第9讲物质结构MicrosoftWord文档.doc

第9讲 物质结构班级 姓名 学号 【考点透视】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、了解多电子原子中核外电子分层排布遵循的原理，能用电子排布式表示常见原子（136号）原子核外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周期表中元素金属性和非金属性的变化规律。4、理解离子键的含义，说明离子键的形成。5、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例子化合物的物理性质。6、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。了解极性键和非极性键,了解极性分子和非极性分子及其性质的差异。7、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。8、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。9、了解简单配合物的成键情况。10、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。11、用金属键的自由电子理论解释金属的一些物理性质。12、知道金属晶体的基本堆积方式，了解常见金属晶体的晶胞结构特征。13、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。14、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。15、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。16、了解分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响。17、了解氢键的存在对物质性质的影响。（一）原子核外电子排布一、能层与能级能 层(n)一二三四五六七符 号能 级(l)最 多 电 子 数二、电子云与原子轨道1电子云：电子在原子核外出现的概率密度分布。电子云是核外电子运动状态的形象化描述。2原子轨道：不同能级上的电子出现概率约为90%的电子云空间轮廓图。s电子的原子轨道呈 对称，ns能级各有1个原子轨道；p电子的原子轨道呈 形，np能级各有3个原子轨道，相互 （用px、py、pz表示）；nd能级各有 个原子轨道；nf能级各有 个原子轨道。例1. 下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是 A原子核外的电子象云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云Bs能级的原子轨道呈球形，所有s能级上的电子能量一样Cp能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，p能级原子轨道也在增多D与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大 三、核外电子排布规律1构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循下列顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f2能量最低原理：原子核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于最低状态。即在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。3泡利原理：每个原子轨道里最多只能容纳2个自旋方向相反的电子。4洪特规则：电子排布在同一能级的各个轨道时，优先占据不同的轨道，且自旋方向相同。（注意：全空、半充满或全充满状态能量最低最稳定）电子排布式的书写： （二）位、构、性之间的关系1、原子的电子构型和元素的分区2、电离能3、电负性例2 已知某元素的原子序数是25，写出该元素原子的价电子层电子排布式，指出该元素所属的周期和族。例3 用R代表短周期元素，R原子最外层的p亚层上的未成对电子只有2个。下列描述正确的是：A.R的氧化物都能溶于水 B. R的最高价氧化物所对应的水化物都是H2RO3C.R都是非金属元素 D. R的氧化物都能与NaOH溶液反应例4已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：（1）X元素原子基态时的电子排布式为 ，该元素的符号是 ；（2）Y元素原子的价层电子的轨道表示式为 ，该元素的名称是 ；（3）X与Z可形成化合物XZ3，该化合物的空间构型为 ；（三）离子键、离子晶体一 离子键：离子化合物：二、离子晶体1离子晶体：有阴阳离子通过离子键结合而成的晶体。2离子晶体中离子键的配位数（C.N.）:是指一个离子周围邻近的异电性离子的数目NaCl CSCl 3离子晶体中，离子间存在较强的离子键，故离子晶体硬度较大、难于压缩、难液化、难气化，具有较高的熔、沸点。三、晶格能1、定义：气态离子形成1mol离子晶体时释放的能量。2、规律：（1）离子电荷越 ，离子半径越 的离子晶体的晶格能越大。（2）晶格能越 ，形成的离子晶体越 ，熔点越 ，硬度越 。3、岩浆晶出规则：晶格能 的晶体，熔点较 ，更容易在岩浆冷却过程中先结晶析出。例5 NaF NaI MgO 均为离子化合物，根据以下数据，推知这三种化合物的熔点的高低顺序是：A. B. C. D. 例6 下图是从NaCl晶体结构图中分割出来的部分结构图，试判断符合晶体结构图的是 A B C D（四）共价键、分子的立体结构一、共价键：原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键。1共价键的本质：配位键形成条件：一原子中有 ，而另一原子中有可与孤对电子所在轨道相互重叠的 。2共价键的特征饱和性、方向性3共价键的分类(1)按键的极性分：(2)按电子云的重叠方式分：键：成键原子的电子云以 方式重叠形成的共价键，其特征是 。键：成键原子的电子云以 方式形成的共价键，其特征是 。(3)按两原子间成键的数目分：单键：单键全是键。双键一个是键，另一个是键。三键：一个是键，另两个是键。举例:二、键参数-键能、键长、键角三、价键理论和分子的立体结构1价层电子对互斥模型（VSEPR模型）：2杂化轨道理论： 杂化类型 sp3 sp2 sp 立体构型 正四面体 正三角形 直线形夹 角 10928 120 180举例:3.配位键的形成条件：a、“电子对给予体”含有孤对电子对 b、“电子对接受体”含有空轨道如：配位键的表示方法：配位键用“”表示，箭头由提供电子的原子指向接受电子的原子。 氨离子 四水合铜离子 四氨合铜离子4等电子体理论： 和 （或电子总数）均相同的分子或离子称为等电子体，等电子体具有相似的化学键特征、空间构型和化学性质。根据已知一些分子结构可以推测出另一些与它等电子的分子空间构型，如CO32为平面三角形结构，可以推知等电子体的 也应是平面三角形结构。举例:班级 姓名 学号 例7（2011全国新课标卷）氮化硼（BN）是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF3和BN，如下图所示：请回答下列问题：1. 由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是_ 、_ ；2. 基态B原子的电子排布式为_ ；B和N相比，电负性较大的是_，BN中B元素的化合价为_；3. 在BF3分子中，F-B-F的键角是_，B原子的杂化轨道类型为_，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF4的立体结构为_ ；4. 在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为_，层间作用力为_；5. 六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，则立方氮化硼晶胞中含有_个氮原子、_个硼原子。例8：(1)某研究性学习小组探究SbCl3、SbCl5、SnCl4三种化合物的成键特点，其中正确的是_。A观察常温下的状态。SbCl5是苍黄色液体，SnCl4为无色液体。结论：SbCl5和SnCl4都是离子化合物B测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔点依次为73.5、2.8 、33。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是离子化合物C将SbCl3、SbCl5、SnCl4溶解于水中，滴入HNO3酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物D测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的水溶液，发现它们都可以导电。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物(2)针对上述正确的实验结论，可判断SbCl3和SnCl4中Sb和Sn的杂化类型分别是_、_。（五）分子间作用力、分子晶体一、分子的极性极性分子 如: 非极性分子如:例92012全国大纲理综化学卷6下列关于化学键的叙述 ，正确的一项是A. 离子化合物中一定含有离子键 B. 单质分子中均不存在化学键C. 含有极性键的分子一定是极性分子 D. 含有共价键的化合物一定是共价化合物 二、分子间作用力（范德华力）分子晶体:如干冰 冰三、氢键:是除范德华力之外的另一种分子间作用力。分子间氢键: 分子内氢键:如: 如:四、物质相互溶解规律：1、“相似相溶”规律：非极性物质一般易溶于非极性溶剂，极性溶质一般易溶于极性溶剂。2、若存在氢键，溶质和溶剂之间的氢键作用力越大，溶解性越好。3、分子结构相似的物质，相互的溶解性好4、若溶质遇水能反应将增加其在水中的溶解度五、无机含氧酸分子的酸性把含氧酸的化学式写成（HO）m ROn，就能根据n值判断常见含氧酸的强弱。n值越大，酸性越强。例10：氮、磷、砷是同族元素，该族元素单质及其化合物在农药、化肥等方面有重要应用。(1)砷原子核外电子排布式为_。(2)K3Fe(CN)6晶体中Fe3+与CN之间的键型为_，该化学键能够形成的原因是_。(3)已知：CH4SiH4NH3PH3沸点(K)101.7161.2239.7185.4分解温度(K)8737731073713.2分析上表中四种物质的相关数据，请回答： CH4和SiH4比较，NH3和PH3比较，沸点高低的原因是_。 CH4和SiH4比较，NH3和PH3比较，分解温度高低的原因是_，结合上述数据和规律判断，一定压强下HF和HCl的混合气体降温时_先液化。（六）化学键与晶体类型一、金属键：金属晶体中原子之间的化学作用力叫做金属键。1、电子气理论解释金属的一些物理性质电子气理论它把金属键形象地描绘成从金属原子上“脱落”下来的大量价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。举例：2、金属晶体的原子堆积模型原子在二维平面内排列方式原子在三维平面内不同堆积方式形成的晶胞晶胞类型的 名 称晶胞中金属原子数金属原子的配位数原子的空间利用率非密置层密置层四四种晶体比较晶 体 类 型离 子 晶 体原 子 晶 体分 子 晶 体金 属 晶 体构 成 微 粒微粒间作用力有否分子式导 电 性熔化时键的变化物质种类五物质的熔、沸点的比较：(1)由晶体结构来确定：首先分析物质所属的晶体类型，其次抓住决定同一类晶体熔、沸点高低的决定因素。一般规律： 晶体 晶体 晶体。如：SiO2 NaCl CO2(干冰)；同属原子晶体，一般键长越 ，键能越 ，共价键越 ，晶体的熔、沸点越 。如：金刚石 二氧化硅 石墨同类型的离子晶体，离子电荷数越 ，阴、阳离子核间距越 ，则离子键越 ，晶体的熔、沸点一般越 。如：MgO NaCl；分子组成和结构相似的分子晶体,一般相对分子质量越 ,分子间作用力越 ,晶体熔、沸点越 ，如：F2Cl2Br2I2。但要注意氢键的存在出现反常，如：HCl HBr HI HF；H2S H2Se H2O；PH3 AsH3 NH3。在同分异构体中，一般支链越 ，熔沸点越 ，如正戊烷 异戊烷 新戊烷；互为同分异构体的芳香烃及其衍生物，其溶沸点高低顺序是邻 间 对位化合物。金属晶体：金属原子的价电子数越 ，原子半径越 ，金属键越 ，熔、沸点越 。如：Na Mg Al。(2)根据物质在同条件下的状态不同。一般熔、沸点：固液气。例11：下列关于晶体的说法正确的组合是 分子晶体中都存在共价键 在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低 离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中肯定没有离子键 CaTiO3晶体中(晶胞结构如图所示)每个Ti4+和12个O2-相紧邻 SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合 晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 氯化钠熔化时离子键被破坏A B C D 班级 姓名 学号 例12 （2011海南高考）铜是重要金属，Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途，如CuSO4溶 液常用作电解液、电镀液等。请回答以下问题：（1）CuSO4可由金属铜与浓硫酸反应制备，该反应的化学方程式为_；（2）CuSO4粉末常用来检验一些有机物中的微量水分，其原因是_；（3）SO42-的立体构型是_，其中S原子的杂化轨道类型是_；（4）元素金（Au）处于周期表中的第六周期，与Cu同族，Au原子最外层电子排布式为_；一种铜合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为_；该晶体中，原子之间的作用力是_；（5）上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构为CaF2的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为_。巩固练习1.有A、B、C、D四种元素，其原子序数依次增大，且质子数均小于18。A元素原子的最外层只有1个电子，该元素阳离子与N3核外电子排布相同；B元素原子核外各轨道上均无成单电子；C元素原子的价电子排布为ns2np1；D的核外电子构型与Ar相同。(1)写出A、C、D的元素符号：A_，C_，D_。(2)写出B元素原子的电子排布式 D元素原子的电子排布图 (3)A、B、C、D第一电离能由小到大的顺序为(填元素符号)_ _，电负性由小到大的顺序为(填元素符号)_ _。2.（2011南通三模）已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大，其中A、B、C、D、E为不同主族的元素。A、C的最外层电子数都是其电子层数的2倍，B的电负性大于C，透过蓝色钴玻璃观察E的焰色反应为紫色，F的基态原子中有4个未成对电子。（1）基态的F3+核外电子排布式是 。（2）B的气态氢化物在水中的溶解度远大于A、C的气态氢化物，原因是 。（3）化合物FD3是棕色固体、易潮解、100左右时升华，它的晶体类型是 ；化合物ECAB中的阴离子与AC2互为等电子体，该阴离子的电子式是 。（4）FD3与ECAB溶液混合，得到含多种配合物的血红色溶液，其中配位数为5的配合物的化学式是 （5）化合物EFF(AB)6是一种蓝色晶体，下图表示其晶胞的（E未画出）。该蓝色晶体的一个晶胞中E的个数为 。 F2 F3 AB3金属镁有许多重要的用途，法国化学家维多克格利雅因发明了在有机合成方面用途广泛的格利雅试剂而荣获诺贝尔化学奖，格利雅试剂的结构简式可表示为RMgX，它是金属镁和卤代烃反应的产物，简称格氏试剂，它在醚的稀溶液中以单体形式存在，并与二分子醚络合，在浓溶液中以二聚体存在，结构如下图： (1)上述2种结构中均存在配位键，把你认为是配位键的用“”标出。(2)下列比较中正确的是A金属键的强弱：MgAl B基态原子第一电离能：MgAlC金属性：MgAl D晶格能：NaClMgCl24.（2011福建高考）氮元素可以形成多种化合物。回答以下问题：（1）基态氮原子的价电子排布式是_。（2）C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是_。（3）肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物。NH3分子的空间构型是_；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是_。肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是： N2O4(l)2N2H4(l)=3N2(g)4H2O(g) H=1038.7kJmol1 若该反应中有4mol NH键断裂，则形成的键有_mol。肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4的晶体内不存在_a. 离子键 b. 共价键 c. 配位键 d. 范德华力（4）图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点（见图2），分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是_（填标号）。a. CF4 b. CH4 c. NH4 d. H2O5.（2012淮安三测）过渡元素及其化合物的应用研究是目前科学研究的前沿之一。试回答下列问题：（1）原子序数小于36的过渡元素A和B，在周期表中位于同一族，且原子序数B比A多1，基态B原子中含有三个未成对电子。请写出B元素在周期表中的位置为 ，A2在基态时外围电子（价电子）排布式为 。（2）氯化铬酰（CrO2Cl2）熔点：96 .5，沸点：117，能与CH3COCH3（丙酮）、CS2等互溶。则固态CrO2Cl2属于 晶体。已知CS2与NO2+互为等电子体，则1mol NO2+中含有键数目为 。（3）二氧化钛作光催化剂能将居室污染物甲醛、苯等有害气体可转化为二氧化碳和水，达到无害化。有关甲醛、苯、二氧化碳及水说法正确的是 。a水的沸点比甲醛高得多，是因为水分子