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专题四 物质结构与性质
层级一 考点突破
01
1．粒子符号周围数字的含义
考点一 原子结构与核外电子排布
2．粒子中“各数”间的定量关系
(1)原子或离子：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
(2)原子：核电荷数＝质子数＝原子序数＝核外电子数。
(3)阴离子：核外电子数＝质子数＋离子所带电荷数。
(4)阳离子：核外电子数＝质子数－离子所带电荷数。
3．核外电子排布
(1)基态原子核外电子排布常见表示方法(以基态硫原子为例)
①电子排布式：1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4。
②电子排布图(或轨道表示式)：
(2)核外电子排布规则
排布规则 内容
能量最
低原理 在构建基态原子时，电子尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低。如基态Ge：
1s22s22p63s23p63d104s24p2
泡利原理 在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反
排布规则 内容
洪特
规则 基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。
注意：洪特通过分析光谱实验得出：能量相同的原子轨道在全充满(如d10)、半充满(如d5)和全空(如d0)状态时体系能量较低，原子较稳定。如基态Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1；基态Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1
考向1| 原子结构
1．(2022·北京卷)38Sr(锶)的 87Sr、 86Sr稳定同位素在同一地域土壤中 87Sr/86Sr值不变。土壤生物中 87Sr/86Sr值与土壤中 87Sr/86Sr值有效相关。测定土壤生物中 87Sr/86Sr值可进行产地溯源。下列说法不正确的是( )
A．Sr位于元素周期表中第六周期第ⅡA族
B．可用质谱法区分 87Sr和 86Sr
C. 87Sr和 86Sr含有的中子数分别为49和48
D．同一地域产出的同种土壤生物中 87Sr/86Sr值相同
√
A 解析：Sr位于元素周期表中第五周期第ⅡA族，故A错误；质谱法可以测定原子的相对原子质量，87Sr和 86Sr的相对原子质量不同，可以用质谱法区分，故B正确；87Sr 的中子数为87－38＝49，86Sr的中子数为86－38＝48，故C正确；由题意可知，同一地域产出的同种土壤生物中87Sr/86Sr 值相同，故D正确。
√
考向2| 核外电子排布
3．按要求书写：
(1)基态Sc的价层电子排布式为________。
(2)基态V的价层电子排布图为_________________________________
______________________________________________________________________________________________________。
(3)基态铜原子的简化电子排布式为____________________________
_____________________________________。
(4)第四周期核外电子排布未成对电子数和周期数相同的基态原子的简化电子排布式为___________________________________________
______________________________。
(5)(2022·湖南卷节选)基态Se原子的核外电子排布式为[Ar]________
________________________________________________________。
(6)基态氟原子的价层电子排布图(轨道表示式)为____________；与溴元素同周期且未成对电子数目相同的元素有________种。
基态原子核外电子排布表示方法中常见误区
(1)在写基态原子的电子排布图(或轨道表示式)时，常出现以下错误。
(2)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如基态铁原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2正确，1s22s22p63s23p64s23d6错误。
(3)注意元素原子电子排布式、简化电子排布式、价层电子排布式的区别与联系。如基态铁原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2；简化电子排布式为[Ar]3d64s2；价层电子排布式为3d64s2。
1．元素周期表的结构
(1)根据原子核外电子排布分区
考点二 元素周期表和元素周期律
(2)金属元素与非金属元素分区
2．主族元素性质的周期性变化规律
项目 同周期(左→右) 同主族(上→下)
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
金属性 逐渐减弱 逐渐增强
非金属性 逐渐增强 逐渐减弱
项目 同周期(左→右) 同主族(上→下)
气态氢化物稳定性 逐渐增强 逐渐减弱
最高价氧化物对应水化
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 增大的趋势 逐渐减小
电负性 逐渐增大 逐渐减小
3.元素金属性和非金属性强弱的判断方法
三表 元素周期表：金属性“右弱左强，上弱下强，右上弱左下强”；非金属性“左弱右强，下弱上强，左下弱右上强”
金属活动性顺序表：按K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、Pt、Au的顺序，金属性逐渐减弱(其中Pb＞Sn)
非金属活动性顺序表：按F、O、Cl、Br、I、S的顺序，非金属性逐渐减弱
三反应 置换反应：强的置换弱的，适合金属也适合非金属
与水或非氧化性酸反应越剧烈，或最高价氧化物对应水化物的碱性越强，则金属性越强
与氢气反应越容易，生成的气态氢化物的稳定性越强，或最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则非金属性越强
氧化性 金属离子的氧化性越弱，对应元素的金属性越强
还原性 非金属氢化物或非金属阴离子的还原性越弱，对应元素的非金属性越强
4.粒子半径比较的方法
(1)①同周期元素原子半径或同性离子半径从左到右均减小，如r(S)>r(Cl)、r(S2－)>r(Cl－)。
②同主族元素原子半径或离子半径从上到下均增大，如r(Na)<
r(K)、r(Na＋)(2)同元素粒子：核外电子数越多，半径越大，如r(Fe)>
r(Fe2＋)>r(Fe3＋)、r(Cl)(3)同电子数粒子：核电荷数越大，半径越小，如r(Na＋)>
r(Mg2＋)>r(Al3＋)。
(4)核电荷数、电子层数、电子数均不同的粒子可用参照法，如r(K＋)与r(Mg2＋)比较时可参照r(K＋)>r(Na＋)>r(Mg2＋)来确定r(K＋)>
r(Mg2＋)。
5．电离能、电负性
(1)第一电离能
一般
规律 同一周期，随着原子序数的增加，元素的第一电离能呈现增大的趋势，稀有气体元素的第一电离能最大，碱金属元素的第一电离能最小；同一主族，随着电子层数的增加，元素的第一电离能逐渐减小
特殊
情况
(2)电负性
①同一周期主族元素，从左到右，元素的电负性逐渐增大；同一主族，自上而下，元素的电负性逐渐减小。
②电负性的应用
6．对角线规则
在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，这种相似性被称为对角线规则。
考向1| 结合原子结构进行元素“位”“构”“性”的推断
1．(2023·浙江6月选考)X、Y、Z、W四种短周期主族元素，原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期，且只有X、Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子，W原子在同周期中原子半径最大。下列说法不正确的是( )
A．第一电离能：Y>Z>X
B．电负性：Z>Y>X>W
C．Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径：WD．W2X2与水反应生成产物之一是非极性分子
√
A 解析：X、Y、Z、W四种短周期主族元素，原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期，且只有X、Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子，则X为C，Y为N，Z为F，W原子在同周期中原子半径最大，则W为Na。同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA族元素的第一电离能大于第ⅢA族的，第ⅤA族元素的第一电离能大于第ⅥA族的，则第一电离能：Z>Y>X，故A错误；同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大，同主族元素从上到下电负性逐渐减小，则电负性：Z>Y>X>W，故B正确；同电子层结构“核多径小”，则Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径：W2．(2024·全国甲卷)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素。W和X原子序数之和等于Y－的核外电子数，化合物W＋[ZY6]－可用作化学电源的电解质。下列叙述正确的是( )
A．X和Z属于同一主族
B．非金属性：X>Y>Z
C．气态氢化物的稳定性：Z>Y
D．原子半径：Y>X>W
√
A 解析：W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，且能形成离子化合物W＋[ZY6]－，则W为Li或Na；又由于W和X原子序数之和等于Y－的核外电子数，若W为Na，X原子序数大于Na，则W和X原子序数之和大于18，不符合题意，因此W只能为Li；由于Y可形成Y－，故Y为第ⅦA族元素，且原子序数Z大于Y，故Y不可能为Cl，因此Y为F，X的原子序数为10－3＝7，X为N；根据W、Y、Z形成离子化合物W＋[ZY6]－，可知Z为P；综上所述，W为Li，X为N，Y为F，Z为P。由分析可知，X为N，Z为P，X和Z属于同一主
族，A项正确；由分析可知，X为N，Y为F，Z为P，非金属性：F＞N＞P，B项错误；由分析可知，Y为F，Z为P，元素的非金属性越强，其简单气态氢化物的稳定性越强，即气态氢化物的稳定性：HF＞PH3，C项错误；由分析可知，W为Li，X为N，Y为F，同周期主族元素原子半径随着原子序数的增大而减小，故原子半径：Li＞N＞F，D项错误。
考向2| 依据元素在周期表中的位置进行元素“位”“构”“性”的推断
3．(2022·广东卷)甲～戊均为短周期元素，在元素周期表中的相对位置如图所示。戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是( )
A．原子半径：丁>戊>乙
B．非金属性：戊>丁>丙
C．甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生
D．丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
√
C 解析：甲～戊是短周期元素，戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸，则可能是硫酸或高氯酸，若是高氯酸，则戊为Cl，甲为N，乙为F，丙为P，丁为S，若是硫酸，则戊为S，甲为C，乙为O，丙为Si，丁为P。根据“层多径大”，同电子层结构“序大径小”原则，则原子半径：丁>戊>乙，A项正确；同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强，则非金属性：戊>丁>丙，B项正确；甲的氢化物可能为氨气，也可能为甲烷、乙烷等，若是氨气，则遇氯化氢一定有白烟产生，若是甲烷、乙烷等，则遇氯化氢不反应，没有白烟生成，C项错误；丙的最高价氧化物对应的水化物可能是硅酸，也可能是磷酸，都能与强碱反应，D项正确。
4．短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示，其中W原子的质子数是其最外层电子数的三倍。下列说法错误的是( )
A．原子半径：W>Z>Y>X
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：X>W>Z
C．最简单气态氢化物的热稳定性：Y>X>W>Z
D．元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等
√
A 解析：由题意可知，X、Y、Z、W分别为N、O、Si、P。同一周期的主族元素，原子序数越大，原子半径越小，不同周期的主族元素，原子核外电子层数越多，原子半径越大，所以原子半径：Z＞W＞X＞Y，A错误；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，元素的非金属性：X＞W＞Z，所以它们的最高价氧化物对应水化物的酸性：X＞W＞Z，B正确；元素的非金属性越强，其相应的最简单气态氢化物的热稳定性就越强，元素的非金属性：Y＞X＞W＞Z，所以元素的最简单气态氢化物的热稳定性：Y＞X＞W＞Z，C正确；主族元素除了O和F之外，最高化合价均等于其主族序数，所以X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等，D正确。
考向3| 依据粒子的结构进行元素“位”“构”“性”的推断
5．某锂盐的结构如图所示，其阴离子是由原子序数依次增大的短周期主族元素X、Y、Z、W形成的，X、Y与Z同一周期，Y与W同族。下列说法正确的是( )
A．元素的电负性：WB．第一电离能：WC．简单气态氢化物的热稳定性：WD．简单离子的半径：W√
B 解析：由该锂盐的结构可知，Y形成两个共价键，W形成六个共价键，Y与W同族，因此它们位于第ⅥA族，则W为S，Y为O；X、Y、Z位于第二周期，Z形成一个共价键，则Z为F；X形成两个共价键且使形成的阴离子带一个单位负电荷，则X为N。同周期主族元素从左向右电负性逐渐增强，同主族元素从上到下电负性逐渐减弱，氮原子半径小于硫原子半径，氮原子对键合电子吸引力大于硫原子，因此电负性：N>S，总的来说电负性：W此第一电离能：W元素推断题需注意的三个问题
1．熟记3种最外层电子的特征排布
(1)最外层有3个未成对电子的价层电子排布为ns2np3，1～36号元素中分别为N、P、As。
(2)最外层有2个未成对电子的价层电子排布可能是ns2np2或ns2np4。短周期元素中分别为C、Si和O、S。
(3)最外层有一个单电子的价层电子排布可能是ns1、ns2np1、(n－1)d5ns1、(n－1)d10ns1。第四周期中有K(4s1)、Ga(4s24p1)、Cr(3d54s1)、Cu(3d104s1)。
2．能量相同的原子轨道处于半充满、全充满状态的原子结构稳定，即ns1、ns2、np3、np6、nd5、nd10等处于相对稳定的结构状态。如Cr：3d54s1、Mn：3d54s2、Cu：3d104s1、Zn：3d104s2。
3．同一周期元素原子的第一电离能从左到右呈逐渐增大趋势，每个周期中都有2种较特殊的元素，即第ⅡA族元素和第ⅤA族元素，因其原子具有相对较稳定的结构，故其第一电离能高于同周期相邻的两种元素。
1．共价键的分类(以碳碳原子成键为例)
考点三 分子结构与性质
2．常见分子的中心原子的杂化轨道类型与推广
3．配合物
配合物的形成 中心离子或原子提供空轨道，配体提供孤电子对，通过配位键结合形成配合物。配位键本质上属于共价键
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
配体结构特点 分子或离子，必须含有孤电子对(H2O、NH3、CO、醇、X－、OH－、SCN－、CN－、RCOO－等)
配合物的组成
4．分子性质
(1)分子结构与分子极性的关系
(2)“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。
5．氢键
(1)作用粒子：氢、氟、氧、氮原子(分子内、分子间)。
(2)特征：有方向性和饱和性。
(3)强度：共价键>氢键>范德华力。
(4)影响强度的因素：对于A—H…B，A、B的电负性越大，半径越小，氢键键能越大。
(5)对物理性质的影响
①分子间氢键使物质沸点升高，如沸点：NH3>PH3、H2O>H2S、HF>HCl、C2H5OH>CH3OCH3。
②分子内形成氢键使物质沸点降低，如沸点：邻羟基苯甲醛(分子内氢键)<对羟基苯甲醛(分子间氢键)。
③使物质易溶于水：如NH3、C2H5OH、CH3CHO、H2O2、CH3COOH等易溶于水(分子与水分子间形成氢键)。
④解释一些特殊现象：如水结冰体积膨胀(水分子间形成氢键，体积大，密度小)。
√
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
√
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最大、I最小)及其价电子数可以判断，白色的小球代表O，灰色的小球代表F，黑色的大球代表I。图中 (白色的小球)代表O，灰色的小球代表F，A项错误；根据该化合物结构片段可知，每个I与3个O形成共价键，根据均摊法可以判断必须有2个O分别与2个I成键，才能确定该化合物化学式为IO2F，因此，该化合物中不存在过氧键，B项错误；I的价电子数为7，该化合物中F的化
合价为－1，O的化合价为－2，则I的化合价为＋5，据此可以判断每个I与其他原子形成3个单键和1个双键，I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存在孤对电子，C项正确；该化合物中既存在碘氧单键，又存在碘氧双键，单键和双键的键长是不相等的，因此，该化合物中并不是所有碘氧键键长相等，D项错误。
√
考向2| 配合物
4．配合物顺铂[Pt(NH3)2Cl2](结构如图所示)是临床使用的第一代铂类抗癌药物。其抗癌机理：在铜转运蛋白的作用下，顺铂进入人体细胞发生水解，生成的Pt(NH3)2(OH)Cl与DNA结合，破坏DNA的结构，阻止癌细胞增殖。下列说法错误的是( )
A．Pt(NH3)2Cl2中Pt(Ⅱ)的配位数为4
B．Pt(NH3)2(OH)Cl中N提供孤电子对
C．OH－与铂(Ⅱ)的结合能力小于Cl－与铂(Ⅱ) 的结合能力
D．配合物顺铂[Pt(NH3)2Cl2]存在顺反异构，说明该配合物为平面结构
√
C 解析：由配合物顺铂[Pt(NH3)2Cl2]的结构可知，Pt(NH3)2Cl2 中Pt(Ⅱ)的配位数为4，故A正确；NH3中N有一个孤电子对，因此Pt(NH3)2(OH)Cl的配合物中N提供孤电子对，故B正确；顺铂进入人体细胞发生水解，生成Pt(NH3)2(OH)Cl，说明OH－与铂(Ⅱ)更易结合，即OH－与铂(Ⅱ)的结合能力大于Cl－与铂(Ⅱ)的结合能力，故C错误；配合物顺铂[Pt(NH3)2Cl2]存在顺反异构，说明其不是四面体结构，而为平面结构，故D正确。
5．按要求回答下列问题。
(1)Cu＋可与4-甲基咪唑( )形成配合物。4-甲基咪唑中，1号氮原子的孤电子对因参与形成大π键，电子云密度降低。
①4-甲基咪唑中，碳原子的杂化轨道类型有________。
②4-甲基咪唑中，________(填“1”或“3”)号氮原子更容易与Cu＋形成配位键。
(2)过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色，与其d轨道电子排布有关。一般而言，为d0或d10排布时，无颜色；为d1～d9排布时，有颜色，如[Co(H2O)6]2＋显粉红色。据此判断，[Mn(H2O)6]2＋________(填“无”或“有”)颜色。
(3)Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有________ mol σ键。
解析：(1)有机物结构中碳原子形成大π键和甲基中的单键，杂化方式为sp2、sp3；1号氮原子的孤电子对参与形成了大π键，3号氮原子更容易提供孤电子对与Cu＋形成配位键。(2)Mn2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，其d轨道上有5个电子，则[Mn(H2O)6]2＋有颜色。(3)1个Ni(CO)4中含有4个配位键，配位键属于σ键，CO的结构式为C≡O，CO分子中含有1个σ键、2个π键，则1个Ni(CO)4中共含有8个σ键，1 mol Ni(CO)4中含有8 mol σ键。
答案：(1)①sp2、sp3 ②3 (2)有 (3)8
1．不同晶体的特点比较
考点四 晶体结构与性质
晶体类型 离子晶体 金属晶体 分子晶体 共价晶体
概念 阳离子和阴离子通过离子键结合而形成的晶体 通过金属阳离子与自由电子之间的较强作用形成的晶体 分子间以分子间作用力相结合的晶体 相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体
晶体类型 离子晶体 金属晶体 分子晶体 共价晶体
晶体粒子 阴、阳离子 金属阳离子、自由电子 分子 原子
粒子之间作用力 离子键 金属键 分子间作用力 共价键
物理性质 熔、沸点 较高 有的高(如钨)、有的低(如汞) 低 很高
晶体类型 离子晶体 金属晶体 分子晶体 共价晶体
物理性质 硬度 硬而脆 有的大、有的小 小 很大
溶解性 一般情况下，易溶于极性溶剂(如水)，难溶于有机溶剂 钠等可与水、醇类、酸类反应 极性分子易溶于极性溶剂；非极性分子易溶于非极性溶剂 不溶于任何溶剂
2．立方晶胞中粒子数目的计算
①若1个晶胞中含有x个粒子，则1 mol晶胞中含有x mol粒子，其质量为xM g(M为粒子的相对“分子”质量)。
②1个晶胞的质量为ρV g(V为晶胞的体积)，则1 mol晶胞的质量为ρVNA g，因此有xM＝ρVNA。
③单位换算：1 nm＝10－7 cm；1 pm＝1×10－10 cm。
考向1| 晶体物理性质的比较及原因解释
1．下列物质性质的变化规律，与共价键的键能大小有关的是( )
A．F2、Cl2、Br2、I2的熔点、沸点逐渐升高
B．HF、HCl、HBr的熔、沸点顺序为HF>HBr>HCl
C．金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅
D．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低
√
C 解析：A、B项中分子晶体熔、沸点高低与分子间的作用力有关，含有氢键时会出现反常现象，与分子内共价键无关；D项中离子晶体内存在的是离子键。
(3)(2021·广东卷节选)很多含巯基(—SH)的有机化合物是重金属元素汞的解毒剂。例如，解毒剂化合物 Ⅰ 可与氧化汞生成化合物 Ⅱ。
①H2S、CH4、H2O的沸点由高到低的顺序为____________________
_________________________________________________________________________________________________________________。
②汞解毒剂的水溶性好，有利于体内重金属元素汞的解毒。化合物Ⅰ与化合物Ⅲ相比，水溶性较好的是________。
(4)常温下，乙醇在水中的溶解度大于氯乙烷，原因是____________
____________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)噻吩分子中不含电负性大的N、O、F，不能形成分子间氢键，而吡咯分子中含有N，且存在N—H，可以形成分子间氢键，分子间作用力：吡咯>噻吩，故沸点：吡咯>噻吩。(2)水和甲醇均能形成分子间氢键，沸点较高，且1 mol H2O平均能形成2 mol氢键，1 mol CH3OH平均只能形成1 mol氢键，等物质的量的水比甲醇的氢键多，故水的沸点比甲醇高，甲硫醇不能形成分子间氢键，其沸点较低。(3)①H2S、CH4分子间只存在范德华力，H2O分子间存在氢键，沸点最高，H2S的相对分子质量大于CH4，则H2S分子间范德华
力较强，沸点较高，故沸点：H2O>H2S>CH4。②化合物Ⅲ是一种钠盐，比有机化合物Ⅰ更易溶于水。(4)乙醇(CH3CH2OH)分子中的羟基(—OH)和水分子能形成分子间氢键，导致乙醇与水可以任意比互溶，而氯乙烷(CH3CH2Cl)不能与水分子形成氢键，故氯乙烷难溶于水。
答案：(1)吡咯可以形成分子间氢键，而噻吩不能形成分子间氢键
(2)甲硫醇不能形成分子间氢键，而水和甲醇均能，且水比甲醇形成的分子间氢键多
(3)①H2O>H2S>CH4 ②化合物Ⅲ
(4)乙醇与水之间能形成氢键而氯乙烷不能
考向2| 晶体的结构及晶胞的有关计算
3．(2023·辽宁卷)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( )
√
4．(2023·湖南卷)科学家合成了一种高温超导材料，其晶胞结构如图所示，该立方晶胞参数为a pm。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是( )
√
层级二 高考预测
02
近四年山东高考考情
考点分析 2021年山东卷 2022年山东卷 2023年山东卷 2024年山东卷
元素“位”“构”“性”综合判断 T4、T16 T16 T16
物质结构与性质的关系 T9、T16 T3、T5、T15、T16 T3、T5、T16 T3、T4、T9、T16
(2021·山东卷)X、Y为第三周期元素，Y最高正价与最低负价的代数和为6，二者形成的一种化合物能以[XY4]＋[XY6]－的形式存在。下列说法错误的是( )
A．原子半径：X>Y
B．简单氢化物的还原性：X>Y
C．同周期元素形成的单质中Y的氧化性最强
D．同周期中第一电离能小于X的元素有4种
命题角度一 元素“位”“构”“性”综合推断
√
任务1 熟悉元素第一电离能的变化规律
一般规律：同一周期，随着原子序数的增大，元素的第一电离能呈现______的趋势，稀有气体元素的第一电离能______，碱金属元素的第一电离能______；同一主族，随着电子层数的增加，元素的第一电离能逐渐______。
增大
最大
最小
减小
特殊情况：第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。通常情况下，当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(__________)、半充满(___________)和全充满(_____________)结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能。如同周期主族元素，第ⅡA族元素的原子最外层_________全充满，第ⅤA族元素的原子最外层_________半充满，比较稳定，所以其第一电离能______同周期相邻的主族元素。
p0、d0、f0
p3、d5、f7
p6、d10、f14
s能级
p能级
大于
任务2 熟悉元素电负性的变化规律
(1)同周期从左到右，主族元素的电负性逐渐______。
(2)同主族从上到下，元素的电负性逐渐______。
(3)元素的非金属性越强，元素的电负性______。
增大
减小
越大
任务3 判断简单粒子半径的大小
(1)一看电子层数：当最外层电子数相同时，一般来说电子层数越多，半径______。
例如：r(Li)越大
(2)二看核电荷数：当电子层结构相同时，核电荷数越大，半径______。
例如：r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)、r(O2－)>
r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)。
(3)三看核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径______。
例如：r(Cl－)>r(Cl)。
任务4 以上试题的正确选项为________。
越小
越大
D 解析：X、Y为第三周期元素，根据Y元素最高正价与最低负价的代数和为6，可知Y为Cl，根据X、Y形成的化合物[XY4]＋[XY6]－可知X的化合价为＋5价，则X为P。P与Cl在同一周期，则原子半径：P>Cl，A项正确；二者对应的简单氢化物分别是PH3和HCl，半径：P3－>Cl－，所以PH3的失电子能力强，还原性强，即X>Y，B项正确；同周期主族元素从左往右，金属性减弱，非金属性增强，各元素对应的金属单质还原性减弱，非金属单质的氧化性增强，所以
Cl2的氧化性最强，C项正确；同一周期元素从左到右，第一电离能呈现增大的趋势，第ⅡA族、第ⅤA 族元素的第一电离能大于相邻元素的第一电离能，所以第三周期主族元素第一电离能从小到大依次为Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl，所以同周期中第一电离能小于P的元素有5种，D项错误。
1．元素推断题解题模型
第一步 挖掘题干信息快速确定元素：依据题目给出的题干信息，通过物质特性、原子结构特点、元素在元素周期表中的相对位置，以及它们之间的关联性，确定出各元素的名称。
第二步 根据元素周期律判断递变规律及物质特点：在确定元素的基础上，确定出各元素在周期表中的位置，依据同周期、同主族元素性质的递变规律及所组成的物质的性质特点，判断各选项描述的正误。
2．电负性及电离能问题解题模型
(2021·山东卷)关于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2的结构与性质，下列说法错误的是( )
A．CH3OH为极性分子
B．N2H4空间结构为平面形
C．N2H4的沸点高于(CH3)2NNH2
D．CH3OH和(CH3)2NNH2中C、O、N杂化方式均相同
命题角度二 物质结构与性质的关系
√
任务1 掌握极性分子和非极性分子的判断方法
1．A—A型分子一定是_________分子，A—B型分子一定是______分子。
2．判断ABn型分子极性的两条经验规律
(1)中心原子A_____________________等于该元素原子最外层电子数，则为非极性分子，反之则为极性分子。
(2)中心原子A______孤电子对，则为非极性分子，反之则为极性分子。
非极性
极性
化合价的绝对值
没有
任务2 利用价层电子对互斥模型判断分子(或离子)空间结构(表格中空间结构模型不考虑原子大小)
2
0
3
0
3
1
4
0
4
1
4
2
任务3 氢键对物质性质的影响
(1)当形成分子间氢键时，物质的熔、沸点将______。分子间有氢键的物质熔化或汽化时，除了要克服纯粹的分子间作用力外，还必须提高温度、额外地提供一份能量来破坏分子间的氢键，所以这些物质的熔、沸点比同系列氢化物的熔、沸点___，如HF、H2O、NH3沸点反常。
(2)当形成分子内氢键时，往往会降低分子间作用力，从而使物质的熔、沸点______。
升高
高
降低
(3)氢键影响物质的溶解性。在极性溶剂中，如果溶质分子和溶剂分子之间可以形成氢键，则物质的溶解度增大，如NH3极易溶于水，
原因是NH3与H2O之间能形成氢键( )，且二者都是极性分子。
(4)氢键影响物质的密度。氢键可使固体或液体的密度减小，使气体物质的密度增大。
(5)氢键的存在使分子间因氢键而发生“缔合”，形成“缔合分子”，如相当多的H2O分子、HF分子“缔合”而形成(H2O)n分子、(HF)n分子。
任务4 原子杂化方式的判断
1．杂化轨道的三种类型
2．由杂化轨道数判断中心原子的杂化类型
杂化轨道用来形成σ键和容纳孤电子对，所以有公式：杂化轨道数＝____________________________＋___________________________＝_________________________________。
中心原子的孤电子对数
中心原子的σ键个数
中心原子的价层电子对数
任务5 以上试题的正确选项为________。
B 解析：甲醇可看成是甲烷中的一个氢原子被羟基取代得到的，碳原子连接3个氢原子和1个氧原子，为四面体结构，是由极性键组成的极性分子，A正确；N2H4中氮原子的杂化方式为sp3，空间结构不是平面形，B错误；N2H4分子中连接氮原子的氢原子数多，存在氢键的数目多，而偏二甲肼[(CH3)2NNH2]只有一端可以形成氢键，另一端的两个甲基基团比较大，影响了分子的排列，沸点较N2H4的低，C正确；CH3OH和(CH3)2NNH2分子中C、O、N杂化方式均为sp3，D正确。
1．非极性分子与极性分子的判断模型
2．杂化方式和空间结构问题解题模型
确定中心原子→VSEPR确定价层电子对数→杂化理论及空间结构。
3．分子晶体熔、沸点高低的判断模型
分子晶体分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高，反之越低。
①组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，物质的熔、沸点越高。例如：CH4＜SiH4＜GeH4＜SnH4。
②因为氢键＞范德华力，所以存在分子间氢键的物质的沸点高于只存在范德华力的物质。例如：乙醇＞氯乙烷；HF＞HCl。专题四 物质结构与性质
原子结构与核外电子排布
1．粒子符号周围数字的含义
2．粒子中“各数”间的定量关系
(1)原子或离子：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
(2)原子：核电荷数＝质子数＝原子序数＝核外电子数。
(3)阴离子：核外电子数＝质子数＋离子所带电荷数。
(4)阳离子：核外电子数＝质子数－离子所带电荷数。
3．核外电子排布
(1)基态原子核外电子排布常见表示方法(以基态硫原子为例)
①电子排布式：1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4。
②电子排布图(或轨道表示式)：
(2)核外电子排布规则
排布规则 内容
能量最 低原理 在构建基态原子时，电子尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低。如基态Ge： 1s22s22p63s23p63d104s24p2
泡利原理 在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反
洪特 规则 基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。 注意：洪特通过分析光谱实验得出：能量相同的原子轨道在全充满(如d10)、半充满(如d5)和全空(如d0)状态时体系能量较低，原子较稳定。如基态Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1；基态Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1
考向1| 原子结构
1．(2022·北京卷)38Sr(锶)的 87Sr、 86Sr稳定同位素在同一地域土壤中 87Sr/86Sr值不变。土壤生物中 87Sr/86Sr值与土壤中 87Sr/86Sr值有效相关。测定土壤生物中 87Sr/86Sr值可进行产地溯源。下列说法不正确的是( )
A．Sr位于元素周期表中第六周期第ⅡA族
B．可用质谱法区分 87Sr和 86Sr
C. 87Sr和 86Sr含有的中子数分别为49和48
D．同一地域产出的同种土壤生物中 87Sr/86Sr值相同
A 解析：Sr位于元素周期表中第五周期第ⅡA族，故A错误；质谱法可以测定原子的相对原子质量，87Sr和 86Sr的相对原子质量不同，可以用质谱法区分，故B正确；87Sr 的中子数为87－38＝49，86Sr的中子数为86－38＝48，故C正确；由题意可知，同一地域产出的同种土壤生物中87Sr/86Sr 值相同，故D正确。
2．在生命科学的研究工作中，氚(H)标记化合物是必不可少的研究工具。可通过核素 X或 7N衰变得到，其衰变过程如下：(1)X＋n―→H＋He；(2)7N＋n―→H＋Y。下列推断错误的是( )
A．X的中子数为3
B.H、H、H互为同位素
C.Y可用于测定相对原子质量
D．元素第一电离能：Y>N>X
D 解析：根据X＋n―→H＋He得到X的质量数为3＋4－1＝6，质子数为2＋1－0＝3，则 X的中子数为6－3＝3，故A正确；H、H、H是质子数相同，中子数不相同的同一元素的不同原子，三者互为同位素，故B正确；7N＋n―→H＋Y，则 Y的质量数为1＋14－3＝12，质子数为7－1＝6，6C可用于测定相对原子质量，故C正确；由以上分析可知，X为Li，Y为C，同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA族元素的第一电离能大于第ⅢA族的，第ⅤA族元素的第一电离能大于第ⅥA族的，则元素第一电离能：N>Y>X，故D错误。
考向2| 核外电子排布
3．按要求书写：
(1)基态Sc的价层电子排布式为________。
(2)基态V的价层电子排布图为__________________________________________
______________________________________________________________________________________________________。
(3)基态铜原子的简化电子排布式为_____________________________________
___________________________________
__。
(4)第四周期核外电子排布未成对电子数和周期数相同的基态原子的简化电子排布式为_______________________________________________________________
_____________。
(5)(2022·湖南卷节选)基态Se原子的核外电子排布式为[Ar]__________________
________________________________________________________。
(6)基态氟原子的价层电子排布图(轨道表示式)为____________；与溴元素同周期且未成对电子数目相同的元素有________种。
解析：(6)氟为9号元素，基态氟原子的价层电子排布式为2s22p5，价层电子的轨道表示式为 ；溴处于第四周期第ⅦA族，未成对电子数为1，与溴元素同周期且未成对电子数目相同的元素有K、Sc、Cu、Ga 4种。
答案：(1)3d14s2 (2)
(3)[Ar]3d104s1 (4)[Ar]3d64s2 (5)3d104s24p4
(6) 4
基态原子核外电子排布表示方法中常见误区
(1)在写基态原子的电子排布图(或轨道表示式)时，常出现以下错误。
错误类型 错因剖析 改正
违背能量 最低原理
违背泡利原理
违背洪特规则
违背洪特规则
(2)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如基态铁原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2正确，1s22s22p63s23p64s23d6错误。
(3)注意元素原子电子排布式、简化电子排布式、价层电子排布式的区别与联系。如基态铁原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2；简化电子排布式为[Ar]3d64s2；价层电子排布式为3d64s2。
元素周期表和元素周期律
1．元素周期表的结构
(1)根据原子核外电子排布分区
(2)金属元素与非金属元素分区
2．主族元素性质的周期性变化规律
项目 同周期(左→右) 同主族(上→下)
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
金属性 逐渐减弱 逐渐增强
非金属性 逐渐增强 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 增大的趋势 逐渐减小
电负性 逐渐增大 逐渐减小
3.元素金属性和非金属性强弱的判断方法
三表 元素周期表：金属性“右弱左强，上弱下强，右上弱左下强”；非金属性“左弱右强，下弱上强，左下弱右上强”
金属活动性顺序表：按K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、Pt、Au的顺序，金属性逐渐减弱(其中Pb＞Sn)
非金属活动性顺序表：按F、O、Cl、Br、I、S的顺序，非金属性逐渐减弱
三反应 置换反应：强的置换弱的，适合金属也适合非金属
与水或非氧化性酸反应越剧烈，或最高价氧化物对应水化物的碱性越强，则金属性越强
与氢气反应越容易，生成的气态氢化物的稳定性越强，或最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则非金属性越强
氧化性 金属离子的氧化性越弱，对应元素的金属性越强
还原性 非金属氢化物或非金属阴离子的还原性越弱，对应元素的非金属性越强
4.粒子半径比较的方法
(1)①同周期元素原子半径或同性离子半径从左到右均减小，如r(S)>r(Cl)、r(S2－)>r(Cl－)。
②同主族元素原子半径或离子半径从上到下均增大，如r(Na)(2)同元素粒子：核外电子数越多，半径越大，如r(Fe)>r(Fe2＋)>r(Fe3＋)、r(Cl)(3)同电子数粒子：核电荷数越大，半径越小，如r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)。
(4)核电荷数、电子层数、电子数均不同的粒子可用参照法，如r(K＋)与r(Mg2＋)比较时可参照r(K＋)>r(Na＋)>r(Mg2＋)来确定r(K＋)>r(Mg2＋)。
5．电离能、电负性
(1)第一电离能
一般 规律 同一周期，随着原子序数的增加，元素的第一电离能呈现增大的趋势，稀有气体元素的第一电离能最大，碱金属元素的第一电离能最小；同一主族，随着电子层数的增加，元素的第一电离能逐渐减小
特殊 情况
(2)电负性
①同一周期主族元素，从左到右，元素的电负性逐渐增大；同一主族，自上而下，元素的电负性逐渐减小。
②电负性的应用
6．对角线规则
在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，这种相似性被称为对角线规则。
考向1| 结合原子结构进行元素“位”“构”“性”的推断
1．(2023·浙江6月选考)X、Y、Z、W四种短周期主族元素，原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期，且只有X、Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子，W原子在同周期中原子半径最大。下列说法不正确的是( )
A．第一电离能：Y>Z>X
B．电负性：Z>Y>X>W
C．Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径：WD．W2X2与水反应生成产物之一是非极性分子
A 解析：X、Y、Z、W四种短周期主族元素，原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期，且只有X、Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子，则X为C，Y为N，Z为F，W原子在同周期中原子半径最大，则W为Na。同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA族元素的第一电离能大于第ⅢA族的，第ⅤA族元素的第一电离能大于第ⅥA族的，则第一电离能：Z>Y>X，故A错误；同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大，同主族元素从上到下电负性逐渐减小，则电负性：Z>Y>X>W，故B正确；同电子层结构“核多径小”，则Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径：W2．(2024·全国甲卷)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素。W和X原子序数之和等于Y－的核外电子数，化合物W＋[ZY6]－可用作化学电源的电解质。下列叙述正确的是( )
A．X和Z属于同一主族
B．非金属性：X>Y>Z
C．气态氢化物的稳定性：Z>Y
D．原子半径：Y>X>W
A 解析：W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，且能形成离子化合物W＋[ZY6]－，则W为Li或Na；又由于W和X原子序数之和等于Y－的核外电子数，若W为Na，X原子序数大于Na，则W和X原子序数之和大于18，不符合题意，因此W只能为Li；由于Y可形成Y－，故Y为第ⅦA族元素，且原子序数Z大于Y，故Y不可能为Cl，因此Y为F，X的原子序数为10－3＝7，X为N；根据W、Y、Z形成离子化合物W＋[ZY6]－，可知Z为P；综上所述，W为Li，X为N，Y为F，Z为P。由分析可知，X为N，Z为P，X和Z属于同一主族，A项正确；由分析可知，X为N，Y为F，Z为P，非金属性：F＞N＞P，B项错误；由分析可知，Y为F，Z为P，元素的非金属性越强，其简单气态氢化物的稳定性越强，即气态氢化物的稳定性：HF＞PH3，C项错误；由分析可知，W为Li，X为N，Y为F，同周期主族元素原子半径随着原子序数的增大而减小，故原子半径：Li＞N＞F，D项错误。
考向2| 依据元素在周期表中的位置进行元素“位”“构”“性”的推断
3．(2022·广东卷)甲～戊均为短周期元素，在元素周期表中的相对位置如图所示。戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是( )
A．原子半径：丁>戊>乙
B．非金属性：戊>丁>丙
C．甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生
D．丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
C 解析：甲～戊是短周期元素，戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸，则可能是硫酸或高氯酸，若是高氯酸，则戊为Cl，甲为N，乙为F，丙为P，丁为S，若是硫酸，则戊为S，甲为C，乙为O，丙为Si，丁为P。根据“层多径大”，同电子层结构“序大径小”原则，则原子半径：丁>戊>乙，A项正确；同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强，则非金属性：戊>丁>丙，B项正确；甲的氢化物可能为氨气，也可能为甲烷、乙烷等，若是氨气，则遇氯化氢一定有白烟产生，若是甲烷、乙烷等，则遇氯化氢不反应，没有白烟生成，C项错误；丙的最高价氧化物对应的水化物可能是硅酸，也可能是磷酸，都能与强碱反应，D项正确。
4．短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示，其中W原子的质子数是其最外层电子数的三倍。下列说法错误的是( )
A．原子半径：W>Z>Y>X
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：X>W>Z
C．最简单气态氢化物的热稳定性：Y>X>W>Z
D．元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等
A 解析：由题意可知，X、Y、Z、W分别为N、O、Si、P。同一周期的主族元素，原子序数越大，原子半径越小，不同周期的主族元素，原子核外电子层数越多，原子半径越大，所以原子半径：Z＞W＞X＞Y，A错误；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，元素的非金属性：X＞W＞Z，所以它们的最高价氧化物对应水化物的酸性：X＞W＞Z，B正确；元素的非金属性越强，其相应的最简单气态氢化物的热稳定性就越强，元素的非金属性：Y＞X＞W＞Z，所以元素的最简单气态氢化物的热稳定性：Y＞X＞W＞Z，C正确；主族元素除了O和F之外，最高化合价均等于其主族序数，所以X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等，D正确。
考向3| 依据粒子的结构进行元素“位”“构”“性”的推断
5．某锂盐的结构如图所示，其阴离子是由原子序数依次增大的短周期主族元素X、Y、Z、W形成的，X、Y与Z同一周期，Y与W同族。下列说法正确的是( )
A．元素的电负性：WB．第一电离能：WC．简单气态氢化物的热稳定性：WD．简单离子的半径：WB 解析：由该锂盐的结构可知，Y形成两个共价键，W形成六个共价键，Y与W同族，因此它们位于第ⅥA族，则W为S，Y为O；X、Y、Z位于第二周期，Z形成一个共价键，则Z为F；X形成两个共价键且使形成的阴离子带一个单位负电荷，则X为N。同周期主族元素从左向右电负性逐渐增强，同主族元素从上到下电负性逐渐减弱，氮原子半径小于硫原子半径，氮原子对键合电子吸引力大于硫原子，因此电负性：N>S，总的来说电负性：W元素推断题需注意的三个问题
1．熟记3种最外层电子的特征排布
(1)最外层有3个未成对电子的价层电子排布为ns2np3，1～36号元素中分别为N、P、As。
(2)最外层有2个未成对电子的价层电子排布可能是ns2np2或ns2np4。短周期元素中分别为C、Si和O、S。
(3)最外层有一个单电子的价层电子排布可能是ns1、ns2np1、(n－1)d5ns1、(n－1)d10ns1。第四周期中有K(4s1)、Ga(4s24p1)、Cr(3d54s1)、Cu(3d104s1)。
2．能量相同的原子轨道处于半充满、全充满状态的原子结构稳定，即ns1、ns2、np3、np6、nd5、nd10等处于相对稳定的结构状态。如Cr：3d54s1、Mn：3d54s2、Cu：3d104s1、Zn：3d104s2。
3．同一周期元素原子的第一电离能从左到右呈逐渐增大趋势，每个周期中都有2种较特殊的元素，即第ⅡA族元素和第ⅤA族元素，因其原子具有相对较稳定的结构，故其第一电离能高于同周期相邻的两种元素。
分子结构与性质
1．共价键的分类(以碳碳原子成键为例)
成键结构 σ键与π键
单键是σ键
双键中含有1个σ键、1个π键
三键中含有1个σ键、2个π键
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，N中的大π键可表示为Π
2．常见分子的中心原子的杂化轨道类型与推广
中心原子的 杂化轨道类型 分子的空间结构 举例
sp3 正四面体 CH4、CCl4、NH、BH、PO、ClO、SiO
三角锥形 NH3、PH3、PCl3、H3O＋、NF3
V形(角形) H2O、H2S
sp2 平面三角形 BH3、BF3、NO、SO3、CO、HCHO
V形(角形) SO2、NO
平面形 C2H4(平面四边形)、C6H6(平面六边形)
sp 直线形 C2H2、HCN、CO2、CS2、BeCl2
3．配合物
配合物的形成 中心离子或原子提供空轨道，配体提供孤电子对，通过配位键结合形成配合物。配位键本质上属于共价键
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
配体结构特点 分子或离子，必须含有孤电子对(H2O、NH3、CO、醇、X－、OH－、SCN－、CN－、RCOO－等)
配合物的组成
典型配合物 [Cu(NH3)4]SO4 K3[Fe(CN)6] [Ag(NH3)2]OH Na3AlF6
中心离子 Cu2＋ Fe3＋ Ag＋ Al3＋
配体 NH3 CN－ NH3 F－
配位原子 N C N F
配位数(n) 4 6 2 6
外界 SO K＋ OH－ Na＋
多齿配体 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：
金属羰基配合物 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]：
4．分子性质
(1)分子结构与分子极性的关系
(2)“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。
5．氢键
(1)作用粒子：氢、氟、氧、氮原子(分子内、分子间)。
(2)特征：有方向性和饱和性。
(3)强度：共价键>氢键>范德华力。
(4)影响强度的因素：对于A—H…B，A、B的电负性越大，半径越小，氢键键能越大。
(5)对物理性质的影响
①分子间氢键使物质沸点升高，如沸点：NH3>PH3、H2O>H2S、HF>HCl、C2H5OH>CH3OCH3。
②分子内形成氢键使物质沸点降低，如沸点：邻羟基苯甲醛(分子内氢键)<对羟基苯甲醛(分子间氢键)。
③使物质易溶于水：如NH3、C2H5OH、CH3CHO、H2O2、CH3COOH等易溶于水(分子与水分子间形成氢键)。
④解释一些特殊现象：如水结冰体积膨胀(水分子间形成氢键，体积大，密度小)。
考向1| 分子结构与性质
1．(2023·湖北卷)价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是( )
A．CH4和H2O的VSEPR模型均为四面体
B．SO和CO的空间构型均为平面三角形
C．CF4和SF4均为非极性分子
D．XeF2与XeO2的键角相等
A 解析：CH4的中心原子的价层电子对数为4，H2O的中心原子的价层电子对数也为4，所以它们的VSEPR模型都是四面体，A正确；SO的孤电子对数为1，CO的孤电子对数为0，所以SO的空间结构为三角锥形，CO的空间结构为平面三角形，B错误；CF4为正四面体结构，为非极性分子，SF4中心原子上有孤电子对，为极性分子，C错误；XeF2和XeO2分子中，孤电子对数不相等，孤电子对越多，排斥力越大，所以二者键角不相等，D错误。
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
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最大、I最小)及其价电子数可以判断，白色的小球代表O，灰色的小球代表F，黑色的大球代表I。图中(白色的小球)代表O，灰色的小球代表F，A项错误；根据该化合物结构片段可知，每个I与3个O形成共价键，根据均摊法可以判断必须有2个O分别与2个I成键，才能确定该化合物化学式为IO2F，因此，该化合物中不存在过氧键，B项错误；I的价电子数为7，该化合物中F的化合价为－1，O的化合价为－2，则I的化合价为＋5，据此可以判断每个I与其他原子形成3个单键和1个双键，I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存在孤对电子，C项正确；该化合物中既存在碘氧单键，又存在碘氧双键，单键和双键的键长是不相等的，因此，该化合物中并不是所有碘氧键键长相等，D项错误。
3．(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
B 解析：HCl是共价化合物，其电子式为H∶∶，A错误；NH4ClO4中NH的中心原子N的孤电子对数为×(5－1－4×1)＝0，价层电子对数为4，ClO的中心原子Cl的孤电子对数为×(7＋1－4×2)＝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正确；C60、石墨、金刚石中碳原子的杂化方式分别为sp2、sp2、sp3，共有2种杂化方式，C错误；NH3易液化，其汽化时吸收热量，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错误。
考向2| 配合物
4．配合物顺铂[Pt(NH3)2Cl2](结构如图所示)是临床使用的第一代铂类抗癌药物。其抗癌机理：在铜转运蛋白的作用下，顺铂进入人体细胞发生水解，生成的Pt(NH3)2(OH)Cl与DNA结合，破坏DNA的结构，阻止癌细胞增殖。下列说法错误的是( )
A．Pt(NH3)2Cl2中Pt(Ⅱ)的配位数为4
B．Pt(NH3)2(OH)Cl中N提供孤电子对
C．OH－与铂(Ⅱ)的结合能力小于Cl－与铂(Ⅱ) 的结合能力
D．配合物顺铂[Pt(NH3)2Cl2]存在顺反异构，说明该配合物为平面结构
C 解析：由配合物顺铂[Pt(NH3)2Cl2]的结构可知，Pt(NH3)2Cl2 中Pt(Ⅱ)的配位数为4，故A正确；NH3中N有一个孤电子对，因此Pt(NH3)2(OH)Cl的配合物中N提供孤电子对，故B正确；顺铂进入人体细胞发生水解，生成Pt(NH3)2(OH)Cl，说明OH－与铂(Ⅱ)更易结合，即OH－与铂(Ⅱ)的结合能力大于Cl－与铂(Ⅱ)的结合能力，故C错误；配合物顺铂[Pt(NH3)2Cl2]存在顺反异构，说明其不是四面体结构，而为平面结构，故D正确。
5．按要求回答下列问题。
(1)Cu＋可与4-甲基咪唑()形成配合物。4-甲基咪唑中，1号氮原子的孤电子对因参与形成大π键，电子云密度降低。
①4-甲基咪唑中，碳原子的杂化轨道类型有________。
②4-甲基咪唑中，________(填“1”或“3”)号氮原子更容易与Cu＋形成配位键。
(2)过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色，与其d轨道电子排布有关。一般而言，为d0或d10排布时，无颜色；为d1～d9排布时，有颜色，如[Co(H2O)6]2＋显粉红色。据此判断，[Mn(H2O)6]2＋________(填“无”或“有”)颜色。
(3)Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有________ mol σ键。
解析：(1)有机物结构中碳原子形成大π键和甲基中的单键，杂化方式为sp2、sp3；1号氮原子的孤电子对参与形成了大π键，3号氮原子更容易提供孤电子对与Cu＋形成配位键。(2)Mn2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，其d轨道上有5个电子，则[Mn(H2O)6]2＋有颜色。(3)1个Ni(CO)4中含有4个配位键，配位键属于σ键，CO的结构式为C≡O，CO分子中含有1个σ键、2个π键，则1个Ni(CO)4中共含有8个σ键，1 mol Ni(CO)4中含有8 mol σ键。
答案：(1)①sp2、sp3 ②3 (2)有 (3)8
晶体结构与性质
1．不同晶体的特点比较
晶体类型 离子晶体 金属晶体 分子晶体 共价晶体
概念 阳离子和阴离子通过离子键结合而形成的晶体 通过金属阳离子与自由电子之间的较强作用形成的晶体 分子间以分子间作用力相结合的晶体 相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体
晶体粒子 阴、阳离子 金属阳离子、自由电子 分子 原子
粒子之间作用力 离子键 金属键 分子间作用力 共价键
物理性质 熔、沸点 较高 有的高(如钨)、有的低(如汞) 低 很高
硬度 硬而脆 有的大、有的小 小 很大
溶解性 一般情况下，易溶于极性溶剂(如水)，难溶于有机溶剂 钠等可与水、醇类、酸类反应 极性分子易溶于极性溶剂；非极性分子易溶于非极性溶剂 不溶于任何溶剂
2．立方晶胞中粒子数目的计算
3．晶体结构的相关计算
(1)晶胞质量＝晶胞含有的粒子的质量＝晶胞含有的粒子数×。
(2)空间利用率＝×100%。
(3)有关晶体密度的计算
晶体粒子与M、ρ之间的关系：ρ＝＝(NA为阿伏加德罗常数的值)
①若1个晶胞中含有x个粒子，则1 mol晶胞中含有x mol粒子，其质量为xM g(M为粒子的相对“分子”质量)。
②1个晶胞的质量为ρV g(V为晶胞的体积)，则1 mol晶胞的质量为ρVNA g，因此有xM＝ρVNA。
③单位换算：1 nm＝10－7 cm；1 pm＝1×10－10 cm。
考向1| 晶体物理性质的比较及原因解释
1．下列物质性质的变化规律，与共价键的键能大小有关的是( )
A．F2、Cl2、Br2、I2的熔点、沸点逐渐升高
B．HF、HCl、HBr的熔、沸点顺序为HF>HBr>HCl
C．金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅
D．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低
C 解析：A、B项中分子晶体熔、沸点高低与分子间的作用力有关，含有氢键时会出现反常现象，与分子内共价键无关；D项中离子晶体内存在的是离子键。
2．(1)(2023·辽宁卷节选)噻吩()沸点低于吡咯()的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)(2021·全国甲卷节选)甲醇的沸点(64.7 ℃)介于水(100 ℃)和甲硫醇(CH3SH,7.6 ℃)之间，其原因是__________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________。
(3)(2021·广东卷节选)很多含巯基(—SH)的有机化合物是重金属元素汞的解毒剂。例如，解毒剂化合物 Ⅰ 可与氧化汞生成化合物 Ⅱ。
Ⅰ Ⅱ
Ⅲ Ⅳ
①H2S、CH4、H2O的沸点由高到低的顺序为_______________________________
_________________________________________________________________________________________________________________。
②汞解毒剂的水溶性好，有利于体内重金属元素汞的解毒。化合物Ⅰ与化合物Ⅲ相比，水溶性较好的是________。
(4)常温下，乙醇在水中的溶解度大于氯乙烷，原因是_______________________
_______________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)噻吩分子中不含电负性大的N、O、F，不能形成分子间氢键，而吡咯分子中含有N，且存在N—H，可以形成分子间氢键，分子间作用力：吡咯>噻吩，故沸点：吡咯>噻吩。(2)水和甲醇均能形成分子间氢键，沸点较高，且1 mol H2O平均能形成2 mol氢键，1 mol CH3OH平均只能形成1 mol氢键，等物质的量的水比甲醇的氢键多，故水的沸点比甲醇高，甲硫醇不能形成分子间氢键，其沸点较低。(3)①H2S、CH4分子间只存在范德华力，H2O分子间存在氢键，沸点最高，H2S的相对分子质量大于CH4，则H2S分子间范德华力较强，沸点较高，故沸点：H2O>H2S>CH4。②化合物Ⅲ是一种钠盐，比有机化合物Ⅰ更易溶于水。(4)乙醇(CH3CH2OH)分子中的羟基(—OH)和水分子能形成分子间氢键，导致乙醇与水可以任意比互溶，而氯乙烷(CH3CH2Cl)不能与水分子形成氢键，故氯乙烷难溶于水。
答案：(1)吡咯可以形成分子间氢键，而噻吩不能形成分子间氢键
(2)甲硫醇不能形成分子间氢键，而水和甲醇均能，且水比甲醇形成的分子间氢键多
(3)①H2O>H2S>CH4 ②化合物Ⅲ
(4)乙醇与水之间能形成氢键而氯乙烷不能
考向2| 晶体的结构及晶胞的有关计算
3．(2023·辽宁卷)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( )
A．图1晶体密度为 g·cm－3
B．图1中氧原子的配位数为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
C 解析：根据均摊法，图1的晶胞中Li个数：8×＋1＝3，O个数：2×＝1，Cl个数：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÷(a3×10－30 cm3)＝ g·cm－3，A项正确；图1晶胞中，O位于面心，与O等距离最近的Li有6个，O的配位数为6，B项正确；根据均摊法，图2中Li个数：1，Mg或空位数：8×＝2，O个数：2×＝1，Cl或Br个数：4×＝1，Mg的个数小于2，根据正负化合价的代数和为0，图2表示的化学式为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。
4．(2023·湖南卷)科学家合成了一种高温超导材料，其晶胞结构如图所示，该立方晶胞参数为a pm。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是( )
A．晶体最简化学式为KCaB6C6
B．晶体中与K＋最近且距离相等的Ca2＋有8个
C．晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面
D．晶体的密度为 g·cm－3
C 解析：根据晶胞结构可知，其中K个数：8×＝1，Ca个数：1，B个数：12×＝6，C个数：12×＝6，故晶体最简化学式为KCaB6C6，A正确；根据晶胞结构可知，K＋位于晶胞顶角，Ca位于体心，则晶体中与K＋最近且距离相等的Ca2＋有8个，B正确；根据晶胞结构可知，晶胞中B和C原子构成的多面体有14个面，C错误；根据选项A分析可知，该晶体的最简化学式为KCaB6C6，则1个晶胞的质量为 g，晶胞的体积为a3×10－30 cm3，则晶体的密度为 g·cm－3，D正确。
近四年山东高考考情
考点分析 2021年山东卷 2022年山东卷 2023年山东卷 2024年山东卷
元素“位”“构”“性”综合判断 T4、T16 T16 T16
物质结构与性质的关系 T9、T16 T3、T5、T15、T16 T3、T5、T16 T3、T4、T9、T16
元素“位”“构”“性”综合推断
(2021·山东卷)X、Y为第三周期元素，Y最高正价与最低负价的代数和为6，二者形成的一种化合物能以[XY4]＋[XY6]－的形式存在。下列说法错误的是( )
A．原子半径：X>Y
B．简单氢化物的还原性：X>Y
C．同周期元素形成的单质中Y的氧化性最强
D．同周期中第一电离能小于X的元素有4种
任务1 熟悉元素第一电离能的变化规律
一般规律：同一周期，随着原子序数的增大，元素的第一电离能呈现增大的趋势，稀有气体元素的第一电离能最大，碱金属元素的第一电离能最小；同一主族，随着电子层数的增加，元素的第一电离能逐渐减小。
特殊情况：第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。通常情况下，当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半充满(p3、d5、f7)和全充满(p6、d10、f14)结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能。如同周期主族元素，第ⅡA族元素的原子最外层s能级全充满，第ⅤA族元素的原子最外层p能级半充满，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的主族元素。
任务2 熟悉元素电负性的变化规律
(1)同周期从左到右，主族元素的电负性逐渐增大。
(2)同主族从上到下，元素的电负性逐渐减小。
(3)元素的非金属性越强，元素的电负性越大。
任务3 判断简单粒子半径的大小
(1)一看电子层数：当最外层电子数相同时，一般来说电子层数越多，半径越大。
例如：r(Li)(2)二看核电荷数：当电子层结构相同时，核电荷数越大，半径越小。
例如：r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)、r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)。
(3)三看核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。
例如：r(Cl－)>r(Cl)。
任务4 以上试题的正确选项为________。
D 解析：X、Y为第三周期元素，根据Y元素最高正价与最低负价的代数和为6，可知Y为Cl，根据X、Y形成的化合物[XY4]＋[XY6]－可知X的化合价为＋5价，则X为P。P与Cl在同一周期，则原子半径：P>Cl，A项正确；二者对应的简单氢化物分别是PH3和HCl，半径：P3－>Cl－，所以PH3的失电子能力强，还原性强，即X>Y，B项正确；同周期主族元素从左往右，金属性减弱，非金属性增强，各元素对应的金属单质还原性减弱，非金属单质的氧化性增强，所以Cl2的氧化性最强，C项正确；同一周期元素从左到右，第一电离能呈现增大的趋势，第ⅡA族、第ⅤA 族元素的第一电离能大于相邻元素的第一电离能，所以第三周期主族元素第一电离能从小到大依次为Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl，所以同周期中第一电离能小于P的元素有5种，D项错误。
1．元素推断题解题模型
第一步 挖掘题干信息快速确定元素：依据题目给出的题干信息，通过物质特性、原子结构特点、元素在元素周期表中的相对位置，以及它们之间的关联性，确定出各元素的名称。
第二步 根据元素周期律判断递变规律及物质特点：在确定元素的基础上，确定出各元素在周期表中的位置，依据同周期、同主族元素性质的递变规律及所组成的物质的性质特点，判断各选项描述的正误。
2．电负性及电离能问题解题模型
物质结构与性质的关系
(2021·山东卷)关于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2的结构与性质，下列说法错误的是( )
A．CH3OH为极性分子
B．N2H4空间结构为平面形
C．N2H4的沸点高于(CH3)2NNH2
D．CH3OH和(CH3)2NNH2中C、O、N杂化方式均相同
任务1 掌握极性分子和非极性分子的判断方法
1．A—A型分子一定是非极性分子，A—B型分子一定是极性分子。
2．判断ABn型分子极性的两条经验规律
(1)中心原子A化合价的绝对值等于该元素原子最外层电子数，则为非极性分子，反之则为极性分子。
(2)中心原子A没有孤电子对，则为非极性分子，反之则为极性分子。
任务2 利用价层电子对互斥模型判断分子(或离子)空间结构(表格中空间结构模型不考虑原子大小)
示例 分子(或离子)空间结构 价层电子对数 孤电子对数
CO2、BeCl2 2 0
BF3、SO3、 CO 3 0
SO2 3 1
CH4、NH、 SO、CCl4 4 0
NH3、PCl3、 H3O＋ 4 1
H2O、H2S 4 2
任务3 氢键对物质性质的影响
(1)当形成分子间氢键时，物质的熔、沸点将升高。分子间有氢键的物质熔化或汽化时，除了要克服纯粹的分子间作用力外，还必须提高温度、额外地提供一份能量来破坏分子间的氢键，所以这些物质的熔、沸点比同系列氢化物的熔、沸点高，如HF、H2O、NH3沸点反常。
(2)当形成分子内氢键时，往往会降低分子间作用力，从而使物质的熔、沸点降低。
(3)氢键影响物质的溶解性。在极性溶剂中，如果溶质分子和溶剂分子之间可以形成氢键，则物质的溶解度增大，如NH3极易溶于水，原因是NH3与H2O之间能形成氢键(NHHH…H－OH)，且二者都是极性分子。
(4)氢键影响物质的密度。氢键可使固体或液体的密度减小，使气体物质的密度增大。
(5)氢键的存在使分子间因氢键而发生“缔合”，形成“缔合分子”，如相当多的H2O分子、HF分子“缔合”而形成(H2O)n分子、(HF)n分子。
任务4 原子杂化方式的判断
1．杂化轨道的三种类型
2．由杂化轨道数判断中心原子的杂化类型
杂化轨道用来形成σ键和容纳孤电子对，所以有公式：杂化轨道数＝中心原子的孤电子对数＋中心原子的σ键个数＝中心原子的价层电子对数。
任务5 以上试题的正确选项为________。
B 解析：甲醇可看成是甲烷中的一个氢原子被羟基取代得到的，碳原子连接3个氢原子和1个氧原子，为四面体结构，是由极性键组成的极性分子，A正确；N2H4中氮原子的杂化方式为sp3，空间结构不是平面形，B错误；N2H4分子中连接氮原子的氢原子数多，存在氢键的数目多，而偏二甲肼[(CH3)2NNH2]只有一端可以形成氢键，另一端的两个甲基基团比较大，影响了分子的排列，沸点较N2H4的低，C正确；CH3OH和(CH3)2NNH2分子中C、O、N杂化方式均为sp3，D正确。
1．非极性分子与极性分子的判断模型
2．杂化方式和空间结构问题解题模型
确定中心原子→VSEPR确定价层电子对数→杂化理论及空间结构。
3．分子晶体熔、沸点高低的判断模型
分子晶体分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高，反之越低。
①组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，物质的熔、沸点越高。例如：CH4＜SiH4＜GeH4＜SnH4。
②因为氢键＞范德华力，所以存在分子间氢键的物质的沸点高于只存在范德华力的物质。例如：乙醇＞氯乙烷；HF＞HCl。
专题限时评价(四)
(建议用时：60分钟)
一、选择题：每小题只有一个选项符合题目要求。
1．已知NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物[Fe(NO)(H2O)5]SO4。下列说法正确的是( )
A．该配合物中阴离子为平面正方形
B．该配合物所涉及的元素中O的第一电离能最大
C．基态Fe2＋的价层电子排布为3d54s1，易被氧化为Fe3＋
D．H2O的VSEPR模型为四面体形，空间结构为角(V)形
D 解析：该配合物中阴离子为SO，中心原子S的价层电子对数为4＋×(6＋2－4×2)＝4，孤电子对数为0，根据价层电子对互斥模型可知，SO的空间结构为正四面体形，故A错误；同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，但是N的2p轨道为半充满状态，比较稳定，所以N的第一电离能大于O的，同主族元素从上向下第一电离能逐渐减小，故该配合物所涉及的元素中N的第一电离能最大，故B错误；铁元素为26号元素，基态Fe2＋的价层电子排布为3d6，易被氧化为Fe3＋，故C错误；H2O的中心原子O的价层电子对数为2＋×(6－2×1)＝4，其中孤电子对数为2，VSEPR模型为四面体形，空间结构为角(V)形，故D正确。
2.
某种具有高效率电子传输性能的有机发光材料的结构简式如图所示。下列关于该材料组成元素的说法错误的是( )
A．五种组成元素中有四种元素位于p区且均位于同一周期
B．原子半径：Al＞C＞N＞O＞H
C．气态氢化物的稳定性：H2O＞NH3＞CH4
D．基态氮原子核外有7种运动状态不同的电子
A 解析：由可知，组成该物质的元素有H、C、N、O和Al，H位于第一周期，属于s区，而C、N、O均位于第二周期，均属于p区，Al位于第三周期，属于p区，故A错误；原子的电子层数越多，半径越大，同周期主族元素从左往右，原子半径依次减小，H只有一个电子层，Al有三个电子层，C、N、O均只有两个电子层，原子序数：C＜N＜O，原子半径：C＞N＞O，则原子半径：Al＞C＞N＞O＞H，故B正确；元素的非金属性越强，其气态氢化物越稳定，同周期主族元素从左往右，非金属性依次增强，C、N、O均属于第二周期元素，原子序数：C＜N＜O，则非金属性：O＞N＞C，气态氢化物的稳定性：H2O＞NH3＞CH4，故C正确；N的原子序数为7，核外有7个电子，每一个电子运动状态均不同，即基态氮原子核外有7种运动状态不同的电子，故D正确。
3．咔唑()是一种新型有机液体储氢介质。下列说法正确的是( )
A．电负性：N>H>C
B．同周期元素中第一电离能小于N的有4种
C．咔唑的沸点比的沸点高
D．基态氮原子的价层电子轨道表示式不能写成 因为违背了泡利原理
C 解析：电负性：N>C>H，A错误；在第二周期元素中第一电离能小于N的有Li、Be、B、C、O，共5种，B错误；咔唑能形成分子间氢键，所以咔唑的沸点比的沸点高，C正确；基态氮原子的价层电子轨道表示式不能写成，因为违背了洪特规则，D错误。
4．羟胺(NH2OH)易溶于水，其水溶液是比肼还弱的碱溶液。羟胺可与Zn2＋形成Zn(NH2OH)2Cl2，已知反应：NH4NO2＋NH4HSO3＋SO2＋2H2O===[NH3OH]＋HSO＋(NH4)2SO4。下列有关说法正确的是( )
A．H2O很稳定是因为分子间含有氢键
B．SO2的空间结构为平面三角形
C．NH2OH与NH中H—N—H的键角相同
D．H2O、NH与NH2OH的VSEPR模型相同
D 解析：H2O很稳定是因为氧元素非金属性强，与氢结合的化学键较稳定，氢键影响水的熔、沸点，故A错误；SO2的中心原子S采取sp2杂化，含有1个孤电子对，则其空间结构为V形，故B错误；根据价层电子对互斥模型，NH的空间结构为正四面体形，键角为109°28′，NH2OH的中心原子N采取sp3杂化，中心原子有1个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对对成键电子对的排斥力，因此H—N—H键的键角小于109°28′，故C错误；H2O的中心原子O的价层电子对数为2＋＝4，NH的中心原子N的价层电子对数为4＋＝4，NH2OH的中心原子N的价层电子对数为3＋＝4，它们的VSEPR模型都是四面体形，故D正确。
5．下列事实与解释不相符的是( )
选项 事实 解释
A 甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而烷烃不能 苯环活化了甲基
B 过氧化氢分子是极性分子 过氧化氢分子中只含有极性键
C I2易溶于CCl4而微溶于H2O I2和CCl4为非极性分子，而H2O为极性分子
D CH3COOH的酸性弱于HCOOH 甲基为推电子基团，使乙酸羧基中的羟基的极性变小，电离程度比甲酸弱
B 解析：甲苯能与酸性高锰酸钾溶液反应从而使其褪色，烷烃不与酸性高锰酸钾溶液反应，原因是苯环活化了甲基，A正确；H2O2的结构式为H—O—O—H，含有非极性键和极性键，其正电中心和负电中心不重合，所以是极性分子，B错误；I2和CCl4都是非极性分子，H2O为极性分子，根据“相似相溶”规律，I2易溶于CCl4而微溶于H2O，C正确；甲基为推电子基团，甲基的存在使得乙酸羧基中羟基的极性变小，导致乙酸的电离程度比甲酸弱，故乙酸的酸性弱于甲酸，D正确。
6．(2024·菏泽模拟)已知元素X、Y、Z、W为原子序数依次增大的前四周期元素，其中Y的最外层电子数是其内层电子总数的3倍，Y、Z、W的原子最外层电子数之和为13，W的价层电子数为11，用 He粒子轰击X核会产生Y核和中子(即 n)，可表示为 He＋X―→ 16a＋2Y＋n。下列说法正确的是( )
A．X与Y一定形成非极性分子
B．电负性：YC． 16a＋2Y的一种同位素可作示踪原子
D．W在空气中长期放置，会被腐蚀形成氧化物
C 解析：Y的最外层电子数是其内层电子总数的3倍，则Y是O；W的价层电子数为11，则W为第四周期元素，价层电子排布式为3d104s1，最外层电子数为1，核外电子排布式为[Ar] 3d104s1，则W为Cu；Y、Z、W的原子最外层电子数之和为13，则Z最外层电子数＝13－6－1＝6，因为元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，所以Z为16号元素S；由Y为O知，a＋2＝8，解得a＝6，则X为C；综上所述，X为C，Y是O，Z为S，W为Cu。Y是O，X为C，形成的CO为极性分子，A错误；X为C，Y为O ，电负性：O＞C，B错误；8O为示踪原子，C正确；Cu在空气中长期放置会被腐蚀形成碱式碳酸铜，碱式碳酸铜属于盐，D错误。
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题目要求。
7．(2024·潍坊模拟)一种有机物催化剂由原子序数依次递增的前20号元素X、Y、Z、W、M组成，其结构式如图所示。下列说法正确的是( )
A．简单离子半径：M>W>Z
B．简单气态氢化物稳定性：ZC．Z元素所在周期中，第一电离能大于Z的元素有3种
D．基态M原子电子占据的最高能层有9个原子轨道
CD 解析：由结构式中各元素的成键数可知，X为H，Y为C，Z为O，M为S，则W为Na，据此分析解答。离子的核外电子层数越多，半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小，则离子半径：S2－>O2－>Na＋，即M>Z>W，故A错误；非金属性：O>C，元素的非金属性越强，其简单气态氢化物越稳定，则稳定性：H2O>CH4，故B错误；O位于第二周期，同周期元素随核电荷数递增，第一电离能呈增大趋势，但N的2p轨道为半充满状态，其第一电离能大于O，则比O的第一电离能大的元素有N、F、Ne，故C正确；M为S，其核外有3个能层，最高能层为第3电子层，存在3s轨道1个，3p轨道3个，3d轨道5个，共9个原子轨道，故D正确。
8．某农药杀虫剂中含有的成分如图所示。已知X、Y、Z、N、M为原子序数依次增大的短周期主族元素，Y、Z位于同一个周期，X、N位于同一主族。下列叙述正确的是( )
A．Z、M的最简单气态氢化物的键角：M>Z
B．M的基态原子最外层有4个未成对电子
C．X、Y形成的链状化合物YmXn中σ键数为m＋n－1
D．Y、Z两种元素与X元素形成的最简单气态氢化物，均为非极性分子
C 解析：X、Y、Z、N、M为原子序数依次增大的短周期元素，X、N位于同一主族，杀虫剂结构中X形成1个共价键，N形成＋1价阳离子，且N与X的原子序数相差不小于3，故X为H，N为Na；Y、Z位于同一个周期，二者处于第二周期，杀虫剂结构中Y形成4个共价键，Z形成3个共价键，故Y为C，Z为N，结构中M可形成2个共价键，其中1个M原子获得1个电子，则M处于ⅥA族，M的原子序数大于Na，故M为S。N、S的最简单气态氢化物分别为NH3和H2S，二者中心原子的杂化类型都是sp3，但NH3中N有1个孤电子对，H2S中S有2个孤电子对，则键角：NH3>H2S，故A错误；基态S的最外层电子的轨道表示式为 ，有2个未成对电子，故B错误；C、H形成的链状化合物CmHn，C—H为σ键，共n个C—H σ键，C与C之间形成的σ键共(m－1)个，σ键数为m＋n－1，故C正确；C、N两种元素与H形成的最简单气态氢化物分别为CH4和NH3，NH3为极性分子，故D错误。
9．铁与镁组成的储氢合金的立方晶胞结构如图所示。铁原子位于顶角和面心的位置，镁原子位于将晶胞平分为8个立方单位的体心位置。下列说法不正确的是( )
A．铁原子的配位数为8
B．a位置原子的分数坐标为(0.25,0.75,0.75)
C．铁原子与镁原子间最短距离为 b nm
D．晶体储氢时，H2在晶胞的体心和棱的中心位置。若储氢后化学式为FeMg2H，则储氢率为100%
CD 解析：由晶胞结构可知，位于顶角的铁原子与位于体对角线上镁原子的距离最近，则铁原子的配位数为8，A正确；由晶胞结构可知，a位置镁原子位于晶胞左上侧的立方单位的体心位置，原子的分数坐标为(0.25，0.75,0.75)，B正确；由晶胞结构可知，位于顶角的铁原子与镁原子的距离为体对角线的，则铁原子与镁原子间最短距离为b nm，C错误；由晶胞结构可知，晶胞中位于顶角和面心的铁原子个数为8×＋6×＝4，位于体内的镁原子个数为8，位于体心和棱的中心位置的氢分子个数为12×＋1＝4，储氢后化学式为FeMg2H2，若储氢后化学式为FeMg2H，则储氢率为50%，D错误。
10．硅化镁是一种窄带隙N型半导体材料，具有重要应用前景。硅化镁晶体属于面心立方晶体，其晶胞结构如图所示，每个Mg位于Si组成的四面体中心，晶胞边长为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA。下列有关说法正确的是( )
A．硅化镁的化学式为MgSi2
B．每个硅原子周围有8个镁原子
C．两个最近的硅原子之间的距离为 a pm
D．晶体的密度为 ×1032 g·cm－3
BD 解析：晶胞中含8×＋6×＝4个Si、8个Mg，则硅化镁的化学式为Mg2Si，A错误；以底面中心硅原子为例，上下层各有4个镁原子，则每个硅原子周围有8个镁原子，B正确；两个最近的硅原子之间的距离为面对角线的二分之一，为a pm，C错误；一个晶胞中含4个Si、8个Mg，晶体密度为 g·cm－3＝×1032 g·cm－3，D正确。
三、非选择题。
11．铁、镍、铜、钇(Y)在医药、催化及材料等领域中都有广泛的应用。回答下列问题：
(1)在元素周期表中，某元素和铁、镍既处于同一周期又位于同一族，该元素的基态原子的价层电子排布图为__________________________________________
__________________________________。
(2)硝普钠{Na2[Fe(CN)5(NO)·2H2O]}可用于治疗急性心率衰竭。其中不存在的化学键有________(填标号)。
A．离子键 B．金属键
c．配位键 D．极性共价键
(3)甘氨酸铜有顺式和反式两种同分异构体，结构如下图所示。
已知顺式甘氨酸铜能溶于水，反式甘氨酸铜难溶于水的原因可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)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，称为原子的分数坐标。铁酸钇(YFeO3)的正交相晶胞结构以及各原子的投影位置如图所示，晶胞棱边夹角均为90°。
一个晶胞中有________个O。已知1号氧原子分数坐标为，2号氧原子分数坐标为，则3号铁原子的分数坐标为________________
_______________________________________。
解析：(1)在元素周期表中，三种元素位于同一周期又位于同一族，则一定是第Ⅷ族元素，和铁、镍既处于同一周期又位于同一族的元素为钴，为27号元素，该元素的基态原子的价层电子排布图为。(2)硝普钠{Na2[Fe(CN)5(NO)·2H2O]}是配合物，外界Na＋和内界之间存在离子键，NO、CN－与Fe3＋之间存在配位键，C和N、N和O、H和O之间存在极性共价键，故不存在的化学键为金属键，选b。(3)根据“相似相溶”规律，极性溶质易溶于极性溶剂，非极性溶质易溶于非极性溶剂，水是极性分子，则反式甘氨酸铜难溶于水的原因可能是其为非极性分子。(4)由和可知位于晶胞内的O有4个，由可知z方向的棱上O的个数＝8×＝2，故一个晶胞中有6个O；1号氧原子分数坐标为，2号氧原子分数坐标为，则3号铁原子的分数坐标为。
答案：(1)
(2)b
(3)反式甘氨酸铜是非极性分子
(4)6
12．设计新型的CuAs基化合物并探索其中可能存在的超导物性，是超导领域的前沿科学问题之一。一种新型CuAs基超导体系的四方晶胞结构如图所示。
回答下列问题：
(1)基态As的价层电子轨道表示式为__________________，Ge、As、Se的第一电离能由大到小的顺序是_______________________________________________
_________________________________。
(2)AsH3的沸点为－62 ℃，GeH4的沸点为－90 ℃，AsH3的沸点比GeH4高的主要原因是_____________________________________________________________
_________________________________________________________________________________。
(3)CuCl可以吸收CO形成一种含水双核平面配合物CuOCH2OClClCuClOH2CO，设NA为阿伏加德罗常数的值，1 mol该配合物中配位键的数目为________NA，下列对配合物中铜原子杂化方式推断合理的是________(填标号)。
A．dsp3 B．sp2
C．sp3 D．dsp2
(4)新型CuAs基超导体系晶体(摩尔质量为M g·mol－1)的化学式为__________。晶胞参数为a nm和c nm，设NA为阿伏加德罗常数的值，则新型CuAs基超导体系晶体的密度为________________________g·cm－3(用代数式表示)。
解析：(1)砷元素的原子序数为33，基态砷原子的价层电子排布为4s24p3，价层电子轨道表示式为 ；同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，砷原子的4p轨道为稳定的半充满状态，元素的第一电离能大于相邻元素，则第一电离能由大到小的顺序为As＞Se＞Ge。(2)砷化氢和锗化氢是相对分子质量接近的分子晶体，砷化氢是空间结构为三角锥形的极性分子，锗化氢是空间结构为正四面体形的非极性分子，极性分子的分子间作用力大于非极性分子，沸点高于非极性分子，所以砷化氢的沸点高于锗化氢。(3)由含水双核平面配合物的结构示意图可知，该配合物中含有6个配位键，则1 mol该配合物中配位键的数目为1 mol×6×NA mol－1＝6NA；由平面配合物中每个铜原子形成4个配位键可知，铜原子的杂化方式不可能为sp3杂化，应该为dsp2杂化，故选D。(4)由晶胞结构可知，晶胞中位于棱上和体内的镧原子个数为8×＋2＝4，位于面上、棱上的铜原子个数为18×＋4×＝10，位于顶角、棱上、体心的砷原子个数为8×＋8×＋3＝6，位于面上的氧原子个数为8×＝4，则晶体的化学式为La2Cu5As3O2；设晶体的密度为d g·cm－3，由晶胞的质量公式可得：＝a2cd×10－21，解得d＝。
答案：(1) As＞Se＞Ge
(2)AsH3与GeH4的相对分子质量接近，AsH3为极性分子，GeH4为非极性分子
(3)6 D
(4)La2Cu5As3O2
1．(物质结构与性质关系)下列事实不能通过比较氟元素和氯元素的电负性进行解释的是( )
A．F—F键的键能小于Cl—Cl键的键能
B．三氟乙酸的Ka大于三氯乙酸的Ka
C．氟化氢分子的极性强于氯化氢分子的极性
D．气态氟化氢中存在(HF)2，而气态氯化氢中是HCl分子
A 解析：氟原子的半径小，电子云密度大，两个原子间的斥力较强，F—F不稳定，因此F—F的键能小于Cl—Cl的键能，与电负性无关，A符合题意；氟元素的电负性大于氯元素的电负性，F—C的极性大于Cl—C的极性，使F3C—的极性大于Cl3C—的极性，导致三氟乙酸的羧基中的羟基极性更大，更容易电离出氢离子，酸性更强，B不符合题意；氟元素的电负性大于氯元素的电负性，F—H 的极性大于Cl—H的极性，导致氟化氢分子的极性强于氯化氢，C不符合题意；氟元素的电负性大于氯元素的电负性，与氟原子相连的氢原子可以与另外的氟原子形成分子间氢键，因此气态氟化氢中存在(HF)2，D不符合题意。
2．(物质结构与性质关系)下列物质均为共价晶体且成键结构相似，其中熔点最低的是( )
A．金刚石(C)
B．单晶硅(Si)
C．金刚砂(SiC)
D．氮化硼(BN，立方相)
B 解析：金刚石(C)、单晶硅(Si)、金刚砂(SiC)、立方氮化硼(BN)都为共价晶体，结构相似，则原子半径越大，键长越长，键能越小，熔、沸点越低，在这几种晶体中，键长：Si—Si>Si—C>B—N>C—C，所以熔点最低的为单晶硅。
3．(元素“位”“构”“性”综合推断)W、X、Y、Z为短周期主族元素，原子序数依次增大，最外层电子数之和为19。Y的最外层电子数与其K层电子数相等，WX2是形成酸雨的物质之一。下列说法正确的是( )
A．原子半径：X>W
B．简单氢化物的沸点：XC．Y与X可形成离子化合物
D．Z的最高价含氧酸是弱酸
C 解析：W、X、Y、Z为短周期主族元素，原子序数依次增大，WX2是形成酸雨的物质之一，则W为N，X为O，Y的最外层电子数与其K层电子数相等，又因为Y的原子序数大于O，则Y的电子层为3层，最外层电子数为2，所以Y为Mg，四种元素最外层电子数之和为19，则Z的最外层电子数为6，Z为S。X为O，W为N，同周期主族元素从左往右，原子半径依次减小，所以半径：W＞X，A错误；X为O，Z为S，X的简单氢化物为H2O，含有分子间氢键，Z的简单氢化物为H2S，没有氢键，所以简单氢化物的沸点：X＞Z，B错误；Y为Mg，X为O，二者可形成MgO，MgO为离子化合物，C正确；Z为S，S的最高价含氧酸为H2SO4，H2SO4是强酸，D错误。
4．(元素“位”“构”“性”综合推断)一种矿物由短周期元素W、X、Y组成，溶于稀盐酸有无色无味气体生成。W、X、Y原子序数依次增大。简单离子X2－与Y2＋具有相同的电子结构。下列叙述正确的是( )
A．X的常见化合价有－1、－2
B．原子半径大小为Y>X>W
C．YX的水合物具有两性
D．W单质只有4种同素异形体
A 解析：W、X、Y为短周期元素，原子序数依次增大，简单离子X2－与Y2＋具有相同的电子结构，则它们均为10电子粒子， X为O，Y为Mg，W、X、Y组成的物质溶于稀盐酸有无色无味的气体产生，则W为C，产生的气体为二氧化碳。X为O，O的常见价态有－1价和－2价，如H2O2和H2O，A正确；W为C，X为O，Y为Mg，同主族时电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同时，原子序数越小，原子半径越大，所以原子半径大小为Y＞W＞X，B错误；Y为Mg，X为O，二者可形成MgO，水合物为Mg(OH)2，Mg(OH)2只能与酸反应生成盐和水，不能与碱反应，所以YX的水合物不具有两性，C错误；W为C，碳的同素异形体有金刚石、石墨、石墨烯、富勒烯、碳纳米管等，种类不止4种，D错误。
