2018版高考化学一轮复习 物质结构与性质（课件+试题）（打包9套）新人教版选修3.zip

1选修 3 物质结构与性质第一节 原子结构与性质考纲定位1.了解原子核外电子的运动状态、排布原理和能级分布，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。考点 1| 原子核外电子排布[基础知识整合]1．能层、能级和原子轨道能层 K L M N能级 1s 2s、2p 3s、3p、3d 4s、4p、4d、4f原子轨道数目 1 1＋3＝4 1＋3＋5＝9 1＋3＋5＋7＝16最多容纳电子数目 2 8 18 322.原子轨道的形状、数目及能量关系(1)轨道形状Error!(2)s、p、d、f 能级上原子轨道数目依次为 1、3、5、7，其中 npx、 npy、 npz三个原子轨道在三维空间相互垂直，各能级的原子轨道半径随能层数( n)的增大而增大。(3)能量关系Error!3．原子核外电子排布规律(1)能量最低原理：原子的电子排布遵循构造原理，能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。构造原理：原子的核外电子在填充原子轨道时，随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按着能级的能量由低到高的顺序依次填充的，填满一个能级再填一个新能级，这种规律称为构造原理。构造原理示意图：2(2)泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳 2 个电子，且它们的自旋状态相反。(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。注：洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全充满(p 6、d 10、f 14)、半充满(p3、d 5、f 7)和全空(p 0、d 0、f 0)状态时，体系的能量最低。如 24Cr 的基态原子电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1，而不是 1s22s22p63s23p63d44s2。4．电子的跃迁与原子光谱(1)电子的跃迁①基态― →激发态：当基态原子的电子吸收能量后，电子会从低能级跃迁到较高能级，变成激发态原子。②激发态― →基态：激发态原子的电子从较高能级跃迁到较低能级时会释放出能量。(2)原子光谱：不同元素的原子发生电子跃迁时会吸收或释放不同的光，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。包括吸收光谱和发射光谱。用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。[应用体验]写出下列原子或离子的①电子排布式②价电子排布图③电子占的原子轨道数④未成对电子数。(1)N：①________②________③________④________。(2)Cl：①________②________③________④________。(3)Fe2＋ ：①________②________③________④________。3(4)Cu：①________②________③________④________。(5)Se：①________②________③________④________。(6)Br－ ：①________②________③________④________。[提示] (1)①1s 22s22p3 ③5 ④3(2)①1s 22s22p63s23p5或[Ne]3s 23p5[考点多维探究]角度 1 核外电子排布的表示1．(高考组合题)(1)(2016·全国乙卷)基态 Ge 原子的核外电子排布式为[Ar]________，有________个未成对电子。(2)(2016·全国甲卷)镍元素基态原子的电子排布式为________，3d 能级上的未成对电子数为________。(3)(2015·全国卷Ⅰ)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态 14C 原子中，核外存在________对自旋相反的电子。(4)(2014·全国卷Ⅰ)基态 Fe 原子有________个未成对电子。Fe 3＋ 的电子排布式为________。(5)(2013·全国卷Ⅰ)基态 Si 原子中，电子占据的最高能层符号为________，该能层4具有的原子轨道数为______、电子数为________。(6)(2012·全国卷)Se 原子序数为________，其核外 M 层电子的排布式为________。(7)(2016·江苏高考)Zn 2＋ 基态核外电子排布式为________。(8)(2015·海南高考)钒在元素周期表中的位置为________，其价层电子排布图为________________。(9)(2015·上海高考)Mg 原子核外电子排布式为________；Ca 原子最外层电子的能量________Mg 原子最外层电子的能量(选填“低于” 、 “高于”或“等于”)。[答案] (1)3d 104s24p2 2(2)[Ar]3d84s2或 1s22s22p63s23p63d84s2 2(3)电子云 2(4)4 [Ar]3d 5或 1s22s22p63s23p63d5(5)M 9 4(6)34 3s 23p63d10 (7)[Ar]3d 10 或 1s22s22p63s23p63d10(8)第四周期ⅤB 族 (9)1s22s22p63s2 高于2．完成下列化学用语(1)Cr 原子的核外电子排布式________，外围电子排布式________，原子结构示意图________，价电子排布图________________。(2)Cu2＋ 的核外电子排布式________，离子结构示意图________。(3)As 的核外电子排布式________，原子结构示意图________价，价电子排布图________________。(4)Co 的外围电子排布式________________，外围电子排布图________________。[答案] (1)1s 22s22p63s23p63d54s1 3d 54s1 5描述核外电子排布的两种化学用语(1)电子排布式Error!注意：当出现 d 轨道时，虽然电子按 ns、( n－1)d、 np 的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把( n－1)d 放在 ns 前，如 Fe：1s 22s22p63s23p63d64s2正确，1s22s22p63s23p64s23d6错误。角度 2 根据核外电子的排布特点推断元素3．(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__________；其价层电子排布图为_____________________________。(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________，C 离子的结构示意图为________。(3)D 元素的正三价离子的 3d 能级为半充满，D 的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为________，其原子的结构示意图为________。(4)E 元素基态原子的 M 层全充满，N 层没有成对电子且只有一个未成对电子，E 的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为______________。(5)F 元素的原子最外层电子排布式为 nsnnpn＋2 ，则 n＝________；原子中能量最高的是________电子，核外电子排布图为________。[解析] (1)A 元素基态原子的电子排布图由题意可写成：则该元素核外有 7 个电子，为氮元素，其元素符号为 N。(2)B－ 、C ＋ 的电子层结构都与 Ar 相同，即核外都有 18 个电子，则 B 为 17 号元素Cl，C 为 19 号元素 K。(3)D 元素原子失去 2 个 4s 电子和 1 个 3d 电子后变成＋3 价离子，其原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2即 26 号元素铁。(4)E 元素的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1故 E 为 Cu。(5)F 最外层电子排布式为 2s22p4。6[答案] (1)N (2)Cl (3)Fe 1s 22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d 64s2 (4)Cu [Ar]3d 104s1(5)2 2p 4．(2016·四川高考改编)M、R、X、Y 为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z 是一种过渡元素。M 基态原子 L 层中 p 轨道电子数是 s 轨道电子数的 2 倍，R 是同周期元素中最活泼的金属元素，X 和 M 形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物，Z 的基态原子4s 和 3d 轨道半充满。请回答下列问题：(1)写出 M、R 的价电子排布式：M________、R________。(2)写出 X、Y 的价电子排布图：X________、Y________。(3)写出 Z 的核外电子排布式________，Z 的核外未成对电子数为________。[解析] 根据题目给出的 M、R 和 X 的信息确定，M 是氧元素，R 是钠元素，X 是硫元素。根据 M、R、X、Y 为原子序数依次增大的短周期主族元素确定 Y 是氯元素。根据 Z 的基态原子 4s 和 3d 轨道半充满，则 Z 元素原子的核外有 24 个电子，它是铬元素。[答案] (1)2s 22p4 3s 1(3)[Ar]3d54s1 6根据电子排布推断元素的思维模板分析题意 ― →确定元素― →完成题中问题― ― →确 定 {能 层 电 子 数能 级 电 子 数原 子 轨 道 电 子 数其 他 特 征 等 }角度 3 电子跃迁与原子光谱5．下列原子的电子跃迁能释放光能形成发射光谱的是( ) 【导学号：95812282】A．1s 22s22p63s2― →1s 22s22p63p2B．1s 22s22p33s1― →1s 22s22p47C．1s 22s2― →1s 22s12p1D．1s 22s22p ― →1s 22s22p1x 1yB [A 项，吸收光能，形成吸收光谱；B 项，由激发态→基态，释放光能，形成发射光谱；C 项，形成吸收光谱；D 项，2p x与 2py能量相同，不属于电子跃迁。]6．从电子跃迁的角度指出焰色反应呈现不同颜色光的原理是__________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案] 吸收能量后，电子从激发态向基态发生跃迁，跃迁时以不同颜色光的形式释放出不同能量基态、激发态及光谱示意图考点 2| 原子结构与元素的性质[基础知识整合]1．元素周期表的结构与性质特点分区 元素分布 外围电子排布 元素性质特点s 区 ⅠA 族、ⅡA 族 ns1～2除氢外都是活泼金属元素p 区 ⅢA 族～ ⅦA 族、0 族 ns2np1～6 (He 除外)最外层电子参与反应(0族元素一般不考虑)d 区 ⅢB 族～ⅦB 族、Ⅷ族(n－1)d 1～9 ns1～2 (Pd 除外)d 轨道也不同程度地参与化学键的形成ds 区 ⅠB 族、ⅡB 族 (n－1)d 10ns1～2 金属元素f 区 镧系、锕系(n－2)f0～14 (n－1)d0～2 ns2镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近2.原子半径(1)影响因素Error!(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。83．电离能(1)定义：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叫做第一电离能。(2)规律①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，总体呈现从左至右增大的变化趋势。②同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小。③同种元素的逐级电离能逐渐增大，即 I1ClBrI FClBrI[考点多维探究]角度 1 原子结构与元素周期表的关系1．某元素 X 的原子核外电子排布式为[Ar]3d 64s2，则元素 X 位于________周期________族________区，其外围电子排布图_____________________________，X3＋ 的核外电子排布式为________，从原子结构的角度解释 X3＋ 比 X2＋ 稳定的理由是10__________________________。[答案] 第四 Ⅷ d [Ar]3d5 X 3＋ 的 3d 轨道为半充满状态，能量低稳定2．(2017·信阳模拟)A、B、C 三种短周期元素，它们的原子序数依次增大。A 元素原子的核外 p 电子数比 s 电子数少 1；B 元素原子核外有 4 种能级，且全部充满电子；C 元素的主族序数与周期数的差为 4。(1)A 的基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有________个方向，原子轨道呈________形。(2)某同学推断 B 基态原子的核外电子排布为该同学所画的电子排布图违背了________________________。(3)C 位于________族________区，价电子排布式为________。[解析] 根据题意可知 A 为 N，B 为 Mg，C 为 Cl。[答案] (1)3 哑铃 (2)泡利原理 (3)ⅦA p 3s 23p5角度 2 元素周期律(电离能、电负性、原子半径)3．(高考组合题)(1)(2016·全国乙卷)Zn、Ge、O 电负性由大至小的顺序是________。(2)(2016·全国甲卷)元素铜与镍的第二电离能分别为： ICu＝1 958 kJ·mol－1 、 INi＝1 753 kJ·mol－1 ， ICuINi的原因是______________________________________。(3)(2016·全国丙卷)根据元素周期律，原子半径 Ga________As，第一电离能Ga________As。(填“大于”或“小于”)(4)(2013·全国卷Ⅱ)F、K、Fe、Ni 四种元素中第一电离能最小的是________(填元素符号)。(5)(2013·浙江高考)①N、Al、Si、Zn 四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：电离能 I1 I2 I3 I4 ……Im/(kJ·mol－1 ) 578 1 817 2 745 11 578则该元素是________(填写元素符号)。②基态锗(Ge)原子的电子排布式是__________________________________。Ge 的最高价氯化物分子式是________。该元素可能的性质或应用有________。A．是一种活泼的金属元素B．其电负性大于硫11C．其单质可作为半导体材料D．其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点[解析] (5) I4≫I3，所以该元素原子最外层有 3 个电子，为 Al。Ge 是ⅣA 族元素，最高价氯化物分子式是 GeCl4，Ge 位于金属与非金属交界处，可作半导体材料。[答案] (1)OGeZn(2)铜失去的是全充满的 3d10电子，镍失去的是 4s1电子(3)大于 小于(4)K(5)①Al②1s 22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d 104s24p2 GeCl 4 CD4．根据表中所列五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJ·mol －1 )，回答下列问题： 【导学号：95812283】元素代号 I1 I2 I3 I4Q 2 080 4 000 6 100 9 400R 500 4 600 6 900 9 500S 740 1 500 7 700 10 500T 580 1 800 2 700 11 600U 420 3 100 4 400 5 900(1)在元素周期表中，最可能处于同一族的是________(填字母，下同)。A．Q 和 R B．S 和 T C．T 和 UD．R 和 T E．R 和 U(2)下列离子的氧化性最弱的是________。A．S 2＋ B．R 2＋ C．T 3＋ D．U ＋(3)下列元素中，化学性质和物理性质最像 Q 元素的是________。A．硼 B．铍 C．氦 D．氢(4)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：__________________________________________________________________________________________________________________________，如果 U 元素是短周期元素，你估计它的第 2 次电离能突跃数据将发生在失去第________个电子时。(5)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________________，其中________元素的第一电离能异常高的原因是12___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析] (1)由表中数据可确定 R 与 U 的最外层有一个电子，最可能处于同一族。(2)还原性越强，越易失电子，电离能越小，相应离子的氧化性越弱。(3)Q 的四级电离能没有突变，属于性质稳定的稀有气体元素。(4)相邻两个电离能数据相差较大，说明各层电子能量不同，电子是分层排布的。[答案] (1)E (2)D (3)C(4)电子分层排布，各能层能量不同 10(5)RI1(Na)，但活泼性 NaMg。(2)第二、三、四周期的同周期主族元素，ⅡA 族( ns2np0)和ⅤA 族( ns2np3)，因 p 轨道处于全空或半充满状态，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的ⅢA 族和ⅥA 族元素，如第一电离能 MgAl，PS。(3)同一周期中 0 族元素的 I1最大，但非金属性和金属性均很弱。(4)不能将电负性 1.8 作为划分金属和非金属的绝对标准。(5)共价化合物中，两种元素电负性差值越大，它们形成共价键的极性就越强。(6)同周期稀有气体元素的第一电离能最大，但电负性不是最小。角度 3 “位—构—性”的综合判断6．(2017·双鸭山模拟)现有属于前四周期的 A、B、C、D、E、F、G 七种元素，原子序数依次增大。A 元素的价电子构型为 nsnnpn＋1 ；C 元素为最活泼的非金属元素；D 元素核外有三个电子层，最外层电子数是核外电子总数的 1/6；E 元素正三价离子的 3d 轨道为半充满状态；F 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；G 元素与 A 元素位于同一主族，其某种氧化物有剧毒。 【导学号：95812284】(1)A 元素的第一电离能________(填“”或“＝”)B 元素的第一电离能，A、B、C 三种元素的电负性由小到大的顺序为________________(用元素符号表示)。(2)D 元素原子的价电子排布式是________。(3)C 元素的电子排布图为________________________________________；E3＋ 的离子符号为________。(4)F 元素位于元素周期表的________区，其基态原子的电子排布式为_________________________________________________________________。(5)G 元素可能的性质________。A．其单质可作为半导体材料B．其电负性大于磷C．其原子半径大于锗D．其第一电离能小于硒(6)活泼性：D________Al(填“”或“B；一般情况下同一周期的元素，原子序数越大，元素的电负性越大。所以 A、B、C 三种元素的电负性由小到大的顺序为 NAl， I1(Mg)I1(Al)，因为 Mg 的 3p 轨道处于全空，比较稳定，而 Al 的 3p 轨道只有一个电子，不稳定，故活泼性 MgAl，而第一电离能则是 I1(Mg)I1(Al)。[答案] (1) N 镁原子的 3p 轨道处于全空，比较稳定，而铝原子 3p 轨道只有一个电子，不稳定7．(2017·青岛模拟)已知：A～F 都是周期表中前四周期的元素，它们的原子序数依次增大。其中 A、C 原子的 L 层有 2 个未成对电子。D 与 E 同主族，D 的二价阳离子与 C 的阴离子具有相同的电子层结构。F 3＋ 的 M 层 3d 轨道电子为半充满状态。请根据以上信息，回答下列问题：(1)A、B、C 的电负性由小到大的顺序为________________(用元素符号表示)。(2)D 元素的原子核外共有________种不同运动状态的电子、________种不同能级的电子。(3)写出 E 的基态原子的电子排布式：______________________________。[解析] 根据题意可知 A 为 C，B 为 N，C 为 O，D 为 Mg，E 为 Ca，F 为 Fe。[答案] (1)CPNa Na (5)氮 氮的 2p 轨道为半充满状态，能量低较稳定，难失去电子课时分层训练考点一考点二课堂小结考纲定位1.了解原子核外 电 子的运 动 状 态 、排布原理和能 级 分布，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 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 。1 1＋ 3＝ 4 1＋ 3＋ 5＝ 9 2 8 18 球形 哑铃 1、 3、 5、 7 垂直 增大 相同 最低 相反 相同 全充满 半充满 全空 1s22s22p63s23p63d54s1 2 低能级 较高能级 释放 释放 吸收 1原子结构与性质A 组 专项基础达标(建议用时：30 分钟)1．已知元素 X、Y 的原子最外层分别有 n 个和( m－5)个电子，次外层分别有( n＋2)个和 m 个电子，据此推断：(1)元素 X 和 Y 分别是________和________(填元素符号)；其电子排布式分别为______________和________________；其价电子的电子排布图分别为______________和________________。(2)X、Y 元素原子中的电子分别占据的轨道数为________、________。(3)X、Y 元素原子中未成对电子数分别为________、________。(4)X、Y 元素原子中电子的运动状态分别为________种、________种。[解析] 由题意知 X、Y 的结构示意图分别为 即 X 为 S，Y 为 Al。[答案] (1)S Al 1s 22s22p63s23p4 1s 22s22p63s23p1(2)9 7 (3)2 1 (4)16 132．已知 A、B、C、D、E 都是元素周期表中前 36 号的元素，它们的原子序数依次增大。A 原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的 2 倍，B 原子基态时 s 电子数与 p 电子数相等，C 在元素周期表的各元素中电负性最大，D 的基态原子核外有 6 个能级且全部充满电子，E 原子基态时未成对电子数是同周期元素中最多的。 【导学号：95812285】(1)基态 E 原子的价电子排布式为________，E 在________区。(2)A、B、C 的电负性大小顺序(填元素符号，下同)________，第一电离能大小顺序为________。(3)D 的核外电子排布式为________，价电子排布图为________。[解析] 由题意可知 A 为 C，B 为 O，C 为 F，D 为 Ca，E 为 Cr。(1)铬原子的价电子排布式为 3d54s1，在 d 区。(2)根据同周期电负性和第一电离能的递变性可知答案。(3)价电子数为 2，价电子排布图为2[答案] (1)3d 54s1 d (2)FOC FOC(3)1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s 2 3．(2017·昌乐模拟)下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题： 【导学号：95812286】(1)元素 p 为 26 号元素，请写出其基态原子的电子排布式______________。(2)d 与 a 反应的产物的分子中，中心原子的杂化形式为______________。(3)h 的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构的知识解释发光的原因：________________________。(4)o、p 两元素的部分电离能数据列于下表：元素 o pI1 717 759I2 1 509 1 561电离能/kJ·mol－1I3 3 248 2 957比较两元素的 I2、 I3可知，气态 o2＋ 再失去一个电子比气态 p2＋ 再失去一个电子难。对此，你的解释是____________________________。(5)第三周期 8 种元素按单质熔点高低的顺序排列如图(Ⅰ)所示，其中电负性最大的是________(填下图中的序号)。(6)表中所列的某主族元素的电离能情况如图(Ⅱ)所示，则该元素是________(填元素符号)。[解析] (1)26 号元素为铁元素，其基态原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2。(2)d 为 N 元素，a 为 H 元素，二者形成的 NH3中 N 原子的杂化形式为 sp3。(3)h 为 Mg 元素，Mg 单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量。3[答案] (1)1s 22s22p63s23p63d64s2 (2)sp 3(3)电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量(4)Mn2＋ 的 3d 轨道电子排布为半满状态，比较稳定(5)2 (6)Al4．A、B、C、D、E、F 六种短周期元素，原子序数依次增大；A、B 的阴离子与 C、D 的阳离子的电子排布式均为 1s22s22p6，A 原子核外有 2 个未成对电子，C 单质可与热水反应但不能与冷水反应；E、F 原子在基态时填充电子的轨道数有 9 个，且 E 原子核外有 3 个未成对电子，F 能与 A 形成相同价态的阴离子，且离子半径 A 小于 F。用元素符号回答： 【导学号：95812287】(1)上述六种元素中，________元素的第一电离能最大，理由是__________。(2)C、D 元素的第一电离能较大的是__________，原因是______。(3)六种元素按电负性从小到大排列顺序是_______________。(4)C、D、E、F 元素形成的最高价氧化物是离子化合物的是________，是共价化合物的是________。[解析] A、B 的阴离子与 C、D 的阳离子的电子排布式均为 1s22s22p6，A、B 在第二周期，A 原子核外有 2 个未成对电子，是氧元素，B 只能为氟元素；C、D 在第三周期，C 单质可与热水反应但不能与冷水反应，为镁元素，D 只能是铝元素。F 能与 A 形成相同价态的阴离子，且离子半径 A 小于 F，F 为硫元素。E 原子在基态时填充电子的轨道数有 9 个，且 E原子核外有 3 个未成对电子，是磷元素。[答案] (1)F 其最外层有 7 个电子且原子半径小，容易得电子，不容易失电子(2)Mg Mg 最外层 3s 轨道全满，3p 全空，是较稳定状态(3)MgAlPSOF (4)MgO、Al 2O3 P 2O5、SO 3B 组 专项能力提升(建议用时：15 分钟)5．(2017·西安模拟)现有 A、B、C、D、E 原子序数依次增大的五种元素，它们位于元素周期表的前四周期，A 元素原子的核外电子数与其所在周期数相等；B 元素原子核外有 3个能级上有电子，且每个能级上的电子数相同；D 元素原子核外有 8 个运动状态不同的电子；E 元素是生活中应用最广泛的金属元素，且 E 元素的基态原子有 4 个未成对电子。请回答下列问题：(1)E 元素基态原子的核外价层电子排布式为________，价层电子轨道表示式为________________________________________。(2)用元素符号表示 B、C、D 三种元素的第一电离能由低到高的排序____________________，电负性由小到大的顺序为_________________。4(3)A 元素与 B、C 元素可形成化合物 B2A4、C 2A4，其结构式分别为______________、________________。(4)E3＋ 比 E2＋ 稳定的原因是_________________________________________。[解析] 由题意知 A 为 H，B 为 C，C 为 N，D 为 O，E 为 Fe。[答案] (1)3d 64s2 6．有 A、B、C、D、E、F、G 七种前四周期元素，G 的原子序数最大。已知：A、B、C三种元素的原子次外层电子排布都是( n－1)s 2(n－1)p 6；D、E、F 三种元素的原子序数分别等于 A、B、C 的最外层电子数；G 元素原子的最外层电子数和 A 相同，内层电子排布均符合 2n2；C 的气态单质在标准状况下每升的质量为 3.17 g；A 与 C 能形成离子化合物 AC，A离子比 C 离子少一个能层；E 原子的最外电子层中 p 能级的电子数等于前一能层的电子总数。回答下列问题： 【导学号：95812288】(1)上述元素的基态原子中，含有 2 个未成对电子的元素是__________(填元素符号)；它们位于元素周期表的________区。(2)A 与 D 能形成离子化合物 AD，则 AD 的电子式是__________________。(3)C 元素基态原子的价电子排布式为_____________________________。F 元素基态原子最外层电子的轨道表示式(电子排布图)为______________。[解析] 由于 A、B、C 三种元素的原子次外层电子排布都是( n－1)s 2(n－1)p 6，说明A、B、C 都在第三周期。由 C 的气态单质在标准状况下每升的质量为 3.17 g，可求得单质C 的摩尔质量为 71 g·mol－1 ，即 C 是氯，F 为氮。根据 A 与 C 能形成离子化合物 AC，A 离子比 C 离子少一个能层，说明 A 是钠，D 为氢。根据 G 元素原子的最外层电子数和 A 相同，内层电子排布均符合 2n2，且 G 的原子序数最大，说明 G 是铜。根据 E 原子的最外电子层中 p 能级的电子数等于前一能层的电子总数，说明 E 是碳，B 为硫。[答案] (1)C、S p (2)Na ＋ [ H]－·51第二节 分子结构与性质考纲定位1.了解共价键的形成、极性、类型(σ 键、π 键)，了解配位键的含义，能用键长、键能、键角等说明简单分子的某些性质。2．了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp、sp 2、sp 3)，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．了解范德华力的含义及对物质性质的影响。4．了解氢键的含义，能列举含氢键的物质，并能解释氢键对物质性质的影响。考点 1| 共价键及其键参数[基础知识整合]1．共价键(1)共价键的本质与特征①本质：在原子之间形成共用电子对。②特征：具有方向性和饱和性。如 O 与 H 形成 2 个 O—H 共价键且共价键夹角约为105°。(2)共价键类型2．共价键的键参数(1)定义①键能：气态基态原子形成 1 mol 化学键释放的最低能量。2②键长：形成共价键的两个原子之间的核间距。③键角：两个共价键之间的夹角。(2)键参数对分子性质的影响键能越大，键长越短，分子越稳定。[应用体验]1．有以下物质：①HF，②Cl 2，③NH 3，④N 2，⑤N 2H4，⑥C 2H6，⑦H 2，⑧C 2H5OH，⑨HCN(CHN)，只含有极性键的是________；只含有非极性键的是________；既有极性键，又有非极性键的是________；只有 σ 键的是________；既有 σ 键又有 π 键的是________；含有由两个原子的 s 轨道重叠形成的 σ 键的是________。[提示] ①③⑨ ②④⑦ ⑤⑥⑧ ①②③⑤⑥⑦⑧④⑨ ⑦2．已知 H—H、H—O、O= ==O 的键能分别为 a kJ/mol、 b kJ/mol、 c kJ/mol，则 H2(g)＋ O2(g)===H2O(g)的 Δ H＝________。12[提示] ( a＋ c－2 b)kJ/mol12[考点多维探究]角度 1 共价键及其类型判断1．下列说法中不正确的是( )A．σ 键比 π 键重叠程度大，形成的共价键强B．两个原子之间形成共价键时，最多有一个 σ 键C．气体单质中，一定有 σ 键，可能有 π 键D．N 2分子中有一个 σ 键，两个 π 键C [单原子分子(如稀有气体分子)无共价键，也无 σ 键。]2．(1)(2016·全国乙卷节选)Ge 与 C 是同族元素，C 原子之间可以形成双键、叁键，但 Ge 原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。(2) 分子中含有 π 键________个，σ 键________个。[解析] (1)锗虽然与碳为同族元素，但比碳多了两个电子层，因此锗的原子半径大，3原子间形成的 σ 单键较长，p­p 轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成 π键。(2)双键中含一个 σ 键和 π 键。[答案] (1)Ge 原子半径大，原子间形成的 σ 单键较长，p­p 轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成 π 键(2)2 83．N≡N 键的键能为 946 kJ·mol－1 ，N—N 键的键能为 193 kJ·mol－1 ，则一个 π 键的平均键能为________，说明 N2中________键比________键稳定(填“σ”或“π”)，故N≡N________加成(填“难”或“易”)。[解析] 一个 π 键的平均键能为 kJ/mol＝376.5 kJ/mol193 kJ/mol。946－ 1932[答案] 376.5 kJ/mol π σ 难共价键的理解应注意的 5 点(1)碳碳三键和碳碳双键的键能不是碳碳单键的键能的 3 倍和 2 倍，原因是这些键的类型不完全相同。(2)键长约等于成键两原子的半径之和，实际上，由于轨道的重叠，前者比后者略小一些。(3)σ 键与 π 键由于原子轨道的重叠程度不同从而导致了两者的稳定性不同，一般σ 键比 π 键稳定。(4)并不是所有的共价键都有方向性，如 s­s σ 键无论 s 轨道从哪个方向重叠都相同，因此这种共价键没有方向性。(5)两原子形成 σ 键后能否形成 π 键与两原子间的键长有关。角度 2 键参数的应用4．(2017·安顺模拟)NH 3分子的空间构型是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，解释该事实的充分理由是( ) 【导学号：95812289】A．NH 3分子是极性分子B．分子内 3 个 N—H 键的键长相等，键角相等C．NH 3分子内 3 个 N—H 键的键长相等，3 个键角都等于 107°D．NH 3分子内 3 个 N—H 键的键长相等，3 个键角都等于 120°C [A、B 项事实不充分；D 项事实说明的 NH3为平面三角形。]5．(1)(2015·山东高考节选)F 2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF 3等。已知反应 Cl2(g)＋3F 2(g)===2ClF3(g) Δ H＝－313 kJ·mol－1 ，F—F 键4的键能为 159 kJ·mol－1 ，Cl—Cl 键的键能为 242 kJ·mol－1 ，则 ClF3中 Cl—F 键的平均键能为________kJ ·mol －1 。(2)(2015·浙江高考节选)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：已知：化学键 C—H C—C C===C H—H键能/kJ·mol－1 412 348 612 436计算上述反应的 Δ H＝________kJ·mol －1 。[解析] (1)设 Cl—F 键的平均键能为 x。根据反应的焓变＝反应物的键能总和－生成物的键能总和可知，Cl 2(g)＋3F 2(g)===2ClF3(g)的 Δ H＝242 kJ·mol－1 ＋159 kJ·mol－1 ×3－6 x＝－313 kJ·mol －1 ，则 x＝172 kJ·mol －1 。(2) 制备苯乙烯需断开 2 mol C—H 键，生成 1 mol H—H 键，同时在 C—C 键的基础上生成 C===C 键，因此生成 1 mol 苯乙烯吸收的热量为 2×412 kJ＝824 kJ，放出的热量为 436 kJ＋(612－348) kJ＝700 kJ，根据反应热的定义可知，Δ H＝824 kJ·mol －1 －700 kJ·mol －1 ＝124 kJ·mol －1 。[答案] (1)172 (2)＋124化学反应中 Δ H 的计算公式Δ H＝反应物的总键能之和－生成物的总键能之和考点 2| 分子的立体构型[基础知识整合]1．用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型(1)用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型的关键是判断分子中的中心原子上的价层电子对数。5a 为中心原子的价电子数， x 为与中心原子结合的原子数， b 为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。但对于离子的 a 为中心原子的价电子数加或减电荷数，如 CO 的2－3a＝4＋2，NH 的 a＝5－1。＋ 4(2)示例分析2.用杂化轨道理论推测分子的立体构型杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角立体构型 实例sp 2 180° 直线形 BeCl2sp2 3 120° 平面三角形 BF3sp3 4 109°28′ 四面体形 CH43.等电子原理原子总数相同，价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征和立体结构，许多性质相似，如 N2与 CO、O 3与 SO2、N 2O 与 CO2、CH 4与 NH 等。＋ 4[应用体验]1．填表物质中心原子上的孤电子对数价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子立体构型中心原子杂化类型① CS2② HCHO③ NCl36④ SO2－4⑤ H3O＋[提示] ①0 2 直线形 直线形 sp②0 3 平面三角形 平面三角形 sp 2③1 4 四面体形 三角锥形 sp 3④0 4 正四面体形 正四面体形 sp 3⑤1 4 四面体形 三角锥形 sp 32．写出与 CCl4互为等电子体的分子或离子有________。[提示] SiCl 4、CBr 4、SO 、CF 4等2－4[考点多维探究]角度 1 推测分子或离子的立体构型和中心原子的杂化类型1．指出下列分子或离子的立体构型和中心原子的杂化类型(1)H2S__________，CO 2__________，PH 3__________，PCl 3__________，BF 3__________，HCN__________，HCHO________，SO 2________，SiH 4________。(2)NH ________，NO ________，SO ________，SO __________，ClO __________，Cl＋ 4 － 2 2－4 2－3 － 3O ________，SiO ________。－ 4 2－3[答案] (1)V 形、sp 3 直线形、sp 三角锥形、sp 3 三角锥形、sp 3 平面三角形、sp2 直线形、sp 平面三角形、sp 2 V 形、sp 2 正四面体形、sp 3(2)正四面体形、sp 3 V 形、sp 2 正四面体形、sp 3 三角锥形、sp 3 三角锥形、sp 3 正四面体形、sp 3 平面三角形、sp 22．(1)(2016·全国乙卷)Ge 单晶具有金刚石型结构，其中 Ge 原子的杂化方式为________，微粒之间存在的作用力是________________________________。(2)(2016·全国甲卷)[Ni(NH 3)6]SO4中阴离子的立体构型是________，NH 3中心原子的杂化类型是________。(3)(2016·全国丙卷)AsCl 3分子的立体构型为________，其中 As 的杂化轨道类型为________。(4)(2016·江苏高考)HOCH 2CN 分子中碳原子轨道的杂化类型是________。[解析] (1)Ge 单晶为金刚石型结构，金刚石中碳原子的杂化方式为 sp3，因此 Ge 原子的杂化方式也为 sp3。微粒之间存在的作用力为共价键。(2)SO 中，S 原子的价层电子对数为 ＝4，成键电子对数为 4，故 SO 的立体2－46＋ 22 2－4构型为正四面体。NH 3分子中，N 原子形成 3 个 σ 键，且有 1 个孤电子对，N 原子的轨道杂7化类型为 sp3。(3)As 原子的价电子排布式为 4s24p3，最外层有 5 个电子，则 AsCl3分子中 As 原子形成 3 个 As—Cl 键，且含有 1 对未成键的孤对电子，则 As 的杂化轨道类型为 sp3杂化，AsCl3分子的立体构型为三角锥形。(4)根据 HOCH2CN 的结构简式为 可知， “CH2”中的 C 原子形成 4 个σ 键，该碳原子采取 sp3杂化；“CN”中的 C 原子形成 1 个 σ 键、2 个 π 键，该碳原子采取 sp 杂化。[答案] (1)sp 3 共价键(2)正四面体 sp 3(3)三角锥形 sp 3(4)sp3和 sp3．(1)(2015·江苏高考)CH 3COOH 中 C 原子轨道杂化类型为________。(2)(2014·海南高考)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为________、________。(3)(2014·江苏高考)醛基中碳原子的轨道杂化类型是________；1 mol 乙醛分子中含有的 σ 键的数目为________。[解析] (1)CH 3COOH 中，甲基中 C 原子与其他原子形成 4 个 σ 键，故 C 原子采取 sp3杂化；而羧基中 C 原子形成 3 个 σ 键和 1 个 π 键，故 C 原子采取的是 sp2杂化。(2)金刚石中 C 形成 4 个 σ 键，属于 sp3杂化；石墨烯中 C 形成 3 个 σ 键且无孤电子对，属于 sp2杂化。(3) 中 C 形成 3 个 σ 键，属于 sp2杂化，1 mol 中有 σ 键86NA。(4)分子中—CH 3和—CH 2—中的 C 原子都采用 sp3杂化，碳碳双键中的 C 原子采用 sp2杂化。(5)根据 C、N、O 成 σ 键数和孤电子对数确定杂化类型。[答案] (1)sp 3和 sp2(2)sp3 sp 2(3)sp2 6 NA(或 6 mol)(4)sp3、sp 2(5)sp2 sp 3 sp 3判断中心原子杂化轨道类型的两种方法(1)利用价层电子对数确定三种杂化类型2 对—sp 杂化，3 对—sp 2杂化，4 对—sp 3杂化。(2)根据 σ 键数与孤电子对数①含 C 有机物：2 个 σ—sp,3 个 σ—sp 2,4 个 σ—sp 3②含 N 化合物：2 个 σ—sp 2,3 个 σ—sp 3③含 O(S)化合物：2 个 σ—sp 3角度 2 分子或粒子中键角的大小比较4．比较下列分子或离子中键角大小。(1)H2O________H3O＋ ，NH 3________NH 。＋ 4(2)H2O________H2S，NH 3________PH3。(3)SO3________CCl4，CS 2________SO2。[解析] (1)H 2O 与 H3O＋ ，NH 3与 NH 的中心原子均采用 sp3杂化，孤电子对越多，斥＋ 4力越大，键角越小。(2)H2O 与 H2S，NH 3与 PH3中键长不同，键长越长，斥力越小，键角越小。(3)杂化不同，键角不同。[答案] (1) (3) 5．(2014·山东高考节选)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。 【导学号：95812290】9(1)图甲中，1 号 C 与相邻 C 形成 σ 键的个数为________。(2)图乙中，1 号 C 的杂化方式是________，该 C 与相邻 C 形成的键角________(填“”“sp 2sp3。角度 3 等电子原理及其应用6．(1)(2015·全国卷Ⅰ)写出两个与 CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子________。(2)根据等电子原理，仅由第二周期元素形成的共价分子中，互为等电子体的是________和________；________和________。(3)在短周期元素组成的物质中，与 NO 互为等电子体的分子有－ 2________、________。(4)(2015·江苏高考)与 H2O 互为等电子体的一种阳离子为________(填化学式)，阴离子为________。(5)(2014·江苏高考)与 OH－ 互为等电子体的一种分子为________(填化学式)。(6)与 SO3互为等电子体的阴离子为________。(7)与 N2互为等电子体的分子是________，阴离子是________，阳离子是________。[答案] (1)CO 2、SCN － (或 COS 等) (2)N 2 CO N 2O CO 2 (3)SO 2 O 3 (4)H 2F＋ NH(5)HF (6)CO 或 NO (7)CO CN － 或 C NO ＋－ 2 2－3 － 3 2－2常见的等电子体汇总10微粒 通式 价电子总数 立体构型CO2、CNS － 、NO 、N＋ 2 － 3 AX2 16 直线形CO 、NO 、SO 32－3 － 3 AX3 24 平面三角形SO2、O 3、NO － 2 AX2 18 V 形CCl4、SO 、2－4PO 、ClO3－4 － 4 AX4 32正四面体形PO 、SO 、ClO3－3 2－3 － 3 AX3 26 三角锥形C 、CO、N 2、CN －2－2 AX 10 直线形CH4、NH 、SiH 4＋ 4 AX4 8 正四面体形NH3、PH 3、H 3O＋ AX3 8 三角锥形考点 3| 粒子间作用力和分子的性质[基础知识整合]1．配位键与配位化合物(1)孤电子对分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对。(2)配位键——电子对给予接受键①配位键的形成：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成共价键。(3)配合物的组成如[Cu(NH 3)4]SO4配体有孤电子对，如 H2O、NH 3、CO、F － 、Cl － 、CN － 等。11中心原子有空轨道，如 Fe3＋ 、Cu 2＋ 、Zn 2＋ 、Ag ＋ 等。2．分子间作用力——分子之间普遍存在的相互作用力(1)分子间作用力包括范德华力和氢键两类。范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力。(2)强弱：范德华力NH，所以 NH3中共用电子对偏向 N 原子，而在 NF3中，共用电子对偏向 F 原子，偏离 N 原子。(2)Cu2＋ 中存在空轨道，而 OH－ 中 O 原子有孤电子对，故 O 与 Cu 之间以配位键结合。(3)σ 键的数目为：(4＋8＋2) NA＝14 NA。[答案] (1)N、F、H 三种元素的电负性：FNH，在 NF3中，共用电子对偏向 F 原子，偏离 N 原子，使得氮原子上的孤电子对难与 Cu2＋ 形成配位键(2)(3)①离子键、共价键、配位键、氢键②14 NA2．(2017·昭通模拟)配位化学创始人维尔纳发现，取 CoCl3·6NH3(黄色)、CoCl3·5NH3(紫红色)、CoCl 3·4NH3(绿色)和 CoCl3·4NH3(紫色)四种化合物各 1 mol，分别14溶于水，加入足量硝酸银溶液，立即产生氯化银，沉淀的量分别为 3 mol、2 mol、1 mol和 1 mol。 【导学号：95812291】(1)请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。CoCl3·6NH3：__________________________________________________，CoCl3·5NH3：__________________________________________________，CoCl3·4NH3(绿色和紫色)：_______________________________________。(2)CoCl3·4NH3(绿色)和 CoCl3·4NH3(紫色)的组成相同而颜色不同的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)上述配合物中，中心离子的配位数都是________。[解析] 沉淀量为 3 mol、2 mol、1 mol 和 1 mol，可知四种配合物中能电离出来的Cl－ 即外界 Cl－ 分别有 3、2、1、1 个，故它们的化学式分别[Co(NH 3)6]Cl3，[Co(NH 3)5Cl]Cl2，[Co(NH 3)4Cl2]Cl。[答案] (1)[Co(NH 3)6]Cl3 [Co(NH 3)5Cl]Cl2[Co(NH3)4Cl2]Cl (2)它们互为同分异构体 (3)6角度 2 分子间作用力(氢键与范德华力)的判断及应用3．下列说法中正确的是( )A．卤化氢中，以 HF 沸点最高，是由于 HF 分子间存在氢键B．邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点高C．H 2O 的沸点比 HF 的沸点高，是由于水中氢键键能大D．氢键 X—H…Y 的三个原子总在一条直线上A [B 项，分子内氢键使熔、沸点降低，分子间氢键使熔、沸点升高；C 项，水中氢键键能比 HF 中氢键键能小；D 项，X—H…Y 的三原子不一定在一条直线上。]4．氨气溶于水时，大部分 NH3与 H2O 以氢键(用“…”表示)结合形成 NH3·H2O 分子。根据氨水的性质可推知 NH3·H2O 的结构式为( )15B [根据 NH3·H2ONH ＋OH － 可知 NH3·H2O 的结构式为＋ 45．(1)(2016·全国甲卷)①在[Ni(NH 3)6]2＋ 中 Ni2＋ 与 NH3之间形成的化学键称为________，提供孤电子对的成键原子是________。②氨的沸点________(填“高于”或“低于”)膦(PH 3)，原因是_________________________________________________________________；氨是________分子(填“极性”或“非极性”)。(2)(2014·全国卷Ⅰ)乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析] (1)①[Ni(NH 3)6]2＋ 中，由于 Ni2＋ 具有空轨道，而 NH3中 N 原子含有孤电子对，两者可通过配位键形成配离子。②由于 NH3分子间可形成氢键，故 NH3的沸点高于 PH3。NH 3分子中，N 原子形成 3 个σ 键，且有 1 个孤电子对，N 原子的轨道杂化类型为 sp3，立体构型为三角锥形。由于空间结构不对称，NH 3属于极性分子。(2)乙酸分子之间能形成氢键，乙醛分子之间不能形成氢键，导致乙酸的沸点高于乙醛。[答案] (1)①配位键、N ②高于、NH 3分子间可形成氢键、极性 (2)CH 3COOH 存在分子间氢键氢键的理解(1)氢键属于一种较强的分子间作用力，不是化学键。(2)有氢键的物质，分子间也有范德华力，但有范德华力的物质分子间不一定有氢键。(3)一个氢原子只能形成一个氢键，这是氢键的饱和性。(4)氢键分为分子内氢键和分子间氢键，形成分子间氢键的物质的熔沸点反常的高。(5)氢键可表示为 A—H…B，A、B 是 N、O、F 中的一种或两种，A、B 可相同也可以不同。角度 3 分子的某些性质(极性、溶解性、酸性、手性等)6．下列说法不正确的是( )A．HClO、H 2CO3、HNO 3、HClO 4的酸性依次增强16B．苹果酸 含有 1 个手性碳原子C．HCl、NH 3、C 2H5OH 均易溶于水的原因之一是与 H2O 分子均形成氢键D．以极性键结合的分子不一定是极性分子C [HCl 与 H2O 不能形成氢键。]7．(2017·开封模拟)(1)如图所示是 H2O2的空间构型，H 2O2分子中每个氧原子都是________杂化，H 2O2为________(填“极性”或“非极性”)分子。(2)H2S 和 H2O2的主要物理性质如表所示：熔点/K 沸点/K 水中的溶解度(标准状况)H2S 187 202 2.6H2O2 272 423 以任意比互溶H2S 和 H2O2的相对分子质量基本相同，造成上述物理性质差异的主要原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)已知高碘酸有两种形式，化学式分别为 H5IO6( )和 HIO4，前者为五元酸，后者为一元酸。请比较二者酸性强弱：H 5IO6________HIO4。(填“” “H2SO3 (5)HNO 2、HNO 3 H 2SO3 (6)SO 共价键和配位键 H 2O 2－4H2O 与 Cu2＋ 的配位键比 NH3与 Cu2＋ 的弱