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文档简介
1、第十一章选修3物质结构与性质(选用)原子结构与性质原子结构与性质必备知垠藝打年111E1ZHI5H9YAODALAQ得昱砒芒握程度考纲定标热点定位了解原子核外电子的能级分布,能用电子排布式表示常见兀素(136号)原子核外电子排布。了解原子核外电子的运动状态。了解元素电离能的含义,并能用以说明元素的某些性质。了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁,了解其简单应用。了解电负性的概念,知道元素的性质与电负性的关系。1.核外电子排布式、价层电子排布式的书与。2比较元素第一电离能的大小,根据元素的第一电离能推断原子结构。3元素电负性大小的比较和元素性质的关系。4根据原子结构考查元素的推断。原子结构基础全
2、扫描能层与能级能层(n)能级最多容纳电子数序数符号各能级各能层K1s2_2_-二二L2s282p6三M3s2_18一3p63d10四N4s2324p64d104f14n22n2原子轨道轨道形状:s电子的原子轨道呈球形。p电子的原子轨道呈纺锤形。各能级上的原子轨道数目:能级nsnpndnf原子轨道数1357能量关系:相同能层上原子轨道能量的高低:nsnpndnf。形状相同的原子轨道能量的高低:1s2s3s41Pd|i1|II返fllLL.dSX:II1I|Xr-一r-3sRIIhrrKii111f:d|iqrii|ikl|iiI1111i|iH11IiajdJIMR1A.s区全部是金属元素Bp区
3、全部是非金属元素Cd区内元素原子的价电子排布必为(n1)d110ns2D除ds区外,以最后填入电子的轨道能级符号作为区的符号解析:选DA项,s区内H为非金属,B项,p区左下角元素为金属元素,C项,d区内Cr为3d54s1Ip元素周期律基础全扫描1电离能、电负性(1)第一电离能:气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量。(2)电负性:用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。电负性越大的原子,对健合电子的吸引力越大。2.原子结构与元素性质的递变规律项目同周期(从左T右)同主族(从上T下)原子核外电子排布能层数相同,最外层电子数逐渐增多最外层电子数相同,能层数递增原子
4、半径逐渐减小(0族除外)逐渐增大元素主要化合价最高正价由+1+7(0,F除外),最低负价由一41最高正价=主族序数(O,F除外),非金属最低负价=主族序数8原子得、失电子能力得电子能力逐渐增强;失电子能力逐渐减弱得电子能力逐渐减弱;失电子能力逐渐增强第一电离能增大的趋势逐渐减小电负性逐渐增大逐渐减小元素金属性、非金属性金属性逐渐减弱非金属性逐渐增强金属性逐渐增强非金属性逐渐减弱3.对角线规则在元素周期表中,某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的,如:叫ljlMgAJSi认知无盲区第二、三、四周期的同周期主族元素,第nA族(ns2np)和第VA族(ns?np3),因p轨道处于全空或半充
5、满状态,比较稳定,所以其第一电离能大于同周期相邻的川A和WA族元素,如第一电离能MgAI,PS。练习点点清3现有四种元素的基态原子的电子排布式如下:1s22s22p63s23p41s22s22p63s23p31s%22p31s%22p5贝U下列有关比较中正确的是()A第一电离能:B原子半径:C.电负性:D.最高正化合价二解析:选A四种元素分别为S、P、N、F,第一电离能FNPS,A项正确。原子半径PSNF,B项错误。电负性FNSP,C项错误。F无正化合价,N、S、P最高正化合价分别为+5、+6、+5价,D项错误。攻車点得鬲分考点一基态原子核外电子排布的表示方法考点师说核外电子排布规律遵守能量最
6、低原理、泡利原理、洪特规则。能级交错现象:核外电子的能量并不是完全按能层序数的增加而升高,不同能层的能级之间的能量高低有交错现象,如E(3d)E(4s)、E(4d)E(5s)、E(5d)E(6s)、E(6d)E(7s)、E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等。当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p例1(1)(2012浙江高考)可正确表示原子轨道的是。A.2sB.2dC.3pxD.3f写出基态镓(Ga)原子的电子排布式:。(2012福建高考)基态Mn2+的核外电子排布式为。(2012海南高考)铜原子基态电子排布式为;(2011福建高考)基态氮原子的价电子排布式是。解析
7、(1)电子层数为2的能级包括s、p;电子层数为3的能级包括s、p、d;镓(Ga)的原子序数为31,电子分布的能级为1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p。、dMn是25号元素,其电子排布式为Ar3d54s2,失去最外层的2个电子,即得Mn2:Ar3d5。、f7)和全空(p、d0、f)状态时,体系的能量最低。如24Cr的基态原子电子排布式为:1s22s22p63s23p63d54s1,而不是:/226小2小64,21s2s2p3s3p3d4s。表示方法电子排布式:按电子排入各电子层中各能级的先后顺序,用能级符号依次写出各能级中的电子数,同时注意特例。如:Cu:1s22s22p63s23p
8、63d14s1。简化电子排布式:稀有气体+价层电子”的形式表示。如:Cu:Ar3d104s1c电子排布图(轨道表示式):用方框表示原子轨道,用“f”或表示自旋方向不同的电子,按排入各电子层中各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写。如:各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写。如:S:Cu是29号兀素,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s判断元素金属性的强弱:电离能越小,金属越容易失去电子,金属性越强;反之越弱。或Ar3d14s1,氮原子的最外层有5个电子,其价电子排布式为2s22p3。答案(1)A、C1s22s22p63s23p63d104s24p11s22s22p63s
9、23p63d5或Ar3d522626101231s2s2p3s3p3d4s(4)2s2p演练冲关1.下列说法错误的是()A.ns电子的能量不一定高于(n1)p电子的能量B.6C的电子排布式1s22s22p?违反了洪特规则C.电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理D.电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理解析:选AA项,关键在于熟记构造原理,各能级能量的大小顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5sns电子的能量一定高于(n1)p电子的能量;B项,对于C原子来说,2p能级有3个能量相同的原子轨道,最后2个电子应该以自旋状态相同的
10、方式分布在两个不同的2p轨道上,违反了洪特规则;C项,根据轨道能量高低顺序可知E4sAI。B.(2012海南高考)锗的第一电离能高于碳而电负性低于碳C.(2012山东高考)Ni是元素周期表中第28号元素,第2周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是碳D.(2012福建高考)元素的第一电离能:AISi解析同周期从左到右第一电离能增大,但第nA族的第一电离能比相邻的第川A族元素大,A正确;锗是金属而碳是非金属元素,第一电离能低于碳,B不正确;Ni的价电子排布为3d84s2,未成对电子数为2,第2周期未成对电子数为2的元素有碳和氧,同周期从左到右电负性逐渐增大,则电负性CNCB.(20
11、11安徽高考)根据同周期元素的第一电离能变化趋势,推出Al的第一电离能比Mg大C.(2011安徽高考)根据主族元素最高正化合价与族序数的关系,推出卤族元素最高正价都是+7D.(2010海南高考)Ni原子的核外电子排布式为1s22s23s23p63d84s2解析:选D同一同期,第一电离能呈现增大趋势,但由于p轨道处于全空、半充满或全充满时相对稳定,这使得第nA族、第VA族反常,故第一电离能N0,MgAI,A、B不正确;F的电负性最大,没有正化合价,C不正确。2.下列表示钠原子的式子中能反映能级差别和电子自旋状态的是()A.B.?3NaC.1s22s22p63s1D.解析:选D只有轨道排布式(电子
12、排布图)才能反映出电子的自旋状态。3.如图是第三周期1117号元素某些性质变化趋势的柱形图,下列有关说法中正确的y轴表示的可能是第一电离能y轴表示的可能是电负性Cy轴表示的可能是原子半径Dy轴表示的可能是形成基态离子转移的电子数解析:选B对于第三周期1117号元素,随着原子序数的增大,第一电离能呈现增大的趋势,但Mg、P特殊,A项错误;原子半径逐渐减小,C项错误;形成基态离子转移的电子数依次为:Na为1,Mg为2,Al为3,Si不易形成离子,P为3,S为2,Cl为1,D项错误。4X、Y为两种元素的原子,X的阴离子与Y的阳离子具有相同的电子层结构,由此可知()AX的原子半径大于Y的原子半径BX的
13、电负性大于Y的电负性CX阴离子的半径小于Y阳离子的半径DX的第一电离能小于Y的第一电离能解析:选BX的阴离子与Y的阳离子具有相同的电子层结构,则Y在周期表中位于X的下一周期,且X为非金属元素,Y为金属元素,Y比X多一个电子层,故原子半径YX,电负性XY,A错误,B正确;电子层结构相同,核电荷数越多,粒子半径越小,故X阴离子半径大于Y阳离子半径,C错误;X为非金属元素易得电子形成阴离子,Y为金属元素易失电子形成阳离子,第一电离能XY,D错误。(2013南充模拟)以下有关元素性质的说法不.正确的是()A.具有下列电子排布式的原子中,1s22s22p63s23p21s22s22p31s22s22p2
14、1s22s22p63s23p4原子半径最大的是B.具有下列价电子排布式的原子中,3s23p13s23p23s23p33s23p4,第一电离能最大的是C.Na、K、RbN、P、As0、S、SeNa、P、Cl,元素的电负性随原子序数增大而递增的是D.某元素气态基态原子的逐级电离能分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703,当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X3解析:选DA项,为Si,为N,为C,为S,原子半径最大的为Si,正确;B项,为Al,为Si,为P,为S,第一电离能最大的为P,正确;C项,同一主族元素,第一电离能从上到下逐渐减小;同一周期,第一电离能呈增
15、大趋势,正确;D项,根据电离能变化趋势,最外层应有2个电子,所以与CI2反应时应呈+2价,D错。二、非选择题(2012南阳模拟)已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3,Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题:X元素原子基态时的电子排布式为,该元素的符号是;Y元素原子的价层电子的轨道表示式为,该元素的名称是;已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3,产物还有ZnSO4和出0,该反应的化学方程式是;比较X的氢化物与同族第二、第三周期元素所形成的氢化物稳定性,并说明
16、理由TOCo1-5hz解析:(1)X原子4p轨道上有3个未成对电子,可知其电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s24p3,并推出其元素符号为As。根据Y元素的最外层2p轨道上有2个未成对电子,Y和Z元素的原子序数之和为42-33=9,Y可能为1s22s22p2或1s22s22p4,即,Y可能是碳或氧,再根据Z可形成负一价离子,推出Y为氧,则Z为氢。As在VA族,非金属性NPAs,氢化物的稳定性与非金属一致。226261023答案:(1)1s2s2p3s3p3d4s4pAs2sAAAA*As2O3+6Zn+6H2SO4=2AsH3f+6ZnSO4+3H2O稳定性:NH3PH3AsH
17、3,原因:原子半径:NPK。答案:(1)HOAlSK(写元素名称也可)KAI(SO4)212H2O净水剂1s22s22p63s23p1L*卜丄口9有四种短周期元素,它们的结构、性质等信息如下表所述:=.丿元糸结构、性质等信息A是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的兀素,该兀素的某种合金是原子反应堆的导热剂BB与A同周期,其最高价氧化物的水化物呈两性C兀素的气态氢化物极易溶于水,可用作制冷剂D是海水中除氢、氧兀素外含量最多的兀素,其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂请根据表中信息填写:TOCo1-5hzA原子的核外电子排布式。B元素在周期表中的位置;离子半径:BA(填“大于”或“
18、小于”)。C原子的电子排布图是,其原子核外有个未成对电子,能量最高的电子为轨道上的电子,其轨道呈形。D原子的电子排布式为,D的结构示意图是。B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为,与D的氢化物的水溶液反应的化学方程式为解析:根据题中信息可推出:A为Na,B为Al,C为N,D为CI。A为Na,其核外电子排布式为1s22s22p63s1oB为AI,其在元素周期表中的位置为第三周期第川A族,Na+与AI3+核外电子排布相同,核电荷数AI3+大于Na+,故r(AI3+)r(Na+)。Is2C为N,其电子排布图为,其中有3个未成对电子,能量最高的为2p轨道上的电子,
19、其轨道呈纺锤形。D为Cl,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p5,简化电子排布式为Ne3s23p5,C的AI(OH)3与NaOH和盐酸反应的化学方程式分别为,AI(OH)3+NaOH=NaAIO2+结构示意图为2丿丿丿。2H2O,AI(OH)3+3HCI=AICI3+3H2O。答案:(1)1s22s22p63s1第三周期第川A族小于Is2s2p4A1s22s22p63s23p5或Ne3s23p5NaOH+AI(OH)3=NaAIO2+2出03HCI+AI(OH)3=AICI3+3日2。10根据信息回答下列问题:A.第一电离能11是指气态原子X(g)处于基态时,失去一个电子成为气态阳离
20、子X*(g)所需的能量。下图是部分元素原子的第一电离能11随原子序数变化的曲线图(其中12号至17号兀素的有关数据缺失)。第一屯离能/khnml1B不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数值表示,该数值称为电负性。般认为:如果两个成键原子间的电负性差值大于1.7,原子之间通常形成离子键;如果两个成键原子间的电负性差值小于1.7,通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值:丿兀糸符号LiBeBCOFNaAlSiPSCl电负性值0.981.572.042.553.443.980.931.611.902.192.583.16认真分析A图中同周期元素第一电离能的变化规律,推断NaAr元素中,Al的
21、第电离能的大小范围为Al(填元素符号);TOCo1-5hz从A图分析可知,同一主族元素原子的第一电离能I1变化规律是;A图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是第周期族;根据对角线规则,Be、Al元素最高价氧化物对应水化物的性质相似,它们都具有性,其中Be(OH)2显示这种性质的离子方程式是。通过分析电负性值变化规律,确定Mg元素电负性值的最小范围;请归纳元素的电负性和金属、非金属的关系是;从电负性角度,判断AlCl3是离子化合物还是共价化合物?请说出理由(即写出判断的方法和结论),请设计一个实验方案证明上述所得到的结论。解析:(1)由信息所给的图可以看出,同周期的IA族元素的第一电离能最小
22、,而川A族元素中第一电离能小于nA族元素中第一电离能,故NaAIMg。从图中可看出同主族元素第一电离能从上到下逐渐减小。根据第一电离能的递变规律可以看出,图中所给元素中Rb的第一电离能最小,其位置为第五周期第IA族。根据对角线规则,AI(OH)3与Be(OH)2性质相似,Be(OH)2应具有两性,根据AI(OH)3+NaOH=NaAIO2+2出0,AI(OH)3+3HCI=AICI3+3出0可以类似的写出Be(OH)2与酸或碱反应的离子方程式。根据电负性的递变规律:同周期从左到右电负性逐渐增大,同主族从上到下电负性逐渐减小,可知,在同周期中电负性NaMgMgCa,最小范围应为0.931.57。
23、因电负性可以用来衡量原子吸引电子能力大小,所以,电负性越大,原子吸引电子能力越强,非金属性越强,反之金属性越强。AICI3中AI与CI的电负性差值为1.55,根据信息,电负性差值若小于1.7,则形成共价键,所以AICI3为共价化合物。共价化合物和离子化合物最大的区别在于熔融状态下是否导电,离子化合物在熔融状态下以离子形式存在,可以导电,但共价化合物却不能。答案:(1)NaMg(2)从上到下依次减小五IA+2+两Be(OH)2+2H=Be+2出0Be(OH)2+20H-=Beo2-+2H200.931.57非金属性越强,电负性越大;金属性越强,电负性越小AI元素和Cl元素的电负性差值为1.55A
24、g+等组成:戌界外界CutNn(OU),中心匝了中心匝了31a认知无盲区杂化轨道只用于形成6键或用来容纳孤电子对,以sp3杂化形成的都是6键,如碳、氮原子采取sp2或sp杂化,则杂化过程中还有未参与杂化的p轨道,可用于形成n键。组成相似的分子中心原子的杂化类型不一定相同,要看其6键和孤电子对数是否相同。价层电子对互斥模型说明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空间构型,不包括孤电子对。当中心原子无孤电子对时,两者的构型一致;当中心原子有孤电子对时,两者的构型不一致。练习点点清2.用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构,两个结论都正确的是()A直线形;三角锥形B.
25、V形;三角锥形C.直线形;平面三角形D.V形;平面三角形解析:选D据价电子对互斥理论可知,H2S分子中S原子采用sp3杂化,除两对孤对电子外,另两个杂化轨道分别与一个H原子的各一个1s轨道重叠成键,呈V形结构;BF3分子中B原子采用sp2杂化,三个sp2杂化轨道分别与三个F原子的各一个2p轨道重叠成键,呈平面三角形结构。基础全扫描1.溶解性(1)“相似相溶”的规律:非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂。若存在氢键,则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好。(2)“相似相溶”还适用于分子结构的相似性,如乙醇和水互溶(C2H5OH和出0中的羟基相近),而戊醇在水中的溶解度
26、明显减小。2.分子的极性(1)分子构型与分子极性的关系:非极性分子单质止赁电荷t双原子分子化合物一一圧偵电荷程合*-结构对称t心不車合结构不对称111极性仆子键的极性、分子空间构型与分子极性的关系:类型实例键的极性空间构型分子极性X2H2、N2非极性键直线形非极性分子XYHCl、NO极性键直线形极性分子XY2CO2、CS2极性键直线形非极性分子SO2极性键V形极性分子(X2Y)H2O、H2S极性键V形极性分子XY3BF3极性键平面正三角形非极性分子NH3极性键三角锥形极性分子XY4CH4、CCI4极性键正四面体形非极性分子范德华力和氢键范德华力:物质分子间普遍存在的一种相互作用力称为范德华力。
27、范德华力约比化学键的键能小12数量级。氢键:由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另一个电负性很强的原子(如水分子中的氧)之间的作用力。手性具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左手与右手一样,镜面对称,却在三维空间里不能重叠,互称手性异构体,具有手性异构体的分子叫手性分子。无机含氧酸分子的酸性无机含氧酸可写成(HO)mROn,如果成酸元素R相同,则n值越大,酸性越强,HCIOHCIO2HCIO3氢键范德华力影响其强度的因素随着分子极性和相对分子质量的增大而增大组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大对于AHB,A、B的电负性越大,B原子的半径越小
28、,键能越大成键原子半径越小,键长越短,键能越大,共价键越稳定对物质性质的影响影响物质的熔沸点、溶解度等物理性质组成和结构相似的物质,随相对分子质量的分子间氢键的存在,使物质的熔、沸点升高,在水中的溶解度增大,如熔沸点:H2OH2S,HFHCI,影响分子的稳定性共价键键能越大,分子稳定性越强例2(2012浙江高考)下列物质变化,只与范德华力有关的是。增大,物质的熔、沸点升冋,如F2CI2Br2l2,CF4CCl4PH3分子内氢键使物质的熔、沸点降低A干冰熔化B乙酸汽化C.乙醇与丙酮混溶DHCONCH32溶于水E.碘溶于四氯化碳F.石英熔融解析范德华力存在分子之间,不含氢键的分子晶体符合题目要求。
29、乙酸、乙醇分子间存在氢键,HCONCH32溶于水时与水分子间会形成氢键,石英为原子晶体,熔融时破坏的是共价键。答案AE演练冲关(2012上海高考)PH3一种无色剧毒气体,其分子结构和NH3相似,但PH键键能比NH键键能低。下列判断错误的是()A.PH3分子呈三角锥形B.PH3分子是极性分子C.PH3沸点低于NH3沸点,因为PH键键能低D.PH3分子稳定性低于NH3分子,因为NH键键能高解析:选C本题考查化学键、分子构型。意在考查考生分子结构的知识。PH3同NH3构型相同,因中心原子上有一对孤电子对,均为三角锥形,属于极性分子,故A、B项正确;PH3的沸点低于NH3,是因为NH3分子间存在氢键,
30、C项错误;PH3的稳定性低于NH3,是因为NH键键能高,D项正确。某化合物的分子式为AB2,A属切A族元素,B属四A族元素,A和B在同一周期,它们的电负性值分别为3.44和3.98,已知AB2分子的键角为103.3下列推断不正确的是()A.AB2分子的空间构型为“V形B.AB键为极性共价键,AB2分子为非极性分子C.AB2与出0相比,AB2的熔点、沸点比出0的低D.AB2分子中无氢原子,分子间不能形成氢键,而出0分子间能形成氢键解析:选B根据A、B的电负性值及所处位置关系,可判断A元素为O,B元素为F,该分子为OF2。OF键为极性共价键。因为OF2分子的键角为103.3OF2分子中键的极性不能
31、抵消,所以为极性分子。解题训练襄高效JIETIXUNLIANYAOGAGXIAO解题训练襄高效JIETIXUNLIANYAOGAGXIAO、选择题1.在乙烯分子中有5个b键和1个n键,它们分别是()A.sp2杂化轨道形成b键,未杂化的2p轨道形成n键B.sp2杂化轨道形成n键,未杂化的2p轨道形成b键C.CH之间是sp2杂化轨道形成b键,CC之间是未杂化的2p轨道形成n键D.CC之间是sp2杂化轨道形成b键,CH之间是未杂化的2p轨道形成n键解析:选A在乙烯分子中,每个碳原子的2s轨道与2个2p轨道杂化形成3个sp2杂化轨道,其中2个sp2杂化轨道分别与2个氢原子的1s轨道形成CHb键,另外1
32、个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道形成CCb键;2个碳原子中未参与杂化的2p轨道形成1个n键。2在硼酸B(0H)3分子中,B原子与3个羟基相连,其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是()A.sp,范德华力B.sp2,范德华力C.sp2,氢键D.sp3,氢键解析:选C由石墨的晶体结构知C原子为sp2杂化,故B原子也为sp2杂化,但由于B(OH)3中B原子与3个羟基相连,羟基间能形成氢键,故同层分子间的主要作用力为氢键。向盛有硫酸铜水溶液的试管里滴加氨水,首先形成难溶物,继续滴加氨水,难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液,下列对此现象的说法
33、正确的是()A.开始滴加氨水时形成的难溶物为Cu(OH)2B.沉淀溶解后,将生成深蓝色的配合离子Cu(OH)42+,配位数为4C.反应后溶液中不存在任何沉淀,所以反应前后Cu2+的浓度不变D.在Cu(NH3)42+中,Cu2+给出孤电子对,NH3提供空轨道解析:选A此过程的离子方程式为:Cu2+2NH3H2O=Cu(OH)2J+2NH才,Cu(OH)2222+4NH3=Cu(NH3)4+2OH-。反应后溶液中不存在任何沉淀,但Cu+转化为Cu(NH3)4+,所以Cu2+的浓度减小,A项正确,C项错误;在Cu(NH3)42+中,NH3提供孤电子对,222Cu+提供空轨道,D项错误;沉淀溶解后,生
34、成深蓝色的Cu(NH3)4+,配合离子Cu(NH3)4+的配位数为4,B项错误。NH3分子的空间构型是三角锥形,而不是正三角形的平面结构,其充分的理由是()A.NH3分子是极性分子B.分子内3个NH键的键长相等,键角相等C.NH3分子内3个NH键的键长相等,3个键角都等于107.3D.NH3分子内3个NH键的键长相等,3个键角都等于120解析:选CA选项,NH3为极性分子不能说明NH3定为三角锥形;B项,三条N-H键键能与键长分别相同,键角相等仍有可能为正三角形;D选项与事实不符。(2011四川高考)下列推论正确的是()A.SiH4的沸点高于CH4,可推测PH3的沸点高于NH3B.NH4为正四
35、面体结构,可推测PH4也为正四面体结构C.CO2晶体是分子晶体,可推测SiO2晶体也是分子晶体D.C2H6是碳链为直线形的非极性分子,可推测C3H8也是碳链为直线形的非极性分子解析:选B本题考查物质结构的相关知识,通过演绎推理考查考生思维的严密性。选项A,由于NH3分子间存在氢键,其沸点高于PH3。选项B,PH扌与NH扌结构相似,为正四面体结构。选项C,SiO2是原子晶体。选项D,C3H8中3个C原子不在一条直线上,且C3H8为极性分子。二、非选择题TOCo1-5hz6元素X和Y属于同一主族。负二价的元素X和氢的化合物在通常状况下是一种液体,其中X的质量分数为88.9%;元素X和元素Y可以形成
36、两种化合物,在这两种化合物中,X的质量分数分别为50%和60%。确定X、Y两种元素在周期表中的位置。在元素X和元素Y两种元素形成的化合物中,写出X质量分数为50%的化合物的化学式;该分子中中心原子以sp2杂化,是分子,分子构型为。写出X的质量分数为60%的化合物的化学式;该分子中中心原子以sp2杂化,是分子,分子构型为。由元素氢、X、Y三种元素形成的化合物常见的有两种,其水溶液均呈酸性,试分别写出其分子式、,并比较酸性强弱:。解析:根据氢化物化学式H2x,知一X100%=88.9%,M(X)=16。可推知,X为M(X)+2O,则Y为S,则其氧化物分别为SO2、SO3,根据杂化轨道理论易确定其分
37、子构型、极性。三种元素组成的化合物为H2SO3、H2SO4,由无机含氧酸的判断知酸性:H2SO4H2SO3。答案:(1)X:第二周期第WA族;Y:第三周期第WA族(2)SO2极性V形(3)SO3非极性平面三角形(4)H2SO3H2SO4H2SO4H2SO37.(1)(2012海南高考,节选)铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝,广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。回答下列问题:氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物,这两种化合物都可用于催化乙炔聚合,其阴离子均为无限长链结构(如下图),a位置上Cl原子的杂化轨道类型为。已知其中一种化合物的化学式为KCuCl3,另一种的化学式为;aaa金属铜单
38、独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应,其原因是,反应的化学方程式为O(2011海南高考)SO解析:(1)Cu有+1、+2两种价,题中是+2价的,那+1价的表达当然是K2CUCI3单独不反应,同时作用能反应,说明反应相互促进,就说一个氧化剂一个能形成配离子。反应中还原剂是铜,氧化剂是过氧化氢。6+0+2的立体构型是,其中S原子的杂化轨道类型是肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同,则N2H6SO4晶体内不存在(填标号)a.离子键b.共价键c.配位键d.范德华力(2)图1表示某种含氮有机化合物的结构,其分子内4个氮原子分别位于正四面体
39、的4个顶点(见图2),分子内存在空腔,能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。下列分子或离子中,能被该有机化合物识别的是a.CF4b.CH4+c.NH4d.H2O解析:(1)NH3分子中氮原子的杂化方式为sp3杂化,其分子的空间构型为三角锥形;氨基(一NH2)中氮原子的杂化方式也为sp3杂化,其分子的空间构型为V形。N2H4的结构为H2NNH2,相当于2个氨基,所以氮原子的杂化方式也为sp3杂化。1个N2H4分子含有4个NH键,即4molNH键断裂同时生成1.5molN2,N2的结构式为N=N,含1个b键和2个n键,所以会形成3moln键;N2H6SO4和(nh4)2SO4都是离子晶体,N2
40、H6+和so4之间存在离子键,N2H6+中n和H之间形成6个共价键(其中2个配位键),N和N之间形成共价键,SO2中S和O之间形成共价键,不含范德华力。(2)H原子连接电负性大,半径小有孤电子对的N、O、F原子时,能够形成氢键,所以CF4和CH4不能形成氢键,由图2可知,4个氮原子处于正四面体的顶点形成4个氢键,需要4个氢原子,所以NH才能够被该有机化合物识别。答案:三角锥形sp33d(2)c9.(2012新课标全国卷节选)WA族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种氧化态,含WA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题:(1)S单质的常见形式为S8,其
41、环状结构如下图所示,S原子采用的轨道杂化方式是;原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所TOCo1-5hz需要的最低能量,0、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为;Se原子序数为,其核外M层电子的排布式为;H2Se的酸性比H2S(填“强”或“弱”)。气态Se03分子的立体构型为,S0离子的立体构型为。H2SeO3的Ki和K2分别为2.7X103和2.5X108,H2SeO4第一步几乎完全电离,心为1.2X10-2,请根据结构与性质的关系解释:H2SeO3和H2SeO4第一步电离程度大于第二步电离的原因:;H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因:。解析:(1)
42、每个S原子与另外2个S原子形成2个共价单键,所以S原子的杂化轨道数=b键数+孤对电子对数=2+2=4,故S原子为sp3杂化。(2)同主族元素从上到下,元素的第一电离能逐渐减小,故第一电离能OSSe。Se位于第四周期,与S的原子序数相差18,故其原子序数为34。由于其核外M层有18个电子,故M层的电子排布式为3s23p63d10。(4)Se的原子半径大于S的原子半径,HzSe与H2S相比,H2Se中Se原子对H原子的作用力较弱,H2Se在水中更容易电离出H+,所以其酸性较强;SeO3中Se原子采取sp2杂化且有3个配位原子,故其立体构型为平面三角形;SO3-中S原子采取sp3杂化且有3个配位原子
43、,故其立体构型为三角锥形。所给两种酸均为二元酸,当第一步电离出H+后,对其第二步电离有抑制作用。H2SeO3中Se为+4价,而H2SeO4中Se为+6价,Se的正电性更高,导致SeOH中O原子的电子向Se原子偏移,因而在水分子的作用下,也就越容易电离出H+,即酸性越强。答案:(1)sp3(2)OSSe(3)343s23p63d10强平面三角形三角锥形(5)第一步电离后生成的氢离子对其下一步电离有抑制作用H2SeO3和H2SeO4可表示为(HO)2SeO和(HO)2SeO2,HzSeOs中的Se为+4价,而H2SeO4中的Se为+6价,正电性更高,导致Se-OH中O的电子更向Se偏移,越易电离出
44、H+46eb80100120相对分子质董10.(1)(2012福建高考节选)硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示,呈现这种变化关系的原因是(2)(2012福建高考)硼砂是含结晶水的四硼酸钠,其阴离子Xm洽B、0、H三种元素)的球棍模型如图所示:在Xm中,硼原子轨道的杂化类型有;配位键存在于原子之间(填原子的数字标号);m=(填数字)。硼砂晶体由Na+、Xm和H2O构成,它们之间存在的作用力有(填序号)。A.离子键B.共价键C.金属键D.范德华力E.氢键(3)(2012山东高考,节选)金属镍在电池、合金、催化剂等方面应用广泛。过渡金属配合物Ni(CO)n的中心原子价电
45、子数与配体提供电子总数之和为18,则n=。CO与N2结构相似,CO分子内b键与n键个数之比为。甲醛(H2C=O)在Ni催化作用下加氢可得甲醇(CH3OH)。甲醇分子内C原子的杂化方式为,甲醇分子内的OCH键角(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的OCH键角。解析:(1)硅烷为分子晶体,其组成和结构相似,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越咼。(2)H可以形成1个共价键,O可以形成2个共价键,B可以形成3个共价键,所以最小的球为氢原子,共4个,颜色浅的大球为氧原子,共9个,颜色深的大球为硼原子,共4个,其化学式为(H4B4O9)m,H为+1价,B为+3价,O为2价,所以4X1+4X3-2
46、X9=-m,得m=2。硼原子正常形成3个共价键,采用sp2杂化,4号硼原子形成了4个共价键,四面体构型,采用sp3杂化,其中1个共价键为配位键,即4号和5号原子之间的共价键为配位键。Na+和Xm-之间以离子键结合,结晶水之间存在范德华力和氢键。配合物Ni(CO)n中由CO提供孤电子对,Ni的价电子数为10,则由CO提供的电子数为8,而每个CO提供电子数为2,故n=4。N2与CO互为等电子体,故CO的分子内存在三键,一个b键,两个n键。甲醇形成四条b键,碳原子采取sp3杂化,甲醇中0CH的键角接近1098,甲醛中碳原子为sp2杂化,键角为120答案:(1)硅烷的相对分子质量越大,分子间范德华力越
47、大,沸点越高(或其他合理答案)sp2和sp34,5或(5,4)2A、D、E41:2sp3小于固不源孤双星必备沏垠豪打年考纲定标热点定位1了解原子晶体的特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。.了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的构成粒子及粒子间作用力的区另叽理解离子键的形成,能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。理解金属键的含义,能用金属键理论解释金属的一些物理性质。1晶体与非晶体的区别,晶体中粒子的空间堆积方式,晶胞的结构特点及其应用。2晶胞中粒子个数及边长等的计算。晶体类型与性质之间的关系。晶体类型与粒子间作用力的关系。四类晶体的特征及代表物质。111E1ZH
48、ISH3YA0I)ALA0-晶体和晶胞基础全扫描晶体与非晶体(1)晶体与非晶体的区别:比:较晶体非晶体结构特征结构粒子周期性有序排列结构粒子无序排列性质特自范性有无征熔点固定不固定异同表现各向异性各向同性二者区间接方法测定其是否有固定的熔点别方法科学方法对固体进行X-射线衍射实验(2)获得晶体的三条途径:熔融态物质凝固。气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。溶质从溶液中析出。晶胞概念:晶胞是描述晶体结构的基本单元。晶体与晶胞的关系:数量巨大的晶胞“无隙并置”构成晶体。认知无盲区具有规则几何外形的固体不一定是晶体,如玻璃;晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小部分,而不一定是最小的“平行六面
49、体”;在计算晶胞中粒子个数的过程中,不是任何形状的晶胞均可使用均摊法,注意分析不同位置的粒子被几个晶胞共有。练习点点清1.下列关于晶体与晶胞的说法正确的是()A.晶体有自范性但排列无序B.不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同C晶胞是晶体中的最小的结构重复单元D.固体SiO2定是晶体解析:选C晶体的排列是有序的,不同晶体的晶胞的大小和形状不一定相同,固体SiO2不一定是晶体。常见晶体类型的结构和性质基础全扫描1.四种晶体类型的比较比较类型分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子分子原子金属阳离子、自由电子阴、阳离子粒子间的相互作用力范德华力(某些含氢键)共价键金属键离子键硬度较小很大有的很大,有的
50、很小较大熔、沸点较低很高有的很高,有的很低较咼溶解性相似相溶难溶于任何溶剂常见溶剂难溶大多易溶于水等极性溶剂导电、传热性一般不导电,溶于水后有的导电一般不具有导电性电和热的良导体晶体不导电,水溶液或熔融态导电物质类别及举例大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外卜绝大多数有机物(有机盐除外)部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼),部分非金属化合物(如SiC、SiO2)金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜)金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)2典型晶体模型晶体晶体结构晶体详解原子晶体金刚石(1)每个碳与相邻4.个碳以共价键
51、结合,形成正四面体结构键角均为1098(3)最小碳环由6个C组成且六原子不在冋一平面内每个C参与4条CC键的形成,C原子数与CC键数之比为1:2分子晶体离子晶体SiO2干冰NaCI(型)CsCI(型)简单立方堆积面心立方最密金属晶体脸工口体心立方堆积每个Si与4个O以共价键结合,形成正四面体结构每个正四面体占有1个Si,4个n(Si):n(O)=1:2(3)最小环上有12个原子,即6个0,6个Si8个C02分子构成立方体且在6个面心又各占据1个C02分子每个C02分子周围等距紧邻的C02分子有12个每个Na,CI)周围等距且紧邻的C(Na*)有6个。每个Na*周围等距且紧邻的Na+有12个每个
52、晶胞中含4个Na*和4个C(1)每个Cs*周围等距且紧邻的CI有8个,每个Cs*(C)周围等距且紧邻的Cs*(C)有8个如图为8个晶胞,每个晶胞中含1个Cs*、1个C典型代表Po,配位数为6,空间利用率52%又称为A1型或铜型,典型代表Cu、Ag、Au,配位数为12,空间利用率74%又称为A2型或钾型,典型代表Na、K、Fe,配位数为8,空间利用率68%离子晶体中不一定都含有金属兀素,如NH4CI是离子晶体;金属兀素和非金属兀素组成的晶体不一定是离子晶体,如AICI3是分子晶体;含有金属离子的晶体不一定是离子晶体,如金属晶体中含有金属离子。含阴离子的晶体中一定含有阳离子,但含阳离子的晶体中不一
53、定含阴离子,如金属晶体。易误认为金属晶体的熔点比分子晶体的熔点高,其实不一定,如Na的熔点为97C,尿素的熔点为132.7Co石墨属于混合型晶体,虽然质地很软,但其熔点比金刚石还高,其结构中的碳碳键比金刚石中的碳碳键还强。练习点点清TOCo1-5hz2.下列有关金属晶体和离子晶体的叙述中,不正确的是()A.金属钠形成的晶体中,每个钠原子周围与其距离最近的原子有8个B.金属镁形成的晶体中,每个镁原子周围与其距离最近的原子有6个C.在NaCI晶体中,每个Na*周围与其距离最近的Na*有12个D.在CsCI晶体中,每个Cs*周围与其距离最近的C有8个解析:选B金属钠为体心立方堆积,每个原子周围与其距
54、离最近的原子有8个;金属镁为六方最密堆积,每个原子周围与其距离最近的原子有12个;据NaCI的晶胞结构可知,NaCI晶体中每个Na*周围与其距离最近的Na+有12个;CsCI晶体中每个Cs+周围与其距离最近的CI-有8个。关GAOPlNKA0AYAOT0NGC关GAOPlNKA0AYAOT0NGC考点一晶胞组成的计算方法一一分割法考点师说原则山廉任爲位置上的-个原子如睪是被博个晶昭所共有,那么毎个品胞甘这个原T分得的份额就是丄1|氏加木(仙龙方体);i胞1P不同位汽的粒T-数的rin分法方同为8个馮胞所共有+粒子属于该晶胞同为i亍晶胞所典仃+豹子属丁该晶胞同为2个晶胞所其有,V粒子属f谖品甩那
55、卜粒了搐店十该丽胞II:快方体晶胞中粒T视JI体帖况而定如I墨胡胞UJ内碳原于拙拠六边丿从顶点【1t碳原)被:个A边形JI冇海个六边形占1讥例1(1)(2012海南高考,节选)用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果:晶胞为面心立方最密堆积,边长为361pm。又知铜的密度为9.00gcm3,则铜晶胞的体积是cm3、晶胞的质量是g,阿伏加德罗常数为(列式计算,己知Ar(Cu)=63.6);(2)(2012新课标全国卷,节选)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如下图所示,其晶胞边长为540.0pm,密度为gcm例式并计算),a位
56、置S2离子与b位置Zn2+离子之间的距离为pm(歹卩式表示)。(3)(2010江苏高考,节选)CaC2晶体的晶胞结构与NaCI晶体的相似(如图所示),但CaC2晶体中含有哑铃形C2的存在,使晶胞沿一个方向拉长。CaC2晶体中1个Ca2+周围距离最近的数目为。oca113cl31解析体积是a3;质量=体积X密度;一个体心晶胞含4个原子,则M=4xm晶胞XNa每个晶胞的质量为(540.0X10-10cm)3Xp;运用均摊法可求得每个晶胞中含有4个ZnS”,故每个晶胞的质量又可表示为ZnS”,故每个晶胞的质量又可表示为4X65+32gmol-2316.02X10mol因此有:(540.0X10-10
57、cm)3Xppm。14X65+32gmol26.02X10mol(2)103=4.1540X10cm270.1cos10928135;210988sin或135314X65+32gmol,4演练冲关(2012栟茶中学调研)偏钛酸钡的热稳定性好,介电常数高,在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。试回答下列问题:Ti元素在元素周期表中的位置是;其基态原子的电子排布式为偏钛酸钡晶体中晶胞的结构示意图如图,它的化学式是晶体内与每个“Ti紧邻的氧原子数为个。解析:(1)Ti原子序数为22,位于第四周期IVB族,基态原子电子排布式为Ar3d24s2。(2)Ba1位于立方体内部,个数为1;Ti位于立方体顶点
58、,个数为8X8=1;O位于立方体棱边,个数为4x12=3,化学式为聞晶体内与每个Ti”紧邻的氧原子数为6个(上、下、左、右、前、后)。答案:第四周期VB族Ar3d24s2(2)BaTiO36已知NaCI的摩尔质量为58.5gmol,食盐晶体的密度为pgcm3,若右图中Na+与最邻近的C的核间距离为acm,那么阿伏加德罗常数的值可表示为()A.117a3pB.MNaa358.5D.硏解析:选D晶体的棱长为2a,V=8a3,晶胞的质量=晶胞的质量=4X58.5Nam4x58.5Nax8a3,则Na=58.5考点二晶体熔、沸点高低的比较考点师说1.不同类型晶体熔、沸点的比较不同类型晶体的熔、沸点高低
59、一般规律:原子晶体离子晶体分子晶体。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.同种晶体类型熔、沸点的比较原子晶体:原子半径越小一-键长越短键能越大熔沸点越高如熔点:金刚石碳化硅硅。离子晶体:一般地说,阴阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力就越强,其离子晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgOMgCl2NaCICsCI。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。分子晶体: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、沸点反常的高。如出0H2TeH2SeH2S。组成和结构相似的分子晶体,相对
60、分子质量越大,熔、沸点越高,如SnH4GeH4SiH4CH40组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近),分子的极性越大,其熔、沸点越高,如CON2,CH3OHCH3CH30同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。女口CH3CH2CH2CH2CH3CHICH3CHCH2CHaCH1cCH3.CH.CH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,金属熔、沸点就越高,如熔、沸点:NavMgvAl。例2现有几组物质的熔点(C)数据:A组B组C组D组金刚石:3550Li:181HF:83NaCl硅晶体:1410Na98HCl:115KCl硼晶体:2300K:64HBr89RbCl二氧化硅:1
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