大题突破(五) 物质结构与性质
(对应复习讲义第181页)
[题型解读]
该题型专题是根据高考化学大题选做题《物质结构与性质》设计的。该题型的特点一般有三类：一类是指定一种重要元素从不同的角度设计若干问题考查物质结构与性质的重点知识；二类是指定若干不同元素或与反应有关的元素，从不同角度设计问题考查结构与性质的差异；三类是根据题干叙述推断出若干元素，然后设计问题考查
物质结构与性质的有关重要知识。类型1 以指定的一种元素为载体考查物质结构与性质
[典例示范]
(15分)(2016·全国卷Ⅰ)锗(Ge)是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题：
①②
(1)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________________，有________个未成对电子。
③
(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________________________________________________________________________。
④
(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因________________________________________________________________________。
熔点/℃ GeCl4 －49.5 GeBr4 26 GeI4 146 83.1 186 沸点/℃ 约400 ⑤
(4)光催化还原CO2制备CH4反应中，带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是________。
⑥
(5)Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为________，微粒之间存在的作用力是________________________________________________________________________。
(6)晶胞有两个基本要素：
①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0，0，0)；1111
，0，?；C为?，，0?。则D原子的坐标⑦参数为________。 B为?2??2?22?
⑧－
②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a＝565.76 pm，其密度为________g·cm3(列出
计算式即可)。,[研题·破题] ①Ge(第四周期ⅣA族)→32个电子――→电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2
②未成对电子是轨道内只有一个电子
③双键或三键―→说明含π键―→π键由p－p轨道“肩并肩”重叠而成，要求原子半径较小 ④熔、沸点较低―→分子晶体
⑤电负性指吸引电子的能力，非金属性越强，电负性越大 ⑥Ge晶体为原子晶体
1
⑦D原子在晶胞的左后下方处
4
构造原理
1 mol晶胞质量⑧ρ＝
1 mol晶胞体积＝
8×M（Ge）
[答案与评分] (1)3d104s24p2 2 (每空2分，共4分) 3aNA
(2)Ge原子半径大，原子间形成的σ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π键 (2分)
(3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似，分子量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强
(2分)
(4)O>Ge>Zn (1分)
(5)sp3 共价键 (每空1分，共2分)
111?(6)①??4，4，4? (2分) ②
8×737
3×10 (2分) 6.02×565.76
[母题变式] (1)Ge元素有＋4价、＋2价两种化合价，其中＋4价的化合物比＋2价的化合物稳定，则GeCl2应具有较强的________(填“氧化性”或“还原性”)。
(2)Ge单晶具有金刚石型结构，Ge原子不能形成密堆积的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 [答案] (1)还原性
(2)Ge晶体中粒子作用力为共价键，而共价键具有方向性和饱和性
[跟踪训练]
钛被称为继铁、铝之后的第三金属，制备金属钛的一种流程如下： 钙钛矿――→过滤
硫酸
硫酸氧钛水/△焙烧C、Cl2Mg/Ar
――→HTiO――→TiO――→TiCl――→Ti 2324过滤高温高温溶液
请回答下列问题：
(1)基态钛原子的价层电子排布图为________，其原子核外共有________种运动状态不同的电子，Ti形成的＋4价化合物最稳定，原因是________。金属钛晶胞如图1所示，为________(填堆积方式)堆积。
(2)已知TiCl4在通常情况下是无色液体，熔点为－37 ℃，沸点为136 ℃，可知TiCl4为________晶体。用锌处理TiCl4的HCl溶液，后经不同处理可得到两种不同的TiCl3·6H2O晶体：[Ti(H2O)6]Cl3(紫色)、[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O(绿色)。两者配位数________(填“相同”或“不同”)，绿色晶体中的配体是________。
(3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如图2所示。化合物乙的沸点明显高于化合物甲，主要原因是________。化合物乙中采取sp3杂化的原子的第一电离能由大到小的顺序为________。
―→ CH3OCH2COCH3―②NH3化合物甲
CH3OCH2CNH2HCH3
①纳米TiO2
化合物乙
图2
(4)硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子，结构如图3所示。该阳离子为________。
(5)钙钛矿晶体的结构如图4所示。钛离子位于立方晶胞的顶点，被________个氧离子包围成配位八面体；钙离子位于立方晶胞的体心，被________个氧离子包围。钙钛矿晶体的化学式为________。
[答案] (1)
3d ↑
4s ↑↓ 22
最外层达到8电子稳定结构 六方最密
－
(2)分子 相同 H2O、Cl
(3)化合物乙分子间形成氢键 N>O>C
＋2n＋
(4)TiO2(或[TiO]n)
(5)6 12 CaTiO3类型2 以同族或有联系的一类元素为载体考查物质结构与性质
[典例示范]
(15分)(2017·全国卷Ⅲ)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：
(1)Co基态原子核外电子排布式________________________________________________________________________。
②③
元素Mn与O中，第一电离能较大的是________，基态原子核外未成对电子数较多的是________。
④
①
↑ 为
(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为________和________。
⑤
(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为________________________________________________________________________，
原因是________________________________________________________________________。
⑥
(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
⑦
(5)MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参
－⑧＋
数为a＝0.420 nm，则r(O2)为________nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a′＝0.448 nm，则r(Mn2)为
________nm。,[研题·破题]
①Co为27号元素―→1s22s22p63s23p63d74s2
②第一电离能指失去一个电子需要的能量，O是非金属难失去电子
③未成对电子指的是一个原子轨道只有一个电子即错误!，O的2p4为
↑↓ ，Mn的3d5为
↑ ↑ ↑ ↑ ↑
④CO2和CH3OH的结构式分别为OCO，CHHHOH?杂化方式分别为sp，sp3
⑤4种物质为CO2、H2、CH3OH、H2O，均为分子晶体。H2O、CH3OH存在分子间氢键，但H2O形成的氢键较多
⑥Mn(NO3)2为离子化合物
⑦面心立方最密堆积―→面对角线上的O2紧密接触―→4r(O2)＝2a
＋－－＋
⑧MnO属于NaCl型结构―→Mn2与O2在棱上紧密接触―→2r(O2)＋2r(Mn2)＝a′＝0.448 nm [答案与评分]
(1)[Ar]3d74s2(或1s22s22p63s23p63d74s2)(2分) O Mn(每空1分，共2分) (2)sp sp3 (每空1分，共2分)
－
－
↑ ↑ (3)H2O>CH3OH>CO2>H2 (1分)
H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大，范德华力较大 (2分，要点不全不给分)
6
(4)离子键和π键(π4键) (每空1分，共2分) (5)0.148 0.076 (每空2分，共4分) [母题变式] (1)CH3OH易溶于水的理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 (2)Co的价电子轨道表示式为________________________________________________________________________。
－
(3)MnO的晶胞参数为a′＝0.448 nm，阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol1，MnO的摩尔质量为71 g/mol，则
－
MnO晶体的密度为________g·cm3。(列式即可)[答案] 1)CH3OH和水均为极性分子，相似相溶，且CH3OH与H2O可形成分子间氢键
(2)
3d ↑↓
4s ↑↓ (3)
4×71
－（0.448×107）3×6.02×1023 ↑↓ ↑ ↑ ↑ [跟踪训练]
太阳能电池板材料除单晶硅外，还有铜、硒、氮、硼、镓、镁、钙等化学物质。
＋
(1)基态亚铜离子(Cu)的价层电子排布式为________；高温下CuO容易转化为Cu2O，试从原子结构角度解释原因：________________________________________________________________________。
(2)氮元素原子的第一电离能在同周期中从大到小排第________位；NaN3是传统安全气囊中使用的气体发生剂，与其阴离子互为等电子体的分子、________________________________________________________________________
－
________(各举1例)，N的立3________________________________________________________________________。
离体
子构
分别型
是是
相关推荐：
loading