2026届高考化学一轮复习 微项目3 物质结构与性质的问题解决能力集训 课件（31张PPT）

(共31张PPT)
物质结构与性质的问题解决能力集训
微项目3
【项目梳理过关】
运用物质结构与性质解决问题能力的训练
梳理归纳
题型剖析
题型一 运用原子结构理论解答问题
解题思路
运用原子结构理论解答问题的思维模型
分析原子结构的特点(核电荷数、核外电子数、原子半径、轨道中电子的填充特点)→关注解释对象→选择运用合适原理→得出结论(或结果)
题型训练
1.第三周期的下列基态原子中,第一电离能最小的是(　　)。
A.3s23p3 B.3s23p5
C.3s23p4 D.3s23p6
C
解析:第三周期从左到右元素的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族元素的第一电离能,第ⅤA族元素的第一电离能大于第ⅥA族元素的第一电离能,因此选项中第一电离能最小的是S,故C项正确。
2.(1)基态Fe2+与Fe3+中未成对的电子数之比为　　　。
(2)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na),原因是 　 。
I1(Be)>I1(B)>I1(Li),原因是 　。
答案:(1)4∶5
(2)Na与Li同主族,Na的电子层数更多,原子半径大,易失电子　Li、Be、B同周期,核电荷数依次增加。Be的核外电子排布为1s22s2,为全充满稳定结构,第一电离能最大。与Li相比,B的核电荷数大,原子半径小,较难失去电子,第一电离能较大
解析:(1)基态铁原子的价电子排布式为3d64s2,失去外层电子转化为Fe2+和Fe3+,这两种基态离子的价电子排布式分别为3d6和3d5,根据洪特规则可知,基态Fe2+核外有4个未成对电子,基态Fe3+核外有5个未成对电子,所以未成对电子个数比为4∶5。
(2)因为Li和Na属于同主族元素,同主族元素从上至下,原子半径增大,第一电离能逐渐减小,所以I1(Li)>I1(Na)。同周期元素,从左至右,第一电离能呈现增大的趋势,但由于第ⅡA族元素基态原子s能级轨道处于全充满的状态(如Be为1s22s2),能量更低,更稳定,所以其第一电离能大于同一周期的第ⅢA族元素(如B元素)的第一电离能,与Li相比,B的核电荷数大,原子半径小,较难失去电子,第一电离能较大,因此I1(Be)>I1(B)>I1(Li)。
3.《华阳国志·南中志》卷四中有关于白铜的记载——云南镍白铜(铜镍合金),曾主要用于造币,亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题。
(1)基态镍原子的电子排布式为　　　　　　　　　　　　　　　　;3d能级上的未成对电子数为　　　 　。
(2)单质铜及镍都是由　　　　键形成的晶体;元素铜与镍的第二电离能分别为I2(Cu) =1 958 kJ·mol-1、I2(Ni)=1 753 kJ·mol-1,I2(Cu) >I2(Ni)的原因是　 　。
答案:(1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2　2
(2)金属　铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子
解析:(1)Ni为第28号元素,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2,3d能级上未成对电子数为2。
(2)Ni和Cu都是由金属键形成的金属晶体,铜与镍的第二电离能分别为I2(Cu)=1 958 kJ·mol-1、I2(Ni)=1 753 kJ·mol-1,I2(Cu)>I2(Ni)的原因是铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子。
题型二 运用分子结构理论解答问题
解题思路
运用分子结构理论解答问题的思维模型
分析分子结构的特点(分子内存在的化学键、分子间的作用力、中心原子的杂化类型、中心原子的孤电子对数)→关注解释对象→选择运用合适原理→得出结论(或结果)
题型训练
1.B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似,也有大π键。下列关于B3N3H6的说法错误的是(　　)。
A.其熔点主要取决于所含化学键的键能
B.形成大π键的电子全部由N提供
C.分子中B和N的杂化方式相同
D.分子中所有原子共平面
A
解析:由题意知,无机苯与苯结构相似,应属于分子晶体,其熔点取决于范德华力,A项错误;B原子最外层3个电子,与其他原子形成3个σ键,N原子最外层5个电子,与其他原子形成3个σ键,剩余2个电子,故形成大π键的电子全部由N原子提供,B项正确;无机苯与苯结构相似,分子中含大π键,故分子中B、N原子的杂化方式为sp2杂化,C项正确;无机苯与苯结构相似,分子中含有大π键,故分子中B、N原子的杂化方式为sp2杂化,所以分子中所有原子共平面,D项正确。
2.(2022浙江卷)(1)乙醇的挥发性比水的强,原因是　　　　　　　　。
(2)金属氢化物是应用广泛的还原剂。KH的还原性比NaH的强,原因是 　。
答案:(1)乙醇分子间形成氢键的数量比水分子间形成氢键的数量少,分子间作用力小
(2)Na+的半径小于K+的半径,Na+与H-间的离子键作用更强,H-更难给出电子,因此NaH的还原性较弱
3.含Ni、As元素的物质在生产、生活中有重要的用途。回答下列问题。
(1)基态Ni2+核外电子排布式为　　　　　　。
(2)AsCl3分子的空间结构为　　　　　　。
(3)某个Ni(Ⅱ)有机配合物的结构如图所示:
①该分子中N原子的杂化方式为
　　　　、　　　　。
②该配合物中提供孤电子对形成配位键的
原子是　　　　。
(4)Ge、As、Se元素处于同一周期,三种元素原子的第一电离能由大到小的顺序为　 。
(5)AsH3的键角小于NH3的原因是 　。
答案:(1)[Ar]3d8或1s22s22p63s23p63d8
(2)三角锥形
(3)①sp2　sp3　②N、O
(4)As>Se>Ge
(5)砷原子的电负性小于氮原子的电负性,所以其共用电子对离砷核距离较远,成键电子间的斥力较小,导致键角较小
题型三 运用晶体结构理论解答问题
解题思路
运用晶体结构理论解答问题的思维模型
分析晶体结构的特点(晶体类型、粒子间的相互作用、空间位阻大小)→关注解释对象→选择运用合适原理→得出结论(或结果)
题型训练
Cu(In1-xGaxSe2)(简称CIGS)可作多晶膜太阳能电池材料,具有非常好的发展前景。
回答下列问题。
(1)已知铟的原子序数为49,基态铟原子的电子排布式为[Kr]　　　　;Ga、In、Se第一电离能从大到小的顺序为　　　　　　。
(2)硅与碳位于同主族,碳的化合物中往往有碳碳双键、碳碳三键,但是硅的化合物中只存在硅硅单键,其主要原因是 　 。
常温常压下,SiF4呈气态,而SiCl4呈液态,其主要原因是 　 。
(3)31Ga可以形成GaCl3·xNH3(x=3、4、5、6)等一系列配位数为6的配合物,向上述某物质的溶液中加入足量AgNO3溶液,有沉淀生成;过滤后,充分加热滤液有氨逸出,且又有沉淀生成,两次沉淀的物质的量之比为1∶2。则该溶液中溶质的化学式为　 。
(4) 的空间结构为　　　　;SeO2中硒原子采取的杂化类型是　　　　。
(5)常见的铜的硫化物有CuS和Cu2S两种。已知:晶胞中S2-的位置如图1所示,铜离子或亚铜离子位于硫离子所构成的四面体中心,它们晶胞具有相同的侧视图(如图2所示)。已知CuS和Cu2S的晶胞参数分别为a nm和b nm,阿伏加德罗常数的值为NA。
①CuS晶体中,相邻的两个铜离子间的距离为　　　　 nm。
②Cu2S晶体中,S2-的配位数为　　　　。
③Cu2S晶体的密度为ρ=　　　　　　　 g·cm-3(列出计算式即可)。
答案:(1)4d105s25p1　Se>Ga>In
(2)硅原子的半径大于碳原子的半径,硅原子的原子轨道肩并肩重叠程度小,形成双键、三键不稳定组成、结构相似,四氯化硅的相对分子质量较大
(3)[Ga(NH3)4Cl2]Cl
(4)三角锥形　sp2
【项目训练突破】
1.钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料。回答下列问题。
(1)基态Ti原子的核外电子排布式为　　　　　　　　　　　。
(2)CaTiO3的晶胞如图(a)所示,其组成元素的电负性大小顺序是　　　　　　　;金属离子与氧离子间的作用力为　　　　,Ca2+的配位数是　　　　。
(4)用上述金属卤化物光电材料制作的太阳能电池在使用过程中会产生单质铅和碘,降低了器件效率和使用寿命。我国科学家巧妙地在此材料中引入稀土铕(Eu)盐,提升了太阳能电池的效率和使用寿命,其作用原理如图(c)所示,用离子方程式表示该原理　　　　 　　　　　　　　,
　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案:(1)1s22s22p63s23p63d24s2
(2)O>Ti>Ca　离子键　12
(4)2Eu3++Pb══2Eu2++Pb2+　2Eu2++I2══2Eu3++2I-
解析:(1)Ti是22号元素,根据构造原理可知其电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2。
(2)根据Ca、Ti、O三种元素在周期表中的位置关系和电负性的变化规律可知电负性大小顺序为O>Ti>Ca。金属离子与氧离子之间的作用力是离子键。Ca2+的配位O2-位于12条棱上,Ca2+的配位数为12。
(4)Pb与I2的反应通过Eu3+的催化完成,则有关反应为2Eu3++Pb══2Eu2++Pb2+,2Eu2++I2══2Eu3++2I-。
2.(2023全国甲改编)将酞菁—钴酞菁—三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上,制得一种高效催化还原二氧化碳的催化剂。回答下列问题。
(1)图1所示的几种碳单质,它们互为　　　　　,其中属于原子晶体的是
　　　　　,C60间的作用力是　　　　　　。
图1
(2)酞菁和钴酞菁的分子结构如图2所示。
图2　　
酞菁分子中所有原子共平面,其中p轨道能提供一对电子的N原子是
　　　　　　(填图2酞菁中N原子的标号)。钴酞菁分子中,钴离子的化合价为　　　　　价,氮原子提供孤电子对与钴离子形成　　　　　键。
(3)气态AlCl3通常以二聚体Al2Cl6的形式存在,其空间结构如图3a所示,二聚体中Al的轨道杂化类型为　　　。AlF3的熔点为1 090 ℃,远高于AlCl3的192 ℃,由此可以判断铝氟之间的化学键为　　　　　键。AlF3结构属立方晶系,晶胞如图3b所示,F-的配位数为　　　　　。若晶胞参数为a pm,晶体密度ρ=　　　　　 g·cm-3(列出计算式,阿伏加德罗常数的值为NA)。
图3a　Al2Cl6的分子结构
图3b　AlF3的晶体结构
答案:(1)同素异形体　金刚石　范德华力
(2)③　+2　配位
解析:(1)金刚石、石墨、C60和碳纳米管都是由碳元素形成的单质,它们互称同素异形体。金刚石中每个C原子处于其他4个C原子构成的正四面体的中心,向周围无限延伸,形成空间立体网状结构,为原子晶体。C60为分子晶体,微粒间作用力为范德华力。
(2)酞菁分子中所有原子共平面,所有N原子都采用sp2杂化,则①②号N原子的孤电子对处于sp2杂化轨道,而③号N原子的孤电子对处于未杂化的p轨道。酞菁中③号N原子失氢,则Co为+2价。Co2+与N原子之间由N原子单方提供孤电子对形成配位键。
(3)Al2Cl6中Al形成4条σ键(其中一条由Cl提供孤电子对形成配位键),Al为sp3杂化。AlF3的熔点高,应为离子晶体,铝氟之间的化学键为离子键。Al3+与F-具有相同的电子层结构,F-的半径大于Al3+的半径,故F-处于晶胞的棱心,则F-的配位数是2。根据均摊法,每个AlF3晶胞中含有Al3+的个数为