專題四物質(zhì)結(jié)構(gòu)與元素周期律專題四物質(zhì)結(jié)構(gòu)與元素周期律第一部分第一部分 知能方法大提升知能方法大提升高考定位高考定位考點考題統(tǒng)計2013年命題趨勢2012年2011年2010年從近幾年的高考來看，該部分命題熱點主要集中在：(1)原子結(jié)構(gòu)及基本微粒間的關系；(2)化學鍵與化合物類型、物質(zhì)性質(zhì)間的關系；(3)元素推斷及化合物的性質(zhì)，“位、構(gòu)、性”三者的關系；(4)能量最低原理、電子排布式、電子排布圖、電離能、電負性等；(5)鍵、鍵、鍵的極性、分子極性、氫鍵、相似相溶原理、價層電子對互斥理論、雜化軌道理論、分子立體結(jié)構(gòu)等；(6)常見晶體的結(jié)構(gòu)特點、晶體類型和微粒間作用力強弱對物質(zhì)性質(zhì)的影響、晶體計算等。元素周期表中的重要規(guī)律及“位、構(gòu)，性”的關系四川、北京、課標、福建、廣東、江蘇、天津、浙江江蘇、安徽，福建、廣東、山東、重慶、海南山東、廣東、江蘇、福建、全國、四川、上海考點考題統(tǒng)計2013年命題趨勢2012年2011年2010年從近幾年的高考來看，該部分命題熱點主要集中在：(1)原子結(jié)構(gòu)及基本微粒間的關系；(2)化學鍵與化合物類型、物質(zhì)性質(zhì)間的關系；(3)元素推斷及化合物的性質(zhì)，“位、構(gòu)、性”三者的關系；(4)能量最低原理、電子排布式、電子排布圖、電離能、電負性等；(5)鍵、鍵、鍵的極性、分子極性、氫鍵、相似相溶原理、價層電子對互斥理論、雜化軌道理論、分子立體結(jié)構(gòu)等；(6)常見晶體的結(jié)構(gòu)特點、晶體類型和微粒間作用力強弱對物質(zhì)性質(zhì)的影響、晶體計算等。原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)安徽、福建、上海海南、課標、福建上海、安徽分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)全國、山東、浙江自選、江蘇安徽、海南、上海、山東、福建課標、福建晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)課標、全國、海南四川、江蘇、課標浙江、海南、全國、山東知識對接知識對接1原子的構(gòu)成微粒及其數(shù)量關系。2原子核外電子排布規(guī)律。3同主族、同周期元素的性質(zhì)。4元素的電離能、電負性。5共價鍵類型、極性與分子的極性。6雜化軌道理論、價層電子對互斥理論。7分子間的作用力與氫鍵。8晶體結(jié)構(gòu)及類型對物質(zhì)性質(zhì)的影響。1核外電子排布遵循哪些原理？答案(1)能量最低原理：原子核外的電子排布遵循構(gòu)造原理使整個原子的能量處于最低狀態(tài)；(2)泡利原理：1個原子軌道里最多只能容納2個電子，而且自旋方向相反；(3)洪特規(guī)則：當電子排布在同一能級的不同軌道時，總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道，而且自旋方向相同。2元素性質(zhì)周期性變化規(guī)律的內(nèi)容是什么？答案(1)原子半徑：同一周期元素從左到右，原子半徑越來越小；同一主族元素從上到下，原子半徑越來越大。(2)電離能：同一周期元素從左到右，電離能呈增大趨勢(A和A元素的第一電離能大于同周期相鄰元素的第一電離能)；同一主族元素從上到下，電離能逐漸減小。(3)電負性：同一周期元素從左到右，元素的電負性逐漸變大；同一主族元素從上到下，元素的電負性逐漸變小。3共價鍵有哪些類型？答案共價鍵的分類：(1)根據(jù)原子間形成共價鍵時共用電子對是否偏移(或根據(jù)形成共價鍵的原子是否屬于同種元素)分為極性鍵和非極性鍵；(2)根據(jù)形成共價鍵的原子軌道重疊方式的不同分為鍵和鍵；(3)根據(jù)形成共價鍵的共用電子對數(shù)的多少分為單鍵、雙鍵和叁鍵。4幾種常見晶體的結(jié)構(gòu)特征是什么？答案(1)金剛石晶體：空間正四面體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中每個碳原子與4個碳原子最近且距離相等，金剛石屬于原子晶體；(2)石墨晶體：平面層狀結(jié)構(gòu)，其中每個正六邊形占有的碳原子數(shù)平均為2個；(3)NaCl晶體：每個Na(Cl)周圍與它距離最近且相等的Cl(Na)有6個，每個Na周圍與它距離最近且相等的Na有12個，屬于離子晶體；(4)CsCl晶體：每個Cs(Cl)周圍與它距離最近且相等Cl(Cs)有8個，屬于離子晶體；(5)干冰晶體：每個CO2分子周圍與它距離最近且相等CO2分子有12個，屬于分子晶體。能力對接能力對接考點一元素周期表中的重要規(guī)律及“位、構(gòu)、性”的關系 常以原子序數(shù)、原子或離子半徑大小、離子氧化性或還原性強弱、物質(zhì)的組成、元素位置及化合價、化合物的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)推斷等為切入點進行考查?！镜淅?】 (2012江蘇，12)短周期元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大，X原子的最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子總數(shù)的3倍，Y原子的最外層只有2個電子，Z單質(zhì)可制成半導體材料，W與X屬于同一主族。下列敘述正確的是()。A元素X的簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性比W的強B元素W的最高價氧化物對應水化物的酸性比Z的弱C化合物YX、ZX2、WX3中化學鍵的類型相同D原子半徑的大小順序：rYrZrWrX解析短周期元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大，X原子的最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子總數(shù)的3倍，因此可確定X為氧元素；Y原子的最外層只有2個電子，且原子序數(shù)大于氧元素，則Y為Mg；Z單質(zhì)可制成半導體材料，應為Si；W與X屬于同一主族，則W為S元素。氧的非金屬性強于硫的，故H2O的熱穩(wěn)定性強于H2S，A項正確；同周期S非金屬性強于Si，H2SO4的酸性強于H2SiO3，B項錯誤；MgO是離子化合物，存在離子鍵，SiO2、SO3屬于共價化合物，存在共價鍵，C項錯誤；根據(jù)同周期、同主族元素原子的半徑大小的規(guī)律得出rMgrSirSrO，D項正確。答案AD【預測1】 (2012合肥第一次質(zhì)量檢測)X、Y、Z、W為四種短周期元素，它們在周期表中位于連續(xù)的四個主族，如圖所示。Z元素原子核外K層與M層電子數(shù)相等。下列說法中正確的是()。AY元素最高價氧化物對應的水化物化學式為H3YO4BY最簡單氣態(tài)氫化物的水溶液顯弱堿性C原子半徑由小到大的順序為：XZYOC；根據(jù)同周期的電負性的遞變規(guī)律可知，C、N、O三種元素的電負性從大到小的順序是ONC。(3)元素基態(tài)原子的最外層有3個未成對電子，次外層有2個電子，則其價電子構(gòu)型為2s22p3，元素符號為N，其基態(tài)氮原子的價電子排布式是2s22p3。(4)元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒有成對電子，只有一個未成對電子即價電子構(gòu)型為3d104s1，所以它的元素符號為Cu，其基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，其2價離子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d9(或Ar3d9)。答案(1)2(2)NOCONC(3)N2s22p3(4)Cu1s22s22p63s23p63d9(或Ar3d9) 1電負性的應用(1)判斷元素種類：一般來說，電負性1.8，為非金屬元素；電負性1.7時，形成離子鍵，兩元素電負性差值E(ns)，但書寫排布式時，應將(n1)d排在ns前。如Fe：正 確 應 為 1 s22 s22 p63 s23 p63 d64 s2， 錯 誤 的 是1s22s22p63s23p64s23d6。4同一周期，隨著原子序數(shù)的增加，元素的第一電離能呈現(xiàn)增大的趨勢，稀有氣體元素的第一電離能最大，堿金屬元素的第一電離能最小。但要注意反常情況：同周期元素第A族的元素的第一電離能大于第A族元素的第一電離能，同周期元素第A族元素的第一電離能大于第A族元素的第一電離能，如：BeB，NO，MgAl，PS等?？键c三分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 主要考查分子結(jié)構(gòu)中鍵和鍵、配位鍵、鍵的極性、分子的極性、分子間氫鍵、雜化軌道理論、價層電子對互斥理論和分子的立體結(jié)構(gòu)等?！镜淅?】 (2012高考試題匯編)請按所給的要求，回答下列問題：(1)在銅錳氧化物的催化下，CO被氧化成CO2，HCHO被氧化成CO2和H2O。根據(jù)等電子體原理，CO分子的結(jié)構(gòu)式為_。 H2O分子中O原子軌道的雜化類型為_。1 mol CO2中含有的鍵數(shù)目為_。2012江蘇，21(A)(2)甲醛(H2C=O)在Ni催化作用下加氫可得甲醇(CH3OH )。甲醇分子內(nèi)C原子的雜化方式為_，甲醇分子內(nèi)的OCH鍵角_(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子內(nèi)的OCH鍵角。2012山東，32(4)(3)過渡金屬配合物Ni(CO)n的中心原子價電子數(shù)與配體提供電子總數(shù)之和為18，則n_。CO與N2結(jié)構(gòu)相似，CO分子內(nèi)鍵與鍵個數(shù)之比為_。2012山東，32(3)解析(1)CO和N2(直線形結(jié)構(gòu))互為等電子體，根據(jù)等電子體理論，可寫出CO的結(jié)構(gòu)式為CO；H2O分子中O原子采取sp3雜化；CO2分子的結(jié)構(gòu)式為O=C=O，雙鍵中1個鍵，1個鍵，故1 mol CO2中所含鍵的數(shù)目為26.021023。(2)甲醇分子內(nèi)C的成鍵電子對為4，無孤電子對，雜化類型為sp3，甲醇分子內(nèi)OCH鍵角接近10928，甲醛分子的空間結(jié)構(gòu)為平面形，OCH鍵角接近120。(3)Ni有10個價電子，即配體CO提供8個電子(或4對孤電子對)故n4；CO中C和O為叁鍵，含有1個鍵、2個鍵?！绢A測3】 請按所給的要求，回答下列問題：(1)肼(N2H4)分子可視為NH3分子中的一個氫原子被NH2(氨基)取代形成的另一種氮的氫化物。NH3分子的空間構(gòu)型是_；N2H4分子中氮原子軌道的雜化類型是_。肼可用作火箭燃料，燃燒時發(fā)生的反應是N2O4(l)2N2H4(l)=3N2(g)4H2O(g)H1 038.7 kJmol1，若該反應中有4 mol NH鍵斷裂，則形成的鍵有_mol。肼能與硫酸反應生成N2H6SO4。N2H6SO4晶體類型與硫酸銨相同，則N2H6SO4的晶體內(nèi)不存在_(填標號)。a離子鍵 b共價鍵c配位鍵 d范德華力(3)H可與H2O形成H3O，H3O中O原子采用_雜化。H3O中HOH鍵角比H2O中HOH鍵角大，原因為_。解析(1)NH3的空間構(gòu)型是三角錐形，N2H4分子可看作兩個NH3分子脫去一個H2分子所得，氮原子采用sp3雜化方式結(jié)合。1 mol N2中含有2 mol 鍵，4 mol NH鍵斷裂即有1 mol N2H4反應，生成1.5 mol N2，則形成3 mol 鍵。硫酸銨晶體是離子晶體，則N2H6SO4晶體也是離子晶體，內(nèi)部不含有范德華力。1鍵和鍵數(shù)目的判斷共價單鍵均為鍵；共價雙鍵有一個鍵和一個鍵；共價叁鍵有一個鍵和兩個鍵。2雜化軌道理論(1)雜化軌道理論要點：只有能量相近的原子軌道才能進行雜化，雜化軌道能量相同；雜化前后軌道總數(shù)不變；雜化軌道只能用于形成鍵或用來容納未參與成鍵的孤電子對，不能用于形成鍵。(2)常見的雜化軌道類型與分子構(gòu)型的關系：雜化軌道類型雜化軌道構(gòu)型雜化軌道夾角分子、離子構(gòu)型示例sp直線形180直線形CO2BeCl2HgCl2sp2平面三角形120平面三角形BF3BCl3CH2Osp3正四面體形10928正四面體形CH4CCl4NH三角錐形NH3V形H2OH2S(3)判斷雜化軌道類型的一般方法：看中心原子有沒有形成雙鍵或叁鍵，如果有1個叁鍵，則其中有2個鍵，是sp雜化；如果有1個雙鍵，則其中有1個鍵，是sp2雜化；如果全部是單鍵，則是sp3雜化。雜化軌道數(shù)等于中心原子的孤對電子對數(shù)與相連的其他原子個數(shù)之和。若和為2，則中心原子sp雜化；若和為3，則中心原子sp2雜化；若和為4，則中心原子sp3雜化。如NH3，N原子有1對孤電子對，另外與3個氫原子成鍵，所以為134，為sp3雜化；再如CO2，C原子沒有孤電子對，與2個氧原子成鍵，所以為022，為sp雜化。(2)幾種分子或離子的立體構(gòu)型分子或離子中心原子的孤電子對數(shù)分子或離子的價層電子對數(shù)分子或離子的立體構(gòu)型名稱CO202直線形SO213V形續(xù)表5分子極性的判斷(1)完全由非極性鍵結(jié)合而成的分子是非極性分子(O3除外)；(2)由極性鍵結(jié)合而成的非對稱型分子一般是極性分子；(3)由極性鍵結(jié)合而成的完全對稱型分子為非極性分子；(4)對于ABn型分子，若中心原子A化合價的絕對值等于該元素原子最外層電子數(shù)，則為非極性分子，否則為極性分子。6氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)溶質(zhì)分子和溶劑分子間形成氫鍵，溶解度驟增，如氨氣極易溶于水；(2)分子間氫鍵的存在，使物質(zhì)的熔、沸點升高；(3)有些有機物分子可形成分子內(nèi)氫鍵，此時的氫鍵不能使物質(zhì)的溶、沸點升高。7相似相溶原理(1)極性分子易溶于極性溶劑，非極性分子易溶于非極性溶劑。(2)溶質(zhì)與溶劑結(jié)構(gòu)相似，溶解度較大。 考點四晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 主要考查常見晶體的結(jié)構(gòu)特點、晶體類型和微粒間作用力強弱對物質(zhì)性質(zhì)的影響以及有關晶體的計算等?！镜淅?】 (1)2012全國，27(1)(4)原子序數(shù)依次增大的短周期元素a、b、c、d和e中，a的最外層電子數(shù)為其周期數(shù)的二倍；b和d的A2B型氫化物均為V形分子，c的1價離子比e的1價離子少8個電子。元素a為_；c為_。由這些元素形成的雙原子分子為_。由這些元素形成的三原子分子中，分子的空間結(jié)構(gòu)屬于直線形的是_，非直線形的是_。(寫2種)這些元素的單質(zhì)或由他們形成的AB型化合物中，其晶體類型屬于原子晶體的是_，離子晶體的是_，金屬晶體的是_，分子晶體的是_。(每空填一種)(2)2011安徽，25W、X、Y、Z是四種常見的短周期元素，其原子半徑隨原子序數(shù)變化如圖所示。已知W的一種核素的質(zhì)量數(shù)為18，中子數(shù)為10；X和Ne原子的核外電子數(shù)相差1；Y的單質(zhì)是一種常見的半導體材料；Z的電負性在同周期主族元素中最大。X位于元素周期表中第_周期第_族；W的基態(tài)原子核外有_個未成對電子。X的單質(zhì)和Y的單質(zhì)相比，熔點較高的是_(寫化學式 ) ； Z 的 氣 態(tài) 氫 化 物 和 溴 化 氫 相 比 ， 較 穩(wěn) 定 的 是_(寫化學式)?！绢A測4】 (2012合肥二模，25)X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常見元素，其原子序數(shù)依次增大。X元素的一種核素的質(zhì)量數(shù)為12，中子數(shù)為6；Y元素是動植物生長不可缺少的、構(gòu)成蛋白質(zhì)的重要組成元素；Z的基態(tài)原子核外9個軌道上填充了電子，且核外有2個未成對電子，與X不同族；W是一種常見元素，可以形成3種氧化物，其中一種氧化物是具有磁性的黑色晶體。(1)常溫常壓下Z單質(zhì)是_晶體(填類型)，微粒間通過_形成晶體(填微粒間相互作用的類型)。Y2分子中存在鍵和鍵個數(shù)之比為_。(2)XH和YH屬于極性共價鍵，其中極性較強的鍵是_(X、Y用元素符號表示)。X的第一電離能比Y的_(填“大”或“小”)。(3)寫出X單質(zhì)與Z的最高價氧化物對應的水化物的濃溶液反應的化學方程式_。(4)W的基態(tài)原子的最外層電子排布式為_。(5)已知一種Y4分子結(jié)構(gòu)如圖所示：斷裂1 mol YY吸收167 kJ的熱量，生成1 mol YY放出942 kJ熱量。試寫出由Y4氣態(tài)分子變成Y2氣態(tài)分子的熱化學方程式_。 解析X是C元素，Y是N元素，Z是S元素，W是Fe元素。(1)硫單質(zhì)是分子晶體；N2中有NN，其中有1個鍵、2個鍵。(2)CH鍵和NH鍵極性較強的是NH鍵。C的第一電離能比N的小。(3)C與濃H2SO4加熱時反應生成CO2、SO2和H2O。(4)Fe基態(tài)原子最外層電子排布式為3d64s2。(5)N4(g)=2N2(g)H(16769422)kJmol1882 kJmol1。1晶體類型的判定方法(1)據(jù)各類晶體的概念判斷，即根據(jù)構(gòu)成晶體的粒子和粒子間的作用力類別進行判斷。如由分子通過分子間作用力形成的晶體屬于分子晶體；由原子通過共價鍵形成的晶體屬于原子晶體；由陰、陽離子通過離子鍵形成的晶體屬于離子晶體，由金屬陽離子和自由電子通過金屬鍵構(gòu)成的晶體屬于金屬晶體，或由金屬原子構(gòu)成的晶體屬于金屬晶體。(2)據(jù)各類晶體的特征性質(zhì)判斷：如低熔沸點的化合物屬于分子晶體；熔沸點較高，且在水溶液中或熔化狀態(tài)下能導電的化合物屬于離子晶體；熔沸點很高，不導電，不溶于一般溶劑的物質(zhì)屬于原子晶體；晶體能導電、傳熱、具有延展性的物質(zhì)屬于金屬晶體。2晶體熔、沸點高低的比較(1)不同類型晶體的熔、沸點高低一般規(guī)律：原子晶體離子晶體分子晶體；金屬晶體的熔、沸點差別很大，如鎢、鉑等沸點很高，汞、銫等熔、沸點很低。(2)原子晶體：由共價鍵形成的原子晶體中，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔、沸點越高。如熔點：金剛石碳化硅硅。 (3)離子晶體：一般地說，陰、陽離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子間的作用力就越強，其離子晶體的熔、沸點就越高，如熔點：MgOMgCl2NaClCsCl。(4)分子晶體：分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點就越高；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點反常的高。如H2OH2TeH2SeH2S。組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，其晶體熔、沸點就越高，如SnH4GeH4SiH4CH4。組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對分子質(zhì)量相近)，分子的極性越大，其晶體的熔、沸點越高，如CON2，CH3OHCH3CH3。(5)金屬晶體：金屬離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，則金屬鍵越強，金屬晶體熔、沸點就越高，如熔、沸點：NaMgrYrZrWrQC離子Y2和Z3的核外電子數(shù)和電子層數(shù)都不相同D元素W的最高價氧化物對應的水化物的酸性比Q的強解析由短周期的元素周期表可推出的元素為X：N、Y：O、Z：Al、W：S、Q：Cl。A.元素N、Al為主族元素，它們的最高正化合價等于其主族序數(shù)，A項正確；同周期元素原子半徑從左到右依次減小、同主族從上到下依次增大得出其原子半徑為：rAl rSrClrNrO，B項錯誤；離子O2和Al3都為10電子微粒，核外電子數(shù)和電子層數(shù)都相同，C項錯誤；元素S最高價氧化物對應的水化物H2SO4的酸性比元素Cl最高價氧化物對應的水化物HClO4的酸性弱，D項錯誤。答案A該題以“短周期元素在元素周期表中的相對位置”為載體，推測出各元素，然后根據(jù)元素周期律分析表中各元素性質(zhì)和相應原子結(jié)構(gòu)。