高考化学二轮复习 17 物质结构与性质考点研习课件.ppt

专题七物质结构与性质 1 考查内容 对本专题的考查 新课标区有两种情况 一种是必考省份 考查内容较多 选择题往往与必考内容综合考查 通常考查内容有原子结构 分子结构 第一电离能和电负性与元素的性质等 非选择题往往结合元素化合物推断 考查原子结构 分子结构 晶体结构等 另一种是选考省份 题型只有一道非选择题 考查形式为综合考查 考查的主要内容原子结构图式 分子结构和性质 晶体结构和性质 2 能力层级 高考试题对本专题的考查为理解层级 试题难度中等 1 热点预测 2013年高考仍将以元素周期表为基础 延续填空题的形式对结构知识进行系统考查 2 趋势分析 主要考查电子排布式 电离能 电负性的递变规律 共价键类型 杂化方式 分子空间构型等 预计2013年可能适当加大难度 会在晶胞结构方面进行加深 应予以关注 例1 2012年高考安徽卷 x y z w是元素周期表前四周期中的常见元素 其相关信息如下表 1 w位于元素周期表第 周期第 族 其基态原子最外层有 个电子 2 x的电负性比y的 填 大 或 小 x和y的气态氢化物中 较稳定的是 写化学式 3 写出z2y2与xy2反应的化学方程式 并标出电子转移的方向和数目 4 在x的原子与氢原子形成的多种分子中 有些分子的核磁共振氢谱显示有两种氢 写出其中一种分子的名称 氢元素 x y的原子也可共同形成多种分子和某种常见无机阴离子 写出其中一种分子与该无机阴离子反应的离子方程式 答案 1 四 2 2 小h2o 1 基态原子的核外电子排布的注意点洪特通过分析光谱实验得出 能量相同的原子轨道在全充满 如d10 半充满 如d5 和全空 如d0 时体系能量较低 原子较稳定 如cr原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1或 ar 3d54s1cu原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或 ar 3d104s1 2 元素第一电离能的周期性变化 1 同一周期 随着原子序数的增加 元素的第一电离能呈现增大的趋势 稀有气体元素的第一电离能最大 碱金属元素的第一电离能最小 但同周期元素第 a族的元素的第一电离能大于第 a族元素 同周期元素第 a族元素大于第 a族元素的电离能 2 同一主族 随着电子层数的增加 元素的第一电离能逐渐减小 如果某主族元素的in 1 in 则该元素的常见化合价为 n 过渡元素的价电子数较多 且各级电离能之间相差不大 过渡元素常表现多种化合价 如锰元素 2 7价 3 元素电负性的周期性变化元素原子的电负性越大 原子吸引键合电子的能力越强 对于短周期元素 同一周期 主族元素的电负性从左到右逐渐增大 同一主族 元素的电负性从上到下逐渐减小 1 元素周期表中电负性最大的元素是 次之的是 第一电离能最大的是 第一电离能最小的短周期元素是 已知m2 离子3d轨道上有5个电子 试推出 1 m原子的核外电子排布为 2 m原子的最外层电子数是 最高能级组中电子数是 3 m元素位于周期表中的第 周期 族 解析 元素电负性与其非金属性的递变规律一致 故电负性最大的元素是f 次之的是o 稀有气体原子难失去电子 结合同一族从上至下原子失电子能力增强 可知he的第一电离能最大 短周期元素中na失电子能力最强 第一电离能最小 m2 的3d轨道上有5个电子 m原子的外围电子排布应是3d54s2 该元素在第四周期 b族 答案 fo hena 1 1s22s22p63s23p63d54s2 2 27 3 四 b 例2 2012年高考福建卷 1 元素的第一电离能 al si 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右图所示 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 的球棍模型如下图所示 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 解析 1 同一周期元素自左向右第一电离能有增大趋势 故第一电离能al si 2 mn是25号元素 其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2 故mn2 的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5 3 硅烷形成的晶体是分子晶体 相对分子质量越大 分子间范德华力越强 沸点越高 4 由球棍模型可以看出 大黑球为b原子 灰球为o原子 小黑球为h原子 2号b原子形成3个键 采取sp2杂化 4号b原子形成4个键 采取sp3杂化 4号b原子三个sp3杂化轨道与除5号o原子外的三个o原子形成 键后还有一个空轨道 而5号o原子能提供孤电子对而形成配位键 由图示可以看出该结构可以表示为 b4h4o9 m 其中b为 3价 o为 2价 h为 1价 可知m 2 在晶体中na 与xm 之间为离子键 h2o分子间存在范德华力 而该阴离子能与水分子形成氢键 答案 1 2 1s22s22p63s23p63d5 或 ar 3d5 3 硅烷的相对分子质量越大 分子间范德华力越强 或其他合理答案 4 sp2 sp34 5 或5 4 2 ade 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 3 常见分子的极性 特别提醒 通常对于abn型分子 若中心原子最外层电子全部参与成键 则为非极性分子 若中心原子最外层电子部分成键则为极性分子 2 根据价层电子对互斥模型判断分子的结构 1 价层电子对互斥模型说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 不包括弧电子对 当中心原子无孤电子对时 两者的构型一致 当中心原子有孤电子对时 两者的构型不一致 2 运用价层电子对互斥模型可预测分子或离子的立体结构 但要注意判断其价层电子对数 对abm型分子或离子 其价层电子对数的判断方法为 氧族元素的原子作为中心原子a时提供6个价电子 作为配位原子b时不提供价电子 若为分子 电荷数为0 3 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 2 2012年高考江苏卷 一项科学研究成果表明 铜锰氧化物 cumn2o4 能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛 hcho 1 向一定物质的量浓度的cu no3 2和mn no3 2溶液中加入na2co3溶液 所得沉淀经高温灼烧 可制得cumn2o4 mn2 基态的电子排布式可表示为 2 在铜锰氧化物的催化下 co被氧化为co2 hcho被氧化为co2和h2o 根据等电子体原理 co分子的结构式为 h2o分子中o原子轨道的杂化类型为 1molco2中含有的 键数目为 3 向cuso4溶液中加入过量naoh溶液可生成 cu oh 4 2 不考虑空间构型 cu oh 4 2 的结构可用示意图表示为 2 co与n2是等电子体 n2的结构式为n n 从而推知co的结构式为c o 杂化轨道用于形成 键和容纳未成键电子 h2o分子中o原子形成2个 键 且有2对未成键电子 则o原子采取sp3杂化 co2的结构式为o c o 1molco2含有2mol 键 3 cu2 有空轨道 oh 能提供孤电子对 cu2 与oh 形成配位离子 cu oh 4 2 其结构可表示为 答案 1 1s22s22p63s23p63d5 或 ar 3d5 平面三角形 2 c o sp3 2 6 02 1023个 或2na 3 例3 2011年高考江苏卷 原子序数小于36的x y z w四种元素 其中x是形成化合物种类最多的元素 y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍 z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子 w的原子序数为29 回答下列问题 1 y2x2分子中y原子轨道的杂化类型为 1moly2x2含有 键的数目为 2 化合物zx3的沸点比化合物yx4的高 其主要原因是 3 元素y的一种氧化物与元素z的一种氧化物互为等电子体 元素z的这种氧化物的分子式是 4 元素w的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示 该氯化物的化学式是 它可与浓盐酸发生非氧化还原反应 生成配合物hnwcl3 反应的化学方程式为 解析 该题考查物质结构中原子轨道的杂化类型 键 等电子体 氢键及晶胞等知识点 y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍 可推知y是c 由x是形成化合物种类最多的元素知x是h 根据信息可写出z的价电子排布式 知z是n 29号元素w是cu 2 zx3 yx4分别是nh3 ch4 因nh3分子间存在氢键 故nh3的沸点高 3 y是c z是n c的氧化物co2与n的氧化物n2o是等电子体 答案 1 sp杂化3na或3 6 02 1023个 2 nh3分子间存在氢键 3 n2o 4 cuclcucl 2hcl h2cucl3 或cucl 2hcl h2 cucl3 非长方体 非正方体 晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定 如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形 其顶点 1个碳原子 对六边形的贡献为1 3 再如下图所示的正三棱柱形晶胞中 2 晶体结构 1 在所有类型的晶体中 只有分子晶体中才存在分子 而离子晶体 原子晶体和金属晶体中均不存在分子 因此nacl sio2等均为化学式 2 在nacl的晶体结构中 一个na 周围等距且最近的cl 有6个 这6个cl 的连线能够形成一个八面体 cl 在八面体的顶点 而na 在八面体的体心 3 石墨既不是原子晶体 也不是分子晶体 属于混合型晶体 层内每个碳原子通过共价键与3个碳原子相连 层间为分子间作用力 3 晶体熔 沸点高低的比较 1 不同类型晶体的熔 沸点高低的一般规律原子晶体 离子晶体 分子晶体 金属晶体的熔 沸点差别很大 如钨 铂等沸点很高 汞 铯等沸点很低 2 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 3 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 4 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 5 金属晶体金属离子半径越小 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 3 2012年武汉模拟 已知x y和z三种元素的原子序数之和等于48 x是有机物主要组成元素 x的一种1 1型气态氢化物分子中既有 键又有 键 z是金属元素 z的核电荷数小于28 且次外层有2个未成对电子 1 x在该氢化物中以 方式杂化 x和y形成的化合物的熔点应该 填 高于 或 低于 x氢化物的熔点 2 y在周期表中位于 z4 的核外电子排布式为 3 工业上利用zo2和碳酸钡在熔融状态下制取化合物m m可看做一种含氧酸盐 经x射线分析 m晶体的最小重复单位为正方体 如图 边长为4 03 10 10m 顶点位置为z4 所占 体心位置为ba2 所占 所有棱心位置为o2 所占 制备m的化学反应方程式是 z用元素符合表示 在m晶体中 ba2 的氧配位数 ba2 周围等距且最近的o2 的数目 为 晶体m密度的计算式为 g cm 3 z相对原子质量为48 解析 有机物的主要组成元素x为碳元素 z元素次外层有两个未成对电子且原子序数小于28 只能为过渡元素钛 位于周期表中第四周期 b族 根据原子序数和为48 可推知y为20号元素钙 1 x的该氢化物为乙炔 乙炔为直线形分子 碳原子以sp方式杂化 碳化钙是离子化合物 熔点高于碳的氢化物 2 钙元素在周期表中第四周期 a族 ti4 核外电子排布式为 1s22s22p63s23p6 3 用均摊法可以推出m的化学式为 答案 1 sp高于 2 第四周期 a族1s22s22p63s23p6 1 在写基态原子的电子排布图时 常出现以下错误 违反能量最低原理 违反泡利原理 违反洪特规则 违反洪特规则 2 当出现d轨道时 虽然电子按ns n 1 d np的顺序填充 但在书写电子排布式时 仍把 n 1 d放在ns前 如fe 1s22s22p63s23p63d64s2正确 fe 1s22s22p63s23p64s23d6错误 3 注意对比元素电子排布式 简化电子排布式 元素外围电子排布式的区别与联系 如fe的电子排布式 1s22s22p63s23p63d64s2 简化电子排布式 ar 3d64s2 外围电子排布式 3d64s2 4 同周期从左到右元素的第一电离能逐渐增大 但