2013年高考化学复习 常见问题剖析专题 第5讲 物质结构与性质(选考)中的常考问题

1 第五讲第五讲 物质结构与性质物质结构与性质 选考选考 中的常考问题中的常考问题 1 2012 浙江自选 15 1 可正确表示原子轨道的是 A 2s B 2d C 3px D 3f 2 写出基态镓 Ga 原子的电子排布式 3 下列物质变化 只与范德华力有关的是 A 干冰熔化 B 乙酸汽化 C 乙醇与丙酮混溶 E 碘溶于四氯化碳 F 石英熔融 4 下列物质中 只含有极性键的分子是 既含有离子键又含有共价键的化合 物是 只存在 键的分子是 同时存在 键和 键的分子是 A N2 B CO2 C CH2Cl2 D C2H4 E C2H6 F CaCl2 G NH4Cl 5 用 或 填空 第一电离能的大小 Mg Al 熔点的高低 KCl MgO 2 2011 山东理综 32 氧是地壳中含量最多的元素 1 氧元素基态原子核外未成对电子数为 个 2 H2O 分子内的 O H 键 分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为 原因是 3 H 可与 H2O 形成 H3O H3O 中 O 原子采用 杂化 H3O 中 H O H 键 角比 H2O 中 H O H 键角大 原因为 4 CaO 与 NaCl 的晶胞同为面心立方结构 已知 CaO 晶体密度为a g cm 3 NA表示阿 伏加德罗常数 则 CaO 晶胞体积为 cm3 考查形式 押轴大题 填空题形式 考向曝光 原子结构与性质是选考大题 主要有以下出题方向 选修本模块的学生在二轮复习时加 以关注 1 核外电子排布式及核外电子轨道排布图的书写 2 晶体类型和化学键类型的判断 3 物质熔沸点高低的比较及解释有关生活中的化学问题 4 电离能和电负性大小的比较及其应用 5 杂化轨道类型及分子空间构型的判断 2 6 晶胞的结构与推算 预计 2013 高考仍会延用当前的考查形式与命题方式 以新颖的情境 考查基本的应用 1 原子结构与元素的性质 1 了解原子核外电子的能级分布 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 了解共价键的主要类型 键和 键 能用键能 键长 键角等说明简单分子的某 些性质 3 了解简单配合物的成键情况 4 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 5 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 6 了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型 sp sp2 sp3 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者离子的空间结构 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 知识必记 1 基态原子的核外电子排布 1 排布规律 能量最低原理 原子核外电子优先占据能量最低的原子轨道 如 Ge 泡利原理 每个原子轨道上最多容纳 2 个自旋状态 的原子 洪特规则 原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时 电子尽可能分占不同的原 子轨道 且自旋状态相同 洪特规则特例 能量相同的轨道处于全充满 半充满或全空的状态时原子是比较稳定的 如Error Error 2 表示形式 电子排布式 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数 如 K 1s22s22p63s23p64s1或 Ar 4s1 电子排布图 每个小框代表一个原子轨道 每个箭头代表一个电子 如碳原子 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 的趋势 稀有气体 元素的第一电离能 碱金属元素的第一电离能 2 同一主族 随着电子层数的增加 元素的第一电离能逐渐 3 第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关 通常情况下 当原子核外电子 排布在能量相等的轨道上形成全空 p0 d0 f0 半满 p3 d5 f7 和全满 p6 d10 f14 结构 时 原子的能量较低 该元素具有较大的第一电离能 3 元素原子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 同一周期 主族元素的电负性 3 从左到右逐渐 同一主族 元素的电负性从上到下逐渐 4 共价键 1 分类 共价键电子云重叠方式 键和 键共用电子是否偏移非极性键和极性键共用电子对 数 配位键 形成配位键的条件是成键原子一方 A 能够提供孤电子对 另一方 B 具有能 够接受孤电子对的空轨道 可表示为 A B 2 键参数Error 5 分子的立体结构 1 价层电子对互斥理论 几种分子或离子的立体构型 分子或离子中心原子的孤电子对数 分子或离子的价 层电子对数 分子或离子的立体构型名称 CO202 直线形 SO213 V 形 H2O24 V 形 BF303 平面三角形 CH404 正四面体形 NH 404 正四面体形 NH314 三角锥形 2 杂化轨道理论 常见杂化轨道类型与分子构型规律 杂化轨道 类型 参加杂化的原子轨道分子构型示例 sp 1 个 s 轨道 1 个 p 轨道直线形CO2 BeCl2 HgCl2 sp2 1 个 s 轨道 2 个 p 轨道平面三角形BF3 BCl3 HCHO 等性杂 化 正四面体 CH4 CCl4 NH 4 sp3 1 个 s 轨道 3 个 p 轨道 不等性 杂化 具体情况 不同 NH3 三角锥形 H2S H2O V 形 6 晶体熔 沸点高低的比较 1 不同类型晶体的熔 沸点高低一般规律 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 沸点就越高 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 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 4 技能必备 1 判断分子的中心原子杂化轨道类型的方法 1 根据杂化轨道的空间分布构型判断 若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形 则分子的中心原子发生 sp3杂化 若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形 则分子的中心原子发生 sp2杂化 若杂化轨道在空间的分布呈直线形 则分子的中心原子发生 sp 杂化 2 根据杂化轨道之间的夹角判断 若杂化轨道之间的夹角为 109 28 则分子的中心原子发生 sp3杂化 若杂化轨道之 间的夹角为 120 则分子的中心原子发生 sp2杂化 若杂化轨道之间的夹角为 180 则分 子的中心原子发生 sp 杂化 3 记住常见的一些典型分子中中心原子的杂化方式 2 晶体中微粒的计算方法 均摊法 常考问题 11 对基态原子核外电子排布及元素性质的考查 题型 1 2012 淄博质检 A B C D E F 代表 6 种元素 请填空 1 A 元素基态原子的最外层有 2 个未成对电子 次外层有 2 个电子 其元素符号为 2 B 元素的负一价离子和 C 元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同 B 的元素符号 为 C 的元素符号为 3 D 元素的正三价离子的 3d 能级为半充满 D 的元素符号为 其基态原子的 电子排布式为 5 4 E 元素基态原子的 M 层全充满 N 层没有成对电子 只有一个未成对电子 E 的元素 符号为 其基态原子的电子排布式为 5 F 元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn 1 则n 原子中能量最高的是 电子 破题关键 1 A 元素基态原子次外层有 2 个电子 故次外层为 K 层 A 元素有 2 个电子 层 由题意可写出其电子排布图为 则该元素核外有 6 个电子 为碳元素 其元素符号为 C 另外氧原子同样也符合要求 其电子排布图为 2 B C 的电子层结构都与 Ar 相同 即核外都有 18 个电子 则 B 为 17 号元素 Cl C 为 19 号元素 K 3 D 元素原子失去 2 个 4s 电子和 1 个 3d 电子后变成 3 价离子 其原子的核外电子排 布式为 1s22s22p63s23p63d64s2即 26 号元素铁 4 根据题意要求 首先写出电子排布式 1s22s22p63s23p63d104s1 该元素为 29 号 Cu 5 s 能级只有 1 个原子轨道 故最多只能容纳 2 个电子 即n 2 所以元素 F 的原子 最外层电子排布式为 2s22p3 由此可知 F 是 N 元素 根据核外电子排布的能量最低原理 可 知氮原子的核外电子中的 2p 能级能量最高 答案 1 C 或 O 2 Cl K 3 Fe 1s22s22p63s23p63d64s2或 Ar 3d64s2 4 Cu 1s22s22p63s23p63d104s1或 Ar 3d104s1 5 2 2p 基态原子核外电子排布常见表示方法及易错点 1 表示方法 以硫原子为例 表示方法举例 原子结构示意图 电子式 S 电子排布式1s22s22p63s23p4或 Ne 3s23p4 电子排布图 2 常见错误 提升 1 2012 安徽江南十校二次联考 原子序数小于 36 的四种元素 X Y Z W 有关它们的 信息如下表所示 元素部分结构知识部分性质 X X 原子核外电子排布在三个能级上 且 有三个电子能量相同 X 有多种氧化物 如 XO XO2 X2O4等 通常情况下 XO2与 X2O4共存 Y Y 原子的最外层电子数等于次外层电子 数的 2 倍 Y 是形成化合物种类最多的元素 Z Z 原子的最外层电子数多于 4Z 元素的最高正化合价与最低负化合价 6 代数和等于 6 W W 的一种核素质量数为 52 中子数为 28 6 价 W 的化合物有强氧化性 可用于 皮革加工 吹气法检查司机是否酒驾等 请填写下列空白 答题时 X Y Z W 用相应的元素符号 1 X 单质分子的电子式是 键和 键的个数比是 2 Z 元素原子最外层共有 种不同运动状态的电子 Z 的氢化物液态时 填 能 或 不能 导电 3 W 的基态原子核外电子排布式是 4 已知 25 101 kPa 时 Y 的一种固体单质的燃烧热是 393 5 kJ mol 1 YO g 的燃烧热是 283 0 kJ mol 1 计算 36 g Y 的该固体单质在一定量的氧气中燃烧 放出热 量 614 5 kJ 所得产物的物质的量之比是 写出比例等式 常考问题 12 分子结构与价键模型中的 常见问题 题型 2 2012 金考卷第四模拟 随着科学的发展 科学家们合成了一些氙的化合物 请回答下 列问题 1 Xe 原子的价电子排布式为 稀有气体中只有密度较大的氙能合成出多种化 合物 其原因是 A 氙含量比较丰富 B 氙原子半径大 电离能小 C 氙原子半径小 电离能大 2 研究报告指出 关于 XePtF6 的化合价有 Pt 6 Pt 6 两种可能 经 Xe 2 F 2 Xe 1 F 1 证实 XePtF6不溶于 CCl4等非极性溶剂 据此可确定 Xe PtF6 中化学键类型为 3 金属 Pt 采用 ABCABC 型堆积方式 抽出一个晶胞 其正确的是 4 氙的含氧化合物主要有 XeO3和 XeO4 它们都有很强的氧化性 XeO3的分子构型是 XeO4中 Xe 原子的杂化类型是 与 XeO4分子互为等电子体的离子有 填一种 破题关键 1 由于氙能合成出多种化合物 说明氙气的化学性质相对活泼 因此选 B 2 从题中得出信息 Xe PtF6 为离子型化合物 外界和内界之间通过离子键结合 Pt 和 配体氟离子通过配位键结合 3 ABCABC 型堆积方式的晶体中晶胞呈面心立方结构 4 XeO3 分子中 Xe 原子周围还有一对孤对电子 因此分子构型为三角锥形 XeO4分子中无孤对电子 因此为正四面体形结构 Xe 原子杂化类型为 sp3 答案 1 5s25p6 B 2 离子键 配位键 3 C 4 三角锥形 sp3 SO 或 PO ClO等 2 43 4 4 价层电子对的空间构型与分子构型的关系 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 提升 2 1 2012 宝鸡质量检测 A B C D E F 六种元素的原子序数依次递增 已知 F 的原子序数为 25 其余均为短周期元素 元素 A 与元素 B 同周期 元素 A 与元素 E 同主族 且 A B E 三原子 p 轨道上均有 2 个未成对电子 元素 C D E 在同一 周期 且 C 原子中没有未成对电子 请回答下列问题 1 元素 A 与元素 B 的电负性大小比较为 元素 C 与元素 D 的第一 电离能的大小比较为 填入相应的元素符号 7 2 F 的核外电子排布式为 3 元素 B 与元素 E 形成的晶体所属的晶体类型为 晶体 在该晶体中原子间形 成的共价键属于 从下列选项中选出正确类型 A 键 B 键 C 既有 键 又有 键 4 由氢元素与 A B 两元素共同构成的相对分子质量为 30 的分子里中心原子的杂化轨 道类型为 分子的空间构型为 5 根据等电子原理 写出由元素 A 与元素 B 构成的一种双原子极性分子的结构式为 常考问题 13 对晶胞结构及晶胞的计算 的考查 题型 3 2012 山东潍坊模拟 2011 年 3 月 11 日日本发生了 9 0 级强地震 福岛第一核电站 1 号机组 12 日下午发生氢气爆炸 随后在爆炸核电站周围检测到的放射性物质有碘 131 和铯 137 碘 131 一旦被人体吸入 可能会引发甲状腺疾病 日本政府计划向核电站附近居民发 放防止碘 131 辐射的药物碘片 1 Cs 铯 的最外层电子排布式为 6s1 与铯同主族的前四周期 包括第四周期 的三种元 素 A B C 的电离能如下表 元素代号 ABC 第一电离能 kJ mol 1 520496419 那么三种元素 A B C 的元素符号分别为 形成其单质晶体的化学键类型是 2 F 与 I 同主族 BeF2与 H2O 都是由三个原子构成的共价化合物分子 两者分子中的中 心原子 Be 和 O 的杂化方式分别是 3 与碘同主族的氯具有较高的活泼性 能够形成大量的含氯化合物 如金属氯化物 非金属氯化物等 BCl3是一种非金属氯化物 该物质分子中 B Cl 键的键角为 4 碘 131 是碘单质 其晶胞结构如图甲所示 该晶胞中含有 个 I2分子 KI 的 晶胞结构如图乙所示 每个 K 紧邻 个 I 破题关键 1 由铯的最外层电子排布式为 6s1 可知 A B C 为第 A 族元素 而 A 族前四周期的元素分别为 H Li Na K 又由提供的 A B 的第一电离能的差值与 B C 的 第一电离能的差值相差不大可知 A B C 中不可能有氢元素 而同主族元素随着电子层数 的增加 第一电离能逐渐减小 故 A B C 分别为 Li Na K 2 BeF2分子内中心原子为 Be 其价电子数为 2 F 提供 2 个电子 所以 Be 原子的价层 电子对数为 2 Be 的杂化类型为 sp 杂化 H2O 分子的中心原子为 O 其价电子数为 2 2 2 6 H 提供 2 个电子 所以 O 的价层电子对数为 4 O 的杂化类型为 sp3 6 2 2 3 硼原子价电子数为 3 Cl 提供 3 个电子 硼原子的价层电子对数为 3 因价层 3 3 2 电子对中没有孤对电子 故 BCl3为平面正三角形结构 分子中 B Cl 键的键角为 120 4 由碘晶胞可知 I2在晶胞的 8 个顶点和 6 个面上 故一个晶胞中含有 4 个 I2分子 KI 晶胞与 NaCl 晶胞结构相似 每个 K 紧邻 6 个 I 答案 1 Li Na K 金属键 2 sp sp3 3 120 4 4 6 8 分析晶体结构 一般用 均摊法 即选取一个最小单元 如晶胞 正六边形等 判断 每个原子 点 或共价键 边 与N个重复单元共用 该单元净占 1 个点或 1 个边的 熟悉教 1 N 材介绍的几个晶体 如氯化钠型 金刚石型 石墨型 氟化钙型 二氧化硅型等 将其结构 迁移到新信息晶体结构中 处理新问题 提升 3 2010 海南改编 金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛 请回答下 列问题 1 Ni 原子的核外电子排布式为 2 NiO FeO 的晶体结构类型均与氯化钠的相同 Ni2 和 Fe2 的离子半径分别为 69 pm 和 78 pm 则熔点 NiO FeO 填 3 NiO 晶胞中 Ni 和 O 的配位数分别为 4 金属镍与镧 La 形成的合金是一种良好的储氢材料 其晶胞结构示意图如右图所示 该合金的化学式为 知识重落实 勿似是而非 答题重细节 勿丢三落四 元素的推断是学完元素周期表和元素周期律后常见的重要题型 解答此类题的关键是熟 练掌握 位 构 性 的相互关系并加以应用 而学生在做此类题目时往往因知识掌握的似 是而非 造成答题细节丢三落四 得分率较低 现总结其解题思路 以便学生形成良好的思 维习惯 案例导析 9 1 O C O 2 小于 晶体类别不同 CO2是分子晶体 SiO2是原子晶体 3 Si3N4 原子 4 C s O2 g CO2 g H 393 5 kJ mol 1 答题指导 1 本题解题关键是找出这五种元素分别是哪些 根据题目信息 W 的低价氧化物与 R 单质 分子的电子数 相对分子质量相等 可得出 W 是碳元素 R 元素为氮 其余元素根据结构特 点判断出依次是硅 氯 硫 最后根据题目要求解答即可 2 答题时要注意细节 勿似是 而非 丢三落四 导致失分过多 例如 在回答问题时 对二氧化碳和二氧化硅的物理性 质解释不准确 在判断晶体类型时忽视了无机非金属材料的特点 导致失误 书写热化学 方程式时漏掉了状态 参考答案参考答案 第一部分 高频考点及重点题型突破 第五讲 物质结构与性质 选考 中的 常考问题 细研考题 1 解析 1 L 层无 2d 能级 M 层无 3f 能级 2 基态 Ga 原子电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p1或 Ar 3d104s24p1 3 A E 只与范德华力有关 B C D 还与氢键有关 F 破坏了共价键 4 A G 的结构式或电子式分别为 5 第一电离能 Mg Al 熔点 KCl MgO 因为二者均为离子晶体 但 MgO 晶格能大 10 答案 1 AC 2 1s22s22p63s23p63d104s24p1或 Ar 3d104s24p1 3 AE 4 BC G CE ABD 5 2 解析 1 依据基态原子核外电子排布原则可画出氧元素基态原子的电子排布图 所以未成对电子数为 2 2 沸点高说明分子间作用力大 因此结合氢键的形成方式得出 HOCHO 形成分子间氢键 而 OHCHO 形成的是分子内氢键的结论 4 依据 NaCl 晶胞的结构可知 每个 CaO 晶胞中 实际 拥有 4 个 CaO 微粒 则 1 mol CaO 微粒可形成个晶胞 设每个晶胞的体积为V cm3 则 V a 56 解得V NA 4 NA 4 224 aNA 答案 1 2 2 O H 键 氢键 范德华力 形成分子内氢键 而 形成分子间氢键 分子间氢键使分子间作用力增大 3 sp3 H2O 中 O 原子有 2 对孤电子对 H3O 中 O 原子只有 1 对孤电子对 排斥力较小 4 224 aNA 细研考纲 知识必记 1 1 1s22s22p63s23p63d104s24p2或 Ar 3d104s24p2 不同 2 1 增大 最大 最小 2 减小 3 增大 减小 4 单键 双键和三键 6 1 2 3 4 5 细研考点 提升 1 解析 X 的核外电子排布式只能为 1s22s22p3 故 X 为 N 元素 Y 原子的次外层电子数 只能为 2 故最外层电子数为 4 即 Y 为 C 元素 Z 元素的最高正化合价与最低负化合价代数 和为 6 可知 Z 为 Cl 元素或 Br 元素 根据 W 的一种核素质量数与中子数的关系 可知 W 的 质子数为 24 即 W 为 Cr 元素 1 N2分子中含有氮氮三键 键和 键的个数比是 1 2 2 任何电子的运动状态都 不相同 Cl 原子或 Br 原子最外层都有 7 个电子 故有 7 种不同运动状态的电子 HCl 或 HBr 均为分子晶体 液态时均不导电 3 Cr 为 24 号元素 按电子能级能量高低顺序其电子排布 式为 1s22s22p