选修三物质结构与性质知识梳理+高考真题.docx
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选修三物质结构与性质知识梳理+高考真题
学案17 物质结构与性质
[高考关键词] 1.电子排布式、电子排布图。
2.电离能、电负性变化规律。
3.极性键和非极性键、σ键和π键。
4.分子空间构型、杂化轨道、价层电子对互斥、等电子体。
5.分子间作用力、氢键。
6.晶体模型、晶胞中微粒个数和相对位置。
核心考点回扣
1.原子结构与性质
（1）原子序数为24的元素原子的基态原子
①核外电子排布式为__________________，价电子排布式是____________；
②有________个电子层，________个能级；有______个未成对电子；
③在周期表中的位置是第______周期第____族。
（2）试用“>”、“<”或“＝”表示元素C、N、O、Si的下列关系：
①第一电离能：
_____________________________________________（用元素符号表示，下同）。
②电负性：
_____________________________________________________________________。
③非金属性：
___________________________________________________________________。
2.分子结构与性质
分析下列化学式，选出划线元素符合要求的物质：
A.C2H2 B.H2O C.BeCl2 D.CH4 E.C2H4F.N2H4
（1）既有σ键，又有π键的是________。
（2）sp3杂化的是________；sp2杂化的是________；sp杂化的是________。
（3）分子构型为正四面体的是__________，为“V”形的是________，为直线形的是________。
（4）分子间能形成氢键的物质是________，能作配体形成配位键的是________。
（5）含有极性键的非极性分子是____________。
3.晶体结构与性质
（1）如图为NaCl晶胞示意图，边长为acm，在1mol的晶胞中，
①含有________个Na＋，1个Na＋周围与其距离最近并且距离相等的Cl－有________个，形成________构型；
②NaCl的密度为________________________________________________________________。
（2）用“>”、“<”或“＝”表示下列物质的熔沸点关系：
①H2O________H2S ②CH4________CCl4
③Na________Mg④CaO________MgO
⑤金刚石________石墨⑥SiO2________CO2
4.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
（1）基态Mn2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5（ ）
（2）含有非极性键的分子不一定是非极性分子（ ）
（3）原子晶体的熔沸点一定大于离子晶体（ ）
（4）金属晶体的熔沸点不一定大于分子晶体（ ）
（5）元素的电负性：
Al>Si（ ）
（6）金属键具有方向性和饱和性（ ）
（7）SiO2和CO2都是非极性分子（ ）
（8）沸点：
H2O>NH3>PH3（ ）
（9）氧的电子排布图[He]
（ ）
（10）CS2分子中σ键与π键数目之比为2∶1（ ）
高考题型1 核外电子排布与元素性质
1.（2015·高考题组合）按要求完成下列填空：
（1）[2015·全国卷Ⅰ，37
（1）]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。
（2）[2015·全国卷Ⅱ，37
（1）]O、Na、P、Cl四种元素中电负性最大的是________（填元素符号），其中磷原子的核外电子排布式为________。
（3）[2015·福建理综，31
（1）（3）①]CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为________________________________________________________________________；
基态Ni原子的电子排布式为____________________，该元素位于元素周期表的第________族。
（4）[2015·海南，19－Ⅱ
（1）]钒在元素周期表中的位置为________________，其价层电子排布图为________________________________________________________________________。
2.（2013·高考题组合）按要求完成下列填空：
（1）[2013·新课标全国卷Ⅰ，37
（1）]基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为________，该能层具有的原子轨道数为________、电子数为________。
（2）[2013·福建理综，31
（1）
（2）②]依据第2周期元素第一电离能的变化规律，参照下图中B、F元素的位置，用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。
基态铜原子的核外电子排布式为_________________________________________________。
（3）[2013·新课标全国卷Ⅱ，37
（1）
（2）改编]Ni2＋的价层电子排布图为__________________________。
F、K、Fe、Ni四种元素中的第一电离能最小的是________，电负性最大的是________。
（填元素符号）
1.基态原子核外电子排布常见表示方法及易错点
（1）表示方法（以硫原子为例）
表示方法
举例
原子结构示意图
电子式
电子排布式
1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4
电子排布图
（2）常见错误防范
①电子排布式
a.3d、4s书写顺序混乱
如：
b.违背洪特规则特例
如：
②电子排布图
2.电离能和电负性
（1）元素第一电离能的周期性变化规律
①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。
②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。
③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）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
①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。
②特性：
同周期主族元素，第ⅡA族（ns2）全充满、ⅤA族（np3）半充满，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的ⅢA和ⅥA族元素。
③方法：
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的电负性比较：
a.HClO中Cl为＋1价、O为－2价，可知O的电负性大于Cl；b.Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物，可知O的电负性大于Cl。
考向1 由元素符号或原子序数直接书写或判断
1.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相同且电负性最小的元素是________；27号元素价层电子排布式为________，它位于第________周期第________族，其化学符号是________，有________个成单电子。
2.过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色，与其d轨道电子排布有关。
一般而言，为d0或d10排布时，无颜色；为d1～d9排布时，有颜色，如[Co（H2O）6]2＋显粉红色。
据此判断[Mn（H2O）6]2＋______颜色（填“无”或“有”）。
3.C、Si、N元素的电负性由大到小的顺序是__________________________________________；
C、N、O、F元素的第一电离能由大到小的顺序是____________________。
4.根据题目要求写出下列有关的电子排布式：
（1）Se原子核外M层的电子排布式为__________。
（2）基态B原子的电子排布式为____________。
（3）将乙炔通入[Cu（NH3）2]Cl溶液生成Cu2C2红棕色沉淀。
Cu＋基态核外电子排布式为________________。
5.
（1）N、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
……
Ia/kJ·mol－1
578
1817
2745
11578
……
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
C.其单质可作为半导体材料
D.能形成稳定氢化物GeH4
考向2 由元素的结构特点和在周期表中的位置判断
6.现有五种元素，其中A、B、C为短周期主族元素，D、E为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。
请根据下列相关信息，回答问题。
A.元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素
B.元素原子的核外p电子数比s电子数少1
C.原子的第一至第四电离能分别是：
I1＝738kJ·mol－1 I2＝1451kJ·mol－1 I3＝7733kJ·mol－1 I4＝10540kJ·mol－1
D.是前四周期中电负性最小的元素
E.在周期表的第七列
（1）已知BA5为离子化合物，写出其电子式__________。
（2）B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________状。
（3）某同学根据上述信息，推断C基态原子的核外电子排布图为
该同学所画的电子排布图违背了________。
（4）E位于________族，________区，价电子排布式为__________。
（5）检验D元素的方法是________，请用原子结构的知识解释产生此现象的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
7.A、B、C、D、E代表5种元素。
请回答下列问题：
（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________。
（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的元素符号为________。
（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______________________________________________________________________。
（4）E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，E的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为_________________________________________。
高考题型2 分子的结构与性质
1.（2015·高考题组合）按要求回答下列问题。
（1）[2015·全国卷Ⅰ，37
（2）（3）]①碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是
________________________________________________________________________。
②CS2分子中，共价键的类型有___________________________________________________，
C原子的杂化轨道类型是________，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）[2015·江苏，21－（A）
（2）（3）]①CH3COOH中C原子轨道杂化类型为________________；
1molCH3COOH分子含有σ键的数目为________。
②与H2O互为等电子体的一种阳离子为__________（填化学式）；H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为__________________________________。
（3）[2015·海南，19－Ⅱ（3）（4）]①V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。
SO2分子中S原子价层电子对数是________对，分子的立体构型为________；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为________；SO3的三聚体环状结构如图1所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为________；该结构中S—O键长有两类，一类键长约140pm，另一类键长约160pm，较短的键为________（填图1中字母），该分子中含有________个σ键。
②V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠（Na3VO4），该盐阴离子的立体构型为________；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图2所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为__________________。
2.[2015·山东理综，33
（2）（3）（4）]氟在自然界中常以CaF2的形式存在。
（2）CaF2难溶于水，但可溶于含Al3＋的溶液中，原因是
____________________________________________________________（用离子方程式表示）。
已知AlF
在溶液中可稳定存在。
（3）F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为________，其中氧原子的杂化方式为__________。
（4）F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。
已知反应Cl2（g）＋3F2（g）===2ClF3（g）
ΔH＝－313kJ·mol－1，F—F键的键能为159kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为242kJ·mol－1，则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol－1。
ClF3的熔、沸点比BrF3的________（填“高”或“低”）。
1.共价键
（1）分类
②配位键：
形成配位键的条件是成键原子一方（A）能够提供孤电子对，另一方（B）具有能够接受孤电子对的空轨道，可表示为A→B。
（2）描述共价键的参数
2.用价层电子对互斥理论判断分子空间构型
（1）价层电子对互斥模型说的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型，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。
分子或离子
中心原子的孤电子对数
分子或离子的价层电子对数
电子对空间构型
分子或离子的立体构型
CO2
0
2
直线形
直线形
SO2
1
3
平面三角形
V形
H2O
2
4
正四面体形
V形
BF3
0
3
平面三角形
平面三角形
CH4
0
4
正四面体形
正四面体形
NH
0
4
正四面体形
正四面体形
NH3
1
4
正四面体形
三角锥形
（2）运用价层电子对互斥模型可预测分子或离子的立体结构，但要注意判断其价层电子对数，对ABm型分子或离子，其价层电子对数的判断方法为n＝
注意：
①氧族元素的原子作为中心原子A时提供6个价电子，作为配位原子B时不提供价电子；
②若为分子，电荷数为0；
③若为阳离子，则减去电荷数，如NH
，n＝
＝4；
④若为阴离子，则加上电荷数，如SO
，n＝
＝4。
3.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NH3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。
考向1 分子空间构型与杂化轨道、价层电子对互斥模型的关系
1.肼（N2H4）分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物，则NH3分子的空间构型是________；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是__________。
2.甲醛（H2C===O）在Ni催化作用下加氢可得甲醇（CH3OH），甲醇分子内C原子的杂化方式为________，甲醇分子内的O—C—H键角________（填“大于”、“等于”或“小于”）甲醛分子内的O—C—H键角。
3.H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采用______杂化。
H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为_____________________________________________________。
4.I
属于多卤素阳离子，根据VSEPR模型推测I
的空间构型为________，中心原子杂化类型为________。
5.
（1）S单质的常见形式为S8，其环状结构如图所示，S原子采用的轨道杂化方式是________________。
（2）H2Se的酸性比H2S________（填“强”或“弱”）；气态SeO3分子的立体构型为__________，SO
离子的立体构型为____________。
得分技巧
熟记常见杂化轨道类型与分子构型规律
杂化轨道类型
参加杂化的原子轨道
分子构型
示例
sp
1个s轨道，1个p轨道
直线形
CO2、BeCl2、HgCl2
sp2
1个s轨道，2个p轨道
平面三角形
BF3、BCl3、HCHO
sp3
1个s轨道，3个p轨道
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）
考向2 共价键类型与分子性质
6.
（1）下列物质变化，只与范德华力有关的是________。
A.干冰熔化
B.乙酸汽化
C.乙醇与丙酮混溶
D.
E.碘溶于四氯化碳
F.石英熔融
（2）下列物质中，只含有极性键的分子是__________，既含离子键又含共价键的化合物是______________；只存在σ键的分子是________，同时存在σ键与π键的分子是________。
A.N2 B.CO2 C.CH2Cl2 D.C2H4 E.C2H6F.CaCl2 G.NH4Cl
7.过渡金属配合物Ni（CO）n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，则n＝__________。
CO与N2结构相似，CO分子内σ键与π键个数之比为________。
8.
（1）在①SiO
、②SO
、③CH3OH、④CS2、⑤CCl4五种微粒中，中心原子采取sp3杂化的有________（填序号，下同），分子中所有的原子均在同一平面的有__________，CS2属于__________（填“极性”或“非极性”）分子。
（2）利用CO可以合成化工原料COCl2、配合物Fe（CO）5等。
①COCl2分子的结构式为
，每个COCl2分子内含有______个σ键，________个π键。
其中心原子采取______杂化轨道方式，COCl2分子的空间构型为______________________。
②Fe（CO）5在一定条件下发生分解反应：
Fe（CO）5===Fe（s）＋5CO↑，反应过程中，断裂的化学键只有________键，形成的化学键是______________。
9.
（1）BF3与一定量的水形成（H2O）2·BF3晶体Q，Q在一定条件下可转化为R：
晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及____________（填序号）。
a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.金属键 e.氢键
f.范德华力
（2）已知苯酚（
）具有弱酸性，其Ka＝1.1×10－10；水杨酸第一级电离形成的离子
能形成分子内氢键。
据此判断，相同温度下电离平衡常数Ka2（水杨酸）________（填“＞”或“＜”）Ka（苯酚），其原因是_________________________________。
得分技巧
氢键的存在及对物质性质的影响
（1）关于氢键：
由已经和电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间形成的作用力。
表示为A—H…B—（A、B为N、O、F，—表示共价键，…表示氢键）。
氢键不属于化学键，属于一种较弱的作用力，其大小介于范德华力和化学键之间。
氢键实质上也是一种静电作用。
氢键存在于水、醇、羧酸、酰胺、氨基酸、蛋白质、结晶水合物等中。
（2）氢键对物质性质的影响：
①溶质分子和溶剂分子间形成氢键，溶解度骤增。
如氨气极易溶于水；②分子间氢键的存在，使物质的熔沸点升高；③有些有机物分子可形成分子内氢键，则此时的氢键不能使物质的熔沸点升高。
高考题型3 晶体结构及简单计算
1.[2015·全国卷Ⅰ，37（4）（5）]（4）CO能与金属Fe形成Fe（CO）5，该化合物熔点为253K，沸点为376K，其固体属于________晶体。
（5）碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：
①在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C原子。
②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接________个六元环，六元环中最多有________个C原子在同一平面。
2.[2015·全国卷Ⅱ，37
（2）（5）]A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－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。
回答下列问题：
（2）单质A有两种同素异形体，其中沸点高的是________（填分子式），原因是________________________________________________________________________；
A和B的氢化物所属的晶体类型分别为____________和________。
（5）A和B能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a＝0.566nm，F的化学式为________；晶胞中A原子的配位数为________；列式计算晶体F的密度（g·cm－3）_____________________________________________________________________________________________。
3.（2014·组合高考题）按要求回答下列问题：
（1）[2014·江苏，21—（A）（5）]Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。
铜晶胞结构如图所示，铜晶体中每个铜原子周围距离最
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