。
③AlCl3是________化合物，其二聚物的结构式如图4所示。
④举例：冰晶石——六氟合铝酸钠(工业上用于电解制铝，可以降低氧化铝的熔融温度，结构如图5所示)、氢化铝锂(图6)、硼氢化钠(图7)等。
⑤还有其他特殊配体，如π键配位体：CO、环戊二烯基(—C5H5)等含有π键的配位体形成的配合物，如二茂铁、金属羰基化合物等。
[及时巩固]
写出下列物质(或离子)的电子式，并指出其中的化学键类型。
(1) 氯化氢：______，__________；
水：______，__________；
氮气：______，__________；
二氧化碳：______，__________；
次氯酸：______，__________；
过氧化氢：______，__________；
肼(N2H4)：______，__________。
(2) 氯化钠：______，__________；
氧化钠：______，__________；
氯化镁：______，__________；
过氧化钠：______，__________________；
氢氧化钠：______，__________________；
氯化铵：______，__________________。
(3) 羟基：______，__________；
醛基：______，__________；
铵根离子：______，__________；
氢氧根离子：______，__________；
CH3H2：______，__________。
能力3　分子的空间结构
1. 价层电子对互斥模型(VSEPR模型)和空间结构
分子或离子 价层电子对数 电子对的排列方式 VSEPR模型名称 分子或离子的空间结构名称
CO2、CS2、 BeCl2 ______ ________形 ________形
BF3 、SO3、NO、CO ______ ____________形 ____________形
SO2、O3、NO ______ ____________形 ______形
CH4 、CCl4、NH ______ __________形 ____________形
NH3 ______ __________形 __________形
H2O ______ __________形 ______形
2. 杂化类型和分子的空间结构
中心原子杂化类型 举例 键角 空间结构及说明 迁移
sp3杂化 CH4 __________________ __________结构 CCl4、SiCl4、SiH4、NH、SO、PO、ClO、BH
NH3 107° __________形，有1个孤电子对 NF3、PH3、PCl3、H3O＋
H2O 105° ______形，有2个孤电子对 H2S、Cl2O
sp2杂化 BF3 ____________ ____________形 SO3、NO、CO
SO2 ＜120° ______形，含有1个孤电子对 NO
— ____________形 、、
— ________形
sp杂化 BeCl2 ____________ ________形 BeBr2
CO2 ____________ ________形 CS2
HC≡CH ____________ ________形 —
其他 金刚石中的C原子采取sp3杂化；晶体硅中的Si原子采取sp3杂化；二氧化硅晶体中的Si原子采取sp3杂化；石墨中的C原子采取sp2杂化
3. 键角大小比较
(1)中心原子杂化类型不同时，键角：sp＞
sp2＞sp3。如键角：CO2______CH4。
(2) 中心原子杂化类型相同时，孤电子对数越______，键角越______。如键角：CH4______NH3______H2O。
(3) 在空间结构相同情况下：
①中心原子的电负性越大，共价键极性越大，键角越大。如键角：NH3______PH3。
②中心原子相同时，配位原子的电负性越大，键角越小。如键角：NF3______NCl3、OF2______H2O。
能力4　极性分子与非极性分子　超分子
1. 极性分子与非极性分子
[及时巩固]
举例 分子的对称性 分子的极性
CCl4、CF4、SiCl4、SiH4 ________ ______________
CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3 ______ ____________
NH3、NF3、NCl3、PCl3 __________ ____________
H2O、H2S、H2O2、N2H4 __________ ____________
SO3、BF3、BCl3 ________ ______________
HCHO __________ ____________
SO2 __________ ____________
2. 超分子
(1) 定义：超分子是由__________________的分子通过__________________形成的分子聚集体。
(2) 超分子定义中的分子是广义的，包括离子。超分子有的是有限的，有的是无限伸展的。超分子的两个重要特征是____________和__________。
能力5　分子间作用力(范德华力与氢键)
1. 范德华力与氢键的比较
分子间作用力 范德华力 氢键
存在 分子间 分子间或分子内
强弱判断 组成结构相似，相对分子质量越大，范德华力越强 在X—H…Y中，X、Y元素的电负性越大，半径越小，形成的氢键越强(X、Y为N、O、F)
对物质性质的影响 熔、沸点(物理性质) 熔、沸点，溶解度(物理性质)
说明 氢键的作用力大于范德华力
2. 氢键对物质性质的影响
(1) 同主族氢化物的沸点比较
(2) 氢键对物质性质的影响
氢键图示 对性质的影响(举例)
HF形成分子间氢键乙酸以分子间氢键缔合(二聚体结构)形成分子内氢键 分子间氢键使物质沸点较高 沸点：NH3>PH3沸点：HF>HCl沸点：C2H5OH>CH3OCH3
HF分子间存在氢键 HF可形成二聚体(HF)2，导致实验测量出HF的相对分子质量大于20
分子内氢键使物质沸点较低 沸点：
使物质易溶于水 NH3、C2H5OH、H2O2、CH3COOH等易溶于水
解释一些特殊现象 水结冰体积膨胀(水分子间形成氢键，体积大，密度小)
能力6　晶体类型与性质
1. 常见的几种典型晶体的晶胞结构图及其主要性质
化学式 晶胞 晶体类型 微粒间作用力 熔、沸点 配位数
CO2 分子晶体 分子间作用力 较低 12
H2O(冰) 分子晶体 分子间作用力和氢键 较低 —
NaCl 离子晶体 离子键 较高 6
CsCl 离子晶体 离子键 较高 8
C(金刚石) 共价晶体 共价键 很高 —
SiO2 共价晶体 共价键 高 —
[注意]①石墨是层状结构，同层内，碳原子采取________杂化，以__________相结合形成________________结构。所有碳原子的p轨道相互平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。②层 与层之间以____________维系。石墨晶体中，既有__________，又有____________，属于______________。
2. 晶胞中粒子数目的计算
3. 晶体密度的计算
(1) 晶体密度：ρ＝＝。
(2) 1个微粒的质量：m＝(M为摩尔质量，NA为阿伏加德罗常数)。
(3) 晶胞的体积：V＝a3(立方体)或abc(长方体)。
4. 晶体熔、沸点高低的判断规律
(1) 不同类型晶体的熔、沸点的判断
一般来说，共价晶体>离子晶体>分子晶体(金属晶体有高有低)。
(2) 同种类型晶体的熔、沸点的判断
晶体类型 比较方法 举例(熔、沸点)
共价晶体 原子半径小的键长短→键能大→晶体的熔、沸点高 金刚石>碳化硅>硅
离子晶体 阴、阳离子的电荷数越多、离子半径越小，晶格能越大，离子晶体的熔、沸点越高 MgO>NaCl>CsCl
分子晶体 ①组成、结构相似的物质，存在氢键的物质的熔、沸点高②组成、结构相似的物质，无氢键时，一般相对分子质量越大，熔、沸点越高③分子极性越大，熔、沸点越高④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低 ①HF>HCl②HI>HBr>HCl③CO>N2④正戊烷>异戊烷>新戊烷
金属晶体 离子半径越小、所带电荷越多，熔、沸点越高 Al>Mg>Na；Li>Na>K
类型1　化学用语
例1　(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
类型2　物质的结构与性质
例2　(2024·安庆二模)羟胺(NH2OH)是白色片状晶体，熔点为32.05 ℃，极易溶于水，受热易分解生成NH3和N2，常用作还原剂，也用作合成抗癌药和农药的原料。羟胺结构可看作是氨分子内的1个氢原子被羟基取代而形成。
已知：N2H4＋H2ON2H＋OH－　K1＝8.7×10－7
NH2OH＋H2ONH3OH＋＋OH－　Kb＝8.7×10－9
下列有关说法正确的是( 　　)
A. 羟胺的碱性比氨强
B. H2O、NH与NH2OH的VSEPR模型相同
C. 羟胺极易溶于水主要原因是形成分子内氢键
D. ∠HNH大小：NH2OH>NH
例3　(2024·德州一模)一种镍磷化合物催化氨硼烷(BH3NH3)水解释氢的可能机理如图所示。下列说法错误的是( 　　)
A. 氨硼烷中不含sp2－s σ键
B. 氨硼烷水解的最终产物为H2和NH4[B(OH)4]
C. 固态氨硼烷为分子晶体
D. 用D2O代替H2O作反应物，有D2生成
例4　(2024·全国甲卷)ⅣA族元素具有丰富的化学性质，其化合物有着广泛的应用。回答下列问题：
(1)该族元素基态原子核外未成对电子数为______，在与其他元素形成化合物时，呈现的最高化合价为________。
(2)CaC2俗称电石，该化合物中不存在的化学键类型为________(填字母)。
a. 离子键 b. 极性共价键
c. 非极性共价键 d. 配位键
(3)早在青铜器时代，人类就认识了锡。锡的卤化物熔点数据如下表：
物质 SnF4 SnCl4 SnBr4 SnI4
熔点/℃ 442 －34 29 143
结合变化规律说明原因：________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________。
(4)一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷，其中电负性最大的元素是______，硅原子的杂化轨道类型为____________。
(5)结晶型PbS可作为放射性探测器元件材料，其立方晶胞如图所示。其中Pb的配位数为______。设NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体密度为______g/cm3(列出计算式，Pb—207)。
例5　(2024·浙江卷1月)氮和氧是构建化合物的常见元素。
已知：。
回答下列问题：
(1)某化合物的晶胞如图，其化学式是____________________，晶体类型是____________。
(2)下列说法正确的是________(填字母)。
A. 电负性：B＞N＞O
B. 离子半径：P3－＜S2－＜Cl－
C. 第一电离能：Ge＜Se＜As
D. 基态Cr2＋的简化电子排布式：[Ar]3d4
(3)①H2N—NH2＋H＋―→H2N—NH，其中—NH2的N原子杂化方式为________；
比较键角∠HNH：H2N—NH2中的—NH2______(填“>”“<”或“＝”)H2N—NH中的—NH，请说明理由：__________________________________________________________。
②将HNO3与SO3按物质的量之比1∶2发生化合反应生成A，测得A由2种微粒构成，其中之一是NO。比较氧化性强弱：NO______(填“>”“<”或“＝”)HNO3；写出A中阴离子的结构式：______。
类型3　元素周期表及其元素周期律
例6　(2024·合肥二模)某医疗上常用抑酸剂{W[Q(ZX)2YZ3]}的结构如图所示。X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的短周期主族元素，基态Y、Z原子的未成对电子数目相同。下列说法正确的是( 　　)
A. 电负性：Z＞X＞Y
B. 基态Q原子的价层电子排布式为3s23p2
C. 简单氧化物中离子键成分的百分数：W＜Q
D. 1 mol该抑酸剂最多可消耗4 mol H＋
1. (2024·黄山二模)下列化学用语表述正确的是( 　　)
A. 基态22Ti原子的价层电子轨道表示式：
B. 用电子云轮廓图表示H2中的σ键形成的示意图：
C. SO3的VSEPR模型：
D. 2－甲基－1－丁醇的键线式：
2. (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
3. (2024·湖南卷)Li2CN2是一种高活性的人工固氮产物，其合成反应为2 LiH＋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CN周围与它距离最近且相等的Li＋有8个
D. CN为V形结构
4. (2024·北京卷) 锡(Sn)是现代“五金”之一，广泛应用于合金、半导体工业等。
(1)Sn位于元素周期表的第5周期ⅣA族。写出Sn的基态原子最外层轨道表示式：______。
(2)SnCl2和SnCl4是锡的常见氯化物，SnCl2可被氧化得到(如图)。
①SnCl2分子的VSEPR模型名称是______________。
②SnCl4的Sn—Cl是由锡的____________轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键。
(3)白锡和灰锡是单质Sn的常见同素异形体。二者晶胞如图所示，白锡具有体心四方结构；灰锡具有立方金刚石结构。
①灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有______个。
②若白锡和灰锡的晶胞体积分别为V1nm3和V2nm3，则白锡和灰锡晶体的密度之比是______。
(4)单质Sn的制备：将SnO2与焦炭充分混合后，于惰性气氛中加热至800 ℃，由于固体之间反应慢，未明显发生反应。若通入空气在800 ℃下，SnO2能迅速被还原为单质Sn，通入空气的作用是__________________________________________________________。
专题2　物质的结构与性质　元素周期律
【高考溯源】
1. A
2. C　【解析】 石英的成分为SiO2，C错误。
3. A　【解析】 H2O2是共价化合物，电子式为，A错误。
4. B　【解析】 亚铜氨溶液中Cu为＋1价，因此[Cu(NH3)2]2＋化学式书写错误，B错误。
5. C　【解析】 NaCl溶液中，半径较大的离子为Cl－，选项中水合离子中心离子的电荷符号标反了，C错误。
6. A　【解析】 O3分子的球棍模型为V形，B错误；第1能层不存在p轨道，C错误；p－p π键为“肩并肩”成键，D错误。
7. A　【解析】 VSEPR模型与分子的空间结构可能不同，如NH3的VSEPR模型为四面体形，空间结构为三角锥形，A错误。
8. C　【解析】 从催化剂结构分析，Ni的四个配体是两个中性分子和两个Cl－，Ni 的化合价为＋2，A正确；P采用sp3杂化，C错误。
9. D　【解析】 NH3中N为sp3杂化，NO中N为sp2杂化，因此键角：NO>NH3，A错误；NH2OH为分子晶体，根据资料信息可知，[NH3OH]Cl为盐，属于离子晶体，因此熔点：NH2OH<[NH3OH]Cl, B错误；[NH3OH]Cl和NH4Cl均为强酸弱碱盐，水解溶液显酸性，对应碱分别为NH2OH和NH3·H2O，且Kb(NH3·H2O)>Kb(NH2OH)，所以同浓度下[NH3OH]Cl水解程度更大，酸性更强，pH更小，C错误；一般情况下原子电负性越强、半径越小，形成的氢键越强，所以氢键的强弱：O—H…O>N—H…N，D正确。
10. B　【解析】 导电过程中Li＋迁移导电，不涉及得失电子，Ti和La的价态不变，A正确；若x＝，根据化合物化合价代数和为0可计算出y＝，空位数＝1－－＝，Li＋和空位数目不相等，B错误；与体心最邻近的O原子位于12个棱心，C正确；导电时带正电的Li＋移动方向与电流方向相同，则与空位移动方向相反，D正确。
11. C　【解析】 按照质量分数分级，纯金为100%，对应24K，则18K金的质量分数大约为75%，晶胞Ⅰ的构成为AuCu，Au的质量分数为×100%≈75.5%，A正确；Ⅱ为立方晶胞，Au的配位数为12，B正确；Au—Cu与Au—Au的最小核间距相等，均等于晶胞面对角线的一半，C错误；根据均摊法：Ⅰ中Au为1个，Cu为1个，比例为1∶1，Ⅱ中Au为1个，Cu为3个，比例为1∶3，Ⅲ中Au为3个，Cu为1个，比例为3∶1，D正确。
12. (1)2∶1∶1　8a3　(2)体心　12
【解析】 (1)合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元，取Ga为晶胞顶点，晶胞面心也是Ga，Ni处于晶胞棱心和体心，Ga和Ni形成类似氯化钠晶胞的结构，晶胞中Ga和Ni形成的8个小正方体体心为Co，故晶胞中Ga、Ni个数为4，Co个数为8，粒子个数最简比Co∶Ga∶Ni＝2∶1∶1，晶胞棱长为两个最近的Ga之间(或最近的Ni之间)的距离，为2a nm，故晶胞的体积为8a3 nm3。
13. A　【解析】 结合信息推断，W、X、Y、Z依次是C、N、Mg、Fe。金刚石、石墨的熔点都高于铁，A错误；氨气分子中氮的轨道杂化类型是sp3，B正确；氯化铵溶液显酸性，可溶解氢氧化镁，C正确；Mg3[Fe(CN)6]2 中CN－提供孤电子对与Fe3＋形成配位键，D正确。
14. D　【解析】 W、X、Y、Z分别为H、O、S、K。S的电负性强于H，A错误；H2SO3为弱酸，H2SO4为强酸，酸性：H2SO4>H2SO3，B 错误；基态H原子有1个未成对电子，基态O原子有2个未成对电子，C错误；K2O溶于水形成KOH，显碱性，S的氧化物SO2、SO3溶于水均形成酸，因此pH：Z>Y，D正确。
15. D　【解析】 R、W、Z、X、Y分别是H、C、N、O、P元素。ZR3、YR3分别是NH3、PH3，NH3能形成分子间氢键、PH3不能形成分子间氢键，所以沸点：NH3＞PH3，A错误；非金属性：N＞C，所以最高价氧化物的水化物的酸性：HNO3＞H2CO3，B错误；同周期主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但ⅡA族、ⅤA族元素第一电离能大于其相邻元素，第一电离能：N＞O＞C，C错误。
16. C　【解析】 Y、X、Q、Z分别为H、N、O、P。NH3和NH中心原子都是sp3杂化，NH3中N原子有1个孤电子对，空间结构为三角锥形，NH不含孤电子对，空间结构为正四面体形，因孤电子对对成键电子对的排斥作用大于成键电子对间的排斥作用，故键角：NH3NH3>PH3，B错误；同主族元素第一电离能从上到下逐渐减小，同周期主族元素第一电离能呈增大趋势，N原子2p轨道为半充满的稳定结构，第一电离能：N>O，故第一电离能：N>O>Mn，C正确；元素非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物酸性越强，故酸性：H3PO417. A　【解析】 E在地壳中含量最多，则E为氧元素，X的基态原子价层电子排布式为nsn－1，所以X为镁或锂，Y的基态原子价层p轨道半充满，所以可能为氮或磷，Y和M同族，根据X与M同周期，再结合化合物XYZ4MO4中元素化合价代数和为零，可确定Z为氢元素、M为磷元素、X为镁元素、Y为氮元素。磷化氢、氨气、水均为分子晶体，氨气、水中均存在氢键，沸点较高，磷化氢中没有氢键，沸点低，沸点：H2O＞NH3＞PH3，B错误；同周期从左到右，元素的第一电离能总体呈增大趋势，但ⅡA族和ⅤA族反常，第一电离能：N＞O＞Mg，C错误；NH3分子中的中心原子N的价层电子对数为4，有1个孤电子对，空间结构为三角锥形，NO中的中心原子N的价层电子对数为3，没有孤电子对，NO空间结构为平面三角形，D错误。
【模考前沿】
1. C　【解析】 CH3OH分子中C原子价层电子对数为4，为sp3杂化，是四面体形结构，HCHO分子中C原子价层电子对数为3，为sp2杂化，是平面三角形结构，因此CH3OH分子中键角∠OCH小于HCHO分子中键角∠OCH，A错误；甲基是推电子基团，使羧基中羟基的极性减小，则酸性减小，即酸性：HCOOH＞CH3COOH，B错误；甲醛分子中不存在氢键，D错误。
2. D　【解析】 H3PO3中含6个σ键，H3PO4中含7个σ键，A错误；H3PO3、H3PO4中P原子价层电子对数都是4，磷原子都采用sp3杂化，B错误；H3PO3是二元酸，所以Na2HPO3为正盐，C错误，两种酸分子中羟基能形成分子间氢键，D正确。
3. C　【解析】 名称为乙二酸二乙酯，A错误；Cl原子的半径比C原子大，该空间填充模型不能表示CCl4分子，B错误；BF3的中心原子价层电子对数为3，其VSEPR模型为平面三角形，C正确；基态铍原子电子排布式为1s22s2，最外层电子在s轨道，电子云轮廓为球形，D错误。
4. D　【解析】 X为H，Y为C，Z为N，W为Al，M为Cl。NH5可看作NH与H－构成，其中NH中N的价层电子对数为4，其杂化方式为sp3，D错误。
【举题固法】
例1　C　【解析】 中子数为1的氦核素：He，A错误；SiO2为共价晶体，B错误；PCl3的空间结构为三角锥形，D错误。
例2　B　【解析】 与氨气相比， 羟胺中N原子接受氢离子的能力减弱，则羟胺的碱性比氨弱，A错误；H2O、NH与NH2OH的中心原子杂化方式均为sp3，VSEPR模型均为四面体形，B正确；羟胺中含有羟基和氨基，羟胺极易溶于水的主要原因是可以与水形成分子间氢键，C错误；NH与NH2OH的中心原子杂化方式均为sp3，NH2OH中的N有一个孤电子对，孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力，则∠HNH大小：NH>NH2OH，D错误。
例3　D　【解析】 氨硼烷中N和B原子的价层电子对数都是4，都是sp3杂化，只含sp3－s σ键，A正确；水解过程中B原子所连的H原子被—OH取代，最终得到NH4[B(OH)4]和H2，B正确；固态氨硼烷属于分子晶体，C正确；水解过程中B原子所连的H原子被—OH 取代，用D2O代替H2O作反应物，则有HD生成，D错误。
例4　(1)2　 ＋4　 (2)bd　 (3)SnF4属于离子晶体，熔、沸点较高，SnCl4、SnBr4、SnI4属于分子晶体，熔、沸点较低，随着相对分子质量的增大，范德华力增大，熔、沸点逐渐升高　(4)C　 sp3杂化　 (5)6　
【解析】 (2)CaC2属于离子化合物，该化合物中存在的化学键类型为离子键和C内部的非极性共价键，不含有的是极性共价键和配位键。(5)以体心黑球为例，与其距离最近且相等的白球分别位于立方体六个面的面心，结合化学式可知Pb的配位数为6，根据均摊法计算可知，黑球的个数为12×＋1＝4，白球的个数为8×＋6×＝4，即晶胞中含有4个PbS，则晶胞的密度为ρ＝＝＝g/cm3。
例5　(1)CrCl2·4H2O　分子晶体　(2)CD　(3) ①sp3　＜　—NH2有孤电子对，孤电子对对成键电子排斥力大，键角变小　②＞　－
【解析】 (2)同一周期从左到右，主族元素电负性依次增强，电负性：O＞N＞B，A错误；核外电子排布相同，核电荷数越大，半径越小，故半径：P3－＞S2－＞Cl－，B错误。(3)①—NH2中心原子价层电子对数3＋＝4，故杂化方式为sp3；—NH2中心原子价层电子对数为4，有1个孤电子对，—NH中心原子价层电子对数为4＋＝4，无孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，故键角：H2N—NH2中的—NH2＜H2N—NH中的—NH。②将HNO3与SO3按物质的量之比1∶2 发生化合反应生成A，测得A由2种微粒构成，其中之一是NO，则A为NO2HS2O7，硝酸失去一个OH－形成NO，得电子能力更强，氧化性更强，故氧化性强弱：NO ＞HNO3；阴离子为HS2O，根据已知可得出其结构式见答案。
例6　D　【解析】 X为H，Y为C，Z为O，W为Na，Q为Al。同一周期从左到右元素的电负性逐渐增大，同一主族从上到下元素的电负性逐渐减小，则电负性：O＞C＞H，A错误；基态Al原子的价层电子排布式为3s23p1，B错误；Na比Al活泼，因此简单氧化物中离子键成分的百分数：Na2O＞Al2O3，C错误。
【能力评价】
1. B　【解析】 Ti为22号元素，基态Ti原子的价层电子排布式为3d24s2，轨道表示式为，A错误；SO3中心原子S的价层电子对数为3＋×(6－2×3)＝3，无孤电子对，VSEPR模型是平面三角形，C错误；的名称为2－丁醇，2－甲基－1－丁醇的键线式为，D错误。
2. B　【解析】 HCl为共价化合物，形成过程为H·＋―→，A错误；NH4ClO4中NH和ClO中心原子价层电子对数均为4，均没有孤电子对，因此阴、阳离子的VSEPR模型和空间结构相同，均为正四面体形，B正确；C60中碳原子为sp2杂化，石墨中碳原子为sp2杂化，金刚石中碳原子为sp3杂化，C错误；NH3分子间存在范德华力和氢键，CO2分子间仅存在范德华力，D错误。
3. D　【解析】 合成反应中H元素、C元素化合价升高，N元素化合价降低，还原剂是LiH和C，A正确；晶胞中Li＋位于面上，1个晶胞中含Li＋的个数为8×＝4，B正确；由图可知，每个CN周围与它距离最近且相等的Li＋有8个，C正确；CN中，中心C原子的价层电子对数为2＋＝2，C原子采取sp杂化，空间结构为直线形，D错误。
4. (1)　(2)①平面三角形　②sp3杂化
(3)① 4　②
(4)与焦炭在高温下反应生成CO，CO将SnO2还原为单质Sn
【解析】 (2)①SnCl2中Sn的价层电子对数为2＋×(4－2×1)＝3，故SnCl2分子的VSEPR模型名称是平面三角形。②SnCl4中Sn的价层电子对数为4＋×(4－4×1)＝4，有4个σ键、无孤电子对，故Sn采取sp3杂化，则SnCl4的Sn—Cl是由锡的sp3杂化轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键。(3)②根据均摊法，白锡晶胞中含Sn原子数为8×＋1＝2，灰锡晶胞中含Sn原子数为8×＋6×＋4＝8，设Sn相对原子质量为M，所以白锡与灰锡的密度之比为∶＝。

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