1、专题十六 物质结构与性质,第五单元,PART 1,考纲展示,1.原子结构与元素的性质:(1)了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理,能正确书写136号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和轨道表达式。(2)了解电离能的含义,并能用以说明元素的某些性质。(3)了解电子在原子轨道之间的跃迁及其 简单应用。(4)了解电负性的概念,并能用以说明元素的某些性质。2.化学键 与分子结构:(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)了解共价键的形成、极性、类型(键和键), 了解配位键的含义。(3)能用键能、键长、键角等说明 简单分子的某些性质。(4)了解杂化轨道理论及简
2、 单的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3)。(5)能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。,考纲展示,3.分子间作用力与物质的性质:(1)了解范德华力的含义及对物质性质的影响。(2)了解氢键的含义,能列举存在氢键的物质,并能解释氢键对物质性质的影响。4.晶体结构与性质:(1)了解晶体的类型,了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。 (2)了解晶格能的概念,了解晶格能对离子晶体性质的影响。(3)了解分子 晶体结构与性质的关系。(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
3、理性质,了解 金属晶体常见的堆积方式。(6)了解晶胞的概念, 能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。,高频考点探究,1.原子核外电子的“三个原理”及其表示方法 (1)三个原理:能量最低原理、泡利原理、洪特规则。 (2)基态原子核外电子排布的表示方法,【核心透析】,考点一 原子结构与元素的性质,2.电离能 (1)电离能的应用,图16-1,(2)第一电离能的周期性,图16-2,3.电负性的应用,图16-3,【典例探究】,黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn) (填“大于”或“小于”)I1(Cu)。原因是 。 (3)2017全国卷节选 回答下列问题: 元素K的
4、焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为 (填标号)nm。 A.404.4 B.553.5 C.589.2 D.670.8 E.766.5 基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是 ,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为 。K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子 构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是 。,解析 (1)基态Li原子能量最低,而电子排布图中D图所示状态为基态。处于激发态的电子数越多,原子能量越高,A中只有1个1s电子跃迁到2s轨道;B中1s轨道中的两个电子一个跃迁到2s轨道,另一个跃迁到2p轨道;C中1s轨道的两个电子都跃迁到2p轨道,故C表示的原子能量最高。L
5、i+核电荷数较大,对核外电子的吸引力大,导致其半径小于H-。(2)Zn为30号元素,价层电子数为12,则电子排布式为Ar3d104s2。,答案 (1)D C Li+核电荷数较大 (2)Ar3d104s2 大于 Zn核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子 (3)A N 球形 K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱,Zn的电子排布式为Ar3d104s2,Cu的电子排布式为Ar3d104s1,故Zn的第一电离能比Cu大。(3)紫色波长在400430 nm间,因此结合选项知A项正确。基态K原子的价电子排布式为4s1,故其核外电子占据的最高能层为第四层,其能层的符号是N;因占据N能层的电子填充在s轨道
6、(能级)上,其电子云轮廓图为球形;K和Cr虽属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但因金属K的原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱,故K的熔点、沸点等都比金属Cr低。,变式 (1)基态B原子的价电子轨道表示式为 ,第二周期第一电离能比B高的元素有 种。 (2)基态钛原子核外共有 种运动状态不相同的电子,价电子排布式为 ;与钛同周期的元素中,基态原子的未成对电子数与钛相同的有 种。 (3)基态Cu+的核外价电子排布式为 ;Be、B、Al的第一电离能由大到小的顺序是 。 硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物,若“SiH”中共用电子对偏向氢元素,氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,则硒与硅的电负性相对大小
7、为Se (填“”或“”)Si。,(4)基态Fe原子的未成对电子数为 。 图16-4所示为第四周期某主族元素的第一至五电离能数据,该元素是 ,I3远大于I2的原因是 。,图16-4,(2)原子核外有几个电子其电子就有几种运动状态,Ti原子核外有22个电子,所以其原子核外电子有22种运动状态;Ti原子价电子为3d、4s电子,3d能级上有2个电子、4s能级上有2个电子,其价电子排布式为3d24s2;Ti位于第四周期,Ti原子未成对电子数是2,与钛同周期的所有元素的基态原子中,未成对电子数与钛相同的元素有Ni、Ge、Se共3种。(3)Cu的原子序数为29,原子的核外电子排布式为Ar3d104s1,失去
8、一个电子后基态Cu+的核外价电子排布式为3d10;Be与B处于同一周期,同一周期自左到右的第一电离能有增大的趋势,但Be的2s能级处于全满状态,2p能级处于全空状态,稳定性好,故第一电离能BeB,B与Al处于同一主族,同一主族自上而下第一电离能逐渐减小,即BAl;,“SiH”中共用电子对偏向氢元素,说明非金属性HSi,氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,说明非金属性SeH,即非金属性SeSi,非金属性越强电负性越大,则硒与硅的电负性相对大小为SeSi。(4)铁为26号元素,基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,3d中有4个未成对电子。根据图示第四周期某主族元素的第一至
9、五电离能数据,电离能突变在第三电离能,故该元素为第四周期第A族元素,该元素是Ca;I3远大于I2的原因是Ca原子失去2个电子以后达到稳定结构,再失去1个电子很困难。,1.键参数对分子性质的影响,【核心透析】,考点二 分子结构与性质,图16-5,2.中心原子价层电子对(N)的求解方法 (1)计算法:先求中心原子孤电子对数=0.5(a-xb),N=孤电子对数+键数。 (2)电子式或结构式法:先写出分子相应的电子式或结构式,观察后再用N=孤电子对数+键数计算。 (3)价态法:若中心原子的化合价绝对值等于其价电子数,则N=键数。 3.中心原子价层电子对数、杂化类型与粒子的立体构型,4.配位键与配位化合
10、物的结构(以Cu(NH3)4SO4为例),图16-6,5.分子构型与分子极性的关系6.等电子原理 等电子体具有相似的化学键特征,其物理性质相似,化学性质不同。常见等电子体有:,图16-7,7.分子间的作用力范德华力、氢键与共价键的比较,【典例探究】,例2 (1)2018全国卷节选 LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间构型是 、中心原子的杂化形式为 ,LiAlH4中,存在 (填标号)。 A.离子键 B.键 C.键 D.氢键 (2)2018全国卷节选 ZnF2具有较高的熔点(872 ),其化学键类型是 ;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙
11、醇、乙醚等有机溶剂,原因是 。,图16-8,(3)中心原子上非羟基氧原子数目越多,酸性越强;所以酸性强弱:H5IO6乙酸乙醛。,方法技巧,图16-9,1.晶胞组成的计算方法均摊法,【核心透析】,考点三 晶体的结构和性质,2.典型晶体模型,3.物质的熔、沸点比较及规律 (1)不同类型的晶体,一般来讲,熔、沸点:原子晶体离子晶体分子晶体。 (2)同类晶体 原子晶体看成键原子半径和,半径和越小,晶体的熔、沸点越高,硬度越大; 离子晶体依据静电原理进行分析,一般地说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子键越强,相应的晶格能越大,熔、沸点越高; 分子晶体中,组成和结构相似的物质,相对分子质量越大
12、,熔、沸点越高(分子间存在氢键的物质熔、沸点高些)。,【典例探究】,例3 (1)2018全国卷节选 Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图16-10的Born-Haber循环计算得到。 可知,Li原子的第一电离能 为 kJmol-1,O O键键 能为 kJmol-1,Li2O 晶格能为 kJmol-1。,图16-10,(2)2018全国卷节选 金属Zn晶体中的原子堆积方式如图16-11所示,这种堆积方式称为 。六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏伽德罗常数的值为NA,Zn的密度为 gcm-3(列出计算式)。 (3)2017全国卷节选 我国科学家最近成功合成了世界上 首个五氮阴离子盐(N5
13、)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。 R的晶体密度为d gcm-3,其立方晶胞参数为a nm,晶胞中含有 y个(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl单元,该单元的相对质量为M,则y的 计算表达式为 。,图16-11,(4)2017全国卷节选 MgO具有NaCl型结构(如图16-12),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420 nm,则r(O2-)为 nm。MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为a=0.448 nm,则r(Mn2+)为 nm。 (5)2016全国卷节选 某镍白铜合金的立方晶胞结构如图16-13所示。晶胞中铜原子与镍原子的数量
14、比为 。 若合金的密度为d gcm-3,晶胞参数a= nm。,图16-12,图16-13,1.2018全国卷 硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如下表所示:回答下列问题: (1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为 ,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为 形。,命题考向追踪,【历年动态】,(2)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是 。 (3)图16-17(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为 。,(a) (b) (c) 图16-17,3.铁、钴、镍等金属及其化合物在科学研
15、究和工业生产 中应用十分广泛。回答下列问题: (1)铁、钴、镍的基态原子核外未成对电子数最多的 是 。 (2)酞菁钴分子的结构简式如图16-19所示,中心离子为 钴离子,酞菁钴分子中与钴离子通过配位键结合的氮原 子的编号是 (填1、2、3、4),三种非金属原子 的电负性由大到小的顺序为 (用相应的元素符号表示);氮原子的杂化轨道类型为 。,【2019预测】,图16-19,(3)Fe(CO)x常温下呈液态,熔点为-20.5 ,沸点为103 ,易溶于非极性溶剂,据此可判断Fe(CO)x,晶体属于 (填晶体类型),若配合物Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18,则x= 。 (4)
16、NiO、FeO的晶体结构类型与氯化钠的相同,Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69 pm和78 pm,则熔点NiO (填“”“”或“=”)FeO,原因是 。 (5)NiAs的晶胞结构如图16-20所示: Ni的配位数为 。 若阿伏伽德罗常数的值为NA,晶体密度为 gcm-3,则 该晶胞中最近的Ni之间的距离为 cm。 (写出计算表达式),图16-20,常见的太阳能电池有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、GaAs太阳能电池及铜铟镓硒薄膜太阳能电池等。 (1)基态亚铜离子(Cu+)的价层电子排布式为 ;高温下CuO容易转化为Cu2O,试从原子结构角度解释原因: 。 (2)H2O的沸点高于H2Se的沸点(-42 ),其原因是 。 (3)GaCl3和AsF3的立体构型分别是 , 。,教师备用习题,
