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解密 18 物质结构与性质
考点热度 ★★★★★
【考纲导向】
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 1~36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(σ键和π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。
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。
【命题分析】
分析近几年高考卷,对物质结构与性质的考查形式趋于稳定,一般是以给定相关元素的情境或者元素推断
的形式,考查电子排布式、元素电离能及电负性、杂化轨道和分子的立体构型、化学键类型以及晶体的相
关计算等知识,除了最后一问关于晶胞的分析及计算难度较大,其他设问相对简单,注重基础。
核心考点一 原子结构与元素的性质
1.电子层与原子轨道
原子轨道
2.基态原子的核外电子排布
(1)能量最低原理:即电子尽可能地先占有能量低的轨道,然后进入能量高的轨道,使整个原子的能量处于
最低状态。
如图为构造原理示意图,即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图:
(2)泡利不相容原理
每个原子轨道里最多只能容纳2 个电子,且自旋状态相反。如2s轨道上的电子排布为 ,不能表示为 。
(3)洪特规则
当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,且自旋状态相同。
如2p3的电子排布为
,不能表示为 或
洪特规则特例:当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时,体
系的能量最低,如: Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。
24
①电子排布式
按电子排入各电子层中各能级的先后顺序,用能级符号依次写出各能级中的电子数,同时注意特例。
如Cu:1s22s22p63s23p63d104s1
②简化电子排布式
“[稀有气体]+价层电子”的形式表示。
如Cu:[Ar]3d104s1
③电子排布图
用方框表示原子轨道,用“↑”或“↓”表示自旋方向不同的电子,按排入各电子层中各能级的先后顺序
和在轨道中的排布情况书写。
3.原子结构与周期表的关系
(1)原子结构与周期表的关系(完成下列表格)
每周期第一种元素 每周期最后一种元素
电子
周期
层数 原子序 基态原子的电子排布
原子序数 基态原子的电子排布式
数 式
二 2 3 [He]2s1 10 1s22s22p6
三 3 11 [Ne]3s1 18 1s22s22p63s23p6
1s22s22p63s23p6
四 4 19 [Ar]4s1 36
3d104s24p6
1s22s22p63s23p63d10
五 5 37 [Kr]5s1 54
4s24p64d105s25p6
1s22s22p63s23p63d104s24p6
六 6 55 [Xe]6s1 86
4d104f145s25p65d106s26p6(2)每族元素的电子排布特点
①主族
主族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA
排布特点 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2
主族 ⅤA ⅥA ⅦA
排布特点 ns2np3 ns2np4 ns2np5
②0族:He:1s2;其他ns2np6。
③过渡元素(副族和第Ⅷ族):(n-1)d1~10ns1~2。
(3)元素周期表的分区
根据核外电子排布分区
4.元素周期律
(1)原子半径
①影响因素
②变化规律
元素周期表中的同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小;同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大。
(2)电离能
①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,符号 I ,单
1
位kJ·mol-1。
②规律
a.同周期:第一种元素的第一电离能最小,最后一种元素的第一电离能最大,总体呈现从左至右逐渐增大
的变化趋势。
b.同族元素:从上至下第一电离能逐渐减小。
c.同种原子:逐级电离能越来越大(即I<I<I…)。
1 2 3
(3)电负性
①含义:元素的原子在化合物中吸引键合电子能力的标度。元素的电负性越大,表示其原子在化合物中吸
引键合电子的能力越强。②标准:以最活泼的非金属氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准,计算得出其他元素的
电负性(稀有气体元素未计)。
③变化规律
金属元素的电负性一般小于1.8,非金属元素的电负性一般大于1.8,而位于非金属三角区边界的“类金
属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右,它们既有金属性又有非金属性。
在元素周期表中,同周期从左至右,元素的电负性逐渐增大,同主族从上至下,元素的电负性呈现减小的
趋势。
5.电离能与电负性变化规律与大小判断
(1)元素第一电离能的周期性变化规律
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
一般规律 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。
同一主族,随着电子层数的增加,元素的第一电离能逐渐减小
第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。通常情况下,当原子
核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)
特殊情况
和全满(p6、d10、f14)结构时,原子的能量较低,该元素具有较大的第一电
离能
(2)电离能、电负性大小判断
规律 在周期表中,电离能、电负性从左到右逐渐增大,从上往下逐渐减小
同周期主族元素,第ⅡA族(ns2)全充满、第ⅤA族(np3)半充满,比较稳定,所
特性
以其第一电离能大于同周期相邻的第ⅢA和第ⅥA族元素
我们常常应用化合价及物质类别判断电负性的大小,如O与Cl的电负性比
方法 较:①HClO中Cl为+1价、O为-2价,可知O的电负性大于Cl;②Al O
2 3
是离子化合物、AlCl 是共价化合物,可知O的电负性大于Cl
3
6.元素第一电离能的递变性
(1)规律
同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势(注意第ⅡA族、第ⅤA 族的特殊性);同主族元素自上而下,
第一电离能逐渐减小。
(2)特殊情况
当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半充满(p3、d5、f7)和全充满(p6、d10、f14)的
结构时,原子的能量较低,为稳定状态,该元素具有较大的第一电离能,如第一电离能:Be>B;Mg>Al;
N>O;P>S。
(3)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;反之越弱。②判断元素的化合价
如果某元素的I I,则该元素的常见化合价为+n。
n+1 n
7.元素电负性的递变性
≫
(1)规律
同周期主族元素从左到右,电负性依次增大;同主族元素自上而下,电负性依次减小。
(2)应用
考法 分析原子结构与性质(题型预测:选择题与非选择题)
1.(2022·黑龙江·绥化市第一中学高三期中)关于原子结构的下列说法中不正确的是
A.基态Al原子核外电子的空间运动状态有13种
B.Cu的价电子排布式为3d104s1,属于ds区
C.价电子中有3个单电子,该元素不一定属于主族元素
D.电子云图中黑点密度越大,说明单位体积内电子出现的机会越大
1.书写基态原子电子排布时,应注意以下易错点
(5)同能级的轨道半充满、全充满或全空状态的原子结构稳定。
如Cr:[Ar]3d54s1 不能书写成[Ar]3d44s2
Cu:[Ar]3d104s1 不能书写成[Ar]3d94s2
(6)第一电子层(K)只有s一种原子轨道;第二电子层(L)有s、p两种原子轨道;第三电子层(M)有s、p、d三种原子轨道。
(7)s轨道只有1个轨道,p轨道有3个轨道,d轨道有5个轨道,f轨道有7个轨道。
(8)核外电子的能量并不是完全按电子层序数的增加而升高,不同电子层的原子轨道之间的能量高低有交错
现象,如E(3d)>E(4s)、E(4d)>E(5s)、E(5d)>E(6s)、E(6d)>E(7s)、E(4f)>E(5p)、E(4f)>E(6s)等。
(9)原子轨道的能量关系
①相同电子层上原子轨道能量的高低:ns<np<nd<nf……
②形状相同的原子轨道能量的高低:1s<2s<3s<4s……
③同一电子层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等,如np、np、np 轨道的能量相等。
x y z
变式1 能层与能级
1.(2022·全国·高三专题练习)下列关于能级的说法正确的是
A.所有能层都包含p能级 B.p能级的能量一定比s能级的高
C.3p2表示3p能级有两个轨道 D.2p、3p、4p能级的轨道数相同
变式2 原子核外电子排布原理
2.(2022·全国·高三专题练习)下列有关说法不正确的是
A.基态原子的核外电子排布遵循能量最低原理
B.原子核外电子发生跃迁不一定吸收能量
C.原子核外电子从基态跃迁到激发态时,只能跃迁到稍高的能级,如从2s只能跃迁到2p
D.夜幕下的霓虹灯光、军事上使用的激光均与原子核外电子发生跃迁有关
变式3 原子结构与元素周期表
3.(2022·全国·高三专题练习)下列说法正确的是
A.同一周期中,随着核电荷数的增加,元素的原子半径逐渐增大
B.原子核外电子排布,先排满K层再排L层、先排满M层再排N层
C.同一原子中,在离核较远的区域运动的电子能量较高
D.同一周期中,IIA与IIIA族元素原子的核电荷数都相差1
变式4 元素的电离能与电负性
4.(2022·北京八中高三阶段练习)下列性质的比较,不正确的是
A.电负性: B.热稳定性:
C.酸性: D.第一电离能:
变式5 综合运用
5.(2022·河北·高碑店市崇德实验中学高三阶段练习)按要求回答下列问题:(1)研究发现,在 低压合成甲醇反应( )中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒
子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。Co基态原子核外电子排布式为_______。元素Mn与O中,
第一电离能较大的是_______,基态原子核外未成对电子数较多的是_______。
(2)我国科学家成功合成了世界上首个五氮阴离子盐 。
①氮原子的价电子轨道表示式为_______。
②元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能 。第二
周期部分元素的 变化趋势如图所示。
其中除氨元素外,其他元素的 自左而右依次增大的原因是_______;氮元素的 呈现异常的原因是
_______。
(3)已知As元素的相关信息如图所示,下列说法不正确的是_______。
A.推测As能形成多种氧化物
B.热稳定性: 逐渐增强
C.As的一种核素表示为 ,中子数为40
D.原子半径由大到小的顺序:As、Cl、Si1.(2022·福建·洛江学校高三期中)我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度为
10909米。“奋斗者”号载人舱球壳的材料 是一种由Ti、Al、Sn和Si等组成的合金,其中Si和Sn
两种元素在元素周期表中位于同一纵列,下列有关说法错误的是
A.基态Sn原子的价电子排布式为
B.基态Si原子和基态Ti原子的价电子数不相等
C.基态Ti原子核外有7种能量不同的电子
D.基态Al原子核外有13种运动状态不同的电子
2.(2022·江苏·南京市第一中学高三阶段练习)X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素,X
为地壳中含量最高的元素,Y、Z相邻,Y原子最外层电子数是X原子内层电子数的2倍,W与X同主族,
下列说法正确的是
A.半径大小:r(X)<r(Y)<r(W)
B.电负性大小:χ(Y)<χ(Z)<χ(W)
C.电离能大小:I(Y)<I(Z)<I(W)
1 1 1
D.氢化物的稳定性:X<Z<W
3.(2022·天津·一模)下列表示不正确的是
A.氯化钙的电子式: B.基态Cr原子的价层电子轨道表示式:
C. 的VSEPR模型: D.Cl-Cl的p-pσ键电子云图形:
4.(2022·湖南·宁乡一中高三期中)没有对物质结构的认识,同学们对化学的学习将是无源之水、无本之
木,下列关于铁元素的相关说法,正确的是A. 的电子有23种空间运动状态
B.Fe的价电子轨道表示式为
C.Fe的26个电子在原子轨道中做圆周运动
D.铁原子中没有空轨道,不可能形成配合物
5.(2022·湖北十堰·高三期中)在一个基态多电子原子中,下列说法正确的是
A.K层上的电子能量比L层上的电子能量低
B.激发态原子释放能量一定变成基态原子
C.不可能有2个能量完全相同的电子
D.若3d能级上只有2个电子,其能量不相同
6.(2022·上海市松江二中高三阶段练习)关于硅原子核外电子的描述错误的是
A.有5种运动状态不同的电子 B.有4种空间伸展方向
C.有5种能量不同电子 D.占据了8个轨道
7.(2023·湖南·攸县第二中学高三阶段练习)下列说法正确的是
A.p能级的 轨道相互垂直,其能量大小关系为
B.原子轨道具有一定的伸展方向,所形成的共价键都具有方向性
C.构造原理告诉我们,随着核电荷数递增,电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层
D.元素周期表中,s区全部是金属元素
8.(2022·河北·高碑店市崇德实验中学高三阶段练习)2019年10月1日晚,北京天安门广场进行了烟花
燃放表演,与联欢活动配合,形成地空一体的绚丽画卷。烟花的色彩与锂、钠等金属原子核外电子跃迁有
关。下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最高的为
A. B.
C. D.
9.(2022·河北·石家庄精英中学高三开学考试)下列说法正确的是
A.原子的第一电离能越大,则该元素的非金属性越强B.基态S原子的核外电子排布式写成 违背了泡利原理
C.同一原子中,1s、2s、3s能级上的电子能量逐渐减小
D.随着核电荷数递增,电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的
10.(2022·全国·高三专题练习)下列有关核外电子运动状态的说法正确的是
A.原子轨道图形与电子云都是用来形象描述电子运动状态的
B.原子轨道可用来描述核外电子的运动轨迹
C.第3电子层有3s、3p、3d三个轨道
D.氢原子只有1个电子,故氢原子只有一个轨道
11.(2022·全国·高三专题练习)下列关于电子云示意图的叙述正确的是
A.电子云表示电子的运动轨迹
B.黑点的多少表示电子个数的多少
C.处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分布呈球形对称,而且电子在原子核附近出现的概率小,离核
越远电子出现的概率越大
D.处在2p 轨道的电子主要在xy平面的上、下方出现
z
12.(2021·江苏·海安县实验中学高三阶段练习)二氧化硫是一种重要的化工原料,可以制取硫酸、焦亚
硫酸钠等化工产品。其中,催化制取三氧化硫的热化学方程式为:
kJ·mol 。二氧化硫也是形成酸雨的主要污染物,可以通过氨气水溶液进行吸收。实验室可
以用浓硫酸与铜加热制取少量二氧化硫。下列关于上述相关元素说法正确的是
A.元素S在周期表中位于第三周期ⅣA族
B.第一电离能:I(N)<I(O)
1 2
C.元素Cu基态原子的电子排布式为[Ar]3d94s2
D.氢化物的稳定性:HS<HO
2 2
核心考点二 分子结构与性质
1.共价键
(1)
(2)σ键和π键的判定
①
②ss、sp、杂化轨道之间一定形成σ键;pp可以形成σ键,也可以形成π键(优先形成σ键,其余只能形成
π键)。
2.理解与分子结构有关的三种理论(1)杂化轨道理论
①基本观点:杂化轨道成键满足原子轨道最大重叠原理;杂化轨道形成的共价键更加牢固。
②杂化轨道类型与分子构型的关系。
杂化轨道类型 杂化轨道数目 分子立体构型 实例
sp 2 直线形 CO、BeCl 、HgCl
2 2 2
平面三角形 BF、BCl 、CHO
3 3 2
sp2 3
V形 SO 、SnBr
2 2
四面体形 CH、CCl 、CHCl
4 4 3
sp3 4 三角锥形 NH 、PH 、NF
3 3 3
V形 HS、HO
2 2
(2)价层电子对互斥理论
①基本观点: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。
②价电子对数的计算
价电子对数=成键电子对+中心原子的孤电子对数=
③价层电子对互斥理论在判断分子构型中的应用
价层电子 电子对的 成键电 孤电子 分子的空
实例
对数目 空间构型 子对数 对数 间构型
2 直线形 2 0 直线形 CO、C H
2 2 2
平面
3 0 BF、SO
3 3
三角形
3 三角形
SnCl 、
2
2 1 V形
PbCl
2
正四 CH、SO、
4
4 0
面体 CCl 、NH
4
4 四面体 三角
3 1 NH 、PH
3 3
锥形
2 2 V形 HO、HS
2 2
(3)等电子原理
①基本观点:原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征,具有许多相近的性质。
②实例:SO、PO为等电子体,其中心原子均采用sp3杂化,离子构型均为正四面体形。
③常见的等电子体
微粒 通式 价电子总数 立体构型
CH、NH AX 8e- 正四面体形
4 4
CO、N AX 10e- 直线形
2
CO、CNS-、NO、N AX 16e- 直线形
2 2SO 、O、NO AX 18e- V形
2 3 2
CO、NO、SO AX 24e- 平面三角形
3 3
PO、SO、ClO AX 26e- 三角锥形
3
SO、PO AX 32e- 正四面体形
4
3.掌握化学键的极性与分子极性的关系
分子 空间 键的 分子
键角 代表物
类型 构型 极性 极性
AB 直线形 极性 极性 HCl、NO
AB 直线形 180° 极性 非极性 CO、CS
2 2 2
平面三
AB 120° 极性 非极性 BF、SO
3 3 3
角形
正四面
AB 109°28′ 极性 非极性 CH、CCl
4 4 4
体形
4.作用力及对物质性质的影响
范德华力 氢键 共价键
氢、氟、氮、氧原子(分
作用粒子 分子或原子(稀有气体) 原子
子内、分子间)
有方向性、有饱和
特征 无方向性、无饱和性 有方向性、有饱和性
性
强度比较 共价键>氢键>范德华力
①随着分子极性和相对分子
对于A—H…B—, 成键原子半径越
质量的增大而增大
影响强度 A、B的电负性越大,B 小,键长越短,键
②组成和结构相似的物质,
的因素 原子的半径越小,氢键 能越大,共价键越
相对分子质量越大,范德华
键能越大 稳定
力越大
①影响物质的熔、沸点、溶 ①影响分子的稳定
解度等物理性质②组成和结 分子间氢键的存在,使 性
对物质性
构相似的物质,随相对分子 物质的熔、沸点升高, ②共价键键能越
质的影响
质量的增大,物质的熔、沸 在水中的溶解度增大 大,分子稳定性越
点升高 强
5.分子间作用力和化学键的比较
化学键 分子间作用力
氢键 范德华力
概念 相邻的原子之间强 某些物质的分子间存在的比 物质分子间存在的微弱的相烈的相互作用 范德华力稍强的相互作用 互作用
分子内或某些晶体 分子间(某些物质的分子内
存在范围 分子间
内 也存在)
强度 较强 比范德华力稍强 较弱
主要影响物质的化 主要影响物质的物理性质, 主要影响物质的物理性质,
对物质性 学性质,化学键越 分子间形成的氢键会使物质 组成和结构相似的物质,相
质的影响 强,物质越稳定 的熔点和沸点反常的升高 对分子质量越大,范德华力
越大,熔、沸点越高
考法 分析分子结构与性质(题型预测:选择题和非选择题)
1.(2021·湖北·仙桃市沔城高级中学高三阶段练习)下列描述中正确的是
A.CS 为V形的极性分子
2
B.ClO 的空间构型为平面三角形
C.SF 中S原子和氟原子均满足最外层8电子稳定结构
6
D.SiF 和SO 的中心原子均为sp3杂化,SiF 分子呈空间正四面体,SO 呈三角锥形
4 4
1.分子结构与性质的3个易误点
(1)误认为分子的稳定性与分子间的作用力和氢键有关,其实分子的稳定性与共价键的强弱有关。
(2)误认为组成相似的分子,中心原子的杂化类型相同,关键是要看其σ键和孤电子对数是否相同。如BCl
3
中B原子为sp2杂化,NCl 中N原子为sp3杂化。
3
(3)误认为只要含有氢键,物质的熔、沸点就高,其实不一定,分子间的氢键会使物质的熔、沸点升高,而
分子内的氢键一般会使物质的熔、沸点降低。
2.判断分子或离子中中心原子的杂化轨道类型的一般方法
(1)看中心原子有没有形成双键或三键。如果有1个三键,则其中有2个π键,用去了2个p轨道,则为sp
杂化;如果有1个双键则其中有1个π键,则为sp2杂化;如果全部是单键,则为sp3杂化。
(2)由分子的空间构型结合价电子对互斥理论判断。没有填充电子的空轨道一般不参与杂化,1对孤电子对
占据1个杂化轨道。如NH 为三角锥形,且有一对孤电子对,即4条杂化轨道应呈正四面体形,为sp3杂化。
3
变式1 σ键和π键
1.(2022·全国·高三专题练习)对σ键的认识不正确的是
A.ss σ键与sp σ键的对称性相同B.σ键不属于共价键,是另一种化学键
C.分子中含有共价键,则至少含有一个σ键
D.含有π键的化合物与只含σ键的化合物的化学性质不同
变式2 价层电子对互斥理论
2.(2022·全国·高三专题练习)下列粒子的VSEPR模型为四面体但空间结构为 V 形的是
A.HCN B.NH C.CO D.NF
2 3
变式3 杂化轨道理论
3.(2022·湖北十堰·高三期中)下列说法正确的是
A. 分子为三角锥形,P发生 杂化
B.杂化轨道只适用于形成共价键
C. 属于 型共价化合物,中心原子S采取sp杂化轨道成键
D.价层电子对互斥模型中, 键电子对数不计入中心原子的价层电子对数
变式4 配合物理论及应用
4.(2022·全国·高三专题练习)许多过渡金属离子对多种配体有很强的结合力,能形成种类繁多的配合物。
下列说法不正确的是
A.向配合物[CoBr(NH )]SO 的溶液中加入BaCl 溶液,有白色沉淀生成
3 5 4 2
B.配离子[Cu(H O) ]2+中的Cu2+提供接受孤电子对的空轨道,HO中的O提供孤电子对
2 6 2
C.配合物[Cu(NH )]SO ·H O的配体为NH 和HO
3 4 4 2 3 2
D.配合物[Ag(NH)]OH的配位数为2
3 2
变式5 微粒间相互作用力
5.(2022·全国·高三专题练习)下列说法正确的是
A.干冰气化克服范德华力和共价键
B.HO的热稳定性比HS强,是由于HO分子间形成氢键
2 2 2
C.2NaO+4HCl=4NaCl+2H O+O↑,该反应既有离子键、极性键和非极性键的断裂又有其形成
2 2 2 2
D.KCl、HCl、KOH的水溶液都能导电,所以它们都属于离子化合物
变式6 综合运用
6.(2022·全国·高三专题练习)氯吡苯脲是一种常用的膨大剂,其结构简式为 ,它是
经国家批准使用的植物生长调节剂。请回答下列问题:(1)基态氯原子核外未成对电子数为_______。
(2)氯吡苯脲分子中,氮原子的杂化类型为_______,碳原子的杂化类型为_______,该分子_______(填
“是”或“不是”)手性分子。
(3)查阅文献知,可用2-氯-4-氨基吡啶与异氰酸苯酯反应生成氯吡苯脲。反应方程式如下:
+ ―→
反应过程中,每生成1mol氯吡苯脲,断裂_______个σ键、_______个π键。
(4)膨大剂能在动物体内代谢,其产物较为复杂,其中有HO、NH 、CO 等。
2 3 2
①请用共价键知识解释HO比NH 稳定的原因:_______。
2 3
②CO 的水溶液中含有 ,则该阴离子的VSEPR模型名称为_______,中心原子的杂化类型为_______。
2
1.(2022·全国·高三专题练习)下列物质分子中一定含有π键的是
A.HCl B.HO C.C H D.CHCl
2 2 2 4 2 2
2.(2012·甘肃张掖·高三阶段练习)下列说法正确的是
A. 键是由两个p电子“头碰头”重叠形成的
B. 键是镜像对称,而 键是轴对称
C.乙烷分子中的键全为 键而乙烯分子中含有 键和 键
D. 分子中含 键而 分子中除 键外还含有 键
3.(2022·浙江·模拟预测)下列说法中正确的是
A.NO 、SO 、BF、NCl 分子中没有一个分子中原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构
2 2 3 3
B.P 和CH 都是正四面体形分子且键角都为109°28′
4 4
C. 的电子式为 ,离子呈平面正方形结构
D.NH 分子中有一对未成键的孤电子对,它对成键电子的排斥作用较强
3
4.(2022·江苏南通·高三期中)下列关于含氯微粒的说法不正确的是A.ClO 的空间构型为V形 B.ClO 属于共价化合物
2
C.ClO 的键角为120° D.ClO 中心原子轨道杂化类型为sp3
5.(2022·山东临沂·高三期中)亚铁氰化钾属于欧盟批准使用的食品添加剂,受热易分解:3K[Fe(CN) ]
4 6
12KCN+Fe C+2(CN) ↑+N ↑+C,下列关于该反应说法错误的是
3 2 2
A.基态Fe2+的价层电子排布式为3d6
B.N 和(CN) 均为非极性分子
2 2
C.(CN) 分子中σ键和π键数目比为3∶4
2
D.配合物K[Fe(CN) ]中配位原子是氮原子
4 6
6.(2022·浙江·湖州市教育科学研究中心一模)下列物质中,由极性键构成的极性分子是
A.CH B.BF C.NH D.H
4 3 3 2
7.(2022·上海上海·一模)由键能数据大小,不能解释下列事实的是
A.熔点: B.活泼性:
C.热稳定性: D.硬度:金刚石>晶体硅
8.(2022·广东·高三阶段练习)氢氰酸是酸性极弱的一种酸,其结构式为 ,下列有关 的说
法错误的是
A.碳原子为 杂化 B.是V形分子
C. 键、 键数目相等 D.所含化学键均是极性键
9.(2022·河北·石家庄市第二十七中学高三阶段练习)下列各组微粒互为等电子体的是
A.NO 和C H B.BF 和PCl C.CO 和NO D.SO 和O
2 4 2 4 3 3 2 2 2 3
10.(2022·全国·高三专题练习)通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发
现等电子体的空间结构相同,则下列有关说法中正确的是
A.CH 和 是等电子体,键角均为60°
4
B. 和 是等电子体,均为平面三角形结构
C.HO+和PCl 是等电子体,均为三角锥形结构
3 3
D.B NH 和苯是等电子体,B NH 分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道
3 3 6 3 3 611.(2022·湖南师大附中高三阶段练习)下列描述原子结构的化学用语正确的是
A.氯化铵的电子式:
B.基态铜原子的价层电子排布式:
C.乙烯分子的结构简式为
D. 的VSEPR模型:
12.(2022·辽宁·高三阶段练习)2022年诺贝尔化学奖表彰科学家在点击化学和生物正交化学方面的杰出
贡献。点击化学的一个基本反应原理简化如下:
下列有关说法正确的是
A.整个反应①位置的N原子杂化方式由 转变为
B.铜离子是中间产物
C.点击反应为一类典型的取代反应
D.产物含有五元环状结构,属于芳香烃
18.(2022·山东·曹县一中高三阶段练习)已知吡啶( )中含有与苯类似的 大 键、则吡啶中N原子的
价层孤电子对占据的轨道是
A.2s轨道 B.2p轨道 C.sp杂化轨道 D.sp2杂化轨道
核心考点三 晶体结构与性质
1.明确晶体类型的判断方法
(1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子,微粒间的作用是离子键。
(1)依据构成晶体的微粒
和微粒间的作用判断
(2)原子晶体的构成微粒是原子,微粒间的作用是共价键。(3)分子晶体的构成微粒是分子,微粒间的作用为分子间作用力。
(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子,微粒间的作用是金属键。
(1)离子晶体的熔点较高,常在数百至一千摄氏度以上。
(2)原子晶体熔点高,常在一千摄氏度至几千摄氏度。
(2)依据晶体的熔点判断
(3)分子晶体熔点低,常在数百摄氏度以下至很低温度。
(4)金属晶体多数熔点高,但也有相当低的。
(1)离子晶体溶于水形成的溶液及熔融状态时能导电。
(2)原子晶体一般为非导体。
(3)依据导电性判断 (3)分子晶体为非导体,而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化
物)溶于水,使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子,也能导电。
(4)金属晶体是电的良导体。
离子晶体硬度较大且脆。
(4)依据硬度和机械性能 原子晶体硬度大。
判断 分子晶体硬度小且较脆。
金属晶体多数硬度大,但也有较低的,且具有延展性。
2.突破晶体熔、沸点高低的比较
原子晶体>离子晶体>分子晶体。
(1)不同类型晶体的熔、
金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等沸点很高,如汞、镓、铯等沸
沸点高低一般规律
点很低,金属晶体一般不参与比较。
由共价键形成的原子晶体中,原子半径小的键长短,键能大,晶体的熔、
(2)原子晶体
沸点高。如熔点:金刚石>碳化硅>硅。
一般地说,阴、阳离子所带电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用
(3)离子晶体
就越强,其离子晶体的熔、沸点就越高,如熔点:MgO>MgCl >NaCl>CsCl。
2
(1)分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有氢键的分子晶体,熔、沸点
反常地高。如HO>HTe>H Se>H S。
2 2 2 2
(2)组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,晶体的熔、沸点越高,如
SnH >GeH>SiH >CH ,F<Cl<Br <I 。
4 4 4 4 2 2 2 2
(4)分子晶体
(3)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>N,CHOH>CH CH。
2 3 3 3
(4) 同 分 异 构 体 分 子 中 , 支 链 越 少 , 其 熔 沸 点 就 越 高 , 如
CH(CH)CH>CH CHCH(CH )>C(CH )。
3 2 3 3 3 2 3 2 3 4
金属离子半径越小,离子电荷数越多,其金属键越强,金属熔、沸点就越高,
(5)金属晶体
如熔、沸点:Na<Mg<Al,Li>Na>K>Rb>Cs。
3.均摊法确定晶胞的化学组成
(1)方法晶胞中任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有,那么每个原子对这个晶胞的贡献就是。
(2)类型
①长方体(正方体)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献:
②非长方体(非正方体)晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形,
其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为。再如图所示的正三棱柱形晶胞中:
4.晶体密度及微粒间距离的计算
(1)计算晶体密度的方法
以一个晶胞为研究对象,根据m=ρ·V,其一般的计算规律和公式可表示为:×n=ρ×a3,其中M为晶体的
摩尔质量,n为晶胞所占有的粒子数,N 为阿伏加德罗常数,ρ为晶体密度,a为晶胞参数。
A
(2)计算晶体中微粒间距离的方法
5.金属晶体空间利用率的计算方法
(1)空间利用率的定义及计算步骤
①空间利用率:指构成晶体的原子、离子或分子(看成球)在整个晶体空间中所占有的体积百分比。
空间利用率=
②空间利用率的计算步骤:
a.计算晶胞中的微粒数;
b.计算晶胞的体积。
(2)金属晶体空间利用率分类简析①简单立方堆积(如图1所示)
立方体的棱长为2r,球的半径为r
过程:V(球)=πr3 V(晶胞)=(2r)3=8r3
空间利用率=×100%=≈52%。
②体心立方堆积(如图2所示)
过程:b2=a2+a2
(4r)2=a2+b2=3a2,所以:a=r
空间利用率=×100%=×100%=×100%≈68%。
③六方最密堆积(如图3所示)
过程:S=2r×r=2r2
h=r V(球)=2×πr3
V(晶胞)=S×2h=2r2×2×r=8r3
空间利用率=×100%=×100%≈74%。
④面心立方最密堆积(如图4所示)
过程:a=2r
V(球)=4×πr3
V(晶胞)=a3=(2r)3=16r3
空间利用率=×100%=×100%≈74%。
6.典型晶体模型晶体 晶体结构 晶体详解
(1)每个Na+(Cl-)周围等距且紧邻的Cl-(Na+)有6
NaCl
个,每个Na+周围等距且紧邻的Na+有12个;(2)
型
每个晶胞中含4个Na+和4个Cl-
(1)每个Cs+周围等距且紧邻的Cl-有8个,每个
离子
Cs+(Cl-)周围等距且紧邻的Cs+(Cl-)有6个;(2)
晶体
CsCl型
如图为8个晶胞,每个晶胞中含1个Cs+、1个Cl
-
在晶体中,每个F-吸引4个Ca2+,每个Ca2+吸引
CaF 型
2
8个F-,Ca2+的配位数为8,F-的配位数为4
简单立
典型代表为Po,空间利用率为52%,配位数为6
方堆积
体心立 典型代表为Na、K、Fe,空间利用率为68%,配
方堆积 位数为8
金属
晶体 六方最 典型代表为Mg、Zn、Ti,空间利用率为74%,配
密堆积 位数为12
面心立
方 典型代表为Cu、Ag、Au,空间利用率为74%,
最密堆 配位数为12
积
(1)8个CO 分子构成立方体且在6个面心又各占
2
分子
干冰 据1个CO 分子;(2)每个CO 分子周围等距且紧
2 2
晶体
邻的CO 分子有12个
2
混合 层与层之间的作用是范德华力,平均每个正六边
型 石墨 形拥有的碳原子个数是2,C采取的杂化方式是
晶体 sp2杂化
(1)每个碳原子与相邻的4个碳原子以共价键结
合,形成正四面体结构;(2)键角均为109°28′;
原子
金刚石 (3)最小碳环由6个C组成且六个原子不在同一平
晶体
面内;(4)每个C参与4条C—C键的形成,C原
子数与C—C键数之比为1∶2(1)每个Si与4个O以共价键结合,形成正四面体
结构;(2)每个正四面体占有1个Si,4个“O”,
SiO
2
n(Si)∶n(O)=1∶2;(3)最小环上有12个原子,即
6个O和6个Si
7.原子晶体、分子晶体、金属晶体与离子晶体的结构微粒,以及微粒间作用力的区别
晶体类型 离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体
金属离子和自由电
组成晶体的粒子 阳离子和阴离子 原子 分子
子
组成晶体粒子间 范德华力(有的还
离子键 共价键 金属键
的相互作用 有氢键)
金刚石、晶体 冰(H O)、干冰
典型实例 NaCl 2 镁、铝
硅、SiO、SiC (CO)
2 2
无分子,是网状
是否有分子存在 无 无 无
结构
不破坏化学键,破
熔化时键的变化 断开离子键 破坏共价键 减弱
坏分子间力
晶 熔点较高、沸点
熔点、沸点 熔、沸点高 熔、沸点低 变化无规律
高
体
导热性 不良 不良 不良 良好
的
固态不导电,熔
物 差[来源:学科网
导电性 化或溶于水能导 差 良好
ZXXK]
理 电
特
机械加工性
不良 不良 不良 良好
性 能
8.金属晶体模型常见的三种结构
三种典型结构类型 体心立方晶格 面心立方晶体 密排六方晶格
配位数 8 12 12
常见金属晶体结构 Li、Na、K、Rb、 Ca、Sr、Cu、Au、 Be、Mg、Ca、Sr、
Cs、Ca、Sr、Ba、 A1、Pb、NiPd、Pt Co、Ni、Zn、Cd、Ti
(有些金属晶体可能有
Ti、V、Nb、Ta、Cr、
两种或三种晶格)
Mo、W、Fe
结构示意图
空间利用率 68.02% 74.05% 74.05%
堆积形式 体心立方密堆积 面心立方最密堆积 六方最密堆积考法 分析晶体的结构和性质、计算(题型预测:选择题和非选择题)
1.(2022·全国·高三专题练习)回答下列问题:
(1)甲醛与新制Cu(OH) 加热可得砖红色沉淀Cu O,已知Cu O晶胞的结构如图所示:
2 2 2
①在该晶胞中,Cu+的配位数是_______
②若该晶胞的边长为apm,则Cu O的密度为_______g∙cm-3(只要求列算式,不必计算出数值,阿伏加德罗
2
常数的值为N ,1pm=10-12m)。
A
(2)晶胞有两个基本要素:原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置,LiZnAs基稀磁半导体的晶胞
如图所示,其中A处Li的原子坐标参数为(0,0, )B处As的原子坐标参数为( , , );C处Li的原
子坐标参数为_______。
(3)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料,其晶胞结构如图。储氢原理:镧镍合金吸附H,H
2 2
解离为原子,H原子储存在其中形成化合物。若储氢后,氢原子占据晶胞中上下底面的棱心和面心,则形
成的储氢化合物的化学式为_______。1.熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目
A.NaCl(含4个Na+,4个Cl-)
B.干冰(含4个CO)
2
C.CaF (含4个Ca2+,8个F-)
2
D.金刚石(含8个C)
E.体心立方(含2个原子)
F.面心立方(含4个原子)
2.立方体中粒子周围粒子的个数判断
(2)晶体微粒与M、ρ之间的关系
若1个晶胞(立方晶胞)中含有x个微粒,则1 mol该晶胞中含有x mol 微粒,其质量为xM g(M为微粒
的相对分子质量);又1个晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积),则1 mol晶胞的质量为ρa3N g,因此有
A
xM=ρa3N 。
A
(3)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a)
①面对角线长=a。
②体对角线长=a。
③体心立方堆积4r=a(r为原子半径)。
④面心立方堆积4r=a(r为原子半径)。
(4)空间利用率=。
变式1 晶体类型的判断
1.(2022·北京·海淀实验中学高三阶段练习)下列说法中正确的是
A.冰融化时,分子中H-O键发生断裂B.一般来说,熔、沸点:共价晶体>离子晶体
C.分子晶体中,共价键键能越大,该分子晶体的熔、沸点一定越高
D.分子晶体中,分子间作用力越大,该物质越稳定
变式2 晶体熔、沸点高低的判断
2.(2022·湖北·高三阶段练习)几种离子晶体的晶胞如图所示,则下列说法正确的是
A.熔沸点:NaCl<CsCl
B.在NaCl晶胞中,距离Na+最近且等距的Na+数目为6
C.若ZnS的晶胞边长为apm,则Zn2+与S2-之间最近距离为 apm
D.上述三种晶胞中,其阳离子的配位数大小关系为ZnS<NaCl<CsCl
变式3 晶胞中原子个数的计算
3.(2022·辽宁实验中学模拟预测)某钛酸钙的晶体结构如图(a),某钙钛矿型太阳能光伏电池的有机半导
材料的结构如图(b)所示,其中A为 ,另两种离子为I-和Pb2+。
下列说法错误的是
A.钛酸钙的化学式为CaTiO B.图(b)中,X为Pb2+
3
C. 中含有配位健 D.晶体结构中与每个Ca2+紧邻的O2-有12个
变式4 综合运用4.(2022·全国·高三专题练习)硼和氮的单质及一些化合物在工农业生产等领域有重要应用。回答下列问
题:
(1) 的晶胞结构如图所示,其中B代表 。
①原子分数坐标可用于表示晶胞内部各原子的相对位置。其中,原子分数坐标A为(0,0,0),则C的原子
分数坐标为_______。
②该晶胞沿体对角线方向的投影图为_______(填标号)。
a. b. c. d.
(2)晶体硼有多种变体,但其基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体(见图I),每个顶点为一个硼原子,
每个三角形均为等边三角形,则每一个此基本结构单元由_______个硼原子构成。
(3)硼和氮构成的一种氮化硼晶体的结构与石墨晶体结构相类似,硼、氮原子相互交替排列(见图II),其晶
胞结构如图III所示。设层内B-N核间距为apm,面间距为bpm,则该氮化硼晶体的密度为_______g/
cm3(用含a、b、N 的代数式表示)。
A1.(2022·全国·高三阶段练习) 具有良好半导体性能。 晶体与 晶体的结构相似,如图给出
了 晶胞中的 和位于晶胞体心的 ( 中的 键位于晶胞体对角线上,晶胞中的其他 已省
略)。下列有关该 晶体的说法错误的是
A.一个晶胞中 的数目为2 B. 的配位数为6
C.该晶体中存在非极性键 D.晶胞中其他 均位于棱心
2.(2022·重庆·高三阶段练习)最近合成的一种铁基超导材料 在低温高压下能显示出独特的电
子性质,其晶胞结构如图所示。已知:底边边长为anm,高为bnm,1号原子的高为 。下列说法错
误的是A.该晶胞中含有4个As原子 B.1号原子的坐标为( , , )
C.距2号原子最近的As有4个 D.该晶体的密度为
3.(2022·天津·南开中学高三阶段练习)下列实验方法可以有效判断某物质是否为晶体的是
A.质谱法 B.红外光谱分析法
C.核磁共振氢谱分析法 D.X射线衍射法
7.(2022·辽宁抚顺·高三阶段练习)下列物质中属于分子晶体,而且既含 键又含 键的是
σ π
A. B. C. D.
4.(2022·上海上海·一模)有关化学键和晶体的叙述中正确的是
A.分子晶体中,分子间作用力越大分子越稳定 B.金属晶体都是由阴阳离子构成的
C.离子晶体中可能含有共价键 D.原子晶体中只存在非极性键
5.(2022·海南·琼海市嘉积第三中学高三阶段练习)在硼酸[B(OH) ]分子中,B原子与3个羟基相连,其
3
晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是
A.sp,范德华力 B.sp2,范德华力
C.sp2,氢键 D.sp3,氢键
6.(2022·湖北·高三开学考试)目前最热门的机器人材料液晶弹性体是一种最具代表性的智能材料,在外
界刺激下,其相态或分子结构会产生变化,进而改变液晶基元的排列顺序,从而导致材料本身发生宏观形
变,当撤去外界刺激后,液晶弹性体可以恢复到原来的形状。下列说法错误的是
A.该液晶同时具有各向异性和弹性
B.这种液晶弹性体机器人可以采用热、光、电、磁等进行驱动
C.该液晶弹性体具有形状记忆功能
D.液晶是介于液态和晶态之间的物质状态,而固体 是晶体7.(2022·上海杨浦·一模) 的结构片段为: , ,下列说
法正确的是:
A.是共价化合物 B.为原子晶体 C.为离子晶体 D.原子最外层都是8电子
8.(2022·上海闵行·一模)科学家已成功将二氧化碳在高温高压下转化为类似二氧化硅的晶体结构。关于
这种二氧化碳晶体的叙述,错误的是
A.属于原子晶体 B.熔点比二氧化硅晶体低
C.每个原子都达到8电子稳定结构 D.每个碳原子与4个氧原子形成单键
9.(2022·河北·石家庄精英中学高三阶段练习)化学关联生活,下列生活中的现象不能用金属键知识解释
的是
A.用铁制品做炊具 B.用金属铝制成导线
C.用铂金做首饰 D.铁器易生锈
10.(2022·内蒙古·包钢一中高三阶段练习)下列说法正确的是
A.固体溶于水时,一定破坏了化学键
B. 、 溶于水均只破坏离子键
C. 、 中所有原子最外层都满足8电子结构
D.金刚石和 熔化时,克服相同类型的作用力
11.(2022·辽宁·沈阳市第十中学高三阶段练习)在液氨中投入金属钠,迅速溶剂化得到蓝色电子液
,且过程中有少量 产生。下列说法正确的是
A.液氨为电解质
B.电子通过配位键和 结合
C. 和 示意图为:
D.钠与液氨的反应可表示为:
12.(2022·全国·高三专题练习)下列有关超分子的说法错误的是
A.超分子是由两种或多种分子形成的聚集体
B.分子形成超分子的作用可能是分子间作用力C.超分子具有分子识别的特性
D.分子以共价键聚合形成超分子
【考点拓展】物质结构与性质运用
拓展一 物质结构与反应历程
1.(2022·四川·成都七中高三期中)天宫空间站有两对单翼翼展约30米的柔性太阳翼。关键部件为高性
能颗粒增强铝基复合材料(SiC/Al)。请回答:
(1)基态Si的价电子轨道表示式是_______。碳化硅的晶体类型是_______晶体。
(2)矾土含Al3+,《诗经》言“缟衣茹藘(茜草)”,茜草中的茜素与矾土中的Al3+、Ca2+生成的红色配合物X
是最早的媒染染料。
①C、N、O、Al的第一电离能从大到小的顺序为 _______。
②X中Al3+的配位数为 _______,C的杂化轨道类型是 _______。
③茜素水溶性较好的原因是 _______。
(3)某硅、铁化合物晶胞如图2,铁有两种位置,分别用Fe1、Fe2(未画出)表示,Fe2占据硅形成的所有正四
面体空隙。
①距离Fe1最近的Fe1有 _______个。
②若将Fe1置于晶胞顶点,则位于此晶胞面心、体心的原子分别是 _______、_______(选填
“Si”、“Fe1”、“Fe2”)。③若晶体密度为ρ g•cm﹣3,则两个最近的Fe1和Fe2之间的距离是 _______pm(不必化简)。
拓展二 物质结构与性质运用于新材料
2.(2021·陕西·西工大附中分校高三阶段练习)离子液体是一种由离子组成的液体,因具有许多独特的性
质而成为当前科学研究的热点之一, 是一种离子液体(记为X)。
(1)基态氮原子的最高能级电子排布图为_______,[FeCl ]-中铁的M能层中电子运动状态有_______种。
4
(2)X离子液体中的碳原子杂化轨道类型为_______,该物质中不存在_______(填字母标号)。
A.离子键 B.氢键 C.π键 D.配位键
(3)已知氯化铁熔点为306℃,易溶解在甲醇、乙醇中,氟化铁熔点高于1000℃,不溶于甲醇、乙醇。氟化
铁熔点远高于氯化铁的主要原因是_______。
(4)铁能形成多种氧化物,其中一种的晶胞结构如图所示:
该氧化物的化学式为_______,若O、Fe原子半径分别为apm、bpm,Fe与O在晶体中紧密接触,晶体密
度为ρg·cm-3,则阿伏加德罗常数N =_______mol-1,空间利用率为_______(用含π、a、b的式子表示)。
A
(5)从1200K 降温到298K时,面心立方型的γ-Fe变化为体心立方型的δ-Fe,配位数_______(填“变大”
“不变” 或 “变小”)。假定降温时Fe原子半径不变,体积变为高温时的_______倍(保留3位有效数字,
已知 =2.45)。