2012高中化学 精品系列 专题7 物质结构与性质（学生版）

用心 爱心 专心1 3 2 13 2 1 精品系列化学精品系列化学 20122012 版版 物质结构与元素周期律这部分知识主要出现在选择题及填空题中 在选择题中 主要 是有关原子结构的计算 同位素 元素周期律中物质或元素性质的递变规律 元素在周期 表中的位置与其性质的关系 化合物中原子的电子排布 分子的结构 晶体的结构和性质 新发现的元素等 在非选择题中 主要考查元素的推断 物质的结构 性质 位置三者的 关系 在高考卷中 本部分试题一般 2 3 个 分值为 21 分左右 原子结构和同位素的考点 常以重大科技成果为题材 寓教于考 化学键类型与晶体类型的判断 成键原子最外层 8 电子结构的判断 离子化合物和共价化合物的电子式 各类晶体物理性质的比较 晶体的 空间结构等是高考的重点内容 一 一 原子结构与性质原子结构与性质 1 1 原子核外电子运动状态 以及电子云 电子层 能层 原子轨道 能级 的含义 电子云电子云 用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电 子云图 离核越近 电子出现的机会大 电子云密度越大 离核越远 电子出现的机会小 电子云密度越小 电子层 能层 电子层 能层 根据电子的能量差异和主要运动区域的不同 核外电子分别处于不 同的电子层 原子由里向外对应的电子层符号分别为 K L M N O P Q 原子轨道 能级即亚层 原子轨道 能级即亚层 处于同一电子层的原子核外电子 也可以在不同类型的原 子轨道上运动 分别用 s p d f 表示不同形状的轨道 s 轨道呈球形 p 轨道呈纺锤形 d 轨道和 f 轨道较复杂 各轨道的伸展方向个数依次为 1 3 5 7 2 2 能级交错图和能级交错图和 1 361 36 号元素的核外电子排布式号元素的核外电子排布式 根据构造原理 基态原子核外电子的排布遵循图 箭头所示的顺序 用心 爱心 专心2 根据构造原理 可以将各能级按能量的差异分成能级组如图 所示 由下而上表示 七个能级组 其能量依次升高 在同一能级组内 从左到右能量依次升高 基态原子核外 电子的排布按能量由低到高的顺序依次排布 3 3 元素电离能和元素电负性元素电离能和元素电负性 1 第一电离能 气态电中性基态原子失去 1 个电子 转化为气态基态正离子所需要 的能量叫做第一电离能 常用符号 I1表示 单位为 kJ mol 2 元素的电负性 元素的原子在分子中吸引电子对的能力叫做该元素的电负性 二二 化学键与物质的性质化学键与物质的性质 1 1 离子键离子键 1 1 化学键 化学键 相邻原子之间强烈的相互作用 化学键包括离子键 共价键和金属键 2 2 离子键 离子键 阴 阳离子通过静电作用形成的化学键 离子键强弱的判断 离子半径越小 离子所带电荷越多 离子键越强 离子晶体的熔沸 点越高 注 注 离子键离子键的强弱可以用晶格能的大小来衡量 晶格能是指拆开 1mol 离子晶体使之 形成气态阴离子和阳离子所吸收的能量 晶格能越大 离子晶体的熔点越高 硬度越大 离子晶体 通过离子键作用形成的晶体离子晶体 通过离子键作用形成的晶体 典型的离子晶体结构 NaCl 型和 CsCl 型 氯化钠晶体中 每个钠离子周围有 6 个氯离 子 每个氯离子周围有 6 个钠离子 每个氯化钠晶胞中含有 4 个钠离子和 4 个氯离子 氯 化铯晶体中 每个铯离子周围有 8 个氯离子 每个氯离子周围有 8 个铯离子 每个氯化铯 晶胞中含有 1 个铯离子和 1 个氯离子 NaClNaCl 型晶体型晶体CsClCsCl 型晶体型晶体 每个每个 NaNa 离子周围被离子周围被 6 6 个个 C1C1 离子所包 离子所包 围 同样每个围 同样每个 C1C1 也被 也被 6 6 个个 NaNa 所包围 所包围 每个正离子被每个正离子被 8 8 个负离子包围着 同时个负离子包围着 同时 每个负离子也被每个负离子也被 8 8 个正离子所包围 个正离子所包围 用心 爱心 专心3 3 晶胞中粒子数的计算方法 均摊法 位置顶点棱边面面心体体心 贡献 1 81 41 21 2 2 共价键的主要类型共价键的主要类型 键和键和 键键 1 共价键的分类和判断 键 头碰头 重叠 和 键 肩碰肩 重叠 极性键 和非极性键 还有一类特殊的共价键 配位键 2 共价键三参数 概念对分子的影响 键能 拆开 1mol 共价键所吸收的能量 单 位 kJ mol 键能越大 键越牢固 分子越稳定 键长 成键的两个原子核间的平均距离 单 位 10 10米 键越短 键能越大 键越牢固 分子越稳 定 键角 分子中相邻键之间的夹角 单位 度 键角决定了分子的空间构型 共价键的键能与化学反应热的关系 反应热 所有反应物键能总和 所有生成物键能总和 3 3 极性键和非极性键极性键和非极性键 1 共价键 原子间通过共用电子对形成的化学键 2 键的极性 极性键 不同种原子之间形成的共价键 成键原子吸引电子的能力不同 共用电子对发 生偏移 非极性键 同种原子之间形成的共价键 成键原子吸引电子的能力相同 共用电子对不 发生偏移 3 分子的极性 极性分子 正电荷中心和负电荷中心不相重合的分子 非极性分子 正电荷中心和负电荷中心相重合的分子 分子极性的判断 分子的极性由共价键的极性及分子的空间构型两个方面共同决定 非极性分子和极性分子的比较非极性分子和极性分子的比较 非极性分子极性分子 形成原因整个分子的电荷分布均匀 对整个分子的电荷分布不均匀 不对称 用心 爱心 专心4 称 存在的共价键非极性键或极性键极性键 分子内原子排列对称不对称 举例说明 举例说明 分子共价键的极性 分子中正负 电荷中心 结论举例 同核双原子分子非极性键重合非极性分子H2 N2 O2 异核双原子分子极性键不重合极性分子CO HF HCl 分子中各键的向 量和为零 重合非极性分子CO2 BF3 CH4 异核多原子分子 分子中各键的向 量和不为零 不重合极性分子H2O NH3 CH3Cl 相似相溶原理 极性分子易溶于极性分子溶剂中 如 HCl 易溶于水中 非极性分子易溶 于非极性分子溶剂中 如 CO2易溶于 CS2中 4 4 分子的空间立体结构分子的空间立体结构 常见分子的类型与形状比较 分子类型分子形状键角键的极性分子极性代表物 A 球形非极性He Ne A2 直线形非极性非极性H2 O2 AB 直线形极性极性HCl NO ABA 直线形 180 极性非极性CO2 CS2 ABA V 形 180 极性极性H2O SO2 A4 正四面体形 60 非极性非极性 P4 AB3 平面三角形 120 极性非极性BF3 SO3 AB3 三角锥形 120 极性极性NH3 NCl3 AB4 正四面体形 109 28 极性非极性CH4 CCl4 AB3C 四面体形 109 28 极性极性 CH3Cl CHCl 3 用心 爱心 专心5 AB2C2 四面体形 109 28 极性极性 CH2Cl2 直直 线线三角形三角形V V 形形四面体四面体三角锥三角锥V V 形形 H2O 7 7 简单配合物的成键情况简单配合物的成键情况 概念表示条件 共用电子对由一个原子 单方向提供给另一原子共用 所形成的共价键 A B 电子对给予体 电子对 接受体 其中一个原子必须提供 孤对电子 另一原子必须能 接受孤对电子的轨道 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 由提供孤电子对的配位体与接受孤电子对的中心原子 或离子 以配位键形成的 用心 爱心 专心6 化 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 三三 分子间作用力与物质的性质分子间作用力与物质的性质 1 1 分子间作用力的含义 化学键和分子间作用力的区别分子间作用力的含义 化学键和分子间作用力的区别 分子间作用力 把分子聚集在一起的作用力 分子间作用力是一种静电作用 比化学键弱得 多 包括范德华力和氢键 范德华力一般没有饱和性和方向性 而氢键则有饱和性和方向性 2 2 分子晶体的含义 分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响分子晶体的含义 分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响 1 分子晶体 分子间以分子间作用力 范德华力 氢键 相结合的晶体 典型的有冰 干 冰 2 分子间作用力强弱和分子晶体熔沸点大小的判断 组成和结构相似的物质 相对分子 质量越大 分子间作用力越大 克服分子间引力使物质熔化和气化就需要更多的能量 熔 沸点越高 但存在氢键时分子晶体的熔沸点往往反常地高 3 3 氢键的存在对物质性质的影响氢键的存在对物质性质的影响 NH3 H2O HF 中由于存在氢键 使得它们的沸点比同族其它元素氢化物的沸点高 影响物质的性质方面 增大溶沸点 增大溶解性影响物质的性质方面 增大溶沸点 增大溶解性 表示方法表示方法 X X H Y NH Y N O O F F 一般都是氢化物中存在一般都是氢化物中存在 4 4 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 晶体类型原子晶体分子晶体金属晶体离子晶体 粒子原子分子金属阳离子 自由电子阴 阳离子 粒子间作 用 力 共价键分子间作用力复杂的静电作用离子键 熔沸点很高很低一般较高 少部分低较高 硬度很硬一般较软一般较硬 少部分软较硬 溶解性难溶解相似相溶难溶 Na 等与水反应 易溶于极性溶剂 用心 爱心 专心7 导电情况 不导电 除硅 一般不导电良导体 固体不导电 熔 化或溶于水后导电 实例 金刚石 水 晶 碳化硅 等 干冰 冰 纯 硫酸 H2 S Na Mg Al 等 NaCl CaCO3 NaOH 等 四 几种比较四 几种比较 1 1 离子键 共价键和金属键的比较 离子键 共价键和金属键的比较 化学键类型离子键共价键金属键 概念 阴 阳离子间通过静 电作用所形成的化学 键 原子间通过共用电子对 所形成的化学键 金属阳离子与自由电子通过相 互作用而形成的化学键 成键微粒阴阳离子原子金属阳离子和自由电子 成键性质静电作用共用电子对电性作用 形成条件 活泼金属与活泼的非 金属元素 非金属与非金属元素金属内部 实例NaCl MgOHCl H2SO4Fe Mg 2 非极性键和极性键的比较 非极性键极性键 概念 同种元素原子形成的共价 键 不同种元素原子形成的共价键 共用电子对发生偏移 原子吸引电子能力相同不同 共用电子对不偏向任何一方偏向吸引电子能力强的原子 成键原子电性电中性显电性 形成条件由同种非金属元素组成由不同种非金属元素组成 3 一般 合金的熔沸点低于成分金属的熔沸点 如生铁 或 Y D 第一电离能 X 原因是 1 氢是新型清洁能源 但难储运 研究发现 合金可用来储藏氢气 镧 La 139 57 和镍 Ni 59 28 的一种合金就是储氢材料 该合金的晶胞如右图 镍原子除一个在中心外 其他 都在面上 镧原子在顶点上 储氢时氢原子存在于金属原子之间的空隙中 1 一定条件下 该贮氢材料能快速 可逆地存储和释放氢气 若每个晶胞可吸收 3 个 H2 这一过程用化学方程式表示为 2 下列关于该贮氢材料及氢气的说法中 正确的是 填序号 A 该材料中镧原子和镍原子之间存在化学键 是原子晶体 B 氢分子被吸收时首先要在合金表面解离变成氢原子 同时放出热量 用心 爱心 专心40 C 该材料贮氢时采用常温高压比采用常温常压更好 D 氢气很难液化是因为虽然其分子内氢键很强 但其分子间作用力很弱 E 己知镧和镍的第一电离能分别为 5 58eV 7 64eV 可见气态镧原子比气态镍原子 更容易变成 1 价的气态阳离子 3 某研究性学习小组查阅的有关镍及其化合物的性质资料如下 写出 Ni3 的核外电子排布式 写出将 NiO OH 溶于浓盐酸的离子方程式 4 Ni CO 6为正八面体结构 镍原子位于正八面体的中心 配位体 CO 在正八面体的六个 顶点上 若把其中两个 CO 配位体换成 NH3 得到新的配合物 则以下物质中互为同分异构 体的是 填字母编号 任填一组 图中黑点为 NH3 圆圈为 CO Ni 略去 2 元素 A D 是元素周期表中短周期的四种元素 请根据表中的信息回答下列问题 元素 ABCD 物质或 结构信 息 单质制成的 的高压灯 发出 的黄光透雾力强 射程远 工业上通过分 离液态空气获得其 单质 原子的最外 层未达到稳定结构 单质常温 常 压下是气体 原子 的 L 层有一个未成 对的p电子 2 价阳离子 的核外电子排布与 氖原子相同 I 镍常见化合价为 2 3 在水溶液中通常只以 2 价离子的形式存在 3 价的镍离子具有很 强的氧化性 在水中会与水或酸根离子迅速发生氧化还原反应 II 在 Ni2 的溶液中加入强碱时 会生成 Ni OH 2沉淀 在强碱性条件下 该沉淀可以被较强的 氧化剂 如 NaClO 氧化为黑色的难溶性物质 NiO OH III 镍易形成配合物如 Ni CO 6 Ni NH3 6 2 等 用心 爱心 专心41 1 上表中与 A 属于同一周期的元素是 写元素符号 写出 D 离子的电 子排布式 2 D 和 C 形成的化合物属于 晶体 写出 C 单质与水反应的化学方程式 3 对元素 B 的单质或化合物描述正确的是 a B 元素的最高正价为 6 b 常温 常压下单质难溶于水 c 单质分子中含有 18 个电子 d 在一定条件下镁条能与单质 B 反应 4 A 和 D 两元素金属性较强的是 写元素符号 写出能 证明该结论的一个实验事实 3 目前 全世界镍 Ni 的消费量仅次于铜 铝 铅 锌 居有色 金属第五位 镍行业发展蕴藏着巨大的潜力 1 配合物 Ni CO 4常温下为液态 易溶于 CCl4 苯等有机溶剂 固态 Ni CO 4属于 晶体 基态 Ni 原子的电子排布式为 2 某配合物结构如右图所示 分子内含有的作用力有 填编号 A 氢键 B 离子键 C 共价键 D 金属键 E 配位键 3 很多不饱和有机物在 Ni 催化下可与 H2发生加成反应 如 CH2 CH2 HC CH HCHO 等 其中碳原子采取 sp2杂化的分子有 填物质序号 预测 HCHO 分子的立体结构为 形 4 氢气是新型清洁能源 镧 La 和镍的合金可做储氢材料 该合金的晶胞如右图 所示 晶胞中心有一镍原子 其他镍原子都在晶胞面上 该晶体的化学式是 5 碳是形成化合物最多的元素 其单质与化合物广布于自然界 1 碳原子的核外电子排布式为 与碳同周期的 非金属元素 N 的 第一电离能大于 O 的第一电离能 原因是 2 CS2是一种重要的有机溶剂 CS2分子的空间构型为 写出一种与 CS2互 为等电子体的物 质的化学式 3 冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞 其晶胞结构如右图 其中空 用心 爱心 专心42 心球所示原子位于立方体的顶点或面心 实心球所示原子位于立方体内 类似 每个冰晶 胞平均占有 个水分子 冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相同的原因是 请回答下列问题 1 AC2分子中含有 根 键 属于 分子 填 极性分子 或 非极性 分子 2 B 的氢化物的空间构型为 B 原子的原子轨道采用 杂化 其氢 化物在同族元素所形成的氢化物中沸点最高的原因是 3 写出 A 的常见氧化物与 B 的氧化物中互为等电子体的一组 4 C 元素的电负性 D 元素的电负性 填 或 用一个化学方 程式表示 21 6 A B C D 是原子序数依次增大的四种短周期元素 请根据表中信息回答下列问题 元素 ABCD 性 质或结 构信息 与同主族 元素原子序数 相差 2 原子的最 外层电子排布 式为 nsnnp2n 1 原子序数是 A B 两元素原子 序数之和的 2 倍 原子半径在 所属周期中最小 1 写出 B 原子的最外层轨道排布式 2 A 与 B 的单质可化合生成 M A 与 D 的单质可化合生成 N M 的空间构型为 M 与 N 可以在空气中化合生成 E E 的电子式为 写出在 E 溶于水所得 的溶液中各离子浓度由大到小的顺序 3 C 的单质在空气中燃烧可生成气体 F 写出 F 与 A C 形成的化合物反应的方程式 并标出电子转 用心 爱心 专心43 移的方向和数目 F 与 A B D 单质中的一种在溶液中充 分反应可生成两种酸 写出该反应的离子方程式 7 现有部分前四周期元素的性质或原子结构如下表 元素编号元素性质或原子结构 A 第三周期中的半导体材料 B L 层 s 电子数比 p 电子数少 1 C 第三周期主族元素中其第一电离能最大 D 前四周期呀中其未成对电子数最多 1 B 单质分子中 含有 个 键和 个 键 元素 B 的气态氢化物 的空间型为 2 C 单质的熔点 A 单质的熔点 填 高于 或 低于 其原