基态原子的核外电子排布

[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)了解简单配合物的成键情况；(4)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；(5)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；(6)了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型23(sp、sp、sp)，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。考点一 基态原子的核外电子排布1．排布规律能量最低原理：基态原子核外电子优先占据能量最低的原子轨道，如Ge：2262610221s2s2p3s3p3d4s4p。(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。2．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：1s22s22p63s23p63d104s1(2)简化电子排布式“[稀有气体]＋价层电子”的形式表示。10 1如：Cu：[Ar]3d4s(3)电子排布图用方框表示原子轨道，用“↑”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S：1．[2015江·苏，21(A)－(1)节选]Cr3＋基态核外电子排布式为____________________。答案1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3)2．[2015福·建理综，31(3)①]基态Ni原子的电子排布式为____________________，该元素位于元素周期表的第________族。答案2262682或[Ar]3d821s2s2p3s3p3d4s4sⅧ3．[2015全·国卷Ⅰ，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24．[2015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。答案(1)三ⅣA族(2)1s22s22p315．[2015浙·江自选模块，15(1)]Cu2＋的电子排布式是____________________。答案1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9解析Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，失去2个电子生成Cu2＋，Cu2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9。6．[2014新·课标全国卷Ⅰ，37(2)]基态 Fe原子有________________________个未成对电子。3＋的电子排布式为________________。可用硫氰化钾检验3＋，形成的配合物的颜色为FeFe________。答案41s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5血红色解析基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d62轨道有4个轨道未充满，含有44s，其中3d个未成对电子。Fe原子失去4s轨道的2个电子和3d轨道的1个电子形成Fe3＋，则其电子排布式为 1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。检验 Fe3＋时，Fe3＋与SCN－形成配合物而使溶液显血红色。＋7．[2014江·苏，21(A)－(1)]Cu基态核外电子排布式为________________________________________________________________________。答案[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10解析Cu的原子序数为29，根据洪特规则特例：能量相同的原子轨道在全充满(如p6和d10)、半充满(如p3和d5)和全空(如p0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定，因此Cu原子22626101＋的基态核外电子排布式为1s2s2p3s3p3d4s，故Cu核外基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。8．[2014安·徽理综，25(1)]Na位于元素周期表第____周期第____族；S的基态原子核外有________个未成对电子；Si的基态原子核外电子排布式为________________________________________________________________________。答案三ⅠA21s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2解析Na元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s1，则Na位于元素周期表中第三周期第ⅠA族。S元素基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，其中3p轨道有两个未成对电子。Si元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2。9．[2014四·川理综，8(1)]XY2是红棕色气体，Y基态原子的电子排布式是________________________________。答案1s22s22p4或[Ne]2s22p410．[2014福·建理综，31(1)]基态硼原子的电子排布式为________________________________________________________________________。答案1s22s22p1或[Ne]2s22p1解析B的原子序数为5，故其基态原子的电子排布式为1s22s22p1。11．[2014浙·江自选模块，15(1)节选]31Ga基态原子的核外电子排布式是 ____________________。答案226261021或[Ar]3d10211s2s2p3s3p3d4s4p4s4p反思归纳“两原理，一规则 ”的正确理解1．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：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、np6Cr：3d54s1 Mn：3d54s2 Cu：3d104s1 Zn：3d104s2考点二 元素的电离能和电负性1．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 ns1到ns2np6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。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P。(3)元素电离能的应用

Be、N、Mg、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＋1?In，则该元素的常见化合价为＋ n价，如钠元素 I2?I1，所以钠元素的化合价为＋1价。2．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。(2)1．[2015福·建理综，31(1)]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、O2．[2014新·课标全国卷Ⅱ，37(1)改编]在

N、O、S中第一电离能最大的是

________。N3．[2014四·川理综，8(1)]已知Z基态原子的 M层与K层电子数相等，则Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是 ________。答案 Cl解析第三周期元素中第一电离能最大的主族元素为Cl。4．[2013新·课标全国卷Ⅱ，37(2)]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A－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KF5．[2013山·东理综，32(3)]第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有______种。答案36．[2013安·徽理综，25(1)(2)改编]已知Z的基态原子最外层电子排布式为3s23p1，W的一种核素的质量数为28，中子数为14。则：(1)W位于元素周期表第______周期第______族。(2)Z的第一电离能比W的________(填“大”或“小”)。答案(1)三ⅣA(2)小7．[2013山·东理综，32(1)]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 a8．[2013福·建理综，31(1)]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。答案考点三 两大理论与分子构型1．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，形成分子的空间形状不同。杂化杂化轨道数目杂化轨道夹角空间构型实例类型sp2180°直线形BeCl2sp23120°平面三角形BF334109°28′正四面体形CH4sp2.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。电子成键孤电子电子对分子空空实例对数对数对数间构型间构型220直线形直线形BeCl2330三角形三角形BF321V形SO240四面体形CH4431四面体三角锥形NH322V形H2O3.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。分子组中心原子的中心原子的分子空成(A为示例孤电子对数杂化方式间构型中心原子)0sp直线形BeCl2AB21sp2V形SO22sp3V形H2O0sp2平面三BF3AB3角形1sp3三角锥形NH3AB40sp3正四面体形CH41．[2015全·国卷Ⅰ，37(3)节选]CS2分子中，C原子的杂化轨道类型是 ________。答案 sp2．[2015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sp33．[2015江·苏，21(A)－(2)节选]CH3COOH中C原子轨道杂化类型为________________________________________________________________________。答案sp3和sp24．[2014江·苏，21(A)－(3)节选]醛基中碳原子的轨道杂化类型是__________________。答案sp25．[2014新·课标全国卷Ⅰ，37(3)节选]乙醛中碳原子的杂化类型为________。答案sp3、sp26．[2014四·川理综，8(2)]已知XY2为红棕色气体，X与H可形成XH3，则XY2－离子的立体构型是________，R2＋离子的3d轨道中有9个电子，则在R2＋的水合离子中，提供孤电子对的原子是________。答案V形O7．[2014新·课标全国卷Ⅱ，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。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____________；酸根呈三角锥结构的酸是______________。答案sp3HNO2、HNO3H2SO38．[2013福·建理综，31(3)②]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sp39．[2013山·东理综，32(3)]BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为________和________。答案sp2sp310．[2013江·苏，21(A)－(2)(4)]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__________，YZ42－的空间构型为________________。答案sp3正四面体考点四 微粒作用与分子性质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、三键。②按共用电子对是否偏移分为极性键、非极性键。③按原子轨道的重叠方式分为 σ键和π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。④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)σ键、π键的判断①由轨道重叠方式判断“头碰头”重叠为 σ键，“肩并肩”重叠为 π键。②由共用电子对数判断单键为σ键；双键或三键，其中一个为 σ键，其余为 π键。③由成键轨道类型判断s轨道形成的共价键全部是 σ键；杂化轨道形成的共价键全部为 σ键。(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：微粒通式价电子总数立体构型CO2、SCN－＋－AX2－直线形、NO2、N316e－－AX3－平面三角形CO32、NO3、SO324eSO2、O3、NO－AX2－V形218eSO42－－AX4－正四面体形、PO4332ePO33－－－AX3－三角锥形、SO32、ClO326eCO、N2AX－直线形10e＋AX4－正四面体形CH4、NH48e(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“―→”来表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，＋可表如NH4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－等。中心原子有空轨道，如 Fe3＋、2＋、Zn2＋、Ag＋Cu等。2．分子性质(1)分子的极性①分子构型与分子极性的关系②键的极性与分子的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、H2SV形极性键极性分子XY3BF3极性键平面三角形非极性分子NH3极性键三角锥形极性分子XY4CH4、CCl4极性键正四面体形非极性分子(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HClO<HClO2<HClO3<HClO4。3．范德华力、氢键、共价键的比较范德华力氢键共价键作用分子或原子(稀有气氢、氟、氮、氧原子(分原子粒子体)子内、分子间)特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性强度比较共价键>氢键>范德华力①随着分子极性和相对分子质量的增大而对于A—H,B—，A、影响增大成键原子半径越小，强度B的电负性越大，B②组成和结构相似的键长越短，键能越大，的因原子的半径越小，氢物质，相对分子质量共价键越稳定素键键能越大越大，分子间作用力越大①影响物质的熔沸点、溶解度等物理性分子间氢键的存在，质对物使物质的熔沸点升②组成和结构相似的①影响分子的稳定性质性高，在水中的溶解度物质，随相对分子质②共价键键能越大，质的增大，如熔沸点：量的增大，物质的熔分子稳定性越强影响H2O>H2S，HF>HCl，沸点升高，如NH3>PH3F2<Cl2<Br2<I2，CF4<CCl4<CBr41．[2015江·苏，21(A)－(1)(2)(3)节选]下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：2－ ＋2Cr2O7＋3CH3CH2OH＋16H ＋13H2O―→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 σ键的数目为________。(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

(1)O

(2)7mol(或7×6.02×1023)＋(3)H2F

H2O

与

CH3CH2OH

之间可以形成氢键2．[2014新·课标全国卷 Ⅰ，37(3)]1mol

乙醛分子中含有

σ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3．[2014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 HF4．[2014新·课标全国卷Ⅱ，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、H2O25．[2014浙·江自选模块， 15(2)(3)](2)维生素 B1可作为辅酶参与糖的代谢，并有保护神经系统的作用。该物质的结构式为以下关于维生素 B1的说法正确的是 ________。A．只含σ键和π键．既有共价键又有离子键C．该物质的熔点可能高于 NaClD．该物质易溶于盐酸(3)维生素B1晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有 ________。．离子键、共价键．离子键、氢键、共价键C．氢键、范德华力D．离子键、氢键、范德华力答案 (2)BD (3)D6．[2013江·苏，21(A)节选]已知元素 X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。2－__________________________(任写一种)。则①与YZ4互为等电子体的分子的化学式②X的氯化物与氨水反应可形成配合物[X(NH34，1mol该配合物中含有σ键的数目为)]Cl2__________。Z的氢化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y，其原因是________________________________________________________________________。答案①CCl4或SiCl4等②16mol或16×6.02×1023个③水分子与乙醇分子之间形成氢键解析X的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，为30号元素锌。Y核外电子排布式为226242－互为等电子体的分子可以采用“左右移1s2s2p3s3p，为16号元素硫，Z为氧。①与SO4位，同族替换”的方法，SO42－→SiF4→SiCl4→CCl4等。②[Zn(NH3)4]2＋中Zn与NH3之间以配位键相连，共4个σ键，加上4个NH3的12个σ键，共16个σ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。7．[2013山·东理综，32(4)]若BCl3与XYn通过B原子与X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对的原子是

________。答案

X解析

由于在

BCl3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

X。8．[2013新·课标全国卷Ⅰ，37(5)]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：化学键C—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—O键能/356413336226318452－1(kJmol·)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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。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

键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中

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9．[2013福·建理综，(3)(4)](3)BF3与一定量的水形成(H2O)2·BF3晶体Q，Q在一定条件下可转化为R：晶体

Q中各种微粒间的作用力不涉及

________(填序号)。a．离子键

b．共价键

c．配位键

d．金属键e．氢键

f．范德华力(4)已知苯酚

(

)具有弱酸性，其

Ka＝1.1×10－10；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(水杨酸)________Ka(苯酚)(填“>”或“<”)，其原因是________________________________________________________________________。答案 (3)ad＋(4)< 中形成分子内氢键，使其更难电离出 H考点五 微粒作用与晶体结构1．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：NaCl型晶体 CsCl型晶体每个正离子被8个负离子包围着，同时每个Na＋周围被6个Cl－所包围，同样每个负离子也被8个正离子所包围每个Cl－也被6个Na＋所包围②晶胞中粒子数的计算方法——均摊法位置 顶点 棱边 面心 体心贡献 1/8 1/4 1/2 12.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(Si)、二氧化硅(SiO2)。(3)典型原子晶体结构金刚石 二氧化硅结构示意图晶胞示意图二氧化硅晶体是空间网状结构，最正四面体空间网状结构，最小的碳小的环中有 6个硅原子和 6个氧原特 环中有6个碳原子，每个碳原子与子，每个硅原子与 4个氧原子成键，点 周围4个碳原子形成四个共价键，每个氧原子与 2个硅原子成键，1mol金刚石中含有 2mol碳碳键1molSiO2中含有4mol硅氧键(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。3．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干冰 冰晶体模型干冰晶体是一种立方面心结构——每个水分子周围只有4个紧邻的水结构特点每8个CO2分子构成立方体，在六分子，在四面体中心的每个水分子与个面的中心又各占据1个CO2分子。四面体顶角方向的4个相邻水分子每个CO2分子周围，离该分子最近 相互吸引，这一排列使冰晶体中的水且距离相等的 CO2分子有12个(同层 分子的空间利用率不高， 留有相当大4个，上层 4个，下层4个) 的空隙。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体， 水分子的空隙减小，密度反而增大，超过4℃时，才由于热运动加剧，分子间距离加大，密度逐渐减小②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： X—H, Y(N、O、F)，一般都是氢化物中存在。4．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。晶体中的微粒金属离子和自由电子

导电性自由电子在外加电场的作用下发生定向移动

导热性自由电子与金属离子碰撞传递热量

延展性晶体中各原子层相对滑动仍保持相互作用(2)①金属晶体：通过金属键作用形成的晶体。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>Cs。金属键的强弱可以用金属的原子化热来衡量。5．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晶体类型原子晶体分子晶体金属晶体离子晶体结构微粒原子分子金属阳离子、阴、阳离子自由电子微粒间共价键分子间复杂的离子键作用(力)作用力静电作用熔沸点很高很低一般较高，较高少部分低硬度很硬一般较软一般较硬，较硬少部分软难溶(Na等易溶于极溶解性难溶解相似相溶与水反应)性溶剂固体不导不导电一般电，熔化或导电情况良导体(除硅)不导电溶于水后导电金刚石、干冰、冰、NaCl、Na、Mg、实例水晶、纯硫酸、CaCO3、碳化硅等Al等H2(S)等NaOH等6.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。(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．[2015全·国卷Ⅰ，37(4)(5)](4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253K，沸点为376K，其固体属于________晶体。(5)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：①在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有 ________个C原子。②在金刚石晶体中， C原子所连接的最小环也为六元环， 每个C原子连接________个六元环，六元环中最多有 ________个C原子在同一平面。答案 (4)分子 (5)①3 2 ②12 42．[2014新·课标全国卷Ⅰ，37(3)(4)改编]Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有 4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有 ______个铜原子。Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数 a＝0.405nm，晶胞中铝原子的配位数为 ________。列式表示 Al 单质的密度________g·cm－3。4×27答案 16 12 6.02×1023×0.405×10－733．[2014江·苏，21(A)—(5)]Cu2O在稀硫酸中生成 Cu和CuSO4。铜晶胞结构如图所示，铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为 __________。答案 124．[2014四·川理综，8(3)]Z基态原子的 M层与K层电子数相等，它与某元素形成的化合物的晶胞如下图所示，晶胞中阴离子和阳离子的个数之比是 ________________________________________________________________________。答案 2∶15．[2014福·建理综，31(2)(3)(4)]氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。(2)关于这两种晶体的说法，正确的是 ________(填序号)。a．立方相氮化硼含有 σ键和π键，所以硬度大b．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软c．两种晶体中的 B—N键均为共价键d．两种晶体均为分子晶体(3)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为 ______________，其结构与石墨相似却不导电，原因是 ________________________________________________________________________。(4)立方相氮化硼晶体中，硼原子的杂化轨道类型为 ____________。该晶体的天然矿物在青藏高原地下约300km的古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实，推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是________________________________________________________________________。答案(2)bc(3)平面三角形层状结构中没有自由移动的电子3高温、高压(4)sp解析(2)立方相氮化硼晶体的硬度大小与是否含有σ键和π键无关，与晶体的结构有关，即立方相氮化硼晶体为原子晶体，硬度较大，a错误；六方相氮化硼晶体与石墨晶体相似，根据石墨晶体可知其层和层之间是靠范德华力结合的，故其作用力小，质地较软，b正确；B和N都是非金属元素，两种晶体中的B—N键都是共价键，c正确；六方相氮化硼晶体与石墨晶体相似，属于混合型晶体，立方相氮化硼晶体为原子晶体，d错误。(3)六方相氮化硼晶体与石墨晶体相似，同一层上的原子在同一平面内，根据六方相氮化硼晶体的晶胞结构可知，1个B原子与3个N原子相连，故为平面三角形结构；由于B最外层有个电子都参与了成键，层与层之间没有自由移动的电子，故不导电。(4)立方相氮化硼晶体的结构与金刚石相似，故B原子为sp3杂化；该晶体存在地下约300km的古地壳中，因此制备需要的条件是高温、高压。6．[2014新·课标全国卷Ⅱ，37(4)(5)]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1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题：(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1，则e离子的电荷为________。(5)这5种元素形成的一种 1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构 (如图2所示)。该化合物中，阴离子为 ________，阳离子中存在的化学键类型有 ________；该化合物加热时首先失去的组分是 ________，判断理由是 ________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(4)＋1(5)SO42－共价键和配位键H2OH2O与Cu2＋的配位键比NH3与Cu2＋的弱解析

(4)e

为Cu，c为

O，由图

1可知，晶胞中含

Cu原子数为

4个，含

O原子为

8×1＋18＝2个，故化学式为 Cu2O，O为－2价，则Cu为＋1价。(5)含有H、N、O、S、Cu5种元素的化合物，结合课本选修3配合物有关知识和题目所给信息，观察中心为2＋，周围为1个Cu4个NH3分子和2个H2O分子，得到该化合物化学式为[Cu(NH3)4]SO4·2H2O，加热时，由于2＋作用力较弱会先失去。H2O和Cu7．[2013新·课标全国卷Ⅰ，37(2)(3)(4)(6)](2)硅主要以硅酸盐、 ________等化合物的形式存在于地壳中。(3)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以

____________相结合，其晶胞中共有

8个原子，其中在面心位置贡献

____________个原子。(4)单质硅可通过甲硅烷

(SiH4)分解反应来制备。工业上采用

Mg2Si和

NH4Cl

在液氨介质中反应制得SiH4，该反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________。(6)在硅酸盐中，SiO44－四面体[如下图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图 (b)为一种无限长单链结构的多硅酸根：其中 Si原子的杂化形式为______________，Si与O的原子数之比为 ______________，化学式为________________。答案(2)二氧化硅(3)共价键3(4)Mg2Si＋4NH4Cl===SiH4＋4NH3＋2MgCl231∶3[SiO32n－或SiO2－(6)sp]n3(3)金刚石晶胞的面心上各有一个原子，面上的原子对晶胞的贡献是1解析2。(6)在多硅酸根中每个硅原子都与4个O形成4个Si—O单键，因而Si原子都是sp3杂化；观察图(b)可知，每个四面体通过两个氧原子与其他四面体连接形成链状结构，因而每个四面体12n－。中硅原子数是1，氧原子数＝2＋2×＝3，即Si与O的原子个数比为1∶3，化学式为[SiO3]n28．[2013新·课标全国卷Ⅱ，37(3)(4)]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一个，并且A－和B＋的电子数相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们的价电子层中未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2。(3)A、B和D三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。①该化合物的化学式为 ____________；D的配位数为______________。②列式计算该晶体的密度______________g·cm－3。(4)A－、B＋和C3＋三种离子组成的化合物B3CA6，其中化学键的类型有__________________；该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为__________，配位体是__________。答案(3)①K2NiF4639×4＋59×2＋19×8② 23 2 －30＝3.46.02×10×400×1308×10(4)离子键、配位键[FeF6]3－F－解析有4个未成对电子的一定是过渡金属元素，前四周期元素中只有3d64s2符合，因而C为Fe元素，顺推出D为Ni，B为K，A为F。1×16＋1×4＋2＝8(3)①A(F)原子数＝421B(K)原子数＝4×8＋2＝41D(Ni)原子数＝8×8＋1＝2即该化合物的化学式为 K2NiF4。D的配位体是距其最近的异种原子 A，分别在它的前面、后面、左边、右边、上边、下边，共6个A原子。(4)在K3[FeF6]中K＋与[FeF6]3－之间是离子键，[FeF6]3－中Fe3＋与F－之间是配位键，Fe3＋是中心离子，F－是配位体。专题强化练1．(2015全·国卷Ⅱ，37)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子构型：C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题：四种元素中电负性最大的是________(填元素符号)，其中C原子的核外电子排布式为________________。(2)单质A有两种同素异形体， 其中沸点高的是 ________(填分子式)，原因是________________________________________________________________________

；A和

B的氢化物所属的晶体类型分别为

______________和____________。(3)C

和

D

反应可生成组成比为

1∶3的化合物

E，E的立体构型为

____________，中心原子的杂化轨道类型为

________。(4)化合物

D2A

的立体构型为

________，中心原子的价层电子对数为

________，单质

D与湿润的Na2CO3反应可制备 D2A，其化学方程式为 ________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)A和B能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a＝0.566nm，F的化学式为________；晶胞中A原子的配位数为________；列式计算晶体－3F的密度(g·cm)________。答案(1)O1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)(2)O3O3相对分子质量较大，范德华力较大分子晶体离子晶体(3)三角锥形sp3杂化(4)V形42Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl(或2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋CO2＋2NaCl)－14×62g·mol－3(5)Na2O80.566×10－7cm3×6.02×1023mol－1≈2.27g·cm解析由C元素原子核外电子总数是最外层电子数的3倍可知，C是磷元素；由A2－和B＋具有相同的电子构型，且A、B原子序数小于15可知，A是氧元素，B是钠元素；A、B、C、D四种元素的原子序数依次增大，C、D为同周期元素，且D元素最外层有一个未成对电子，因此D是氯元素。(1)元素的非金属性 O>Cl>P，则电负性 O>Cl>P，Na是金属元素，其电负性最小；P的电子数是15，根据构造原理可写出其核外电子排布式。(2)氧元素有O2和O3两种同素异形体，相对分子质量O3>O2，范德华力O3>O2，则沸点O3>O2。A和B的氢化物分别是H2O和NaH，所属晶体类型分别为分子晶体和离子晶体。(3)PCl3分子中P含有一对孤电子对，其价层电子对数为4，因此其立体构型为三角锥形，中心原子P的杂化轨道类型为32对孤电子对，其价层电子对数为4，因此其立sp杂化。(4)Cl2O分子中心原子O原子含有体构型为V形；根据电子守恒和质量守恒可写出Cl2与湿润的Na2CO3反应的化学方程式。(5)根据化合物

F的晶胞结构，利用均摊法可计算出氧原子个数：

N(O)＝8×1＋6×1＝4，钠原8 2子全部在晶胞内， N(Na)＝8，因此 F的化学式为 Na2O；以顶角氧原子为中心，与氧原子距离最近且等距离的钠原子有 8个，即晶胞中 A原子的配位数为 8；晶胞参数即晶胞的棱长 a－14×62g·mol6.02×1023mol－1－30.566nm，晶体F的密度ρ＝V＝0.566×10－7cm3≈2.27g·cm。2．(2015·东理综，山33)氟在自然界中常以CaF2的形式存在。(1)下列关于CaF2的表述正确的是________。a．Ca2＋与F－间仅存在静电吸引作用－－，则CaF2的熔点高于CaCl2b．F的离子半径小于Clc．阴阳离子比为2∶1的物质，均与CaF2晶体构型相同d．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电(2)CaF2难溶于水，但可溶于含Al3＋的溶液中，原因是________________________________________________________________________( 用离子方程式表示)。已知AlF36－在溶液中可稳定存在。(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__________。(4)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g)－1，F—F键的键能为159kJ·mol－1－1，则ClF3H＝－313kJ·mol，Cl—Cl键的键能为242kJ·mol中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol－1的________(填“高”或。ClF3的熔、沸点比BrF3“低”)。答案(1)bd(2)3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF63－(3)V形sp3(4)172低解析2＋－b项，CaF2与(1)a项，Ca与F间既存在静电吸引作用又存在静电排斥作用，错误；CaCl2中离子所带电荷数相同，而F－的离子半径小于Cl－的，故晶格能：CaF2>CaCl2，所以CaF2的熔点高于CaCl2的，正确；c项，晶体构型还与离子的大小有关，所以阴阳离子比为2∶1的物质，不一定与CaF2晶体构型相同，错误；d项，离子晶体在熔融时发生电离从而导电，正确。(2)CaF2难溶于水，但可溶于含Al3＋的溶液中，是因为生成了AlF63－，离子方程式为3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF63－。(3)OF2中O原子与2个F原子形成了2个σ键，O原子还有2对孤对电子，所以O原子的杂化方式为sp3杂化，其空间构型为V形。(4)根据H与键能的关系可得：242kJ·mol－1＋159kJ·mol－1×3－ECl－F×6＝－313kJ·mol－1，解得Cl—F键的平均键能为ECl－F＝172kJ·mol－1。组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，晶体的熔沸点越高，故ClF3的熔、沸点比BrF3的低。3．(2015·江自选模块，浙 15)(1)Cu2＋的电子排布式是 ________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案226269或[Ar]3d91s2s2p3s3p3d解析Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，失去2个电子生成Cu2＋，Cu2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9。(2)下列物质中既有离子键又有共价键的是________。A．MgOB．NaOHC．CaCl2D．(NH4)2SO4答案BD解析A选项，MgO中只含有离子键，所以不符合题意；B选项，NaOH中既含有离子键又含有共价键，所以符合题意； C选项，CaCl2中只含有离子键，所以不符合题意； D选项，(NH4)2SO4中既含有离子键又含有共价键，所以符合题意。(3)关于下列分子的说法不正确的是 ________。A．既有σ键又有π键B．O—H键的极性强于 C—H键的极性C．是非极性分子D．该物质的分子之间不能形成氢键，但它可以与水分子形成氢键答案 CD解析 A选项，分子中含有碳碳双键，因此既有 σ键又有π键；B选项，O的电负性强于 C的，因此O—H键的极性强于C—H键的极性；C选项，该分子结构不对称，因此属于极性分子；D选项，该分子含有羟基，分子之间能形成氢键。(4)下列说法正确的是 ________。A．HOCH2CH(OH)CH2OH与CH3CHClCH2CH3都是手性分子＋B．NH4和CH4的空间构型相似C．BF3与 都是平面型分子D．CO2和H2O都是直线型分子答案BC解析A选项，HOCH2CH(OH)CH2OH分子中没有手性碳原子，不属于手性分子，所以错误；B选项，两种微粒均为正四面体结构，所以正确；C选项，BF3为平面正三角型结构，苯为平面正六边型结构，两者均属于平面型分子，所以正确；CO2分子为直线型结构，H2O分子为“V”型结构，所以错误。(5)下列有关性质的比较，正确的是________。A．第一电离能： O>NB．水溶性：CH3CH2OH>CH3CH2OCH2CH3C．沸点：HCl>HFD．晶格能：NaCl>MgO答案 B解析A选项，N的第一电离能大于O的第一电离能，所以错误；B选项，乙醇分子中有亲水基团，乙醚分子中无亲水基团，所以正确；C选项，HF分子间存在氢键，沸点比HCl高，所以错误；D选项，MgO中离子电荷数比NaCl中离子电荷数大，且离子半径小，MgO的晶格能大于NaCl的晶格能，所以错误。4．(2015福·建理综，31)科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为________________________________________________________________________。(2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是________(填序号)。a．固态CO2属于分子晶体b．CH4分子中含有极性共价键，是极性分子c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2d．CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp(3)在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。①基态Ni原子的电子排布式为________________，该元素位于元素周期表的第________族。Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1molNi(CO)4中含有________molσ键。(4)一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。参数分子与H2O的结合能分子直径/nm分子－1E/kJmol·CH40.43616.40CO20.51229.91①“可燃冰”中分子间存在的 2种作用力是________________________________________________________________________。②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是________________________________________________________________________。答案(1)H、C、O(2)ad(3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2Ⅷ②8(4)①氢键、范德华力②CO2的分子直径小于笼状结构的空腔直径，且与H2O的结合力大于CH4解析 (1)元素的非金属性越强，其电负性越大。因为元素的非金属性由强到弱的顺序为O>C>H，所以元素的电负性从小到大的顺序为H<C<O。(2)a项，固态CO2是由CO2分子通过分子间作用力结合而成的分子晶体，正确；b项，CH4分子中含有极性共价键，但由于该分子中的共价键排列对称，因此该分子是非极性分子，错误；c项，固态时CH4和CO2都是分子晶体，分子之间通过分子间作用力结合，分子间作用力越强，物质的熔、沸点就越高，而不是取决于分子内共价键的强弱，错误；d项，CH4分子中碳原子形成的都是σ键，C原子采取sp3杂化，而CO2分子中的C原子与两个O原子形成的是碳氧双键，含有2个σ键和2个π键，C原子采取sp杂化，正确。故答案选 a、d。(3)