高考化学二轮复习 高频考点精讲 高频考点31 原子结构与性质课件

一、原子结构与性质一、原子结构与性质1基态原子的核外电子排布基态原子的核外电子排布(1)排布规律排布规律能量最低原理能量最低原理原子核外电子先占有能量最低的原子轨道原子核外电子先占有能量最低的原子轨道泡利不相容原理泡利不相容原理每个原子轨道中最多只能容纳每个原子轨道中最多只能容纳2个自旋状态不个自旋状态不同的电子同的电子洪特规则洪特规则原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，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，且自旋状态电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同相同原子结构与性质原子结构与性质说明说明：能量相同的原子轨道在全充满、半充满和全空状态时，体系能量较低，原子：能量相同的原子轨道在全充满、半充满和全空状态时，体系能量较低，原子较稳定。较稳定。(2)表示形式表示形式核外电子排布式，如核外电子排布式，如Cr：1s22s22p63s23p63d54s1，可简化为，可简化为Ar3d54s1。价层电子排布式：如价层电子排布式：如Fe：3d64s2。电子排布图又称轨道表示式：如电子排布图又称轨道表示式：如O：(3)基态原子核外电子排布表示方法中的常见误区基态原子核外电子排布表示方法中的常见误区在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：当出现当出现d轨道时，虽然电子按轨道时，虽然电子按ns、(n1)d、np的顺序填充，的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把但在书写电子排布式时，仍把(n1)d放在放在ns前，如前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确，正确，Fe：1s22s22p63s23p64s23d6错误。错误。注意元素电子排布式、简化电子排布式、元素价电子排布式注意元素电子排布式、简化电子排布式、元素价电子排布式的区别与联系。如的区别与联系。如Fe的电子排布式：的电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2；简；简化电子排布式：化电子排布式：Ar3d64s2；价电子排布式：；价电子排布式：3d64s2。2第一电离能、电负性第一电离能、电负性二、分子结构与性质二、分子结构与性质1共价键共价键 配位键：形成配位键的条件是成键原子一方配位键：形成配位键的条件是成键原子一方(A)能够提供孤能够提供孤电子对，另一方电子对，另一方(B)具有能够接受孤电子对的空轨道，可表示具有能够接受孤电子对的空轨道，可表示为为AB。(2)键和键和键的判断方法：键的判断方法：共价单键全为共价单键全为键，双键中有一个键，双键中有一个键和一个键和一个键，三键中有键，三键中有一个一个键和两个键和两个键。键。2杂化轨道杂化轨道(1)方法：判断分子或离子中中心原子的杂化轨道类型方法：判断分子或离子中中心原子的杂化轨道类型看中心原子有没有形成双键或三键。如果有看中心原子有没有形成双键或三键。如果有1个三键，则其个三键，则其中有中有2个个键，用去了键，用去了2个个p轨道，则为轨道，则为sp杂化；如果有杂化；如果有1个双个双键则其中有键则其中有1个个键，则为键，则为sp2杂化；如果全部是单键，则为杂化；如果全部是单键，则为sp3杂化。杂化。由分子的空间构型结合价层电子对互斥理论判断。没有填由分子的空间构型结合价层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，充电子的空轨道一般不参与杂化，1对孤电子对占据对孤电子对占据1个杂化个杂化轨道。如轨道。如NH3为三角锥形，且有一对孤电子对，即为三角锥形，且有一对孤电子对，即4条杂化轨条杂化轨道应呈正四面体形，为道应呈正四面体形，为sp3杂化。杂化。(2)识记：常见杂化轨道类型与分子构型识记：常见杂化轨道类型与分子构型3.三种作用力及对物质性质的影响三种作用力及对物质性质的影响 范德华力范德华力氢键氢键共价键共价键作用微粒作用微粒分子分子H与与N、O、F原子原子强度比较强度比较共价键氢键范德华力共价键氢键范德华力影响因素影响因素组成和结构相似的组成和结构相似的物质，相对分子质物质，相对分子质量越大，范德华力量越大，范德华力越大越大形成氢键元素的形成氢键元素的电负性电负性原子半径原子半径对性质对性质的影响的影响影响物质的熔、沸影响物质的熔、沸点、溶解度等物理点、溶解度等物理性质性质分子间氢键使熔、分子间氢键使熔、沸点升高，溶解沸点升高，溶解度增大度增大键能越大，稳键能越大，稳定性越强定性越强三、晶体结构与性质三、晶体结构与性质1明确晶体类型的明确晶体类型的2种判断方法种判断方法(1)据各类晶体的概念判断，即根据构成晶体的粒子和粒子间据各类晶体的概念判断，即根据构成晶体的粒子和粒子间的作用力类别进行判断。如由分子通过分子间作用力的作用力类别进行判断。如由分子通过分子间作用力(范德华范德华力、氢键力、氢键)形成的晶体属于分子晶体；由原子通过共价键形成形成的晶体属于分子晶体；由原子通过共价键形成的晶体属于原子晶体；由阴、阳离子通过离子键形成的晶体的晶体属于原子晶体；由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体，由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的属于离子晶体，由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体，或由金属原子形成的晶体属于金属晶体。晶体属于金属晶体，或由金属原子形成的晶体属于金属晶体。(2)据各类晶体的特征性质判断。如低熔、沸点的晶体属于分据各类晶体的特征性质判断。如低熔、沸点的晶体属于分子晶体；熔、沸点较高，且在水溶液中或熔化状态下能导电子晶体；熔、沸点较高，且在水溶液中或熔化状态下能导电的晶体属于离子晶体；熔、沸点很高，不导电，不溶于一般的晶体属于离子晶体；熔、沸点很高，不导电，不溶于一般溶剂的晶体属于原子晶体；能导电、传热、具有延展性的晶溶剂的晶体属于原子晶体；能导电、传热、具有延展性的晶体属于金属晶体。体属于金属晶体。2突破晶体熔、沸点高低的比较突破晶体熔、沸点高低的比较(1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律原子晶体离子晶体分子晶体原子晶体离子晶体分子晶体金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔点很高，汞、金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔点很高，汞、铯等熔点很低。铯等熔点很低。(2)原子晶体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，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。晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石碳化硅硅。(3)离子晶体离子晶体一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其晶体的熔、沸点就越高，如熔点：子间的作用力就越强，其晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgONaClCsCl。(4)分子晶体分子晶体分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高。如晶体熔、沸点反常地高。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。越高。SnH4GeH4SiH4CH4。组成和结构不相似的分子晶体组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近相对分子质量接近)，分子的，分子的极性越大，其熔、沸点越高。如极性越大，其熔、沸点越高。如CON2，CH3OHCH3CH3。(5)金属晶体金属晶体金属离子半径越小，离子电荷数越多，金属键越强，金属熔、金属离子半径越小，离子电荷数越多，金属键越强，金属熔、沸点就越高。如熔、沸点：沸点就越高。如熔、沸点：AlMgNa。3晶胞中微粒数目的计算方法晶胞中微粒数目的计算方法均摊法均摊法熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目ANaCl(含含4个个Na，4个个Cl)B干冰干冰(含含4个个CO2)CCaF2(含含4个个Ca2，8个个F)D金刚石金刚石(含含8个个C)E体心立方体心立方(含含2个原子个原子)F面心立方面心立方(含含4个原子个原子)4晶胞求算晶胞求算靖宸靖宸(2)晶体微粒与晶体微粒与M、之间的关系之间的关系若若1个晶胞中含有个晶胞中含有x个微粒，则个微粒，则1 mol晶胞中含有晶胞中含有x mol微粒，其微粒，其质量为质量为xM g(M为微粒的相对原子质量为微粒的相对原子质量)；又；又1个晶胞的质量为个晶胞的质量为a3 g(a3为晶胞的体积，为晶胞的体积，a为晶胞边长或微粒间距离为晶胞边长或微粒间距离)，则，则1 mol晶胞晶胞的质量为的质量为a3 NA g，因此有，因此有xMa3 NA。考法指导考法指导【典例演示【典例演示1】 (2016全国全国卷卷)东晋华阳国志东晋华阳国志南中志卷四中已有关于白铜的记南中志卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜载，云南镍白铜(铜镍合金铜镍合金)闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题：回答下列问题：(1)镍元素基态原子的电子排布式为镍元素基态原子的电子排布式为_，3d能级上的未能级上的未成对电子数为成对电子数为_。以指定元素或物质为背景的多角度立体考查以指定元素或物质为背景的多角度立体考查(难度系数难度系数)(2)硫酸镍溶于氨水形成硫酸镍溶于氨水形成Ni(NH3)6SO4蓝色溶液。蓝色溶液。Ni(NH3)6SO4中阴离子的立体构型是中阴离子的立体构型是_。在在Ni(NH3)62中中Ni2与与NH3之间形成的化学键称为之间形成的化学键称为_，提供孤电子对的成键原子是提供孤电子对的成键原子是_。氨的沸点氨的沸点_(填填“高于高于”或或“低于低于”)膦膦(PH3)，原因是，原因是_；氨是；氨是_分子分子(填填“极性极性”或或“非极性非极性”)，中心，中心原子的轨道杂化类型为原子的轨道杂化类型为_。(3)单质铜及镍都是由单质铜及镍都是由_键形成的晶体；元素铜与镍的第键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为：二电离能分别为：ICu1 958 kJmol1、INi1 753 kJmol1，ICuINi的原因是的原因是_。(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。晶胞中铜原子与镍原子的数量比为晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_。若合金的密度为若合金的密度为d gcm3，晶胞参数，晶胞参数a_nm。由于由于NH3分子间可形成氢键，故分子间可形成氢键，故NH3的沸点高于的沸点高于PH3。NH3分子中，分子中，N原子形成原子形成3个个键，且有键，且有1个孤电子对，个孤电子对，N原子的轨道杂化类型为原子的轨道杂化类型为sp3，立体构型为三角锥形。由于，立体构型为三角锥形。由于空间结构不对称，空间结构不对称，NH3属于极性分子。属于极性分子。(3)Cu、Ni均属于金属晶体，它们均通过金属键形成晶体。因均属于金属晶体，它们均通过金属键形成晶体。因Cu元素基态原子的价层元素基态原子的价层电子排布式为电子排布式为3d104s1，3d能级全充满，较稳定，失去第能级全充满，较稳定，失去第2个电子较难，因此第二电离个电子较难，因此第二电离能能ICuINi。【考法训练【考法训练1】 (2017课标全国课标全国，35)研究发现，在研究发现，在CO2低压合成甲醇反应低压合成甲醇反应(CO23H2=CH3OHH2O)中，中，Co氧化物负载的氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，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：显示出良好的应用前景。回答下列问题：(1)Co基态原子核外电子排布式为基态原子核外电子排布式为_。元素元素Mn与与O中，第一电离能较大的是中，第一电离能较大的是_，基态原子核，基态原子核外未成对电子数较多的是外未成对电子数较多的是_。(2)CO2和和CH3OH分子中分子中C原子的杂化形式分别为原子的杂化形式分别为_和和_。(3)在在CO2低压合成甲醇反应所涉及的低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到种物质中，沸点从高到低的顺序为低的顺序为_，原因是原因是_。(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键中的化学键除了除了键外，还存在键外，还存在_。(5)MgO具有具有NaCl型结构型结构(如图如图)，其中阴离子采用面心立方最密，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，堆积方式，X射线衍射实验测得射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为的晶胞参数为a0.420 nm，则则r(O2)为为_nm。MnO也属于也属于NaCl型结构，晶胞参数型结构，晶胞参数为为a0.448 nm，则，则r(Mn2)为为_nm。解析解析(1)Co为为27号元素，号元素，Co的基态原子核外电子排布式为：的基态原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d74s2或或Ar3d74s2；金属性越强，第一电离能越小，而金属性：；金属性越强，第一电离能越小，而金属性：MnO，故第一电离能较大，故第一电离能较大的为的为O。Mn原子的价电子排布式为原子的价电子排布式为3d54s2，根据洪特规则，有，根据洪特规则，有5个未成对电子，而个未成对电子，而O原子的价电子排布式为原子的价电子排布式为2s22p4，仅有，仅有2个未成对电子，故基态原子核外未成对电子数个未成对电子，故基态原子核外未成对电子数较多的是较多的是Mn；(2)根据价层电子对互斥理论，根据价层电子对互斥理论，CO2中中C原子价层电子对数为原子价层电子对数为2，为，为sp杂化，而杂化，而CH3OH中中C原子的价层电子对数为原子的价层电子对数为4，为，为sp3杂化；杂化；(3)影响分子晶体沸点的因素有范德华力和氢键，影响分子晶体沸点的因素有范德华力和氢键，H2O与与CH3OH均为极性分子，均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多，故中氢键比甲醇多，故H2O的沸点高，的沸点高，CO2与与H2均为非极性分子，均为非极性分子，CO2相对分子质量较相对分子质量较大，范德华力大，沸点更高。大，范德华力大，沸点更高。答案答案(1)1s22s22p63s23p63d74s2或或Ar3d74s2OMn(2)spsp3(3)H2OCH3OHCO2H2水含氢键比甲醇中多；水含氢键比甲醇中多；CO2与与H2均为非极性分子，均为非极性分子，CO2相相对分子质量较大，范德华力大对分子质量较大，范德华力大(4)离子键、离子键、键键(5)0.148 0.076【典例演示【典例演示2】 (2016四川高考，四川高考，8)M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主为原子序数依次增大的短周期主族元素，族元素，Z是一种过渡元素。是一种过渡元素。M基态原子基态原子L层中层中p轨道电子数是轨道电子数是s轨道电子数的轨道电子数的2倍，倍，R是同周期元素中最活泼的金属元素，是同周期元素中最活泼的金属元素，X和和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物，大气污染物，Z的基态原子的基态原子4s和和3d轨道半充满。请回答下列问题：轨道半充满。请回答下列问题：(1)R基态原子的电子排布式是基态原子的电子排布式是_，X和和Y中电负性较大中电负性较大的是的是_(填元素符号填元素符号)。以推断元素为背景的以推断元素为背景的“拼盘式拼盘式”考查考查(难度系数难度系数)(2)X的氢化物的沸点低于与其组成相似的的氢化物的沸点低于与其组成相似的M的氢化的氢化物，其原因是物，其原因是_。(3)X与与M形成的形成的XM3分子的空间构型是分子的空间构型是_。(4)M和和R所形成的一种离子化合物所形成的一种离子化合物R2M晶体的晶胞晶体的晶胞如图所示，则图中黑球代表的离子是如图所示，则图中黑球代表的离子是_(填离填离子符号子符号)。(5)在稀硫酸中，在稀硫酸中，Z的最高价含氧酸的钾盐的最高价含氧酸的钾盐(橙色橙色)氧化氧化M的一种的一种氢 化 物 ，氢 化 物 ， Z被 还 原 为 被 还 原 为 3价 ， 该 反 应 的 化 学 方 程 式 是价 ， 该 反 应 的 化 学 方 程 式 是_。解析解析M基态原子的核外电子排布式为基态原子的核外电子排布式为1s22s22p4，为氧元素，为氧元素，R为钠元素，为钠元素，X的原子的原子序数大于序数大于R，为硫元素，则，为硫元素，则Y为氯元素，为氯元素，Z基态原子的核外电子排布式为基态原子的核外电子排布式为Ar3d54s1，为为24号元素铬。号元素铬。(1)11号元素钠的基态原子的电子排布式为号元素钠的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s1。同一周期元。同一周期元素，随原子序数递增，电负性增大，素，随原子序数递增，电负性增大，Cl的电负性强于的电负性强于S。(2)H2S分子间不存在氢键，分子间不存在氢键，H2O分子间存在氢键，所以分子间存在氢键，所以H2O的沸点高于的沸点高于H2S。(3)SO3的价层电子对数为的价层电子对数为3，无孤对，无孤对电子，为平面正三角形。电子，为平面正三角形。答案答案(1) 1s22s22p63s1或或Ne3s1Cl(2)H2S分子间不存在氢键，分子间不存在氢键，H2O分子间存在氢键分子间存在氢键(3)平面三角形平面三角形(4)Na(5)K2Cr2O73H2O24H2SO4=Cr2(SO4)33O2K2SO47H2O【考法指导】【考法指导】这是一种较为典型的命题形式。基于原子结构和元素周期表这是一种较为典型的命题形式。基于原子结构和元素周期表(或元素周期律或元素周期律)等背景进等背景进行元素推断，从而呈现出几种元素，这些元素往往含有主族元素和过渡元素。命题行元素推断，从而呈现出几种元素，这些元素往往含有主族元素和过渡元素。命题时，并不完全围绕各元素独立进行，同时也依托这些元素之间组成的物质展开，从时，并不完全围绕各元素独立进行，同时也依托这些元素之间组成的物质展开，从而实现对原子结构、分子结构和晶体结构与性质的综合考查。而实现对原子结构、分子结构和晶体结构与性质的综合考查。【考法训练【考法训练2】 现有现有A、X、Y、Z、W五种元素，它们的原子序数依次增大。五种元素，它们的原子序数依次增大。A元素元素原子的核外电子总数与其周期数相同；原子的核外电子总数与其周期数相同；X基态原子的基态原子的L层中有层中有3个未成对电子；个未成对电子；Y基基态原子的态原子的2p轨道上有一个电子的自旋方向与轨道上有一个电子的自旋方向与2p轨道上其他电子的自旋方向相反；轨道上其他电子的自旋方向相反；Z基态原子的基态原子的3p轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子；轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子；W基态原子的最外基态原子的最外层电子数为层电子数为1，其余各电子层均充满电子。请回答下列问题：，其余各电子层均充满电子。请回答下列问题：(1)这五种元素中，电负性最大的元素基态原子的电子排布式这五种元素中，电负性最大的元素基态原子的电子排布式是是_，W位于周期表的位于周期表的_(填填“s”、“p”、“d”或或“ds”)区。区。(2)已知已知X2Y分子中分子中Y原子只与一个原子只与一个X原子相连，请根据等电子原原子相连，请根据等电子原理，写出理，写出X2Y的电子式：的电子式：_，其中心原子的杂化轨道类型是其中心原子的杂化轨道类型是_，1 mol X2Y含有的含有的键键数目为数目为_。(3)W可以形成配合物。可以形成配合物。A、X、Y、Z、W五种元素五种元素形成的一种形成的一种11型离子化合物中，阴离子呈正四面型离子化合物中，阴离子呈正四面体结构，该阴离子的化学式为体结构，该阴离子的化学式为_；其阳离子；其阳离子呈轴向呈轴向 狭长的八面体结构狭长的八面体结构(如图所示如图所示)，该阳离子的，该阳离子的化学式为化学式为_；该化合物加热时首先失去的组；该化合物加热时首先失去的组分是分是_，判断理由是，判断理由是_。(4)W、X形成的某种化合物的晶胞结构如图所示的立方晶胞形成的某种化合物的晶胞结构如图所示的立方晶胞(其其中中X显显3价价)，则其化学式为，则其化学式为_。设阿伏加德罗常数的值为设阿伏加德罗常数的值为NA，距离最近的两个，距离最近的两个W的核间距为的核间距为a cm，则该晶体的密度为，则该晶体的密度为_ gcm3。(用含有用含有a和和NA的代数的代数式表示式表示)解析解析A、X、Y、Z、W五种元素的原子序数依次增大。五种元素的原子序数依次增大。A元素原子的核外电子总数元素原子的核外电子总数与其周期数相同，故与其周期数相同，故A为为H；X基态原子的基态原子的L层中有层中有3个未成对电子，故个未成对电子，故X为为N；Y基态基态原子的原子的2p轨道上有一个电子的自旋方向与轨道上有一个电子的自旋方向与2p轨道上其他电子的自旋方向相反，故轨道上其他电子的自旋方向相反，故Y为为O；Z基态原子的基态原子的3p轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子，故轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子，故Z为为S；W基态基态原子的最外层电子数为原子的最外层电子数为1，其余各电子层均充满电子，故，其余各电子层均充满电子，故W为为Cu。(1)电负性最大的电负性最大的元素为元素为O，其基态原子的电子排布式为，其基态原子的电子排布式为1s22s22p4。Cu为为29号元素，在元素周期表中号元素，在元素周期表中属于属于ds区。区。