解密21物质的结构与性质-备战2018年高考化学之高频考点解密

高考考点
考查内容
三年高考探源
考查频率
物质的结构与性质
1．原子结构与元素的性质。
2．化学键与分子结构。
3．分子间作用力与物质的性质。
4．晶体结构与性质。
2017课标全国Ⅰ35；
2017课标全国Ⅱ35；
2017课标全国Ⅲ35；
2016课标全国Ⅰ37；
2016课标全国Ⅱ37；
2016课标全国Ⅲ37；
2015课标全国Ⅰ37；
2015课标全国Ⅱ37。
★★★★★
考点 物质的结构与性质综合题的解题策略
该模块试题属于选做题，题型为综合题，分值为15分。命题涉及的知识点主要有：能层、能级、轨道数分析，原子、离子的核外电子排布式或价电子的轨道表达式（或示意图）等，第一电离能、元素电负性大小比较，原子轨道杂化方式、化学键、氢键以及离子或分子的空间构型判断，晶胞结构的分析和有关晶胞、晶体的计算等。【来源：21cnj*y.co*m】
命题形式有两种：一是直接给出元素，围绕给出元素的原子结构、形成的物质等进行考查；二是给出元素的原子的一些结构特点等，首先判断出元素，然后再进行相应的考查。
一、有关基态原子的核外电子排布“四、三和二”
1. 四种表示方法
表示方法
举例
电子排布式
Cr：1s22s22p63s23p63d54s1
简化表示式
Cu：[Ar]3d104s1
价电子
排布式
Fe：3d64s2
电子排布图
S：
2. 排布三原则
能量最低原理
原子核外电子总是先占有能量最低的原子轨道
泡利原理
每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋方向相反的电子
洪特规则
当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同
3. 有关第一电离能和电负性的两种递变性
同周期（从左到右）
同主族（从上到下）
第一电离能
增大（注意ⅡA、ⅤA的特殊性）
依次减小
电负性
依次增大
依次减小
二、根据价层电子对互斥模型判断分子的空间构型
1. 价层电子对互斥模型说的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对的空间构型，不包括孤电子对。2·1·c·n·j·y
①当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致。
②当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。
电子
对数
成键数
孤电子对数
价层电子
对立体构型
分子立体构型
实例
2
2
0
直线形
直线形
CO2
3
3
0
三角形
三角形
BF3
2
1
V形
SO2
4
4
0
四面体形
正四面体形
CH4
3
1
三角锥形
NH3
2
2
V形
H2O
2. 运用价层电子对互斥模型可预测分子或离子的立体结构，但要注意判断其价层电子对数，对ABm型分子或离子，其价层电子对数的判断方法为：21·世纪*教育网
×（中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数×m电荷数）
三、杂化轨道模型的判断
（1）看中心原子形成的价键类型
一个三键
sp杂化
一个双键
sp2杂化
全部是单键
sp3杂化
（2）价电子对法
价层电子对数
杂化类型
2
sp杂化
3
sp2杂化
4
sp3杂化
四、“两角度”比较晶体熔、沸点的高低
1. 不同类型晶体熔、沸点的比较
（1）不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。
（2）金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。
2. 同种类型晶体熔、沸点的比较
（1）原子晶体
→→→
如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅。
（2）离子晶体
①一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力越强，其晶体的熔、沸点越高，如熔点：MgO＞MgCl2，NaCl＞CsCl。21世纪教育网版权所有
②衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。
（3）分子晶体
①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常高。如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。21cnjy.com
②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。
③组成和结构不相似的分子晶体（相对分子质量接近），其分子的极性越大，熔、沸点越高，如CH3OH＞CH3CH3。21·cn·jy·com
④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。
如：CH3CH2CH2CH2CH3>
（4）金属晶体
金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高，如熔、沸点：Na＜Mg＜Al。【出处：21教育名师】
调研1 据报道，2017年12月28日，我国具有完全自主知识产权的全球首段光伏高速公路在山东济南亮相，该公路的修建离不开高纯度的硅材料。SiO2、SiH3Cl、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4等原料都可作为高纯度硅的硅源。【版权所有：21教育】
（1）基态硅原子最高能层上的电子排布式为_________，基态硅原子自旋方向相反的两类电子数目的差是_______，与硅同周期的元素中第一电离能由大到小的前三种元素依次为___________。
（2）SiH3Cl、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4四种分子中，属于正四面体构型的是_________，属于非极性分子的是_________，它们的沸点由低到高的顺序为___________________，硅与氢元素间也可形成结构类似于烃的一系列有机硅化物，如SiH4、Si2H4，则Si2H4中σ键与π键个数比为___________，SiO2晶体中，硅原子的杂化轨道类型为________。21*cnjy*com
（3）C、N、Si三种元素均可形成结构如图1所示组成分别为C60、N60、Si60的分子，研究表明，使这三种分子完全转化为相应原子所需要的能量N60>C60>Si60，原因是：____________________________，图2是Si60的晶胞模型（一个小黑点代表一个Si60分子），则Si60的晶体类型是____________，一个晶胞的质量为_________ g。
【答案】（1）3s23p2 2 Ar、Cl、P
（2）SiCl4 SiCl4
SiH3Cl（3）原子半径Si>C>N，键能N―N>C―C>Si―Si，破坏分子所需要的能量：N60>C60>Si60
分子晶体
（2）四种氯化物中，硅均为sp3杂化，但因键长问题，故只有SiCl4是正四面体，由于电负性的原因，只有SiCl4是非极性分子；由于它们属于组成、结构相似的分子，故沸点随着相对分子质量的增大而升高。由题给信息知，Si2H4的结构简式为H2Si=SiH2，故分子中σ键与π键个数之比为5︰1。在SiO2的晶体结构中，每个硅原子分别与4个氧原子成键，构成四面体，故为sp3杂化。www.21-cn-jy.com
（3）破坏分子就要使其共价键断裂，由于原子半径Si>C>N，键能N―N>C―C>Si―Si，故破坏分子所需要的能量N60>C60>Si60。该晶胞中的六个面上各有一个Si60分子，八个顶点上也各有一个，依均摊原理可求出一个晶胞中含有Si60的数目为8×+6×=4，质量为1680 g/mol×=g。
1．黄铜矿(CuFeS2)是炼铜的最主要矿物，火法炼铜时发生反应：2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS+SO2。
（1）Fe在周期表中的位置为__________；Fe、S、O原子的第一电离能由大到小的顺序是____________。
（2）CuFeS2中Cu元素有________个未成对电子，Cu2S中Cu元素基态时电子排布式为_____________。
（3）SO2分子的立体构型为________，SO2可氧化生成SO3，SO3冷却到289.8K时凝固得到一种螺旋状单链结构的固体，其结构如图，此固态SO3中S原子的杂化轨道类型是________。
（4）已知FeO、FeS熔点分别为1369℃、1193℃，解释熔点FeO高于FeS 的原因__________________。
（5）Cu的晶胞如图所示，晶体密度为ρ g·cm－3。晶胞中等距最近的Cu原子有________个，晶胞的边长为____________________（用含ρ和NA的式子表示）。
【答案】（1）第4周期第Ⅷ族 O＞S＞Fe
（2）1 [Ar]3d10
（3）V形 sp3
（4）FeO、FeS都是离子晶体，离子晶体的离子半径越小，带电荷数越多，晶格能越大，则晶体的熔、沸点越高，因为半径O2-＜S2-，所以熔点FeO高于FeS
（5）12 cm
【解析】（1）Fe在周期表中的位置为第4周期第Ⅷ族；Fe、S、O原子的第一电离能由大到小的顺序是O＞S＞Fe。
（2）CuFeS2中Cu为+2价，基态价电子排布式为3d9，因此还有1个未成对电子。Cu2S中Cu元素为+1价，基态电子排布式为[Ar]3d10。
（4）FeO、FeS都是离子晶体，离子晶体的离子半径越小，带电荷数越多，晶格能越大，则晶体的熔、沸点越高，因为半径O2-＜S2-，所以熔点FeO高于FeS。
（5）铜采用的是面心立方晶胞，等距最近的铜原子为12个；1 mol晶胞所占有的体积为V＝＝ cm3＝cm3，而每个晶胞的体积为V0＝＝ cm3，则晶胞的边长为a＝＝cm。
2．已知X、Y、Z、R、Q为周期表中原子序数依次增大的前36号元素。相关信息如下：
X元素是宇宙中最丰富的元素
Y元素基态原子的核外p电子数比s电子数少1
Z元素被誉为“太空金属”，也有“生物金属”之称，其基态原子次外层有2个未成对电子
R元素在元素周期表的第十一列
Q元素在周期表里与R元素在同一个分区
请回答下列问题：
（1）YX3中心原子的杂化轨道类型是 ，离子化合物YX5的电子式是 。
（2）CO与Y2属于等电子体，1 个CO分子中含有的π键数目是 个。
（3）工业上利用ZO2和碳酸钡在熔融状态下制取化合物A(A可看做一种含氧酸盐)。A晶体的晶胞为正方体(如图)。21教育名师原创作品
①制备A的化学方程式是 ；
②在A晶体中，Z的配位数为 ；
③在A晶体中，若将Z元素置于立方体的体心，Ba元素置于立方体的顶点，则O元素处于立方体的 。
（4）R2+离子的外围电子层电子排布式为 。R2O的熔点比R2S的 (填“高”或“低”)。
（5）Q元素和硫(S)元素能够形成化合物B。B晶体的晶胞为正方体(如图)，若晶胞棱长为540.0 pm，则晶胞密度为 g·cm?3(列式并计算)。
【答案】（1）sp3杂化
（2）2
（3）①TiO2+BaCO3BaTiO3+CO2↑ ②6 ③面心
（4）3d9 高
（5）=4.1
【解析】本题是物质结构与性质综合推断题，涉及原子杂化方式、电子式的书写、有关晶胞的计算等。宇宙中最丰富的元素X是H元素，Y元素基态原子的核外p电子数比s电子数少1，电子排布式为1s22s22p3，是N元素，Z元素被誉为“太空金属”，也有“生物金属”之称，其基态原子次外层有2个未成对电子，是Ti元素，R元素在元素周期表的第11列，原子序数小于36，是Cu元素，Q元素在周期表里与R元素在同一个分区，是Zn元素。（1）YX3是NH3，中心原子N价层电子对数是4，杂化轨道类型是sp3杂化；离子化合物YX5是氢化铵，电子式是。
（2）CO与N2属于等电子体，结构为C≡O，1个CO分子中含有的π键数目是2个。
（3）①根据晶胞结构，用“均摊法”：一个A晶胞中Ba位于体心，占1个，Ti原子位于晶胞的8个顶点，占1个，O原子位于晶胞的12条棱上，占3个，则A的化学式为BaTiO3，制取A的化学方程式为：TiO2+BaCO3BaTiO3+CO2↑； ②在A晶体中，离Z最近且等距离的O位于Z的上下左右前后各一个，所以Z的配位数为6；③在A晶体中，若将Z元素置于立方体的体心，Ba元素置于立方体的顶点，则O元素处于立方体的面心，才可以使它们的数目比不变。
3．金属及其相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：
（1）下列关于金属及金属键的说法不正确的是______。（填字母代号）
a．金属键没有方向性与饱和性
b．金属键是金属原子与自由电子间的相互作用
c．金属熔沸点不同的原因可以用金属键强弱解释
d．电子气理论可解释金属材料的延展性，不能解释金属有良好的导电性
（2）钒广泛用于催化及钢铁工业，基态钒原子的价层电子排布图为_________________。
（3）二茂铁又叫双环戊二烯基铁[Fe(C5H5)2]，熔点是172.5～173 ℃，100 ℃以上升华，二茂铁属于_____晶体。已知分子中的大π键可用符号表示，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）。已知二茂铁的每个茂环带有一个单位负电荷，则每个环中的大π键应表示为________________。
（4）铜可以形成一种离子化合物[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4，若要确定[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4是晶体还是非晶体，最科学的方法是对其进行______实验，其中阴离子的空间构型是_____，该化合物加热时首先失去的组分是H2O，原因是_______________________。
（5）最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体也具有超导性，该物质形成的晶体的立方晶胞结构如图所示。
①与Mg紧邻的Ni有________个。
②原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置。该晶胞中原子的坐标参数为a为(0，0，0)；b为(1/2，1/2，0)；d为(1，1，1)。则c原子的坐标参数为_______。
③若晶胞中Ni、Mg之间的最短距离为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体的密度ρ＝______g·cm－3(用含a、NA的代数式表示)。
【答案】（1）bd
（2）
（3）分子
（4）X－射线衍射 正四面体 H2O与Cu2＋的配位键比NH3与Cu2＋的弱
（5）12 （1，1/2，1/2）
二茂铁属于分子晶体。因为每个环戊二烯中含有5个C原子，且二茂铁的每个茂环带有一个单位负电荷，则每个环中的大π键应表示为。（4）铜可以形成一种离子化合物[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4，若要确定[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4是晶体还是非晶体，最科学的方法是对其进行X－射线衍射实验，其中阴离子是硫酸根，其空间构型是正四面体。由于H2O与Cu2＋的配位键比NH3与Cu2＋的弱，所以该化合物加热时首先失去的组分是H2O。（5）①根据晶胞结构可知与Mg紧邻的Ni有个。②该晶胞中原子的坐标参数为a为(0，0，0)；b为(1/2，1/2，0)；d为(1，1，1)，则c原子的坐标参数为（1，1/2，1/2）。③若晶胞中Ni、Mg之间的最短距离为a pm，则面对角线是2a pm，边长是，则晶体的密度 g·cm－3。
4．我国著名化学家申泮文教授对硼烷化学的研究开启了无机化学的新篇章；硼族元素及其化合物应用广泛。回答下列问题：
（1）基态B原子的价电子轨道表达式为________，B原子核外电子有 个不同的能级。
（2）硼、铝同主族，晶体硼的熔点为2300℃，金属铝的熔点为660.3℃，试从晶体结构解释其原因：_________________________________________________。2-1-c-n-j-y
（3）实验测得AlCl3的蒸气是缔合的双分子（Al2Cl6），它的结构和球棍模型如图：
已知在Al2Cl6分子中正负电荷中心重合，则Al2Cl6属于______分子（填“极性”或“非极性”），其中Al原子的轨道杂化类型是_________。
（4）氨硼烷（NH3BH3）是一种高性能新型储氢材料，分子中存在配位键，提供孤电子对的成键原子是________（填元素符号），写出一种与氨硼烷互为等电子体的分子________（填化学式）。
（5）常温常压下硼酸（H3BO3）晶体结构为层状，其二维平面结构如图1所示。试解释硼酸在冷水中的溶解度小而加热时溶解度增大的原因_________________________________________。
（6）氮化硼（BN）晶体是一种特殊的耐磨和切削材料，其晶胞结构与金刚石相似，如图2所示。
①氮化硼晶体中与氮原子直接连接的硼原子构成的几何形状为________。
②已知立方氮化硼晶体中晶胞参数为a nm，阿伏加德罗常数值为NA，则该晶体的密度表达式为
_________g?cm?3。
【答案】（1） 3
（2）铝为金属晶体，金属键不强，熔点不高；晶体硼为原子晶体，原子间靠共价键结合，且共价键数量多，作用较强，因此其熔点高于铝
（3）非极性 sp3
（4）N C2H6
（5）硼酸分子间通过氢键缔合，加热时部分氢键被破坏
（6）①正四面体 ②
【解析】（1）B原子核外电子排布为1s22s22p1，共占有3个不同的能级；价电子为2s22p1。
（2）铝为金属晶体，金属键不强，熔点不高；晶体硼为原子晶体，原子间靠共价键结合，且共价键数量多，作用较强，因此其熔点高于铝。
（3）Al2Cl6分子中正负电荷中心重合，则属于非极性分子；在Al2Cl6中每个铝原子和4个氯原子形成共价键，故Al原子采取sp3杂化。
（5）在H3BO3分子间主要通过氢键相连，加热时部分氢键易被破坏，所以硼酸在冷水中的溶解度小而加热时溶解度增大。
（6）①在氮化硼晶体中，N原子位于晶胞的8个顶点和6个面心，所以有：8×+6×=4个；B原子位于晶胞的内部，共4个，则一个晶胞中有4个N和4个B。与N原子直接相连接的B原子构成的几何形状和与B原子直接相连接的N原子构成的几何形状一样，均为正四面体，其中N原子在体心，4个B原子在顶点。
②晶胞的质量：m=ρ·V=×(11+14) g，故ρ=÷(a×10?7)3g?cm?3=g?cm?3。
5．钛、铬、铁、镍、铜等金属及其化合物在工业上有重要用途。
（1）钛铁合金是钛系储氢合金的代表，该合金具有放氢温度低、价格适中等优点。
①Ti的基态原子价电子排布式为________________。
②Fe的基态原子共有________种不同能级的电子。
（2）制备CrO2Cl2的反应为K2Cr2O7+3CCl42KCl+2CrO2Cl2+3COCl2↑。
①上述化学方程式中非金属元素电负性由大到小的顺序是__________(用元素符号表示)。
②COCl2分子中所有原子均满足8电子构型，COCl2分子中σ键和π键的个数比为_____，中心原子的杂化方式为________。
（3）NiO、FeO的晶体结构均与氯化钠的晶体结构相同，其中Ni2+和Fe2+的离子半径分别为690 pm和780 pm。则熔点：NiO________(填“>”、“<”或“=”)FeO。
（4）Ni和La的合金是目前使用广泛的储氢材料，具有大容量、高寿命、耐低温等特点，在日本和中国已实现了产业化。该合金的晶胞结构如图所示。
①该晶体的化学式为________________。
②已知该晶胞的摩尔质量为M g·mol?1，密度为d g·cm?3。设NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶胞的体积是________ cm3(用含M、d、NA的代数式表示)。
③该晶体的内部具有空隙，且每个晶胞的空隙中储存6个氢原子比较稳定。已知：a=511 pm，c=397 pm；标准状况下氢气的密度为8.98×10?5 g·cm?3；储氢能力=。若忽略吸氢前后晶胞的体积变化，则该储氢材料的储氢能力为_______。
【答案】（1）①3d24s2 ②7
（2）①O>Cl>C ②3∶1 sp2
（3）>
（4）①LaNi5 ② ③1236
【解析】（1）①Ti是22号元素，位于元素周期表中第四周期第IVB族，故Ti的基态原子价电子排布式为 3d24s2，故答案为：3d24s2；
②Fe是26号元素，原子核外有1s、2s、3s、4s、2p、3p、3d等7个能级，故答案为：7；
（2）①反应式中非金属元素有三种：O、C、Cl，CCl4中C表现正化合价、Cl表现负化合价，CrO2Cl2中Cl为+1价，O为?2价，电负性越大，对键合电子吸引力越大，元素相互化合时该元素表现负价，故电负性：O>Cl>C，故答案为：O>Cl>C；
②COCl2分子中有1个C=O键和2个C?Cl键，所以COCl2分子中σ键的数目为3，π键的数目为1，个数比3∶1，中心原子C电子对数=3+×（4?1×2?2）=3，故中心原子杂化方式为sp2，故答案为：3∶1；sp2；
（3）NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，说明二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高。由于Ni2+的离子半径小于Fe2+的离子半径，属于熔点是NiO>FeO，故答案为：>；
（4）①该合金的晶胞如图所示，晶胞中心有一个镍原子，其他8个镍原子都在晶胞面上，镧原子都在晶胞顶点。所以晶胞实际含有的镍原子为1+×8=5，晶胞实际含有的镧原子为8×=1，所以晶体的化学式LaNi5，故答案为：LaNi5；
②一个晶胞的质量m=，根据m=ρV，即V=；
③LaNi5合金储氢后的密度ρ===0.111 g·cm?3，由定义式：储氢能力=，故储氢能力=≈1236，故答案为：1236。

1．[2017江苏]铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。
（1）Fe3+基态核外电子排布式为____________________。
（2）丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是_______________，1 mol 丙酮分子中含有σ键的数目为______________。
（3）C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为________________。
（4）乙醇的沸点高于丙酮，这是因为____________________。
（5）某FexNy的晶胞如题21图?1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x?n) CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如题21图?2 所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为___________。
【答案】（1）[Ar]3d5或 1s22s22p63s23p63d5
（2）sp2和sp3 9 mol
（3）H（4）乙醇分子间存在氢键
（5）Fe3CuN
【解析】（1）铁是26号，Fe3+基态核外电子排布式为[Ar]3d5或 1s22s22p63s23p63d5。
（2）丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是甲基中的C形成3个C―H σ键，1个C―C σ键，为sp3 杂化，羰基中的C形成3个C―C σ键，一个π键，故C的杂化方式为sp2；据以上分析1 mol 丙酮分子中含有σ键的数目为9 mol。21*cnjy*com
【名师点睛】本题考查了简单离子的基态核外电子排布式、简单分子中σ键的数目、C原子的原子轨道杂化类型、短周期常见元素的电负性比较、分子间氢键对物质性质的影响、晶胞中原子数的计算及晶体化学式的确定等有关物质结构的主干知识，同时还考查了物质所含能量的高低对物质稳定性的影响。要求我们要重视基础知识的掌握和应用，会用均摊法分析晶体的组成。均摊法确定晶胞中原(离)子数目及晶体化学式。对于平行六面体晶胞而言，用均摊法计算的依据是：①处于顶点的微粒，同时为8个晶胞所共享，每个微粒有1/8属于该晶胞；②处于棱上的微粒，同时为4个晶胞所共享，每个微粒有1/4属于该晶胞；③处于面上的微粒，同时为2个晶胞所共享，每个微粒有1/2属于该晶胞；④处于晶胞内部的微粒，完全属于该晶胞。
2．[2017新课标Ⅰ]钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：
（1）元素K的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为_______nm（填标号）。
A．404.4 B．553.5 C．589.2 D．670.8 E．766.5
（2）基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是_________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为___________。K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是___________________________。21教育网
（3）X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在离子。离子的几何构型为_____________，中心原子的杂化形式为________________。
（4）KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长为a=0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为______nm，与K紧邻的O个数为__________。
（5）在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于______位置，O处于______位置。
【答案】（1）A
（2）N 球形 K的原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱
（3）V形 sp3
（4）0.315 12
（5）体心 棱心
【解析】（1）紫色波长400 nm～435 nm，因此选项A正确。
（2）K位于第四周期IA族，电子占据最高能层是第四层，即N层，最后一个电子填充在s能级上，电子云轮廓图为球形；K的原子半径大于Cr的半径，且价电子数较少，金属键较弱，因此K的熔点、沸点比Cr低。
（3）与OF2互为等电子体，OF2属于V形，因此几何构型为V形，其中心原子的杂化类型为sp3。
（4）根据晶胞结构，K与O间的最短距离是面对角线的一半，即为nm=0.315nm，根据晶胞的结构，距离K最近的O的个数为12个。
（5）根据KIO3的化学式，以及晶胞结构，可知K处于体心，O处于棱心。
【名师点睛】本题考查化学选修3《物质结构与性质》的相关知识，以填空或简答方式考查，常涉及如下高频考点：原子结构与元素的性质(基态微粒的电子排布式、电离能及电负性的比较)、元素周期律；分子结构与性质(化学键类型、原子的杂化方式、分子空间构型的分析与判断)；晶体结构与性质(晶体类型、性质及与粒子间作用的关系、以晶胞为单位的密度、微粒间距与微粒质量的关系计算及化学式分析等)。只有掌握这些，才可以更好的解决物质结构的问题。
3．[2017新课标Ⅱ]我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl（用R代表）。回答下列问题：
（1）氮原子价层电子的轨道表达式（电子排布图）为_____________。
（2）元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能（E1）。第二周期部分元素的E1变化趋势如图（a）所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是___________；氮元素的E1呈现异常的原因是__________。
（3）经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图（b）所示。
①从结构角度分析，R中两种阳离子的相同之处为_________，不同之处为__________。（填标号）
A．中心原子的杂化轨道类型 B． 中心原子的价层电子对数
C．立体结构 D．共价键类型
②R中阴离子中的σ键总数为________个。分子中的大π键可用符号表示，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），则中的大π键应表示为____________。www-2-1-cnjy-com
③图（b）中虚线代表氢键，其表示式为()N?H…Cl、____________、____________。
（4）R的晶体密度为d g·cm?3，其立方晶胞参数为a nm，晶胞中含有y个[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为______________。
【答案】（1）
（2）同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大 N原子的2p轨道为半充满状态，具有额外稳定性，故不易结合一个电子
（3）①ABD C ②5
③(H3O+)O-H…N() ()N-H…N()
（4）
【解析】（1）N原子位于第二周期第VA族，价电子是最外层电子，即电子排布图是；
（2）根据图(a)，同周期随着核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大；氮元素的2p轨道为半充满状态，原子相对稳定，不易结合电子；
（4）根据密度的定义有，d=g/cm3，解得y==。
【名师点睛】本题考查化学选修3《物质结构与性质》的相关知识，以填空或简答方式考查，常涉及如下高频考点：原子结构与元素的性质(基态微粒的电子排布式、电离能及电负性的比较)、元素周期律；分子结构与性质(化学键类型、原子的杂化方式、分子空间构型的分析与判断)；晶体结构与性质(晶体类型、性质及与粒子间作用的关系、以晶胞为单位的密度、微粒间距与微粒质量的关系计算及化学式分析等)。只有对基础知识积累牢固，这类问题才能比较容易解决；在做题过程中一定要注意审清楚问题问的是什么，如本题（1）问的是电子排布图，而不是电子排布式，另一个注意书写规范，如氢键的表示方法。
4．[2017新课标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为_____________。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_________________。
（2）CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。
（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______________________________。
（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________。
（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。
【答案】（1）1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2 O Mn
（2）sp sp3
（3）H2O>CH3OH>CO2>H2 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
（4）离子键和π键（或键）
（5）0.148 0.076
（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H2O>CH3OH>CO2>H2，原因是常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体，液体的沸点高于气体；H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多，所以水的沸点高于甲醇；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大、范德华力较大，所以CO2的沸点较高。
（4）硝酸锰是离子化合物，硝酸根和锰离子之间形成离子键，硝酸根中N原子与3个氧原子形成 3个σ键，硝酸根中有一个氮氧双键，所以还存在π键。【来源：21·世纪·教育·网】
（5）因为O2－是面心立方最密堆积方式，面对角线是O2－半径的4倍，即4r(O2－)=a，解得r(O2－)= nm=0.148 nm；MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构，晶胞参数=2 r(O2－)+2 r(Mn2+)，则r(Mn2+)=(0.448 nm-2×0.148 nm)/2=0.076 nm。
【名师点睛】物质结构的考查，涉及电子排布式、第一电能能比较、杂化理论、化学键及分子间作用力和晶胞的计算等。其中杂化形式的判断是难点，具体方法是：先计算中心原子价电子对数，价电子对数n=（中心原子的价电子数+配位原子的成键电子数±电荷数）。注意：①当上述公式中电荷数为正值时取“-”，电荷数为负值时取“+”；②当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零；根据n值判断杂化类型：一般有如下规律：当n=2，sp杂化；n=3，sp2杂化；n=4，sp3杂化。
5．[2016·新课标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：
（1）基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]_______________，有__________个未成对电子。
（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______________________________。
（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______________________________。
GeCl4
GeBr4
GeI4
熔点/℃
?49.5
26
146
沸点/℃
83.1
186
约400
（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______________________________。
（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。如图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(，0，)；C为(，，0)。则D原子的坐标参数为_______________。
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·cm?3(列出计算式即可)。
【答案】（1）3d104s24p2 2
（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
（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
（4）O>Ge>Zn
（5）sp3 共价键
（6）①(，，) ②×107
【解析】本题以锗为载体考查物质的结构与性质，意在考查考生的综合分析能力和空间想象能力。
（1）在元素周期表中，锗位于硅正下方，锗的原子序数为14+18=32，基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2，由于4p能级有3个能量相同的轨道，根据洪特规则，4p上2个电子分别占据两个轨道且自旋方向相同，故未成对电子数为2。
（4）锌、锗位于同周期，同一周期从左至右元素的电负性逐渐增大(除稀有气体元素外)，而氧位于元素周期表右上角，电负性仅次于氟，由此得出氧、锗、锌的电负性依次减小。
（5）类比金刚石，晶体锗是原子晶体，每个锗原子与其周围的4个锗原子形成4个单键，故锗原子采用sp3杂化。微粒之间的作用力是共价键。
（6）①对照晶胞图示、坐标系以及A、B、C点坐标，选A点为参照点，观察D点在晶胞中位置(体对角线处)，由B、C点坐标可以推知D点坐标。②类似金刚石晶胞，1个晶胞含有8个锗原子，ρ=×107 g·cm?3。