高考化学大二轮总复习 专题十六 物质结构与性质（选考）课件.ppt

专题十六物质结构与性质(选考),1.原子结构与性质：(1)认识原子核外电子的运动状态，了解电子云、电子层(能层)、原子轨道(能级)的含义；(2)了解多电子原子核外电子分层排布遵循的原理，能用电子排布式表示136号元素的原子和离子的基态核外电子排布；(3)了解主族元素第一电离能、电负性等性质的周期性变化规律，能根据元素电负性说明元素的金属性和非金属性的周期性变化规律。,考纲要求,2.化学键与物质的性质：(1)理解离子键、共价键的含义，能说明离子键、共价键的形成；(2)了解NaCl型和CsCl型离子晶体的结构特征，能用晶格能解释典型离子化合物的某些物理性质；(3)了解共价键的主要类型键和键，能用键能、键长、键角等数据说明简单分子的某些性质(对键和键之间相对强弱的比较不作要求)；(4)了解键的极性和分子的极性，了解极性分子和非极性分子的某些性质差异；(5)能根据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构型(对d轨道参与杂化和AB5型以上复杂分子或离子的空间构型不作要求)；(6)了解“等电子原理”的含义，能结合实例说明“等电子原理”的应用；,(7)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；(8)能用金属键的自由电子理论解释金属的某些物理性质；(9)知道金属晶体的基本堆积方式，了解简单晶体的晶胞结构特征(晶体内部空隙的识别、与晶胞的边长等晶体结构参数相关的计算不作要求)；(10)了解简单配合物的成键情况(配合物的空间构型和中心原子的杂化类型不作要求)。,3.分子间作用力与物质的性质：(1)知道分子间作用力的含义，了解化学键和分子间作用力的区别；(2)知道分子晶体的含义，了解分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响；(3)了解氢键的存在对物质性质的影响(对氢键相对强弱的比较不作要求)；(4)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。,考点一基态原子的核外电子排布,栏目索引,考点二元素的电离能和电负性,考点三两大理论与分子构型,考点四微粒作用与分子性质,考点五微粒作用与晶体结构,考点一基态原子的核外电子排布,知识精讲,1.排布规律(1)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：1s22s22p63s23p63d104s24p2。(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。如：Cu：Ar3d104s1,(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_。2.2015福建理综，31(3)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。,题组集训,1s22s22p63s23p63d3(或Ar3d3),1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2,3.2015全国卷，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。4.2015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。,电子云,2,三,A族,1s22s22p3,1,5.2015浙江自选模块，15(1)Cu2的电子排布式是_。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Ar3d9。,1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9,6.2014新课标全国卷，37(2)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_。解析基态Fe原子的核外电子排布式为Ar3d64s2，其中3d轨道有4个轨道未充满，含有4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Ar3d5。检验Fe3时，Fe3与SCN形成配合物而使溶液显血红色。,4,1s22s22p63s23p63d5,或Ar3d5,血红色,7.2014江苏，21(A)(1)Cu基态核外电子排布式为_。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原子的基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，故Cu核外基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或Ar3d10。,Ar3d10或1s22s22p63s23p63d10,8.2014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_。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A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Ne3s23p2。,三,A,2,1s22s22p63s23p2或Ne3s23p2,9.2014四川理综，8(1)XY2是红棕色气体，Y基态原子的电子排布式是_。10.2014福建理综，31(1)基态硼原子的电子排布式为_。解析B的原子序数为5，故其基态原子的电子排布式为1s22s22p1。,1s22s22p4或Ne2s22p4,1s22s22p1或Ne2s22p1,11.2014浙江自选模块，15(1)节选31Ga基态原子的核外电子排布式是_。,1s22s22p63s23p63d104s24p1或Ar3d104s24p1,方法归纳,“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：3d54s1Mn：3d54s2Cu：3d104s1Zn：3d104s2,考点二元素的电离能和电负性,知识精讲,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kJmol1。(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到的周期性变化。,ns1,ns2np6,(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，第一电离能有逐渐的趋势，稀有气体的第一电离能最，碱金属的第一电离能最；同主族从上到下，第一电离能有逐渐的趋势。,增大,大,小,减小,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A族、第A族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素。如Be、N、Mg、P。,(3)元素电离能的应用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。判断元素的化合价如果某元素的In1In，则该元素的常见化合价为n价，如钠元素I2I1，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；同一主族从上到下，元素电负性呈现的趋势。,增大,减小,(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_。2.2014新课标全国卷，37(1)改编在N、O、S中第一电离能最大的是_。,题组集训,H、C、O,N,3.2014四川理综，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_。解析第三周期元素中第一电离能最大的主族元素为Cl。,Cl,4.2013新课标全国卷，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)。,K,F,5.2013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。6.2013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”)。,3,三,A,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_。,a,8.2013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,知识精讲,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。,2.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。,3.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。,1.2015全国卷，37(3)节选CS2分子中，C原子的杂化轨道类型是_。2.2015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_。3.2015江苏，21(A)(2)节选CH3COOH中C原子轨道杂化类型为_。,题组集训,sp,V形,sp3,sp3和sp2,4.2014江苏，21(A)(3)节选醛基中碳原子的轨道杂化类型是_。5.2014新课标全国卷，37(3)节选乙醛中碳原子的杂化类型为_。6.2014四川理综，8(2)已知XY2为红棕色气体，X与H可形成XH3，则XY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_。,sp2,sp3、sp2,V形,O,7.2014新课标全国卷，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_。,sp3,HNO2、,H2SO3,HNO3,8.2013福建理综，31(3)中阳离子的空间构型为_，阴离子的中心原子轨道采用_杂化。,三角锥形,sp3,9.2013山东理综，32(3)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为_和_。10.2013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_，YZ的空间构型为_。,sp2,sp3,sp3,正四面体,知识精讲,考点四微粒作用与分子性质,1.共价键(1)共价键的类型按成键原子间共用电子对的数目分为单键、双键、三键。按共用电子对是否偏移分为极性键、非极性键。按原子轨道的重叠方式分为键和键，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。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。键角：在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角。,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)键、键的判断由轨道重叠方式判断“头碰头”重叠为键，“肩并肩”重叠为键。由共用电子对数判断单键为键；双键或三键，其中一个为键，其余为键。由成键轨道类型判断s轨道形成的共价键全部是键；杂化轨道形成的共价键全部为键。,(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：,(5)配位键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。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；,配合物如Cu(NH3)4SO4,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、Cu2、Zn2、Ag等。,2.分子性质(1)分子的极性分子构型与分子极性的关系,(2)溶解性“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。“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ROH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HClOHClO2HClO3”或“,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。范德华力一般饱和性和方向性，而氢键则饱和性和方向性。,没有,有,(2)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,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，克服分子间作用力使物质熔化和汽化就需要更的能量，熔沸点越。但存在氢键时分子晶体的熔沸点往往反常地。,大,多,高,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：XHY(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。,自由电子,(2)金属晶体：通过金属键作用形成的晶体。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，半径越，金属键越，熔沸点越高，如熔点：NaMgAl，LiNaKRbCs。金属键的强弱可以用金属的原子化热来衡量。,多,小,强,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,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。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。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。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：熔点：固态物质液态物质；沸点：液态物质气态物质。,题组集训,1.2015全国卷，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：,分子,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。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。,3,2,12,4,2.2014新课标全国卷，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a0.405nm，晶胞中铝原子的配位数为_。列式表示Al单质的密度_gcm3。,16,12,3.2014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_。,12,4.2014四川理综，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_。,21,5.2014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.立方相氮化硼含有键和键，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BN键均为共价键d.两种晶体均为分子晶体解析立方相氮化硼晶体的硬度大小与是否含有键和键无关，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BN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。答案bc,(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_。解析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3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。,平面三角形,层状结构中没有自由移动的电子,(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_。解析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。,sp3,高温、高压,6.2014新课标全国卷，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_。,解析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812个，故化学式为Cu2O，O为2价，则Cu为1价。答案1,(5)这5种元素形成的一种11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_。解析含有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1