高考化学分类复习：物质结构与性质课件-61张

(共61张PPT)
物质结构与性质
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原子结构与元素的性质
1.基态原子的核外电子排布
(1)排布规律:
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特别提示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24Cr的基态原子的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d54s1,而不是1s22s22p63s23p63d44s2。
(2)四种表示方法:
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易错提示在写基态原子的轨道表示式时,常出现以下错误:
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2.元素第一电离能和电负性的递变性
特别提示同周期主族元素,第ⅡA族(np0)和第ⅤA族(ns2np3),因p轨道分别处于全空和半满状态,比较稳定,所以其第一电离能大于同周期右侧相邻的ⅢA族或ⅥA族元素,如第一电离能Mg>Al,P>S。
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例1(1)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e的原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同,b的价电子层中的未成对电子有3个,c的最外层电子数为其内层电子数的3倍,d与c同族,e的最外层只有1个电子,但次外层有18个电子。
请回答下列问题。
①e元素基态原子的核外电子排布式为　　　　　　。?
②b、c、d三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为 (填元素符号),其原因是　?　 。?
(2)Ni是元素周期表中第28号元素,第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性小的元素是　　　　;26号元素价层电子排布式为　　　　　;L原子核外电子占有9个轨道,而且有一个未成对电子,L是　　　　　　元素。?
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(3)硒(Se)是一种有抗癌、抗氧化作用的元素,可以形成多种化合物。
①基态硒原子的价电子排布式为　 。?
②锗、砷、硒的第一电离能由大到小的顺序为　　　　　　　。
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答案:(1)①1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
②S(2)C　3d64s2　Cl
(3)①4s24p4　②As>Se>Ge
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解析:(1)根据已知信息,可以推出a为H,b为N,c为O,d为S,e为Cu。
①Cu元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。
②b、c、d三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为S(2)原子占有9个原子轨道时,3p能级上的3个轨道均被占据,有1个成单电子的只能是3p5,故L是氯元素。
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(3)①硒为34号元素,有6个价电子,所以硒的价电子排布式为4s24p4。
②同一周期中,元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但第ⅤA族元素第一电离能大于相邻元素,所以Ge、As、Se三种元素的第一电离能的大小顺序是As>Se>Ge。
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1.(1)(2018全国Ⅰ节选)Li是密度最小的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。回答下列问题:
①下列Li原子的电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为　　　　、　　　　(填字母)。?
②Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H-),原因是　　　　　。
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(2)(2017全国Ⅱ节选)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列问题:
①氮原子价电子的轨道表达式(电子排布图)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(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;氮元素的E1呈现异常的原因是　　　　　　　　　　　　　　。?
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(3)(2017全国Ⅲ节选)研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2
CH3OH+H2O)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。回答下列问题:
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　　　　。?
(4)(2016全国Ⅱ节选)①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　　　　。?
②单质铜及镍都是由　　　　键形成的晶体;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,ICu>INi的原因是　?　 。?
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(5)(2016全国Ⅲ节选)①写出基态As原子的核外电子排布式:　　　。
②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”)?
(6)(2015全国Ⅱ节选)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,和B+具有相同的电子构型;C、D为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。则四种元素中电负性最大的是　　　　(填元素符号),其中C原子的核外电子排布式为　。?
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答案:(1)①D　C　②锂的核电荷数较大,原子核对最外层电子的吸引力较大

(2)①
②从左到右原子半径逐渐变小,元素非金属性增强,得电子能力增强　N原子的2p能级处于半充满状态
(3)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2　O　Mn
(4)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2　2
②金属　铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子
(5)①1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3
②大于　小于
(6)O　1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)
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2.(1)①Cu元素基态原子的价电子排布式为　 。?
②元素C、N、O的第一电离能由大到小的排列顺序为　　　　　。
(2)①锗(Ge)是用途很广的半导体材料,基态锗原子的价电子排布式为　　　　　。?
②在第二周期中,第一电离能位于硼元素与氮元素之间的元素有
　　　　种。?
(3)硼(B)及其化合物在化学中有重要的地位。Ga与B同主族,Ga的基态原子的核外电子排布式为　　　　　　　　　　　　　　　, B、C、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是　　　　　　。
(4)原子序数小于36的元素Q和T,在周期表中既位于同一周期又位于同一族,且原子序数T比Q多2。T的基态原子价电子排布式为　　　　,Q2+的未成对电子数是　　　。?
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答案:(1)①3d104s1　②N>O>C
(2)①4s24p2　②3
(3)1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1　O>C>B
(4)3d84s2　4
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3.(2019长春实验中学期末)Al、Fe、Cu是重要的材料元素,在生产生活中有着广泛的应用。请回答下列问题:
(1)基态Fe的价电子排布图为　　　　　　　　　　。?
(2)已知Al的第一电离能为578 kJ·mol-1、第二电离能为1 817 kJ·mol-1、第三电离能为2 745 kJ·mol-1、第四电离能为11 575 kJ·mol-1。请解释其第二电离能增幅较大的原因:?　 。?
(3)已知氯化铝的熔点为194 ℃,熔融状态下不导电且容易升华,由此可判断氯化铝属于　　　　晶体。?
(4)甲醇重整制氢反应中,铜基催化剂如CuO/SiO2具有重整温度低、催化选择性高的优点。Cu、Si、O元素电负性由大到小的顺序是　　　　　　;SiO2中Si原子采取　　　　杂化。?
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(5)一种铜的溴化物晶胞结构如图所示,与溴紧邻的溴原子数目是　　　　,由图中P点和Q点的原子坐标参数可确定R点的原子坐标参数为　　　　　　;已知晶胞参数为a pm,其密度为　　　　　　 g·cm-3。(列出计算式即可,设NA为阿伏加德罗常数的值)?
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答案:(1)
(2)Al原子失去1个电子后,其3s能级上有2个电子,为全满状态,较稳定
(3)分子
(4)O>Si>Cu　sp3
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4.(2019河北承德各县一中期末)镧系为元素周期表中第ⅢB族、原子序数为57~71的元素。
(1)镝(Dy)的基态原子电子排布式为[Xe]4f106s2,画出镝(Dy)原子的价电子排布图:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(2)高温超导材料镧钡铜氧化物中含有Cu3+,基态时Cu3+的电子排布式为　 。?
(3)观察下面四种镧系元素的电离能数据,判断最有可能显示+3价的元素是　　(填元素名称)。几种镧系元素的电离能(单位:kJ·mol-1)
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(4)元素铈(Ce)可以形成配合物(NH4)2[Ce(NO3)6]。
①组成配合物的四种元素,电负性由大到小的顺序为　　　　(用元素符号表示)。?
②写出氮的最简单气态氢化物水溶液中存在的氢键:　　　　 (任写一种)。?
③元素Al也有类似成键情况,气态氯化铝分子可表示为(AlCl3)2,分子中Al原子的杂化方式为　　　　 ,分子中所含化学键类型有　　　　(填字母)。?
A.离子键　 B.极性键 C.非极性键 D.配位键
(5)PrO2(二氧化镨)的晶体结构与CaF2相似,晶胞中镨原子位于面心和顶点,则PrO2(二氧化镨)的晶胞中有　　　　　个氧原子;已知晶胞参数为a pm,密度为ρ g·cm-3,NA=　　　　　　　　　 (用含a、ρ的代数式表示)。?
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答案:(1)
(2)[Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8)
(3)镧
(4)①O>N>H>Ce　
②N—H…O(或N—H…N或O—H…N或O—H…O)　
③sp3　BD
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微粒间的相互作用与物质的性质
1.共价键的分类
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2.杂化轨道类型的判断方法
(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,则中心原子为sp杂化;如果有1个双键,则其中有1个π键,则中心原子为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NH3为三角锥形,且有1对孤电子对,即4个杂化轨道应呈四面体形,为sp3杂化。
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3.确定分子空间构型的规律方法——价层电子对互斥理论
(1)价层电子对互斥模型的两种类型。
价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的立体构型,而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型,不包括孤电子对。
①当中心原子无孤电子对时,两者的构型一致;
②当中心原子有孤电子对时,两者的构型不一致。
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⑤根据价层电子对数n,找出相应的价层电子对立体构型,当价层电子对数=配位原子数时,分子立体构型与杂化轨道立体构型相同。
当价层电子对数≠配位原子数时(一般存在孤电子对),分子立体构型与杂化轨道立体构型不同。
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⑥价层电子对数与立体构型的关系:
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4.物质熔、沸点高低比较规律
(1)一般情况下,不同类型晶体的熔、沸点高低规律:原子晶体>离子晶体>分子晶体,如金刚石>NaCl>Cl2;金属晶体>分子晶体,如Na>Cl2(金属晶体的熔、沸点有的很高;如钨、铂等;有的则很低,如汞等)。
(2)形成原子晶体的原子半径越小、键长越短,则键能越大,其熔、沸点就越高,如金刚石>石英>碳化硅>晶体硅。
(3)形成离子晶体的阴、阳离子所带的电荷数越多,离子半径越小,则离子键越强,熔、沸点就越高,如MgO>MgCl2,NaCl>CsCl。
(4)金属晶体中金属离子半径越小,离子所带电荷数越多,其形成的金属键越强,金属单质的熔、沸点就越高,如Al>Mg>Na。
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(5)分子晶体的熔、沸点比较规律。
①组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,其熔、沸点就越高,如HI>HBr>HCl。
②组成和结构不相似的分子,分子极性越大,其熔、沸点就越高,如CO>N2。
③同分异构体分子中,支链越少,其熔、沸点就越高,如正戊烷>异戊烷>新戊烷。
④同分异构体中的芳香烃及其衍生物,邻位取代物>间位取代物>对位取代物,如邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯。
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5.有关晶胞的计算
(1)晶体密度的计算:
(2)晶体粒子与M、ρ之间的关系:
若1个晶胞中含有x个粒子,则1 mol晶胞中含有x mol粒子,其质量为xM g(设粒子的摩尔质量为M g·mol-1);又1个晶胞的质量为ρa3 g (晶胞的体积为a3 cm3,晶胞边长为a cm,晶胞的密度为ρ g·cm-3),则1 mol晶胞的质量为ρa3NA g(设NA为阿伏加德罗常数的值),因此有xM=ρa3NA。
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②分子(CN)2中键与键之间的夹角为180°,并有对称性,分子中每个原子最外层均满足8电子稳定结构,其结构式为　　　　　　　, 1个分子中含有　　　　个π键;(CN)2称为“拟卤素”,具有类似Cl2的化学性质,则(CN)2与NaOH水溶液反应的化学方程式为　?　 。
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(3)铜是重要的金属,广泛应用于电气、机械制造、国防等领域,铜的化合物在科学研究和工农业生产中有许多用途。
①CuSO4晶体中S原子的杂化方式为　　　　。?
②向CuSO4溶液中加入过量氨水,可生成[Cu(NH3)4]SO4,下列说法正确的是　　　　。?
A.氨气极易溶于水,是因为NH3分子和H2O分子之间形成3种不同的氢键
B.NH3分子和H2O分子,分子立体构型不同,氨气分子中N—H键的键角小于水分子中H—O键的键角
C.[Cu(NH3)4]SO4所含有的化学键有离子键、极性键和配位键
D.[Cu(NH3)4]SO4的组成元素中电负性最大的是氮元素
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例3(1)①C60和金刚石都是碳的同素异形体,两者相比较熔点高的是　　　　。?
②超高导热绝缘耐高温纳米氮化铝在绝缘材料中应用广泛,氮化铝晶体与金刚石类似,每个Al原子与　　　　个N原子相连,与同一个N原子相连的Al原子构成的立体构型为　　　　　　　　。?
③金属镍粉在CO气流中轻微加热,生成无色挥发性液态Ni(CO)4,其分子呈正四面体构型。试推测Ni(CO)4的晶体类型是　　　　　, Ni(CO)4易溶于下列　　　　　(填字母)。?
A.水 B.四氯化碳
C.苯 D.硫酸镍溶液
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④AlCl3在177.8 ℃时升华,蒸气或熔融状态以Al2Cl6形式存在。下列关于AlCl3的推断错误的是　　　　　(填字母)。?
A.氯化铝为共价化合物
B.氯化铝为离子化合物
C.氯化铝难溶于有机溶剂
D.Al2Cl6中存在配位键
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(2)硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料,其晶胞结构如图所示,该晶胞中硒原子的配位数为　　　　　;若该晶胞密度为ρ g·cm-3,硒化锌的摩尔质量为M g·mol-1。NA代表阿伏加德罗常数的值,则晶胞参数a为　　　 　　pm。?
?
?
?
?
?
硒化锌晶胞
答案:(1)①金刚石　②4　正四面体形　③分子晶体　BC　④BC
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解析:(1)①C60是分子晶体,金刚石是原子晶体,所以金刚石的熔点远远高于C60的。②由金刚石结构中每个C原子均以sp3杂化与其他4个C原子相连形成4个共价键构成正四面体结构可推测氮化铝中每个Al原子与4个N原子相连,与同一个N原子相连的Al原子构成正四面体。③由挥发性液体可知Ni(CO)4是分子晶体,由正四面体构型可知Ni(CO)4是非极性分子。④由AlCl3易升华可知AlCl3是分子晶体,Al—Cl键不属于离子键,应该为共价键,Al原子最外层3个电子全部成键,形成3个Al—Cl σ键,无孤电子对,是非极性分子,易溶于有机溶剂,Al有空轨道,与Cl的孤电子对能形成配位键,A、D两项正确。
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1.(2019全国Ⅰ改编)在普通铝中加入少量Cu和Mg后,形成一种被称为拉维斯相的MgCu2微小晶粒,其分散在Al中可使得铝材的硬度增加、延展性减小,形成所谓“坚铝”,是制造飞机的主要材料。回答下列问题:
(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
　　　　　(填字母)。?
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(2)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是　　　　　、　　　　　。乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子,其原因是　　　　　　　　　　　,其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是　　　　　(填“Mg2+”或“Cu2+”)。?
(3)一些氧化物的熔点如下表所示:
解释表中氧化物之间熔点差异的原因?? 　。?
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(4)图(a)是MgCu2的拉维斯结构,Mg以金刚石方式堆积,八面体空隙和半数的四面体空隙中,填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见,Cu原子之间最短距离x=　 pm, Mg原子之间最短距离y=　　　　　pm。设阿伏加德罗常数的值为NA,则MgCu2的密度是　　　　　g·cm-3(列出计算表达式)。?
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答案:(1)A
(2)sp3　sp3　乙二胺的两个N原子提供孤电子对给金属离子形成配位键　Cu2+
(3)Li2O、MgO为离子晶体,P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgO>Li2O。分子间作用力(相对分子质量)P4O6>SO2
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2.(2018全国Ⅱ改编)硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如下表所示:
回答下列问题:
(1)基态Fe原子价电子的电子排布图(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。?
(2)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是　　　　　　。?
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(3)图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(4)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为　　　形,其中共价键的类型有　　　　　种;固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为　　　　　　。
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答案:(1) 　哑铃
(2)H2S
(3)S8的相对分子质量大,分子间范德华力强
(4)平面三角　2　sp3
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4.(2018全国Ⅰ节选)Li是密度最小的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。回答下列问题:
(1)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间构型是　　　　　　　、中心原子的杂化形式为　　　　　　　。LiAlH4中,存在　　　　(填字母)。?
A.离子键 B.σ键
C.π键 D.氢键
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(2)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的Born-Haber循环计算得到。
可知,Li原子的第一电离能为　 　　　kJ·mol-1,O=O键键能为
　　　　　 kJ·mol-1,Li2O晶格能为　　　　　 kJ·mol-1。?
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(3)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为　　　　　g·cm-3 (列出计算式)。?
答案:(1)正四面体　sp3　AB
(2)520　498　2 908
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5.(2018全国Ⅲ)锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。回答下列问题:
(1)Zn原子核外电子排布式为　　　　　　　。?
(2)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)　　　　(填“大于”或“小于”)I1(Cu),原因是　?　 。
(3)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃),其化学键类型是　　　　　;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是　?　 。?
(4)《中华本草》等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中,阴离子立体构型为　　　　, C原子的杂化形式为　　　　　　　。?
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(5)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为　　　　　。六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为　　　　　　　　　 g·cm-3(列出计算式)。?
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答案:(1)[Ar]3d104s2
(2)大于　Zn的3d能级与4s能级为全满稳定结构,较难失电子
(3)离子键　ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小
(4)平面三角形　sp2
(5)六方最密堆积(A3型)