1、专题十六 物质结构与性质(选考)题点剖析 题点 1 对基态原子核外电子排布及元素性质的考查【真题导航】1按要求回答下列问题：(1)基态氮原子的价电子排布式是_。2011福建理综，30(1)(2)氧元素基态原子核外未成对电子数为_个。2011山东理综，32(1)(3)C、N、O 三种元素第一电离能从大到小的顺序是_。2011福建理综，30(2)方法指导(1)基态氮原子的价电子排布式是 2s22p3。(2)氧元素核外有 8 个电子，其基态原子核外电子排布为1s22s22p4，所以氧元素基态原子核外未成对电子数为 2 个。(3)N 原子 p 轨道处于半充满状态，能量较低，因而第一电离能比 O 大。C
2、、N、O 三种元素第一电离能从大到小的顺序是NOC。答案(1)2s22p3(2)2(3)NOC聚焦题点 有关基态原子核外电子排布及元素性质的考查，主要涉及常见元素的基态电子排布式、价电子排布式，A 族、A 族的第一电离能的特点。载体透析 1.基态原子的核外电子排布(1)排布规律能量最低原理：原子核外电子优先占据能量最低的原子轨道，如 Ge：1s22s22p63s23p63d104s24p2。泡利原理：每个原子轨道上最多容纳 2 个自旋状态不同的原子。洪特规则：原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同。洪特规则特例：能量相同的轨道处于全充满、半充满或
3、全空的状态时原子是比较稳定的。如Cr：1s22s22p63s23p63d44s2()Cr：1s22s22p63s23p63d54s1()Cu：1s22s22p63s23p63d94s2()Cu：1s22s22p63s23p63d104s1()(2)表示形式电子排布式：用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数。如 K：1s22s22p63s23p64s1 或Ar4s1。电子排布图：每个小框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子，如碳原子：2元素第一电离能的周期性变化(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。
4、(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。3电负性 元素原子的电负性越大，原子吸引键合电子的能力越强。同一周期，主族元素的电负性从左到右逐渐增大；同一主族，元素的电负性从上到下逐渐减小。【对点集训】1A、B、C、D、E 代表 5 种元素。请填空：(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
5、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_。解析(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，则其价电子构型为 2s22p3，元素符号为 N；(2)B 元素的负一价离子的电子层结构与氩相同，则 B 为 Cl 元素，C 元素的正一价离子的电子层结构与氩相同，则 C 为 K元素；(3)D
6、元素的正三价离子的 3d 能级为半充满，即三价阳离子的构型为 3d5，则原子的价电子构型为 3d64s2，元素符号是 Fe，基态原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2；(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即价电子构型为 3d104s1，所以它的元素符号为 Cu，其基态原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1。答案(1)N(2)Cl K(3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2(或Ar3d64s2)(4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1)2按要求填空：(1
7、)第 26 号元素原子的核外电子排布式是_，它位于第_周期第_族，其化学符号是_，有_个成单电子。(2)第三周期中，3p 轨道半充满的元素是_，3s 轨道半充满的元素是_，3s 电子数与 3p 电子数相同的元素是_，3p 电子数为 2s 电子数 2 倍的元素是_，电负性最大的元素是_，第一电离能最大的元素是_(填元素符号)。答案(1)1s22s22p63s23p63d64s2 四 Fe 4(2)P Na Si S Cl Ar题点 2 对分子结构与价键模型的考查【真题导航】2(1)2011福建理综，30(3)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
8、氢化物。NH3 分子的空间构型是_；N2H4 分子中氮原子轨道的杂化类型是_。肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是N2O4(l)2N2H4(l)=3N2(g)4H2O(g)H1 038.7 kJmol1若该反应中有 4 mol NH 键断裂，则形成的 键有_mol。肼能与硫酸反应生成 N2H6SO4。N2H6SO4 晶体类型与硫酸铵相同，则 N2H6SO4 的晶体内不存在_(填标号)。a离子键 b共价键c配位键 d范德华力(2)2011山东理综，32(2)H2O 分子内的 OH 键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为_。的沸点比高，原因是_。(3)2011山东理综，32(3)H可与 H2O
9、形成 H3O，H3O中 O原子采用_杂化。H3O中 HOH 键角比 H2O 中HOH 键角大，原因为_。方法指导(1)NH3 的空间构型是三角锥形，N2H4 分子可看作两个 NH3 分子脱去一个 H2 分子所得，氮原子采用 sp3 杂化方式结合。1 mol N2 中含有 2 mol 键，4 mol NH 键断裂即有 1 mol N2H4 反应，生成 1.5 mol N2，则形成 3 mol 键。硫酸铵晶体是离子晶体，则 N2H6SO4 晶体也是离子晶体，内部不含有范德华力。(2)水分子内的 OH 键为化学键，氢键为分子间作用力；存在分子间氢键，存在分子内氢键，分子间氢键主要影响物质的熔、沸点(
10、升高)。(3)H2O、H3O中的 O 原子均采取 sp3 杂化，孤电子对对成键电子对具有排斥作用，而孤电子对数多的 H2O 中排斥力大，键角小。答案(1)三角锥形 sp3 杂化 3 d(2)OH 键、氢键、范德华力 形成分子内氢键，而形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大(3)sp3 H2O 中 O 原子上有 2 对孤电子，而 H3O中 O 原子上只有 1对孤电子，排斥力较小聚焦题点 对分子结构与价键模型的考查，主要涉及用杂化轨道理论或价层电子对互斥理论判断典型分子、离子的空间几何构型；以及原子间的成键方式、分子间作用力对物质性质的影响等。载体透析 1.共价键(1)分类 配位键：形成配位
11、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 AB。(2)描述共价键的参数：键参数键能键长键角2分子的立体结构(1)价层电子对互斥理论几种分子或离子的立体构型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分子或离子的立体构型名称CO202直线形SO213V 形H2O24V 形BF303平面三角形CH404正四面体形NH404正四面体形NH314三角锥形拓展延伸 ABn 型化合物，中心原子 A 孤电子对数(p)及价层电子对数 q 的计算方法：(1)pA的价电子数nk2(注：k 为配体系数，H、Cl、Br 等 k1，O、S 的 k2)(2
12、)qpn(2)杂化轨道理论常见杂化轨道类型与分子构型规律3.氢键对物质性质的影响(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 AHB(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：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。分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高。有些有机物分子可形成分子内氢键，此时的氢键不能使物质的溶、沸
13、点升高。【对点集训】3(2010海南，19改编)下列描述中正确的是()CS2 为 V 形的极性分子ClO3 的空间构型为平面三角形SF6 中有 6 对完全相同的成键电子对SiF4 和 SO23 的中心原子均为 sp3 杂化A B CD解析 CS2 与 CO2 的构型相同，为直线形，错误；中心原子 Cl 有一对孤对电子，所以为三角锥形，错误；S 原子最外层有 6 个电子，正好与 6 个 F 原子形成 6 个共价键，正确；SiF4 中 Si 有 4 个 键，SO23 中 S 原子形成 3 个 键和一对孤对电子，所以 Si、S 均是 sp3 杂化，正确。D4按要求回答下列问题：(1)碳纳米管由单层或
14、多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石墨晶体，每个碳原子通过_杂化与周围碳原子成键，多层碳纳米管的层与层之间靠_结合在一起。(2)CH4 中共用电子对偏向 C，SiH4 中共用电子对偏向 H，则 C、Si、H 的电负性由大到小的顺序为_。(3)用价层电子对互斥理论推断 SnBr2 分子中 SnBr 键的键角_120(填“”、“HSi(3)离子晶体分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等沸点很高，汞、铯等沸点很低。(2)原子晶体由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短、键能大，晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石碳化硅硅。(3)离子晶体一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间
15、的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgOMgCl2NaClCsCl。(4)分子晶体分子间作用力越大，物质的熔、沸点就越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常的高。如 H2OH2TeH2SeH2S。组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如 SnH4GeH4SiH4CH4。组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如 CON2，CH3OHCH3CH3。(5)金属晶体金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：NaMg离子晶体金属晶体分子晶体总是成立的。离 子 晶 体 的 熔 点 不 一 定 低
16、于 原 子 晶 体，如 熔 点：MgOSiO2。金属晶体的熔点不一定高于分子晶体，如熔点：SHg(Hg常温下为液体)。5认为形成氢键，物质的熔、沸点一定升高。分子间氢键的存在使物质的熔、沸点升高，但形成的氢键是分子内氢键时，物质的熔、沸点并不升高。命题预测 1下列有关电负性的说法中正确的是()A主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大B在元素周期表中，元素的电负性从左到右越来越大C金属元素的电负性一定小于非金属元素的电负性D在形成化合物时，电负性越小的元素越容易呈现正价解析 本题考查了电负性的有关应用。主族元素原子的电离能、电负性变化趋势基本相同，但电离能有特例，如电负性：ON，但第
17、一电离能：NO，A 错误；B、C选项没有考虑过渡元素的情况。D2关于苯分子结构的研究经历了很长时间，著名科学家凯库勒最先提出了凯库勒结构式，并较好地解释了苯的一些性质。但随着理论研究的不断深入，杂化轨道理论可以更好地来解释苯分子的结构和性质。以下有关苯分子结构的说法，错误的是()A苯分子中每个碳原子的原子轨道都发生 sp2 杂化，形成夹角为 120的三个 sp2 杂化轨道B每个碳原子的一个 sp2 杂化轨道采用“肩并肩”的方式重叠，形成一个大 键C苯分子中存在 6 个 CC 键和 6 个 CH 键D乙烷、乙烯、乙炔分子中，碳原子轨道杂化方式和苯相同的只有乙烯解析 苯分子中每个碳原子采取 sp2
18、 杂化，两个 sp2 杂化轨道上的电子分别与邻近的两个碳原子上的电子配对形成 键，另一个 sp2 杂化轨道上的电子与 H 形成 键。剩下一个未参与杂化的 2p 轨道上的电子与其他 5 个同种情况下的电子共同组成了 6 电子的大 键，使结构更加稳定，sp2 杂化键角为 120，所以 A 对；每个键形成 3 个 键，碳碳之间共 6 个，碳氢之间 6 个，C 对；乙烯中的 C 原子采取 sp2 杂化，D 对。答案 B3下列有关化学键和晶体的叙述中错误的是()A稀有气体的原子能形成分子晶体B金属晶体的熔、沸点不一定很高C分子晶体中，分子间作用力越大分子越稳定D离子晶体中一定存在离子键解析 分子晶体中，
19、分子中原子间结合力越大，分子晶体越稳定，分子的稳定性与分子间作用力没有关系。C4金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体，即在立方体的 8 个顶点各有一个金原子，各个面的中心各有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共有(如图)。(1)金晶体每个晶胞中含有_个金原子。(2)下面有关金属晶体的叙述不正确的是()A金属晶体的熔、沸点之间的差距是由于金属的阳离子的半径大小不同B金属晶体具有延展性的原因是密堆积层的阳离子容易发生滑动，但不会破坏密堆积的排列方式，也不会破坏金属键C金属晶体能传热的原因是金属晶体中含自由移动的电子D金属的热导率随温度升高而降低是由于自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞
20、解析(1)在每个面心立方体中，每个顶点上的金原子属 8 个晶胞所共有，因此每个原子有 1/8 属于该晶胞；每个面的中心金原子有 1/2 属于该晶胞。所以每个晶胞中的金原子数81/861/24。(2)金属晶体的熔、沸点之间的差距是由于金属键的强弱不同。答案(1)4(2)A5生物质能是一种洁净、可再生的能源。生物质气(主要成分为 CO、CO2、H2 等)与 H2 混合，催化合成甲醇是利用生物质能的方法之一。(1)上述反应的催化剂含有 Cu、Zn、Al 等元素。写出基态Zn 原子的核外电子排布式：_。(2)根据等电子原理，写出 CO 分子的结构式：_。(3)甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛与新制 Cu(OH)2 的碱性溶液反应生成 Cu2O 沉淀。甲醇的沸点比甲醛的高，其主要原因是_；甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为_。甲醛分子的空间构型是_；1 mol 甲醛分子中 键的数目为_。在 1 个 Cu2O 晶胞中(结构如图所示)，所包含的 Cu 原子数目为_。答案(1)1s22s22p63s23p63d104s2 或Ar3d104s2(2)CO(或 OC)(3)甲醇分子之间能形成氢键 sp2 杂化平面三角形 3NA 4返 回
