高考化学二轮复习选修三物质结构与性质ppt课件.ppt

专题六选修三 物质结构与性质 高三化学二轮复习 考纲展示 1 原子结构与元素的性质 1 了解原子核外电子的排布原理及能级分布 能用电子排布式表示常见元素 1 36号 原子核外电子 价电子的排布 了解原子核外电子的运动状态 2 了解元素电离能的含义 并能用以说明元素的某些性质 3 了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁 了解其简单应用 4 了解电负性的概念 知道元素的性质与电负性的关系 2 化学键与物质的性质 1 理解离子键的形成 能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质 2 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 3 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 4 理解金属键的含义 能用金属键理论解释金属的一些物理性质 了解金属晶体常见的堆积方式 5 了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型 sp sp2 sp3 6 能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的空间结构 3 分子间作用力与物质的性质 1 了解化学键和分子间作用力的区别 2 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 3 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 4 能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算 5 了解晶格能的概念及其对离子晶体性质的影响 一 原子核外电子排布及表示方法1 能层 能级与原子轨道的关系 1 电子层与能级 考点一原子结构与性质 2 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电子原子轨道呈哑铃形 np能级各有3个原子轨道 相互垂直 nd能级各有5个原子轨道 nf能级各有7个原子轨道 2 构造原理绝大多数元素的原子核外电子的排布遵循如下图所示的排布顺序 人们把它称为构造原理 它是书写基态 原子核外电子排布式的依据 3 基态原子核外电子排布原则 4 基态原子核外电子排布的表示方法 1 电子排布式 用数字在能级符号的右上角标明该能级上排布的电子数 这就是电子排布式 例如K 1s22s22p63s23p64s1 为了避免电子排布式书写过于繁琐 把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示 例如K Ar 4s1 2 电子排布图用 或 表示原子轨道 和 分别表示两种不同自旋方向的电子 每个方框或圆圈代表一个原子轨道 每个箭头代表一个电子 例如 二 原子结构与元素的性质1 原子结构与元素周期表 1 核外电子排布与周期的划分一个能级组最多所能容纳的电子数等于一个周期所包含的元素种类数 因此元素周期表中7个周期分别对应7个能级组 7个周期对应的元素种数分别为2 8 8 18 18 32 32 周期与主量子数n相关 最外层电子的主量子数为n时 该原子所属元素属第n周期 2 核外电子排布与族的划分 价电子与外围电子排布与化学反应有密切联系的电子 称为价电子 价电子一般是最外层原子轨道上的电子 部分元素涉及次外层及倒数第三层上的电子 故将价电子层排布称为外围电子层排布 核外电子排布与族的划分族的划分与原子的价电子数目和价电子排布密切相关 一般说 同族元素的价电子数目相同 主族元素价电子全部排在最外层的ns和np轨道上 主族元素族序数等于最外层电子数 价电子数 稀有气体除氦元素外 最外层电子排布均为ns2np6 过渡元素中 B B族 价电子数目仍与族序数相同 价电子排布为 n 1 d6 8ns2的为 族 B与 B族则是按ns轨道上的电子数划分的 3 元素周期表区的划分s区元素 IA族和 A族 p区元素 A A族和0族 d区元素 B族 族 ds区元素 包括 B族和 B族 f区元素 包括镧系元素和锕系元素 三 电离能和电负性的应用1 电离能 1 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 2 判断元素的化合价如果某元素的In 1 In 则该元素的常见化合价为 n 如钠元素I2 I1 所以钠元素化合价为 1 3 判断核外电子的分层排布情况多电子原子中 元素的各级电离能逐级增大 有一定的规律性 当电离能的变化出现突变时 电子层数就可能发生变化 4 反映元素原子的核外电子排布特点同周期元素从左向右 元素的第一电离能并不是逐渐增大的 当元素的核外电子排布是全空 半充满和全充满状态时 第一电离能就会反常地大 2 电负性 1 2015 安徽 25 C N O Al Si Cu是常见的六种元素 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 3 用 或 填空 4 常温下 将除去表面氧化膜的Al Cu片插入浓HNO3中组成原电池 图1 测得原电池的电流强度 I 随时间 t 的变化如图2所示 反应过程中有红棕色气体产生 0 t1时 原电池的负极是Al片 此时 正极的电极反应式是 溶液中的H 向 极移动 t1时 原电池中电子流动方向发生改变 其原因是 2 导学号 82450120 2015 四川 8 X Z Q R T U分别代表原子序数依次增大的短周期元素 X和R属同族元素 Z和U位于第 A族 X和Z可形成化合物XZ4 Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等 T的一种单质在空气中能够自燃 请回答下列问题 1 R基态原子的电子排布式是 2 利用价层电子对互斥理论判断TU3的立体构型是 3 X所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中 酸性最强的是 填化学式 Z和U的氢化物中沸点较高的是 填化学式 Q R U的单质形成的晶体 熔点由高到低的排列顺序是 填化学式 4 CuSO4溶液能用作T4中毒的解毒剂 反应可生成T的最高价含氧酸和铜 该反应的化学方程式是 解析 由于X Z Q R T U分别代表原子序数依次增大的短周期元素 Z和U位于第 A族 故Z为氟元素 U为氯元素 由于X和R属于同族元素 且X和氟元素可形成化合物XF4 则X和R位于第 A族 故X为碳元素 R为硅元素 根据Q的核外电子排布特点可推知 Q为镁元素 由于T的一种单质在空气中能自燃 则T为P元素 由此可知 1 Si基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2或 Ne 3s23p2 2 PCl3分子有4对价层电子对 其中有一对孤电子对 三对成键电子对 根据电子对互斥理论可知 PCl3分子的呈三角锥形结构 3 碳元素所在的周期是第二周期 能形成高价含氧酸且非金属性最强的是氮元素 故该周期酸性最强的是HNO3 HF分子间存在氢键 故HF的沸点高于HCl 单质镁是金属晶体 单质硅是原子晶体 单质氯气是分子晶体 故三者的熔点由高到低的排列顺序是 Si Mg Cl2 4 由题意可知 反应物是CuSO4 P4和H2O 生成物是H3PO4和Cu 由此可写出反应的化学方程式 10CuSO4 P4 16H2O 4H3PO4 10Cu 10H2SO4 一 共价键1 分类 考点二分子结构与性质 2 键参数 1 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 2 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 3 键角 在原子数超过2的分子中 两个共价键之间的夹角 4 3 等电子原理原子总数相同 价电子总数也相同的分子 或离子 常具有相同 或相似 的结构和性质 二 分子的空间构型1 价层电子对互斥理论 1 价层电子对在球面上彼此相距最远时 排斥力最小 体系的能量最低 2 孤电子对的排斥力较大 孤电子对越多 排斥力越强 键角越小 注意 价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的立体构型 而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型 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 2 中心原子杂化类型与分子构型的判断 1 由杂化轨道数判断杂化轨道用来形成 键和容纳孤电子对 所以有公式 杂化轨道数 中心原子的孤电子对的对数 中心原子的 键个数 2 中心原子杂化类型和分子构型的相互判断 三 分子的性质1 范德华力 氢键 共价键的比较 2 分子的极性与键的极性 分子构型的关系 3 溶解性 1 相似相溶 的规律 非极性分子的溶质一般能溶于非极性分子的溶剂 极性分子的溶质一般能溶于极性分子的溶剂 如果存在氢键 则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大 溶解性越强 2 相似相溶 还适用于分子结构的相似性 如乙醇与水互溶 而戊醇在水中的溶解度明显减小 3 如果溶质与水发生反应 将增加物质的溶解度 如SO2与H2O等 1 导学号 82450121 2015 新课标 37 碳及其化合物广泛存在于自然界中 回答下列问题 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 2 碳在形成化合物时 其键型以共价键为主 原因是 3 CS2分子中 共价键的类型有 C原子的杂化轨道类型是 写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子 4 CO能与金属Fe形成Fe CO 5 该化合物的熔点为253K 沸点为376K 该固体属于 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 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 解析 1 电子云是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的形象化的描述 C原子的核外有6个电子 电子排布为1s22s22p2 其中1s 2s上的2对电子的自旋方向相反 而2p轨道的电子的自旋方向相同 2 在原子结构中 最外层电子小于4个的原子易失去电子 而C原子的最外层是4个电子 且C原子的半径较小 则难以通过得或失电子达到稳定结构 所以通过共用电子对的方式 即形成共价键来达到稳定结构 3 CS2分子中 C与S原子形成双键 每个双键都是含有1个 键和1个 键 分子空间构型为直线型 则含有的共价键类型为 键和 键 C原子的最外层形成2个 键 无孤对电子 所以为sp杂化 O与S同主族 所以与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子为CO2 与二氧化碳互为等电子体的离子有SCN 所以SCN 的空间构型和键合方式与CS2相同 答案 1 电子云2 2 碳原子最外层有4个电子 既不容易得电子也不容易失电子 主要和其它原子之间形成共用电子对 即键型以共价键为主 3 键和 键spCO2 SCN 或COS等 4 分子 5 32 124 2 导学号 82450122 2015 山东 33 氟在自然界中常以CaF2的形式存在 1 下列有关CaF2的表述正确的是 a Ca2 与F 间仅存在静电吸引作用b F 的离子半径小于Cl 则CaF2的熔点高于CaCl2c 阴阳离子比为2 1的物质 均与CaF2晶体构型相同d CaF2中的化学键为离子键 因此CaF2在熔融状态下能导电 2 CaF2难溶于水 但可溶于含Al3 的溶液中 原因是 用离子方程式表示 已知AlF在溶液中可稳定存在 一 常见晶体类型1 四种晶体的比较 考点三晶体结构与性质 2 晶体熔 沸点高低的比较方法 1 不同类型的晶体一般而言 熔 沸点高低顺序为原子晶体 离子晶体和金属晶体 分子晶体 2 同类晶体 原子晶体的熔 沸点取决于共价键的键长和键能 键长越短 键能越大 熔 沸点越高 如金刚石 金刚砂 晶体硅 离子晶体的熔 沸点取决于离子键的强弱 通常离子半径越小 离子所带电荷数越多 离子键越强 熔 沸点越高 如KF KCl KBr NaCl KCl 分子晶体的熔 沸点取决于分子间作用力的大小 通常分子极性越强 相对分子质量越大 分子间作用力越强 熔 沸点越高 有氢键的分子晶体 还要考虑氢键的影响 同类金属晶体中 金属离子半径越小 阳离子带电荷数越多 金属键越强 熔 沸点越高 如Li Na K Na Mg Al 二 晶体结构的分析 1 导学号 82450123 下图是超导化合物 钙钛矿晶体中最小重复单元 晶胞 的结构 请回答 1 该化合物的化学式为 2 在该化合物晶体中 与某个钛离子距离最近且相等的其他钛离子共有 个 3 设该化合物的式量为M 密度为ag cm3 阿伏加德罗常数为NA 则晶体中钙离子与钛离子之间的最短距离为 2 导学号 82450124 2015 新课标 37 A B C D为原子序数依次增大的四种元素 A2 和B 具有相同的电子构型 C D为同周期元素 C核外电子总数是最外层电子数的3倍 D元素最外层有一个未成对电子 回答下列问题 1 四种元素中电负性最大的是 填元素符号 其中C原子的核外电子排布式为 2 单质A有两种同素异形体 其中沸点高的是 填分子式 原因是 A和B的氢化物所属的晶体类型分别为 和 3 C和D反应可生成组成比为1 3的化合物E E的立体构型为 中心原子的杂化轨道类型为 4 化合物D2A的立体构型为 中心原子的价层电子对数为 单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A 其化学方程式为 5 A和B能够形成化合物F 其晶胞结构如图所示 晶胞参数a 0 566nm F的化学式为 晶胞中A原子的配位数为 列式计算晶体F的密度 g cm 3