2019年高考化学总复习 专题25 物质结构与性质课件.ppt

专题二十五物质结构与性质 专题二十五 物质结构与性质 考情精解读 目录CONTENTS 考点1原子结构与元素的性质考点2分子结构与性质考点3晶体结构与性质 A考点帮 知识全通关 考纲要求 命题规律 命题分析预测 方法1基态原子核外电子排布方法2电离能和电负性的应用方法3分子立体构型与中心原子杂化类型的判断键的极性与分子的极性判断方法4分子的性质方法5等电子原理的应用方法6晶体类型的判断及熔 沸点比较方法7与晶体有关的计算 B方法帮 素养大提升 考向1基态原子的核外电子排布考向2同周期元素第一电子亲和能的变化规律考向3分子的构型 杂化轨道理论的综合考查考向4晶体类型的判断晶体熔 沸点的比较考向5晶胞结构的相关计算 C考法帮 考向全扫描 考情精解读 考纲要求命题规律命题分析预测 1 原子结构与元素的性质 1 了解原子核外电子的运动状态 能级分布和排布原理 能正确书写1 36号元素原子核外电子 价电子的电子排布式和轨道表达式 2 了解电离能的含义 并能用以说明元素的某些性质 3 了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用 4 了解电负性的概念 并能用以说明元素的某些性质 2 化学键与分子结构 1 理解离子键的形成 能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质 2 了解共价键的形成 极性 类型 键和 键 了解配位键的含义 考纲要求 3 能用键能 键长 键角等说明简单分子的某些性质 4 了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型 sp sp2 sp3 5 能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构 3 分子间作用力与物质的性质 1 了解范德华力的含义及对物质性质的影响 2 了解氢键的含义 能列举存在氢键的物质 并能解释氢键对物质性质的影响 4 晶体结构与性质 1 了解晶体的类型 了解不同类型晶体中结构微粒 微粒间作用力的区别 2 了解晶格能的概念 了解晶格能对离子晶体性质的影响 3 了解分子晶体结构与性质的关系 4 了解原子晶体的特征 能描述金刚石 二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系 5 理解金属键的含义 能用金属键理论解释金属的一些物理性质 了解金属晶体常见的堆积方式 6 了解晶胞的概念 能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算 命题规律 考情分析全国卷对本选修模块的考查以 原子结构 分子结构 晶体结构 为主线 多方位 多角度 多层次考查考生的理论知识 体现了化学学科核心素养中的微观探析以及模型认知能力 分值为15分左右 命题预测预计2019年高考将会稳中有变 在考查原子 分子结构的基础上 考查物质结构与性质的应用 同时四种晶体类型仍将是命题的热点 掌握常见晶体的内部结构并能进行相关计算是难点 命题分析预测 A考点帮 知识全通关 考点1原子结构与元素的性质考点2分子结构与性质考点3晶体结构与性质 1 能层 能级与原子轨道 1 能层 原子核外电子是分层排布的 根据电子的能量差异 可将核外电子分成不同的能层 n 各能层最多可容纳的电子数为2n2 2 能级 在多电子原子中 同一能层的电子 能量也可能不同 可将不同能量的电子分成不同的能级 同一能层里 能级的能量按s p d f的顺序升高 即E ns E np E nd E nf 3 原子轨道 电子云轮廓图给出电子在原子核外空间运动的主要区域 量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道 考点1原子结构与元素的性质 重点 专题二十五物质结构与性质 技巧点拨能层 能级 原子轨道和容纳电子数之间的关系 专题二十五物质结构与性质 续表 注意能层数 电子层数 每个能层所包含的能级数 能层序数 专题二十五物质结构与性质 4 原子轨道的形状和能量关系 轨道形状a s电子的原子轨道呈球形 b p电子的原子轨道呈哑铃形 能量高低a 相同能层上原子轨道能量的高低 ns np nd nf b 形状相同的原子轨道能量的高低 1s 2s 3s 4s c 同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等 如npx npy npz轨道的能量相等 专题二十五物质结构与性质 2 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较低的轨道 然后依次进入能量较高的轨道 这样使整个原子处于能量最低的状态 如图为构造原理示意图 即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图 专题二十五物质结构与性质 注意1 所有电子排布规则都需满足能量最低原理 2 构造原理揭示了原子核外电子的能级分布 从图中可以看出 不同能层的能级有交错现象 如E 3d E 4s E 4d E 5s E 4f E 5p 等 泡利原理每个原子轨道里最多只能容纳2个电子 且自旋状态相反 如2s轨道上的电子排布为 不能表示为 洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时 基态原子中的电子总是优先单独占据 2s 2s 据一个轨道 且自旋状态相同 如2p3的电子排布为 不能表示为或 特别提醒洪特规则特例当能量相同的原子轨道在全充满 p6 d10 f14 半充满 p3 d5 f7 或全空 p0 d0 f0 状态时 体系的能量最低 这一点可看成洪特规则的特例 如24Cr的电子排布式 1s22s22p63s23p63d54s1 3d5 4s1均为半充满稳定状态 29Cu的电子排布式 1s22s22p63s23p63d104s1 3d10为全充满稳定状态 4s1为半充满稳定状态 专题二十五物质结构与性质 2p 2p 2p 注意基态原子的核外电子排布必须同时满足 两原理一规则 若违反其一 则电子能量不处于最低状态 2 核外电子排布的表示方法 专题二十五物质结构与性质 3 基态 激发态与光谱示意图处于最低能量的原子叫基态原子 当基态原子的电子吸收能量后 电子会跃迁到较高能级而变成激发态原子 专题二十五物质结构与性质 4 原子结构与元素在周期表中的位置的关系 1 原子结构与元素周期表的关系 专题二十五物质结构与性质 2 元素周期表的分区与原子的价电子排布的关系 专题二十五物质结构与性质 3 各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点 专题二十五物质结构与性质 注意对角线规则 在元素周期表中 某些主族元素与处于它对角线位置的主族元素的某些性质相似 如5 元素周期律 1 电离能 第一电离能气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫作第一电离能 常用符号I1表示 单位为kJ mol 1 专题二十五物质结构与性质 规律a 同一元素 I1 I2 I3 b 同周期元素 自左至右 元素的第一电离能在总体上呈现逐渐增大的趋势 表明元素原子越来越难失去电子 c 同主族元素 自上而下 元素的第一电离能逐渐减小 表明元素原子越来越易失去电子 d 元素第一电离能变化的反常情况 A族和 A族元素的第一电离能分别比同周期相邻元素的第一电离能都高 这是由于 A族 A族元素原子的价电子排布分别为ns2 ns2np3 是较稳定的全充满 半充满状态 因而失去电子所需的能量较高 常见元素的第一电离能如图所示 专题二十五物质结构与性质 特别提醒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 半充满 p3 d5 f7 或全充满 p6 d10 f14 的状态时 原子的能量较低 该元素具有较大的第一电离能 专题二十五物质结构与性质 2 电负性 概念 用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小 元素的电负性越大 表示其原子对键合电子的吸引力越大 标准 以氟的电负性为4 0作为相对标准 得出了各元素的电负性 稀有气体未计 变化规律a 一般来说 在元素周期表中 同周期自左至右 元素的电负性逐渐变大 同主族从上到下 元素的电负性逐渐变小 b 金属元素的电负性一般小于1 8 非金属元素的电负性一般大于1 8 专题二十五物质结构与性质 应用a 判断元素金属性 非金属性强弱 电负性越大 非金属性越强 金属性越弱 b 判断化学键的类型 一般认为如果两种成键原子间的电负性差值大于1 7 通常形成离子键 若差值小于1 7 通常形成共价键 专题二十五物质结构与性质 1 共价键 1 定义 原子间通过共用电子对所形成的相互作用 2 本质 在原子之间形成共用电子对 电子云的重叠 3 特征 具有饱和性和方向性 4 分类 考点2分子结构与性质 续表 注意1 两个s轨道只能形成 键 不能形成 键 且无方向性 2 共价单键是 键 共价双键中有一个 键 另一个是 键 共价叁键由一个 键和两个 键组成 专题二十五物质结构与性质 5 键参数 概念 键参数对分子性质的影响a 键长越短 往往键能越大 分子越稳定 b 专题二十五物质结构与性质 6 等电子原理 等电子体 原子总数相等 价电子总数相等的粒子互称为等电子体 如N2与CO O3与SO2是等电子体 等电子原理 等电子体具有相似的化学键特征 它们的许多性质相近 此原理称为等电子原理 例如CO和N2的熔沸点 溶解性等都非常相近 专题二十五物质结构与性质 注意常见的等电子体汇总 专题二十五物质结构与性质 2 分子的立体构型 1 价层电子对互斥理论价层电子对在球面上彼此相距最远时 排斥力最小 体系的能量最低 价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对 包括 键电子对和中心原子上的孤电子对 即未形成共价键的电子对 价层电子对数的计算价层电子对数 键电子对数 中心原子上的孤电子对数 专题二十五物质结构与性质 其中 a是中心原子的价电子数 阳离子要减去所带的电荷数 阴离子要加上所带的电荷数 绝对值 b是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数 x为与中心原子结合的原子数 价层电子对互斥模型 VSEPR模型 专题二十五物质结构与性质 续表 注意当中心原子上无孤电子对时 VSEPR模型与分子的立体构型一致 若中心原子上有孤电子对 则两者不一致 2 杂化轨道理论当原子成键时 原子内部能量相近的原子轨道相互混杂 形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道 专题二十五物质结构与性质 杂化轨道数不同 轨道间的夹角不同 形成分子的空间结构不同 杂化轨道只用于形成 键或容纳未参与成键的孤电子对 中心原子杂化轨道数计算方法 杂化轨道数 键电子对数 孤电子对数 专题二十五物质结构与性质 中心原子杂化类型和分子空间构型的相互判断 专题二十五物质结构与性质 专题二十五物质结构与性质 b 形成条件 中心原子 或离子 提供空轨道 如Fe3 Cu2 Zn2 Ag 等 配体有孤电子对 如H2O NH3 CO F Cl CN 等 专题二十五物质结构与性质 3 分子的性质 1 键的极性与分子的极性 键的极性 专题二十五物质结构与性质 分子的极性极性分子 分子中的正电中心和负电中心不重合 分子中的某一部分呈正电性 另一部分呈负电性 如H2O CH3Cl分子等 非极性分子 分子中的正电中心和负电中心重合 如P4 CO2分子等 键的极性与分子极性的关系只含有非极性键的分子一定是非极性分子 O3除外 含极性键的分子 如果分子的空间结构是对称的 则键的极性相互抵消 各个键的极性的向量和为零 分子就是非极性分子 反之 则是极性分子 其关系可总结如下 专题二十五物质结构与性质 专题二十五物质结构与性质 续表 专题二十五物质结构与性质 2 分子间作用力 范德华力 概念 分子与分子之间存在着一种把分子聚集在一起的作用力叫分子间作用力 又叫范德华力 范德华力对物质性质的影响 影响物质的熔点 沸点 溶解度等物理性质 分子间作用力的影响因素a 一般来说 组成和结构相似的物质 相对分子质量越大 分子间作用力越强 物质的熔 沸点越高 如熔 沸点 F2 Cl2 Br2 I2 b 相对分子质量相同时 分子极性越强 分子间作用力越强 3 氢键 专题二十五物质结构与性质 概念氢键是由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力 表示方法 A H B 表示共价键 表示氢键 形成条件a A B是电负性很强的原子 一般为N O F原子 b A B可以相同 也可以不同 氢键对物质性质的影响分子间氢键的存在 使物质的熔 沸点升高 在水中的溶解度增大 专题二十五物质结构与性质 4 影响物质溶解度的因素 相似相溶 原理极性分子易溶于极性溶剂 非极性分子易溶于非极性溶剂 溶质与溶剂分子结构相似 溶解度较大 溶质能与溶剂形成氢键时 溶解度较大 溶质能与溶剂反应时 溶解度较大 专题二十五物质结构与性质 1 晶体与非晶体 考点3晶体结构与性质 重点 注意晶体能自发地呈现多面体外形的性质称为晶体的自范性 晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象 有没有自范性是晶体与非晶体的本质差异 2 典型晶体模型 专题二十五物质结构与性质 续表 专题二十五物质结构与性质 续表 专题二十五物质结构与性质 续表 专题二十五物质结构与性质 续表 专题二十五物质结构与性质 3 晶体性质比较 专题二十五物质结构与性质 专题二十五物质结构与性质 续表 专题二十五物质结构与性质 续表 专题二十五物质结构与性质 4 晶胞 1 概念 描述晶体结构的基本单元 2 晶体中晶胞的排列 无隙并置 无隙 相邻晶胞之间没有任何间隙 并置 所有晶胞平行排列 取向相同 5 晶格能 1 定义气态离子形成1mol离子晶体释放的能量 通常取正值 单位为kJ mol 1 2 影响因素 离子所带电荷数 离子所带电荷数越多 晶格能越大 专题二十五物质结构与性质 离子的半径 离子的半径越小 晶格能越大 3 与离子晶体性质的关系晶格能越大 形成的离子晶体越稳定 且熔点越高 硬度越大 B方法帮 素养大提升 方法1基态原子核外电子排布方法2电离能和电负性的应用方法3分子立体构型与中心原子杂化类型的判断键的极性与分子的极性判断方法4分子的性质方法5等电子原理的应用方法6晶体类型的判断及熔 沸点比较方法7与晶体有关的计算 方法1基态原子核外电子排布 方法解读 1 基态原子核外电子排布的表示方法 专题二十五物质结构与性质 续表 2p 1s 2s 专题二十五物质结构与性质 2 基态原子电子排布式的书写方法 以Cr为例 1 首先确定该原子的原子序数 Cr的原子序数为24 2 根据构造原理写出该原子填充电子的能级 如Cr 1s2s2p3s3p4s3d 3 根据每个能级最多所能容纳的电子数 按照 2 中的能级顺序填充电子 即Cr 1s22s22p63s23p63d44s2 4 验证是否符合洪特规则特例 原子轨道在全充满 半充满或全空时能量最低 若符合 则调整最后两个能级填充的电子数 即Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 表示意义 专题二十五物质结构与性质 5 简写方法 把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体元素的符号外加方括号来表示 即Cr Ar 3d54s1 3 基态原子电子排布图 轨道表达式 的书写方法 以Cr为例 专题二十五物质结构与性质 示例1 2014新课标全国卷 37改编 周期表前四周期的元素a b c d e 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 回答下列问题 1 写出d基态原子的电子排布式 Ne 2 写出化合物ba5的电子式 3 b c d中第一电离能最大的是 填元素符号 e的价层电子轨道表达式为 专题二十五物质结构与性质 解析A的核外电子总数与其周期数相同 则a为氢元素 b价电子层中的未成对电子有3个 则b为氮元素 c的最外层电子数为其内层电子数的3倍 则c为氧元素 d与c同主族 则d为硫元素 e最外层只有1个电子 但次外层有18个电子 则e为铜元素 1 d为硫元素 原子序数为16 根据构造原理 其基态原子的电子排布式为 Ne 3s23p4 2 ba5的化学式为NH4H 属于离子化合物 电子式为 3 同周期元素从左到右 第一电离能总体呈递增趋势 当元素原子的轨道呈全满 全空 半充满状态时 较稳定 同主族元素从上到下第一电离逐渐减小 氮原子2p轨道为半充满状态 较稳定 则N O S 专题二十五物质结构与性质 中第一电离能最大的是N e为铜元素 价层电子轨道表达式为答案 1 3s23p4 2 3 N突破攻略解答此类题目 关键是把握好两点 一是掌握原子核外电子排布的某些特点 确定元素种类 如1 36号元素中 Cr的基态原子未成对电子数最多且为6个 其正三价离子的3d能级为半充满的是Fe 其价电子层中的未成对电子有3个的是N P As V Co 二是认真审题 按要求书写化学用语 方法2电离能和电负性的应用 方法解读 1 电离能的四大应用 1 判断元素金属性的强弱电离能越小 元素越容易失去电子 则元素的金属性越强 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 如钠元素的I2 I1 所以钠元素的常见化合价为 1 3 判断核外电子的分层排布情况多电子原子中 元素的各级电离能逐渐增大 有一定的规律性 当电离能的 专题二十五物质结构与性质 的变化出现突跃时 电子层数就可能发生变化 4 反映元素原子的核外电子排布特点同周期元素从左向右 元素的第一电离能并不是逐渐增大的 当元素的核外电子排布处于全空 半充满或全充满状态时 第一电离能就会反常地大 专题二十五物质结构与性质 2 电负性 专题二十五物质结构与性质 示例2 高考组合题 1 2016全国卷 37 4 2分 光催化还原CO2制备CH4反应中 带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂 Zn Ge O电负性由大至小的顺序是 2 2016全国卷 37 2 4分 根据元素周期律 原子半径GaAs 第一电离能GaAs 填 大于 或 小于 3 2016全国卷 37 3 2分 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 1958kJ mol 1 INi 1753kJ mol 1 ICu INi的原因是 4 2013福建理综 31 1 2分 依据第2周期元素第一电离能的变化规律 参照 专题二十五物质结构与性质 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 解析 1 锌 锗位于同周期 同一周期从左至右元素的电负性逐渐增大 除稀有气体元素外 而氧位于元素周期表右上角 电负性仅次于氟 由此得出氧 锗 锌的电负性依次减小 2 同周期主族元素从左到右 原子半径逐渐减小 第一电离能呈增大趋势 Ga的原子半径大于As的 Ga的第一电离能小于As的 3 单质铜及镍都是由金属键形成的晶体 Cu Ni失去一个电子后电子排布式分别为 Ar 3d10 Ar 3d84s1 铜的3d轨道全充满 达到稳定状态 所以Cu的第二电离能相对较大 4 第2周期元素的第一 专题二十五物质结构与性质 电离能从左向右逐渐增大 但由于N元素的2p轨道处于半充满状态 较稳定 所以N元素的第一电离能大于O的 据此可标出C N O三种元素的相对位置 答案 1 O Ge Zn 2 大于小于 3 金属铜失去的是全充满的3d10电子 镍失去的是4s1电子 4 如图 方法3分子立体构型与中心原子杂化类型的判断键的极性与分子的极性判断 方法解读 1 杂化类型的判断方法 专题二十五物质结构与性质 1 杂化轨道数 价层电子对数 2 杂化轨道类型与杂化轨道数的关系 sp 2 sp2 3 sp3 4 3 经验规律 分子中的中心原子一般为8e 结构 若中心原子只形成单键 则采取sp3杂化 中心原子形成一个双键 则采取sp2杂化 若中心原子形成一个叁键 则采取sp杂化 专题二十五物质结构与性质 2 判断分子或离子立体构型的方法 1 由键角和分子类型判断 2 由电子式和分子类型判断由电子式判断中心原子是否有孤电子对 如 NH3的电子式为 专题二十五物质结构与性质 则N原子孤电子对数为1 成键电子对数为3 AB2型 A中有孤电子对 AB2型为V形 A中没有孤电子对 AB2型为直线形 AB3型 A中有孤电子对 AB3型为三角锥形 A中没有孤电子对 AB3型为平面三角形 AB4型 A为8e 结构 无孤电子对 AB4型为正四面体形 3 由杂化轨道类型和分子类型判断sp杂化 AB2型为直线形 sp2杂化 AB2型为V形 AB3型为平面三角形 sp3杂化 AB2型为V形 AB3型为三角锥形 AB4型为正四面体形 专题二十五物质结构与性质 专题二十五物质结构与性质 原子形成的是非极性键 通过电子对的偏移 有电子对的偏移的为极性键 无电子对的偏移的为非极性键 看电负性 成键原子的电负性不同 即不同元素原子形成的为极性键 2 极性分子和非极性分子的判断方法 根据共价键类型判断 专题二十五物质结构与性质 经验规律若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数 则为非极性分子 若不等 则为极性分子 如BF3 CO2等为非极性分子 NH3 H2O SO2等为极性分子 专题二十五物质结构与性质 专题二十五物质结构与性质 思维导引 判断分子或离子的立体构型或杂化方式 确定中心原子的价层电子对数或杂化轨道数 专题二十五物质结构与性质 专题二十五物质结构与性质 专题二十五物质结构与性质 专题二十五物质结构与性质 答案 1 1s22s22p63s23p63d104s1或 Ar 3d104s1 2 N P S 3 直线形CO2 或CS2 N2O BeCl2等 sp3 4 配位键 5 平面四边形 方法4分子的性质 方法解读 1 共价键与范德华力 氢键的比较 专题二十五物质结构与性质 续表 专题二十五物质结构与性质 2 无机含氧酸分子的酸性比较无机含氧酸的水溶液能显示酸性 是因为其分子中含有 OH 而 OH上的H在水分子的作用下能够变成H 而显示一定的酸性 1 根据元素周期表判断非金属性越强 对应最高价含氧酸的酸性越强 如酸性 HClO4 H2SO4 H3PO4 H2SiO3 2 根据化合价判断同种元素的含氧酸的中心原子的化合价越高 酸性越强 如酸性 HClO4 高氯酸 HClO3 氯酸 HClO2 亚氯酸 HClO 次氯酸 专题二十五物质结构与性质 3 根据酸 HO mROn中非羟基氧原子个数 n 判断不管中心原子是不是同种元素的原子 所形成的含氧酸的酸性都随着分子中连接在中心原子上的非羟基氧原子的个数增多而增强 即 HO mROn中n值越大 酸性越强 n值相同 酸性接近 常见无机含氧酸的酸性 专题二十五物质结构与性质 4 根据酸的电离平衡常数判断相同条件下 酸的电离平衡常数越大 电离程度越大 酸性越强 5 根据化学反应判断在水溶液中 强酸可以制弱酸 如硫酸可以制醋酸 续表 专题二十五物质结构与性质 示例5 高考组合题 1 2016全国卷 37 3 5 4分 比较下列锗卤化物的熔点和沸点 分析其变化规律及原因 Ge单晶具有金刚石型结构 其中Ge原子的杂化方式为 微粒之间存在的作用力是 专题二十五物质结构与性质 2 2016全国卷 37 2 4分 氨的沸点 填 高于 或 低于 膦 PH3 原因是 氨是分子 填 极性 或 非极性 中心原子的轨道杂化类型为 思维导引 确定晶体类型 推断物质的相关性质 专题二十五物质结构与性质 解析 1 根据表格数据得出 三种锗卤化物都是分子晶体 其熔 沸点分别依次增高 而熔 沸点的高低与分子间作用力强弱有关 分子间相互作用力强弱与分子量大小有关 类比金刚石 晶体锗是原子晶体 每个锗原子与其周围的4个锗原子形成4个单键 故锗原子采取sp3杂化 微粒之间的作用力是共价键 2 NH3分子间存在氢键 故沸点比PH3的高 NH3中N有一个孤电子对 立体构型为三角锥形 因此NH3为极性分子 N的杂化轨道数为3 1 4 杂化类型为sp3 答案 1 GeCl4 GeBr4 GeI4的熔 沸点依次增高 原因是分子结构相似 分子量依次增大 分子间相互作用力逐渐增强 sp3共价键 2 高于NH3分子间可形成氢键极性sp3 方法5等电子原理的应用 专题二十五物质结构与性质 专题二十五物质结构与性质 专题二十五物质结构与性质 分析分子或离子的结构和性质 寻找等电子体 方法6晶体类型的判断及熔 沸点比较 方法解读 1 晶体类型的判断方法 1 依据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断 离子晶体的构成微粒是阴 阳离子 微粒间的作用力是离子键 原子晶体的构成微粒是原子 微粒间的作用力是共价键 分子晶体的构成微粒是分子 微粒间的作用力是范德华力 金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子 微粒间的作用力是金属键 2 依据物质的分类判断 金属氧化物 如K2O Na2O等 强碱 NaOH KOH等 和绝大多数的盐是 专题二十五物质结构与性质 离子晶体 大多数非金属单质 除金刚石 石墨 晶体硅等外 非金属氢化物 非金属氧化物 除SiO2外 绝大多数酸 绝大多数有机物 除有机盐外 是分子晶体 常见的单质类原子晶体有金刚石 晶体硅 晶体硼等 常见的化合类原子晶体有碳化硅 二氧化硅等 金属单质及合金是金属晶体 3 依据晶体的熔点判断离子晶体的熔点较高 原子晶体的熔点很高 分子晶体的熔点较低 金属晶体多数熔点高 专题二十五物质结构与性质 4 依据导电性判断 离子晶体溶于水或处于熔融状态时能导电 原子晶体有的为非导体 有的为半导体 分子晶体为非导体 但分子晶体中的电解质 主要是酸和强极性非金属氢化物 溶于水 使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子 也能导电 金属晶体是电的良导体 5 依据硬度和机械性能判断离子晶体硬度较大 或硬而脆 原子晶体硬度大 分子晶体硬度小且较脆 金属晶体多数硬度大且具有延展性 但也有硬度较低的 专题二十五物质结构与性质 2 不同类型晶体的熔 沸点的比较 1 不同类型晶体的熔 沸点高低的一般规律 原子晶体 离子晶体 分子晶体 但应注意原子晶体的熔点不一定比离子晶体的高 如MgO具有较高的熔点 金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高 如汞常温时为液态 2 金属晶体的熔 沸点差别很大 如钨 铂等金属的熔 沸点很高 汞 铯等金属的熔 沸点很低 3 同种类型晶体的熔 沸点的比较 1 原子晶体 原子半径越小 键长越短 键能越大 熔 沸点越高 专题二十五物质结构与性质 如熔点 金刚石 碳化硅 硅 2 离子晶体 通常 离子所带的电荷数越多 离子半径越小 则离子间的作用力就越强 其离子晶体的熔 沸点就越高 如熔点 MgO MgCl2 NaCl CsCl 衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能 晶格能越大 形成的离子晶体越稳定 熔点越高 硬度也越大 3 分子晶体 分子间作用力越大 物质的熔 沸点越高 能形成氢键的分子晶体熔 沸点反常地高 如H2O H2Te H2Se H2S 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 专题二十五物质结构与性质 SnH4 GeH4 SiH4 CH4 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CO N2 CH3OH CH3CH3 同分异构体的支链越多 熔 沸点越低 如CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 4 金属晶体金属离子半径越小 离子所带电荷数越多 其金属键越强 金属的熔 沸点越高 如熔 沸点 Na Mg Al 专题二十五物质结构与性质 示例7 2018成都模拟 几组物质的熔点 数据如表所示 据此回答下列问题 1 由表格中数据可知 A组中物质的熔点普遍偏高 A组物质属于晶体 其熔化时克服的粒子间作用力是 二氧化硅的熔点高于硅 专题二十五物质结构与性质 晶体 原因是 2 B组晶体中存在的作用力是 其共同的物理性质是 填序号 有金属光泽 导电 导热 具有延展性 3 C组中HF的熔点反常是由于 4 D组晶体可能具有的性质是 填序号 硬度小 水溶液能导电 固体能导电 熔融状态能导电 5 D组晶体中NaCl KCl RbCl的熔点由高到低的顺为 MgO晶体的熔点高于其他三者 其原因是 专题二十五物质结构与性质 解析 1 4 见答案 5 晶格能与离子所带电荷数和离子半径有关 所带电荷数越多 半径越小 晶格能越大 晶体熔点越高 答案 1 原子共价键 Si O键的键长小于Si Si键的 SiO2的键能大 2 金属键 3 HF分子间能形成氢键 其熔化时需要消耗的能量更多 只要答出HF分子间能形成氢键即可 4 5 NaCl KCl RbClMgO为离子晶体 离子所带电荷数越多 半径越小 晶格能越大 熔点越高 方法7与晶体有关的计算 专题二十五物质结构与性质 2 晶胞参数及相关计算 1 晶胞参数晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示 包括晶胞的3组棱长a b c和3组棱相互间的夹角 此即晶格特征参数 简称晶胞参数 晶胞参数的计算方法 专题二十五物质结构与性质 晶体密度的计算方法 专题二十五物质结构与性质 专题二十五物质结构与性质 示例8 高考组合题 1 2016全国卷 37 4 3分 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 若合金的密度为dg cm 3 晶胞参数a nm 2 2015新课标全国卷 37 5 4分 A O 和B Na 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 专题二十五物质结构与性质 根据晶胞结构确定化学式 代入已知量 求出未知量 专题二十五物质结构与性质 专题二十五物质结构与性质 突破攻略晶体结构的计算常常涉及如下数据 晶体密度 NA M 晶体体积 微粒间的距离 微粒半径 空间利用率 夹角等 密度的表达式往往是列等式的依据 利用 均摊法 原理求出晶胞的组成 再运用立体几何知识进行相关计算 是解决此类题目的关键 C考法帮 考向全扫描 考向1基态原子的核外电子排布考向2同周期元素第一电子亲和能的变化规律考向3分子的构型 杂化轨道理论的综合考查考向4晶体类型的判断晶体熔 沸点的比较考向5晶胞结构的相关计算 1 高考对本专题的考查以原子的核外电子排布 元素周期律 复杂离子或分子的空间构型 晶体结构及其相关计算等主干知识为主 考查考生对微观粒子结构和性质的认知能力 2 晶胞结构的相关计算几乎是结构选修模块每年的必考考点 涉及微观建模 数学分析 立体计算等 可以多角度 多层次考查考生分析问题 解决问题的能力 专题二十五物质结构与性质 考情揭秘 示例9 高考组合改编题 下列表述正确的是A 2014新课标全国卷 37 2 改编 基态Fe原子有3个未成对电子B 2015新课标全国卷 37 1 改编 在基态原子中 核外存在3对自旋相反的电子C 2017全国卷 35 1 改编 元素Mn与O中 基态原子核外未成对电子数较多的是OD 2015海南 19 1 改编 钒在元素周期表中的位置为第4周期 B族 价层电子排布图为 考向1基态原子的核外电子排布 专题二十五物质结构与性质 思维导引解析A项 基态Fe原子价层电子排布式为3d64s2 有4个未成对电子 错误 B项 基态原子轨道表达式为 有2对自旋相反的电子 错误 C项 Mn和O的基态原子核外电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d54s2 1s22s22p4 前者的3d轨道中5个电子均未成对 后者的2p轨道中有2个电子未成对 所以Mn的基态原子核外未成对电子数较多 错误 D项 正确 答案D 写出电子排布式 判断表述是否准确 专题二十五物质结构与性质 解后反思理解基态 激发态的概念 学会并能运用核外电子的排布规律等主干知识 正确书写电子式 电子排布式 轨道表达式 结构示意图等化学用语是解答此类试题的关键 示例10 2017全国卷 35 2 4分 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 a 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 考向2同周期元素第一电子亲和能的变化规律 专题二十五物质结构与性质 思维导引解析从图中可以看出 除N外 同周期元素随核电荷数增大 E1逐渐增大 这是因为原子半径逐渐减小 结合一个电子需要释放出更多的能量 N原子的2p轨道处于半充满状态 不易再结合一个电子 故El呈现异常 答案同周期元素随核电荷数的增大 原子半径逐渐变小 故结合一个电子释放出的能量依次增大N原子的2p轨道为半充满状态 具有额外稳定性 故不易结合一个电子 提取题目信息 用简要的语言表述答案 示例11 高考组合题 1 2015新课标全国卷 37 3 节选 CS2分子中 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 2016全国卷 37 2 3分 硫酸镍溶于氨水形成 Ni NH3 6 SO4蓝色溶液 Ni NH3 6 SO4中阴离子的立体构型是 在 Ni NH3 6 2 中Ni2 与NH3之间形成的化学键称为 提供孤电子对的成键原子是 考向3分子的构型 杂化轨道理论的综合考查 专题二十五物质结构与性质 计算价层电子对数 推断分子或离子构型 专题二十五物质结构与性质 解后反思学会运用VSEPR模型或杂化轨道理论对化合物的成键原子进行必要的分析 类推或计算 是探析陌生或复杂离子的结构和性质的有效途径 示例12 高考组合题 1 2015新课标全国卷 37 4 1分 CO能与金属Fe形成Fe CO 5 该化合物的熔点为253K 沸点为376K 其固体属于晶体 2 2016全国卷 37 4 2分 GaF3的熔点高于1000 GaCl3的熔点为77 9 其原因是 3 2017全国卷 35 3 4分 在CO2低压合成甲醇反应 CO2 3H2CH3OH H2O 所涉及的4种物质中 沸点从高到低的顺序为 原因是 考向4晶体类型的判断晶体熔 沸点的比较 专题二十五物质结构与性质 思维导引解析 1 Fe CO 5的熔 沸点较低 符合分子晶体的特点 故其固体为分子晶体 2 GaF3的熔点高于1000 说明GaF3是离子晶体 而GaCl3的熔点为77 9 说明GaCl3是分子晶体 离子晶体的熔点高于分子晶体的 3 水和甲醇均为极性分子 常温常压下两种物质均呈液态 二氧化碳和氢气均为非极性分子 常温常压下两种物质均呈气态 根据四种物质在相同条件下的状态可以判断出水 甲醇的沸点均高于二氧化碳 氢气的沸点 由于水分子中的2个氢原子都能参与氢键的形成 而甲醇分子中只有羟基上的氢原子能够 判断晶体类型 推断晶体的相关性质 专题二十五物质结构与性质 形成氢键 所以水中的氢键比甲醇中的多 则水的沸点高于甲醇的沸点 二氧化碳和氢气都属于分子晶体 但由于二氧化碳的相对分子质量大于氢气 所以二氧化碳的沸点高于氢气的沸点 答案 1 分子 2 GaF3为离子晶体 GaCl3为分子晶体 3 H2O CH3OH CO2 H2H2O与CH3OH均为极性分子 H2O中氢键比甲醇中的多 CO2与H2均为非极性分子 CO2分子量较大 范德华力较大 专题二十五物质结构与性质 素养提升晶体熔 沸点比较的思维模型 一看物质的状态 一般情况下固体 液体 气体 二看物质所属类型 一般是原子晶体 离子晶体 分子晶体 晶体类型相同时的分析思路 原子晶体 共价键键能 键长 原子半径 分子晶体 分子间作用力 氢键 相对分子质量 分子极性 离子晶体 离子键强弱 离子所带电荷数 离子半径 示例13 高考组合题 1 2017全国卷 35 4 2分 N5 6 H3O 3 NH4 4Cl的晶体密度为dg cm 3 其立方晶胞参数为anm 晶胞中含有y个 N5 6 H3O 3 NH4 4Cl 单元 该单元的相对质量为M 则y的计算表达式为 2 2016全国卷 37 5 6分 GaAs的熔点为1238 密度为 g cm 3 其晶胞结构如图所示 该晶体的类型为 Ga与As以键键合 Ga和As的摩尔质量分别为MGag mol 1和MAsg mol 1 原子半径分别为rGapm和rAspm 阿伏加德罗常数值为NA 则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为 考向5晶胞结构的相关计算 专题二十五物质结构与性质 解析晶胞组成 进行相关计算 专题二十五物质结构与性质 专题二十五物质结构与性质 技巧点拨常考的几种晶体主要有干冰 冰 金刚石 SiO2 石墨 CsCl NaCl K Cu等 熟悉以上代表物的空间结构 并进行类推迁移是快速解题的关键