2022年高考化学二轮复习专题十五物质结构与性质(选考)

2022年高考化学二轮复习专题十五物质结构与性质(选

考)专题十五物质结构与性质(选考)［考纲要求］1.原子结构与元素的性质：(1)了解原子核外电子的排布原理及能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1〜36号)原子核外电子、价电子的排布，了解原子核外电子的运动状态；(2)了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质；(3)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；(4)了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。2.化学键与物质的性质：(1)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；(2)了解共价键的形成，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质；(3)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；(4)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，了解金属晶体的常见堆积方式；(5)了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(p、p2、p3),能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或者离子的空间结构。3.分子间作用力与物质的性质：(1)了解化学键和分子间作用力的区别；(2)了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含有氢键的物质；(3)了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别；(4)能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算；(5)了解晶格能的概念及其对离子晶体性质的影响。.排布规律(1)能量最低原理：基态原子核外电子优先占据能量最低的原子轨道，如Ge：12222p6323p63d10424p2。口(2)泡利原理：每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子。(3)洪特规则：原子核外电子在能量相同的各轨道上排布时，电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同。.表示方法(1)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：12222P6323P63d1041(2)简化电子排布式“[稀有气体]＋价层电子”的形式表示。如：Cu：[Ar]3d1041(3)电子排布图用方框表示原子轨道，用“t”或"J”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S：口.[2022•江苏，21(A)—⑴]Zn2+基态核外电子排布式为。答案12222P6323P63d10或[Ar]3d10(2)12222p31(2)12222p31(2)12222p31(2)12222p31.[2022•全国卷1,37(1)]基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar] ，有 个未成对电子。答案3d10424p22.[2022•全国卷^,37(1)]镍元素基态原子的电子排布式为,3d能级上的未成对的电子数为。口答案12222p6323p63d842或[Ar]3d8422.[2022•全国卷田,37(1)]写出基态A原子的核外电子排布式 。答案12222p6323p63d10424p3或[Ar]3d10424p3.[2022•江苏，21(A)—⑴节选]Cr3+基态核外电子排布式为 。答案12222p6323p63d3(或[Ar]3d3).[2022•全国卷1,37(1)]处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用形象化描述。在基态14C原子中，核外存在 对自旋相反的电子。答案电子云2.[2022•安徽理综，25(1)(2)](1)Si位于元素周期表第周期第族。(2)N的基态原子核外电子排布式为；Cu的基态原子最外层有个电子。口答案⑴三WA族口(2)(2)8.[2022•浙江自选模块，15(1)]Cu2+的电子排布式是 。答案12222P6323P63d9或[Ar]3d9“两原理，一规则”的正确理解231.原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特规则、泡利原理，若违背其一，则电子能量不处于最低状态。易误警示在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：(1)(违反能量最低原理)(2)(违反泡利原理)(3)(违反洪特规则)(4)(违反洪特规则)2.同能级的轨道半充满、全充满或全空状态的原子结构稳定。如np3、np6口Cr：3d541Mn：3d542Cu：3d1041Zn：3d1042.元素的电离能第一电离能：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叫做第一电离能。常用符号I1表示，单位为kJ•mol-1。(1)原子核外电子排布的周期性随着原子序数的增加，元素原子的外围电子排布呈现周期性的变化：每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布重复出现从n1到n2np6的周期性变化。(2)元素第一电离能的周期性变化随着原子序数的递增，元素的第一电离能呈周期性变化：同周期从左到右，第一电离能有逐渐增大的趋势，稀有气体的第一电离能最大，碱金属的第一电离能最小；同主族从上到下，第一电离能有逐渐减小的趋势。4说明同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势。同能级的轨道为全满、半满时较相邻元素要大即第IIA族、第VA族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素。如Be、N、Mg、P(3)元素电离能的应用①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。②判断元素的化合价如果某元素的In+1In,则该元素的常见化合价为+n价，如钠元素I2I1,所以钠元素的化合价为+1价。口.元素的电负性(1)元素电负性的周期性变化元素的电负性：不同元素的原子对键合电子吸引力的大小叫做该元素的电负性。随着原子序数的递增，元素的电负性呈周期性变化：同周期从左到右，主族元素电负性逐渐增大；同一主族从上到下，元素电负性呈现减小的趋势。1.[2022•全国卷1,37(4)]光催化还原CO2制备CH4反应中，带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是 。答案O>Ge>Zn2.[2022•全国卷II,37(3)]元素铜与镍的第二电离能分别为ICu=1959kJ•mol-1,INi=17535kJ・mol-1口，ICu>INi的原因是 。答案铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是41电子口.[2022•福建理综，31⑴]CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为。答案H、C、。口.[2022•新课标全国卷^,37(1)改编]在N、O、S中第一电离能最大的是。答案N.前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，并且人一和B+的电子数相差为8；与B位于同一周期的C和D,它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2,且原子序数相差为2。四种元素中第一电离能最小的是 ，电负性最大的是(填元素符号)。答案KF.第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有种。口答案3.下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是 。答案a.依据第二周期元素第一电离能的变化规律，参照下图中B、F元素的位置，用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。口答案.分子构型与杂化轨道理论杂化轨道的要点当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构不同。.分子构型与价层电子对互斥模型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。(1)当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致。(2)当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。.中心原子杂化类型和分子空间构型的相互判断中心原子的杂化类型和分子空间构型有关，二者之间可以相互判断。1.[2022•江苏21(A)—(3)]分子中碳原子轨道的杂化类型为。答案p3、p.[2022•全国卷1,37(5)，节选]Ge单晶具有金刚石结构，其中Ge原子的杂化方式为 。答案P3.[2022•全国卷田，37(3)]ACl3分子的立体构型为,其中A的杂化轨道类型为。口答案三角锥形p3.[2022•全国卷1,37(3)节选]CS2分子中，C原子的杂化轨道类型是 。答案p口.[2022•山东理综，33(3)]F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2,OF2分子构型为 ，其中氧原子的杂化方式为 。答案V形p3.[2022•江苏，21(A)—(2)节选]CH3COOH中C原子轨道杂化类型为口 。答案p3、p2.[2022•江苏，21(A)—⑶节选]醛基中碳原子的轨道杂化类型是 。答案p28.[2022•新课标全国卷1,37(3)节选]乙醛中碳原子的杂化类型为 。答案p3、p279.[2022•新课标全国卷^,37(2)(3)改编]周期表前四周期的元素a、b、c、d、e原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有一个电子，但次外层有18个电子。口则a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为 ；这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的是 ；酸根呈三角锥结构的酸是 。答案p3HNO2、HNO3H2SO310.中阳离子的空间构型为 ，阴离子的中心原子轨道采用 杂化。答案三角锥形p311.BC13和NC13中心原子的杂化方式分别为和。口答案P2p312.已知元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子，元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍，则在Y的氢化物(H2Y)分子中，Y原子轨道的杂化类型是,YZ2-4的空间构型为。口答案p3正四面体口1.共价键(1)共价键的类型①按成键原子间共用电子对的数目分为单键、双键和三键。口②按共用电子对是否偏移分为极性键、非极性键。口③按原子轨道的重叠方式分为。键和n键，前者的电子云具有轴对称性，后者的电子云具有镜像对称性。(2)键参数①键能：气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量，键能越大，化学键越稳定。②键长：形成共价键的两个原子之间的核间距，键长越短，共价键越稳定。③键角：在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角。口8④键参数对分子性质的影响键长越短，键能越大，分子越稳定。(3)。键、n键的判断口①由轨道重叠方式判断“头碰头”重叠为。键，“肩并肩”重叠为n键。口②由共用电子对数判断单键为。键；双键或三键，其中一个为。键，其余为n键。口③由成键轨道类型判断轨道形成的共价键全部是。键；杂化轨道形成的共价键全部为。键。口(4)等电子原理原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子具有相似的化学键特征。物理性质相似，化学性质不同。常见等电子体：(5)配位键①孤电子对分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对。②配位键a.配位键的形成：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成的共价键；b.配位键的表示：常用“一一”来表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，如NH+4可表示为，在NH+4中，虽然有一个N—H键形成的过程与其他3个N-H键形成口9的过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。③配合物如[Cu(NH3)4]SO4配位体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F—、Cl—、CN一等。中心原子有空轨道，如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等。口2.分子性质(1)分子构型与分子极性的关系(2)溶解性①“相似相溶”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，而戊醇在水中的溶解度明显减小。(3)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，R的正电性越高，使R—O—H中O的电子向R偏移，在水分子的作用下越易电离出H+,酸性越强，如HC1O<HC1O2<HC1O3<HC1O4。口3.氢键(1)作用粒子：氢、氟、氧原子(分子内、分子间)(2)特征：有方向性和饱和性(3)强度：共价键>氢键>范德华力(4)影响强度的因素：对于A—H…B—,A、B的电负性越大，B原子的半径越小，氢键键能越大。(5)对物质性质的影响：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：H2O>H2S,HF>HCl,NH3>PH3。口10111.[2022•江苏，21(A)—(2)(4)(5)][Zn(CN)4]2一口在水溶液中与HCHO发生如下反应：4HCHO+口[Zn(CN)4]2－＋4H＋＋4H2O===[Zn(H2O)4]2＋＋4HOCH2CNHOCH2CN的结构简式口(2)1molHCHO分子中含有。键的数目为mol(4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为。口(5)[Zn(CN)4]2—中Zn2+与CN—的C原子形成配位键。不考虑空间构型，[Zn(CN)4]2一口的结构可用示意图表示为 。答案(2)3(4)NH—2⑸口2.[2022•全国卷1,37(2)(3)](2)Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、叁键，但Ge原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析，原因是 。(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因 。答案(2)锗的原子半径大，原子之间形成的。单键较长，pp轨道肩并肩重叠的程度很小或几乎不能重叠，难以形成n键(3)GeCl4、GeBr4、GeI4熔、沸点依次升高；原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强3.[2022•全国卷^,37(2)]硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是。口②在[Ni(NH3)6]2+中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为,提供孤电子对的成键原子是 。③氨的沸点(填“高于”或“低于”)膦(PH3),原因是 ；氨是 分子(填“极性”或“非极性”)，中心原子的轨道杂化类型为 。答案①正四面体②配位键N③高于NH3分子间可形成氢键极性p34.[2022•江苏，21(A)—⑴(2)(3)节选]下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：2Cr2O2—7+3CH3CH2OH+16H++13H2O―-＞口4[Cr(H2O)6]3++3CH3COOH(1)配合物[Cr(H2O)6]3+中，与Cr3+形成配位键的原子是 (填元素符号)。(2)1molCH3COOH分子含有。键的数目为。口(3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为(填化学式);H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为 。答案⑴O(2)7mol(或7某6.02某1023)口(3)H2F+H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键口5.[2022•新课标全国卷1,37(3)]1mol乙醛分子中含有。键的数目为 ，乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是 。答案6NACH3COOH存在分子间氢键口6.[2022•江苏，21(A)—(2)]与OH—互为等电子体的一种分子为 (填化学式)。答案HF.[2022•新课标全国卷^,37(3)改编]已知a是H,b是N,c是O,d是S,a与其他元素形成的二元共价化合物中，分子中既含有极性共价键,又含有非极性共价键的化合物是 (填化学式,写出两种)。答案N2H4、H2O2.已知元素某位于第四周期,其基态原子的内层轨道全部排满电子,且最外层电子数为2,元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子，元素Z的最外层电子数是其内层的3倍。则(1)与YZ2-4互为等电子体的分子的化学式 (任写一种)。(2)某的氯化物与氨水反应可形成配合物[某(NH3)4]Cl2,1mol该配合物中含有。键的数目为。口(3)Z的氢化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y,其原因是口 。答案(1)CCl4或SiCl4等⑵16mol或16某6.02某1023个⑶水分子与乙醇分子之间形成氢键解析某的核外电子排布式为12222p6323p63d1042,为30号元素锌。Y核外电子排布式为12222p6323p4,为16号元素硫，Z为氧。(1)与SO2—4互为等电子体的分子可以采用“左右移位，同族替换”的方法，SO2一4-SiF4-SiCl4-CC14等。(2)[Zn(NH3)4]2+中Zn与NH3之间以配位键相连，共4个。键，加上4个NH3的12个。键，共16个。键。(3)在乙醇中的溶解度H2O大于H2S,是因为水分子与乙醇间能形成分子间氢键。9.若BC13与某Yn通过B原子与某原子间的配位键结合形成配合物，则该配合物中提供孤电子1213对的原子是 。答案某解析由于在BC13中B原子无孤电子对，但有空轨道，所以提供孤电子对的原子是某10.碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：(1)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 。(2)SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物，原因是口 。答案(1)C—C键和C—H键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si一Si键和Si一口H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成口(2)C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定；而Si—H键的键能却远小于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键口11.⑴BF3与一定量的水形成(H2O)2・BF3晶体Q,口Q在一定条件下可转化为R：口晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及(填序号)。口a.离子键口b.共价键口c.配位键口d.金属键口e.氢键口f.范德华力口(2)已知苯酚()具有弱酸性，其Ka=1.1某10—10；水杨酸第一级电离形成的离子能形成分子内氢键。据此判断，相同温度下电离平衡常数Ka2(水杨口酸)Ka(苯酚)(填“〉”或“<”)，其原因是 。答案(1)ad(2)〈中形成分子内氢键，使其更难电离出H+口.离子键——离子晶体(1)化学键：相邻原子之间强烈的相互作用。化学键包括离子键、共价键和金属键。(2)离子键：阴、阳离子通过静电作用形成的化学键。离子键强弱的判断：离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高。离子键的强弱可以用晶格能的大小来衡量，晶格能是指拆开1mol离子晶体使之形成气态阴离子和阳离子所吸收的能量。晶格能越大，离子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。(3)离子晶体：通过离子键作用形成的晶体。①典型的离子晶体结构：②晶胞中粒子数的计算方法——均摊法.共价键——原子晶体(1)原子晶体：所有原子间通过共价键结合成的晶体或相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体。(2)典型的原子晶体有金刚石(C)、晶体硅£门、二氧化硅£102)。口(3)典型原子晶体结构14(4)共价键强弱和原子晶体熔、沸点大小的判断：原子半径越小，形成共价键的键长越短，共价键的键能越大，其晶体熔、沸点越高。如熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅。.分子间作用力——分子晶体(1)分子间作用力：把分子聚集在一起的作用力。分子间作用力是一种静电作用，比化学键弱得多，包括范德华力和氢键。范德华力一般没有饱和性和方向性，而氢键则有饱和性和方向性。(2)①分子晶体：分子间以分子间作用力(范德华力、氢键)相结合的晶体，典型的分子晶体有冰、干冰。其晶体结构模型及特点为15②分子间作用力强弱和分子晶体熔、沸点大小的判断：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，克服分子间作用力使物质熔化和汽化就需要更多的能量，熔、沸点越高。但存在氢键时分子晶体的熔、沸点往往反常地高。(3)NH3、H2O、HF中由于存在氢键，使得它们的沸点比同族其他元素氢化物的沸点反常地高。影响物质的性质方面：增大物质的熔、沸点，增大物质的溶解性。表示方法：某一H・・・Y(N、O、口F)，一般都是氢化物中存在。口.金属键——金属晶体(1)金属键：金属离子和自由电子之间强烈的相互作用。运用自由电子理论可解释金属晶体的导电性、导热性和延展性。(2)①金属晶体：通过金属键作用形成的晶体。口②金属键的强弱和金属晶体熔、沸点的变化规律：阳离子所带电荷数越多，半径越小，金属键越强，熔、沸点越高，如熔点：Na<Mg<Al,Li〉Na〉K〉Rb〉C。金属键的强弱可以用金属的原子化热来衡量。口.分子晶体、原子晶体、离子晶体与金属晶体的结构微粒，以及微粒间作用力的区别1617.物质熔、沸点的比较(1)不同类型晶体：一般情况下，原子晶体〉离子晶体〉分子晶体。(2)同种类型晶体：构成晶体质点间的作用大，则熔、沸点高，反之则小。①离子晶体：离子所带的电荷数越高，离子半径越小，则其熔、沸点就越高。②分子晶体：对于同类分子晶体，相对分子质量越大，则熔、沸点越高。③原子晶体：键长越短，键能越大，则熔、沸点越高。口(3)常温常压下状态：①熔点：固态物质＞液态物质；②沸点：液态物质＞气态物质。1.[2022•全国卷1,37(5)(6)](5)Ge单晶具有金刚石型结构，则微粒之间存在的作用力是。(6)晶胞有两个基本要素：①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0,0,0)；B为12,0,12；C为口12,12,0。则D原子坐标参数为。②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76pm,其密度为 g・cm_31(列出计算式即可)。答案(5)共价键(6)①口14,14,14②8某736.02某565.763某107解析⑹①根据各个原子的相对位置可知，D在各个方向的14处，所以基坐标是14,14,14；②根据晶胞结构可知，在晶胞中含有的Ge原子是8某18+6某12+4=8,所以晶胞的密度是P=mV=8某73g・mol—1NA某(565.76某10—10cm)318=8某736.02某1023某(565.76某10—10)3g•cm—3=8某736.02某565.763某107g•cm—32.[2022•全国卷^,37(3)(4)](3)单质铜及镍都是由键形成的晶体。(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为 。②若合金的密度为dg・cm-3,晶胞参数a=nml答案⑶金属(4)①3：1②口2516.02某1023d13某107解析⑷①根据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为6某1/2=3,镍原子的个数为8某1/8,则铜和镍的数量比为3：1,②根据上述分析，该晶胞的组成为Cu3Ni,合金的密度为dg・cm-3,根据p=m/V=251a3某NA=d,1cm=107nm,则晶胞参数a=2516.02某1023某d13某1073.[2022•全国卷田,37(4)(5)](4)GaF3的熔点高于1000℃,GaCl3的熔点为77.9℃,其原因是口 。(5)GaA的熔点为1238℃,密度为Pg・cm—3,其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为,Ga与A以