高考化学之《考前抓大题》10 物质结构与性质(二)(解析版)

大题10 物质结构与性质（二）1．锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。

回答下列问题：（1）Zn原子核外电子排布式为________。

（2）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)________I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。

原因是______________________。

（3）ZnF2具有较高的熔点(872 ℃)，其化学键类型是________；ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂__。

（4）《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。

ZnCO3中，阴离子空间构型为________，C原子的杂化形式为______。

（5）金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为________。

六棱柱底边边长为acm，高为ccm，阿伏加德罗常数的值为N A，Zn的密度为________g·cm－3(列出计算式)。

【答案】（1）[Ar]3d104s2(或1s22s22p63s23p63d104s2)（2）大于Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子（3）离子键ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主，极性较小（4）平面三角形sp2（5）六方最密堆积(A3型)【解析】（1）Zn原子核外有30个电子，分别分布在1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s能级上，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2，故答案为：1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2；（2）轨道中电子处于全满、全空、半满时较稳定，失去电子需要的能量较大，Zn原子轨道中电子处于全满状态，Cu失去一个电子内层电子达到全充满稳定状态，所以Cu较Zn易失电子，则第一电离能Cu＜Zn，故答案为：大于；Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子；（3）离子晶体熔沸点较高，熔沸点较高ZnF 2，为离子晶体，离子晶体中含有离子键；根据相似相溶原理知，极性分子的溶质易溶于极性分子的溶剂，ZnF 2属于离子化合物而ZnCl 2、ZnBr 2、ZnI 2为共价化合物，ZnCl 2、ZnBr 2、ZnI 2分子极性较小，乙醇、乙醚等有机溶剂属于分子晶体极性较小，所以互溶，故答案为：离子键；ZnF 2为离子化合物，ZnCl 2、ZnBr 2、ZnI 2的化学键以共价键为主，极性较小； （4）ZnCO 3中，阴离子CO 32-中C 原子价层电子对个数=3+4+2-322⨯=3且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断碳酸根离子空间构型及C 原子的杂化形式分别为平面正三角形、sp 2杂化，故答案为：平面正三角形；sp 2；（5）金属锌的这种堆积方式称为六方最密堆积，该晶胞中Zn 原子个数=12×16+2×12+3=6，六棱柱底边边长为acm ，高为ccm ，六棱柱体积2)×3×c]cm 3，晶胞密度=m V 为：六方最密堆积(A 3型)。

【点睛】本题考查物质结构和性质，涉及晶胞计算、微粒空间构型判断、原子杂化方式判断、原子核外电子排布等知识点，侧重考查学生分析、判断、计算及空间想像能力，熟练掌握均摊分在晶胞计算中的正确运用、价层电子对个数的计算方法，注意：该晶胞中顶点上的原子被6个晶胞共用而不是8个，为易错点。

2．2018年4月23日，中国人民海军成立69周年。

提到海军就不得不提航空母舰，我国正在建造第三艘航空母舰。

镍铬钢抗腐蚀性能强，可用于建造航母。

（1）航母甲板镍铬钢表面涂有一层耐高温的材料聚硅氧烷（结构如图甲所示）。

基态Cr 原子的价电子排布式为_____________，基态Si 原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_____________形，元素C 、O 、F 的电负性由大到小的顺序为_____________。

（2）海洋是元素的摇篮，海水中含有大量F 、Cl 、Br 、I 元素。

①OF 2的空间构型为_____________，其中O 原子杂化方式为_____________杂化。

②KCl 晶体中存在的化学键类型有_____________；CaCl 2熔点要比KCl的熔点高很多，主要原因为____________________________________________________________________。

（3）海底金属软泥是在海洋底覆盖着的一层红棕色沉积物，蕴藏着大量的资源，含有硅、氧化铁、锰、锌等。

Zn 2+与S 2-形成的一种晶胞结构如图乙所示（黑球表示Zn 2+，白球表示S 2-），Zn 2+的配位数为_____________。

晶胞边长为a nm 、ZnS 相对分子质量为M ，阿伏加德罗常数的值为N A ，其晶体密度的计算表达式为_____________g·cm -3。

【答案】（1）3d 54s 1 哑铃 F ＞O ＞C （2）①V 形 sp 3 ②离子键 Ca 2+半径比K +小，Ca 2+所带电荷数比K +多，CaCl 2的晶格能更高 （3）4 213A 4M 10a N ⨯ 【解析】【分析】（1）依据原子核外电子排布规则写出基态Cr 原子的价电子排布式；依据Si 的核外电子排布式可知其最高能级为3p 能级，3p 能级电子云轮廓图为哑铃形；根据C 、O 、F 的非金属性推断其电负性； （2）①OF 2分子的中心原子为O 原子，其中含有的孤电子对数为2，σ键数为2，价层电子对数为4，所以OF 2的空间构型为V 形，其中O 原子的杂化方式为sp 3杂化；②氯化钾为离子晶体，存在的化学键为离子键；钙离子的半径比钾离子小，钙离子所带电荷数比钾离子多，氯化钙的晶格能更高，所以氯化钙的熔点更高。

（3）通过硫化锌的晶胞结构分析锌离子的周围与之等距离的硫离子，即可知锌离子的配位数；通过硫化锌的晶胞结构可知锌离子的数目为4⨯1=4，含有硫离子的数目为116+8=428⨯⨯，一个晶胞的体积为(a×10-7)3 cm 3，由密度公式计算晶体的密度。

【详解】（1）Cr 为24号元素，核电荷数为24，故基态Cr 原子的价电子排布式为3d 54s 1；Si 元素为14号元素，核电荷数为14，核外电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 2，最高能级为3p 能级，3p 能级电子云轮廓图为哑铃形；非金属性：F ＞O ＞C ，则C 、O 、F 的电负性由大到小的顺序为F ＞O ＞C 。

（2）①OF 2分子的中心原子为O 原子，其中含有的孤电子对数为2，σ键数为2，价层电子对数为4，所以OF 2的空间构型为V 形，其中O 原子的杂化方式为sp 3杂化；②氯化钾为离子晶体，存在的化学键为离子键；钙离子的半径比钾离子小，钙离子所带电荷数比钾离子多，氯化钙的品格能更高，所以氯化钙的熔点更高。

（3）由硫化锌的晶胞结构可知，每个锌离子的周围与之等距离的硫离子有4个，所以锌离子的配位数为4；一个晶胞中含有锌离子的数目为4，含有硫离子的数目为4，一个晶胞的体积为(a×10-7)3 cm 3，则晶体的密度为213A4M 10a N 。

【点睛】计算晶胞密度时，利用晶胞结构计算一个晶胞中含有的离子数，再根据m=nM 计算质量，根据V=a 3计算体积，由此计算晶体的密度。

3．祖母绿被称为绿宝石之王，是国际珠宝世界公认的四大名贵宝石之一，其化学式为Be 3Al 2Si 6O 18。

回答下列问题：（1）基态Be 原子的电子排布图为____________，基态Al 原子核外电子占据________个轨道，其中能量最高能级的原子轨道的形状为__________。

（2）Al 、Si 、O 的第一电离能由大到小的排序为____________________。

（3）SO 3分子中硫原子的杂化类型是_____，SO 3分子的空间构型是________。

（4）工业上，电解制取金属铝，不能用熔融的AlCl 3，AlCl 3的晶体类型是__________，将Be 3Al 2Si 6O 18写为氧化物的式子是_____________________。

（5）LiAlH 4在有机合成中可将羧基还原成羟基。

甲酸和乙醇的熔、沸点如图所示：1mol 甲酸分子中σ键与π键的比值为________________，甲酸和乙醇的熔点相差较大的主要原因是____________________________________________。

（6）碳化硅的晶体类型类似金刚石，晶胞结构如图所示。

已知：碳化硅的晶体密度为ag/cm 3，N A代表阿伏伽德罗常数的数值。

该晶胞边长为_____________pm。

【答案】（1）7 哑铃（或纺锤）形（2）O＞Si＞Al（3）sp2平面正三角形（4）分子晶体Al2O3•3BeO•6SiO2（或3BeO•Al2O3•6SiO2）（5）4:1 甲酸分子间氢键比乙醇分子间氢键强（6）10 10【解析】【分析】（1）Be为4号元素，Al为13号元素，结合电子排布式分析解答；（2）同一周期，从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，但第IIA族、第V A族元素的第一电离能大于相邻元素。

同族元素，从上至下第一电离能逐渐减小，据此排序；（3）根据价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=σ键个数+12(a-xb)计算判断SO3分子中硫原子的杂化类型和空间构型；（4）AlCl3为共价化合物，熔点较低；结合硅酸盐改为氧化物的方法改写；（5）根据共价单键为σ键，共价双键中一个是σ键、一个是π键计算甲酸分子中σ键与π键数目之比；分子间形成氢键会导致物质熔沸点升高，甲酸中羧基上的两个O原子均可形成氢键，比乙醇分子间氢键强；（6）根据均摊法计算碳化硅晶胞中Si原子和C原子个数，求出晶胞的质量，在根据晶体密度计算晶胞边长。

【详解】（1）Be为4号元素，基态Be原子的电子排布图为，Al为13号元素，基态Al原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，占据7个轨道，其中能量最高能级的原子轨道为3p，形状为哑铃(或纺锤)形，故答案为：；7；哑铃(或纺锤)形；（2）同一周期，从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，但第IIA族、第V A族元素的第一电离能大于相邻元素。

同族元素，从上至下第一电离能逐渐减小，Al、Si、O的第一电离能由大到小的排序为O＞Si＞Al，故答案为：O＞Si＞Al；（3）SO 3分子中硫原子的价层电子对数=3+6-232⨯=3，杂化类型为sp 2杂化，SO 3分子的空间构型是平面正三角形，故答案为：sp 2；平面正三角形；（4）工业上，电解制取金属铝，不能用熔融的AlCl 3，是因为AlCl 3为共价化合物，熔融状态不能导电，AlCl 3的熔点较低，属于分子晶体；将Be 3Al 2Si 6O 18写为氧化物的式子为Al 2O 3•3BeO•6SiO 2(或3BeO•Al 2O 3•6SiO 2)，故答案为：分子晶体；Al 2O 3•3BeO•6SiO 2(或3BeO•Al 2O 3•6SiO 2)；（5）甲酸的结构简式为HCOOH ，分子中共价单键为σ键，共价双键中一个是σ键、一个是π键，所以甲酸分子中σ键与π键数目之比=4∶1；分子间形成氢键会导致物质熔沸点升高，甲酸中羧基上的两个O 原子均可形成氢键，比乙醇分子间氢键强，所以甲酸熔沸点高于乙醇，故答案为：4∶1；甲酸分子间氢键比乙醇分子间氢键强；（6）碳化硅晶胞中Si 原子个数=8×18+6×12=4，C 原子个数为4，晶胞的质量为A 4(12N 28)⨯+g ，晶体密度为ag/cm 3，则晶胞边长1010 pm ，1010。