2022年 江苏高考 命题区间五 角度二 元素周期律、周期表、化学键及分子空间构型

角度二　元素周期律、周期表、化学键及分子空间构型
1．强化记忆元素周期表的结构
2．“三看”法比较微粒半径大小
在中学化学要求的范畴内，可按“三看”规律来比较粒子半径的大小：
“一看”电子层数：当电子层数不同时，电子层数越多，半径越大。
例：r(Li)＜r(Na)＜r(K)＜r(Rb)＜r(Cs)
r(O2－)＜r(S2－)＜r(Se2－)＜r(Te2－)
r(Na)＞r(Na＋)
“二看”核电荷数：当电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小。
例：r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)＞r(Si)＞r(P)＞r(S)＞r(Cl)
r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)
“三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。
例：r(Cl－)＞r(Cl)　r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)
3．元素第一电离能的递变性
同周期(从左到右) 同主族(从上到下)
第一电离能 增大趋势(注意第ⅡA族、第ⅤA族的特殊性) 依次减小
(1)特例
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。
(2)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In＋1 In，则该元素的常见化合价为＋n价，如钠元素I2 I1，所以钠元素的化合价为＋1价。
4．元素电负性的递变性
(1)规律
同周期元素从左到右，电负性逐渐增大；同主族元素从上到下，电负性逐渐减小。
(2)应用
5．σ键、π键的判断方法
(1)由轨道重叠方式判断
“头碰头”重叠为σ键，“肩并肩”重叠为π键。
(2)由共用电子对数判断
单键为σ键；双键或三键，其中一个为σ键，其余为π键。
(3)由成键轨道类型判断
s轨道形成的共价键全部是σ键；杂化轨道形成的共价键全部为σ键。
6．杂化轨道和空间结构的判断方法
(1)明确杂化轨道类型与分子结构的关系
杂化轨道类型 杂化轨道数目 分子构型 实例
sp 2 直线形 CO2、BeCl2、HgCl2
sp2 3 平面三角形 BF3、BCl3、CH2O
sp3 4 等性杂化：正四面体 CH4、CCl4、NH
不等性杂化：具体情况不同 NH3(三角锥形)、H2S、H2O(V形)
(2)应用价层电子对互斥理论判断
①基本观点：分子中的价层电子对(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价层电子对数的计算
价层电子对数＝成键电子对数＋中心原子的孤电子对数＝σ＋(a－xb±n)
σ：成键电子对数
a：中心原子的价电子数
x：与中心原子相连的原子数
b：与中心原子相连的原子达到8电子结构所需电子数
n：离子所带的电荷，阳离子“－”阴离子“＋”
③价层电子对互斥理论在判断分子构型中的应用。
价层电子对数目 电子对的立体构型 成键电子对数 孤电子对数 分子的立体构型 实例
2 直线形 2 0 直线形 CO2、C2H2
3 三角形 3 0 三角形 BF3、SO3
2 1 V形 SnCl2、PbCl2
4 四面体 4 0 正四面体 CH4、SO、CCl4、NH
3 1 三角锥形 NH3、PH3
2 2 V形 H2O、H2S
1．(2021·江苏省六校联考)生物质气(主要成分为CO、CO2、H2等)与H2混合，在含铬催化剂作用下合成甲醇是利用生物质气的方法之一，下列说法正确的是(　　)
A．CO2分子中存在两个相互垂直的π键
B．电负性：O>N>H>C
C．NO的立体构型为三角锥形
D．基态Cr原子的电子排布式是[Ar]3d44s2
答案　A
解析　CO2分子的结构式为O==C==O，由于C原子与2个O原子各形成两对共用电子对，所以两个π键相互垂直，故A正确；C、H、O、N的非金属性强弱顺序为O＞N＞C＞H，则电负性：O＞N＞C＞H，故B错误；NO的价层电子对数为3，无孤电子对，中心N原子为sp2杂化，立体构型为平面三角形，故C错误；Cr为24号元素，有1个4s电子迁移到3d轨道，从而使3d轨道处于半充满的稳定状态，所以基态Cr原子的电子排布式是[Ar]3d54s1，故D错误。
2．(2021·江苏高三模拟)2021年1月20日中国科学院和中国工程院评选出2020年世界十大科技进展，排在第四位的是一种可借助光将二氧化碳转化为甲烷的新型催化转化方法：CO2＋4H2===CH4＋2H2O，这是迄今最接近人造光合作用的方法。下列有关CO2、CH4的说法正确的是(　　)
A．CO2的立体构型是V形
B．第一电离能：O>H>C
C．CH4是极性分子
D．CO2转化为CH4利用了CO2的还原性
答案　B
解析　CO2的中心碳原子价层电子对数为2，为sp杂化，立体构型是直线形，A说法错误；CH4是由极性键构成的非极性分子，C说法错误；CO2转化为CH4，C的化合价由＋4价变为－4价，利用了CO2的氧化性，D说法错误。
3．(2021·常州高三调研)氨硼烷(NH3·BH3)是一种颇具潜力的固体储氢材料，具有较高的稳定性和环境友好性。下列关于氨硼烷的说法错误的是(　　)
A．氨硼烷结构与乙烷相似，固态时均为分子晶体
B．氨硼烷与水分子间可形成氢键，故易溶于水
C．分子中N原子的第一电离能小于B原子
D．分子中由N原子提供孤电子对与B原子形成配位键
答案　C
解析　氨硼烷(NH3·BH3)的结构式为，与乙烷类似，固态时是由分子构成的分子晶体，A正确；氨硼烷中氢原子与氮原子以共价键结合，氮元素电负性较强，可以和水分子间形成氢键，B正确；同一周期主族元素自左至右第一电离能呈增大趋势，N、B元素不相邻，N原子的第一电离能大于B原子，C错误；NH3中N原子有一对孤电子对，BH3中B原子是缺电子原子，有空轨道，则NH3·BH3分子中由N原子提供孤电子对与B原子形成配位键，D正确。
4．(2021·盐城高三模拟)下列关于Na、Mg、Al元素及其化合物的说法正确的是(　　)
A．Mg在周期表中位于p区
B．原子半径：r(Na)＜r(Mg)＜r(Al)
C．第一电离能：I1(Na)＜I1(Al)＜I1(Mg)
D．最高价氧化物对应水化物的碱性：NaOH＜Mg(OH)2＜Al(OH)3
答案　C
解析　p区是最后一个电子填充到p能级上，Mg的电子排布式为1s22s22p63s2，Mg在周期表中位于s区，故A错误；同周期主族元素从左向右，原子半径依次减小，即原子半径：r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)，故B错误；同周期主族元素从左向右第一电离能呈增大趋势，但ⅡA族＞ⅢA族，ⅤA族＞ⅥA族，因此有第一电离能：I1(Na)＜I1(Al)＜I1(Mg)，故C正确；金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性越强，同周期主族元素从左向右金属性逐渐减弱，因此最高价氧化物对应水化物的碱性：NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3，故D错误。
5．(2021·南京中华中学高三模拟)2020年人类在金星大气中探测到PH3。实验室制备PH3的方法有：①PH4I＋NaOH===NaI＋PH3↑＋H2O；②P4＋3KOH＋3H2O3KH2PO2＋PH3↑。已知H3PO2是一元弱酸，其结构式为。下列说法正确的是(　　)
A．基态P的电子排布图为
B．1 mol P4分子中含有4 mol P—P键
C．PH中提供孤电子对的原子是P
D．反应②中若KOH过量会发生反应：P4＋9KOH3K3PO2＋PH3↑＋3H2O
答案　C
解析　选项中3p轨道填充的电子违背洪特规则，基态P的电子排布图为 ，A错误；P4分子的立体构型为正四面体形，P原子位于4个顶点，所以一个P4分子中含有6个P—P键，则1 mol P4分子中含有
6 mol P—P键，B错误；P原子价层电子数为5，和其中三个氢原子各形成一个σ键，还剩余一对孤电子对，与氢离子的空轨道形成配位键，C正确；H3PO2是一元弱酸，KH2PO2属于正盐，不能与KOH反应，即反应②中若KOH过量，发生的反应仍是P4＋3KOH＋3H2O3KH2PO2＋PH3↑，D错误。