高考化学 专题七 物质结构与性质课件.ppt

专题七物质结构与性质 一 原子结构与性质1 某元素的原子序数为29 则 1 该元素符号为 2 核外电子排布式为 3 有 个电子层 个能级 价电子排布式是 有 个未成对电子 4 在周期表中的位置是 第 周期 第 族 区 cu 1s22s22p63s23p63d104s1 7 3d104s1 1 4 b ds 4 2 试用 或 表示元素c n o si的下列关系 1 第一电离能 2 电负性 3 非金属性 4 气态氢化物的稳定性 si c o n si c n o si c n o sih4 ch4 nh3 h2o 二 分子结构与性质分析下列化学式 选出划线元素符合要求的物质 a h3b h2 c cl2d h4e 2h4f n2 1 既有 键 又有 键的是 2 sp3杂化的是 sp2杂化的是 sp杂化的是 3 分子构型为正四面体的是 为平面形的是 为直线形的是 4 分子间存在氢键的物质是 能作配体形成配位键的是 5 含有极性键的非极性分子是 n o be c c e f a b d e c d b e c f a b a b c d e 三 晶体结构与性质1 nacl晶胞边长为acm 在1mol晶胞中 1 含有 na 1个na 周围与其距离最近并且距离相等的cl 有 个 形成 构型 1个na 周围与其距离最近并且距离相等的na 有 个 两个cl 间的最近距离为 2 密度为 2 用 或 表示下列物质的熔沸点关系 1 mg al 2 mgcl2 nacl 3 nh3 ash3 4 金刚石 石墨 4mol 6 正八面体形 12 一 基态原子的核外电子排布1 表示方法 s 2 排布三原则 1 能量最低原理 2 泡利原理 3 洪特规则 3 有关第一电离能和电负性的两种递变性 二 与分子结构有关的三种理论1 杂化轨道理论 1 基本观点 杂化轨道成键满足原子轨道最大重叠原理 杂化轨道形成的共价键更加牢固 2 杂化轨道类型与分子构型的关系 2 价层电子对互斥理论 1 基本观点 分子中中心原子的价电子对 包括成键电子对和孤电子对 由于相互排斥作用 尽可能趋向彼此远离 2 价电子对数的计算 价电子对数 成键电子对 中心原子的孤电子对数 注意 氧族元素的原子作为中心原子时提供6个价电子 作为配位原子时不提供价电子 若为分子 电荷数为0 若为阳离子 则减去电荷数 如n n 若为阴离子 则加上电荷数 如s n 3 价层电子对互斥理论在判断分子构型中的应用 3 等电子原理 1 基本观点 原子总数相同 价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征 具有许多相近的性质 2 实例 如s p为等电子体 其中心原子均采用sp3杂化 离子构型均为正四面体形 三 分子的性质与微粒间作用力1 分子极性和化学键的极性的关系 2 三种作用力及对物质性质的影响 四 四种晶体的比较 判断下列叙述是否正确或完成需填内容一 原子结构与性质高考频次 1 考查基态原子的核外电子排布 1 2012 福建高考 基态mn2 的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5 分析 mn是25号元素 其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2或 ar 3d54s2 失去最外层的2个电子 即得mn2 1s22s22p63s23p63d5或 ar 3d5 2 2011 福建高考 基态氮原子的价电子排布式是1s22s22p3 分析 价电子排布式不是电子排布式 所以基态氮原子的价电子排布式应为2s22p3 2 考查元素的性质 3 2011 福建高考 c n o三种元素第一电离能从大到小的顺序是c n o 分析 第2周期到第4周期中 第 a族元素的原子第一电离能比第 a族和第 a族大 所以c n o三种元素第一电离能从大到小的顺序是n o c 4 2011 新课标全国卷 b和n相比 电负性较大的是n 分析 在同一周期中从左到右电负性增大 二 分子结构与性质高考频次 1 考查共价键与分子构型 5 2011 福建高考 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 则n2h4分子中氮原子轨道的杂化类型是sp2 分析 n2h4分子中氮原子形成的化学键均为单键 故为sp3杂化 6 2013 四川高考 cs2中 键与 键数目之比为2 1 分析 cs2的结构式为s c s 分子中双键含有一个 键和一个 键 因此 键与 键数目之比为1 1 2 考查物质的性质 7 2011 江苏高考 化合物nh3的沸点比化合物ch4的高 其主要原因是氨气分子间范德华力大 使沸点升高 分析 化合物nh3的沸点比化合物ch4的高 其主要原因是氨气分子间能形成氢键 使沸点升高 三 晶胞结构与晶体性质高考频次 1 考查晶胞中微粒数目 8 据报道 只含镁 镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性 鉴于这三种元素都是常见元素 从而引起广泛关注 该晶体的结构可看作由镁原子和镍原子在一起进行面心立方最密堆积 如图 试写出该晶体的化学式 图中 碳原子用小球 镍原子用大球 镁原子用大球 分析 mgcni3 mg位于立方体的顶点 每个顶点为8个立方体共用 每个只占有1 8 故mg的个数为8 1 ni位于立方体的面心 每个面心为2个立方体共用 每个只占有1 2 故ni的个数为6 3 c位于立方体的体心 为1个立方体占有 故c的个数为1 所以晶体的化学式为mgcni3 2 考查晶体的性质 9 2012 山东高考 下列关于金属及金属键的说法正确的是 a 金属键具有方向性与饱和性b 金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用c 金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子d 金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光 分析 选b a项 金属键是金属离子和自由电子之间的作用 自由电子属于整个晶体 不具有方向性和饱和性 c项 金属导电是因为在外加电场作用下 自由电子的定向移动 d项 金属具有光泽的原因是金属对光的反射 10 2013 重庆高考 熔点 mgbr2mgbr2 sicl4 热点考向1化学键与分子结构 典题训练 1 2012 福建高考 1 元素的第一电离能 alsi 填 或 2 基态mn2 的核外电子排布式为 3 硅烷 sinh2n 2 的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示 呈现这种变化关系的原因是 4 硼砂是含结晶水的四硼酸钠 其阴离子xm 含b o h三种元素 的球棍模型如图所示 在xm 中 硼原子轨道的杂化类型有 配位键存在于原子之间 填原子的数字标号 m 填数字 硼砂晶体由na xm 和h2o构成 它们之间存在的作用力有 填序号 a 离子键b 共价键c 金属键d 范德华力e 氢键 解题指导 解答本题要明确以下四点 1 电离能是衡量原子或离子失电子能力的标度 越容易失电子 第一电离能越大 2 分子晶体的沸点是由范德华力 氢键和分子极性等因素决定的 3 根据球棍模型和元素的成键数目写出xm 的结构 再根据化合价求出m的数值 4 根据孤电子对和空轨道的存在判断配位键 解析 1 al是活泼金属 容易失去电子 第一电离能小 硅是非金属 不容易失去电子 第一电离能大 2 mn是25号元素 其电子排布式为 ar 3d54s2 失去最外层的2个电子 即得mn2 ar 3d5 3 硅烷为分子晶体 其组成和结构相似 相对分子质量越大 范德华力越大 沸点越高 4 h可以形成1个共价键 o可以形成2个共价键 b可以形成3个共价键 所以最小的球为氢原子 共4个 颜色浅的大球为氧原子 共9个 颜色深的大球为硼原子 共4个 其化学式为 h4b4o9 m h为 1价 b为 3价 o为 2价 所以1 4 3 4 2 9 m 得m 2 硼原子正常形成3个共价键 采用sp2杂化 4号硼原子形成了4个共价键 四面体构型 采用sp3杂化 其中1个共价键为配位键 5号氧原子形成2个共价键 所以其中1个共价键为配位键 即4号和5号原子之间的共价键为配位键 na 和xm 之间以离子键结合 结晶水之间存在范德华力和氢键 答案 1 2 1s22s22p63s23p63d5或 ar 3d5 3 硅烷的相对分子质量越大 范德华力越大 沸点越高 答案合理即可 4 sp2和sp34 5或 5 4 2 a d e 2 2013 漳州一模 a e是周期表中1号 36号的元素 它们的原子序数依次递增且分别位于前四周期的各个周期中 对它们的性质及结构的描述如下 a原子的基态只有一种形状的电子云 并容易形成共价键 b原子的最外电子层的电子排布可表示为nsnnpn 其元素最高正化合价与最低负化合价的代数和为0 c与b同周期 其第一电离能高于周期表中与之相邻的所有元素 d元素在周期表中位于c元素的下一周期 其电负性在同周期元素中最大 e原子最外电子层只有未成对电子 其内层所有轨道全部充满 但并不是第 a族元素 1 请写出e原子基态的电子排布式 2 a与c形成的最简单化合物 甲 分子的立体结构是 其中c原子的杂化方式是 3 a与d元素形成的化合物 乙 与甲相比 沸点较低的是 写化学式 原因是 4 b元素可形成b70单质 它在一定条件下吸收可见光后可高效杀灭癌细胞 有望成为癌症治疗药物的候选材料 它与金属钾掺杂在一起的化合物 其晶胞如图所示 白球位于立方体的体心和顶点 小黑球位于立方体的面上 则该化合物中b70与钾原子个数比为 解题指导 1 切入点 正确推断a原子 推断a原子的方法为 a e分别位于前四周期的各个周期中 原子序数依次递增 基本可以确定a在第1周期 可能为h a原子的基态只有一种形状的电子云 则只能为球形电子云 即原子中只有s电子 只有s电子的原子只有h和he a容易形成共价键 则只能为h 2 关注点 正确认识晶胞结构 运用分摊法计算晶胞中原子数目 解析 1 a原子的基态只有一种形状的电子云 说明a中只有s电子 并容易形成共价键 说明a为氢元素 b原子的最外电子层的电子排布可表示为nsnnpn 则最外电子层的排布式为2s22p2 为碳元素 c与b同周期 则c为第2周期元素 第一电离能高于周期表中与之相邻的所有元素 则c为氮元素 d元素在周期表中位于c元素的下一周期 其电负性在同周期元素中最大 d为氯元素 e原子最外电子层只有未成对电子 其内层所有轨道全部充满 但并不是第 a族元素 则e的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或 ar 3d104s1 为铜元素 2 a与c形成的最简单化合物为nh3 分子中氮原子的杂化方式为sp3杂化 3 与hcl相比 nh3分子间存在氢键 导致了其熔沸点的升高 4 在晶胞中 钾原子位于立方体的面上 因此钾原子数为2 6 6 c70个数为8 1 2 则b70与钾原子个数比为1 3 答案 1 1s22s22p63s23p63d104s1或 ar 3d104s1 2 三角锥形sp3杂化 3 hclnh3分子之间存在氢键 hcl分子间不存在氢键 4 1 3 方法总结 1 判断分子极性的方法 1 由非极性键构成的双原子分子一定是非极性分子 如h2 o2等 2 由极性键构成的分子可能是极性分子或非极性分子 若分子的空间构型呈对称结构 则为非极性分子 如co2 ch4等 若分子的空间构型不对称 则为极性分子 如nh3 ch3cl等 2 判断分子或离子中中心原子的杂化轨道类型的一般方法 1 看中心原子有没有形成双键或三键 如果有1个三键 则其中有2个 键 用去了2个p轨道 则为sp杂化 如果有1个双键则其中有1个 键 则为sp2杂化 如果全部是单键 则为sp3杂化 2 由分子的空间构型结合价电子对互斥理论判断 没有填充电子的空轨道一般不参与杂化 1对孤电子对占据1个杂化轨道 如nh3为三角锥形 且有一对孤电子对 即4条杂化轨道应呈正四面体形 为sp3杂化 热点考向2物质结构综合考查 典题训练 3 2012 新课标全国卷 a族的氧 硫 硒 se 碲 te 等元素在化合物中常表现出多种氧化态 含 a族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途 请回答下列问题 1 s单质的常见形式为s8 其环状结构如图所示 硫原子采用的轨道杂化方式是 2 原子的第一电离能是指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最低能量 o s se原子的第一电离能由大到小的顺序为 3 se原子序数为 其核外m层电子的排布式为 4 h2se的酸性比h2s 填 强 或 弱 气态seo3分子的立体构型为 离子的立体构型 5 h2seo3的k1和k2分别为2 7 10 3和2 5 10 8 h2seo4第一步几乎完全电离 k2为1 2 10 2 请根据结构与性质的关系解释 h2seo3和h2seo4第一步电离程度大于第二步电离的原因 h2seo4比h2seo3酸性强的原因 6 zns在荧光体 光导体材料 涂料 颜料等行业中应用广泛 立方zns晶体结构如图所示 其晶胞边长为540 0pm 密度为g cm 3 列式并计算 a位置s2 与b位置zn2 之间的距离为pm 列式表示 解题指导 解答本题时应注意物质的空间构型与杂化方式有关 zns晶体结构中四个zn2 在体内的四个小立方体的中心 不在同一平面上 解析 1 因为s8为环状立体结构 所以为sp3杂化 2 元素的非金属性越强 第一电离能越大 所以第一电离能由大到小的顺序为o s se 3 se是34号元素 m层电子排布式为3s23p63d10 4 h2se的酸性比h2s强 seo3杂化方式为sp2 空间构型为平面三角形 s杂化方式为sp3 空间构型为三角锥形 5 第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子 h2seo3和h2seo4可表示为 ho 2seo和 ho 2seo2 h2seo3中的se为 4价 而h2seo4中的se为 6价 正电性更高 导致se o h中o的电子更向se偏移 因此h2seo4更易电离出h 6 晶胞密度 4 1g cm 3 设m为晶胞边长 过b向上面作垂线 构成直角三角形 两边分别为 4m 1 4m 即可求出斜边为 4m 4 540 0pm 135pm 答案 1 sp3 2 o s se 3 343s23p63d10 4 强平面三角形三角锥形 5 第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子 h2seo3和h2seo4可表示为 ho 2seo和 ho 2seo2 h2seo3中的se为 4价 而h2seo4中的se为 6价 正电性更高 导致se o h中o的电子更向se偏移 因此h2seo4更易电离出h 6 4 1135 4 2013 泉州二模 已知r w x y z是周期表中前四周期元素 它们的原子序数依次递增 r的基态原子中占据哑铃形原子轨道的电子数为1 w的氢化物的沸点比同族其他元素氢化物的沸点高 x2 与w2 具有相同的电子层结构 y元素原子的3p能级处于半充满状态 z 的电子层都充满电子 请回答下列问题 1 写出z的基态原子的外围电子排布式 2 r的某种钠盐晶体 其阴离子am 含r w h三种元素 的球棍模型如图所示 在am 中 r原子轨道杂化类型有 m 填数字 3 经x射线探明 x与w形成化合物的晶体结构与nacl的晶体结构相似 x2 的配位原子所构成的立体几何构型为 4 往z的硫酸盐溶液中加入过量氨水 可生成 z nh3 4 so4 下列说法正确的是 a z nh3 4 so4中所含的化学键有离子键 极性键和配位键b 在 z nh3 4 2 中z2 给出孤电子对 nh3提供空轨道c z nh3 4 so4组成元素中第一电离能最大的是氧元素d 与互为等电子体 空间构型均为四面体 5 固体ycl5的结构实际上是和构成的离子晶体 其晶体结构与cscl相似 若晶胞边长为acm 则晶胞的密度为g cm 3 解题探究 1 如何根据球棍模型推断阴离子am 的化学式 提示 am 含b o h三种元素 根据价键特点 原子半径最小 形成一个价键的是h 形成两个价键的是o 剩余原子为b 如图所示 根据离子中各元素的化合价可以确定离子所带电荷数 2 如何根据nacl的晶胞结构推断mgo中mg2 的配位数 提示 nacl和mgo晶体结构相似 mg2 的配位数就是mg2 周围最近的o2 数目 可根据na 周围cl 数进行分析 正确掌握nacl的结构是解题的关键 解析 1 w的氢化物的沸点比同族其他元素氢化物的沸点高 且可形成w2 则w为o r的基态原子中占据哑铃形原子轨道的电子数为1 即含有1个p电子 则r的核外电子排布为1s22s22p1 因此r为b x2 与w2 具有相同的电子层结构 则x为mg y元素原子的3p能级处于半充满状态 即最外层电子排布为3s23p3 为p z 的电子层都充满电子 应为cu 2 阴离子am 中 氧原子形成两个价键 氢原子形成一个价键 因此可以确定离子为b4o9 根据b的化合价为 3 氧的化合价为 2 氢的化合价为 1 可以确定m 2 3 x与w形成化合物为mgo 结构与nacl相似 在nacl晶体中 每个na 周围最近的cl 数是6个 这6个cl 构成正八面体 因此mg2 的配位原子所构成的立体几何构型也是正八面体 4 向cuso4溶液中加入过量氨水 可生成 cu nh3 4 so4 在 cu nh3 4 so4中 n h之间和s o之间以极性共价键结合 cu2 和nh3之间以配位键结合 cu nh3 4 2 和s之间以离子键结合 a正确 在 cu nh3 4 2 中 nh3分子中的氮原子给出孤电子对 cu2 提供空轨道 结合形成配位键 b错误 在 cu nh3 4 so4中 第一电离能最大的是氮元素 c错误 5 固体pcl5是pc和pc构成的离子晶体 晶胞结构如图所示 在晶胞中含有1个相当于2分子pcl5 因此 答案 1 3d104s1 2 sp2 sp32 3 正八面体 4 a d 5 方法总结 1 均摊法确定晶胞的组成 1 原则 晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有 那么 每个晶胞对这个原子分得的份额就是 2 方法 晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献 2 晶体熔 沸点高低的比较方法 1 原子晶体 由共价键形成的原子晶体中 原子半径小的键长短 键能大 晶体的熔 沸点高 如熔点 金刚石 碳化硅 硅 2 离子晶体 一般地说 阴阳离子的电荷数越多 离子半径越小 则离子间的作用力就越强 其离子晶体的熔 沸点就越高 如熔点 mgo mgcl2 nacl cscl 3 分子晶体 分子间作用力越大 物质的熔 沸点越高 具有氢键的分子晶体熔 沸点反常的高 如h2o h2te h2se h2s 组成和结构相似的分子晶体 相对分子质量越大 熔 沸点越高 如snh4 geh4 sih4 ch4 组成和结构不相似的物质 相对分子质量接近 分子的极性越大 其熔 沸点越高 如co n2 ch3oh ch3ch3 4 金属晶体 金属离子半径越小 离子电荷数越多 其金属键越强 金属熔 沸点就越高 如熔 沸点 na mg al 金属晶体的熔 沸点差别很大 如钨 铂等熔 沸点很高 汞 铯等熔 沸点很低 1 前中国科学院院长卢嘉锡与法裔加拿大科学家gignere巧妙地利用尿素 h2nconh2 和h2o2形成化合物h2nconh2 h2o2 不但使h2o2稳定下来 而且其结构也没有发生改变 得到了可供衍射实验的单晶体 已知h2o2的结构式为h o o h 下列说法中不正确的是 a h2nconh2与h2o2是通过氢键结合的b h2o2分子中只含 键 不含 键c h2o2既有氧化性又有还原性d h2nconh2 h2o2属于离子晶体 解析 选d 由题目可知 h2nconh2与h2o2结合过程中没有生成新物质 故二者没有形成化学键 通过氢键结合 a对 h2o2分子中只有单键 没有双键 b对 h2o2中o为 1价 c对 h2nconh2 h2o2中只含有非金属元素 不存在离子键 不属于离子晶体 2 钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体 结构如图所示 有关说法不正确的是 a 该晶体属于离子晶体b 晶体的化学式为ba2o2c 该晶体晶胞结构与nacl相似d 与每个ba2 距离相等且最近的ba2 共有12个 解析 选b 由晶胞结构及 均摊法 计算 一个晶胞中含ba2 6 8 4 含 12 1 4个 故晶体化学式是bao2 3 2013 宁德一模 1 a b c d是周期表中前10号元素 它们的原子半径依次减小 d能分别与a b c形成电子总数相等的多原子分子m n w 且在m n w分子中 a b c原子都采取sp3杂化 a b c的第一电离能由小到大的顺序为 用元素符号表示 互为等电子体 的电子式为 n的沸点比其同族相邻氢化物沸点高的主要原因是 w分子的空间构型的名称是 2 e f g三元素的原子序数依次增大 它们原子的最外层电子排布均为4s1 f元素基态原子电子排布式为 e元素单质的晶体堆积模型为 填字母 向g的硫酸盐溶液中通入过量n气体 可生成 g n 4 2 不考虑空间构型 g n 4 2 的结构可用示意图表示为 用元素符号表示 解析 1 四种元素中d的原子半径最小 与a b c可形成电子数相等的三种分子 则d为氢元素 可形成10电子的三种分子 可能为ch4 nh3 h2o hf中的三种 在m n w分子中 a b c原子都采取sp3杂化 结合原子半径的关系 则m n w依次为ch4 nh3 h2o a b c依次为c n o 由于氮原子2p轨道为半充满状态 因此c n o三种元素中第一电离能n最大 为碳元素形成的离子 电子式为因此的电子式为 nh3分子间可形成氢键 因此其沸点高于同族相邻氢化物的沸点 水分子空间构型为v形 2 e f g三元素的原子序数依次增大 它们原子的最外层电子排布均为4s1 则三种元素分别为k cr cu 铬原子基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或 ar 3d54s1 金属钾晶体为体心立方堆积 选b 向cuso4溶液中通入过量nh3 可生成 cu n