第1部分专题突破专题9　原子结构、分子结构与性质的基础考查_05高考化学_新高考复习资料_2023年新高考资料_二轮复习_2023年高考化学二轮复习讲义+课件（新高考版）_学生版_355

[复习目标] 1.掌握原子结构与元素的性质。2.理解化学键的概念，掌握化学键与分子结构 的关系。3.掌握分子间作用力与物质性质的关系。 考点一 原子结构与性质 (一)基态原子的核外电子排布 1．排布规律 (1)能量最低原理：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个 原子的能量最低，如Ge：1s22s22p63s23p63d104s24p2。 (2)泡利原理：每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋相反的电子。 (3)洪特规则：基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。 2．表示方法 表示方法 举例 电子排布式 Cr：1s22s22p63s23p63d54s1 简化电子排布式 Cu：[Ar]3d104s1 价电子排布式 Fe：3d64s2 轨道表示式 (电子排布图) 3.特殊原子的核外电子排布式 (1)Cr的核外电子排布 先按能量从低到高排列：1s22s22p63s23p64s23d4，因3d5为半充满状态，比较稳定，故需要将 4s轨道的一个电子调整到3d轨道，得到1s22s22p63s23p64s13d5，再将同一能层的排到一起， 得到该原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1。 (2)Cu的核外电子排布 先按能量从低到高排列：1s22s22p63s23p64s23d9，因3d10为全充满状态，比较稳定，故需要将 4s轨道的一个电子调整到3d轨道，得到1s22s22p63s23p64s13d10，再将同一能层的排到一起， 得到该原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1。 易错提醒 (1)在写基态原子的电子排布式时，常出现以下错误：①3d、4s书写顺序混乱 如 ②违背洪特规则特例 如 (2)在写基态原子的轨道表示式时，常出现以下错误： ① (违反能量最低原理) ② (违反泡利原理) ③ (违反洪特规则) ④ (违反洪特规则) (3)注意元素原子电子排布式、简化电子排布式、价电子排布式的区别与联系。如 Fe的电子 排布式：1s22s22p63s23p63d64s2；简化电子排布式：[Ar]3d64s2；价电子排布式：3d64s2。 4．原子核外电子排布的周期性 随着原子序数的增加，主族元素原子的最外层电子排布呈现周期性的变化：每隔一定数目的 元素，主族元素原子的最外层电子排布重复出现从________到________________的周期性变 化(第一周期除外)。 (二)元素的第一电离能和电负性的递变性及应用 1．元素的电离能 第一电离能：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。 常用符号I 表示，单位为kJ·mol－1。 1 (1)元素第一电离能的周期性变化 随着原子序数的递增，元素的第一电离能呈周期性变化：同周期元素从左到右，第一电离能 有逐渐________的趋势，稀有气体的第一电离能最________，氢和碱金属的第一电离能最 ________。同族元素从上到下，第一电离能逐渐________。 说明 同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势。同能级的轨道为全充满、半充满时，元素的第一电离能较相邻元素要大，即第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能均大于同周 期相邻元素。例如，Be、N、Mg、P。 (2)元素电离能的应用 ①判断元素金属性的强弱 电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之，则越弱。 ②判断元素的化合价 如果某元素的I n＋1 ≫I n ，则该元素的常见化合价为＋n价，如钠元素I 2 ≫I 1 ，所以钠元素的化 合价为＋1价。 2．元素的电负性 (1)元素电负性的周期性变化 元素的电负性：不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。 随着原子序数的递增，元素的电负性呈周期性变化：同周期元素从左到右，元素的电负性逐 渐________；同族元素从上到下，元素的电负性逐渐________。 (2)元素电负性的应用 角度一 基态原子的核外电子排布及运动状态 1．[2021·全国乙卷，35(1)]对于基态Cr原子，下列叙述正确的是______(填字母)。 A．轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为[Ar]3d54s1 B．4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动 C．电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大 2．[2021·广东，20(1)]基态硫原子的价电子排布式为________________________。 3．[2021·全国甲卷，35(1)节选]Si的价电子层的电子排布式为______________。 4．[2021·湖南，18(1)]基态硅原子最外层的电子排布图为_______________________。5．[2021·山东，16(1)]基态F原子核外电子的运动状态有________种。 6．[2021·河北，17(1)(2)]KH PO 晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的 2 4 超大KH PO 晶体已应用于大功率固体激光器，填补了国家战略空白。回答下列问题： 2 4 (1)在 KH PO 的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排布相同的是 2 4 ________(填离子符号)。 (2)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用＋表示，与之相反的用－ 表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态的磷原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为 ____________________。 7．[2019·全国卷Ⅰ，35(1)]下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是 ________(填标号)。 A． B． C． D． 8．[2019·全国卷Ⅱ，35(2)(3)](2)Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子，Sm的价层电 子排布式为4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为________________。 (3)比较离子半径：F－________O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。 9．[2018·全国卷Ⅰ，35(1)(2)](1)下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的 分别为________、________(填标号)。 A． B． C． D． (2)Li＋与H－具有相同的电子构型，r(Li＋)小于r(H－)，原因是_______________________。 10．[2018·全国卷Ⅱ，35(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。 角度二 元素的电离能和电负性 11．[2021·山东，16(2)节选]O、F、Cl电负性由大到小的顺序为_____________________。12．[2020·全国卷Ⅰ，35(1)(2)]Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极 材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题： (1)基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对的电子数之比为__________________。 (2)Li 及其周期表中相邻元素的第一电离能(I)如表所示。I(Li)>I(Na)，原因是 1 1 1 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 I(Be)>I(B)>I(Li)，原因是_________________________________________________ 1 1 1 ________________________________________________________________________。 I/(kJ·mol－1) 1 Li Be B 520 900 801 Na Mg Al 496 738 578 13.[2020·全国卷Ⅱ，35(3)]钙钛矿(CaTiO )型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、 3 固体电阻器等的功能材料，回答下列问题： CaTiO 的晶胞如图所示，其组成元素的电负性大小顺序是__________________；金属离子 3 与氧离子间的作用力为__________________，Ca2＋的配位数是________。 考向一 核外电子排布的规范书写 1．(1)Sc的价层电子排布式为_______________________________________________。 (2)V的价层电子轨道表示式为________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)基态铜原子的核外电子排布式(简写)为 ________________________________________________________________________。 (4)基态Ga原子的核外电子排布式(简写)为 ________________________________________________________________________。 (5)第四周期核外电子排布未成对电子数和周期数相同的基态原子的核外电子排布式(简写)为 ________________________________________________________________________。 考向二 有关原子结构与性质的简答集训2 ． 尿 素 [CO(NH)] 分 子 中 N 、 O 元 素 的 第 一 电 离 能 ： N>O ， 原 因 是 2 2 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 3．比较Mn和Fe的电离能数据可知：气态Mn2＋再失去一个电子比气态Fe2＋再失去一个电 子难。对此，你的解释是_______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 4．从原子结构角度分析Fe2＋和Fe3＋稳定性的相对强弱：_________________________ ________________________________________________________________________。 5．检验 K 元素的方法是焰色试验，请用原子结构的知识解释产生此现象的原因： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 6．Na＋和Ne互为等电子体，电离能：I(Na)>I(Ne)，原因是_____________________ 2 1 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 7．FeCl 和LiFePO 中的铁元素分别显＋3、＋2价，请从原子结构角度解释Fe为何能显＋ 3 4 3 、 ＋ 2 价 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 考点二 分子结构与性质 1．分子空间结构与杂化轨道理论 当原子成键时，原子的价层电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。 杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构不同。 杂化 杂化轨 杂化轨 空间 实例 类型 道数目 道夹角 结构 sp 2 180° 直线形 BeCl 2 sp2 3 120° 平面三角形 BF 3 sp3 4 109°28′ 正四面体形 CH 4 2.分子空间结构与价层电子对互斥模型 价层电子对互斥模型指的是价层电子对的空间结构，而分子的空间结构指的是成键电子对的 空间结构，不包括孤电子对。 (1)当中心原子无孤电子对时，两者的空间结构一致。(2)当中心原子有孤电子对时，两者的空间结构不一致。 中心 中心 中心 原子 原子 原子 上的 上的 上的 VSEPR 分子的空 实例 价层 σ键 孤电 模型名称 间结构 电子 电子 子对 对数 对数 数 2 2 0 直线形 直线形 BeCl 2 3 0 平面三 平面三角形 BF 3 3 2 1 角形 V形 SO 2 4 0 正四面体形 CH 4 四面 4 3 1 三角锥形 NH 3 体形 2 2 V形 HO 2 3.中心原子杂化类型和分子空间结构的相互判断 中心原子的杂化类型和分子的空间结构有关，二者之间可以相互判断。 分子组成(A为 中心原子的孤电 中心原子的杂 分子的空间结构 实例 中心原子) 子对数 化方式 0 sp 直线形 BeCl 2 AB 1 sp2 V形 SO 2 2 2 sp3 V形 HO 2 0 sp2 平面三角形 BF 3 AB 3 1 sp3 三角锥形 NH 3 AB 0 sp3 正四面体形 CH 4 4 特别提醒 (1)用价层电子对互斥模型判断分子的空间结构，不仅要考虑中心原子的孤电子 对所占据的空间，还要考虑孤电子对对成键电子对的排斥力大小。排斥力大小顺序为 LP— LP>LP—BP>BP—BP(LP代表孤电子对，BP代表成键电子对)。 (2)键角大小的判断方法 ①不同杂化类型 如键角：CH三键—双键>双键—双键>双键—单键>单键—单键。 如乙烯分子中H—C==C的键角是121.3°；H—C—H的键角是117.4°，均接近120°。 ③杂化类型相同，中心原子的孤电子对数越多，键角越小如键角：CH>NH>H O；NH>NH ；HO＋>H O。 4 3 2 3 3 2 ④杂化类型和孤电子对数均相同，中心原子的电负性越大，键角越大 键角：NH >PH>AsH 。 3 3 3 解释：N、P、As的电负性逐渐减小，中心原子的电负性越大，成键电子对越靠近中心原子， 成键电子对排斥力增大，键角增大。 ⑤杂化类型和孤电子对数均相同，配位原子的电负性越大，键角越小 键角：NF PH(NH 分子间形成氢键)、HO>HS(H O分子间形成氢键)、HF>HCl(HF 3 3 3 2 2 2 分子间形成氢键)、C HOH>CH OCH (C HOH分子间形成氢键)。 2 5 3 3 2 5 (2)使物质易溶于水：如NH 、C HOH、CHCHO、HO 、CHCOOH等易溶于水(分子与水 3 2 5 3 2 2 3分子间形成氢键)。 (3)解释一些特殊现象：例如水结冰体积膨胀(水分子间形成氢键，体积大，密度小)。 角度一 微粒作用与分子性质 1．[2021·全国甲卷，35(3)]甲醇的沸点(64.7 ℃)介于水(100 ℃)和甲硫醇(CHSH,7.6 ℃)之间， 3 其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 2．[2020·山东，17(2)]NH 、PH 、AsH 的沸点由高到低的顺序为__________(填化学式，下 3 3 3 同)，还原性由强到弱的顺序为____________，键角由大到小的顺序为__________________。 3．[2020·全国卷Ⅱ，35(2)]Ti的四卤化物熔点如下表所示，TiF 熔点高于其他三种卤化物， 4 自TiCl 至TiI 熔点依次升高，原因是_________________________________________ 4 4 ________________________________________________________________________。 化合物 TiF TiCl TiBr TiI 4 4 4 4 熔点/℃ 377 －24.12 38.3 155 4．[2018·全国卷Ⅱ，35(3)]如图为S 的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很 8 多，主要原因为____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 角度二 “两大理论”与微粒构型 5．[2021·全国甲卷，35(1)(2)](1)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。单晶硅的晶体类 型为__________。SiCl 是生产高纯硅的前驱体，其中 Si采取的杂化类型为__________。 4 SiCl 可发生水解反应，机理如下： 4 含s、p、d轨道的杂化类型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl (H O)中Si采取的杂 4 2 化类型为__________(填标号)。 (2)CO 分子中存在______个σ键和______个π键。 2 6．[2021·全国乙卷，35(2)(3)节选]过渡金属元素铬(Cr)是不锈钢的重要成分，在工农业生产 和国防建设中有着广泛应用。回答下列问题： (2)三价铬离子能形成多种配位化合物。[Cr(NH )(H O) Cl]2＋中提供电子对形成配位键的原子 3 3 2 2是________________，中心离子的配位数为______________。 (3)[Cr(NH )(H O) Cl]2＋中配体分子NH 、HO以及分子PH 的空间结构和相应的键角如下图 3 3 2 2 3 2 3 所示。 PH 中P的杂化类型是__________，HO的键角小于NH 的，分析原因____________ 3 2 3 ________________________________________________________________________。 7．[2020·山东，17(1)(3)](1)常温常压下SnCl 为无色液体，SnCl 空间结构为____________， 4 4 其固体的晶体类型为____________。 (3)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯 合物。一种Cd2＋配合物的结构如图所示，1 mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有 ________ mol，该螯合物中N的杂化方式有__________种。 8．[2020·全国卷Ⅰ，35(3)]磷酸根离子的空间结构为________，其中P的价层电子对数为 ____、杂化轨道类型为________。 9．[2020·全国卷Ⅲ，35(2)(3)](2)NH BH 分子中，N—B化学键称为________键，其电子对 3 3 由________提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气： 3NH BH＋6HO3NH＋B O＋9H↑ 3 3 2 3 2 B O的结构为 。在该反应中，B原子的杂化轨道类型由________变为______。 3 (3)NH BH 分子中，与N原子相连的H呈正电性(Hδ＋)，与B原子相连的H呈负电性(Hδ－)， 3 3 电负性大小顺序是 ________________。与 NH BH 原子总数相等的等电子体是 3 3 __________________(写分子式)，其熔点比NH BH________(填“高”或“低”)，原因是在 3 3 NH BH 分子之间，存在____________作用，也称“双氢键”。 3 3 10．[2019·全国卷Ⅰ，35(2)节选]乙二胺(H NCH CHNH )是一种有机化合物，分子中氮、碳 2 2 2 2 的杂化类型分别是______、________。 11．[2019·全国卷Ⅱ，35(1)改编]元素As与N同族。预测As的氢化物分子的空间结构为 ______________。12．[2019·全国卷Ⅲ，35(2)(4)(5)](2)FeCl 中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚 3 分子存在的FeCl 的结构式为________________________________________，其中Fe的配位 3 数为________。 (4)NH HPO 中，电负性最高的元素是________；P的__________杂化轨道与O的2p轨道形 4 2 4 成__________键。 (5)NH HPO 和LiFePO 属于简单磷酸盐，而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐，如焦磷 4 2 4 4 酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如图所示： 这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为_________________________________(用n代表P 原子数)。 1．按要求回答下列问题。 (1)AlCl 在 178 ℃时升华，其蒸气的相对分子质量约为 267，蒸气分子的结构式为 3 ____________________________(标明配位键)。 (2)[Zn(CN) ]2－中Zn2＋与CN－中的C原子形成配位键，不考虑空间结构，[Zn(CN) ]2－的结构 4 4 可用示意图表示为____________________。 (3)有机物丁二酮肟常用于检验Ni2＋：在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni2＋反应可生成鲜红色 沉淀，其结构如图所示。 ①结构中，碳碳之间的共价键类型是σ键，碳氮之间的共价键类型是__________________， 氮镍之间形成的化学键：________________。 ②该结构中，氧氢之间除共价键外还可存在 ________________。 2．按要求回答下列问题。 (1)硼酸钠(Na B O·10H O)俗称硼砂，硼砂晶体中阴离子[B O(OH) ]2－的结构如图所示，其 2 4 7 2 4 5 4 中硼原子的杂化方式为____________。 (2)苯分子中6个C原子，每个C原子有一个2p轨道参与形成大π键，可记为 (右下角“6”表示6个原子，右上角“6”表示6个共用电子)。 ①已知某化合物的结构简式为 ，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，由此推知，该分子中 存在大π键，可表示为________，Se的杂化方式为____________________。 ②平面分子 中的大π键应表示为____________，氮原子的杂化方式为________。