高考化学复习第15讲 物质结构与性质课件

第15讲物质结构与性质[最新考纲]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；了解金属晶体常见的堆积方式；(5)了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)；(6)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。考点一原子结构与元素性质的关系[重温真题·考情]1．原子核外电子的排布 (1)基态Fe原子有________个未成对电子。Fe3＋的电子排布式为________。可用硫氰化钾检验Fe3＋，形成的配合物的颜色为________。[2014·全国新课标Ⅰ，37(2)](2)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________。[2014·安徽理综，25(1)](3)31Ga基态原子的核外电子排布式是____。[2014·浙江自选模块25(1)](4)Cu＋基态核外电子排布式为________。[2014·江苏化学，21A(1)](5)基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为________，该能层具有的原子轨道数为________、电子数为________。(2013·新课标Ⅰ，37(1))(6)Ni2＋的价层电子排布图为________。(2013·新课标Ⅱ，37，改编)(3)Ga为31号元素，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。(4)Cu＋是由Cu原子失去1个4s电子形成的。(5)基态Si原子中，有14个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，电子占据的最高能层符号为M，该能层具有的原子轨道数为1个s轨道，3个p轨道，5个d轨道，其中3s轨道有2个电子，3p轨道有2个电子。(6)Ni原子的核外电子排布式为[Ar]3d84s2，Ni2＋的价电子排布式为3d8，画出价层电子排布图。2．元素的性质 (高考题汇编)(1)第一电离能Si________S(用“>”或“<”填空)[2014·安徽，25(2)] (2)F、K、Fe、Ni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)。(2013·新课标Ⅱ，37(2)改编) (3)依据第2周期元素第一电离能 的变化规律，参照如图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。(2013·福建，31(1))(4)请回答下列问题：①N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：则该元素是________(填写元素符号)。电离能I1I2I3I4……Im/kJ·mol－15781817274511578②基态锗(Ge)原子的电子排布式是____。Ge的最高价氯化物分子式是____。该元素可能的性质或应用有____。A．是一种活泼的金属元素B．其电负性大于硫C．其单质可作为半导体材料D．其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点[2013·浙江自选，15(1)(2)](5)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需要的最低能量，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为________。[2012·全国新课标，37(2)]解析(3)B的第一电离能最小，F的第一电离能最大，注意N的第一电离能比O的大。则第一电离能大小顺序为：B＜C＜O＜N＜F；(4)I4≫I3，所以该元素最外层有3个电子，应为Al。Ge是ⅣA族元素，其原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2，最高价氯化物分子式是GeCl4，Ge位于金属和非金属交界处，其单质可作半导体材料，GeCl4和GeBr4的分子组成相似，由于GeCl4的分子量小于GeBr4，故沸点GeCl4<GeBr4。(5)同主族元素、从上往下元素第一电离能逐渐减小。答案(1)<

(2)K

F(3)(4)①Al②1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2GeCl4

CD(5)O＞S＞Se高考定位本考点在高考中常见的命题角度有原子核外电子的排布规律及其表示方法、原子结构与元素电离能和电负性的关系及其应用、原子核外电子的跃迁及其应用等。在高考试题中，各考查点相对独立，难度不大，一般为填空题。[知能突破·考点]一、原子核外电子的排布1．原子(离子)核外电子排布式(图)的书写 (1)核外电子排布式：按电子排入各能层中各能级的先后顺序，用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数的式子。如Cu：

，其简化电子排布式为：[Ar]3d104s1。 (2)价电子排布式：如Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，价电子排布式为

。价电子排布式能反映基态原子的能层数和参与成键的电子数以及最外层电子数。1s22s22p63s23p63d104s13d64s22．基态原子、激发态原子和原子光谱 (1)基态原子：处于

的原子。 (2)激发态原子：当基态原子的电子

后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。 (3)原子光谱：①当电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，释放一定频率的光子，这是产生原子光谱的原因。 ②不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。最低能量吸收能量二、电离能和电负性的规律及应用1．电离能 (1)含义 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

，符号

，单位

。 (2)规律 ①同周期：第一种元素的第一电离能

，最后一种元素的第一电离能

，总体呈现

的变化趋势。 ②同族元素：从上至下元素的第一电离能

。 ③同种原子：逐级电离能越来越

(即I1

I2

I3…)。最低能量IkJ·mol－1最小从左至右逐渐增大逐渐减小大<<最大(3)应用①判断元素金属性的强弱：电离能越小，金属原子越容易失去电子，金属性

；反之越

。②判断元素的化合价(I1、I2……表示各级电离能)：如果某元素的In＋1≫In，则该元素的常见化合价为

。如钠元素I2≫I1，所以钠原子的最外层电子数为1，其化合价为＋1。越强弱＋n③判断核外电子的分层排布情况：多电子原子中，元素的各级电离能逐级增大，当电离能的变化出现突变时，电子层数就可能发生变化。④判断原子的核外电子排布特点：同周期元素从左向右，元素的第一电离能并不是逐渐增大的，当元素的核外电子排布是全空、半充满和全充满状态时，第一电离能就会反常的大。2．电负性 (1)含义：不同元素的原子在化合物中

能力的标度。元素的电负性越大，表示其原子在化合物中

的能力越强。 (2)变化规律 ①金属元素的电负性一般

，非金属元素的电负性一般

，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右，它们既有金属性又有非金属性。 ②在元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐

，同主族从上至下，元素的电负性逐渐

。吸引键合电子合电子吸引键小于1.8大于1.8增大减小(3)应用[题组训练·考能]点击此处进入考点二分子结构与物质的性质

[重温真题·考情]1．(1)新制备的Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化为乙酸，而自身还原成Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为______，1mol乙醛分子中含有的σ键的数目为________，乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是________________________。[2014·课标卷Ⅰ，37(3)](2)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，1mol该配合物中含有σ键的数目为________。[2013·江苏化学，21A(5)](3)CO2分子中的化学键为________键(填“极性”或“非极性”，HCHO分子中含有________个σ键和________π键。(2013·安徽理综，7改编)答案(1)sp3、sp2

6NA

CH3COOH存在分子间氢键(2)16NA或16×6.02×1023

(3)极性3

1(3)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为________和________。[2013·山东，32(3)](4)在H2S分子中，S原子轨道的杂化类型是________。[2013·江苏，21A(2)](3)根据价层电子对互斥理论可知，BCl3和NCl3中心原子含有的孤电子对数分别是(3－3×1)÷2＝0、(5－3×1)÷2＝1，所以前者是平面三角形，B原子是sp2杂化；后者是三角锥形，N原子是sp3杂化。(4)S原子与H原子形成了2个σ键，另外还有2个孤电子对，所以S为sp3杂化类型。答案(1)sp2、sp3

(2)sp3

(3)sp2

sp3

(4)sp33．(2014·山东理综，33节选)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。图甲石墨烯结构图乙氧化石墨烯结构(1)图甲中，1号C与相邻C形成σ键的个数为________。(2)图乙中，1号C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角________(填“>”、“<”或“＝”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。(3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中，则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有________(填元素符号)。解析(1)石墨烯是层状结构，每一层上每个碳原子都是以3个共价键与其他碳原子连接，3个共价键中有一个碳碳双键和两个碳碳单键，故共有3个σ键。(2)图乙中1号碳形成了4个共价键，故其杂化方式为sp3；图甲中的键角为120°，而图乙中1号碳原子与甲烷中的碳原子类似，都是饱和碳原子，其键角接近109.5°。(3)只有电负性较大的非金属原子与氢原子才可形成氢键。答案(1)3

(2)sp3

<

(3)O、H高考定位本考点在高考中的常见命题角度有围绕某物质判断共价键的类型和数目，分子的极性、中心原子的杂化方式，微粒的空间构型，氢键的形成及对物质的性质影响等，考查角度较多，但各个角度独立性大，难度不大，主要为填空题。[知能突破·考点]1．共价键的类型分类依据类型形成共价键的原子轨道重叠方式电子云“

”重叠电子云“

”重叠形成共价键的电子对是否偏移共用电子对发生共用电子对不发生原子间共用电子对的数目原子间有原子间有原子间有σ键π键极性键非极性键单键双键三键头碰头肩并肩偏移偏移一对共用电子对两对共用电子对三对共用电子对特别提醒：(1)只有两原子的电负性相差不大时，才能形成共用电子对，形成共价键，当两原子的电负性相差很大(大于1.7)时，不会形成共用电子对，这时形成离子键。(2)同种元素原子间形成的共价键为非极性键，不同种元素原子间形成的共价键为极性键。2．价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系电子对数成键电子对数孤电子对数电子对立体构型分子立体构型实例220直线形CO2330三角形平面三角形BF321SO2440四面体形正四面体形CH431NH322V形H2O直线形V形三角锥形[注意]价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，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。3．中心原子杂化类型和分子构型的相互判断分子组成(A为中心原子)中心原子的孤电子对数中心原子的杂化方式分子空间构型示例AB20spBeCl21sp2SO22sp3H2OAB30sp2BF31sp3NH3AB40sp3CH4直线形V形V形平面三角形三角锥形正四面体形4.分子极性的判断 (1)完全由

键结合而成的分子是非极性分子(O3除外)；(2)由极性键结合而成的

分子一般是极性分子；(3)由极性键结合而成的

型分子为非极性分子；(4)对于ABn型分子，若中心原子A化合价的绝对值等于该元素原子最外层电子数，则为非极性分子，否则为极性分子。非极性非对称型完全对称5．范德华力与物质性质的关系 (1)范德华力越大，物质的熔、沸点就越高。对于组成和结构相似的物质，范德华力一般随着其

的增大而增强。 (2)分子的极性越

，范德华力越

。 (3)特点：范德华力很弱，约比化学键键能小1～2个数量级。相对分子质量大大6．氢键对物质性质的影响 (1)氢键：由已经和电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中(或同一分子中)电负性很强的原子之间形成的作用力。表示为A—H……B(A、B为N、O、F，—表示共价键，……表示氢键)。氢键实质上也是一种静电作用。 ①氢键不属于化学键，属于一种较弱的作用力，其大小介 于

和

之间。 ②氢键存在于水、醇、羧酸、酰胺、氨基酸、蛋白质、结晶水合物等中。范德华力化学键(2)氢键对物质性质的影响：①溶质分子和溶剂分子间形成氢键，溶解度骤增，如氨气极易溶于水。②分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高。③有些有机物分子可形成分子内氢键，此时的氢键不能使物质的熔、沸点升高。[题组训练·考能]点击此处进入考点三晶体的结构与晶体性质的关系

[重温真题·考情]1．(1)熔点：NaCl________Si(用“>”或“<”填空)。[2014·安徽理综，25(2)] (2)石墨烯可转化为富勒烯(C60)，某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图所示， M原子位于晶胞的棱上与内部。 该晶胞中M原子的个数为________， 该材料的化学式为________。[2014·山东理综，32(4)](3)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________。[2014·江苏化学，21(5)](4)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。[2013·新课标Ⅰ，37(3)]解析(1)NaCl晶体为离子晶体，Si为原子晶体，熔点NaCl<Si。(2)一个晶胞中M原子的个数为12×＋9＝12；一个晶胞中C60的个数为8×＋6×＝4，M与C60的个数比为3∶1，故该材料的化学式为M3C60。(3)由铜的晶胞结构示意图可知，晶胞为面心立方，每个铜原子周围等距且最近的铜原子个数为12个。(4)单质硅与金刚石都属于原子晶体，其中原子与原子之间以共价键结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献为6×1/2＝3个原子。答案(1)<

(2)12

M3C60

(3)12

(4)共价键32．(1)①某种半导体材料由Ga和As两种元素组成，该半导体材料的化学式是________，其晶体结构类型可能为________。 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 B．既有共价键又有离子键 C．该物质的熔点可能高于NaCl D．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________。A．离子键、共价键B．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(2014·浙江自选模块15节选)(2)①Cu2O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。②Al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(不必计算出结果)。(2014·新课标卷Ⅰ，37节选)(3)MgBr2、SiCl4、BN的熔点由高到低的顺序是________，PH3、NH3、H2O的沸点由高到低的顺序是____________。(2013·重庆理综，3C、D改编)解析(1)①由Ga和As组成的半导体材料，性质与单晶硅相似