高考化学选修3物质结构与性质

物质结构与性质高考年份201920182017ⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢ题号分值T3515分T3515分T3515分T3515分T3515分T3515分T3515分T3515分T3515分考情透析物质结构与性质的命题情境可分为两类;一类是元素推断型;另一类是开门见山型(以某种物质、元素或反应为素材)。

考查的内容包括三个方面:①原子结构与性质(电子排布式、轨道表示式、电离能、电负性、未成对电子数、电子云形状、价电子对数等);②分子结构与性质(杂化方式、立体构型、化学键类型、配合物、氢键、宏观现象的微观解释);③晶体结构与性质(晶体类型、熔沸点高低的比较、晶胞分析及计算、配位数)一、物质结构与性质主观题型的解题思路与方法物质结构与性质选考题的命题形式有两种:一种是以元素推断的形式切入;另一种是以已知元素及其化合物为命题素材。

主要考查以下知识点:1.原子(或离子)的电子排布式、价电子排布式、电子排布图、核外电子排布的三原理等。

2.元素周期表和元素周期律。

例如,周期表结构,元素在周期表中的位置推断,原子(或离子)半径、电负性、第一电离能等大小的比较,并涉及一些特例。

3.共价键,如共价键的分类、σ键和π键数目的判断、键参数的应用、键的极性与分子的极性。

4.等电子原理。

5.中心原子的杂化方式、分子的立体构型。

6.配合物理论,如配位离子的空间构型、配合物的组成推断、配体数目的判断、配位键的分析等。

7.分子极性、非极性的判断,氢键,无机含氧酸的酸性。

8.晶体的相关知识,如晶体类型的判断、晶体性质的比较、晶胞分析及计算等。

解题过程中要注意审题,如在书写电子排布式时,要注意“原子、离子、价电子、最外层电子”等表述,晶胞计算中所给微粒半径的单位是cm还是pm等,看清题目条件和要求后,再逐一分析作答。

其次,要熟记元素周期表前36号元素的原子序数、元素符号、名称及对应位置,掌握各元素的电子排布式,会书写21号元素及其后各元素原子的电子排布式,若用简写形式,则不要漏写3d1~10这一亚层的排布,熟记元素周期律的有关知识及特例,如第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能分别比其后一族元素的大。

认识σ键和π键的不同,每两个原子之间可形成且只能形成一个σ键,双键包括一个σ键和一个π键,三键包括一个σ键和两个π键。

不常见的分子或离子的空间构型一定要用价层电子对互斥理论来判断;对等电子体的判断一般是从元素周期表的相邻位置来考虑;对杂化问题的分析有时也要依据价层电子对互斥理论。

对于晶胞结构,要做到识图、辨图、析图,最后深刻记忆,如金刚石、二氧化硅、氯化钠、氯化铯、氟化钙、干冰等;对于金属晶体的四种堆积模=ρ·V,其中n为一个晶型,要理清半径和晶胞棱长的关系,学会空间利用率的计算方法。

晶胞计算常用公式为n·MN A胞中微粒的数目,M为微粒的摩尔质量,ρ为微粒组成物质的密度,V为一个晶胞的体积。

计算时要注意两点:一是晶胞边长的计算(主要是几何知识的应用);二是长度单位要转化为cm,记住1 pm=10-12 m,1 nm=10-9 m。

对于简答题,要注意回答的逻辑性,应以基本程序为依据(如概念、信息、结构、组成等)——如何影响(依据规律判断,运用比较法等阐述)——得出结论。

从微观角度分析宏观现象,是全国卷命题的一大亮点,备考时要认真研究历年高考对相关内容的考查,体会答题要领,从合理的角度科学分析问题。

(一)从键能角度分析物质的稳定性(2013年全国Ⅰ卷,37节选)碳和硅的有关化学键键能如表所示,简要分析和解释下列有关事实:化学键C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O键能/356413336226318452kJ·mol-1①硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是。

②SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是。

答案▶①C—C键和C—H键的键能较高,所形成的烷烃稳定,而硅烷中的Si—Si键和Si—H键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成②C—H键的键能大于C—O键,C—H键比C—O键稳定;而Si—H键的键能小于Si—O键,所以Si—H 键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键(二)从氢键、分子间作用力及晶体类型的角度分析晶体熔、沸点的高低(2019年全国Ⅰ卷,35节选)一些氧化物的熔点如下表所示:氧化物Li2O MgO P4O6SO2熔点/°C1570280023.8-75.5解释表中氧化物之间熔点差异的原因: 。

答案▶Li2O、MgO为离子晶体,P4O6、SO2为分子晶体。

晶格能MgO>Li2O。

分子间力(分子量)P4O6>SO2(2019年全国Ⅱ卷,35节选)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。

答案▶三角锥形低NH3分子间存在氢键(2019年全国Ⅲ卷,35节选)苯胺()与甲苯()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。

答案▶苯胺分子之间存在氢键图(a)(2018年全国Ⅱ卷,35节选)图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为。

答案▶S8相对分子质量大,分子间范德华力强(2017年全国Ⅲ卷,35节选)在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2CH3OH+H2O)所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为,原因是。

答案▶H2O>CH3OH>CO2>H2H2O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的相对分子质量更大,范德华力更大(2017年全国Ⅰ卷,35节选)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。

答案▶K的原子半径更大且价电子数更少,金属键更弱(2016年全国Ⅲ卷,37节选)GaF3的熔点高于1000 ℃,GaCl3的熔点为77.9 ℃,其原因是。

答案▶GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体(三)从核外电子排布的角度分析化学键的类型、第一电离能等(2019年全国Ⅰ卷,35节选)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)。

A.[Ne]B.[Ne]C.[Ne]D.[Ne]答案▶ A(2019年全国Ⅱ卷,35节选)比较离子半径:F-(填“大于”“等于”或“小于”)O2-。

答案▶小于(2018年全国Ⅲ卷,35节选)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。

第一电离能I1(Zn) (填“大于”或“小于”)I1(Cu)。

原因是。

答案▶大于Zn核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子(2017年全国Ⅱ卷,35节选)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。

答案▶同周期元素从左向右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N原子的2p轨道处于半充满状态,原子相对稳定,故不易结合一个电子(四)从原子半径角度分析π键的形成(2016年全国Ⅰ卷,37节选)Ge与C是同族元素,C原子之间可以形成双键、三键,但Ge原子之间难以形成双键或三键。

从原子结构的角度分析,原因是。

答案▶锗元素的原子半径大,难以通过“肩并肩”的方式形成π键(五)从化合价角度分析酸性强弱H2SeO3的K1和K2分别为2.7×10-3和2.5×10-8,H2SeO4第一步几乎完全电离,K2为1.2×10-2,请根据结构与性质的关系解释H2SeO4的酸性比H2SeO3强的原因: 。

答案▶H2SeO3和H2SeO4可分别表示为(HO)2SeO和(HO)2SeO2,H2SeO3中Se元素的化合价为+4价,而H2SeO4中Se元素的化合价为+6价,正电性更高,导致Se—O—H中O的电子更容易向Se偏移,越易电离出H+。

二、相关知识储备1.五种表达式(1)电子排布式:Ga 1s22s22p63s23p63d104s24p1(2)简化的电子排布式:Ga [Ar]3d104s24p1(3)外围电子排布式(价电子排布式):Cr 3d54s1(4)轨道表示式(电子排布图):C(5)外围轨道表示式(外围电子排布图):Cr2.周期表的分区与原子的价电子排布的关系分区元素分布价电子排布s区ⅠA族、ⅡA族n s1~2p区ⅢA族~ⅦA族、0族n s2n p1~6(He除外) d区ⅢB族~ⅦB族、Ⅷ族(n-1)d1~9n s1~2(钯除外) ds区ⅠB族、ⅡB族(n-1)d10n s1~2f区镧系、锕系(n-2)f0~14(n-1)d0~2n s23.价层电子对数与分子空间构型价层电子对数成键电子对数孤电子对数分子类型分子空间构型实例220AB2直线形BeCl2、CO2、HgCl2330AB3平面三角形BF3、BCl3、SO3、C O32-、N O3-21AB2V形SO2、SnCl2、N O2-440AB4正四面体形CH4、CCl4、N H4+、S O42-、P O43-31AB3三角锥形NH3、NF3、S O32-22AB2V形H2O、SCl2、Cl O2-(1)AD m型分子的空间构型总是采取A的价层电子对相互斥力最小的那种几何构型。

(2)分子的空间构型与价层电子对数(包括成键电子对和孤电子对)有关。

(3)分子中若有重键(双、三键),均视为一个电子对。

(4)电子对间的斥力顺序:孤电子对与孤电子对>孤电子对与成键电子对>成键电子对与成键电子对。

成键电子对间斥力顺序:三键与三键>三键与双键>双键与双键>双键与单键>单键与单键。

4.中心原子杂化类型的判断(1)根据中心原子上的价层电子对数:中心原子上的价层电子对数n=中心原子上的σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数。

①中心原子上的σ键电子对数:对于AB n型粒子是n;对于B3型粒子是2;对于有机物,须先写出其结构式,再判断。

②中心原子上的孤电子对数m:中心原子上的孤电子对数=0.5(a-x·b),x为与中心原子结合的原子数, b为与中心原子结合的原子达到稳定结构最多能接受的电子数,a为中心原子的价电子数,若为阴离子,还需加上其所带电荷数(如C O32-:a=4+2=6);若为阳离子,还需减去其所带电荷数(如N H4+:a=5-1=4)。

③最后,根据中心原子上的价层电子对数n判断中心原子的杂化类型:a.当n+m=2时,sp杂化;b.当n+m=3时,sp2杂化;c.当n+m=4时,sp3杂化。