高考化学二轮复习 （知能方法大提升）专题四 物质结构与元素周期律课件 新人教版.ppt

专题四物质结构与元素周期律 第一部分知能方法大提升 高考定位 知识对接 1 原子的构成微粒及其数量关系 2 原子核外电子排布规律 3 同主族 同周期元素的性质 4 元素的电离能 电负性 5 共价键类型 极性与分子的极性 6 杂化轨道理论 价层电子对互斥理论 7 分子间的作用力与氢键 8 晶体结构及类型对物质性质的影响 1 核外电子排布遵循哪些原理 答案 1 能量最低原理 原子核外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 泡利原理 1个原子轨道里最多只能容纳2个电子 而且自旋方向相反 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 2 元素性质周期性变化规律的内容是什么 答案 1 原子半径 同一周期元素从左到右 原子半径越来越小 同一主族元素从上到下 原子半径越来越大 2 电离能 同一周期元素从左到右 电离能呈增大趋势 a和 a元素的第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能 同一主族元素从上到下 电离能逐渐减小 3 电负性 同一周期元素从左到右 元素的电负性逐渐变大 同一主族元素从上到下 元素的电负性逐渐变小 3 共价键有哪些类型 答案共价键的分类 1 根据原子间形成共价键时共用电子对是否偏移 或根据形成共价键的原子是否属于同种元素 分为极性键和非极性键 2 根据形成共价键的原子轨道重叠方式的不同分为 键和 键 3 根据形成共价键的共用电子对数的多少分为单键 双键和叁键 4 几种常见晶体的结构特征是什么 答案 1 金刚石晶体 空间正四面体的网状结构 其中每个碳原子与4个碳原子最近且距离相等 金刚石属于原子晶体 2 石墨晶体 平面层状结构 其中每个正六边形占有的碳原子数平均为2个 3 nacl晶体 每个na cl 周围与它距离最近且相等的cl na 有6个 每个na 周围与它距离最近且相等的na 有12个 属于离子晶体 4 cscl晶体 每个cs cl 周围与它距离最近且相等cl cs 有8个 属于离子晶体 5 干冰晶体 每个co2分子周围与它距离最近且相等co2分子有12个 属于分子晶体 能力对接 考点一元素周期表中的重要规律及 位 构 性 的关系常以原子序数 原子或离子半径大小 离子氧化性或还原性强弱 物质的组成 元素位置及化合价 化合物的性质和结构推断等为切入点进行考查 典例1 2012 江苏 12 短周期元素x y z w的原子序数依次增大 x原子的最外层电子数是其内层电子总数的3倍 y原子的最外层只有2个电子 z单质可制成半导体材料 w与x属于同一主族 下列叙述正确的是 a 元素x的简单气态氢化物的热稳定性比w的强b 元素w的最高价氧化物对应水化物的酸性比z的弱c 化合物yx zx2 wx3中化学键的类型相同d 原子半径的大小顺序 ry rz rw rx 解析短周期元素x y z w的原子序数依次增大 x原子的最外层电子数是其内层电子总数的3倍 因此可确定x为氧元素 y原子的最外层只有2个电子 且原子序数大于氧元素 则y为mg z单质可制成半导体材料 应为si w与x属于同一主族 则w为s元素 氧的非金属性强于硫的 故h2o的热稳定性强于h2s a项正确 同周期s非金属性强于si h2so4的酸性强于h2sio3 b项错误 mgo是离子化合物 存在离子键 sio2 so3属于共价化合物 存在共价键 c项错误 根据同周期 同主族元素原子的半径大小的规律得出rmg rsi rs ro d项正确 答案ad 预测1 2012 合肥第一次质量检测 x y z w为四种短周期元素 它们在周期表中位于连续的四个主族 如图所示 z元素原子核外k层与m层电子数相等 下列说法中正确的是 a y元素最高价氧化物对应的水化物化学式为h3yo4b y最简单气态氢化物的水溶液显弱碱性c 原子半径由小到大的顺序为 x z y wd x z两种元素的氧化物中所含化学键类型相同 解析由z的电子排布可知为mg 则x y w分别为碳 氮 铝 a项氮的最高价氧化物的水化物为hno3 四种原子的原子半径最大的是mg z c项不正确 co2所含的化学键为共价键 mgo所含的化学键为离子键 d项不正确 答案b 1 元素周期表中的递变规律 三角 规律 若a b c三种元素位于周期表中如图所示位置 则有关的各种性质均可排出顺序 但d不能参与排列 1 原子半径 c a b 2 金属性 c a b 3 非金属性 b a c 2 元素周期表中的相似规律 1 同主族元素性质相似 2 元素周期表中位于对角线位置 上图中a d位置 的元素性质相似 如li和mg be和al b和si等 3 相邻元素性质差别不大 3 微粒半径大小判断的 三看 一看电子层数 电子层数越多 半径越大 二看核电荷数 电子层结构相同的不同微粒 核电荷数越多 半径越小 三看最外层电子数 若微粒电子层数与核电荷数都相同 则最外层电子数越多 半径越大 1 判断元素非金属性强弱 根据含氧酸的酸性强弱进行比较 对应的酸必须是最高价氧化物的水化物 2 气态氢化物水溶液的酸性强弱不能判断元素非金属性强弱 如hcl的酸性 hf的酸性 不能证明氯的非金属性强于氟的非金属性 考点二原子结构与性质主要考查原子核外电子的排布规律和元素性质的周期性变化规律 其中以电子排布式和轨道表示式的书写 电离能和电负性的大小比较及应用等命题为主 典例2 2012 高考试题汇编 请根据要求 回答下列问题 1 可正确表示原子轨道的是 2012 浙江自选 15 1 a 2sb 2dc 3pxd 3f 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 2012 课标 37 2 3 se的原子序数为 其核外m层电子的排布式为 2012 课标 37 3 4 基态mn2 的核外电子排布式为 2012 福建 30 2 5 ni是元素周期表中第28号元素 第二周期基态原子未成对电子数与ni相同且电负性最小的元素是 2012 山东 32 2 解析 1 第2层电子层上只有s和p原子轨道 故a对 b错 第3层电子层上有s p d原子轨道 故c对 d错 2 根据第一电离能的定义及变化规律知 同一主族元素 从上到下第一电离能逐渐增强 故o s se原子的第一电离能由大到小的顺序为o s se 3 根据核外电子排布规律可写出se的m层电子的排布式为3s23p63d10 4 基态mn2 的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或 ar 3d5 5 ni的外围电子排布为3d84s1 3d能级上有2个未成对电子 第二周期中未成对电子数为2的元素有c o 其中c的电负性小 答案 1 ac 2 o s se 3 343s23p63d10 4 1s22s22p63s23p63d5或 ar 3d5 5 c 预测2 按要求回答下列问题 1 氧元素基态原子核外未成对电子数为 个 2 c n o三种元素第一电离能从大到小的顺序是 这三种元素的电负性从大到小的顺序是 3 某元素基态原子的最外层有3个未成对电子 次外层有2个电子 其元素符号为 该元素的基态原子的价电子排布式是 4 某元素基态原子的m层全充满 n层没有成对电子 只有一个未成对电子 该元素的元素符号为 其 2价离子的电子排布式为 解析 1 氧元素核外有8个电子 其基态原子核外电子排布为1s22s22p4 所以氧元素基态原子核外未成对电子数为2个 2 n原子p轨道处于半充满状态 能量较低 因而第一电离能比o大 c n o三种元素第一电离能从大到小的顺序是n o c 根据同周期的电负性的递变规律可知 c n o三种元素的电负性从大到小的顺序是o n c 3 元素基态原子的最外层有3个未成对电子 次外层有2个电子 则其价电子构型为2s22p3 元素符号为n 其基态氮原子的价电子排布式是2s22p3 4 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即价电子构型为3d104s1 所以它的元素符号为cu 其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1 其 2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9 或 ar 3d9 答案 1 2 2 n o co n c 3 n2s22p3 4 cu1s22s22p63s23p63d9 或 ar 3d9 1 电负性的应用 1 判断元素种类 一般来说 电负性 1 8 为非金属元素 电负性1 7时 形成离子键 两元素电负性差值 1 7时 形成共价键 3 判断元素价态的正负 化合物中电负性大的元素为负价 小的元素为正价 4 电负性是判断元素金属性和非金属性强弱的重要参数之一 表征原子得电子能力强弱 电负性越大 其非金属性越强 反之亦然 2 电离能的应用可以根据元素电离能的突变判断元素的主要化合价和原子的电子层结构 如果某元素的in 1 in 则该元素的常见化合价为 n 原子的最外层电子数或价电子数一般为n个 如镁元素i3 i2 i1 可判断镁元素的化合价为 2 最外层电子有两个 2 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 3d54s1 cu原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或 ar 3d104s1 3 书写基态原子或价电子的电子排布式时 虽说能量e n 1 d e ns 但书写排布式时 应将 n 1 d排在ns前 如fe 正确应为1s22s22p63s23p63d64s2 错误的是1s22s22p63s23p64s23d6 4 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 但要注意反常情况 同周期元素第 a族的元素的第一电离能大于第 a族元素的第一电离能 同周期元素第 a族元素的第一电离能大于第 a族元素的第一电离能 如 be b n o mg al p s等 考点三分子结构与性质主要考查分子结构中 键和 键 配位键 键的极性 分子的极性 分子间氢键 杂化轨道理论 价层电子对互斥理论和分子的立体结构等 典例3 2012 高考试题汇编 请按所给的要求 回答下列问题 1 在铜锰氧化物的催化下 co被氧化成co2 hcho被氧化成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 2012 江苏 21 a 2 甲醛 h2c o 在ni催化作用下加氢可得甲醇 ch3oh 甲醇分子内c原子的杂化方式为 甲醇分子内的o c h键角 填 大于 等于 或 小于 甲醛分子内的o c h键角 2012 山东 32 4 3 过渡金属配合物ni co n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18 则n co与n2结构相似 co分子内 键与 键个数之比为 2012 山东 32 3 解析 1 co和n2 直线形结构 互为等电子体 根据等电子体理论 可写出co的结构式为c o h2o分子中o原子采取sp3杂化 co2分子的结构式为o c o 双键中1个 键 1个 键 故1molco2中所含 键的数目为2 6 02 1023 2 甲醇分子内c的成键电子对为4 无孤电子对 杂化类型为sp3 甲醇分子内o c h键角接近109 28 甲醛分子的空间结构为平面形 o c h键角接近120 3 ni有10个价电子 即配体co提供8个电子 或4对孤电子对 故n 4 co中c和o为叁键 含有1个 键 2个 键 预测3 请按所给的要求 回答下列问题 1 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 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 解析 1 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 内部不含有范德华力 1 键和 键数目的判断共价单键均为 键 共价双键有一个 键和一个 键 共价叁键有一个 键和两个 键 2 杂化轨道理论 1 杂化轨道理论要点 只有能量相近的原子轨道才能进行杂化 杂化轨道能量相同 杂化前后轨道总数不变 杂化轨道只能用于形成 键或用来容纳未参与成键的孤电子对 不能用于形成 键 2 常见的杂化轨道类型与分子构型的关系 3 判断杂化轨道类型的一般方法 看中心原子有没有形成双键或叁键 如果有1个叁键 则其中有2个 键 是sp杂化 如果有1个双键 则其中有1个 键 是sp2杂化 如果全部是单键 则是sp3杂化 杂化轨道数等于中心原子的孤对电子对数与相连的其他原子个数之和 若和为2 则中心原子sp杂化 若和为3 则中心原子sp2杂化 若和为4 则中心原子sp3杂化 如nh3 n原子有1对孤电子对 另外与3个氢原子成键 所以为1 3 4 为sp3杂化 再如co2 c原子没有孤电子对 与2个氧原子成键 所以为0 2 2 为sp杂化 2 几种分子或离子的立体构型 续表 5 分子极性的判断 1 完全由非极性键结合而成的分子是非极性分子 o3除外 2 由极性键结合而成的非对称型分子一般是极性分子 3 由极性键结合而成的完全对称型分子为非极性分子 4 对于abn型分子 若中心原子a化合价的绝对值等于该元素原子最外层电子数 则为非极性分子 否则为极性分子 6 氢键对物质性质的影响 1 溶质分子和溶剂分子间形成氢键 溶解度骤增 如氨气极易溶于水 2 分子间氢键的存在 使物质的熔 沸点升高 3 有些有机物分子可形成分子内氢键 此时的氢键不能使物质的溶 沸点升高 7 相似相溶原理 1 极性分子易溶于极性溶剂 非极性分子易溶于非极性溶剂 2 溶质与溶剂结构相似 溶解度较大 考点四晶体结构与性质主要考查常见晶体的结构特点 晶体类型和微粒间作用力强弱对物质性质的影响以及有关晶体的计算等 典例4 1 2012 全国 27 1 4 原子序数依次增大的短周期元素a b c d和e中 a的最外层电子数为其周期数的二倍 b和d的a2b型氢化物均为v形分子 c的 1价离子比e的 1价离子少8个电子 元素a为 c为 由这些元素形成的双原子分子为 由这些元素形成的三原子分子中 分子的空间结构属于直线形的是 非直线形的是 写2种 这些元素的单质或由他们形成的ab型化合物中 其晶体类型属于原子晶体的是 离子晶体的是 金属晶体的是 分子晶体的是 每空填一种 2 2011 安徽 25 w x y z是四种常见的短周期元素 其原子半径随原子序数变化如图所示 已知w的一种核素的质量数为18 中子数为10 x和ne原子的核外电子数相差1 y的单质是一种常见的半导体材料 z的电负性在同周期主族元素中最大 x位于元素周期表中第 周期第 族 w的基态原子核外有 个未成对电子 x的单质和y的单质相比 熔点较高的是 写化学式 z的气态氢化物和溴化氢相比 较稳定的是 写化学式 预测4 2012 合肥二模 25 x y z w是元素周期表前四周期中的常见元素 其原子序数依次增大 x元素的一种核素的质量数为12 中子数为6 y元素是动植物生长不可缺少的 构成蛋白质的重要组成元素 z的基态原子核外9个轨道上填充了电子 且核外有2个未成对电子 与x不同族 w是一种常见元素 可以形成3种氧化物 其中一种氧化物是具有磁性的黑色晶体 1 常温常压下z单质是 晶体 填类型 微粒间通过 形成晶体 填微粒间相互作用的类型 y2分子中存在 键和 键个数之比为 2 x h和y h属于极性共价键 其中极性较强的键是 x y用元素符号表示 x的第一电离能比y的 填 大 或 小 3 写出x单质与z的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液反应的化学方程式 4 w的基态原子的最外层电子排布式为 5 已知一种y4分子结构如图所示 断裂1moly y吸收167kj的热量 生成1moly y放出942kj热量 试写出由y4气态分子变成y2气态分子的热化学方程式 解析x是c元素 y是n元素 z是s元素 w是fe元素 1 硫单质是分子晶体 n2中有n n 其中有1个 键 2个 键 2 c h键和n h键极性较强的是n h键 c的第一电离能比n的小 3 c与浓h2so4加热时反应生成co2 so2和h2o 4 fe基态原子最外层电子排布式为3d64s2 5 n4 g 2n2 g h 167 6 942 2 kj mol 1 882kj mol 1 1 晶体类型的判定方法 1 据各类晶体的概念判断 即根据构成晶体的粒子和粒子间的作用力类别进行判断 如由分子通过分子间作用力形成的晶体属于分子晶体 由原子通过共价键形成的晶体属于原子晶体 由阴 阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体 由金属阳离子和自由电子通过金属键构成的晶体属于金属晶体 或由金属原子构成的晶体属于金属晶体 2 据各类晶体的特征性质判断 如低熔沸点的化合物属于分子晶体 熔沸点较高 且在水溶液中或熔化状态下能导电的化合物属于离子晶体 熔沸点很高 不导电 不溶于一般溶剂的物质属于原子晶体 晶体能导电 传热 具有延展性的物质属于金属晶体 2 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 铯等熔 沸点很低 2 原子晶体 由共价键形成的原子晶体中 原子半径越小 键长越短 键能越大 晶体的熔 沸点越高 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 相对分子质量越大 其晶体熔 沸点就越高 如snh4 geh4 sih4 ch4 组成和结构不相似的物质 相对分子质量相近 分子的极性越大 其晶体的熔 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 则金属键越强 金属晶体熔 沸点就越高 如熔 沸点 na mg al 1 分子中不一定含有化学键 如稀有气体分子是单原子分子 不存在化学键 2 氢键不是化学键 是一种特殊的分子间作用力 有氢键分子间也有范德华力 但有范德华力分子间不一定有氢键 3 极性分子可能含有非极性键 如h2o2 非极性分子可能不含非极性键 如ch4 4 含有离子的晶体不一定是离子晶体 如金属晶体中含有金属阳离子 5 含共价键的晶体不一定是原子晶体 如分子晶体的结构粒子分子内部含共价键 离子晶体结构粒子离子内部也可能有共价键 如na2o2 naoh nh4cl等 6 离子晶体的熔点不一定低于原子晶体 如熔点 mgo sio2 7 金属晶体的熔点不一定高于分子晶体 如熔点 s hg hg常温下为液体 8 石墨晶体的熔点很高 但不属于原子晶体 而是过渡型晶体 9 h2o的熔 沸点高于h2s的原因不是h2o分子存在氢键 而应该是h2o分子间存在氢键 解题技法 元素推断题的解题方法元素推断题主要考查元素周期表中 位 构 性 的关系及学生利用物质结构和性质进行综合推断的能力 该类题目综合性强 难度较大 所占分值较高 学生需要掌握短周期所有元素的结构特点 它们在元素周期表中的位置和性质以及掌握它们形成的化合物的性质 在此基础上综合分析 得到答案 其基本方法是 方法对接 由原子核外电子排布规律正确推断在元素周期表中的位置是解题的关键 准确把握元素及其化合物性质 可使元素推断轻松 灵活 1 2012 杭州第一次质检 w x y z是原子序数依次增大的短周期元素 x y是金属元