2020届高考化学二轮复习 第一部分 专题十四 考点1 原子结构与性质课件

专题十四物质结构与性质（选修）1．(2019·全国卷Ⅰ)在普通铝中加入少量Cu和Mg后，形成一种称为拉维斯相的MgCu2微小晶粒，其分散在Al中可使得铝材的硬度增加、延展性减小，形成所谓“坚铝”，是制造飞机的主要材料。回答下列问题：(1)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是____________(填标号)。(2)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是__________、__________。乙二胺能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子，其原因是__________，其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是__________(填“Mg2＋”或“Cu2＋”)。(3)一些氧化物的熔点如下表所示：氧化物Li2OMgOP4O6SO2熔点/°C1570280023.8－75.5解释表中氧化物之间熔点差异的原因__________。(4)图(a)是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x＝__________pm，Mg原子之间最短距离y＝__________pm。设阿伏加德罗常数的值为NA，则MgCu2的密度是__________g·cm－3(列出计算表达式)。解析：(1)A项，[Ne]3s1属于基态的Mg＋，由于Mg的第二电离能高于其第一电离能，故其再失去一个电子所需能量较高；B项，[Ne]3s2属于基态Mg原子，其失去一个电子变为基态Mg＋；C项，[Ne]3s13p1属于激发态Mg原子，其失去一个电子所需能量低于基态Mg原子；D项，[Ne]3p1属于激发态Mg＋，其失去一个电子所需能量低于基态Mg＋，综上所述，电离最外层一个电子所需能量最大的是[Ne]3s1，答案选A。(2)乙二胺中N形成3个单键，含有1对孤电子对，属于sp3杂化；C形成4个单键，不存在孤电子对，也是sp3杂化；由于乙二胺的两个N可提供孤电子对给金属离子形成配位键，因此乙二胺能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子；由于铜离子的半径较大且含有的空轨道多于镁离子，因此与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是Cu2＋。(3)由于Li2O、MgO为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgO＞Li2O，分子间作用力P4O6＞SO2，所以熔点大小顺序是MgO＞Li2O＞P4O6＞SO2。(4)根据晶胞结构可知Cu原子之间最短距离为面对角线的14，由于边长是apm，则面对角线是2apm，则x＝24apm；Mg原子之间最短距离为体对角线的14，由于边长是apm，则体对角线是3apm，则y＝34a；根据晶胞结构可知晶胞中含有镁原子的个数是8×18＋6×12＋4＝8，则Cu原子个数16，晶胞的质量是8×24＋16×64NAg。由于边长是apm，则MgCu2的密度是8×24＋16×64NAa3×10－30g·cm－3。答案：(1)A(2)sp3sp3乙二胺的两个N提供孤电子对给金属离子形成配位键Cu2＋(3)Li2O、MgO为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgO＞Li2O，分子间作用力P4O6＞SO2(4)24a34a8×24＋16×64NAa3×10－302．(2019·全国卷Ⅱ)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为Fe­Sm­As­F­O组成的化合物。回答下列问题：(1)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为________，其沸点比NH3的________(填“高”或“低”)，其判断理由是__________________________。(2)Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋的价层电子排布式为______________________。(3)比较离子半径：F－________O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞结构如图1所示，晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。图中F－和O2－共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1－x代表，则该化合物的化学式表示为________________，通过测定密度ρ和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它们关系表达式：ρ＝_____________________________________________g·cm－3。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，称作原子分数坐标，例如图1中原子1的坐标为(12，12，12)，则原子2和3的坐标分别为__________、__________。解析：(1)As与N同族，则AsH3分子的立体结构类似于NH3，为三角锥形；由于NH3分子间存在氢键使沸点升高，故AsH3的沸点较NH3低。(2)Fe为26号元素，Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe原子失去1个电子使4s轨道为半充满状态，能量较低，故首先失去4s轨道电子；Sm的价电子排布式为4f66s2，失去3个电子变成Sm3＋成为稳定状态，则应先失去能量较高的4s电子，所以Sm3＋的价电子排布式为4f5。(3)F－和O2－的核外电子排布相同，核电荷数越大，则半径越小，故半径：F－O2－。(4)由图1可知，每个晶胞中含Sm原子：4×12＝2，含Fe原子：4×14＋1＝2，含As原子：4×12＝2，含O原子：(8×18＋2×12)(1－x)＝2(1－x)，含F原子：(8×18＋2×12)x＝2x，所以该化合物的化学式为SmFeAsO1－xFx；根据该化合物的化学式为SmFeAsO1－xFx，一个晶胞的质量为2[281＋16（1－x）＋19x]NA，一个晶胞的体积为a2c·10－30cm3，则密度ρ＝2[281＋16（1－x）＋19x]a2cNA×10－30g·cm－3；根据原子1的坐标(12，12，12)，可知原子2和3的坐标分别为(12，12，0)，(0，0，12)。答案：(1)三角锥形低NH3分子间存在氢键(2)4s4f5(3)小于(4)SmFeAsO1－xFx2[281＋16（1－x）＋19x]a2cNA×10－30(12，12，0)(0，0，12)3．(2019·全国卷Ⅲ)磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点，文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。回答下列问题：(1)在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是__________，该元素基态原子核外M层电子的自旋状态__________(填“相同”或“相反”)。(2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性，蒸气状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为________，其中Fe的配位数为______________。(3)(苯胺NH2)的晶体类型是______________。苯胺与甲苯(CH3)的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(－5.9℃)、沸点(184.4℃)分别高于甲苯的熔点(－95.0℃)、沸点(110.6℃)，原因是__________________________。(4)NH4H2PO4中，电负性最高的元素是________；P的__________杂化轨道与O的2p轨道形成________键。(5)NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐，而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐，如：焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示：这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为____________(用n代表P原子数)。解析：(1)根据元素周期表和对角线原则可知与锂化学性质相似的是镁，镁的最外层电子数是2，占据s轨道，s轨道最多容纳2个电子，所以自旋方向相反。(2)氯化铁的双聚体，就是两个氯化铁相连接在一起，已知氯化铁的化学键有明显的共价性所以仿照共价键的形式将两个氯化铁连接在一起。配位数就等于原子的化合价的二倍。(3)大多数有机物都是分子晶体，除了一部分有机酸盐和有机碱盐是离子晶体。苯胺比甲苯的熔、沸点都高，同一种晶体类型熔、沸点不同首先要考虑的就是是否有氢键，苯胺中存在电负性较强的N所以可以形成氢键，因此比甲苯的熔、沸点高。(4)同周期从左到右，主族元素的电负性逐渐增强，故O的电负性大于N，同主族从上到下，元素的电负性逐渐减小，故电负性N大于P，又H的电负性小于O，因此NH4H2PO4中电负性最高的元素是O。PO3－4中中心原子P的价层电子对数为4，故P为sp3杂化，P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成σ键。(5)由三磷酸根离子的结构可知，中间P原子连接的4个O原子中，2个O原子完全属于该P原子，另外2个O原子分别属于2个P原子，故属于该P原子的O原子数为2＋2×12＝3，属于左、右两边的2个P原子的O原子数为3×2＋12×2＝7，故若这类磷酸根离子中含n个P原子，则O原子个数为3n＋1，又O元素的化合价为－2，P元素的化合价为＋5，故该离子所带电荷为－2×(3n＋1)＋5n＝－n－2，这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为(PnO3n＋1)(n＋2)－。答案：(1)Mg相反(2)FeClClClClFeClCl4(3)分子晶体苯胺分子之间存在氢键(4)Osp3σ(5)(PnO3n＋1)(n＋2)－考点1原子结构与性质1．基态原子的核外电子排布(1)排布规律。能量最低原理原子核外电子先占有能量最低的原子轨道泡利原理每个原子轨道中最多只能容纳2个自旋状态不同的电子洪特规则原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同注意：能量相同的原子轨道在全充满、半充满和全空状态时，体系能量较低，原子较稳定。(2)表示形式。①核外电子排布式，如Cr：1s22s22p63s23p63d54s1，可简化为[Ar]3d54s1。②价层电子排布式，如Fe：3d64s2。③电子排布图又称轨道表示式，如O：(3)基态原子核外电子排布表示方法中的常见误区。①在写基态原子的电子排布图时，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Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确，Fe：1s22s22p63s23p64s23d6错误。③注意元素电子排布式、简化电子排布式、元素价电子排布式的区别与联系。如Fe的电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2；简化电子排布式：[Ar]3d64s2；价电子排布式：3d64s2。2．第一电离能、电负性(1)规律：在元素周期表中，元素的第一电离能从左到右有增大的趋势，从上往下逐渐减小、电负性从左到右逐渐增大，从上往下逐渐减小。(2)特性：同周期主族元素，第ⅡA族(ns2)全充满、ⅤA族(np3)半充满，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的ⅢA和ⅥA族元素。(3)应用化合价及物质类别判断电负性的大小，如O与Cl的电负性比较：①HClO中Cl为＋1价、O为－2价，可知O的电负性大于Cl。②Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物，可知O的电负性大于Cl。1．(1)基态Ni原子的电子排布式为______________，Ni2＋的价层电子排布图为________________，该元素位于元素周期表中的第________族。(2)N的基态原子核外电子排布式为________；Se的基态原子最外层有________个电子。(3)Si元素基态原子的电子排布式是________。(4)Cu、Cu2＋、Cu＋基态核外电子排布式分别为________、________、________。(5)Cr3＋基态核外电子排布式为________________；配合物[Cr(H2O)6]3＋中，与Cr3＋形成配位键的原子是________(填元素符号)。(6)基态铁原子有________个未