高三化学原子结构、化学键及分子结构、晶体结构人教版知识精讲

高三化学原子结构、化学键及分子结构、晶体结构人教版【本讲教育信息】一. 教学内容：物质结构二. 教学要求： 1. 掌握原子构成的初步知识。 2. 掌握原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及质量数与中子数、质子数之间的相互关系。 3. 掌握核外电子排布规律。 4. 掌握离子键、共价键、金属键的涵义。 5. 理解键的极性与分子极性的关系。 6. 了解分子间作用力、氢键的概念。 7. 掌握几种晶体类型的结构特点和性质。三. 教学重点： 1. 原子核外电子的排布规律。 2. 离子键、共价键的概念，能用电子式表示离子化合物和共价化合物及其形成过程。 3. 三种晶体的结构和性质。四. 知识分析： 1. “六种量”及其涵义 （1）质子数： 即原子核内质子个数，也称为原子序数，它是决定元素品种的重要因素。 （2）中子数： 即原子核内中子个数。当质子数相同，而中子数不同时，便提出了同位素的概念。 （3）核外电子数： 原子中，质子数等于电子数，因此整个原子不显电性；当质子数电子数时，该微粒是阳离子，当质子数电子数时，该微粒为阴离子。 （4）质量数： 将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似值之和为质量数，用“”表示。由于电子质量忽略不计，质量数可以近似地表示相对原子质量的大小。 （5）同位素的相对原子质量： 其意义是某同位素的一个原子质量与原子质量的相对比值。初中化学所学的相对原子质量实质上是同位素的相对原子质量。 例如：的一个原子质量为，一个的质量为的相对原子质量 （6）元素的相对原子质量： 其意义是各种天然同位素的相对原子质量与它的原子所占的原子个数百分比的乘积之总和。 氧元素的相对原子质量 + 注：我们在题中常用质量数代替同位素的相对原子质量，以此求得的结果称为元素的近似相对原子质量，如： 氧元素的近似相对原子质量 2. 晶体类型与化学键、分子极性之间的关系：由上可知： 离子晶体（或离子化合物）一定含离子键。 离子晶体中也可能含有极性键或非极性键。 请同学们把上述物质的电子式写出，以加深理解： 离子键 ： 离子键 ： 离子键 极性键 ：极性键 离子键 ： 离子键 非极性键 ： 离子键 非极性键： （2）原子晶体（3）分子晶体 由上可知： 原子晶体与分子晶体的最大区别在于：原子晶体直接由共价键构成；而分子晶体是由分子间作用力构成，其中分子内部可能含共价键。 非极性分子不一定是由非极性键构成，还要看分子的空间构型是否对称。（具体见下表） 极性分子一定含极性键，也可能含非极性键。（4）金属晶体3. 键的极性与分子极性的关系类型实例键的夹角键的极性分子的极性空间构型双原子分子、非极性键非极性分子直线型、极性键极性分子直线型三原子分子、极性键非极性分子直线型极性键极性分子折线型、四原子分子极性键非极性分子平面正三角型极性键极性分子三角锥型五原子分子、极性键非极性分子正四面体型、极性键极性分子四面体型【典型例题】例1 钛（）金属常被称为未来钢铁。钛元素的同位素、中，中子数不可能为（ ）A. B. C. D. 解析：，钛的各种同位素中无此质量数，A可选。 答案：A评注：本题考查了“”的含义，以及“质量数=中子数+质子数”这一关系式，为送分题，但也属于高考的热点之一。例2 某元素构成的双原子单质分子有三种，其式量分别为、。在天然单质分子中，此三种单质的物质的量之比为，由此推断以下结论正确的是（ ）A. 此元素有种同位素。B. 其中一种同位素质量数为。C. 其中质量数为的同位素占原子总数的。D. 此元素的单质的平均式量为。解析：若某元素有两种同位素、，则构成的双原子单质分子有，三种。若，则，求得，。由三种单质的物质的量之比为，可求得、原子的物质的量之比为，平均式量由下式求得：答案：CD评注：本题主要考查学生对双原子分子构成的认识。较典型的具体事例是、。它可以帮助读者理解由两种同位素构成的双原子分子的式量问题。例3 下列关于化学键的说法，正确的是（ ）A. 构成单质分子的粒子一定含共价键。B. 由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物。C. 非极性键只存在于双原子单质分子里。D. 不同元素组成的多原子分子里的化学键一定是极性键。解析：列举法。A错，因稀有气体构成的单原子分子中不含共价键。B对，例如、等铵盐是非金属元素组成的离子化合物。C错，例如在、等物质中键是非极性键。D错，例如中键，中键是非极性键。答案：B例4 晶体结构中，和都是等距离交错排列的，已知食盐的摩尔质量为，密度为，阿伏加德罗常数为，在食盐晶体中两个距离最近的的中心间的距离接近于（ ）A. B. C. D. 解析：从晶体模型中选出个最小的正方体为研究对象如下图，则该小立方体平均拥有（或）数为：，而拥有个和对的小立方体的密度与食盐的密度相同，设两个距离最近的中心距离为，则该小立方体体积为，由密度公式得： 答案：C评注：本题主要考查了学生对图表的观察能力和空间想象能力，并运用了一种解题方法均推法。这种方法在晶体结构题中经常用到。具体如下，在立方体的不同位置的原子为周围的立方体所共用，属于该立方体的部分分别为：立方体顶点上的原子为该立方体提供了该原子的。立方体棱边上的原子为该立方体提供了该原子的。立方体面上的原子为该立方体提供了该原子的。立方体体内的原子为该立方体提供了该原子的。【模拟试题】（答题时间：50分钟） 一. 选择题： 1. 某微粒表示，下列关于该微粒的叙述正确的是（ ）A. 所含质子数 B. 所含中子数C. 所含电子数 D. 所含质子数2. 下列叙述中，正确的是（ ）A. 两种微粒，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定相同。B. 凡单原子形成的离子，一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布。C. 两原子，如果核外电子排布相同，则一定属于同种元素。D. 不存在两种质子数和电子数均相同的阳离子和阴离子。3. 下列分子中，含有非极性键的化合物是（ ）A. B. C. D. 4. 下列叙述正确的是（ ）（天津市质检题）A. 两种元素构成的共价化合物分子中的化学键都是极性键。B. 两种不同的非金属元素原子间形成的化学键都是极性键。C. 含有非极性键的化合物分子一定不是极性分子。D. 只要是离子化合物，其熔点就比共价化合物的熔点高。 5. 共价键、离子键、金属键、分子间作用力都是微粒间的作用力，含有以上两种作用力的晶体是（ ）（郑州市预测题）A. B. C. D. 6. 设某元素原子核内的质子数为，中子数为，则下列论断正确的是（ ）A. 不能由此确定该元素的相对原子质量。B. 这种元素的相对原子质量为。C. 若碳原子的质量为，此原子的质量为。D. 核内中子的总质量小于质子总质量。7.【2000年全国高考试题】下列每组物质发生状态变化所克服微粒间的相互作用属于同种类型的是（ ）A. 食盐和蔗糖熔化B. 钠和硫熔化C. 碘和干冰升华D. 二氧化硅和氯化钠熔化8.【1998年全国高考试题】下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是（ ）A. 光气 B. 六氟化硫C. 二氟化氙 D. 三氟化硼9.【1999年全国高考试题】关于晶体的下列说法正确的是（ ）A. 在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子B. 在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子C. 原子晶体的熔点一定比金属晶体的高D. 分子晶体的熔点一定比金属晶体的低10. 下列物质的熔沸点高低顺序正确的是（ ）A. 金钢石晶体硅二氧化硅碳化硅B. C. D. 金钢石生铁纯铁钠11.【2000年济南测试题】、均为离子化合物，现有下列数据，试判断这三种化合物熔点高低顺序是（ ）物质离子电荷数键长A. B. C. D. 12. 目前，科学界拟合成一种“二重构造”的球型分子，即把“足球型”的溶进“足球型”的分子中，外面的硅原子与里面的碳原子的共价键结合。下列关于这种分子的说法不正确的是（ ）A. 是一种新型的化合物B. 晶体属于分子晶体C. 是两种单质组成的混合物D. 相对分子质量为二. 填空题： 13. （3分）溴化碘是一种卤素互化物。它有很高的化学活性，有许多性质跟卤素单质很相似。它在常温、常压下是深红色固体，熔点为，沸点为。固体溴化碘是晶体，含有 键。溴化碘与水反应，生成一种无氧酸和一种含氧酸，反应方程式是 。 14. 硫化氢分子中，两个键的夹角接近，说明分子的空间构型为 ；二氧化碳分子中，两个键的夹角是，说明分子的空间构型为 ；甲烷分子中，两个相邻键的夹角是，说明分子的空间构型为 。 15. 氰为无色可燃气体、剧毒、有苦杏仁味，和卤素单质的性质相似。（1）写出氰与苛性钠溶液反应的离子方程式： 。（2）已知氰分子键之间夹角为并有对称性，的电子式为 ，结构式为 ，分子为 （填“极性”或“非极性”）分子。（3）中电子数为 ，的电子式为 。（上海市测试题） 16.（1999年福州调研试题）下图表示一些晶体中的某些结构，它们分别是、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分：（1）其中代表金刚石的是（填编号字母，下同） ，其中每个碳原子与 个碳原子最接近且距离相等。金钢石属于 晶体。（2）其中代表石墨的是 ，其中每个正六边形占有的碳原子数平均为 个。（3）其中代表的是 ，每个周围与它最接近且距离相等的有 个。（4）代表的是 ，它属于 晶体，每个与 个紧邻。（5）代表干冰的是 ，它属于 晶体，每个分子与 个分子紧邻。（6）上述五种物质中熔点由高到低的顺序是 ；其中在熔融为液态时能导电的电解质是 ，在水溶液中能导电的非电解质是 。三. 实验题： 17. （8分）根据实验室中测定硫酸铜晶体结晶水含量的实验，填写下列空白。（1）从下列仪器选出所需仪器（用标号字母填写）： 。A. 托盘天平（带砝码）、B. 研钵、C. 试管夹、D. 酒精灯、E. 蒸发皿、F. 玻璃棒、G. 坩埚、H. 干燥器、I. 石棉网、J. 三脚架除上述仪器外，还需要的仪器是 。（2）某学生实验后得到以下数据：加热前质量加热后质量（容器质量）（容器质量+晶体质量）（容器质量+无水硫酸铜质量）请写出结晶水含量的计算公式（用、表示）： 。该生测定结果是偏高还是偏低？答： 。（3）从下列分析中选出该学生产生实验误差的原因，可能是（填写字母） 。A. 加热前称量时容器未完全干燥B. 最后两次加热后的质量相差较大（大于）C. 加热后容器未放入干燥器中冷却D. 加热过程中晶体有少量溅失四. 计算题： 18. 已知氯元素的相对原子质量为，由和构成的，晶体中含质量是多少？含的质量是多少？ 19.（1）中学教材上图示了晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。（氧化镍）晶体的结构与相同，与最邻近的核间距离为，计算晶体的密度（已知的摩尔质量为）。 （2）天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷。例如在某种晶体中就存在如图1-14所示的缺陷：一个空缺，另有两个被两个所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中和的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为，试计算该晶体中与的离子数之比。（全国高考题）试题答案一. 选择题：1. B 2. CD 3. D 4. B 5. BD 6. A7. C 8. A 9. A 10. BC 11. B 12. C二. 填空题：13. 分子；极性；14. 折线型；直线型；正四面体型15.（1）（2）；非极性（3）；16.（1）D；原子（2）E；（3）A；（4）C；离子； （5）B；分子；（6）石墨金钢石干冰；，；三. 实验题：17.（1）A、B、D、F、G、H、J；坩埚钳、泥三角、药匙（2）；将有关数据代入求得，大于晶体中结晶水的含量（），偏高（3）误差分析的方法是计算式分析，答案为A、D四. 计算：18. 解：（1） （2）19. 解： （1）在如图的立方体中顶点上的粒子被个立方体共用，每个立方体只享用了个粒子；棱上的粒子被个立方体共用，每个立方体只享用了个粒子；面心处的粒子被个立方体共用，每个立方体只享用了个粒子；体心处的粒子则被一个立方体独享。 类似，应是个顶点为个、个交替占据，可见每个