專題十六物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 第五單元 PART1 考綱展示 1 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì) 1 了解原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 能級(jí)分布和排布原理 能正確書寫1 36號(hào)元素原子核外電子 價(jià)電子的電子排布式和軌道表達(dá)式 2 了解電離能的含義 并能用以說明元素的某些性質(zhì) 3 了解電子在原子軌道之間的躍遷及其簡(jiǎn)單應(yīng)用 4 了解電負(fù)性的概念 并能用以說明元素的某些性質(zhì) 2 化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu) 1 理解離子鍵的形成 能根據(jù)離子化合物的結(jié)構(gòu)特征解釋其物理性質(zhì) 2 了解共價(jià)鍵的形成 極性 類型 鍵和 鍵 了解配位鍵的含義 3 能用鍵能 鍵長 鍵角等說明簡(jiǎn)單分子的某些性質(zhì) 4 了解雜化軌道理論及簡(jiǎn)單的雜化軌道類型 sp sp2 sp3 5 能用價(jià)層電子對(duì)互斥理論或者雜化軌道理論推測(cè)簡(jiǎn)單分子或離子的空間結(jié)構(gòu) 考綱展示 3 分子間作用力與物質(zhì)的性質(zhì) 1 了解范德華力的含義及對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響 2 了解氫鍵的含義 能列舉存在氫鍵的物質(zhì) 并能解釋氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響 4 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 1 了解晶體的類型 了解不同類型晶體中結(jié)構(gòu)微粒 微粒間作用力的區(qū)別 2 了解晶格能的概念 了解晶格能對(duì)離子晶體性質(zhì)的影響 3 了解分子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系 4 了解原子晶體的特征 能描述金剛石 二氧化硅等原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系 5 理解金屬鍵的含義 能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質(zhì) 了解金屬晶體常見的堆積方式 6 了解晶胞的概念 能根據(jù)晶胞確定晶體的組成并進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算 高頻考點(diǎn)探究 1 原子核外電子的 三個(gè)原理 及其表示方法 1 三個(gè)原理 能量最低原理 泡利原理 洪特規(guī)則 2 基態(tài)原子核外電子排布的表示方法 核心透析 考點(diǎn)一原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì) 2 電離能 1 電離能的應(yīng)用 圖16 1 2 第一電離能的周期性 圖16 2 3 電負(fù)性的應(yīng)用 圖16 3 典例探究 黃銅是人類最早使用的合金之一 主要由Zn和Cu組成 第一電離能I1 Zn 填 大于 或 小于 I1 Cu 原因是 3 2017 全國卷 節(jié)選 回答下列問題 元素K的焰色反應(yīng)呈紫紅色 其中紫色對(duì)應(yīng)的輻射波長為 填標(biāo)號(hào) nm A 404 4B 553 5C 589 2D 670 8E 766 5 基態(tài)K原子中 核外電子占據(jù)最高能層的符號(hào)是 占據(jù)該能層電子的電子云輪廓圖形狀為 K和Cr屬于同一周期 且核外最外層電子構(gòu)型相同 但金屬K的熔點(diǎn) 沸點(diǎn)等都比金屬Cr低 原因是 解析 1 基態(tài)Li原子能量最低 而電子排布圖中D圖所示狀態(tài)為基態(tài) 處于激發(fā)態(tài)的電子數(shù)越多 原子能量越高 A中只有1個(gè)1s電子躍遷到2s軌道 B中1s軌道中的兩個(gè)電子一個(gè)躍遷到2s軌道 另一個(gè)躍遷到2p軌道 C中1s軌道的兩個(gè)電子都躍遷到2p軌道 故C表示的原子能量最高 Li 核電荷數(shù)較大 對(duì)核外電子的吸引力大 導(dǎo)致其半徑小于H 2 Zn為30號(hào)元素 價(jià)層電子數(shù)為12 則電子排布式為 Ar 3d104s2 答案 1 DC Li 核電荷數(shù)較大 2 Ar 3d104s2 大于Zn核外電子排布為全滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 較難失電子 3 A N球形K原子半徑較大且價(jià)電子數(shù)較少 金屬鍵較弱 Zn的電子排布式為 Ar 3d104s2 Cu的電子排布式為 Ar 3d104s1 故Zn的第一電離能比Cu大 3 紫色波長在400 430nm間 因此結(jié)合選項(xiàng)知A項(xiàng)正確 基態(tài)K原子的價(jià)電子排布式為4s1 故其核外電子占據(jù)的最高能層為第四層 其能層的符號(hào)是N 因占據(jù)N能層的電子填充在s軌道 能級(jí) 上 其電子云輪廓圖為球形 K和Cr雖屬于同一周期 且核外最外層電子構(gòu)型相同 但因金屬K的原子半徑較大且價(jià)電子數(shù)較少 金屬鍵較弱 故K的熔點(diǎn) 沸點(diǎn)等都比金屬Cr低 變式 1 基態(tài)B原子的價(jià)電子軌道表示式為 第二周期第一電離能比B高的元素有種 2 基態(tài)鈦原子核外共有種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不相同的電子 價(jià)電子排布式為 與鈦同周期的元素中 基態(tài)原子的未成對(duì)電子數(shù)與鈦相同的有種 3 基態(tài)Cu 的核外價(jià)電子排布式為 Be B Al的第一電離能由大到小的順序是 硒 硅均能與氫元素形成氣態(tài)氫化物 若 Si H 中共用電子對(duì)偏向氫元素 氫氣與硒反應(yīng)時(shí)單質(zhì)硒是氧化劑 則硒與硅的電負(fù)性相對(duì)大小為Se 填 或 Si 4 基態(tài)Fe原子的未成對(duì)電子數(shù)為 圖16 4所示為第四周期某主族元素的第一至五電離能數(shù)據(jù) 該元素是 I3遠(yuǎn)大于I2的原因是 圖16 4 2 原子核外有幾個(gè)電子其電子就有幾種運(yùn)動(dòng)狀態(tài) Ti原子核外有22個(gè)電子 所以其原子核外電子有22種運(yùn)動(dòng)狀態(tài) Ti原子價(jià)電子為3d 4s電子 3d能級(jí)上有2個(gè)電子 4s能級(jí)上有2個(gè)電子 其價(jià)電子排布式為3d24s2 Ti位于第四周期 Ti原子未成對(duì)電子數(shù)是2 與鈦同周期的所有元素的基態(tài)原子中 未成對(duì)電子數(shù)與鈦相同的元素有Ni Ge Se共3種 3 Cu的原子序數(shù)為29 原子的核外電子排布式為 Ar 3d104s1 失去一個(gè)電子后基態(tài)Cu 的核外價(jià)電子排布式為3d10 Be與B處于同一周期 同一周期自左到右的第一電離能有增大的趨勢(shì) 但Be的2s能級(jí)處于全滿狀態(tài) 2p能級(jí)處于全空狀態(tài) 穩(wěn)定性好 故第一電離能Be B B與Al處于同一主族 同一主族自上而下第一電離能逐漸減小 即B Al Si H 中共用電子對(duì)偏向氫元素 說明非金屬性H Si 氫氣與硒反應(yīng)時(shí)單質(zhì)硒是氧化劑 說明非金屬性Se H 即非金屬性Se Si 非金屬性越強(qiáng)電負(fù)性越大 則硒與硅的電負(fù)性相對(duì)大小為Se Si 4 鐵為26號(hào)元素 基態(tài)Fe原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2 3d中有4個(gè)未成對(duì)電子 根據(jù)圖示第四周期某主族元素的第一至五電離能數(shù)據(jù) 電離能突變?cè)诘谌婋x能 故該元素為第四周期第 A族元素 該元素是Ca I3遠(yuǎn)大于I2的原因是Ca原子失去2個(gè)電子以后達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 再失去1個(gè)電子很困難 1 鍵參數(shù)對(duì)分子性質(zhì)的影響 核心透析 考點(diǎn)二分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 圖16 5 2 中心原子價(jià)層電子對(duì) N 的求解方法 1 計(jì)算法 先求中心原子孤電子對(duì)數(shù) 0 5 a xb N 孤電子對(duì)數(shù) 鍵數(shù) 2 電子式或結(jié)構(gòu)式法 先寫出分子相應(yīng)的電子式或結(jié)構(gòu)式 觀察后再用N 孤電子對(duì)數(shù) 鍵數(shù)計(jì)算 3 價(jià)態(tài)法 若中心原子的化合價(jià)絕對(duì)值等于其價(jià)電子數(shù) 則N 鍵數(shù) 3 中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù) 雜化類型與粒子的立體構(gòu)型 4 配位鍵與配位化合物的結(jié)構(gòu) 以 Cu NH3 4 SO4為例 圖16 6 5 分子構(gòu)型與分子極性的關(guān)系6 等電子原理等電子體具有相似的化學(xué)鍵特征 其物理性質(zhì)相似 化學(xué)性質(zhì)不同 常見等電子體有 圖16 7 7 分子間的作用力范德華力 氫鍵與共價(jià)鍵的比較 典例探究 例2 1 2018 全國卷 節(jié)選 LiAlH4是有機(jī)合成中常用的還原劑 LiAlH4中的陰離子空間構(gòu)型是 中心原子的雜化形式為 LiAlH4中 存在 填標(biāo)號(hào) A 離子鍵B 鍵C 鍵D 氫鍵 2 2018 全國卷 節(jié)選 ZnF2具有較高的熔點(diǎn) 872 其化學(xué)鍵類型是 ZnF2不溶于有機(jī)溶劑而ZnCl2 ZnBr2 ZnI2能夠溶于乙醇 乙醚等有機(jī)溶劑 原因是 圖16 8 3 中心原子上非羥基氧原子數(shù)目越多 酸性越強(qiáng) 所以酸性強(qiáng)弱 H5IO6乙酸 乙醛 方法技巧 圖16 9 1 晶胞組成的計(jì)算方法 均攤法 核心透析 考點(diǎn)三晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 2 典型晶體模型 3 物質(zhì)的熔 沸點(diǎn)比較及規(guī)律 1 不同類型的晶體 一般來講 熔 沸點(diǎn) 原子晶體 離子晶體 分子晶體 2 同類晶體 原子晶體看成鍵原子半徑和 半徑和越小 晶體的熔 沸點(diǎn)越高 硬度越大 離子晶體依據(jù)靜電原理進(jìn)行分析 一般地說 陰 陽離子的電荷數(shù)越多 離子半徑越小 則離子鍵越強(qiáng) 相應(yīng)的晶格能越大 熔 沸點(diǎn)越高 分子晶體中 組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì) 相對(duì)分子質(zhì)量越大 熔 沸點(diǎn)越高 分子間存在氫鍵的物質(zhì)熔 沸點(diǎn)高些 典例探究 例3 1 2018 全國卷 節(jié)選 Li2O是離子晶體 其晶格能可通過圖16 10的Born Haber循環(huán)計(jì)算得到 可知 Li原子的第一電離能為kJ mol 1 OO鍵鍵能為kJ mol 1 Li2O晶格能為kJ mol 1 圖16 10 2 2018 全國卷 節(jié)選 金屬Zn晶體中的原子堆積方式如圖16 11所示 這種堆積方式稱為 六棱柱底邊邊長為acm 高為ccm 阿伏伽德羅常數(shù)的值為NA Zn的密度為g cm 3 列出計(jì)算式 3 2017 全國卷 節(jié)選 我國科學(xué)家最近成功合成了世界上首個(gè)五氮陰離子鹽 N5 6 H3O 3 NH4 4Cl 用R代表 R的晶體密度為dg cm 3 其立方晶胞參數(shù)為anm 晶胞中含有y個(gè) N5 6 H3O 3 NH4 4Cl 單元 該單元的相對(duì)質(zhì)量為M 則y的計(jì)算表達(dá)式為 圖16 11 4 2017 全國卷 節(jié)選 MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu) 如圖16 12 其中陰離子采用面心立方最密堆積方式 X射線衍射實(shí)驗(yàn)測(cè)得MgO的晶胞參數(shù)為a 0 420nm 則r O2 為nm MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu) 晶胞參數(shù)為a 0 448nm 則r Mn2 為nm 5 2016 全國卷 節(jié)選 某鎳白銅合金的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖16 13所示 晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為 若合金的密度為dg cm 3 晶胞參數(shù)a nm 圖16 12 圖16 13 1 2018 全國卷 硫及其化合物有許多用途 相關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)如下表所示 回答下列問題 1 基態(tài)Fe原子價(jià)層電子的電子排布圖 軌道表達(dá)式 為 基態(tài)S原子電子占據(jù)最高能級(jí)的電子云輪廓圖為形 命題考向追蹤 歷年動(dòng)態(tài) 2 根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論 H2S SO2 SO3的氣態(tài)分子中 中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)不同于其他分子的是 3 圖16 17 a 為S8的結(jié)構(gòu) 其熔點(diǎn)和沸點(diǎn)要比二氧化硫的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高很多 主要原因?yàn)?a b c 圖16 17 3 鐵 鈷 鎳等金屬及其化合物在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛 回答下列問題 1 鐵 鈷 鎳的基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)最多的是 2 酞菁鈷分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖16 19所示 中心離子為鈷離子 酞菁鈷分子中與鈷離子通過配位鍵結(jié)合的氮原子的編號(hào)是 填1 2 3 4 三種非金屬原子的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?用相應(yīng)的元素符號(hào)表示 氮原子的雜化軌道類型為 2019預(yù)測(cè) 圖16 19 3 Fe CO x常溫下呈液態(tài) 熔點(diǎn)為 20 5 沸點(diǎn)為103 易溶于非極性溶劑 據(jù)此可判斷Fe CO x 晶體屬于 填晶體類型 若配合物Fe CO x的中心原子價(jià)電子數(shù)與配體提供電子數(shù)之和為18 則x 4 NiO FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型與氯化鈉的相同 Ni2 和Fe2 的離子半徑分別為69pm和78pm 則熔點(diǎn)NiO 填 或 FeO 原因是 5 NiAs的晶胞結(jié)構(gòu)如圖16 20所示 Ni的配位數(shù)為 若阿伏伽德羅常數(shù)的值為NA 晶體密度為 g cm 3 則該晶胞中最近的Ni之間的距離為cm 寫出計(jì)算表達(dá)式 圖16 20 常見的太陽能電池有單晶硅太陽能電池 多晶硅太陽能電池 GaAs太陽能電池及銅銦鎵硒薄膜太陽能電池等 1 基態(tài)亞銅離子 Cu 的價(jià)層電子排布式為 高溫下CuO容易轉(zhuǎn)化為Cu2O 試從原子結(jié)構(gòu)角度解釋原因 2 H2O的沸點(diǎn)高于H2Se的沸點(diǎn) 42 其原因是 3 GaCl3和AsF3的立體構(gòu)型分別是 教師備用習(xí)題