2025全国高考一轮化学专项复习第4讲　元素周期表与电子排布含答案

2025全国高考一轮化学专项复习第4讲元素周期表与电子排布备考导航复习目标1.了解元素、核素和同位素的含义。了解原子构成，了解原子序数、核电荷数、质子数。2．了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，能正确书写1～36号元素原子核外电子、价层电子的电子排布式和轨道表示式。3．了解元素周期表的结构(周期、族)及其应用。了解元素的性质电离能、电负性、原子半径与电子排布的关系。4．掌握元素周期律的实质。了解金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质递变的规律。以第3周期、ⅠA和ⅦA族为例，掌握同一周期、同一主族内元素性质的递变规律与原子结构的关系复习策略以原子结构为核心，重点是原子的电子排布与元素在周期表中的定位之间的关系，推断元素及其化合物物的结构和性质的周期性变化。在复习时要注意：1．体会物质的结构决定物质的性质。掌握元素周期律的实质及其元素性质的递变规律。2．掌握特殊元素的原子的电子排布的结构特点(如Cr、Cu)、性质的特殊性[如电离能：I1(N)＞I1(O)]。3．充分理解元素“位置－结构－性质”三者之间的关系进行元素的推导熟记网络课前思考问题1如何理解元素“位置－结构－性质”三者之间的关系？【答案】元素的原子结构决定了元素在周期表中的位置，元素在周期表中的位置反映了元素的原子结构和元素的性质特点。元素性质、原子结构、元素在周期表中的位置三者之间的关系如下：问题2基态铬原子和铜原子的价层电子排布式为什么分别是3d54s1、3d104s1，而不是3d44s2、3d94s2?【答案】电子排布选择半充满(p3、d5)或全充满(p6、d10)状态、能量最低、最稳定的排布方式，所以铬原子和铜原子的价层电子排布式分别为3d54s1、3d104s1。1.(1)(2020·新课标Ⅰ卷)I1(Li)>I1(Na)，原因是_________________________。(2)(2020·新课标Ⅱ卷)基态Ti原子的电子排布式为_____________________。(3)(2020·江苏卷)C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为_____________________________________________________________________________。(4)(2019·江苏卷)基态Cu2＋电子排布式为____________________________________________________________________________。(5)①基态钒原子价层电子排布式是_______________________________________________________________________________。②元素N、O、F、Na的第一电离能由大到小的顺序为________________，请解释原因：____________________________________。(6)(2020·新课标Ⅰ卷)基态Fe2＋与Fe3＋中未成对的电子数之比为__________。(7)(2017·新课标Ⅲ卷)基态Co原子电子排布式为_______________________________________________________________________________。元素Mn与O中，第一电离能较大的是________，基态原子核外未成对电子数较多的是________。(8)(2020·新课标Ⅲ卷)H、B、N中，原子半径最大的是________。根据对角线规则，B的一些化学性质与元素________的相似。【答案】(1)Na与Li同主族，Na电子层数多，原子半径大，易失电子(2)[Ar]3d24s2或1s22s22p63s23p63d24s2(3)N＞O＞C(4)[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9(5)①3d34s2②F＞N＞O＞NaNa原子半径最大，最外层1个电子，故第一电离能最小；N、O、F原子半径逐渐减小，但N原子为半充满稳定结构，N元素的第一电离能大于O元素，故第一电离能由大到小顺序是F＞N＞O＞Na(6)4∶5(7)[Ar]3d74s2或1s22s22p63s23p63d74s2OMn(8)BSi【解析】(6)Fe2＋和Fe3＋的价层电子排布式分别为3d6和3d5，基态Fe2＋有4个未成对电子，基态Fe3＋有5个未成对电子，所以未成对电子个数比为4∶5。(7)基态O原子价层电子排布式为2s22p4，核外未成对电子数是2，而基态Mn原子价层电子排布式为3d54s2，核外未成对电子数是5，因此核外未成对电子数较多的是Mn。2.(2023·江苏卷)元素C、Si、Ge位于周期表中ⅣA族。下列说法正确的是(D)A.原子半径：r(C)＞r(Si)＞r(Ge)B.第一电离能：I1(C)＜I1(Si)＜I1(Ge)C.碳单质、晶体硅、SiC均为共价晶体D.可在周期表中元素Si附近寻找新半导体材料【解析】同一主族元素随着原子序数增大，原子半径增大，A错误；同一主族元素随着原子序数增大，第一电离能逐渐减小，B错误；碳单质中存在C60、C70、C120等分子晶体，C错误。3.(2023·全国甲卷)W、X、Y、Z为短周期主族元素，原子序数依次增大，最外层电子数之和为19。Y的最外层电子数与其K层电子数相等，WX2是形成酸雨的物质之一。下列说法正确的是(C)A.原子半径：X>WB.简单氢化物的沸点：X<ZC.Y与X可形成离子化合物D.Z的最高价含氧酸是弱酸【解析】W为N，X为O，Y为Mg，Z为S。同周期主族元素从左到右原子半径依次减小，原子半径：W＞X，A错误；H2O分子间含有氢键，H2S分子间没有氢键，所以简单氢化物的沸点：X＞Z，B错误；Z为S，硫的最高价含氧酸为硫酸，是强酸，D错误。4.(2023·全国乙卷)一种矿物由短周期元素W、X、Y组成，溶于稀盐酸有无色无味气体生成。W、X、Y原子序数依次增大。简单离子X2－与Y2＋具有相同的电子结构。下列叙述正确的是(A)A.X的常见化合价有－1、－2B.原子半径大小为Y>X>WC.YX的水合物具有两性D.W单质只有4种同素异形体【解析】W为C，X为O，Y为Mg。原子半径大小为Y＞W＞X，B错误；YX的水合物为Mg(OH)2，Mg(OH)2没有两性，C错误；碳的同素异形体有金刚石、石墨、石墨烯、富勒烯、碳纳米管等，种类不止4种，D错误。考点1核外电子的运动状态与核外电子排布规律知识梳理能层与能级1.原子核外电子的运动特征：核外电子按能量的不同分成不同的能层；各能层(n)最多容纳的电子数为2n2。2.同一能层的电子，根据能量的不同又被分成不同能级；能级类型的种类数与能层数相对应；同一能层里，能级的能量：E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)。能层(n)一二三四五六七符号KLMNOPQ能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s…………最多容纳电子数22626102610142…………281832……2n2原子轨道——电子在原子核外的一个空间运动状态1.电子云：是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。s电子云形状为球形，只有1种空间伸展方向；p电子云形状为哑铃形，p电子云有3种空间伸展方向(px，py，pz，它们相互垂直)，即s能级有1个原子轨道，p能级有3个原子轨道；d能级有5个原子轨道；f能级有7个原子轨道。2.构造原理绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循构造原理。顺序如图。能级交错：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。泡利原理、洪特规则、能量最低原理1.泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋方向相反。2.洪特规则：基态原子中，填入能量相同的原子轨道(简并轨道)的电子总是先单独分占，且自旋平行(注意：全空、半充满或全充满状态能量最低、最稳定)。3.能量最低原理(1)基态原子：处于最低能量状态的原子。(2)能量最低原理：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低。[及时巩固]写出基态硫原子的电子排布式和轨道表示式电子排布式轨道表示式价层电子排布式价层电子轨道表示式【答案】1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p43s23p4写出以下常见基态原子、离子简化电子排布式微粒简化电子排布式微粒简化电子排布式FeCrFe2＋Cr3＋Fe3＋NiCuNi2＋Cu＋MnCu2＋Mn2＋ZnZn2＋ScSc2＋TiV【答案】[Ar]3d64s2[Ar]3d54s1[Ar]3d6[Ar]3d3[Ar]3d5[Ar]3d84s2[Ar]3d104s1[Ar]3d8[Ar]3d10[Ar]3d54s2[Ar]3d9[Ar]3d5[Ar]3d104s2[Ar]3d10[Ar]3d14s2[Ar]3d1[Ar]3d24s2[Ar]3d34s2下列说法正确的是(A)A.基态Fe3＋的最外层电子排布式为3s23p63d5B.基态碳原子价层电子轨道表示式：C.轨道表示式违背了洪特规则D.价层电子轨道表示式违背了泡利原理【解析】基态碳原子价层电子排布式为2s22p2，价层电子轨道表示式为，B错误；2s轨道上的2个电子应该自旋方向相反，违背了泡利原理，C错误；3p轨道上电子应该自旋方向相同，违背了洪特规则，D错误。原子光谱与核外电子的排布1.原子光谱与可见光不同元素原子的电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原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。可见光波长范围：颜色波长范围红770～622nm橙622～597nm黄597～577nm绿577～492nm蓝、靛492～455nm紫455～350nm2.核外电子的排布规律(1)在同一原子中各电子层之间的关系电子层1234n电子层符号KLMN……离核距离近eq\o(→,\s\up17())远电子的能量低eq\o(→,\s\up17())高最多能容纳的电子数2818322n2(2)原子核外电子排布规律①核外电子总是先排布在能量低的电子层里，然后再由近向远，依次排布在能量逐渐升高的电子层。②每个电子层最多容纳的电子数为2n2个。③最外层最多容纳电子数不超过8个(K层为最外层时不超过2个)。④次外层最多容纳的数目不超过18个，倒数第三层不超过32个。元素的主要化学性质主要由最外层电子数决定。考点2元素周期表元素周期律知识梳理稀有气体元素的原子核外电子排布元素周期表的结构[易错提醒]①镧系元素和锕系元素分别位于第六周期和第七周期，均在第ⅢB族(第3列)。从第ⅢB族到第ⅡB族(第3～12列，共10个纵行)的元素统称为过渡元素或过渡金属元素。②元素周期表与原子结构的关系周期序数＝电子层数；主族序数＝最外层电子数。原子结构与元素周期表1.s区：特征电子排布ns1～2，均为主族元素，其价层电子数＝主族序数。2.p区：特征电子排布ns2np1～6(He：1s2除外)，包括第ⅢA～ⅦA族、0族，其中主族元素的价层电子数＝主族序数，0族元素的价电子数为8(He为2)。3.d区：特征电子排布(n－1)d1～9ns1～2，均为金属元素。4.ds区：特征电子排布(n－1)d10ns1～2，均为金属元素。元素周期律1.元素周期律的内容元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化的规律。元素性质的周期性变化实质是元素原子的核外电子排布呈周期性变化。2.元素性质的周期性变化(1)元素原子最外层电子结构的周期性变化：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现1～8个电子的周期性变化。(2)元素原子半径的周期性变化：随着原子序数的增加，主族元素原子半径呈现由大变小的周期性变化(不包括稀有气体，稀有气体原子半径突然变大是因其测量方法与其他原子不同)。(3)元素的电离能(I)的周期性变化气态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作第一电离能。符号：I1，单位为kJ/mol。电离能越小，表示在气态时该原子越容易失去电子。同一周期从左到右，元素的第一电离能总体上呈现增大的趋势，第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素，原因是价层电子排布为全充满或半充满状态[如：I1(N)＞I1(O)]，同一主族从上到下，元素的第一电离能减小。(4)元素的电负性(χ)的周期性变化电负性：描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。原子中用于形成化学键的电子称为键合电子。电负性大的元素显负价，电负性小的元素显正价。金属元素的电负性一般小于1.8；非金属元素的电负性一般大于1.8。元素的电负性越大，元素的非金属性越强，反之越弱。在元素周期表中，同周期从左到右，元素的电负性逐渐增大(稀有气体元素除外)，同主族从上到下元素，元素的电负性逐渐减小。(5)元素主要化合价呈周期性的变化一般情况下，主族元素的最高化合价等于主族的族序数，最低负价等于原子核外最外层电子数－8；最高正化合价＋|最低负化合价|＝8。F元素没有正价，O元素一般没有正价，金属元素没有负价。(6)元素的金属性和非金属性呈周期性变化元素的金属性越强，其单质的还原性越强，对应氢氧化物的碱性越强；元素的非金属性越强，其单质的氧化性越强，对应的简单气态氢化物的热稳定性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强。3.用原子结构理论解释同一周期元素(稀有气体除外)、同一主族元素性质的变化规律(1)用原子结构理论来解释同一周期元素(稀有气体除外)性质的变化规律：同一周期元素的原子，核外电子层数相同，从左到右随着核电荷数的递增，最外层电子数逐渐增加，原子核对最外层电子的吸引力增强，所以原子半径逐渐减小，元素的原子得电子的能力逐渐增强，失电子的能力逐渐减弱。结论：同一周期的主族元素，从左到右金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。(2)用原子结构理论来解释同一主族元素性质的变化规律：同一主族元素的原子，最外层电子数相同，所以性质具有相似性。由于它们从上到下随着核电荷数的增大，电子层数逐渐增加，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引力减弱，所以元素的原子得电子的能力逐渐减弱，失电子的能力逐渐增强。结论：同一主族的元素，从上到下金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。“四同”概念的比较名称同位素同素异形体同系物同分异构体定义质子数相同、中子数不同组成元素相同、结构不同结构相似、分子组成相差一个或若干个CH2原子团分子式相同、结构不同对象原子(核素)单质有机化合物化合物实例eq\o\al(13,6)C与eq\o\al(12,6)C金刚石与石墨、C60；红磷与白磷；O2与O3甲烷与乙烷正丁烷与异丁烷常见原子或离子的结构或性质的特点1.短周期元素中原子结构的特殊性原子核中无中子的原子：eq\o\al(1,1)H。最外层有1个电子的元素：H、Li、Na。最外层有2个电子的元素：Be、Mg、He。最外层电子数等于次外层电子数的元素：Be、Ar。最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：C；是次外层电子数3倍的元素：O。电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al。电子总数为最外层电子数2倍的元素：Be；电子层数是最外层电子数2倍的元素：Li。次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、Si。内层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、P。最外层电子数是电子层数2倍的元素：He、C、S；是电子层数3倍的元素：O。2.与稀有气体核外电子结构相同的离子与He原子电子结构相同的离子：H－、Li＋、Be2＋。与Ne原子电子结构相同的离子：F－、O2－、N3－、Na＋、Mg2＋、Al3＋。与Ar原子电子结构相同的离子：Cl－、S2－、K＋、Ca2＋。3.短周期主族元素在周期表的特殊位置主族序数(最外层电子数)等于周期序数(电子层数)的元素：H、Be、Al。主族序数(最外层电子数)等于周期序数(电子层数)2倍的元素：C、S。主族序数(最外层电子数)等于周期序数(电子层数)3倍的元素：O。周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)2倍的元素：Li。周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)3倍的元素：Na。最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S。最高正价与最低负价代数和为0的短周期元素：C、Si、H。最高正价不等于主族序数的元素：O、F(无正价)。4.主族元素性质、存在、用途的特殊性H元素是最轻的元素。C元素是形成化合物种类最多的元素；金刚石是自然界硬度最大的物质；eq\o\al(14,6)C可以用于考古。O元素是地壳中含量最多的元素，在常温下氧的氢化物(H2O)为液态。N元素是空气中含量最多的元素，其气态氢化物(NH3)的水溶液呈碱性。F2是最活泼的非金属单质，F无正价，无含氧酸；气态氢化物(HF)稳定；氢氟酸可由萤石(CaF2)与浓硫酸反应制得；氢氟酸可在玻璃上刻字绘画。Al元素的最高价氧化物的水化物[Al(OH)3]既能与强酸反应，又能与强碱反应。S元素的气态氢化物能和它的氧化物在常温下反应生成S单质。常见的能形成同素异形体的元素有：C、P、O、S。[常考判断]判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)(2020·江苏卷)NaOH的碱性比Mg(OH)2的强(√)(2)(2020·江苏卷)原子的最外层电子数n：n(Na)＜n(Mg)＜n(Cl)＜n(Br)(×)(3)(2020·江苏卷)原子半径：r(Br)＞r(Cl)＞r(Mg)＞r(Na)(×)(4)(2020·新课标Ⅲ卷)钠元素的氧化物水化物为强碱(√)(5)(2020·新课标Ⅱ卷)B元素的氟化物BF3中原子均为8电子稳定结构(×)(6)(2020·新课标Ⅰ卷)P元素仅能形成一种含氧酸(×)(7)(2020·新课标Ⅰ卷)Al和P元素均可形成三氯化物(√)(8)(2020·新课标Ⅱ卷)N元素的最高价氧化物的水化物为强酸(√)(9)(2019·北京卷)中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟(49In)，In是第五周期第ⅢA族元素(√)(10)原子半径：Na>Mg>Al>S>O(√)[及时巩固](1)比较氮元素与氧元素第一电离能的大小：I1(N)________I1(O)，说明原因：。(2)铜、锌两种元素的第一电离能、第二电离能如表所示：电离能/(kJ/mol)I1I2铜7461958锌9061733铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能，其主要原因是。【答案】(1)＞基态氮原子最外层电子排布为半充满状态(2)Cu原子失去一个电子后，核外电子排布为[Ar]3d10，全充满，达到了较稳定状态，而锌原子失去一个电子后核外电子排布为[Ar]3d104s1，所以Cu的第二电离能相对较大(2023·安徽质量检测)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的前20号主族元素，Y的单质与石灰乳反应可制备漂白粉，W、X、Y三种元素组成化合物XYW的水溶液能使红色的布条褪色，Z原子的最外层电子数与其核外电子总数之比为1∶10。下列说法正确的是(C)A.简单离子半径：Z>Y>X>WB.第一电离能：W<ZC.X、Z均能与W形成既含有离子键又含有共价键的化合物D.在自然界中，元素Y既有游离态，又有化合态【解析】W为O、X为Na、Y为Cl、Z为Ca。离子半径：Cl－>Ca2＋>O2－>Na＋，A错误；第一电离能：O＞Ca，B错误；Na可以和O形成Na2O2，Ca可以和O形成CaO2，Na2O2和CaO2都是既含离子键又含共价键的化合物，C正确；在自然界中氯元素只有化合态，没有游离态，D错误。(2023·韶关一模)短周期元素W、X、Y、Z在元素周期表中的相对位置如图所示，其中W的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能发生反应。下列说法正确的是(C)WXYZA.原子半径大小：Z>Y>XB.简单氢化物的稳定性：X<YC.Z的最高价氧化物对应的水化物为强酸D.基态X原子的轨道表示式为【解析】W是N元素，X为O元素，Y为S元素，Z为Cl元素。同周期主族元素从左至右，原子半径逐渐减小，则Y的半径大于Z的半径，A错误；同主族从上到下，元素的非金属性逐渐减弱，简单氢化物的稳定性逐渐减弱，则简单氢化物的稳定性：X>Y，B错误；Z为Cl元素，其最高价氧化物对应的水化物是HClO4，为强酸，C正确；X为O元素，其基态原子的轨道表示式为，D错误。(2022·南京三模)X、Y、Z、W、R为原子序数依次增大的短周期主族元素。X、Z原子中分别有1个、7个运动状态完全不同的电子，Y原子中各能级电子数相等，W原子最外层电子数是内层的3倍，R的原子半径是该周期主族元素中最大的。下列说法正确的是(B)A.气态氢化物的热稳定性：Y>Z>WB.简单离子半径：r(W)>r(R)C.第一电离能：I1(W)>I1(Z)>I1(Y)D.X、Z、W形成的化合物一定不含离子键【解析】X、Y、Z、W、R依次为H、C、N、O、Na。非金属性：O>N>C，热稳定性：H2O>NH3>CH4，A错误；O2－和Na＋的电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，离子半径：O2－>Na＋，B正确；第一电离能：N>O>C，C错误；H、N、O可形成离子化合物，如硝酸铵等，D错误。(2022·南通三模)前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X与Z同主族，且基态X原子中p能级和s能级上的电子数相同。Y、Z同周期，Y位于第ⅢA族，W最外层有2个电子。下列说法正确的是(C)A.原子半径：r(X)＜r(Y)＜r(Z)＜r(W)B.最高价氧化物对应的水化物的碱性：W＜YC.第一电离能：I1(Z)＜I1(X)D.基态W原子内层原子轨道均已充满电子【解析】X、Y、Z、W依次为O、Al、S、Ca。原子半径：Ca>Al>S>O，A错误；金属性：Ca>Al，碱性：Ca(OH)2>Al(OH)3，B错误；同主族元素从上到下，第一电离能减小，第一电离能：O>S，C正确；Ca原子的M层电子数为8,3d轨道上未充满电子，D错误。1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)K＋的结构示意图为(×)(2)基态氮原子的核外电子有5种运动状态(×)(3)白磷和红磷互为同位素(×)(4)基态B原子的轨道表示式为(×)(5)离子半径：r(Li＋)＞r(H－)(×)(6)第一电离能：I1(N)＞I1(O)(√)(7)K＋与S2－具有相同的电子层结构(√)(8)电负性：O＞N＞H(√)(9)CHCl3、COCl2分子中所有原子的最外层电子都满足8电子稳定结构(×)(10)热稳定性：HCl＞SiH4(√)(11)Cu元素在周期表中位于d区(×)(12)溴元素位于周期表第四周期第ⅤA族(×)2.(2023·皖南八校三模)短周期元素X、Y、Z、W、E原子序数依次增大。X是密度最小的金属，是当前动力电池的重要组成元素，X与Y同主族，Z原子的K层电子数比M层电子数少1个，W、E相邻，可形成所有原子最外层8电子稳定结构的E—W—W—E化合物。下列说法正确的是(D)A.原子半径：Z>Y>XB.第一电离能：W>E，电负性：W<EC.化合物E—W—W—E中E的化合价为正价D.Y、Z、W三种元素的最高价氧化物对应的水化物能相互反应【解析】X为Li，Y为Na，Z为Al，W为S，E为Cl。同周期主族元素，从左到右原子半径依次减小，原子半径：Al＜Na，A错误；S和Cl为同周期元素，从左到右第一电离能和电负性均呈增大趋势，第一电离能：Cl>S，电负性：Cl>S，B错误；化合物S2Cl2中氯元素的化合价为－1，C错误。3.(2022·广东卷)甲～戊均为短周期元素，在元素周期表中的相对位置如图所示。戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是(C)A.原子半径：丁＞戊＞乙B.非金属性：戊＞丁＞丙C.甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生D.丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应【解析】甲～戊是短周期元素，戊的最高价氧化物对应水化物为强酸，则可能是硫酸或高氯酸，若是高氯酸，则戊为Cl，甲为N、乙为F、丙为P、丁为S，若是硫酸，则戊为S，甲为C、乙为O、丙为Si、丁为P。原子半径：丁＞戊＞乙，A正确；同周期从左到右元素非金属性逐渐增强，则非金属性：戊＞丁＞丙，B正确；甲的氢化物可能为氨气，可能为甲烷、乙烷等，若是氨气，则遇氯化氢有白烟产生，若是甲烷、乙烷等，则遇氯化氢不反应，没有白烟生成，C错误；丙的最高价氧化物对应的水化物可能是硅酸、也可能是磷酸，都能与强碱反应，D正确。4.(2023·安徽蚌埠三检)X、Y、Z、W是前4周期原子序数依次增大的主族元素，X在元素周期表中非金属性最强，Y的周期序数与族序数相等，Z原子次外层电子数是核外电子总数的一半，基态W原子核外16个轨道上填有电子。下列说法正确的是(C)A.原子半径：r(X)<r(Y)<r(Z)<r(W)B.Z的简单气态氢化物沸点比X的高C.第一电离能：I1(W)<I1(Y)<I1(Z)D.W最高价氧化物对应的水化物为可溶性强碱【解析】X为氟，Y为铝，Z为硫，W为镓。原子半径：r(X)<r(Z)<r(Y)<r(W)，A错误；HF可以形成分子间氢键，导致沸点升高，故Z的简单气态氢化物沸点比X的低，B错误；同一主族从上到下第一电离能变小，同一周期从左到右第一电离能呈增大趋势，第一电离能：I1(W)<I1(Y)<I1(Z)，C正确；W最高价氧化物对应的水化物为氢氧化镓，为不溶性弱碱，D错误。第4讲元素周期表与电子排布1.下列叙述正确的是(A)A.硫离子结构示意图为B.基态As原子电子排布式为[Ar]4s24p3C.基态Fe2＋价层电子排布式为3d54s1D.基态P原子的价层电子轨道表示式：【解析】基态As原子电子排布式为[Ar]3d104s24p3，B错误；基态Fe2＋价层电子排布式为3d6，C错误；基态P原子的价层电子的轨道表示式为，D错误。2.下列说法正确的是(D)A.氧原子的结构示意图为B.中子数为8的氮原子表示为eq\o\al(8,7)NC.基态Mn原子的价层电子排布图为D.CuCl2中Cu2＋电子排布式为[Ar]3d9【解析】氧原子最外层电子数为6，A错误；中子数为8的氮原子可表示为eq\o\al(15,7)N，B错误；基态Mn原子价层电子排布图为，C错误。3.下列叙述正确的是(B)A.Mn元素在元素周期表的ds区B.S元素在周期表中位于第三周期ⅥA族C.Fe元素位于周期表第四周期ⅧB族D.ⅣA族元素形成的单质均可作为半导体材料【解析】Mn元素位于d区，A错误；Fe位于Ⅷ族，C错误；ⅣA族元素形成的单质不都能作半导体材料，如金刚石不导电，石墨能导电，D错误。4.(2023·青岛考前模拟)下列排列顺序不正确的是(A)A.原子半径：Al＞Mg＞NaB.酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4C.热稳定性：HF＞HCl＞H2SD.元素的非金属性：N＜O＜F【解析】同周期主族元素从左到右原子半径依次减小，则原子半径：Na＞Mg＞Al，A错误。5.(2023·湛江期末)元素周期表中铋元素的数据如图。下列说法正确的是(A)A.Bi元素的相对原子质量是209.0B.基态Bi原子的价层电子排布式为6p3C.Bi元素位于第六周期第Ⅴ族D.Bi原子最外层有5个能量相同的电子【解析】基态Bi原子的价层电子排布式为6s26p3，B错误；Bi元素位于第六周期第ⅤA族，C错误；由于s轨道和p轨道能量不同，故Bi原子最外层5个电子的能量不完全相同，D错误。6.下列化学式中能表示分子式，且分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是(B)A.BCl3 B.NF3C.K2O2 D.H2O【解析】硼原子的最外层只有6个电子，A错误；K2O2属于离子化合物，不能表示分子式，C错误；H2O分子中的氢原子满足最外层为2电子结构，D错误。7.(2023·南通一模)X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大且不超过20的主族元素。X是地壳中含量最多的元素，Y基态原子核外s能级和p能级电子数相等，Z与X同主族，Q的焰色试验呈紫色。下列说法正确的是(A)A.简单离子半径：Z>X>YB.X的第一电离能比同周期的相邻元素的大C.Z的简单气态氢化物的热稳定性比W的强D.Q最高价氧化物对应水化物的碱性比Y的弱【解析】X、Y、Z、W、Q依次为O、Mg、S、Cl、K。电子层数越多，简单离子的半径越大，电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，离子半径；S2－>O2－>Mg2＋，A正确；第一电离能：N>O，B错误；非金属性：Cl>S，稳定性：HCl＞H2S，C错误；金属性：K＞Mg，碱性：KOH>Mg(OH)2，D错误。8.(2023·茂名一模)我国科学家合成了一种深紫外非线性光学晶体新材料ABPF，晶体中阴离子为[M11XY19Z3]3－。元素M、X、Y、Z均为短周期元素，M、Y与Z同周期，M的最外层电子数比次外层电子数多1，Z为电负性最强的元素，Y是地壳中含量最高的元素，X的3p轨道有3个电子。下列说法不正确的是(D)A.电负性：Y<ZB.简单离子半径：Y>ZC.简单气态氢化物的热稳定性：X<ZD.M最高价氧化物对应水化物能与盐酸反应【解析】M是B，Z是F，Y是O，X是P。F的电负性大于O，A正确；电子层数相同，核电荷数越大，半径越小，故简单离子半径：O2－>F－，B正确；非金属性：F>P，则简单气态氢化物的热稳定性：HF>PH3，C正确；M最高价氧化物对应水化物为硼酸，硼酸不与盐酸反应，D错误。9.(2023·南通三模)前四周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X元素位于p区，且基态X原子中成对电子数是未成对电子数的2倍，金属元素Y的第一电离能比同周期相邻元素的大，Z元素单质常温下为黄绿色气体，W与Y同主族。下列说法正确的是(C)A.简单离子半径：W>Z>YB.化合物WX2中阴、阳离子个数比为2∶1C.工业上常用钢瓶储运Z单质D.最高价氧化物对应水化物的碱性：Y>W【解析】X、Y、Z、W依次为C、Mg、Cl、Ca。Ca2＋、Cl－电子层结构相同，但核电荷数：Cl<Ca，离子半径：Cl－>Ca2＋，A错误；CaC2由Ca2＋和Ceq\o\al(2－,2)构成，阴、阳离子个数比为1∶1，B错误；常温下Cl2与铁不反应，工业上常用钢瓶储运氯气，C正确；金属性：Mg<Ca，碱性：Mg(OH)2<Ca(OH)2，D错误。10.(2023·梅州一模)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z的最外层电子数是W和X的最外层电子数之和，也是Y的最外层电子数的2倍，Y是地壳中含量最多的金属元素。W和X的单质常温下均为气体。下列叙述正确的是(B)A.原子半径：Z>Y>XB.电负性：X>W>YC.W、X形成的化合物只含有极性共价键D.Y的氧化物属于碱性氧化物【解析】W为H，X为N，Y为Al，Z为S。电子层数越多原子半径越大，若电子层数相同，则核电荷数越大原子半径越小，原子半径：Al>S>N，A错误；W与X形成的化合物有NH3和N2H4，N2H4中存在N—N非极性键和N—H的极性键，C错误；Y的氧化物Al2O3为两性氧化物，D错误。11.(2023·南通二模)X、Y、Z、W是原子序数依次增大的四种短周期元素。X和Y的基态原子s能级电子总数均等于其p能级电子总数，Z的原子最外层电子数是Y原子最外层电子数的2倍，W和X位于同一主族。下列说法不正确的是(B)A.Z单质可用于制作半导体材料B.元素Z、W的最高价氧化物对应水化物都是强酸C.元素X的简单气态氢化物的热稳定性比W的强D.简单离子半径：r(W)>r(X)>r(Y)【解析】X、Y、Z、W依次为O、Mg、Si、S。硅酸为弱酸，B错误。12.(2023·东莞期末)R、X、Y、Z四种元素位于元素周期表前四周期，图中粗实线为金属与非金属的分界线。下列说法正确的是(B)A.简单离子半径：Y>XB.电负性：X>R>ZC.第一电离能：R<XD.Y单质与R的最高价氧化物对应的水化物不反应【解析】R为N，X为O，Y为Al，Z为As。O2－和Al3＋核外具有相同的电子数，核内质子数越少离子半径越大，故O2－>Al3＋，A错误；同周期主族元素，从左到右电负性增大，同主族元素，从下到上电负性增大，故电负性顺序是O>N>As，B正确；N元素的2p轨道是半充满，比较稳定，故第一电离能比氧大，C错误；R的最高价氧化物对应的水化物是HNO3，硝酸与铝可以反应，D错误。13.(2023·汕头期末)位于元素周期表前四周期的五种元素X、Y、Z、Q、W的原子序数依次增大。基态X原子的电子层数、能级数目和轨道数目均相等，Y与X可形成X2Y、X2Y2两种无色化合物，基态Z原子的M电子层上p轨道为半充满状态，Y、Q同主族，基态Q原子的M层有6种运动状态不同的电子，W原子的特征电子构型为3d54s2，下列有关说法错误的是(A)A.Y、Z、Q三种元素的电负性大小关系为Q>Z>YB.X、Y、W三种元素形成的某化合物，可存在于碱性电池中C.最高价氧化物对应水化物的酸性：Q>ZD.元素对应的简单离子半径大小关系为Z>Q>Y>X【解析】X为H元素，Y为O元素，Z为P元素，Q为S元素，W为Mn元素。电负性大小关系为Y>Q>Z，A错误；X、Y、W三种元素形成的化合物MnO(OH)可存在于碱性电池中，B正确；最高价氧化物对应水化物的酸性：Q>Z，C正确；元素对应的简单离子半径大小关系为P3－>S2－>O2－>H＋，D正确。14.有四种短周期元素W、X、Y、Z，其原子序数依次增大。W、Y同主族，W的质子数等于Y的次外层电子数，也等于X和Z的最外层电子数之和。下列说法正确的是(C)A.简单离子半径大小顺序为Z＞Y＞W＞XB.Z与W能组成ZWeq\o\al(－,n)(n＝1～4)，n越大，其氧化性越强C.YW2和ZW2均具有漂白性、氧化性D.氧化物对应的水化物的酸性：Z＞Y【解析】W为O，X为Na，Y为S，Z为Cl。简单离子半径大小顺序为Y＞Z＞W＞X，A错误；Cl与O能组成ClOeq\o\al(－,n)(n＝1～4)，n越大，Cl元素化合价越高，该酸根离子氧化性不一定越强，如氧化性：ClOeq\o\al(－,4)＜ClO－，B错误；SO2和有色物质反应生成无色物质而具有漂白性，ClO2具有强氧化性，能氧化有色物质而体现漂白性，ClO2中Cl元素、SO2中S元素都是中间价态，都具有氧化性，C正确；元素非金属性越强，最高价氧化物对应水化物酸性越强，未说明是最高价含氧酸，无法比较，D错误。15.(2023·梅州一模)硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]俗称莫尔盐，在生产生活中有多种应用。下列说法不正确的是(A)A.可用K3[Fe(CN)6]试剂检验莫尔盐是否已氧化变质B.SOeq\o\al(2－,4)有4个σ键电子对C.基态O2－的价层电子轨道表示式为D.N元素的第一电离能比同周期相邻的两种元素都大【解析】莫尔盐中的铁元素为＋2价，被空气中的氧气氧化后会变质成＋3价，检验是否存在铁离子应用亚铁氰化钾溶液或KSCN溶液，A错误。16.(2023·南京一模)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X的原子半径最小，Y是空气中含量最多的元素，基态时Z原子s能级和p能级的电子总数相等，W原子核外无未成对电子。下列说法正确的是(A)A.半径大小：r(X)<r(Z)<r(Y)<r(W)B.电离能大小：I1(Y)<I1(Z)C.电负性大小：χ(X)<χ(W)D.由X、Y、Z三种元素组成的化合物一定是碱【解析】X、Y、Z、W依次为H、N、O、Mg。原子半径：r(H)<r(O)<r(N)<r(Mg)，A正确；第一电离能：I1(O)<I1(N)，B错误；电负性：χ(Mg)<χ(H)，C错误；H、N、O三种元素组成的化合物不一定是碱，如NH4NO3是盐、HNO3是酸，D错误。第5讲化学键分子的结构与性质备考导航复习目标1．认识化学键的含义；能从化学键变化的角度认识化学反应的实质。了解离子键和共价键的形成；了解常见离子化合物和共价化合物的形成过程；2．能识别典型的离子化合物和共价化合物。3．了解共价键的主要类型，能用键能、键长、键角等数据说明简单分子的某些性质。4．能利用杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间结构。5．能根据分子结构特点和键的极性来判断分子的极性。6．能说明分子间作用力(含氢键)对物质熔点、沸点、溶解性等性质的影响熟记网络课前思考问题1判断碳化钙(CaC2)中的化学键类型及其化合物的类型。【答案】Ca2＋与Ceq\o\al(2－,2)之间是离子键，碳与碳之间是共价三键(非极性键)，所以碳化钙是离子化合物。问题2键的极性和分子的极性有怎样的关系？【答案】分子的极性是分子中化学键的极性的向量和。a.以极性键结合成的双原子分子是极性分子，如：HCl、HF、HBr。b.以非极性键结合成的双原子分子是非极性分子，如：O2、H2。c.以极性键或非极性键结合成的多原子分子，有的是极性分子，也有的是非极性分子。多原子分子的极性，应由键的极性和分子的空间结构共同来决定，当分子中各个键的极性的向量和等于零时(结构对称)，是非极性分子，如CO2、BF3、CCl4；当分子中各个键的极性向量和不等于零时(结构不对称)，是极性分子，如SO2、NH3、H2O。1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)肼(H2N—NH2)分子中含2个孤电子对(√)(2)CO2和SO2的中心原子的杂化类型都是sp2(×)(3)甲醛分子呈平面三角形，键角约为120°(√)(4)丙酮分子中的碳原子杂化类型是sp2和sp3(√)(5)苯乙烯分子最多可以有16个原子共平面(√)(6)O3是含非极性键的非极性分子(×)(7)过氧化氢的结构如图所示，含极性键和非极性键，为极性分子(√)(8)BF3和AlF3都可以与F－形成配位键(√)2.(1)POeq\o\al(3－,4)中心原子价层电子对数为________，P原子的杂化类型为________，POeq\o\al(3－,4)的空间结构为________。SOeq\o\al(2－,4)中心原子S的杂化类型为________，其空间结构为________。(2)H2O与NH3的键角比较：H2O________NH3(填“＞”“＜”或“＝”)，分析原因：______________________________________。(3)SO2的价层电子对有____个，其空间结构是________形。(4)如图为S8的结构，S原子的杂化类型为________，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为。(5)NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序是________________。(6)(2021·全国甲卷)①基态Si原子价层电子排布式为________；SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si原子采取的杂化类型为________。②甲醇的沸点(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CH3SH,7.6℃)之间，其原因是________________________________。(7)AlCl3在178℃时升华，属于________晶体，其蒸气的相对分子质量约为267，蒸气分子的结构式为________________(标明配位键)，其中Al原子的杂化方式为________。(8)(2023·北京卷)浸金时，S2Oeq\o\al(2－,3)作为配体可提供孤电子对与Au＋形成[Au(S2O3)2]3－。分别判断S2Oeq\o\al(2－,3)中的中心S原子和端基S原子能否作配位原子并说明理由：。【答案】(1)4sp3正四面体形sp3正四面体形(2)<NH3含有1个孤电子对，而H2O含有2个孤电子对，H2O中的孤电子对对成键电子对的排斥作用较大(3)3V(4)sp3S8相对分子质量比二氧化硫大，分子间范德华力强(5)NH3>AsH3>PH3(6)①3s23p2sp3②甲硫醇不能形成分子间氢键，而水和甲醇均能形成，且水比甲醇的氢键多(7)分子sp3(8)S2Oeq\o\al(2－,3)中的中心原子S的价层电子对数为4，无孤电子对，不能作配位原子；端基S原子含有孤电子对，能作配位原子【解析】(1)POeq\o\al(3－,4)中P原子价层电子对数＝4＋eq\f(1,2)×(5＋3－2×4)＝4，且不含孤电子对，根据价层电子对互斥模型判断空间结构为正四面体形结构，中心原子的杂化方式为sp3。SOeq\o\al(2－,4)中心原子S原子价层电子对数为4＋eq\f(1,2)×(6＋2－4×2)＝4，无孤电子对，故SOeq\o\al(2－,4)的空间结构为正四面体形。(5)NH3、PH3、AsH3三者均为分子晶体，NH3存在分子间氢键，沸点最高，AsH3的相对分子质量比PH3大，分子间作用力强，沸点高，故三者的沸点由高到低的顺序是NH3>AsH3>PH3。3.(2023·辽宁卷)下列化学用语或表述正确的是(B)A.BeCl2的空间结构：V形B.P4中的共价键类型：非极性键C.基态Ni原子价层电子排布式：3d10D.顺－2－丁烯的结构简式：【解析】BeCl2的中心原子Be的价层电子对数为2，不含有孤电子对，因此BeCl2为直线形分子，A错误；基态Ni原子的价层电子排布式为3d84s2，C错误；顺－2－丁烯的结构简式为，D错误。4.(2023·广东卷)化合物XYZ4ME4可作肥料，所含的5种元素位于主族，在每个短周期均有分布，仅有Y和M同族。Y的基态原子价层p轨道半充满，X的基态原子价层电子排布式为nsn－1，X与M同周期，E在地壳中含量最多。下列说法正确的是(A)A.元素电负性：E>Y>ZB.氢化物沸点：M>Y>EC.第一电离能：X>E>YD.YZ3和YEeq\o\al(－,3)的空间结构均为三角锥形【解析】Z为氢元素、M为磷元素、X为镁元素、E为氧元素、Y为氮元素。磷化氢、氨气、水均是分子晶体，氨气、水中都存在分子间氢键，沸点高，磷化氢中不存分子间氢键，沸点低，所以氢化物沸点：E＞Y＞M，B错误；同周期元素第一电离能自左向右总趋势逐渐增大，第ⅡA族和第ⅤA族第一电离能大于同周期相邻元素，则第一电离能：Y＞E＞X，C错误；NOeq\o\al(－,3)空间结构为平面三角形，D错误。考点1化学键知识梳理化学键1.定义：相邻的原子之间强烈的相互作用。2.分类化学键eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(离子键：带相反电荷的离子间的相互作用,共价键：原子间通过共用电子对所形成的,相互作用,金属键：金属离子与自由电子间的相互作用))化学反应的本质就是旧化学键的断裂和新化学键的形成的过程。3.离子键与共价键的比较化学键离子键共价键成键微粒阴、阳离子原子成键本质静电作用共用电子对成键元素活泼的金属元素和活泼的非金属元素之间一般非金属元素之间存在离子化合物(NH4Cl、NH4NO3等铵盐由非金属元素组成，但含有离子键)共价化合物(如CO2、CH4)、非金属单质(如H2、O2)、某些离子化合物(如NaOH、Na2O2)离子化合物和共价化合物1.定义离子化合物：由离子键构成的化合物。共价化合物：以共用电子对形成分子的化合物。2.判断方法(1)根据化学键类型：含离子键的化合物，一定是离子化合物；只含共价键的化合物，一定是共价化合物。(2)根据化合物类型：大多数金属氧化物、强碱、大多数盐是离子化合物；一般非金属氢化物、非金属氧化物、有机物(有机盐除外)为共价化合物。(3)根据化合物性质：熔融状态能导电的为离子化合物；熔融状态不能导电的为共价化合物。电子式定义：在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子的式子。写出下列物质的电子式：NaCl NaOH MgCl2NH4ClNa2O Na2O2HCl CO2 NH3HClO H2O2 N2【答案】考点2共价键知识梳理共价键的分类与特征1.共价键的分类(1)根据成键原子电子云重叠方式可分为σ键和π键。①σ键和π键的形成σ键H2的σ键形成：HCl的σ键形成：Cl2的σ键形成：π键大π键可用eq\i\pr\in(n,m,)表示，其中n、m分别代表参与形成大π键的原子个数和电子数，如苯分子中大π键表示为eq\i\pr\in(6,6,)。②σ键与π键的比较键型σ键π键成键方向沿轴方向“头碰头”平行或“肩并肩”电子云形状轴对称镜像对称牢固程度键强度大，不易断裂键强度较小，容易断裂旋转可以旋转不可以旋转成键判断规律共价单键全是σ键，共价双键中一个是σ键，另一个是π键；共价三键中一个σ键，另两个为π键(2)根据共价键的极性与否可分极性共价键(简称极性键)和非极性共价键(简称非极性键)。极性键产生的原因是成键的两个原子电负性不同，共用电子对向电负性大的元素偏移，造成共价键正、负电荷的中心不重合。非极性键成键的元素相同。(3)根据成键原子形成共用电子对的数目可分为共价单键(如碳碳单键含1个σ键)、共价双键(如碳碳双键含1个σ键、1个π键)和共价三键(如碳碳三键含1个σ键、2个π键)。(4)根据共用电子对是单方面提供还有配位键。①配位键：“电子对给予－接受”键。中心离子(或原子)提供空轨道，接受孤电子对。配体中的配位原子提供孤电子对，如NH3中的N原子，H2O中的O原子等。②配位键本质上属于共价键，配位键属于σ键。在NHeq\o\al(＋,4)中，虽然有1个N—H的形成过程与其他3个N—H形成过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。2.共价键的特征：饱和性、方向性。(1)饱和性：成键原子有几个未成对电子，通常就能形成几个共价键。(2)方向性：成键的原子沿着电子云最大的方向重叠而形成共价键。电子云重叠的程度越大，共价键越牢固。共价键的键参数1.键能：指气态分子中1mol化学键解离成气体原子所吸收的能量。(1)通常是298.15K、101kPa条件下的标准值。(2)CH4中的C—H键能是平均值。2.键长：是构成化学键的两个原子之间的核间距。3.键角：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。一般来说，键能越大，键长越短，分子越稳定。配合物1．配合物通常把金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。(1)中心离子(或原子)提供空轨道，接受孤电子对。如：H＋、Al3＋、B、Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋、Co2＋等。配体可以是中性分子(如：H2O、NH3和CO等)或离子(如：F－、Cl－、OH－、CN－、SCN－等)。配体中的配位原子提供孤电子对。2.配合物的组成{以[Cu(NH3)4]SO4为例}一般来说，配合物内界与外界之间为离子键，电荷相互抵消。3.配位数的确定(1)Ag＋配位数一般为2。(2)Cu2＋、Zn2＋配位数一般为4。(3)Fe2＋、Fe3＋配位数一般为6。4.配合物的形成实验实验操作实验现象离子方程式滴加氨水后，试管中首先出现蓝色沉淀，氨水过量后沉淀逐渐溶解滴加乙醇后析出深蓝色晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2OCu2＋＋2NH3·H2O=Cu(OH)2↓＋2NHeq\o\al(＋,4)Cu(OH)2＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－滴加氨水后，试管中首先出现白色沉淀，氨水过量后沉淀逐渐溶解Ag＋＋NH3·H2O=AgOH↓＋NHeq\o\al(＋,4)AgOH＋2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O①先生成白色的AgCl沉淀②滴加氨水沉淀消失，得到澄清的无色溶液Ag＋＋Cl－=AgCl↓AgCl＋2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O溶液变红色Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3σ键和π键的识别与计算1.σ键和π键的识别(1)键线式呈现的结构，不能忽略省去的碳氢键。(2)含有苯环的结构，不能忽略苯环中的碳氢键。1mol苯分子中含有σ键的物质的量为12mol。乙炔分子中σ键和π键的数目之比是3∶2。HCOONa中σ键和π键的数目之比是3∶1。2.配合物中的σ键和π键(配位键是σ键)(1)由内界与外界形成的配合物：内界和外界之间一般是离子键，如[Cu(NH3)4]SO4中[Cu(NH3)4]2＋与SOeq\o\al(2－,4)之间是离子键，内界与外界中均含有σ键。1mol[Cu(NH3)4]SO4中含有σ键的物质的量为20mol。(2)无外界的配合物，直接计算内界中的σ键数目。1mol[Fe(CO)5]中含σ键的物质的量为10mol，含π键的物质的量为10mol。[及时巩固]判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)偏二甲肼(C2H8N2)的结构简式为(×)(2)N2H4的结构式：(×)(3)CO(NH2)2的结构简式：(√)(4)N2的结构式为N≡N(√)判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)CH3CHO分子中σ键与π键数目之比为6∶1(√)(2)胍()中σ键与π键的数目之比为3∶1(×)(3)N2分子中σ键和π键数目之比为1∶2(√)(4)1molSCN－中含有σ键的数目为4mol(×)(5)H2SO4分子中含有6个σ键(√)(6)1molCS2分子中含有2molσ键(√)(7)分子中σ键和π键数目之比为3∶1(×)(8)1mol[Cu(NH3)4]Cl2中含有σ键的数目为16mol(√)填空(1)配合物[Ag(NH3)2]OH的中心离子是________，配位原子是________，配位数是________，它的电离方程式是______________________________________。(2)向盛有少量NaCl溶液的试管中滴入少量AgNO3溶液，再加入氨水，观察到的现象是。(3)(2019·新课标Ⅰ卷)乙二胺能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子，其原因是__________________________________________，其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是________(填“Mg2＋”或“Cu2＋”)。(4)(2023·全国甲卷)酞菁和钴酞菁的分子结构如图所示。酞菁分子中所有原子共平面，其中p轨道能提供1对电子的N原子是________(填图中N原子的标号)。钴酞菁分子中，钴离子的化合价为________，氮原子提供孤对电子与钴离子形成________键。【答案】(1)Ag＋N2[Ag(NH3)2]OH=[Ag(NH3)2]＋＋OH－(2)先产生白色沉淀，加入氨水后，白色沉淀溶解(3)乙二胺的2个N原子提供孤电子对与金属离子形成配位键Cu2＋(4)③＋2配位【解析】(3)由于铜离子的半径较大且含有的空轨道多于镁离子，因此与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是Cu2＋。(4)已知酞菁分子中所有原子共平面，则其分子中所有的C原子和所有的N原子均为sp2杂化，且分子中存在大π键，其中标号为①和②的N原子均有1对电子占据了1个sp2杂化轨道，其p轨道只能提供1个电子参与形成大π键，标号为③的N原子的p轨道能提供1对电子参与形成大π键，标号为③的N原子形成的N—H易断裂从而电离出H＋；钴酞菁分子中，失去了2个H＋的酞菁离子与钴离子通过配位键结合成分子，因此，钴离子的化合价为＋2，氮原子提供孤电子对与钴离子形成配位键。考点3常见分子(或离子)的空间结构知识梳理价层电子对互斥模型1.概念(1)价层电子对在空间上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低。(2)孤电子对的排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。2.推测分子的空间结构其中：a是中心原子的价层电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数)，b是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，x是与中心原子结合的原子数。常见分子(或离子)的价层电子对互斥(VSEPR)模型和空间结构如表所示：价层电子对数σ键电子对数孤电子对数电子对的排列方式VSEPR模型名称分子或离子的空间结构名称实例220直线形直线形CO2、CS2、BeCl2330平面三角形平面三角形BF3、SO3、NOeq\o\al(－,3)、COeq\o\al(2－,3)21V形SO2、O3、NOeq\o\al(－,2)440四面体形正四面体形CH4、CCl4、NHeq\o\al(＋,4)31三角锥形NF3、NH3、H3O＋22V形H2O、H2S杂化轨道理论1.中心原子杂化轨道的类型(1)sp3杂化(2)sp2杂化(3)sp杂化2.典型分子中心原子的杂化类型杂化类型分子迁移spBeCl2CO2、HC≡CH等sp2SO3BF3、等sp3CH4CCl4、NHeq\o\al(＋,4)、SiCl4、SiH4等(1)SOeq\o\al(2－,4)、POeq\o\al(3－,4)中心原子都是sp3杂化。(2)NOeq\o\al(－,3)、COeq\o\al(2－,3)中心原子都是sp2杂化。(3)H2O(或H2S)、NH3(或PH3)的空间结构：分子杂化键角VSEPR结构H2O氧原子是sp3杂化，2个孤电子对分别占据2个杂化轨道由于孤电子对的排斥作用，使得键角小于109°28′，为105°V形NH3氮原子是sp3杂化，1个孤电子对占据1个杂化轨道由于孤电子对的排斥作用，使得键角小于109°28′，为107°三角锥形[常考判断]判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)CH4的键角是109°28′(√)(2)SO3分子是三角锥形(×)(3)碳酸分子中碳原子是sp2杂化(√)(4)烷烃中的碳原子都是sp3杂化(√)(5)金刚石中碳原子都是sp3杂化(√)(6)石墨中的碳原子都是sp杂化(×)(7)PCl3是三角锥形，PCl5是三角双锥形(√)(8)苯乙烯中最多有10个原子共平面(×)(9)POeq\o\al(3－,4)的空间结构为正四面体形(√)(10)ClOeq\o\al(－,2)的空间结构为V形(√)(11)ClOeq\o\al(－,4)中心原子杂化轨道类型为sp3(√)(12)HCHO与CO2分子中的中心原子的杂化轨道类型相同(×)(13)中C原子的杂化类型为sp2(×)(14)中采取sp3杂化的碳原子有2个(√)[及时巩固]比较下列分子或离子中键角大小。(1)H2O________H3O＋，NH3________NHeq\o\al(＋,4)。(2)SO3________CCl4，CS2________SO2。【答案】(1)＜＜(2)＞＞(1)已知ClOeq\o\al(－,2)为V形，中心氯原子周围有4对价层电子，ClOeq\o\al(－,2)中心氯原子的杂化轨道类型为________。(2)甲苯中C原子杂化轨道类型为___________________________________。(3)丙酮()分子中C原子杂化轨道类型为_____________。(4)草酸(H2C2O4)分子中C原子的杂化轨道类型为。(5)尿素(H2NCONH2)分子中C、N原子的杂化轨道类型依次为________、________。(6)下列推测H2S和BF3的空间结构都正确的是________(填字母)。A.直线形，三角锥形B.V形，三角锥形C.直线形，正四面体形D.V形，平面三角形(7)[Ni(NH3)6]SO4中配体的空间结构是____________，阴离子的空间结构是____________________________________________________。【答案】(1)sp3(2)sp3、sp2(3)sp2、sp3(4)sp2(5)sp2sp3(6)D(7)三角锥形正四面体形填空(1)BFeq\o\al(－,4)的空间结构是______________。(2)NHeq\o\al(－,2)的空间结构为______________。(3)SOeq\o\al(2－,4)的空间结构为______________。(4)分子中碳原子的杂化轨道类型是________。(5)化合物分子中发生sp2和sp3杂化的碳原子数目之比为________。(6)分子中碳原子的杂化轨道类型有________种。(7)分子中C原子的杂化轨道类型为________。(8)分子中碳原子和氧原子杂化类型分别为________、________。【答案】(1)正四面体形(2)V形(3)正四面体形(4)sp2、sp3(5)5∶1(6)3(7)sp2(8)sp2sp3中心原子杂化类型与分子(或离子)空间结构的判断1.中心原子杂化类型的判断(1)根据中心原子价层电子对数判断中心原子的价层电子对数依次为4、3、2，杂化类型依次为sp3、sp2、sp。(2)根据“杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数”进行判断①C原子2个σ键：sp杂化；3个σ键：sp2杂化；4个σ键：sp3杂化。如CH3CH3中的碳原子采取sp3杂化；乙烯和甲醛中的碳原子采取sp2杂化；苯环中的碳原子采取sp2杂化；乙炔分子中碳原子采取sp杂化。②N原子2个σ键：sp2杂化；3个σ键：sp3杂化。如H—N=N—H中N原子形成2个σ键，还有1个孤电子对，N原子的杂化类型为sp2。③O原子或S原子2个σ键：sp3杂化。如H2O2的分子结构式为H—O—O—H，O原子形成2个σ键，还有2个孤电子对，O原子的杂化类型为sp3。2.分子(或离子)空间结构的判断价层电子对数eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4sp3杂化\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(无孤电子对，正四面体形,1个孤电子对，三角锥形,2个孤电子对，V形)),＝3sp2杂化\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(无孤电子对，平面三角形,1个孤电子对，V形)),＝2sp杂化直线形))如OF2空间结构的判断：O原子的价层电子对数：eq\f(6＋2,2)＝4(sp3杂化)。氧原子形成2个σ键，有2个孤电子对，OF2的空间结构呈V形。考点4共价键的极性知识梳理非极性分子与极性分子的判断键的极性与分子的极性分子类型典型分子键的极性空间结构分子极性三原子分子O3、H2O、SO2极性键V形极性分子CS2、CO2极性键直线形非极性分子四原子分子NH3极性键三角锥形极性分子BF3、SO3极性键平面正三角形非极性分子P4非极性键正四面体形非极性分子五原子分子CH3Cl极性键四面体形极性分子CH4、CCl4极性键正四面体形非极性分子键的极性对化学性质的影响1.CF3COOH的酸性强于CCl3COOH，这是由于氟的电负性大于氯的电负性，C—F的极性大于C—Cl，导致三氟乙酸分子的羧基中的O—H的极性更大，更易电离出氢离子。2.羧酸分子中羧基所连基团中电负性大的原子越多，酸性越强，如酸性：CH2ClCOOH<CHCl2COOH<CCl3COOH。3.烃基(R—)是推电子基团，烃基越长推电子效应越大，使羧基中的羟基的极性越小，羧酸的酸性越弱。如酸性：HCOOH>CH3COOH>C2H5COOH。[及时巩固](2023·山东卷)下列分子属于极性分子的是(B)A.CS2 B.NF3C.SO3 D.SiF4【解析】CS2的空间结构为直线形，分子中正、负电荷中心重合，属于非极性分子，A不选；NF3的空间结构为三角锥形，分子中正、负电荷中心不重合，NF3属于极性分子，B选；SO3的空间结构为平面正三角形，分子中正、负电荷中心重合，SO3属于非极性分子，C不选；SiF4的空间结构为正四面体形，分子中正、负电荷中心重合，SiF4属于非极性分子，D不选。下列说法正确的是(D)A.键的极性：Cl—I＜Br—IB.P4为极性分子C.IF3是由极性键构成的非极性分子D.CCl4和CO2均为含有极性键的非极性分子【解析】电负性：Cl>Br，则键的极性：Cl—I>Br—I，A错误；P4为非极性分子，B错误；IF3是由极性键构成的极性分子，C错误。下列说法正确的是(D)A.Si—Cl是极性键，所以SiCl4为极性分子B.S8()为极性分子C.Cl2和SO3均属于非极性分子，所以它们在水中的溶解度都很小D.H2O是由极性键构成的极性分子【解析】SiCl4为非极性分子，A错误；S8为非极性分子，B错误；Cl2能溶于水，也能与水发生反应，SO3能与水发生反应，C错误。分子极性的判断1.共价键极性和分子极性的关系2.判断分子极性的方法(1)ABm型分子中，若中心原子化合价的绝对值等于该元素的价层电子数(最高正价)，该分子为非极性分子。如PCl3、PCl5分别为极性分子和非极性分子。(2)根据中心原子是否有孤电子对。对于ABm型分子，A为中心原子，若A上有孤电子对，则分子为极性分子，如H2O、NH3中O、N原子上分别有2个、1个孤电子对；若A上无孤电子对，则分子为非极性分子，如CH4、CO2、BF3中C、C、B原子上均无孤电子对。考点5分子间作用力知识梳理范德华力及其对物质性质的影响1.相对分子质量越大，范德华力越大组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，物质的熔、沸点升高。如熔、沸点：F2<Cl2<Br2<I2；CF4<CCl4<CBr4。2.分子的极性越大，范德华力也越大如CO是极性分子，N2是非极性分子，CO分子间的作用力大于N2，因此熔、沸点：CO>N2。氢键及其对物质性质的影响1.氢键的定义已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力叫作氢键。2.氢键表示方法通常用X—H…Y表示，其中X和Y为F、O、N等中的一种，“—”表示共价键，“…”表示氢键。HF分子间的氢键乙酸以分子间氢键缔合成的二聚体结构邻羟基苯甲醛分子内形成了氢键3.氢键形成条件氢原子两边的A原子和B原子所属元素通常具有很强的电负性和很小的原子半径。A、B的电负性越强、半径越小，形成的氢键就越强。4.氢键分类(1)分子间氢键(如)。(2)分子内氢键(如，其分子内氢键可表示为)。5.氢键对物质物理性质的影响(1)分子间形成氢键会使物质具有较高的熔、沸点①沸点：CH3CH2OH>CH3OCH3，原因是C2H5OH分子间形成了氢键。②如图所示，第二周期的NH3、H2O、HF的沸点分别与其同主族(ⅤA、ⅥA、ⅦA)的氢化物比较，沸点出现“反常的高”的原因是存在分子间氢键。(2)氢键会使物质更易溶于水如NH3、C2H5OH、CH3COOH、H2O2等易溶于水(该分子与水分子间形成了氢键)。(3)氢键与一些特殊现象①接近水的沸点时水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些(解释：接近水的沸点的蒸气中存在一定量的水分子因氢键而相互缔合，形成所谓的缔合分子)。②HF分子的相对分子质量测定结果比理论值偏大(解释：HF分子间通过氢键形成缔合分子，使测定结果偏大)。①氢键不是化学键，与化学键相比氢键是一种较弱的作用力。氢键的作用力一般大于范德华力。②邻羟基苯甲酸可以形成分子内氢键，对羟基苯甲酸可以形成分子间氢键。因此沸点：小于。③硝酸也可以形成分子内氢键。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。如乙醇(极性溶剂)易溶解乙酸、乙酸乙酯(极性溶质)；苯、四氯化碳等(非极性溶剂)易溶解Br2、I2、萘等(非极性溶质)。2.若存在氢键，则溶质和溶剂之间的氢键作用力越大，溶解性越好。如NH3极易溶于水。