第五章 物质结构与性质
第 1 节 原子结构 核外电子排布
5%# n n
d< f;
形状相同的原子轨道能量的高低
1.原子的构成及各微粒之间的数量关系 ② :1s<2s<
{质子 3s<4s
原子核
{ 同一能级内各原子轨道的能量相等 如
原子 A 中子 ③ , 2p x、
(Z X) 轨道的能量相等
核外电子 2p y、2p z .
注意 电子的运动状态和电子的空间运动状态不同,
原子序数 核电荷数 质子数 核外电
(1) = = = 如基态 原子核外电子有 种运动状态(即电子总
子数 Na 11
数),有 种空间运动状态(即占有的原子轨道数).
6
质量数 A 质子数 Z 中子数 N 4.基态原子的核外电子排布
(2) ( )= ( )+ ( )
2.元素、核素、同位素的概念及相互关系
电子填入能级的顺序
(1) :1s→2s→2p→3s→
3p→4s→3d→4p→5s→
排布原则
(2)
3.电子云与原子轨道
概率密度 用P 表示电子在某处出现的概
(1) :
率V表示该处的体积 则PV表示概率密
, , /
度 用 表示 基态原子核外电子排布的表示方法 以硫原
ρ
, . (3) (
电子云 核外电子的概率密度分布看起来像 子为例
(2) : )
一片云雾 形象地称为电子云
, .
原子轨道 量子力学把电子在原子核外的一 原子结构示意图
(3) :
个空间运动状态称为一个原子轨道 常用
.
电子排布式
2 2 6 2 4
电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨 1s2s2p3s3p
简化电子排布式
2 4
道的形状和取向 [Ne]3s3p
.
电子排布图
1s 2s 2p 3s 3p
原子轨道 轨道形状 轨道数目
(轨道表示式)
↑↓ ↑↓ ↑↓↑↓↑↓ ↑↓ ↑↓↑ ↑
球形 价电子排布式
s 1 2 4
3s3p
哑铃形
p 3 注意 答题时注意区分价电子排布式(即外围电子
①
排布式)与电子排布式. 当能量相同的原子轨道在全
d — 5 ②
充满( 、 、 )、半充满( 、 、 )或全空( 、 、 )时
6 10 14 3 5 7 0 0 0
f — 7 p d f p d f p d f
体系的能量较低,如 的电子排布式为[ ] ,
5 1
原子轨道中的能量关系 24Cr Ar3d4s
: 的电子排布式为[ ] 10 1 , 、 的价电子排
29Cu Ar3d4s 24Cr29Cu
相同能层上原子轨道能量的高低 n n 布式分别为 5 1 、 10 1 .
① :s< p< 3d4s 3d4s
第五章 物质结构与性质 53
基态 激发态及光谱分类 2已知三种微粒的电子排布式如下
(4) 、 . :
2 2 6 2 2 6 2 6
11X:1s2s2p;19Y:1s2s2p3s3p;20Z:
2 2 6 2 6
1s2s2p3s3p.
若将上述三种微粒归为同一类 下列微粒中
,
也可归为此类的是
注意 对于同一种原子来说,能量:基态原子 激发
( )
<
态原子,稳定性:基态原子 激发态原子.
>
即练即清
学生用书 P50 " # $ %
1 . 钍是一种放射性金属元素 , 有钢灰色光泽 , 质 答案 C
地柔软 化学性质较活泼 广泛分布在地壳
, ,
3已知某微粒的核外电子排布式是
2 2 6 2 4
. 1s2s2p3s3p,
中 和 是钍的两种同位素 可
230 232 232 下列判断错误的是
. Th Th , Th ( )
以转化成 因此它是潜在的核燃料 下列
233 该元素在元素周期表的位置是第三周期 族
U, .
A. ⅣA
有关 的说法正确的是
该元素最高化合价是 最低化合价是
Th ( ) B. +6, -2
元素的质量数是
该微粒原子核外有 种运动状态不同的
A.Th 232
C. 16
元素的相对原子质量是
电子
B.Th 231
转化成 是化学变化
232 233 该微粒原子核外有 种能量不同的电子
C.Th U
D. 5
230 和 232 的化学性质几乎相同 答案 A
D.Th Th
答案 D
54 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
第 2 节 元素周期表与元素周期律
5%# 续表
分区 元素分布 价电子排布 元素性质特点
1.元素周期表
区 族 n 10n1~2
ds ⅠB、ⅡB (-1)d s —
镧系元素化学性
n 0~14
区 镧系 锕系 (-2)f 质相近 锕系元素
f 、 n 0~2n2 ,
(-1)d s 化学性质相近
2.元素周期律
主族元素性质的递变规律
项目 同周期(左 右) 同主族(上 下)
分区 元素分布 价电子排布 元素性质特点 → →
原子核外 能层数相同 最外 最外层电子数相同
除 外都是活泼 , ,
H 电子排布 层电子数逐渐增多 能层数递增
金属元素 通常是
区 ⅠA、 n1~2 ; 原子半径 逐渐减小 逐渐增大
s 族 s 最外层电子参与
ⅡA 最高正价 主族序
反应 最高正价由 =
+1→ 数 除外 非
元素主要 除 外 (O、F ),
区 ⅢA~ⅦA 族 、 n s 2n p 1~6 通常是最外层电 +7(O、F ), 金属元素最低负
化合价 最低 负 价 由
p 族 除外 子参与反应
0 (He ) -4 价 主族序数
= -8
族 轨道可以不同 →-1 除外
ⅢB~ⅦB n 1~9n1~2 d (H、B )
区 除镧系 锕系(-1)d s 程度地参与化学 元素金属性 金属性逐渐减弱 金属性逐渐增强
d ( 、 除外 、 , ,
外 第 族 (Pd ) 键的形成 非金属性 非金属性逐渐增强 非金属性逐渐减弱
)、 Ⅷ
续表 r r r r r
Rb< Cs,O 2-< S 2-< Se 2-.
项目 同周期(左 右) 同主族(上 下)
二看核电荷数 电子层数相同时 核电荷数
→ →
(2) , ,
第一电离能 呈增大趋势 逐渐减小
越小半径越大 例如r r r r
电负性 逐渐增大 逐渐减小 , ,Na> Mg> Al,O 2- >
r r r r
注意 同种元素的电离能:I I I F
->
Na
+>
Mg
2+>
Al
3+.
① 1< 2< 3 三看电子数 核电荷数相同时 电子数越多
第 、 族元素的第一电离能大于同周期相邻元 (3) , ,
② ⅡA ⅤA
素的第一电离能,如I 1 ( Mg ) > I 1 ( Al ) > I 1 ( Na ),I 1 ( N ) > 半径越大 , 例如 , r Fe> r Fe 2+> r Fe 3+, r Cl -> r Cl.
I( )I(),一般解释为 的第一电离能是失去 6.元素金属性、非金属性强弱判断
1 O > 1 C Al 3p
能级电子所需的能量,该能级电子的能量比 失去的
Mg
本质 元素原子越易失电子 元素的金属性越强
能级电子的高; 的价电子排布中 是半充满的,原
,
3s N 2p
子的能量较低,比较稳定,第一电离能较高. 单质与水或酸反应置换出
若某元素的I I,则该元素的常见化合价为 n. 越容易 反应越剧烈
③ n +1≫ n + H2 ( )
例如,镁元素的I I,则其常见化合价为 .
最高价氧化物的水化物 即
3≫ 2 +2 金属性 (
3.电负性的应用 判断 氢氧化物 的碱性越强 元素的金
比较 )
依据 单质的还原性越强 或对应 属性越强
(
阳离子的氧化性越弱
)
一般来说在金属活动性顺
序中位置越靠前
元素原子越易得电子 元素的非金属性
本质 ,
越强
单质与 化合越容易 生成
H2 ,
非金属 的简单气态氢化物越稳定
元素的
性比较 判断 最高价氧化物的水化物 即
( 非金属
依据 最高价含氧酸 的酸性越强
) 性越强
单质的氧化性越强 或对应
(
阴离子的还原性越弱
)
注意 中两种元素的电负性差值较大,但其化学 注意 只有最高价氧化物对应水化物的酸、碱性强弱
HF
键为共价键. 才可用于比较元素非金属性和金属性强弱.例如
HNO3
的酸性强于 可推出非金属性: ,而 与
4.对角线规则
H3PO4 N>P HNO2
的酸性强弱关系无法用于判断 和 的非金属
在元素周期表中 某些主族元素与右下方的主 H3PO4 N P
, 性强弱.
族元素 锂与镁 铍与铝 硼与硅 的一些性质
( 、 、 ) 即练即清
学生用书 P51
具有相似性
.
1元素的分区及在元素周期表中的位置与元素
.
原子的结构密不可分 下列说法正确的是
,
( )
例如 锂与镁的单质与氧气反应均生成正常氧 所有非金属元素都分布在 区
, A. p
化物 而不是过氧化物 铍与铝的单质都能与 区元素的最后一个电子填入 轨道或
, ; B.s p s
酸或碱反应 氢氧化物均具有两性 轨道
, .
5.微粒半径大小的比较方法:“三看”法 所有金属元素都是过渡元素
C.
一看电子层数 最外层电子数相同时 电子 元素周期表中 族 族 个纵列的
(1) , , D. ⅢB ~ⅡB 10
层数越多半径越大 例如 r r r 元素都是金属元素
, ,Li< Na< K<
第五章 物质结构与性质 55
答案 D 离子半径r 3- r 2-
C. :(N )> (O )
2下列关于镭元素的说法正确的是 最 高 价 氧 化 物 对 应 水 化 物 的 酸 性
. ( ) D. :
镭元素属于过渡元素
A. H3PO4>HNO3
镭元素的氢氧化物可能具有两性 答案 C
B.
镭元素的碳酸盐可能难溶于水 4甲 戊均为短周期元素 在元素周期表中的
C. . ~ ,
镭元素具有放射性是因为其金属性强 容 相对位置如图所示 戊的最高价氧化物对应
D. , ;
易失电子 的水化物为强酸 下列说法不正确的是
.
答案 C
( )
3 吸湿性强 常被用作气体和液体的干燥 *
.P4O10 ,
剂 它甚至可以使硝酸脱水
, :P4O10+12HNO3
原子半径 丁 戊 乙
下列说法正确 A. : > >
6N2O5↑ +4H3PO4.
非金属性 戊 丁 丙
的是 B. : > >
( )
甲的简单气态氢化物遇氯化氢一定有白烟
第一电离能I I C.
A. :1(N)< 1(O)
产生
电负性χ χ
B. :(N)< (P)
丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与
D.
强碱反应
答案 C
56 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
第 3 节 化学键
5%# 质,如 等.
Na2O2
()离子化合物溶于水或熔化后均电离成自由移动的阴、
4
1.化学键的分类 阳离子,离子键被破坏;共价化合物在液态时不电离,在
熔融状态时能导电的化合物一定是离子化合物.
.J . '
2.共价键
.2K
共价键类型
J ' (1)
J
?JDE-F
F DE
J J F ?JDE55F
L J
LFB J**/
.2K J *
1 / L J**/
FJF
JK **
注意 ()稀有气体中无化学键.
*
1 JK **
()某物质中有阳离子,不一定有阴离子,如金属晶体.
*
2
() 仅由非金属元素形成的化合物可能含有离子键,如 JK **
3 ①
、 等. 金属元素和非金属元素间也可 注意 共价键成键规律:共价单键是 键; 个共价
NH4ClNH4NO3 ② σ 1
能形成共价键,如 为共价化合物. 两个不同非 双键中有 个 键、 个 键; 个共价三键中有 个
AlCl3 ③ 键、 个 1 键. σ 1 π 1 1 σ
金属元素原子构成的物质一定是共价化合物,如 .
2 π
HCl
只含有极性共价键的物质一般是由不同种非金属元素 共价键的键参数及对分子性质的影响
④
(2)
形成的共价化合物,如 、 、 等;既有极性键又 J6 +
SiO2 HClCH4
有非极性键的共价化合物一般由多个原子构成,如 J / +
JJ
、 等. 既有离子键又有极性共价键的物质, + B
H2O2 C2H4 ⑤
如 、 等;既有离子键又有非极性共价键的物 J> /K3
NaOH K2SO4
3.配位键 续表
配位键 一种特殊的共价键 由一方提供孤 实验操作 实验现象及有关的离子方程式
(1) : ,
电子对 另一方接受孤电子对形成 电子对 滴加 溶液后 试管中出
, “ AgNO3 ,
给予 接受 键 配位键可表示为 其 现白 色 沉 淀 + -
— ” . A→B, :Ag +Cl
再滴加氨水后沉淀溶
中 是能够提供孤电子对的原子或离子 AgCl↓,
A ,B 解 溶液呈无色
是具有能够接受孤电子对的空轨道的原子
, :AgCl+2NH3
+ -
[Ag(NH3)2]+Cl
或离子
.
4.离子键、金属键
配合物 通常把金属离子或原子 称为中心
(2) : (
离子键 阴 阳离子之间的静电作用 成键条
离子或原子 与某些分子或离子 称为配体 (1) : 、 .
) (
件为成键原子所属元素的电负性差值较大
或配位体 以配位键结合形成的化合物称为 .
)
金属键 金属阳离子和自由电子之间的一种
配位化合物 简称配合物 如 (2) :
, . :
电性作用 存在于同种金属元素原子之间或
,
不同种金属元素原子 合金 之间
( ) .
5.物质的表示方法
电子式 如
(1) : Cl→Cl,N2→N
注意 配位数是指中心原子(或中心离子)周围配
①
位原子的数目.有些配合物中的配位体不止一种,计算
配位数时要将各种配位体都计入(注意外界离子不属于
配位体),如[ ( )( )] 、[ ( ) ]
CoNH3 4 H2O2 Cl2 CrH2O5ClCl2
中 与 的配位数均为 .
2+ 3+
Co Cr 6
配位体中两端均有孤电子对时,一般电负性小的原子
②
为配位原子,如配位体 中的 为配位原子.
CO C
配合物的制备
(3)
实验操作 实验现象及有关的离子方程式
滴加氨水后 试管中首先出现蓝
,
色沉淀
2+
:Cu +2NH3 H2O
氨水
+
Cu(OH)2↓+2NH4 ,
过量后沉淀逐渐溶解 得到深蓝
,
色的 透 明 溶 液
:Cu(OH)2 +
2+
注:加入乙醇时用玻 4NH3 [Cu(NH3)4] +
滴加乙醇后析出深蓝色
-
璃棒摩擦试管壁,可 2OH ,
晶体
2+ 2-
在烧杯内壁产生微小 :[Cu(NH3)4] +SO4 +
乙醇
的玻璃微晶来充当晶
H2O[Cu(NH3)4]SO4
核,加快结晶速度
H2O↓
溶液变为红色 3+ n -
:Fe + SCN
[Fe(SCN)n] 3- n ( n =1~6,
随 的浓度而异
-
SCN )
注:这一系列配离子的颜色是相
近的
第五章 物质结构与性质 57
N,CO2→
OCO,HClO→HOCl,NaCl→
等 + -
Na [Cl] .
电子式的书写方法如下
:
易错警示 电子式书写的四个易错点
B.SO2+2H2S3S+2H2O
易错点 示例
C.Mg3N2 +6H2O 3Mg(OH)2 ↓ +
错写成 2NH3↑
混淆离子化合物 NaCl Na Cl
D.AgNO3+NaCl AgCl↓+NaNO3
与共价化合物
错写成 + [ ] 2- + 答案 C
H2O H O H
2黑火药是中国古代四大发明之一 其爆炸反
. ,
Cl 应为
错写成 2KNO3+S+3C K2S+N2↑+
漏写未参与成键 CCl4 ClC Cl 下列说法正确的是
3CO2↑. ( )
的电子对 Cl 基 态 原 子 的 价 电 子 轨 道 表 示 式 为
错写成 A. S
NH3 H N H
3s 3p
H
↑↓ ↑↓↑ ↑
分子中原子排列
错写成 中含离子键和共价键
顺序错误 HClO H Cl O B.K2S
的电子式为
错写成 + [
] 2-
C.N2 N
N
Na2S Na2 S 分子中含有 个 键
错误合并同种离子 D.CO2 4 σ
MgCl2
错写成
Mg
2+ [
C
l
]
2
- 答案 A
3我国科学家研制出一种催化剂 能在室温下
. ,
高效催化空气中甲醛的氧化 其反应如下
结构式 电子式中共用电子对用短线 代
, :
(2) : “—”
催化剂
替 省略未成键电子 如
下列有关
, , HCl→H—Cl,
HCHO+O2 →CO2+H2O.
说法正确的是
H ( )
中只含有非极性共价键
NH3→H N H. A.CO2
含有 键
即练即清
学生用书 P54 B.0.5molHCHO 1molσ
分子中只含有 键
1在下列化学反应中 既有离子键 共价键断 C.HCHO、CO2 σ
. , 、 中含有极性共价键
裂 又有离子键 共价键形成的是 D.H2O
, 、 ( ) 答案 D
A.2Na+2H2O2NaOH+H2↑
58 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
第 4 节 分子结构与性质
5%# xb 对于中性分子 式中a为中心原子的价
). ,
电子数 对于阳离子a为中心原子的价电子
1.价层电子对互斥(VSEPR)模型 ; ,
数减去离子所带的电荷数 对于阴离子a为
理论要点 ; ,
(1)
中心原子的价电子数加上离子所带的电荷
价层电子对在空间上彼此相距最远时 排斥
① , 数 x为与中心原子结合的原子数 b为与
力最小 体系的能量最低 . .
, .
中心原子结合的原子最多能接受的电子数
孤电子对的排斥力较大 孤电子对数越多 排 .
② , , 键电子对数由化学式确定 键电子对数
斥力越强 键角越小 σ ,σ =
, .
与中心原子结合的原子个数
中心原子价层电子对数n 计算方法 .
(2) ()
注意 型分子的价电子对数(价层电子对数,下
n 键电子对数 中心原子上的孤电子对数 ABm
=σ + 同)计算方法
① 计算法 : 中心原子上的孤电子对数 = 1 ( a - 对于 ABm 型分子( A 是中心原子、 B 是配位原子),价电
2
每个配位原子 续表
中心原子的价电子数 m
+提供的价电子数×
子对数 . 中心原子孤
= 2 电子对数 0 0 1 0 1 2
其中,中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子
数,配位原子中卤素原子、氢原子提供 个价电子,氧原
VSEPR 直线形 平面三角形 四面体形
1 模型名称
子和硫原子按不提供价电子计算.
分子或离子 直线 平面 四面 三角
电子式或结构式法 写出电子式或结构式 观
形 形
② : , 空间结构 形 三角形 V 体形 锥形 V
察 键电子对数和中心原子上的孤电子对
σ 实例
2-
数 两者相加即可 CO2 CO3 SO2 CH4 NH3 H2O
, .
3.分子间作用力
2.杂化轨道理论
范德华力
理论要点 中心原子上若干不同类型 主要 (1)
(1) : (
一般来说 组成和结构相似的物质 相对分
是 轨道 能量相近的原子轨道混合起 , ,
s、p )、
子质量越大 范德华力越强 物质的熔 沸点
来 重新组合成同等数目 能量完全相同的 , , 、
, 、
越高 相对分子质量接近时 分子极性越强
新轨道 ; , ,
.
范德华力越强
杂化轨道的类型 .
(2)
氢键
TQ DE*6F,D+TDE (2)
TQ QDE 5U DEK> 9):U9: /0'U
=."
cU ,3 =.JU=.!J
TQ DE*6F,D+TDE
1 !J K!J
TQ QDE 5U DEK>
cU L> !JJU +N
'
TQ DE*6F,D+TDE
TQ QDE 5U DEK>
K!J'B+&!%PU
cU L 'B
!+#? U!J
B+
中心原子的杂化轨道数 'B+&!%K
(3)
杂化轨道用来形成 键和容纳孤电子对 所
σ , 注意 分子的稳定性与共价键有关,与范德华力或氢
以有关系式 键无关.
:
杂化轨道的数目 中心原子上的孤电子对 4.分子的性质
=
数 中心原子的 键电子对数 与中心原子 分子的手性
+ σ ( (1)
直接相连的原子个数 中心原子的价层电
)= 具有完全相同的组成和原子排列的一对
子对数 分子 如同左手与右手一样互为镜像 却
手性异构体 , ,
分子 型 离子 m 型 的空间结构 在三维空间里不能重叠 互称手性异构
(4) (AB n )、 (AB n± )
体 或对映异构体
,
分析示例 ( )
手性分子 有手性异构体的分子
中心原子价层
电子对数
2 3 4
中心原子的
杂化轨道类型 2 3
sp sp sp
中心原子 键
σ
电子对数
2 3 2 4 3 2
第五章 物质结构与性质 59
续表
具有完全相同的组成和原子排列的一对
分子 如同左手与右手一样互为镜像 却
手性异构体 , ,
在三维空间里不能重叠 互称手性异构
,
体 或对映异构体
( )
在有机物分子中 连有四个不同原子或原
,
O
手性碳原子 子团的碳原子 如 , CH3 CH C
60 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
水 相似相溶 还适用于分子结构的相似
.“ ”
性 如乙醇中的 与水分子的 相
. —OH —OH
近 因而乙醇能与水互溶 而戊醇中的烃基较
, ,
大 其中的 跟水分子的 的相似
, —OH —OH
因素小得多 因而它在水中的溶解度明显
,
减小
.
OH
氢键 若溶质与溶剂分子间可以形成氢键 则
中 ② : , OH
溶质的溶解度增大
∗
.
标 处的碳原子为手性碳原子 手性碳
“∗” ; 随着溶质分子中疏水基个数的增多或碳链的
原子一定是饱和碳原子
③
增长 溶质在水中的溶解度减小 如甲醇 乙
, . 、
注意 含有手性碳原子的分子不一定是手性分子,手
醇和水以任意比互溶 而戊醇在水中的溶解
性分子中也不一定含有手性碳原子. ,
度明显减小
分子的极性 .
(2)
5.超分子
非极性分子与极性分子
①
概念 超分子是由两种或两种以上的分子通
L (1) :
过分子间相互作用形成的分子聚集体
.
B B*F
超分子内分子间的作用力 超分子内部分子
(2) :
之间通过非共价键相结合 包括氢键 静电
, 、
作用 疏水作用以及一些分子与金属离子形
' B*F 、
成的弱配位键等
.
超分子的重要特征 分子识别 自组装
注意 正、负电中心也称正、负电荷重心. (3) : 、 .
超分子的应用
键的极性对化学性质的影响 (4)
② 杯酚 可用于分离 和
①“ ” C60 C70.
酸性强弱 理论解释
冠醚识别碱金属离子 冠醚能随环的大小不
② :
电负性 键的极性 同而与不同的碱金属阳离子作用 将阳离子
F>Cl, F—C> ,
使得极性 以及对应的阴离子都带入有机溶剂中 因而
CF3COOH> Cl—C, F3C—>Cl3C—, ,
的羧基中的羟基的极性
CCl3COOH CF3COOH 成为有机反应中很好的催化剂
更大 更易电离出 .
+
, H
即练即清
学生用书 P56
极性
CCl3COOH> Cl3C—>Cl2HC—>ClH2C—,
极性越强 羧基中的羟基的极性越 1氮化硅 熔点 具有高强度 高韧性
CHCl2COOH> , . ( 1900℃) 、 ,
大 越易电离出 + 常用作 的基质材料 通过 与
CH2ClCOOH , H LED , SiH4 NH3
发生反应
烷基是推电子基团 烷基越长推电子效
HCOOH> , 3SiH4+4NH3 Si3N4+12H2
应越大 使羧基中的羟基的极性越小 制得 下列说法错误的是
CH3COOH> , , . ( )
越难电离出
CH3CH2COOH H + 键角
A. :SiH4>NH3
溶解性 还原性强于 可证明非金属性
(3) B.SiH4 NH3, :
相似相溶 规律 非极性溶质一般能溶于非
①“ ” : N>Si
极性溶剂 极性溶质一般能溶于极性溶剂 属于共价晶体
, . C.Si3N4
如卤素单质可溶于 乙醇 甲醛可溶于 为非极性分子
CCl4, 、 D.SiH4
答案 B
C.④①②⑤③ D.③②④①⑤
2下列分子所含原子中 既有 3 杂化 又有 2 答案 B
. , sp , sp
杂化的是 4下列对分子性质的描述中 不正确的是
( ) . , ( )
乙醛 熔点随相对分子质量增大而
A. (CH3CHO) A.F2、Cl2、Br2、I2
丙烯腈 升高
B. (CH2CHCN)
甲醛 $00)
C. (HCHO) 乳酸 分子中含有 个手性碳原子
丙炔 B. (0) ) 2
D. (CH3CCH)
答案 A 碘易溶于四氯化碳 甲烷难溶于水都可用
C. ,
3下列分子或离子中键角由大到小的顺序是 相似相溶 规律解释
“ ”
.
氨气极易溶于水 邻羟基苯甲醛的沸点低
( ) D. 、
于对羟基苯甲醛都能用氢键来解释
+
①BCl3 ② NH3 ③ H2O ④PCl4
答案 B
⑤HgCl2
A.⑤④①②③ B.⑤①④②③
第五章 物质结构与性质 61
考法突破 6 杂化轨道类型及分子极性的判断
一、杂化轨道类型的判断 类型 实例 键的极性 空间结构 分子极性
1.根据中心原子杂化轨道的空间结构判断 非极性键 直线形 非极性
X2 H2、N2
极性键 直线形 极性
杂化轨道的 XY HCl、NO
四面体形 平面三角形 直线形 极性键 直线形 非极性
空间结构 CO2、CS2
中心原子的 XY2 极性键 形 极性
SO2 V
杂化轨道类型 sp 3 sp 2 sp (X2Y) 极性键 形 极性
H2O、H2S V
2.根据杂化轨道之间的夹角判断 极性键 平面三角形 非极性
BF3
杂化轨道之间的夹角 XY3 极性键 三角锥形 极性
109°28′ 120° 180°
NH3
中心原子的杂化轨道类型 极性键 正四面体形 非极性
sp 3 sp 2 sp XY4 CH4、CCl4
3.根据中心原子的价层电子对数判断 2.判断 AB 型分子极性的方法
m
一般来说 若中心原子的化合价的绝对值等
价层电子对数
4 3 2
(1) ,
中心原子的杂化轨道类型 于该原子的价电子数 则该分子为非极性分
3 2
sp sp sp ,
4.根据中心碳原子形成的 π 键数目判断 子 若中心原子的化合价的绝对值不等于该
;
原子的价电子数 则该分子为极性分子 具
键数目 , .
π 0 1 2
中心原子的杂化轨道类型 体实例如下
3 2 :
sp sp sp
分子
二、分子极性的判断
BF3 SO3(g) NH3 SO2
中心原子的化
1.判断分子极性的一般思路
合价的绝对值 3 6 3 4
B 中心原子的价
L F *
J 电子数 3 6 5 6
F J
分子极性 非极性 非极性 极性 极性
+
/K3 F
一般来说 若中心原子上无孤电子对 则该分
(2) , ,
具体实例如下 子为非极性分子 有孤电子对 则为极性分子
: ; , .
下列说法正确的是
即练即清
学生用书 P57 ( )
中存在 与 的强烈相互作用
典例 1 ( 山东,, 分)下列分子属于极性分 A.Li2O2 Li O2
2023 32 锂 空气电池充电时形成枝晶的物质属于离
子的是 B. —
( )
子晶体
A.CS2 B.NF3 C.SO3 D.SiF4 基态 的核外电子排布式为
2+ 5 1
答案 B C. Fe [Ar]3d4s
中 原子轨道的杂化类型为
3- 3
典例 2 ( 山东,, 分)关于 D.PO4 P sp
2021 92 CH3OH、N2H4 答案 D
和 的结构与性质 下列说法错误
(CH3)2NNH2 ,
变式 2 变考查角度·根据物质的结构示意图分析
的是
( )
( 靖江高级中学、华罗庚中学第一次阶段考,)
为极性分子 2023 6
A.CH3OH 在 中发生反应
空间结构为平面形 N2O5 HClO4 :N2O5+3HClO4
B.N2H4 的结构如
+ - +
的沸点高于 2NO2 +3ClO4 +H3O .N2O5
C.N2H4 (CH3)2NNH2 图所示 可看作 分子中 原子被硝基取
和 中 杂化方 , H2O H
D.CH3OH (CH3)2NNH2 C、O、N 代而形成 下列说法不正确的是
式均相同 . ( )
是非极性分子
答案 B A.N2O5
空 间 结 构 为 正 四 面
-
变式 1 变离子中中心原子杂化轨道类型的判断 B.ClO4
体形
( 苏州期末,)锂—空气电池是一种二次电
2024 5 中 杂化轨道类型为
+
池,放电时主要产物为 ,充电时阴极产物 C.NO2 N sp
Li2O2 的键角大于 的键角
+
易形成固态枝晶,导致电池短路.目前应用广 D.H3O H2O
答案 A
泛的是锂离子电池,例如,磷酸铁锂电池充电时
锂离子由 电极迁移至石墨电极形成
LiFePO4
, 的 前 体 可 由
x
LiC LiFePO4 FePO4
、 、 在 的条件下
NH4H2PO4 FeSO4 H2O2 pH=2
反应制得.
62 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
考法突破 7 键参数大小的比较
1.键长、键能的比较方法 例如键长 键能
:C—C>CC> CC. :
根据原子半径比较 其他条件相同时 一般来说
(1) : , , C—C<CC<CC.
成键原子的半径越小 键长越短 键能越大 2.键角大小比较的三种思维模型
, , .
例如键长 不同杂化轨道类型的键角大小
2 3
:H—F<H—Cl<H—Br,C—C< (1) :sp>sp>sp.
键 能
Si—C<Si—Si. :H—F> H—Cl> (2)
*BUJ>BU)0 /)
H—Br,C—C>Si—C>Si—Si.
根据共用电子对数比较 对于相同的两原子 D *, U U
(2) : E , U,+*B
形成的共价键而言 当两原子间形成双键或 1 +*BBUJ>BU)0 )4
,
三键时 由于原子轨道的重叠程度增大 原 , *, U, U
, ,
U, +*B
子之间的核间距减小 键长变短 键能变大
, , . +*BBUJ>BU/' /$M
在同一分子中 多重键电子斥力大 键角大 .
-9
(3) , , , 8.7×10
下列有关物质结构或性质的比较中 正确的是
,
如
.
( )
键角
常见分子中的键角与分子空间结构 A. :NH3>NO3 -
(4)
熔点
化学式 结 构式 键角 空间结构 B. :NH2OH>[NH3OH]Cl
直线形 同浓度水溶液的
CO2 O CO 180° C.25 ℃ pH:[NH3OH]Cl>
O 形
NH4Cl
H2O 104.5° V
H H 羟胺分子间氢键的强弱
D. :O—HO>N—HN
H 答案 D
正四面体形
CH4 H C H 109°28′
变式 变杂化轨道类型相同时键角的比较
H
( 南通如皋适应考一,) 中的一个 原
3.键参数与分子稳定性的关系 键能越大 键长
2024 6NH3 H
: ,
子被— 取代可形成羟胺( ),被
越短 分子越稳定
OH NH2OH
, .
— 取代可形成肼( ),— 吸电子能
即练即清 NH2 N2H4 OH
学生用书 P58
力比— 强.
典例 ( 安徽,, 分)常温常压下,羟胺
NH2
2024 73
下列说法正确的是
( )
( )易潮解,水溶液呈碱性,与盐酸反应
的键角比 小
NH2OH
A.NH3 H2O
的产物盐酸羟胺([ ] )广泛用于药品、
中含 键
NH3OH Cl 2+
B.1mol[Cu(NH3)4] 12molσ
香料等的合成.
难溶于水
C.NH2OH
已知 时,K ( )
-4
,
中 结合 的能力比 弱
25 ℃ a HNO2 =7.2×10 +
D.NH2OH N H N2H4
K b ( NH3 H2O ) =1.8×10 -5 ,K b ( NH2OH ) = 答案 D
第五章 物质结构与性质 63
第 5 节 晶体结构与性质
5%# 2.晶胞
概念 描述晶体结构的基本单元
1.晶体 (1) : .
常见晶胞在晶体中的排列呈 无隙并置 一
结构特征 原子在三维空间里呈周期性有序 (2) “ ”,
(1) :
般为平行六面体
排列 .
.
性质特征 有自范性 固定熔点 各向异性
(2) : 、 、 .
获得途径 熔融态物质凝固 气态物质凝华
(3) : 、 、
溶质从溶液中析出
.
结构测定 射线衍射实验
(4) :X .
3.典型晶体模型 4.过渡晶体和混合型晶体
过渡晶体 离子晶体和共价晶体之间的过渡
晶体 晶体结构 晶体详解
(1) :
晶体中 离子键成分的百分数越大 过渡晶
每个 与相邻
(1) C 4 , ,
个 以共价键结合 体在性质上与纯粹的离子晶体越接近 通常
C , ,
形成正四面体结构
当作离子晶体处理 离子键成分的百分数越
杂化 ;
3
(sp )
小 过渡晶体在性质上与纯粹的共价晶体越
金 (2) 最小碳环由 6 个 C ,
刚 组成且不在同一平 接近 通常当作共价晶体处理
石 , .
面内
注意 一般电负性的差值越大,离子键成分的百分数
每个 参与 个
(3) C 4 越大.例如,离子键成分的百分数: .
键的形成 原 Na2O>MgO>Al2O3
共 C—C ,C 混合型晶体 石墨是一种混合型晶体 既有
价
子数与
C—C
键数之 (2) : ,
晶 比为 共价键又有范德华力 同时还存在类似金属
体 1∶2 ,
每个 与 个 键的作用力 兼具共价晶体 分子晶体 金属
(1) Si 4 O , 、 、
以共价键结合 形成正 晶体的特征
,
.
四面体结构
石墨晶体的具体分析如下
每个正四面体占有 :
(2)
同层内 碳原子采取 杂化 以共价键 键
2
SiO2 个 个 1 ① , sp , (σ )
1 Si,4 “ O”, 结合 形成平面六元并环结构
2
, .
N N
(Si)∶ (O)=1∶2 层与层之间靠范德华力维系
(3) 最小环上有 12 个 ② .
原子 即 个 个 每个碳原子的配位数为 有一个未参与杂化
, 6 O、6 Si ③ 3,
个 分子构成 的 电子 它的原子轨道垂直于碳原子平
(1)8 CO2 2p ,
立方体且在 个面心
面 所有碳原子未参与杂化的 轨道平行且
分 6
又各有 个 分子 . p
子
干冰 1 CO2 相互重叠 轨道中的电子可以在整个碳原
晶 每个 分子周 ,p
体 (2) CO2
围等距且紧邻的 子平面中运动 使石墨具有类似金属晶体的
CO2 ,
分子有 个 导电性
12 .
每个 周 5.典型晶体的结构、微粒间作用力及性质比较
+ -
(1) Na (Cl )
围等距且紧邻的
-
Cl 类别 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体
有 个 构成正
+
(Na ) 6 ( 实例 金刚石
八面 体 每 个
+
CO2、H2O 、SiO2 Na、Cu NaCl、CsCl
NaCl ), Na 构成 金属阳离子
型 - 周围等距且紧邻 分子 原子 阴 阳离子
(Cl) 微粒 和自由电子 、
的 有 个
+ -
Na (Cl)12 分子间作
每 个 晶 胞 中 含
(2) 微粒间 用力 范
离 个 + 和 个 - ( 共价键 金属键 离子键
子 4 Na 4 Cl 作用力 德 华 力
、
晶
氢键
体 每个 + - 周 )
(1) Cs (Cl )
影响
围等距且紧邻的
- 相对分子 离子半径 离 子 半 径
Cl 作用力 键长 原子 、 、
(Cs + ) 有 8 个 , 每个 强弱的 质 量 、 分 半径 ( 离 子 所 带 离子所带电
CsCl Cs + (Cl - ) 周围等距且 子极性 ) 电荷数 荷数
因素
型 紧 邻 的
+ -
Cs (Cl )
有 个
6
每个晶胞中含
(2) 1
个 个
+ -
Cs 、1 Cl
64 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
续表
即练即清
学生用书 P60
类别 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体
1下列说法错误的是
不 导 电 一 般 不 导 固体不导电 , . ( )
, 在水溶液中 只含分子的晶体一定是分子晶体
导电性 酸溶于水 电 个别为 导电 A.
, 或熔融状态
碘晶体升华时破坏了共价键
导电 半导体
下导电 B.
几乎所有的酸都属于分子晶体
不溶 活泼 C.
相似 ( 多 数 易 溶
溶解性 不溶于水 金 属 与 水 稀有气体中只含原子 但稀有气体的晶体
相溶 于水 D. ,
反应 属于分子晶体
)
熔、
较低 高 差别较大 较高 答案 B
沸点
2碳化硅 晶体具有多种结构 其中一种晶
一般较大 . (SiC) ,
硬度 较小 大 较大
部分较小 体的晶胞结构 如图所示 与金刚石的类似
( ) ( ) .
下列判断正确的是
6.晶体熔、沸点高低的比较方法
( )
不同类型晶体
(1) 4J
$
熔 沸点高低一般规律 共价晶体 离子晶
、 : >
体 分子晶体 不同金属晶体熔 沸点差别
> . 、 该晶体属于分子晶体
较大 A.
.
该晶体中存在极性键和非极性键
同类型晶体 B.
(2)
该晶体中 的化合价为
JBUJJB-UJ6B C. Si -4
该晶体中 原子的杂化类型为
U&!%BPU&!%UF 3
D. C sp
- 4J$ 4J 答案 D
7KK.+*8BU.
3钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶
. .
BU.JBU&!%B 体 其结构如图所示 下列有关说法正确的是
, ,
PU&!%U.H0 /B$M $T$M
( )
N,6 K!JU86
U&!%DPU+K!
JBBU&!%BPU&
!%)0 )4UF F8
!JUK&!%U&
!%UE4 8*F 4 8*F
#B 0
86!JU3 3 ,
+'BU,BFBU8 该晶体属于分子晶体
BU&!%BPU&!% A.
该晶体的化学式为
)* )#S )$M8,BFDU
B. Ba2O2
BU8BU&! 该晶体晶胞结构与 相似
C. CsCl
%BPU&!%$0 /
与 距离相等且最近的 共有 个
2+ 2+
+&%U7JB D. Ba Ba 12
U!%BU!%U & 答案 D
& &
FK.BU.*8
F
BUFJBU&!%BPU
&!%U"M .H /B
第五章 物质结构与性质 65
考法突破 8 晶胞结构分析与计算
1.均摊法计算晶胞中粒子的数目 晶胞的配位数如下
:
长方体 包括立方体 晶胞中某个微粒为n
(1) ( ) 堆积
简单立方堆积 面心立方堆积 体心立方堆积
模型
个晶胞所共用 则该微粒有1属于这个
, n
晶胞
. 晶胞
结构
配位
数 6 12 8
非长方体结构单元
(2) 离子晶体中离子的配位数 指一个离子周围
若结构单元不是长方体 则微粒对结构单元 (2) :
, 最接近且等距离的异电性离子的数目 如
的贡献视情况而定 计算顶点及侧棱上的微 ,
, 晶胞 如图 中 的配位数为 即
-
粒时与长方体晶胞有所不同 NaCl ( 1) Cl 6,
. 每个 周围最接近且等距离的 有
- +
以右图的正三棱柱形结构单元为例 个三棱 Cl Na 6
,12 个 周围最接近且等距离的 所围成
- +
柱才能将一个顶点完全盖住 所以顶点为 ,Cl Na
, 12 的图形为正八面体 对于简单二元离子化
个结构单元共用 侧棱被 个结构 .
, 6 合物 离子数目之比与配位数之比成反比
单元共用 上下边被 个结构单元 , ,
, 4 中 与 数目比为 则
+ - +
NaCl Na Cl 1∶1, Na
共用 有 1 1 1 的配位数也为 即每个 周围最接近且
, A:4× = B:3× + 6, Na +
12 3 6
等距离的 有 个
-
Cl 6 .
1 因此
6× =2 C:1×1=1. ,A、B、
4
三种微粒的个数比为
C 1∶6∶3.
注意 对于正六棱柱结构单元,其顶点上的粒子被
①
个结构单元共用,每个粒子属于该结构单元的部分为
6
1,而不是1. 审题时一定要注意是“分子结构”还是
②
6 8 图 图
“晶体结构”,若是分子结构,其化学式由图中所有实际存 1 2
又如 晶胞 如图 中 的配位数的
2+
在的原子个数决定,且原子个数可以不互质(即原子个数 CaF2 ( 2) Ca
确定方法
比不约简). :
方法一 如图 所示 以位于右侧面面心处
2.晶胞中微粒配位数的计算 : 2 ,
的 为例 与该 最接近且等距离的
2+ 2+
一个粒子周围最接近且等距离的粒子的数目 Ca , Ca
有 个 与该晶胞共面的右边一个晶胞
-
称为配位数 它反映了晶体中粒子排列的紧密 F 4 ,
, 中也有 个 与该 最接近且等距离
- 2+
程度 4 F Ca ,
. 所以 的配位数为
2+
Ca 8.
晶体中原子 或分子 的配位数 若晶体中的
(1) ( ) : 方法二
:
微粒为同种原子或同种分子 则某原子 或
找一个与其他粒子连接情况最清晰的粒子
, (
① ,
分子 的配位数指的是与该原子 或分子 最 数出与该粒子周围最接近且等距离的粒子数
) ( )
接近且等距离的原子 或分子 的数目 常见 的配位数在晶胞内可以直接看出 每个
-
( ) , F ,
66 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
周围最接近且等距离的 有 个 所以 合金可作为钾离子电池的电极材料 图
- 2+
F Ca 4 , (Sb-K) ,
的配位数为 为该合金的晶胞结构图 图 表示晶胞的一部
-
F 4. a , b
推导指定粒子的配位数 分 下列说法正确的是
② . ( )
的数目是 的 倍 所以 的配位数
- 2+ 2+
F Ca 2 , Ca
应该为 配位数的 倍 即 的配位数
- 2+
F 2 , Ca
为
8.
其他常见离子晶体的配位数如下
:
晶体 晶胞结构 配位数
图 图
a b
的 配 位 数 为
该晶胞的体积为a3
-36 3
Cs + 8, A. ×10 cm
CsCl 的配位数为 和 原子数之比为
-
Cl 8 B.K Sb 3∶1
与 最邻近的 原子数为
C. Sb K 4
Zn
2+ 的配位数为
4,
和 之间的最短距离为1a
D.K Sb pm
ZnS 的配位数为
2- 2
S 4
解题导引 确定晶胞的组成———均摊法
注意 若晶胞结构图中各小球代表的粒子未知,可
①
先根据均摊法并结合化学式求出各小球代表的粒子,再
BQN ,
确定指定粒子的配位数.
4C
型晶体中 、 的配位数相同.
②AB AB
B C
3.晶体密度的计算
根据晶体晶胞的结构特点和有关数据 求算晶 M% 4C 64C+
,
L 4C f f
体的密度 对于立方晶胞 可建立如下求算
. ,
途径
: F , /+
,
一个晶胞中的 /+
粒子数目
6,+f
求一个晶
摩尔质量
胞的质量
←
晶体的 阿伏加德罗常数 答案 B
密度
←
典例 2 合金的晶胞中 占据由
求一个晶 晶胞边长
Fe-Mg ,Mg Fe
胞的体积 ←
(
或粒子半径
)
围成的所有正四面体空隙 晶胞沿z轴在xy面
,
N M 上的 投 影 如 图 所 示 该 合 金 的 化 学 式 为
得关系式 ρ × a表示晶胞边长 ρ 表 ,
:=a3 N ( , 若晶胞的棱长为a 阿伏加德罗
× A ; nm,
示密度
,
N
A
表示阿伏加德罗常数
,
N 表示一 常数的值为N
A,
合金的密度
ρ = g
个晶胞所含基本粒子或特定组合的数目
,
M
-3
用含N 的代数式表示 若该晶体储氢
cm ( A );
表示摩尔质量
时 分子在晶胞的体心和棱心位置 则含
).
,H2 ,
注意单位换算
-10 -12 的晶体可储存标准状况下 的体积
:1pm=10 cm=10 m,
24gMg H2
-7 -9 为
1nm=10 cm=10 m. L.
即练即清
学生用书 P62
典例 1 ( 湖北, , 分)某立方晶系的锑钾
2021 103
第五章 物质结构与性质 67
'F 下列说法正确的是
.H ( )
的空间结构均为平面三角形
- -
Z A.NO2 、NO3
基 态 原 子 的 核 外 电 子 排 布 式 为
B. As
Y 2 3
[Ar]4s4p
解题导引 计算晶体密度: 的沸点比 高的原因是 能形成
① C.NH3 PH3 NH3
M% 'F 6'F+U 分子间氢键
U
f f
* L 'F 砷化镓晶胞中每个 原子周围与它最近且
"@ D. As
距离相等的 原子有 个
06
L/K 6.H Ga 6
1
/ .H +U 答案 C
6 f f H 变式 2 同利用均摊法确定化学式,变晶胞结构
BF /
" ρ fHeDN ( 姜堰中学 模, 节选) 磁性氮化铁的
6 / " B 2024 2.5 14 (3)
/
BfDN 晶胞结构如图 所示 沿z轴方向的投影如图
1 , 2
计算储存 的物质的量: 所示 则该化合物的化学式为
② H2 , .
6)+
U f
fNPM
H NPM .H NPM) [ CQN
Z
NPM6
6.H+ 0 Y BQN
BQN
U
图
1
答案 或 416 21
Mg2Fe( FeMg2) Na3×10 11.2
A
变式 1 同晶胞中微粒配位数的计算,变晶胞结
构 ( 徐州期中,)砷可用于制取新型半导
2023 5
/'F'F/F
体材料砷化镓 砷化镓晶胞如图所示
, . 图
2
答案
"T (3)Fe8N
(B
68 5年高考 3年模拟 A版 高考化学