物质结构与性质教学案

1、学习好资料.诵常情况下:当原子核外电子排布在(用元素符号表示),下列表述中能证明这(1)专题二物质结构与性质分析预测：物质结构与性质的内容较抽象，为选修内容，可用来组建题目的素材不多，复习时应以基础知识的理解为主预计在该部分内容中出现的热点有：1构造原理、能量最低原理、电子排布式、轨道表示式及电负性的概念等，而且很可能会把原子结构与元素周期律的内容结合在一起考查；2对分子空间构型的考查，包括分子极性、手性分子等概念；3有关晶体知识的考查仍以晶体结构的分析、晶体类型对物质性质的影响、同种类型晶体因内部质点间作用力对物质性质的影响以及有关晶体的简单计算为主热点一原子结构与元素的性质例1 A、B、C

2、、D、E代表5种元素，请填空：(1) A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N(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CI ，C的元素符号为 K(3) D元素的正三价离子的3d轨道为半充满，D的元素符号为 Fe，其基态原子的电子排布式为Ar3d 64S(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Cu;其基态原子的电子排布式为ArRd%1例2在元素周期表中，一稀有气体元素原子的最外层电子构型为4s24p6,与其同周期的 A、B、C、D四种元素，它们的原子最外层电子数依次为2、

3、2、1、7.其中A、C两元素原子的次外层电子数为8, B、D两元素原子的次外层电子数为18,E、D两元素处于同族且在该族元素中,E的气态氢化物的沸点最高请回答下列问题：(1) B元素在周期表中的位置是第四周期n B族E的气态氢化物在同族元素中沸点最高的原因是E的气态氢化物分子间含有氢键 破坏它需要较高的能量，所以熔沸点较高(3) A、C两元素第一电离能 Ca K(填元素符号)B元素能形成多种配合物元素之间形成配合物的条件是：一方是能够提供孤电子对的原子，另一方是具有能够接受孤电子对的空轨道原子总结：1基态原子的核外电子排布(1) 核外电子排布原则：能量最低原理；泡利不相容原理；洪特规则(2)

4、原子核外电子排布的表示：电子排布式；轨道表示式注意：能量相同的原子轨道在全充满(如P6和d10)半充满(如P3和d5)和全空(如P0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定，如Cr:Arl3d 54： Cu： Ar3d s1 当出现d轨道时，虽然电子按ns,(n-1)d,np顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n-1)d放在 ns前 能级顺序：ns(n-2)f(n-1)dAI, PS电负性：反映元素原子得电子能力和性质元素的电负性越大，原子吸引电子的能力越强电负性与元素金属性和非金属性的关系一般情况下，电负性数值大的元素非金属性较强 ，在化合物中吸引电子的能力强，在化合物中显负价；电负性数

5、值小的元素非金属性较弱 (金属性较强)， 在化合物中吸引电子的能力弱 ，在化合物中显正价变题1现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表兀素编号兀素性质或原子结构T单质能与水剧烈反应，所得溶液呈弱酸性XL层P电子数比s电子数多2个丫第三周期兀素的简单离子中半径最小ZL层有3个未成对电子(1) 写出元素X的离子结构示意图 写出元素Z的气态氢化物的电子式：NHj的电子式(用元素符号表示)厂、(2) 写出丫元素最高价氧化物对应的水化物的电离方程式：(+8十H+ + AIO2- + HAI(OH) 3= AI3+ +30H-元素T与氯元素相比，非金属性较强的是一事实的是_C(填序号)常温下氯气的颜色比T

6、单质的颜色深T的单质通入氯化钠水溶液不能置换出氯气 氯与T形成的化合物中氯元素呈正价态(4)探寻物质的性质差异性是学习的重要方法之一.T、X、Y、Z四种元素的单质中化学性质明显不同于三种单质的是AI ,理由变题2根据下列五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJ/mol),回答下列问题：兀素代号11I2I3I4Q2080400061009400R500460069009500S7401500770010500T5801800270011600U420310044005900在周期表中，最可能处于同一族的是EA Q与R B S与T C T与U D R与T E R与U下列离子的氧化性最弱的是_D(

7、氧化性最弱即其对应的电离能最小 )2+2+3+A S B RC TD U下列元素中，化学性质和物理性质最像 Q元素的是CA 硼B 铍C氦 D 氢(4) T元素最可能是 _ 区元素，其氯化物的化学式为TCI(T 容易失去 3 个电子 )每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况，这一事实从一个侧面说明：电子分层排布 各能层能量不同Ar3d 104s4p2Sn，如Ni(CO) 4, Ni与CO之间的键型为 配位键,已知Ni(CO) 4中碳氧键的伸缩振动频率为2143cm-1，则Ni(CO) 4中碳氧键的强度比 CO分子中弱C相等A、B、C、D分别代表四种不同的主族元素,A原子的最外层电子排布

8、为ns1, Bns2np2, C原子的最外层电子数是其电子层数的3倍,D原子的L电子层的P轨D 无法判断1s1,则按原子轨道的重迭S键,A与C所形成的化合物的熔沸点明显高 ，其原因是 分子间形成氢键分子一晶体.分子或离子实例中心原子 杂化类型中心原子 有无孤对 电子分子或离子空间结构键角分子中正负电荷 重心是否重合分子极性AB2CO2、CS2 等sp无直线形1800重合非极性分 子H2O、H2S等3sp2对V形小于180不重合极性分子AB3BF3、BCI 3 等2 sp无平面正三角形1200重合非极性分 子NH 3、PH3、PC|3等3sp1对三角锥 形小于1200不重合极性分子AB4CH4、

9、CCI 4、SiH 4NH 4+、SO42-、PO43-等3 sp无正四面 体109028重合非极性分 子角锥形b若价电子全部参与成键 ，则价电子对互斥模型与分子的空间结构相同 各种分子的空间构型：氢键的类型:分子内和分子间学习好资料_如果U元素是短周期的元素，你估计它的第二次电离能飞跃数据将是第10 个解析：若U为短周期元素，据表中数据第一次电离能飞跃是失去第2个电子，可推知U在I A族,贝y第二次电离能飞跃是在失去第10个电子时发生的如果R、S、T是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序是RVSVT其中元素_S_的第一电离能异常高的原因是S元素的最外层电子处于 S能级全充满状

10、态,能量较低，比较稳定，失去一个电子吸收的能量较多解析：R元素第二电离能有较大飞跃，S元素第三电离能有较大飞跃，T元素第四电离 能有较大飞跃，由题意知三者为同周期三种主族元素 ，可推知 R在I A族，S在n A 族,T在ffl A族热点二：化学键与分子间作用力例1 (07.广东)C、Si、Ge、Sn是同族元素，该族元素单质及其化合物在材料、医药等方面有重要应 用请回答下列问题：(1) Ge的原子核外电子排布式为 C、Si、Sn三种元素的单质中，能够形成金属晶体的是(3) 按要求指出下列氧化物的空间构型、成键方式或性质 CO2分子的空间构型及碳氧之间的成键方式直线形，共价键(或S键与n键) Si

11、O2晶体的空间构型及硅氧之间的成键方式Si、0通过共价键形成四面体结构，四面体之间通过共价键形成空间网状结构，共价键(S键) SnO2是离子晶体，写出其物理性质熔融时能导电，有较高的熔点(4) CO可以和很多金属形成配合物(5) 碳氧键的红外伸缩振动频率与键的强度成正比 2060cm-1, CO分子中碳氧键的伸缩振动频率为 碳氧键的强度 B傾字母)A 强B例2 (08.无锡调研) 原子的价电子排布为道有3个电子224(1) C原子的电子排布式为1s2s2p ,若A原子的最外层电子排布为方式判断,A与C形成的化合物中的共价键类型属于 于A与C的同主族元素所形成的化合物的熔沸点(2) 当n=2时,

12、B原子的结构示意图为 _碳原子一,B与C形成的晶体属于当n=3时,B与C形成的晶体中,B原子的杂化方式为sp3，该晶体中最小的环共有12 个微粒构成，微粒间的作用力是共价键或极性共价键.(二氧化硅晶体)1 2 2(3) 若A原子的最外层电子排布为4s , B原子的价电子排布为 3s 3p , A在元素周期表中的位置是第四周期I A族,A、B、C、D四种元素的第一电离能由大到小的顺序是NOSiK(用元素符号表示)总结：1化学键(1) 从本质、成键条件和特征三个方面比较离子键、共价键(极性键、非极性键和配位键)和金属键(注意:共价键有方向性和饱和性)(2) 化学键与物质类别的关系：_欢迎下载2分子

13、的立体结构解释判断杂化轨道理论轨道的方向性痛判断 价层电子对互斥理论(1) 杂化轨道理论：sp杂化: ; sp2杂化： ； sp3杂化：(2) 价电子对互斥理论：分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对)由于相互排斥作用，尽可能趋向彼此远离以减小斥力，因此分子尽可能采取对称的空间构型a孤电子对对分子空间构型的影响：当中心原子上有孤对电子时，由于孤电子对也要占据中心原子周围的空间，而且它比成键电子对更靠近原子核,对相邻成键电子对的排斥作用较大，因而使相应的键角减小例如,出0和NH3的中心原子上分别有 2对和1对孤电子对，跟成键电子对数加起来都是4(即价电子对数都是4),它们相互排斥，形成四面体

14、，因而水分子成V形，氨分子成三(3) 等电子原理的应用A判断一些简单分子或离子的立体构型如：SiCIf SiO/-、SO42互为等电子体(5原子、价电子数为32),中心原子都是 sp3杂化,都形成正四面体的立体构型B 制造新材料：如晶体硅和锗是良好的半导体，它们的等电子体磷化铝 (AIP)、砷化镓(GaAs)也都是良好的半导体材料键的极性和分子极性的关系:双原子分子：键的极性=分子的极性；多原子分子：取决于分子空间结构的对称性 3关于氢键(1) 氢键形成的条件:a存在氢原子，且氢原子连在电负性很强的原子X上：b存在一个电负性很强半径较小且有孤电子对的原子Y； C原子Y和氢原子有接近的可能(2)

15、 氢键的特点：方向性和饱和性(4) 氢键对物质性质的影响：学习好资料如:氨气极易溶于H一NH OH0H ,有人认为这种电离:(右上图)，导致NH3 H20电离，由于电离 NH4+和0H-，说明NH3H2O电离断裂的是水分子内的 H O键，而断变题2短周期的5种非金属元素，其中A、B、C的特征电子排布为 A: asa, B： bsbbpb, C: csCcp2c, D与B同族,E与C同周期，是同周期元素中电负性最大的元素回答下列问题：(1) B的原子轨道表示式为： 碳原子 ; (2) E的价电子排布式为(3)甲、乙两物质都是由 5种元素中的2种形成的常见的溶剂，其中甲为非极性溶剂，其分子式为C6

16、H6,乙是极性溶剂，其分子式为HzO,中心原子采用 sp杂化轨道类型，分子构V形VI , if.,，:. llj处电离三角(3) HN 3属于分子CO2(N2O,CS2等)NPS3 sp(4) 致癌药物B的结构简式为Cl、NH3Cl-P 7h3B CI 4CBr 4CCl 4CH 4D 金刚石 生铁 纯铁 钠 -O A ti.子，在正序号“ 8”中态原甲所a增大分子间作用力，使物质熔沸点升高b分子内氢键的存在减少了分子间氢键的形成，从而降低了物质的熔沸点C在极性溶剂里，如果溶质分子与溶剂分子间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大水；乙醇和水以任意比例互溶 .d在液态水中，多个水分子通过氢键结合在一

17、起形成(HOlm，冰中所有水分子以氢键相互联结形成晶体,氢键的形成使水分子的间隙增大，从而导致冰的密度比水的密度小变题1已知氨气是一种无色有刺激性气味的气体，极易溶于水，易液化氨气是工农业生产和国防工业的重要原料(1) 下列关于氨气的说法正确的是A氨气分子中N采取sp3杂化,其分子结构是正四面体结构，是极性分子B氨气分子与水分子是等电子体，所以它们的结构和性质都相似C氨气形成的晶体是分子晶体，其熔点比同主族其他元素氢化物的熔点高D氨气极易溶于水主要是因为氨气与水分子一样也是极性分子(2) 已知氨水中存在下列平衡 ：NH3 + H2 NH 3 H2O Nh/ +方式与氨气分子与水分子形成的氢键的

18、方式有关，写出氨气分子与水形成氢键的结构式解析:氨气水分子间形成氢键减弱了分子内的共价键 出来的离子是裂后水中的H+与NH3结合,说明是水中的H与NH3分子中的N形成了氢键型为(4) 丙、丁分别为元素 D与C、D与E形成的共价化合物，其熔点高低：SiOz SiF4 (填化学式), 解释：SiQ2是原子晶体，SiF4是分子晶体变题3聚合铁(PFS),化学式为Fe2(OH)n(SO4)3-n/2m (n5,m晶体硅 二氧化硅 碳化硅C MgOO2N2H 2O例2某离子晶体的晶体结构中最小重复单元如图所示：A为阴离方体内，B为阳离子，分别在顶点和面心，则该晶体的化学式为A、B2AB、BA2C、B7A

19、4D、B4A7例3 (1)第三周期8种元素按单质熔点高低的顺序如右图，其中 代表 Si(填元素符号)；其中电负性最大的是 芬(填右图号)(2) 请写出比元素1的原子序数大8的元素的基子电子排布式 1s22s22p63s23p63d64s2。(3) 元素7的单质晶体中原子的堆积方式如下图 示，其晶胞特征如下图乙所示，原子之间相 互位置关系的平面图如下图丙所示。乙若已知7的原子半径为d, 2代表阿伏加德罗常数，7的相对原子质量为 M请回答:离子键、非极性键。 晶胞中7原子的配位数为_12 _，一个晶胞中7原子的数目为_4 该晶体的密度为 咼(用字母表示)。一欢迎下载阳离子数之比为1: 1 , Fe

20、D2物质中具有的化学键类型为变题2右图是氯化铯晶体的晶胞，已知晶体中两个最近的 Cs+核间距离为a cm,氯化铯的相对分子质量为 M, N a为阿伏加德罗常数，则氯化铯晶体密度是的晶体是金属晶体如C60形成的晶体为分子晶体，因为C60明显是一个分子(2)作用力法：不同晶体，构成晶体的微粒间作用力不同,原子晶体由原子间共价键形成；分子晶体由分子间作用力形成；离子晶体由阴阳离子间离子键形成；金属晶体由金属阳离子与自由电子间的金属键形成；(3)性质法：不同晶体有不同的性质，特别是物理性质.原子晶体熔点高、硬度大、难溶于水、不导电；分子晶体熔点低、硬度小；离子晶体熔点较咼、硬度较大、晶体不导电而熔融状

21、态导电；金属总结：1晶体类型的判断方法：(1)构成微粒法：不同晶体其构成晶体的微粒不同，由原子(稀有气体除外)构成的晶体是原子晶体由分子构成的晶体是分子晶体，由阴阳离子构成的晶体是离子晶体，由金属阳离子与自由电子构成A 8M3 a 8Ma33 厂 M3A g/cm B g / cm3C 3 g/cmNaONaNaO变题3钛和钛的合金已被广泛用于制造电讯器材、人造骨骼、机等航天航空材料，被誉为“未来世界的金属”。试回答下列问题:Dg/cm3Na化工设备、飞 7I亠-*&-钛有42 Ti和22Ti两种原子，它们互称为 同位素。Ti元素在元素周期表中的位置是第_四 周晶体难溶于水、晶体导电 2熔沸点

22、比较规律：(1) 不同类型晶体：一般而言，原子晶体 离子晶体 分子晶体 同类型晶体：原子晶体的熔沸点取决于共价键的键长和键能，键能越大，键长越短，共价键越强，熔沸点越高；离子晶体的熔沸点取决于离子键的强弱 ，一般来说，离子半径越小，离子电荷数越多， 离子键越强，熔沸点越高；分子晶体的熔沸点取决于分子间作用力的大小；同类金属晶体中，金属离子半径越小，阳离子所带电荷数越多，金属键越强，其熔沸点越高期，第IVB族 族；基态原子的电子排布式为Ar3d 2 4s2按电子排布Ti元素在元素周期表分区中属于d 区元素。(2)偏钛酸钡在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。偏钛酸钡晶体中晶胞的结构如右图如图所示

23、，它的化学式是BaTiO丄热点四配位化合物Q-Ba 0口3晶体结构及相关计算：其中主要涉及以下一些公式：边长a=Vv ,晶胞体积V=m/p晶胞质量 口=晶胞占有的微粒的质量 =晶胞占有微粒数X M/Na,空间利用率=晶胞占有的微粒的体积/ 晶胞的体积例1已知氨水滴入硫酸铜溶液中先有蓝色沉淀生成，继续滴加氨水直至过量，沉淀溶解形成了深蓝色溶液.写出相关的离子方程式:Cu+ +2Nli - HO=CU( OH)二J +2NHCu(OH)2+4NH - 40=Cu(NHh2+ + 2OH- + 4H2O在产物Cu(NH3)4SO4中,NH3叫 配位体,NH3能与Cu2+结合的原因是 NH中的N有一对

24、孤对电子与 CiT中的空轨道形成了配位键总结：配合物的结构与性质1配离子(原子)的空间构型变题1有A、B、C、D四种元素，其中 A元素和B元素的原子都有1个未成对电子，A +比B少一个电子层，B原子得一个电子后3p轨道全满；C原子的P轨道中有3个未成对电子，其气态氢 化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氢化物中最大；D的最高化合价和最低化合价的代数和为4，其最高价氧化物中含 D的质量分数为40%，且其核内质子数等于中子数。R是由A、D两元素形成的离子化合物，其中 A与D离子数之比为2： 1。请回答下列问题：(1) A单质、B单质、化合物R的熔点大小顺序为下列的旦(填序号)：A单质B单质R;RA

25、单质B单质；B单质R A单质；A单质RB单质。(2) 在CB3分子中C元素原子的原子轨道发生的是_ SP3 _杂化，其固体时的晶体类型为 子晶体。(3)写出D原子的核外电子排布式 1S22S22P63S23P4_, C的氢化物比 度大得多的可能原因NH_3与水分子形成氢键且更易发生化学反D的氢化物在水中溶解应。(4)右图是D和Fe形成的晶体FeD2最小单元“晶胞”，FeD?晶体中阴、阳离子6*f0阴离子配位数中心原子杂化类型空间构型实例2sp直线形+ -Ag(NH 3)2Ag(CN) 443sp正四面体2+Zn(NH 3)44dsp2正方形2-2+Pd(CN) 4Cu(NH 3)46sp3d2

26、八面体AlF 63-2配合物的结构(1) 中心离子或原子所提供的空轨道通常首先杂化 电子，且这些轨道具有一定的方向性和饱和性(2) 配合物的中心原子、配位体的种类和数目不同(3) 如果配离子中含有两种或几种不同的配位体 方式3配合物的性质(2)(3)(4)，形成一组等价的杂化轨道，以接受配位体的孤对，可以形成不同空间构型的配合物，则配位体在中心离子周围可能有几种不同的排列配合物不同的结构决定了不同的性质配合物的形成使物质的颜色、溶解度、酸碱性等发生了改变配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定 外界条件的改变对配合物的性质有较大的影响欢迎下载学习好资料变题：已知T产可形成配位

27、数为 6的配合物。现有含钛的两种颜色的晶体，一种为紫色，另一种为绿色，但相关实验证明，两种晶体的组成皆为TiCl 3 6H20。为测定这两种晶体的化学式，设计了如下实验:a.分别取等质量的两种配合物晶体的样品配成待测溶液； b 分别往待测溶液中滴入 AgN0 3溶液，均产生白色沉淀;c 沉淀完全后分别过滤得两份沉淀，经洗涤干燥后称量，发现原绿色晶体的水溶 液与AgNO 3溶液反应得到的白色沉淀质量为紫色晶体的水溶液反应得到沉淀质量的 则绿色晶体配合物的化学式为TiCI（H zOMC旦-HzO。课后练习：（1 ）1.图表法、图象法是常用的科学研究方法。短周期某主族元素 M的电离能情况如图（A）所

28、示。则IIIAM元素位于周期表的第，族。2/3。晶体内与每个“ Ti ”紧邻的氧原子数为_6_个。2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。碳原子的核外电子排布式为烧自P2。与碳同周期的非金属元素的第一电离能，原因是N原子2p轨道半充满，能量低 ；CS2是一种重要的有机溶剂，CS2分子的空间构型为 直线形 ;写 出一种与CS2互为等电子体的物质的化学式CO2；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 8 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氢键具

29、有方向性，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键二3由氧化物经氯化作用过生成氯化物是工业生产氯化物的常用方法，CI2、女口： Na?0+ Cl2= 2NaCl + O2CaO+ Cl2= CaCl2 + O2SiO2 + 2CCl4= SiCl 4 + 2C0Cl 2 Cr2O3 + 3CCl4= 2CrCl 3 + 3C0Cl 2请回答下列问题：Cr2O3、CrCl3中Cr均为+ 3价，写出Cr3+的基态电子排布式Ar3d3 ；CCl 4分子的价层电子对互斥模型和立体结构N的第一电离能大于 0CCI4是常用的氯化剂。相同（填“相同”、“不相同”），理由是 C原子的价电子都参与成键COCl2俗称

30、光气，光气分子的结构式是a. 2个b键c可以表达出第 IVA 族元素II 图B是研究部分元素的氢化物的沸点变化规律的图像，折线氢化物的沸点的变化规律。不同同学对某主族元素氢化物的沸点的变化趋势画出了两条折线一一折CaO晶胞如右上图所示，分子中 C原子采取sp2杂化成键。见右图，其中碳氧原子之间共价键是 _c_ （填序号）： b. 2个n键C. 1个b键、1个n键CaO晶体中Ca2+的配位数为_6_。CaO晶体和NaCl晶体中离子排列0IICI -C- CI线a和折线b,你认为正确的是：b（填“a”或“b”），理由是：a点所示的氢化物是水,其沸点高是由于在水分子间存在氢键，所以氧族元素中其它氢化物的沸点不会高于水。方式相同，其晶格能分别为：CaO- 3 401kJ/mol、NaCl - 786kJ/mol。导致两者晶格能差异的主要原因是钙离子和氧离子核间距小于氯化钠，但所带电荷多于氯化钠 。4 Mn、Fe均为第四周期过渡元素，两元素的部分电离能数据列于下表（2 ）人类在使用金属的历史进程中，经历了铜、铁、铝之后，第四种将被广泛应用的金属被科学家预测为是钛（22Ti），它被誉为“未来世纪的金属”。试回答下列问题：兀素MnFe电离能：kJ/molI1717759I215091561I332482957I Ti元素的基态原子的价电子层