高考化学一轮复习（夯实基础+考点串讲+方法提升+真题集训）选修第1节 原子结构与分子结构课件 鲁科版.ppt

选修物质结构与性质 第1节原子结构与分子结构 考纲展示 1 能规范书写常见元素 1 36号 原子核外电子的电子排布式和轨道表示式 2 运用原子核外电子跃迁等解释某些实际问题 3 用电离能 电负性等解释元素的某些性质 4 掌握周期表各区 周期 族的原子核外电子排布规律及元素性质的递变规律 5 了解共价键的形成 能用键能 键长 键角等说明简单分子的某些性质 6 了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型 sp sp2 sp3 7 能用价层电子对互斥理论或杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的空间构型 8 了解化学键和分子间作用力的区别 9 了解氢键的存在对物质性质的影响 能列举含有氢键的物质 本节目录 考点串讲 深度剖析 真题集训 把脉高考 教材回顾 夯实双基 学科规律 方法提升 一 原子结构与性质 构建双基 二 化学键与分子结构 和晶体结构 提示 1 能量最低原理 原子的电子排布遵循构造原理使整个原子的能量处于最低状态 2 泡利不相容原理 一个原子轨道里最多只能容纳两个电子 而且两个电子的自旋方向相反 3 洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时 总是优先单独占据一个轨道 而且自旋方向相同 2012 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 体验高考 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 解析 解答本题应首先根据原子结构特征以及化合物性质推断出各元素 然后根据要求解答 根据原子的核外电子排布特征推知x为c元素 y的最外层电子排布式为2s22p4 为o元素 z的质子数为11 为na元素 w的白色氢氧化物为fe oh 2 w为fe元素 1 fe位于第4周期第 族 其基态原子最外层电子数为2 2 同周期元素自左向右电负性逐渐增大 稀有气体元素除外 元素的非金属性逐渐增强 则电负性c o 元素的非金属性越强 气态氢化物越稳定 则稳定性h2o ch4 3 na2o2与co2反应生成na2co3和o2 反应的化学方程式为2na2o2 2co2 2na2co3 o2 每生成1molo2转移电子2mol 4 在由碳原子和氢原子形成的多种分子中有两种氢原子的有丙烷等 该无机阴离子为hco 可与由c h o构成的ch3cooh反应生成co2 ch3cooh hco co2 ch3coo h2o 考点1原子结构与性质1 电子层 能级及其最多容纳电子数的关系 2 构造原理随着核外电子能量的递增 基态原子核外电子按照上图中箭头的方向依次排布 即1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 3 原子轨道与能级 1 原子轨道 s电子的原子轨道呈球形对称 ns能级上各有1个原子轨道 p电子的原子轨道呈哑铃形 np能级上各有3个原子轨道且相互垂直 nd能级上各有5个原子轨道 nf能级上各有7个原子轨道 2 原子轨道之间的能量大小关系 原子轨道的能量取决于主量子数和角量子数 若两者相同 则能量相等 如e 2px e 2py e 2pz 不同主量子数 相同角量子数的原子轨道 主量子数越大 能量越高 如e 2p e 3p e 4p 相同主量子数而不同角量子数的原子轨道 角量子数越大 能量越高 例如e ns e np e nd e nf 能级交错现象 原子中的价电子在外层分布时存在能级交错现象 如e 4s e 3d e 4p 2 当出现d轨道时 虽然电子按ns n 1 d np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 特例 对比b c n元素原子的外层电子排布和cr cu等元素的原子核外电子排布 发现同一能级 当电子排布为全充满 半充满或全空时 体系的能量较低 原子比较稳定 根据特例可以得知24cr和29cu正确的电子排布式分别为cr 1s22s22p63s23p63d54s1 cu 1s22s22p63s23p63d104s1 4 电离能及其变化规律 1 电离能气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量叫做电离能 常用符号i表示 单位为kj mol 1 2 电离能的变化规律 同一元素 i1 i2 i3 同一主族元素 随原子序数的增大 电子层数也相应增多 核电荷数和原子半径都在增加 原子半径增大起主要作用 所以同一主族内 第一电离能随核电荷数增大而减小 同一周期元素 从左到右第一电离能变化的总趋势是增大的 但受外电子层结构的影响有曲折起伏 5 元素的电负性及其变化规律 1 电负性衡量元素的原子在化合物中吸引电子能力的标度 并指定氟的电负性为4 0作为定量标度 再应用键能数据 对比求出其他元素的电负性 因此电负性是相对值 2 电负性的变化规律 同一周期 从左到右 元素的电负性递增 同一主族 从上到下 元素的电负性递减 即时应用1 在下列空格中 填上适当的元素符号 1 在第3周期中 第一电离能最小的元素是 第一电离能最大的元素是 2 在元素周期表中 电负性最大的元素是 电负性最小的元素是 3 最活泼的金属元素是 4 最活泼的气态非金属原子是 5 第2 3 4周期原子中p轨道半充满的元素是 6 已知某原子的各级电离能数值如下 i1 577kj mol 1 i2 1817kj mol 1 i3 2745kj mol 1 i4 11578kj mol 1 则该原子形成离子的化合价为 a 1b 2c 3d 4 解析 同周期中从左到右 元素的第一电离能 除第 a族 第 a族反常外 逐渐增大 同周期中碱金属元素最小 稀有气体最大 故第3周期中第一电离能最小的为na 最大的为ar 电负性的递变规律 同周期从左到右逐渐增大 同主族从上到下逐渐减小 故元素周期表中 电负性最大的元素是氟 电负性最小的为铯 元素化合价与原子的核外电子排布 尤其是与价电子排布有密切关系 有多个价电子的元素的原子 失去价电子的各级电离能相差不大 答案 1 naar 2 fcs 3 cs 4 f 5 n p as 6 c 2 w x y z是元素周期表前36号元素中的四种常见元素 其原子序数依次增大 w y的氧化物是导致酸雨的主要物质 x的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子 z能形成红色 或砖红色 的z2o和黑色的zo两种氧化物 1 w位于元素周期表第 周期第 族 w的气态氢化物稳定性比h2o g 填 强 或 弱 2 y的基态原子核外电子排布式是 y的第一电离能比x的 填 大 或 小 3 y的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液与z的单质反应的化学方程式是 解析 形成酸雨的主要物质是n和s的氧化物 y的原子序数比w大 由此可推出w为氮元素 y为硫元素 根据基态原子核外电子排布所遵循的原则 可以写出x的电子排布式为 1s22s22p63s23p1 x为铝元素 z能够形成红色z2o和黑色的zo两种氧化物 推知z为铜元素 1 w是氮元素 同周期元素气态氢化物稳定性从左到右逐渐增强 2 s的原子半径比al的小 更难失去电子 第一电离能s的大于al 4 键与 键判断 6 共价键参数 1 键能 概念 在101 3kpa 298k条件下 断开1mol气态分子中的化学键 使其生成气态原子所吸收的能量 kj mol 1 对分子的影响 键能越大 键越牢固 分子越稳定 2 键长 概念 两个成键原子的原子核间的距离 单位 nm 对分子的影响 键长越短 键能越大 键越牢固 分子越稳定 3 键角 概念 多原子分子中 两个化学键的夹角 对分子的影响 是描述多原子分子的空间构型的重要参数 7 特殊共价键 配位键 1 配位键 一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的共价键 即成键的两个原子一方提供孤对电子 一方提供空轨道而形成的共价键 2 配合物的性质 配合物具有一定的稳定性 配合物中配位键越强 配合物越稳定 当作为中心原子的金属离子相同时 配合物的稳定性与配体的性质有关 8 等电子原理原子总数相同 价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征 它们的许多性质相近 二 分子的空间构型及分子的性质1 分子的空间构型 1 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 价电子对互斥模型的两种类型价电子对互斥模型说明的是价电子对的空间构型 而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型 不包括孤对电子 当中心原子无孤对电子时 两者的构型一致 当中心原子有孤对电子时 两者的构型不一致 3 价电子对互斥模型 杂化轨道理论与分子空间构型的关系 2 分子极性的判断方法 1 极性分子和非极性分子 2 分子的极性与键的极性的关系 特别提醒 根据分子构型可以判断分子的极性 但必须注意键对极性的影响 例如 同是直线形的oco和hcn 前者为非极性分子 后者为极性分子 同是四面体的ch4和ch3cl 前者为非极性分子 后者为极性分子 3 溶解性 1 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 2 相似相溶 还适用于分子结构的相似性 如乙醇和水任意比互溶 而戊醇在水中的溶解度明显减小 即时应用3 2011 高考江苏卷改编题 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 解析 形成化合物种类最多的元素是h 基态时最外层电子数是内层电子数2倍的元素是c 2p原子轨道上有3个未成对电子的是n元素 原子序数为29的是cu元素 1 c2h2是直线形分子 c原子杂化方式为sp c2h2分子中有一个碳碳叁键 因此1molc2h2分子中有3mol 键 即3 6 02 1023个 2 由于nh3分子间存在氢键 使其沸点较高 3 co2和n2o都是22个电子 二者互为等电子体 答案 1 sp杂化3mol 或3 6 02 1023个 2 nh3分子间存在氢键 3 n2o 4 已知a b c d四种分子所含原子的数目依次为1 3 6 6 且都含有18个电子 b c是由两种元素的原子组成 且分子中两种原子的个数比均为1 2 d是一种有毒的有机物 1 组成a分子的原子的元素符号是 2 从b分子的空间结构判断 该分子属于 分子 填 极性 或 非极性 其沸点比水的沸点低 主要原因是 3 c分子式为 4 d分子中包含 个 键 分子中碳原子的杂化方式为 fe co ni cu等金属能形成配合物与这些金属原子的电子层结构有关 5 基态ni原子的核外电子排布式为 基态cu原子的价电子排布式为 6 fe co 5常温下呈液态 熔点为 20 5 沸点为103 易溶于非极性溶剂 据此可判断fe co 5晶体属于 填晶体类型 解析 1 a为氩 其组成原子为ar 2 b为h2s 属于极性分子 其沸点比水的沸点低 主要是因为水分子间存在氢键 4 d为ch3oh 分子中含5个 键 碳原子的杂化方式为sp3 5 根据构造原理书写基态ni原子的核外电子排布式 基态cu原子的价电子排布为3d104s1 6 fe co 5晶体熔 沸点低且易溶于非极性溶剂 因此属于分子晶体 答案 1 ar 2 极性水分子间能形成氢键 或硫化氢分子间不能形成氢键 3 n2h4 4 5sp3杂化 5 1s22s22p63s23p63d84s23d104s1 6 分子晶体 物质类别与键型的关系及氢键一 物质类别与键型的关系1 只有非极性键的物质 h2 o2 n2 cl2等 金刚石 单晶硅 p4 s2 s4等 即 由同种非金属元素组成的单质 2 只有极性键的物质 hcl hbr no nh3 h2o cs2 co2 bf3等 即 由不同种非金属元素组成的共价化合物 3 既有极性键 又有非极性键的物质 h2o2 ch2 ch2 ch ch ch3ch2oh ch3cooh等 4 只有离子键的物质 nacl kcl cscl na2o k2s等 即 由 a a和 a a两种元素形成的离子化合物 另外还有alf3 5 既有离子键 又有非极性键的物质 na2o2 fes2 cac2等 6 既有离子键 又有极性键的物质 naoh na2co3 hcoona等 7 只有金属键的物质 金属晶体 8 无化学键的物质 稀有气体 二 氢键1 概念 氢键是一种既可以存在于分子之间又可以存在于分子内部的作用力 它比化学键弱 比范德华力强 当氢原子与电负性大的原子x以共价键结合时 h原子能够跟另一个电负性大的原子y之间形成氢键 2 特征 氢键既有方向性 又有饱和性 3 表示方法 通常用x h y表示氢键 其中x h表示氢原子和x原子以共价键相结合 氢键的键长是指h和y的距离 氢键的键能是指x h y分解为x h和y所需要的能量 4 对氢键的几点说明 见下图 1 氢键不是化学键 属分子间作用力的范畴 除nh3 h2o hf外 与它们同主族的元素的其他气态氢化物的沸点仍遵循相对分子质量增大 分子间作用力增大的规律 h2o和hf的沸点是同族气态氢化物中最高的 但nh3的沸点比sbh3的沸点低 比另外两种的高 2 h2o hf nh3的分子之间既存在分子间作用力 又存在氢键 因此 把冰融化或水汽化不仅要破坏分子间作用力 还必须提供额外的能量破坏分子间氢键 不要认为有氢键就不存在范德华力了 3 分子间氢键的形成除使物质的熔沸点升高外 对物质的溶解度 密度 硬度等也都有影响 如nh3极易溶解于水 主要是由于氨分子和水分子之间形成了氢键 彼此互相缔合 因而加大了氨气在水中的溶解度 冰的硬度比一般固体共价化合物的硬度大而密度却减小 也是因为冰中有氢键的缘故 4 分子间存在氢键时 破坏分子间的氢键 消耗较多的能量 所以存在氢键的物质具有较高的熔点和沸点 5 氢键的存在使物质的溶解度增大 6 当氢键存在于分子内时 它对物质性质的影响与分子间氢键对物质性质产生的影响是不同的 邻羟基苯甲醛的氢键存在于分子内部 对羟基苯甲醛存在分子间氢键 因而对羟基苯甲醛的熔点 沸点分别比邻羟基苯甲醛的熔点 沸点高 下列叙述正确的是 a 离子化合物中不可能存在非极性键b 非极性分子中不可能既含极性键又含非极性键c 非极性分子中一定含有非极性键d 不同非金属元素原子之间形成的化学键都是极性键 思路点拨 判断 不可能存在 一定含有 都是 等类结论的正误时 一般可用反例法 既只要能举出一个可以成立的反例来 则可否定题中结论 如果不存在反例 则可认为题中结论正确 解析 a项 离子化合物中可能存在非极性键 如na2o2是离子化合物 其中o o键是非极性键 故a错误 b项 非极性分子中 既含非极性键又含极性键是可能的 如乙炔分子中 c h键是极性键 c c键是非极性键 故b错误 c项 由极性键组成的多原子分子 只要分子结构对称就是非极性分子 如co2 o c o 是非极性分子 分子中所有化学键都是极性键 故c也是错误的 d项叙述正确 因为不同非金属原子吸引电子的能力不同 它们之间的共用电子对必偏向其中一方而形成极性共价键 答案 d 1 下列有关水的叙述中 可用氢键的知识来解释的是 a 水比硫化氢气体稳定b 水的熔沸点比硫化氢的高c 氯化氢气体易溶于水d 0 时 水的密度比冰大解析 选b 水分子间的氢键使其熔沸点升高 故b正确 物质的稳定性主要决定于共价键 如h2o与h2s稳定性比较 溶解性是相似相溶 如hcl与h2o均为极性分子 hcl易溶于水 水及冰中均含氢键 跟踪训练 2 下列说法正确的是 a 共价键只能存在于共价化合物中b 离子化合物中可能含共价键c 任何物质中都含化学键d 物质中有阳离子存在则一定含阴离子解析 选b 共价键既可以存在于共价化合物中 也可以存在于单质 如cl2 o2 和离子化合物 如naoh 中 a错 b正确 稀有气体中不存在化学键 c错 若物质中有阴离子的同时一定含阳离子 但含有阳离子不一定含阴离子 如金属晶体 d错 4 分析下列化学式中划有横线的元素 选出符合要求的物质 填写在横线上 a nh3b h2oc hcld ch4e c2h6f n2 1 所有的价电子都参与形成共价键的是 2 只有一个价电子参与形成共价键的是 3 最外层有未参与成键的电子对的是 4 既有 键 又有 键的是 解析 nh3中n原子与3个h原子形成3个 键 还有一对不成键电子对 h2o中o原子与2个h原子形成2个 键 还有两对不成键电子对 hcl中cl原子与1个h原子形成1个 键 还有三对不成键电子对 ch4中c原子与4个h原子形成4个 键 所有价电子都参与成键 c2h6中c原子与3个h原子和1个c原子形成4个 键 所有价电子都参与成键 n2中n原子与另1个n原子形成1个 键 2个 键 还有一对不成键电子对 答案 1 de 2 c 3 abcf 4 f 1 2012 高考新课标全国卷节选 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 其环状结构如右图所示 s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 2 2011 高考福建卷 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 7kj mol 1若该反应中有4moln h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 填标号 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 cf4b ch4c nhd h2o 解析 1 氮原子的价电子排布式是2s22p3 2 同周期元素第一电离能从左向右有增大的趋势 第 a a族反常 因此三者的第一电离能从大到小的顺序为n o c 3 nh3的空间构型是三角锥形 n2h4分子可看作两个nh3分子脱去一个h2分子所得 氮原子采用sp3杂化方式结合 1moln2中含有2mol 键 4moln h键断裂即有1moln2h4反应 生成1 5moln2 则形成3mol 键 硫酸铵晶体是离子晶体 则n2h6so4晶体也是离子晶体