專題九原子、分子、晶體結構與性質【能力展示】【應試指導】溫馨提示：課前請同學們先獨立完成[高考回眸]和【高考前沿】中的題目。[高考回眸]1.(2010·江蘇高考第21題)乙炔是有機合成工業的一種原料。工業上曾用CaC2與水反應生成乙炔。(1)CaC2中與互為等電子體，的電子式可表示為；1mol中含有的π鍵數目為。

(2)將乙炔通入[Cu(NH3)2]Cl溶液生成Cu2C2紅棕色沉淀。Cu+的核外電子排布式為。(3)乙炔與氫氰酸反應可得到丙烯腈()。丙烯腈分子中碳原子軌道雜化類型是；分子中處于同一直線上的原子數目最多為。

(4)CaC2晶體的晶胞結構與NaCl晶體的相似(如右圖所示)，但由于CaC2晶體中啞鈴形的存在，使晶胞沿一個方向拉長。CaC2晶體中，1個Ca2+周圍距離最近的數目為。

答案：(1)[∶O??O∶]2+2mol(或2×6.02×1023)(2)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)(3)sp雜化、sp2雜化3(4)4解析：（1）根據等電子體原理可知，O22+的電子式為，在1mol三鍵含有2mol的鍵和1mol的鍵，故1molO22+中，含有2NA個鍵（2）Cu為29號元素，要注意3d軌道寫在4s軌道的前面，Cu+的基本電子排布式為1s22s22p63s23p63d10（3）通過丙烯氰的結構可以知道碳原子的雜化軌道類型為sp和sp2雜化，同一直線上有3個原子。（4）依據晶胞示意圖可以看出，從晶胞結構圖中可以看出，1個Ca2+周圍距離最近的C22-,有4個，而不是6個，要特別主要題給的信息（使晶胞沿一個方向拉長）。2.(2011·江蘇高考第21題)原子序數小于36的X、Y、Z、W四種元素，其中X是形成化合物種類最多的元素，Y原子基態時最外層電子數是其內層電子總數的2倍，Z原子基態時2p原子軌道上有3個未成對的電子，W的原子序數為29。(1)Y2X2分子中，Y原子軌道的雜化類型為，1molY2X2中含有σ鍵的數目為。

(2)化合物ZX3的沸點比化合物YX4的高，其主要原因為。

(3)元素Y的一種氧化物與元素Z的一種氧化物互為等電子體，元素Z的這種氧化物的分子式為。

(4)元素W的一種氯化物晶體的晶胞結構如右圖所示，該氯化物的化學式為。它可與濃鹽酸發生非氧化還原反應，生成配合物HnWCl3，反應的化學方程式為。

答案.(1)sp雜化3mol(或3×6.02×1023)(2)NH3分子間存在氫鍵(3)N2O(4)CuClCuCl+2HCl(濃)H2CuCl3(或CuCl+2HCl(濃)H2[CuCl3])解析：由題意知X、Y、Z、W四種元素分別是：H、C、N、Cu。（1）C2H2分子（H-C≡C-H）中含有三鍵所以中心碳原子為sp雜化，分子中含有兩個C-Hσ鍵,一個C-Cσ鍵,所以1molC2H2含有σ鍵的數目為3mol（2）化合物NH3的沸點比化合物CH4的高，其主要原因NH3分子存在氫鍵，增大分子間作用力（3）根據題意得CO2和N2O互為等電子體（4）根據圖示，晶胞中白球數目是（8×1/8+6×1/2）=4，黑球數目是4，所以銅的氯化物化學式是CuCl，根據題意得化學方程式是CuCl＋2HCl＝H2CuCl33.(2012·江蘇高考第21題)一項科學研究成果表明，銅錳氧化物(CuMn2O4)能在常溫下催化氧化空氣中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。(1)向一定物質的量濃度的Cu(NO3)2和Mn(NO3)2溶液中加入Na2CO3溶液，所得的沉淀經高溫灼燒，可制得CuMn2O4。①Mn2+的電子排布式可表示為。

②N的空間構型是(用文字描述)。

(2)在銅錳氧化物的催化下，CO被氧化為CO2，HCHO被氧化為CO2和H2O。①根據等電子體原理，CO分子的結構式為。

②H2O分子中O原子軌道的雜化類型為。

③1molCO2中含有的σ鍵數目為。

(3)向CuSO4溶液中加入過量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2-。不考慮空間構型，[Cu(OH)4]2-的結構可用示意圖表示為。

答案.(1)①1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)②平面正三角形(2)①C≡O②sp3雜化③2mol(或2×6.02×1023)(3)解析：（1）①Mn元素原子序數是25，所以Mn2＋基態的電子排布式可表示為①1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)②NO3－與SO3、BF3互為等電子體，所以NO3－的空間構型為平面三角形（2）①CO分子與氮氣互為等電子體，氮氣分子中含有三鍵，所以CO分子的結構式為C≡O②H2O分子含有兩個σ鍵、兩對孤電子對，所以中心原子O雜化形式是sp3③CO2分子結構是O=C=O,兩個σ鍵，所以1molCO2中含有的σ鍵數目為2×6.02×1023個(或2mol)（3）[Cu(OH)4]2－含有配位鍵，結構如圖。4.(2013·江蘇高考第21題)元素X位于第4周期，其基態原子的內層軌道全部排滿電子，且最外層電子數為2；元素Y基態原子的3p軌道上有4個電子；元素Z的原子最外層電子數是其內層的3倍。(1)X與Y所形成化合物晶體的晶胞如右圖所示。①在1個晶胞中，X離子的數目為。

②該化合物的化學式為。

(2)在Y的氫化物(H2Y)分子中，Y原子軌道的雜化類型是。

(3)Z的氫化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y，其原因是。

(4)Y與Z可形成Y。①Y的空間構型為(用文字描述)。

②寫出一種與Y互為等電子體的分子的化學式：。

(5)X的氯化物與氨水反應可形成配合物[X(NH3)4]Cl2，1mol該配合物中含有σ鍵的數目為。答案.(1)①4②ZnS(2)sp3雜化(3)水分子與乙醇分子之間形成氫鍵(4)①正四面體②CCl4(或SiCl4等)(5)16mol(或16×6.02×1023個)解析：(1)①X處于晶胞的頂點和面心，故數目為8×+6×=4。②由X位于第4周期，其基態原子的內層軌道全部排滿，且最外層有2個電子，則為Zn；Y的3p軌道上有4個電子且核電荷數依次增大，即3s23p4，則為S，所以該化合物的化學式為ZnS。(2)在H2S的分子中S原子的雜化類型是sp3(與水分子相似)。(3)元素Z的原子最外層電子數是內層的3倍，則為O元素，水分子在乙醇中溶解度大于硫化氫在乙醇中的溶解度是因為水分子與乙醇分子間形成了氫鍵。(4)①S中S原子采用sp3雜化，形成正四面體結構。②等電子體是指原子總數和最外層電子數相同的粒子，故與S等電子體的分子有CCl4或SiCl4等。(5)[Zn(NH3)4]Cl2中Zn與N原子，N原子與H原子之間均為σ鍵，則1mol[Zn(NH3)4]Cl2中σ鍵的數目為16mol或16×6.02×1023個。5.(2014·江蘇高考第21題)含有NaOH的Cu(OH)2懸濁液可用于檢驗醛基，也可用于和葡萄糖反應制備納米Cu2O。（1）Cu+基態核外電子排布式為（2）與OH－互為等電子體的一種分子為（填化學式）。（3）醛基中碳原子的軌道雜化類型是；1mol乙醛分子中含有ó的鍵的數目為。（4）含有NaOH的Cu(OH)2懸濁液與乙醛反應的化學方程式為。（5）Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。銅晶胞結構如右圖所示，銅晶體中每個銅原子周圍距離最近的銅原子數目為。答案：（1）［Ar］3d10或1s22s22p63s23p63d10（2）HF（3）sp26mol或6×6.02×1023個（4）2Cu(OH)2+CH3CHO+NaOH→CH3COONa+Cu2O↓+3H2O（5）12解析：（1）Cu的原子序數為29，根據構造原理書寫Cu+基態核外電子排布式為［Ar］3d10或1s22s22p63s23p63d10（2）等電子體是原子個數相同，價電子數也相同，所以與OH－互為等電子體的一種分子是HF（3）醛基中碳原子形成碳氧雙鍵，軌道雜化類型是sp2；乙醛分子有三個碳氫單鍵、一個碳碳單鍵、一個碳氧雙鍵、一個氧氫單鍵，所以含有ó的鍵的數目是6（4）在含有NaOH的Cu(OH)2懸濁液中乙醛被氧化為乙酸（與氫氧化鈉中和生成乙酸鈉），Cu(OH)2被還原為氧化亞銅：2Cu(OH)2+CH3CHO+NaOH→CH3COONa+Cu2O↓+3H2O（5）以銅晶體中頂點銅原子為例，周圍距離最近的銅原子是平面對角線中的銅原子，在圖示銅晶胞結構共三個，總共數目是3×8÷2=12.[考題分析][備考策略]從上表可以看到高考化學物質結構與性質題型結構主要是由“電子排布式”“σ鍵或鍵數目”“雜化類型”“等電子體”以及其他知識點組成。如果題干元素未知，需要根據題意推導相應元素，然后再來解答相關問題。電子排布式書寫要注意價電子排布與核外電子排布的區別；注意未成對電子與最外層電子的區別；σ鍵和鍵判斷關鍵在于單鍵與多鍵區別；等電子體判斷分析一定注意原子總數和價電子總數（或電子總數）均相同，化學鍵特征、空間構型和化學性質相似；雜化形式判斷一定根據分子（離子）結構式來分析；晶胞分析一定要運用均攤法；熔點沸點高低判斷要晶體類型和微粒作用力相結合起來。【高考前沿】1.（2014鹽城市三模卷）卟吩易與金屬離子配位形成金屬配合物，卟吩可由甲醛(HCHO)與吡咯[結構式如圖(a)所示]合成。(1)甲醛分子中碳原子軌道雜化類型為________，HCHO空間構型為________(用文字描述)。(2)1mol吡咯中σ鍵數目為________。(3)卟吩分子內存在氫鍵，在圖(b)中用(…)畫出氫鍵結構。(4)卟吩銅是一種配合物。①Cu2＋基態時核外電子排布式為________。②在圖(c)中畫出卟吩銅中Cu2＋與N原子間的化學鍵。答案：(1)sp2、平面三角型(2)10mol(或10×6.02×1023)(3)如圖(4)①1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9②如圖解析：（1）甲醛分子中存在碳氧雙鍵，其分子結構式是，所以碳原子軌道雜化類型為sp2，空間構型為平面三角型（2）卟吩分子有四個碳氫鍵、三個碳碳鍵、兩個碳氮鍵、一個氮氫鍵，所以1mol吡咯中σ鍵數目為10mol(或10×6.02×1023)（3）卟吩分子內存在氫鍵，存在于氮原子與氫原子之間，見圖（4）Cu的原子序數為29，根據構造原理書寫Cu2+基態核外電子排布式為［Ar］3d9或1s22s22p63s23p63d9，卟吩銅中Cu2＋與N原子間的化學鍵是共價鍵和配位鍵，見圖。2.（2014南通市一模卷）已知：硫酸銅溶液中滴入氨基乙酸鈉（H2N-CH2-COONa）即可得到配合物A。其結構如右圖：⑴Cu元素基態原子的外圍電子排布式為。⑵元素C、N、O的第一電離能由大到小排列順序為。⑶A中碳原子的軌道雜化類型為。⑷1mol氨基乙酸鈉（H2N-CH2-COONa）含有σ鍵的數目為。⑸氨基乙酸鈉分解產物之一為二氧化碳。寫出二氧化碳的一種等電子體：（寫化學式）。⑹已知：硫酸銅灼燒可以生成一種紅色晶體，其結構如圖，則該化合物的化學式是答案：⑴3d104s1⑵N>O>C⑶sp2、sp3⑷8mol⑸N2O（或SCN—、N3—等）⑹Cu2O解析：（1）Cu的原子序數為29，根據構造原理書寫Cu基態核外電子排布式為3d104s1（2）由于N原子結構中P軌道都為半充滿結構比較穩定，所以第一電離能大小為N>O>C（3）配合物A中含有含有碳氧雙鍵，所以碳的雜化方式為sp2（4）1mol氨基乙酸鈉（H2N-CH2-COONa）含有2mol氮氫鍵、2mol碳氫鍵、1mol氮碳鍵、1mol碳碳鍵、1mol碳氧雙鍵、1mol碳氧單鍵，所以含有σ鍵的數目為8mol（5）二氧化碳分子中一種個數是3，價電子數是16，與其一種等電子體有CS2、N2O（或SCN—、N3—等。⑹Cu3.（2014蘇錫常鎮四市一模卷）氮元素可形成氫化物、鹵化物、氮化物、疊氮化物和配合物等多種化合物。（1）肼（N2H4）可用作火箭燃料，其原理是：N2O4(l)+2N2H4(l)＝3N2(g)+4H2O(g)，若反應中有4molN－H鍵斷裂，則形成的π鍵有mol。（2）F2和過量NH3在銅催化作用下反應生成NF3，NF3分子的空間構型為。（3）鐵和氨氣在640℃可發生置換反應，產物之一的晶胞結構見圖1。寫出該反應的化學方程式：（4）疊氮化鈉(NaN3)分解反應為：2NaN3(s)＝2Na(l)+3N2(g)，下列有關說法正確的是(填序號)。a．常溫下，N2很穩定，是因為N的電負性大b．鈉晶胞結構見圖2，每個晶胞含有2個鈉原子c．第一電離能（I1）：N＞O＞P＞Sd．NaN3與KN3結構類似，晶格能：NaN3＜KN3（5）配合物Y的結構見圖3，Y中含有（填序號）；a．極性共價鍵b．非極性共價鍵c．配位鍵d．氫鍵Y中碳原子的雜化方式有。答案：（1）3（2）三角錐形（3）8Fe＋2NH32Fe4N＋3H2（4）bc（5）abcd，sp2、sp3解析：（1）1molN2H4分子中含有4molN－H鍵，現有4molN－H鍵斷裂，根據方程式可以知道生成1.5molN2，而1molN2含有2molπ鍵，所以生成3molπ鍵（2）NF3分子中有三個σ鍵，還有一