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四川省大英县育才中学高三化学 微粒间作用与物质的性质复习课件.ppt 23页
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四川省大英县育才中学高三化学 微粒间作用与物质的性质复习课件.ppt
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讨论1：已知N、P同属于元素周期表的第ⅤA族元素，N在第二周期，P在第三周期。NH3分子呈三角锥形，N原子位于锥顶，3个H原子位于锥底，N—H键间的夹角是107°18′。（1）PH3分子与NH3分子的构型关系是________(填“相同”、“相似”或“不相似”)，P—H键________极性(填“有”或“无”)，PH3分子________极性(填“有”或“无”)。（2）NH3与PH3相比，热稳定性更强的是___________原因是____________________________________________________（3）NH3与PH3在常温、常压下都是气体，但NH3比PH3易液化，其主要原因是________。A．键的极性N—H比P—H强B．分子的极性NH3比PH3强C．相对分子质量PH3比NH3大D．NH3分子之间存在特殊的分子间作用力　氢键对物质性质的影响：①氢键的存在使得物质的熔点和沸点相对较高，如：HF、H2O、NH3的沸点反常；②使冰的密度小于水。③使溶解度增大：低级醇易溶于水醇、甲酸、乙酸沸点较高沸点HFHClHBrHI&&&H2O&H2SNH3&PH3沸点H2O&HF&NH3注意：溶解性③“相似相溶”。①溶质与溶剂之间能形成氢键；②溶质与溶剂发生反应；讨论1：（13·安徽）X、Y、Z、W是元素周期表中原子序数依次增大的四种短周期元素，其相关信息如下表：元素相关信息XX的最高价氧化物对应的水化物化学式为H2XO3YY是地壳中含量最高的元素ZZ的基态原子最外层电子排布式为：3s23p1WW的一种核素的质量数为28，中字数为14（1）W位于元素周期表第_____周期第____族；W的原子半径比X的_______（填“大”或“小”）。（2）Z的第一电离能比W的_____（填“大”或“小”）；XY2由固态变为气态所需克服的微粒间作用力是______________；氢元素、X、Y的原子可共同形成多种分子，写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称_____________________。（3）振荡下，向Z单质与盐酸反应后的无色溶液中滴加NOH溶液直至过量，能观察到的现象是________；W的单质与氢氟酸反应生成两种无色气体，该反应的化学方程式是____________。讨论2：（13浙江）(6)在硅酸盐中，SiO44－四面体(如下图(a))通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根；其中Si原子的杂化形式为。Si与O的原子数之比为化学式为___________*微粒间作用与物质的性质一、离子键和共价键考纲解读：了解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质；了解共价键的形成及其主要类型，能用键长、键能、键角等说明简单分子的某些性质。离子键共价键概念成键微粒成键条件存在（举例）键的强弱判断类型比较阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键阴、阳离子得失电子离子化合物如NaCl、铵盐离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键越强（离子化合物的熔沸点越高）原子间通过共用电子对所形成的化学键。原子电子对共用非金属单质：H2共价化合物：HCl某些离子化合物通常原子半径越小，共用电子对越多，共价键越强，形成的单质或化合物越稳定注意：含有离子键的化合物一定是离子化合物；不同的非金属元素原子形成的化合物除铵盐外一般为共价化合物。②共价化合物中只有共价键，一定没有离子键。1、物质中化学键的存在规律：①离子化合物中一定有离子键，可能还有共价键。③在非金属单质中只有共价键等。④构成稀有气体的单质分子中不存在化学键。⑤非金属元素的原子间也可以形成离子键。(1)只含非极性共价键的物质：同种非金属元素构成的单质如H2、O2、Cl2、N2、I2、N2、P4、金刚石、晶体硅等一般是不同非金属元素构成的共价化合物如：HCl、NH3、SiO2、CS2等如：H2O2、C2H2、CH3CH3等。活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物如：Na2S、CsCl、Na2O、NaH等讨论：举例说明具有下列化学键的物质(4)只含有离子键的物质：(3)既有极性键又有非极性键的物质：(2)只含有极性共价键的物质：(5)既有离子键又有非极性键的物质(6)既有离子键又有非极性键、极性键的物质(7)由强极性键构成但又不是强电解质的物质(8)只含有共价键而无范德华力的化合物(9)无化学键的物质如：Na2O2、Na2Sx、CaC2等如：CH3COONa、苯酚钠等如：HF、H2O如：原子晶体SiO2、SiC等稀有气体讨论1：（13·海南）下列化合物中，含有非极性共价键的离子化合物是（）A．CaC2
B．N2H4C．Na2S2 D．NH4NO3讨论3：（1
正在加载中，请稍后...2017届高考化学一轮复习 第十二章 物质结构与性质
第十二章 物质结构与性质第 1 节 原子结构与性质 [高考导航] 1．了解原子核外电子的排布原理及能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36 号) 原子核外电子、价电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。 2．了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。 3．了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。 4．了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。1．能层、能级、原子轨道和容纳电子数之间的关系2.原子轨道的形状和能量高低 (1)轨道形状 ①s 电子的原子轨道呈球形。1②p 电子的原子轨道呈哑铃形。 (2)能量高低 ①相同能层上原子轨道能量的高低：ns&np&nd&nf。 ②形状相同的原子轨道能量的高低：1s&2s&3s&4s&?。 ③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。 3．原子核外电子的排布规律 (1)三个原理 ①能量最低原理： 原子的核外电子排布遵循构造原理， 使整个原子的能量处于最低状态。 构造原理示意图：②泡利原理：在一个原子轨道里最多只能容纳 2 个电子，而且自旋方向相反。 ③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 据一个轨道，而且自旋方向相同。 洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p 、d 、f )、半满(p 、d 、f )和全空(p 、 d 、f )状态时，体系的能量最低。如 而不是 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 。 思考：Mn 的电子排布式能否书写为 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d2 2 6 2 6 2 5? 2 2 6 2 6 4 2 0 0 24 6 10 14 3 5 7 0Cr 的基态原子电子排布式为 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ，2262651提示：不能。当出现 d 能级时，虽然电子按 ns、(n－1)d、np 的顺序填充，但在书写电 子 排 布 式 时 ， 仍 把 (n － 1)d 放 在 ns 前 ， 如 Mn ： 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 正 确 ， Mn ： 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 错误。 (2)基态原子核外电子排布的表示方法2 2 6 2 6 2 5 2 2 6 2 6 5 22表示方法 电子排布式 简化电子排布式 电子排布图 (轨道表示式) 价电子排布式以硫原子为例 1s 2s 2p 3s 3p [Ne]3s 3p2 4 2 2 6 2 43s 3p244．电子的跃迁与原子光谱 (1)电子的跃迁 ①基态→激发态： 当基态原子的电子吸收能量后，会从低能级跃迁到较高能级，变成激发态原子。 ②激发态→基态： 激发态原子的电子从较高能级跃迁到低能级时会释放出能量。 (2)原子光谱 不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子 的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。问题 核外电子排布的 4 种表示方法 (1)电子排布式 按电子排入各电子层中各能级的先后顺序，用能级符号依次写出各能级中的电子数，同 时注意特例。如 Cu：1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 。 (2)简化电子排布式 用“[稀有气体]＋价层电子”的形式表示。如 Cu：[Ar]3d 4s 。 (3)电子排布图(轨道表示式) 用方框(或圆 圈)表示原子轨道，用“↑”或“↓”表示自旋状态不同的电子，按排入各 电子层中各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写。如：10 1 2 2 6 2 6 10 13(4)原子结构示意图如 S 的原子结构示意图为 [对点练] 按要求用三种化学用语表示基态铁原子和三价铁离子，并回答问题。 表示方法 原子(或离子)结构示意图 电子排布式 电子排布图 铁原子最外层电子数为 ________ ，铁在发生化学反应时，参加反应的电子可能是 ________________________________________________________________________。 写出 Fe 的核外电子排布式___________________________________， 并用核外电子排布的相关规则解释 Fe 较 Fe 更稳定的原因_____________。3＋ 2＋ 2＋FeFe3＋答案： 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s2 2 6 2 6 6 21s 2s 2p 3s 3p 3d2262652 4s 上的 2 个电子和 3d 上的 1 个电子6 2 3＋1s 2s 2p 3s 3p 3d (或 [Ar]3d )5 2＋2262666Fe 价层电子的电子排布式为 3d 4s ，Fe 价层电子的电子排布式为 3d ，Fe 价层电子的 电子排布式为 3d 。根据“能量相同的轨道处于全空、全满和半满时能量最低”的原则，3d 处于半满状态，结构更为稳定，所以 Fe 较 Fe 更为稳定3＋ 2＋ 6 5角度一 核外电子排布的表示方法41．高考组合题 (1)(2015?新课标全国卷Ⅰ节选)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 ________对自旋相反的电子。 (2)(2014?新课标全国卷Ⅰ节选)基态 Fe 原子有________个未成对电子。Fe 的电子排 布式为________________________________________________________________________。 (3)(2014?福建高考节选)基态硼原子的电子排布式为______________。 (4)(2014?安徽高考节选)(1)Na 位于元素周期表第________周期第________族；S 的基 态原子核外有________个未成对电子；Si 的基态原子核外电子排布式为______________。 (5)(2013?新课标全国卷Ⅰ节选)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________。 (6)(2013?新课标全国卷Ⅱ节选)Ni 的价电子排布图为____________。 (7)(2012?新课标全国卷节选 )Se 原子序数为________，其核外 M 层电子的排布式为 ________________。 (8)(2012?江苏高考节选)Mn 基态的电子排布式可表示为________________。 解析： (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用电子云形象地2＋ 2＋ 3＋ 14C 原子中，核外存在描述。 基态14C 原子的电子排布图为6 2， 则核外存在 2 对自旋相反的电子。(2)基态 Fe 原子的核外电子排布式为[Ar]3d 4s ，其中 3d 轨道有 4 个轨道未充满，含 有 4 个未成对电子。Fe 原子失去 4s 轨道的 2 个电子和 3d 轨道的 1 个电子形成 Fe ，则其电 子排布式为 1s 2s 2p 3s 3p 3d 或[Ar]3d 。(3)B 是 5 号元素，故其基态原子的电子排布式为 1s 2s 2p 。(4)Na 是 11 号元素，位于第三周期第ⅠA 族，S 的基态原子的核外电子排布式为 1s 2s 2p 3s 3p ，有 2 个未成对电子， Si 是 14 号元素，基态原子的核外电子排布式为 1s 2s 2p 3s 3p 。(5)Si 的最高能层为第三能层，其符号为 M，该能层有 1 个 s 轨道、3 个 p 轨道和 5 个 d 轨道，共 9 个轨道，Si 在该能层有 4 个电子。(6)Ni 是 28 号元素，价电子排布2 2 6 2 2 2 2 6 2 4 2 2 1 2 2 6 2 6 5 5 3＋式为 3d 4s ，Ni 的价电子排布式为 3d ，电子排布图为2 6 10822＋8。(7)Se 是34 号元素，M 层有 18 个电子，M 层电子的排布式为 3s 3p 3d 。(8)Mn 是 25 号元素，基态原 子的电子排布式为 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ，则 Mn 基态的电子排布式为 1s 2s 2p 3s 3p 3d 或52 2 6 2 6 5 2 2＋ 2 2 6 2 6 5[Ar]3d 。 答案：(1)电子云2 2 6 2526 5 5 2 2 1(2)4 1s 2s 2p 3s 3p 3d (或[Ar]3d ) (3)1s 2s 2p (4)三 ⅠA 2 1s 2s 2p 3s 3p2 2 6 2 2(5)M 9 4(6)2 2 6 2 6 5(7)34 3s 3p 3d52610(8)1s 2s 2p 3s 3p 3d (或[Ar]3d ) 2．下列表示钠原子的式子中能反映能级差别和电子自旋状态的是( )A.B．2311NaC．1s 2s 2p 3s2261D.解析：选 D 只有电子排布图才能反映出电子的自旋状态。 3．下列叙述正确的是(6 2)A．[Ar] 3d 4s 是基态原子的电子排布式 B．Cr 原子的电子排布式：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d C．Cu 原子的价电子排布式是 3d 4s9 2 2 2 6 2 6 1 5D．C 原子的轨道表示式是 解析：选 A B 项，在书写电子排布式时，不能按填充顺序书写；C 项，d 轨道应是全充 满时稳定；D 项违反了洪特规则。基态原子核外电子排布表示方法中的常见误区 (1)在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误： ① ② (违反能量最低原理) (违反泡利原理)6③(违反洪特规则)④(违反洪特规则)(2)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 Cr 的 电子排布式：1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ；简化电子排布式：[Ar]3d 4s ；价电子排布式：3d 4s 。 角度二 根据核外电子排布推断元素 4．(2016?长治模拟)下列各组表述中，两个原子不属于同种元素原子的是(2 2 6 2 2 2 2 6 2 6 5 1 5 1 5 1)A．3p 能级有一个空轨道的基态原子和核外电子的排布式为 1s 2s 2p 3s 3p 的原子 B．2p 能级无空轨道且有一个未成对电子的基态原子和原子的价层电子排布式为 2s 2p 的原子 C．M 层全充满而 N 层为 4s 的原子和核外电子排布式为 1s 2s 2p 3s 3p 4s 的原子 D．最外层电子数是核外电子总数 1 2 5 的原子和最外层电子排布式为 4s 4p 的原子 52 2 2 6 2 6 2 2 5解析：选 C A 项，3p 能级有一个空轨道的基态原子，按洪特规则可得其 3p 轨道上只能 有两个电子，所以两个原子是同种元素的原子；B 项，2p 能级无空轨道且有一个未成对电子 的基态原子，它的 2p 能级上只能是 5 个电子，所以两原子是同种元素的原子；C 项，M 层全 充满而 N 层为 4s 的原子， M 层全充满则 M 层应为 18 个电子， 而后者的 M 层上只有 8 个电子， 所以两原子不是同种元素的原子；D 项，最外层电子数是核外电子总数的 1 的原子中，最外 52层电子数要小于或等于 8 个电子，且电子总数为 5 的倍数，所以可得该原子可能是原子序数 为 5、10、15、20、25、30、35、40，其中满足最外层电子数是核外电子总数的2 51 且符合核 5外电子排布规则的只能是 35 号元素，该元素原子的最外层电子排布式为 4s 4p ，所以两原子 是同种元素的原子。 5．A、B、C、D、E、F 代表 6 种元素。请填空： (1)A 元素基态原子的最外层有 2 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－1 价离子和 C 元素的＋1 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＋3 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______________________________________________________。7(4)E 元素基态原子的 M 层全充满，N 层没有成对电子且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______________________________。 (5)F 元素的原子最外层电子排布式为 ns np ________电子。 解析：(1)A 元素基态原子次外层有 2 个电子，故次外层为 K 层，A 元素有 2 个电子层，n n＋1，则 n＝________；原子中能量最高的是由题意可写出其电子排布图为，则该元素核外有 6 个电子，为碳元素，其元素符号为 C，另外氧原子同样也符合要求，其电子排布图为。(2)B 、C 的电子层结构都与 Ar 相同，即核外都有 18 个电子， 则 B 为 17 号元素 Cl，C 为 19 号元素 K。(3)D 元素原子失去 2 个 4s 电子和 1 个 3d 电子后变 成＋3 价离子，其原子的核外电子排布式为 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ，D 为 26 号元素 Fe。(4)根 据题意要求，写出电子排布式：1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ，该元素为 29 号元素 Cu。(5)s 能级只 有 1 个原子轨道，故最多只能容纳 2 个电子，即 n＝2，所以元素 F 的原子最外层电子排布式 为 2s 2p ，F 是 N 元素；根据能量最低原理，可知氮原子核外电子中的 2p 能级能量最高。 答案：(1)C 或 O (2)Cl K (3)Fe 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s (或[Ar]3d 4s ) (4)Cu 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s (或[Ar]3d 4s ) (5)2 2p2 2 6 2 6 10 1 10 1 2 2 6 2 6 6 2 6 2 2 3 2 2 6 2 6 10 1 2 2 6 2 6 6 2－＋1．原子结构与元素周期表的关系 (1)原子结构与元素周期表的关系 每周期第一种元素 周 期 二 三 四 五 电子 原子 层数 序数 2 3 4 5 3 11 19 37 电子排布式 [He]2s [Ne]3s [Ar]4s [Kr]5s1每周期第一种元素 原子 序数 10 18 36 542 2基态原子的基态原子的 电子排布式 1s 2s 2p2 2 6 2 2 611s 2s 2p 3s 3p2 6 2 6 102611s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p2 6 2 6 10 2 6 102611s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 5s 5p2681s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 六 6 55 [Xe]6s122626102610142865p 5d 6s 6p (2)各族元素的价电子排布特点 ①主族： 主族 价电子排 布特点 主族 价电子排 布特点 ②0 族：He：1s ；其他：ns np 。 ③过渡元素(副族和第Ⅷ族)：(n－1)d1～10 2 2 661026ⅠAⅡAⅢAⅣAns1ⅤAns2ⅥAns2np1ⅦAns2np2ns2np3ns2np4ns2np5ns1～2。(3)元素周期表的分区与价电子排布的关系 ①元素周期表的分区：②各区元素价电子排布特点： 分区 s区 p区 d区 ds 区 f区 2.元素周期律 (1)第一电离能 ①概念：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。 ②规律：9价电子排布ns1～2 ns2np1～6(除 He 外)(n－1)d1～9ns1～2(除钯外)10 1～2(n－1)d ns (n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2a．同周期元素：第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，总体 呈现从左到右逐渐增大的变化趋势。 b．同族元素：从上到下第一电离能逐渐减小。 c．同种原子：逐级电离能越来越大(即 I1&I2&I3?)。 ③应用： a．判断元素金属性的强弱 电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。 b．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 I2? I1，所以钠元素的 化合价为＋1。 c．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。当电离能的变化出现突 跃时，电子层数就可能发生变化。 d．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是 全空、半充满和全充满状态时，第一电离能就会反常的大。 (2)电负性 ①概念：用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。电负性越大的原子，对键 合电子的吸引力越大。 ②变化规律： 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， 而位于非金属三角 区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在 1.8 左右。 在元素周期表中，同周期从左到右，元素的电负性逐渐增大，同主族从上到下，元素的 电负性逐渐减小。 ③应用：103．原子结构与元素性质的递变规律114.对角线规则 在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，如：角度一 电离能及其应用 1．(2016?曲靖模拟)已知 X、Y 是主族元素，I 为电离能，单位是 kJ?mol 。请根据表 中所列数据判断，下列说法错误的是( 元素 X Y )－1I1500 580I24 600 1 820I36 900 2 750I49 500 11 600A. 元素 X 的常见化合价是＋1 价 B．元素 Y 是第ⅢA 族元素 C．元素 X 与氯形成化合物时，化学式可能是 XCl D．若元素 Y 处于第三周期，它可与冷水剧烈反应 解析：选 D 由数据分析 X 中 I2? I1，X 易呈＋1 价，为第ⅠA 族，A、C 均正确；Y 中 I4 ? I3，易呈＋3 价，应在第ⅢA 族，B 正确；若 Y 处于第三周期，则 Y 为铝元素，Al 不与冷水 反应，D 错误。 2．下列关于元素第一电离能的说法不正确的是( )A．钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，故钾的活泼性强于钠 B．因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，故第一电离能依次增大 C．最外层电子排布为 ns np (若只有 K 层时为 1s )的原子，第一电离能较大 D．对于同一元素而言，原子的电离能 I1&I2&I3&? 解析：选 B A 项，同一主族，从上到下元素的第一电离能越来越小，活泼性越来越强； B 项，同周期的第 Ⅱ A 族与第ⅤA 族，第一电离能出现了反常；C 项，ns np 的原子为稀有 气体原子，第一电离能较大；D 项，同一元素的原子，I1&I2&I3&?，正确。 3．(2016?长春质检)A、B 均为短周期元素。依据表中数据，回答问题： 电离能/kJ?mol1 － 2 6 2 6 2I1I2I3I412A B932 7381 821 1 45115 390 7 73321 771 10 540写 出 A 原 子 的 核 外 电 子 排 布 图 ________________ ， Al 原 子 的 第 一 电 离 能 ______________( 填 ： “ 大 于 ” 、 “ 小 于 ” 或 “ 等 于 ”)738 kJ?mol－ 1，原因是________________________________________________________________________。答案：小于 由表中数据判断 B 为 Mg，其最外层电子排布式为 3s ，而 Al 最外层电子排布式 为 3s 3p ，当 3p 处于全充满、半充满或全空时较稳定，因此，失去 p 亚层的 1 个电子相对比 较容易 4．根据表中所列五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJ?mol )，回答下列问题：－1 2 12元素代号 Q R S T UI12 080 500 740 580 420I24 000 4 600 1 500 1 800 3 100I36 100 6 900 7 700 2 700 4 400I49 400 9 500 10 500 11 600 5 900(1)在元素周期表中，最可能处于同一族的是________(填字母，下同)。 A．Q 和 R D．R 和 T B．S 和 T E．R 和 U C．T 和 U(2)下列离子的氧化性最弱的是________。 A．S2＋B．R2＋C．T3＋D．U＋(3)下列元素中，化学性质和物理性质最像 Q 元素的是________。 A．硼 B．铍 C．氦 D．氢(4)每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况，这一事实从一个侧面说明： ________________________________________________________________________， 如果 U 元素是短周期元素，你估计它的第 2 次电离能突跃数据将发生在失去第________13个电子时。 (5) 如果 R 、 S 、 T 是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序是 ____________，其中________元素的第一电离能异常高的原因是 ______________________________________________________________________。 解析：(1)根据电离能的变化趋势知，Q 为稀有气体元素，R 为第ⅠA 族元素，S 为第ⅡA 族元素，T 为第ⅢA 族元素，U 为第ⅠA 族元素，所以 R 和 U 处于同一主族。(2)由于 U 为第 ⅠA 族元素且比 R 电离能小，所以 U 的氧化性最弱。(3)由于 Q 是稀有气体元素，所以氦的 物理性质和化学性质与其最像。(4)电离能的突跃变化，说明核外电子是分层排布的。若 U 是短周期元素，则 U 是 Na，其核外电子排布式为 1s 2s 2p 3s ，由于 2s 2p 所处能层相同，所 以它的第 2 次电离能突跃数据发生在失去第 10 个电子时。(5)同一周期，第一电离能呈增大 趋势，但第ⅡA 族、第ⅤA 族比相邻元素要高，因为其最外层电子呈全充满或半充满结构。 答案：(1)E (2)D (3)C (4)电子分层排布，各能层能量不同 10 (5)R&S&T S S 元素的最外层电子处于 s 能级全充满状态，能量较低，比较稳定，失去 一个电子吸收的能量较多 角度二 电负性及其应用 5． (2013?山东高考节选)下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势， 正确 的是( )2 2 6 1 2 6 ＋ ＋解析：选 A 同主族元素从上到下，电负性减小，A 正确；F 元素无最高正价，B 错误； HF 分子之间有氢键，沸点最高，C 错误；卤族元素的单质从上到下分子间作用力增大，熔点 升高，D 错误。 6． 电负性的大小也可以作为判断元素金属性和非金属性强弱的尺度。 下列关于电负性的14变化规律正确的是()A．同周期从左到右，元素的电负性逐渐变大 B．同主族从上到下，元素的电负性逐渐变大 C．电负性越大，金属性越强 D．电负性越小，非金属性越强 解析：选 A 利用同周期从左到右元素电负性逐渐增大，同主族从上到下元素电负性逐 渐减小的规律来判断。电负性越大，金属性越弱，非金属性越强。 7．如表所示： 元素符号 电负性值 元素符号 电负性值 Li 0.98 Na 0.93 Be 1.57 Al 1.61 B 2.04 Si 1.90 C 2.55 P 2.19 O 3.44 S 2.58 F 3.98 Cl 3.16(1)根据对角线规则，Be、Al 元素最高价氧化物对应水化物的性质相似，它们都具有两 性，其中 Be(OH)2 显示这种性质的离子方程式是___________________________。 (2)通过分析电负性值变化规律，确定 Mg 元素电负性值的最小范围___________。 (3)请归纳元素的电负性和金属、非金属的关系： ________________________________________________________________________。 (4)从电负性角度，判断 AlCl3 是离子化合物还是共价化合物？请说明理由，并设计一个 实验方案证明上述所得结论。 ________________________________________________________________________。 答案：(1)Be(OH)2＋2H ===Be ＋2H2O， Be(OH)2＋2OH ===BeO2 ＋2H2O (2)0.93～1.57 (3)金属性越强，电负性越小；非金属性越强，电负性越大 (4)Al 元素和 Cl 元素的电负性差值为 1.55&1.7，所以形成共价键，为共价化合物。将氯 化铝加热到熔融态，进行导电性实验，如果不导电，说明是共价化合物 角度三 位―构―性的关系与元素推断 8．过渡元素及其化合物的应用研究是目前科学研究的前沿之一。请回答下列问题： (1)原子序数小于 36 的过渡元素 A 和 B， 在元素周期表中位于同一族， 且原子序数 B 比 A－ 2－ ＋ 2＋15多 1，基态 B 原子中含有三个未成对电子。B 元素在元素周期表中的位置为 ___________________，A 在基态时的价层电子排布式为____________，元素 A 具有变价， 其中较稳定的价态是________，原因是_______________________________。 (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 d 或 d 排布时，无颜色；为 d ～d 排布时，有颜色，如[Co(H2O)6] 显粉红色。据 此判断，[Mn(H2O)6] ________(填“有”或“无”)颜色。 解析：(1)位于同一族且原子序数相差 1 的元素只能位于第Ⅷ族，因 A、B 原子序数均小 于 36，故 A、B 元素位于第四周期第Ⅷ族；第四周期第Ⅷ族的 B 元素基态原子含有 3 个未成 对电子，其价层电子排布式一定为 3d 4s ，则 B 为 Co，A 为 Fe。(2)Mn 的 3d 轨道上有 5 个 电子，由题中信息知[Mn(H2O)6] 有颜色。 答案：(1)第四周期第Ⅷ族 3d6 2＋ 7 2 2＋ 2＋ 0 10 1 9 2＋ 2＋＋3 Fe 的价层电子排布式为 3d 3d 轨道处于半充满3＋5,状态，其他轨道处于全充满状态，此时能量最低 (2)有 9．A、B、C、D、E、F 六种短周期元素，原子序数依次增大；A、B 的阴离子与 C、D 的阳 离子的电子排布式均为 1s 2s 2p ，A 原子核外有 2 个未成对电子，C 单质可与热水反应但不 能与冷水反应；E、F 原子在基态时填充电子的轨道数有 9 个，且 E 原子核外有 3 个未成对电 子，F 能与 A 形成相同价态的阴离子，且离子半径 A 小于 F。用元素符号回答下列问题： (1)上述六种元素中，________元素的第一电离能最大，理由是___________________。 (2)C、D 元素的第一电离能较大的是______________，原因是___________________。 (3)六种元素按电负性从小到大排列顺序是_________________________。 (4)C、D、E、F 元素形成的最高价氧化物中属于离子化合物的是__________，属于共价 化合物的是__________。 解析：A、B 的阴离子与 C、D 的阳离子的电子排布式均为 1s 2s 2p ，A、B 在第二周期， A 原子核外有 2 个未成对电子，是 O 元素，B 只能为 F 元素；C、D 在第三周期，C 单质可与热 水反应但不能与冷水反应，为 Mg 元素，D 只能是 Al 元素。E 原子在基态时填充电子的轨道数 有 9 个，且 E 原子核外有 3 个未成对电子，是 P 元素。F 能与 A 形成相同价态的阴离子，且 离子半径 A 小于 F，为 S 元素。 答案：(1)F 其最外层有 7 个电子且原子半径小，容易得电子，不容易失电子 (2)Mg Mg 最外层 3s 轨道全满，3p 全空，能量最低 (3)Mg&Al&P&S&O&F (4)MgO、Al2O3 P2O5、SO3162 2 6 2 2 6[全 国 卷] 1．(2015?新课标全国卷Ⅱ节选)O、Na、P、Cl 四种元素中电负性最大的是________(填 元素符号)，其中 P 原子的核外电子排布式为____________________________。 解析：O、Na、P 和 Cl 四种元素中，O 元素的电负性最大。P 原子核外有 15 个电子，其 基态原子的核外电子排布式为 1s 2s 2p 3s 3p (或[Ne]3s 3p )。 答案：O 1s 2s 2p 3s 3p (或[Ne]3s 3p )2 2 6 2 3 2 3 2 2 6 2 3 2 32．(2014?新课标全国卷Ⅱ节选)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：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 道示意图为______________________________________________________。 解析：由原子序数最小且核外电子总数与其电子层数相同，确定 a 为 H 元素，由价电子 层中的未成对电子有 3 个，确定 b 为 N 元素，由最外层电子数为其内层电子数的 3 倍，确定 c 为 O 元素，由 d 与 c 同主族，确定 d 为 S 元素，由 e 的最外层只有 1 个电子且次外层有 18 个电子，确定 e 为 Cu 元素。第一电离能一般规律：同周期从左到右递增，同主族从上到下递 减，但当原子轨道呈全满、半满、全空状态时，第一电离能大于相邻元素的第一电离能；由 Cu 的价电子排布可画出 e 的价层电子轨道示意图。 答案：N3．(2013?新课标全国卷Ⅱ节选)前四周期原子序数依次增大的元素 A、B、C、D 中，A 和 B 的价电子层中未成对电子均只有 1 个，并且 A 和 B 的电子数相差为 8；与 B 位于同一周 期的 C 和 D，它们价电子层中的未成对电子数分别为 4 和 2，且原子序数相差为 2。 回答下列问题： (1)D 的价层电子排布图为________________。172＋ － ＋(2)四种元素中第一电离能最小的是________，电负性最大的是________(填元素符号)。 解析：由题目信息可以推出：A 为 F，B 为 K，C 为 Fe，D 为 Ni。(1)D 的价电子排布图 为2＋。 (2)K 的 4s 轨道只有 1 个电子，失电子能力比较强，铁元素的 4s 轨道有 2 个电子，3d 轨道有 6 个电子，镍元素的 4s 轨道有 2 个电子，3d 轨道有 8 个电子，故这四种元素中第一 电离能最小的元素是 K；一般来说，元素的非金属性越强，电负性就越大，所以这四种元素 中电负性最大的元素是 F。 答案：(1)(2)K F 4． (2012?新课标全国卷节选)原子的第一电离能是指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， O、S、Se 原子的第一电离能由大到小的顺序为 ________________。 答案：O&S&Se [地 方 卷] 5．(2015?福建高考)科学家正在研究温室气体 CH4 和 CO2 的转化和利用。 (1)CH4 和 CO2 所含的三种元素电负性从小到大的顺序为________________。 (2) 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。 答案：(1)H、C、O (2)1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s (或[Ar]3d 4s ) Ⅷ 6．(2014?安徽高考节选)Na、Cu、O、Si、S、Cl 是常见的六种元素。 (1)Na 位于元素周期表第________周期第________族； S 的基态原子核外有________个未 成对电子；Si 的基态原子核外电子排布式为__________________________________。 (2)用“&”或“&”填空： 第一电离能 Si____S 离子半径 O ____Na2－ ＋ 2 2 6 2 6 8 2 8 2熔点 NaCl____Si酸性 H2SO4____HClO418解析： (1)Na 核外电子分三层排布且最外层电子数为 1， 位于元素周期表的第三周期第ⅠA 族；S 的价层电子排布为 3s 3p ，利用洪特规则和泡利不相容原理可知 S 的基态原子核外有 2 个未成对电子；依据能量最低原理以及洪特规则和泡利原理，14 号元素 Si 的基态原子核外 电子排布式为 1s 2s 2p 3s 3p 。(2)非金属性 Si＜S，因此第一电离能 Si＜S；核外电子排布 相同的简单离子，核电荷数越大离子半径越小，离子半径 O ＞Na ；离子晶体 NaCl 的熔点 小于原子晶体单质 Si 的熔点； 元素非金属性越强其最高价氧化物对应水化物的酸性越强， 酸 性 H2SO4＜HClO4。 答案：(1)三 ⅠA 2 (2)& & & & 1s 2s 2p 3s 3p2 2 6 2 2 2－ ＋ 2 2 6 2 2 2 419(限时：45 分钟) 一、选择题 1．某主族元素的原子，M 层上有一个半充满的能级，这种原子的质子数是( A．只能是 7 C．是 11 或 15 B．只能是 15 D．是 11 或 132 2 6 1 2 2 6 2 3)解析：选 C 根据题意可知，该原子的核外电子排布式为 1s 2s 2p 3s 或 1s 2s 2p 3s 3p ， 所以原子序数为 11 或 15。 2．下列说法错误的是( )A．ns 电子的能量不一定高于(n－1)p 电子的能量 B．C 的电子排布式 1s 2s 2px违反了洪特规则 C．电子排布式(Sc)1s 2s 2p 3s 3p 3d 违反了能量最低原理 D．电子排布式(Ti)1s 2s 2p 3s 3p2 2 6 2 10 2 2 6 2 6 3 2 2 2违反了泡利原理解析：选 A A 项，根据构造原理，各能级能量的高低顺序为 1s2s2p3s3p4s3d4p5s??，ns 电子的能量一定高于(n－1)p 电子的能量；B 项，对于 C 原子，2p 能级有 3 个能量相同的原子轨道， 最后 2 个电子应该以自旋状态相同的方式分布在两个不同的 2p 轨道上， 该项违反 了洪特规则；C 项，根据轨道能量高低顺序可知 E4s&E3d，Sc 原子，最后 3 个电子应先排满 4s 轨道，再排 3d 轨道，电子排布式为 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ，该项违反了能量最低原理；D 项， Ti 原子，3p 能级共有 3 个轨道，最多可以排 6 个电子，如果排 10 个电子，则违反了泡利原 理。 3．下列各基态原子或离子的电子排布式正确的是( A．O2－ 2 2 6 2 6 1 2)1s 2s 2p5224B．Ca [Ar]3d3 2 22C．Fe [Ar]3d 4s 解析：选 D 式为[Ar]3d 4s 。6 2 2－D．Si 1s 2s 2p 3s 3p2 2 6622O 的电子排布式为 1s 2s 2p ；Ca 的电子排布式为[Ar]4s ；Fe 的电子排布24．(2013?上海高考)X、Y、Z、W 是短周期元素，X 元素原子的最外层未达到 8 电子稳定 结构，工业上通过分离液态空气获得其单质；Y 元素原子最外电子层上 s、p 电子数相等；Z 元素＋2 价阳离子的核外电子排布与氖原子相同；W 元素原子的 M 层有 1 个未成对的 p 电子。20下列有关这些元素性质的说法一定正确的是( A．X 元素的氢化物的水溶液显碱性 B．Z 元素的离子半径大于 W 元素的离子半径)C．Z 元素的单质在一定条件下能与 X 元素的单质反应 D．Y 元素最高价氧化物的晶体具有很高的熔点和沸点 解析：选 C 根据题意，Z 为 Mg 元素，Y 原子最外层电子排布为 ns np ，是 C 或 Si 元素， X 为 N 或 O 元素，W 为 Al 或 Cl 元素，N 的氢化物的水溶液显碱性，但 O 元素的氢化物的水溶 液显中性或弱酸性，A 错误；Al 的半径比 Mg 小，Cl 半径比 Mg 大，B 错误；N2、O2 均能 与 Mg 反应，C 正确；CO2 形成的晶体熔沸点低，D 错误。 5．现有四种元素的基态原子的电子排布式如下：①1s 2s 2p 3s 3p ；②1s 2s 2p 3s 3p ； ③1s 2s 2p ；④1s 2s 2p 。则下列有关比较中正确的是( A．第一电离能：④＞③＞②＞① B．原子半径：④＞③＞②＞① C．电负性：④＞③＞②＞① D．最高正化合价：④＞①＞③＝② 解析：选 A ①表示 S，②表示 P，③表示 N，④表示 F。第一电离能：F＞N＞P＞S，A 项正确；原子半径：P＞S＞N＞F，B 项错误；电负性：F＞N＞S＞P，C 项错误；F 无正价，D 项错误。 二、非选择题 6．组合填空 (1)(2015?海南高考节选)钒在元素周期表中的位置为________，其价层电子排布图为 ________________________________________________________________________。 (2)(2015?江苏高考节选)Cr 基态核外电子排布式为____________。 (3)(2015?潍坊模拟)下列微粒基态的电子排布中未成对电子数最多的是________(填序 号)。 a．H b．N c．Cu d．Cr e．C3＋ 2 2 3 2 2 5 2 2 6 2 4 2 2 6 2 3 3＋ 2＋ － 2＋ 2 2)(4)(2015? 郑 州 模 拟 )Ga 与 B 同 主 族 ， Ga 的 基 态 原 子 核 外 电 子 排 布 式 为 ________________。B、C、O 三元素的第一电离能由大到小的顺序是________。 (5)(2014?新课标全国卷Ⅱ)Cu 基态核外电子排布式为 ________________________________________________________________________。21＋(6)写出 Al 元素基态原子的价电子排布式______________________________。 (7)基态铬(Cr)原子的价电子排布式是__________________________________， 这样排布使整个体系能量最低，原因是_________________________________。 (8)A 、 B 均为短周期金属元素，依据表中数据，写出 B 的基态原子的电子排布式： ________________________________________________________________________。 电离能(kJ?mol ) A B－1I1932 738I21 821 1 451I315 390 7 733I421 771 10 540(9)基态 B 原子的电子排布式为______________________________________。 (10)基态氮原子的价电子排布式是________________________________。答案：(1)第 4 周期第ⅤB 族(2)1s 2s 2p 3s 3p 3d (或[Ar]3d ) (3)d (4)1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p (或[Ar]3d 4s 4p ) O＞C＞B (7)3d 4s2 5 1 2 2 6 2 6 10 2 1 10 2 12262633(5)1s 2s 2p 3s 3p 3d2262610(6)3s 3p213d 和 4s 轨道上的电子均处于半充满状态6 2(8)1s 2s 2p 3s2(9)1s 2s 2p221(10)2s 2p237．(2016?江门模拟)有 A、B、C、D、E 5 种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于 20。其中 A 为非金属元素；A 和 E 属同一族，它们原子最外层电子排布为 ns ，B 和 D 也属同 一族， 它们原子最外层的 p 能级电子数是 s 能级电子数的两倍。 C 原子最外层上电子数等于 D 原子最外层上电子数的一半。 请回答下列问题： (1)A 是__________，B 是__________，C 是__________， D 是__________，E 是__________。 (2)由这五种元素组成的一种化合物是 ________(写化学式)。写出该物质的一种主要用 途：________________________________________________________________________。 (3)写出 C 元素基态原子的电子排布式：________________________________。221(4)用电子排布图表示 D 元素原子的价电子排布： _______________________ _________________________________________________。 (5)元素 B 与 D 的电负性大小关系是 B________D，C 与 E 的第一电离能的大小关系是 C________E。(填“&”、“&”或“＝”) 解析：A、B、C、D、E 5 种元素核电荷数都小于 20，故都为主族元素，A、E 同一族且最 外层电子排布为 ns ，故为第ⅠA 族，而 A 为非金属元素，则 A 为 H；B、D 为同一族，其原子 最外层的 p 能级电子数是 s 能级电子数的两倍，故其最外层电子排布为 ns np ，为第ⅥA 族 元素，B 核电荷数小于 D，则 B 为 O，D 为 S，E 为 K；C 原子最外层上的电子数为 S 原子最外 层上电子数的一半，则 C 为 Al，同主族元素自上而下电负性逐渐减小，故 B(O)的电负性大于 D(S)，E(K)的第一电离能小于 Na，Na 的第一电离能小于 C(Al)，故第一电离能 Al&K。 答案：(1)H O Al S K(写元素名称也可) (2)KAl(SO4)2?12H2O 作净水剂2 4 1(3)1s 2s 2p 3s 3p22621(4)(5)& & 8．(2016?广安模拟)如图为周期表中部分元素的某种性质(X 值)随原子序数变化的关 系。(1)短周期中原子核外 p 轨道上电子数与 s 轨道上电子总数相等的元素是________(写元 素符号)。 (2)同主族内不同元素的 X 值变化的特点是_________________________ ________________________________________________________________________， 同周期内，随着原子序数的增大，X 值变化的总趋势是____________________。周期表 中 X 值的这种变化特点体现了元素性质的_____________________________23______________________变化规律。 (3)X 值较小的元素集中在元素周期表的________。 a．左下角 b．右上角 c．分界线附近(4)下列关于元素该性质的说法中正确的是________(选填代号)。 a．X 值可反映元素最高正化合价的变化规律 b．X 值可反映原子在分子中吸引电子的能力 c．X 值大小可用来衡量元素金属性和非金属性的强弱 答案：(1)O、Mg (2)同一主族，从上到下，X 值逐渐减小 逐渐增大 周期性 (4)b、c 9． 下表为元素周期表中第四周期的部分元素(从左到右按原子序数递增排列)， 根据要求 回答下列各小题： K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge (3)a(1) 在 以 上 元 素 的 基 态 原 子 的 电 子 排 布 中 4s 轨 道 上 只 有 1 个 电 子 的 元 素 有 ________________________________________________________________________( 填 元 素 名称)。 (2)写出 Cr 的电子排布式：____________________________________。 (3)Fe 的化学性质比 Fe 稳定，其原因是__________________________。 (4)前四周期元素中，基态原子中未成对电子数与其所在周期数相同的元素有______种。 (5)试比较：第一电离能 I1(Cr)________I1(Co)(填“＞”、“＜”或“＝”)。 解析：(1)由核外电子排布轨道能量顺序可知，4s 轨道只有 1 个电子，则 3d 轨道可能为 0( 全 空 ) 、 5( 半 充 满 ) 、 10( 全 充 满 ) ， 则 有 1s 2s 2p 3s 3p 4s 、 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 、 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ，分别为钾、铬、铜。(2)Cr 失去 3 个电子生成 Cr ，则电子排布式为 1s 2s 2p 3s 3p 3d 。(3)Fe 的电子排布式为[Ar]3d ，Fe 的电子排布式为[Ar]3d ，半充满结 构更稳定。(4)分周期一一讨论，第一周期中基态原子中未成对电子数为 1 个的是 H 元素，第 二周期中基态原子中未成对电子数为 2 个的可以是 1s 2s 2p 或 1s 2s 2p ， 是 C 元素或 O 元素， 第三周期中基态原子中未成对电子数为 3 个的是 1s 2s 2p 3s 3p ，为 P 元素，第四周期中基 态原子中未成对电子数为 4 个的只能是过渡元素， 符合条件的只有 Fe 元素， 其核外电子排布 式为 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ， 因此共有 5 种元素符合题意。 (5)铬元素的价电子排布式为 3d 4s ， 钴元素的价电子排布为 3d 4s ，前者第一电离能更小。7 2 2 2 6 2 6 6 2 5 1 2 2 6 2 3 2 2 2 2 2 4 2 2 6 2 6 3 3＋ 5 2＋ 6 2 2 6 2 6 10 1 3＋ 2 2 6 2 6 1 2 2 6 2 6 5 1 3＋ 2＋ 3＋24答案：(1)钾、铬、铜3＋(2)1s 2s 2p 3s 3p 3d (或[Ar]3d )2262633(3)Fe 的 3d 轨道填充了 5 个电子，为半充满状态 (4)5 (5)＜ 第 2 节 分子结构与性质[高考导航] 1．了解共价键的形成，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。 2．了解简单配合物的成键情况。 3．了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp ，sp )，能用价层电子对互斥理论 或者杂化轨道 理论推测常见的简单分子或离子的空间结构。 4．了解化学键与分子间作用力的区别。 5．了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含有氢键的物质。2 31．本质 在原子之间形成共用电子对(电子云的重叠)。 2．特征 具有饱和性和方向性。 3．分类25[注意] 只有两原子的电负性相差不大时，才能形成共用电子对，形成共价键，当两原 子的电负性相差很大(大于 1.7)时，不会形成共用电子对，而形成离子键。 4．键参数 (1)键参数对分子性质的影响：(2)键参数与分子稳定性的关系： 键能越大，键长越短，分子越稳定。 5．等电子原理 原子总数相同、价电子总数相同的分子(即等电子体)具有相似的化学键特征，它们的许 多性质相似，如 CO 和 N2。问题 1 常见的等电子体汇总微粒 CO2、CNS 、NO2 、N3 CO3 、NO3 、SO3 SO2、O3、NO2－ 2－ － － ＋ －价电子总数 16e 24e 18e－立体构型 直线形 平面三角形 V形26－－SO4 、PO43－ 2－2－3－32e－－正四面体形 三角锥形 直线形 正四面体形PO3 、SO3 、ClO3 CO、N2 CH4、NH4＋26e 10e 8e－－－问题 2 等电子体的应用：推测结构与性质 (1)(BN)x 与(C2)x，N2O 与 CO2 等也是等电子体； (2)硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体磷化铝(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好 的半导体材料； (3)SiCl4、SiO4 、SO4 的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，中心原子 都是 sp 杂化，都形成正四面体形立体构型。 [对点练] 1919 年，Langmuir 提出等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互 称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。 (1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是 ______和 ______；______和______。 (2)此后， 等电子原理又有所发展。 例如， 由短周期元素组成的微粒， 只要其原子数相同， 各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周 期元素组成的物质中，与 NO2 互为等电子体的分子有________、________。 解析：(1)仅由第二周期元素组成的共价分子中，即 C、N、O、F 组成的共价分子，如： N2 与 CO 均为 14 个电子，N2O 与 CO2 均为 22 个电子。(2)依题意，只要原子数相同，各原子最 外层电子数之和相同，即可互称为等电子体，NO2 为三原子，各原子最外层电子数之和为 5 ＋6?2＋1＝18，SO2、O3 也为三原子，各原子最外层电子数之和为 6?3＝18。 答案：(1)N2 CO N2O CO2 (2)SO2 O3－ － 3 4－ 2－角度一 共价键类型的判断1．(2015?安徽高考)碳酸亚乙酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂， 其结构如图所 示。下列有关该物质的说法正确的是( )27A．分子式为 C3H2O3 B．分子中含 6 个 σ 键 C．分子中只有极性键 D．8.6 g 该物质完全燃烧得到 6.72 L CO2 解析：选 A A 项，观察图形根据碳四键可知分子式正确；B 项，根据图示可知分子中含 8 个 σ 键；C 项，观察图形可知分子中含有碳碳双键属于非极性键；D 项，没有指明条件， 无法进行气体体积计算。 2．在下列物质中：①HCl、②N2、③NH3、④Na2O2、⑤H2O2、⑥NH4Cl、⑦NaOH、⑧Ar、⑨CO2、 ⑩C2H4。 (1)只存在非极性键的分子是________(填序号， 下同)； 既存在非极性键又存在极性键的 分子是________；只存在极性键的分子是________。 (2)只存在单键的分子是________，存在三键的分子是________，只存在双键的分子是 ________，既存在单键又存在双键的分子是________。 (3)只存在 σ 键的分子是________，既存在 σ 键又存在 π 键的分子是________。 (4)不存在化学键的是________。 (5) 既存在离子键又存在极性键的是 ________ ；既存在离子键又存在非极性键的是 ________。 答案：(1)② ⑤⑩ ①③⑨ (2)①③⑤ ② ⑨ ⑩(3)①③⑤ ②⑨⑩ (4)⑧ (5)⑥⑦ ④快速判断 σ 键、π 键的方法 通过物质的结构式，可以快速有效地判断键的种类及数目；判断成键方式时，需掌握： 共价单键全为 σ 键，双键中有一个 σ 键和一个 π 键，三键中有一个 σ 键和两个 π 键。28角度二 键参数的应用 3．下列说法中正确的是( )A．分子的键长越长，键能越高，分子越稳定 B．元素周期表中的第ⅠA 族(除 H 外)和第ⅦA 族元素的原子间不能形成共价键 C．水分子可表示为 H―O―H，分子的键角为 180° D．H―O 键键能为 462.8 kJ?mol ，即 18 g H2O 分解成 H2 和 O2 时，消耗能量为 2?462.8 kJ 解析：选 B 键长越长，键能越小，分子越不稳定，A 错误；共价键一般形成于非金属元 素之间，而第ⅠA 族元素(H 除外)均是活泼金属元素，第ⅦA 族元素均是活泼非金属元素，二 者易形成离子键，B 正确；水分子立体构型为 V 形，两个 H―O 键的键角为 105°，C 错误； 断裂 2 mol H―O 键吸收 2?462.8 kJ 能量，而不是 H2O 分解成 H2 和 O2 时消耗的能量，D 错 误。 4 ． (1) 氮 元 素 的 非 金 属 性 很 强 ， 而 N2 的 化 学 性 质 却 比 较 稳 定 ， 其 原 因 是 ________________________________________________________________________。 (2)某些共价键的键长数据如表所示： 共价键 CC C===C CC CO 键长(nm) 0.154 0.134 0.120 0.143 共价键 C===O NN N===N NN 键长(nm) 0.122 0.146 0.120 0.110－1根据表中有关数据，你能推断出影响共价键键长的因素主要有哪些？其影响的结果怎 样？ ________________________________________________________________________。 (3)结合事实判断 CO 和 N2 相对更活泼的是________，试用表中的键能数据解释其相对更 活泼的原因：___________________________________________。 CO 键能(kJ?mol ) N2 键能(kJ?mol )－1 －1C―O 357.7 N―N 154.8C===O 798.9 N===N 418.4C≡O 1 071.9 N≡N 941.729解析：由断开 CO 分子的第一个化学键所需要的能量 [(1 071.9－798.9) kJ?mol ＝ 273.0 kJ?mol ]比断开 N2 分子的第一个化学键所需要的能量[(941.7－418.4) kJ?mol ＝523.3 kJ?mol ]小，可知 CO 相对更活泼。 答案：(1)N2 的结构式为 N≡N，两个 N 原子间存在三键，其键长短，键能大，所以分子 稳定 (2)主要因素：原子半径、原子间形成共用电子对数目。影响结果：形成相同数目的共 用电子对，原子半径越小，共价键的键长越短；原子半径相同，形成共用电子对数目越多， 键长越短 (3)CO 断开 CO 分子的第一个化学键所需要的能量(273.0 kJ?mol )比断开 N2 分子的第一个化学键所需要的能量(523.3 kJ?mol )小 角度三 等电子原理应用 5．下列粒子属于等电子体的是( A．CH4 和 NH4 C．NO2 和 O3＋ －1 －1 －1 －1 －1－1)B．NO 和 O2 D．HCl 和 H2O解析：选 A 只要微粒的原子个数和最外层电子数相等即为等电子体。 6． 已知 CO2 为直线形结构， SO3 为平面正三角形结构， NF3 为三角锥形结构， 请推测 COS、 CO3 、PCl3 的空间结构 ________________________________________________________________________。 解析：COS 与 CO2 互为等电子体，其结构与 CO2 相似，所以其为直线形结构；CO3 与 SO3 互为等电子体，结构相似，所以 CO3 为平面正三角形结构；PCl3 与 NF3 互为等电子体，结构 相似，所以 PCl3 为三角锥形结构。 答案：COS 为直线形结构；CO3 为平面正三角形结构；PCl3 为三角锥形结构2－ 2－ 2－ 2－1．用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型 (1)判断分子中中心原子上的价层电子对数30其中：a 是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数)；b 是与中 心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为 1，其他原子等于 8－该原子的价电子数；x 是 与中心原子结合的原子数。 (2)价层电子对互斥理论与分子构型2.用杂化轨道理论推测分子的立体构型杂化类型 sp sp sp2杂化轨道数目 2 3 4杂化轨道间夹角 180° 120° 109°28′立体构型 直线形 平面正三角形 正四面体实例 BeCl2 BF3 CH433.配位键和配合物 (1)孤电子对 分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对。31(2)配位键 ①配位键的形成：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成共价键。 ②配位键的表示：常用“→”来表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，如 NH4 可 表示为[HNHHH] ，在 NH4 中，虽然有一个 N―H 键形成过程与其他 3 个 N―H 键形成过程不同， 但是一旦形成之后，4 个共价键就完全相同。 (3)配合物 如[Cu(NH3)4]SO4＋ ＋ ＋配位体有孤电子对，如 H2O、NH3、CO、F 、Cl 、CN 等。 中心原子有空轨道，如 Fe 、Cu 、Zn 、Ag 等。3＋ 2＋ 2＋ ＋－－－问题 用价层电子对互斥理论推测分子或离子的空间构型 用价层电子对互斥理论推测简单分子(ABx 型)、离子(ABx 型)空间构型的方法： (1)价层电子对数的确定 1 m± 对 ABx 型分子或 ABx 离子， 其价层电子对数的判断方法为 n＝ (中心原子的价电子数＋每 2 个配位原子提供的价电子数?x±m)。 [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 5＋1?4－1 ＋ 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 NH4 ， n＝ 2 6＋2 2－ ＝4；(4)若为阴离子，则加上电荷数，如 SO4 ，n＝ ＝4。 2 (2)中心原子上的孤电子对数的确定 1 中心原子上的孤电子对数＝ (a－xb)。例如，SO2 的中心原子为 S，S 的价电子数为 6(即 2 S 的最外层电子数为 6)，则 a＝6；与中心原子 S 结合的 O 的个数为 2，则 x＝2；与中心原子 1 结合的 O 最多能接受的电子数为 2， 则 b＝2， 所以 SO2 中的中心原子 S 上的孤电子对数＝ ?(6 2 －2?2)＝1。m±32[对点练]用 价 层 电 子 对 互 斥 理 论 预 测 H2S 和 BF3 的 立 体 结 构 分 别 是________________________________________________________________________。 解析：H2S 分子中价电子对数为 4，若无孤电子对存在，则其应为正四面体构型，但中心 原子 S 上有两对孤电子对，故 H2S 为 V 形结构；BF3 中，价电子对数为 3，中心原子 B 上无孤 电子对，因此 BF3 为平面三角形。 答案：V 形结构、平面三角形角度一 杂化类型及空间构型的判断 1．下列说法正确的是(3)A．凡是中心原子采取 sp 杂化的分子，其立体构型都是正四面体形 B．在 SCl2 中，中心原子 S 采取 sp 杂化轨道成键 C．杂化轨道只用于形成 σ 键或用于容纳未参与成键的孤电子对 D．凡 AB3 型的共价化合物，其中心原子 A 均采用 sp 杂化轨道成键 解析：选 C A 项，中心原子采取 sp 杂化的分子，其分子构型可以是正四面体形，也可 以是三角锥形或 V 形，错误；B 项，SCl2 中 S 原子采取 sp 杂化轨道成键，错误；D 项，AB3 型共价化合物，中心原子可采取 sp 杂化，如 SO3 等，错误。 2．(2016?钦州模拟)氯化亚砜(SOCl2)是一种很重要的化学试剂，可以作为氯化剂和脱 水剂。 下列关于氯化亚砜分子的几何构型和中心原子(S)采取杂化方式的说法正确的是( A．三角锥形、sp3 2 3 3 3)B．V 形、sp22C．平面三角形、spD．三角锥形、sp21 解析： 选 A 首先求出 SOCl2 分子中 S 原子的价层电子对数。 孤电子对数＝ ?(6－2－2?1) 2 ＝1，配位原子为 3，所以价层电子对数为 4，S 原子采取 sp 杂化，由于孤电子对占据一个杂 化轨道，分子构型为三角锥形。3333．(2015?新课标全国卷Ⅱ节选)P 和 Cl 反应可生成组成比为 1∶3 的化合物 E, E 的立 体构型为________，中心原子的杂化轨道类型为____________；化合物 Cl2O 的立体构型为 ________，中心原子的价层电子对数为________，Cl2 与湿润的 Na2CO3 反应可制备 Cl2O，其化 学方程式为______________________________________________________。 解析：E 是 PCl3，其中 P 含有一对孤对电子，其价层电子对数是 4，所以 E 的立体构型 为三角锥形，中心原子的杂化轨道类型为 sp 。化合物 Cl2O 分子中氧元素含有 2 对孤对电子， 价层电子对数是 4，所以立体模型为 V 形。单质 Cl2 与湿润的 Na2CO3 反应可制备 Cl2O，则化学 方程式为 2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl。 答案：三角锥形 sp3 3V形4 2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl(或 2Cl2＋2Na2CO3===Cl2O＋CO2＋2NaCl) 4．(2016?南昌模拟节选)在气态二氯化铍中有单体 BeCl2 和二聚体(BeCl2)2；在晶体中 变形成多聚体，试画出各 种存在形式的结构简图，并指出铍原子的杂化轨道类型。单体 BeCl2 结构简图： 杂化轨道类型： _________ _________二聚体(BeCl2)2 __________ __________多聚体(BeCl2)n __________ __________答案：Cl―Be―Cl sp 杂化3sp 杂化sp 杂化2“四方法”判断分子中心原子的杂化类型 (1)根据杂化轨道的空间分布构型判断。 ①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子发生 sp 杂化。 ②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生 sp 杂化。 ③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生 sp 杂化。 (2)根据杂化轨道之间的夹角判断。 若杂化轨道之间的夹角为 109.5°， 则分子的中心原子发生 sp 杂化； 若杂化轨道之间的343 2 3夹角为 120°，则分子的中心原子发生 sp 杂化；若杂化轨道之间的夹角为 180°，则分子的 中心原子发生 sp 杂化。 (3)根据等电子原理进行推断，如 CO2 是直线形分子，CNS 、N3 与 CO2 是等电子体，所以 分子构型均为直线形，中心原子均采用 sp 杂化。 (4)根据中心原子的电子对数＝参与杂化的轨道数目判断，如中心原子的电子对数为 4， 是 sp 杂化，为 3 是 sp 杂化，为 2 是 sp 杂化。3 2 － －2角度二 用价层电子对互斥理论预测分子构型 5．下列描述中正确的是( ①CS2 为 V 形的极性分子 ②ClO3 的空间构型为平面三角形 ③SF6 中有 6 对完全相同的成键电子对 ④SiF4 和 SO3 的中心原子均为 sp 杂化 A．①② B．②③ C．③④ D．①④－ 2－ 3 －)解析：选 C CS2 的空间构型与 CO2 相同，是直线形，①错误；ClO3 的空间构型是三角锥 形，②错误，SF6 分子是正八面体构型，中心原子 S 原子具有 6 个杂化轨道，每个杂化轨道容 纳 2 个电子(1 对成键电子对)，形成 6 个 S―F 键，所以 SF6 分子有 6 对完全相同的成键电子 对，③正确；SiF4 和 SO3 的中心原子都是 sp 杂化(但是前者为正四面体，后者为三角锥形)， ④正确。 6．分析下列化学式，选出划线元素符合要求的物质： A．C2H2 E．C2H4 (1)既有 σ 键，又有 π 键的是________。 (2) 分子构型为正四面体的是 ____________ ，为 V 形的是 ________ ，为直线形的是 ________。 (3)sp 杂化的是________；sp 杂化的是________；sp 杂化的是________。 (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________。 答案：(1)AE (2)D B AC (4)B B (5)ACDE353 2 2－ 3B．H2OC．BeCl2D．CH4(3)BD EAC角度三 配位键、配合物理论 7．[双选]下列关于[Cu(NH3)4]SO4 的说法中，正确的有( )A．[Cu(NH3)4]SO4 中所含的化学键有离子键、极性键和配位键 B．[Cu(NH3)4]SO4 难溶于水，易溶于乙醇 C．[Cu(NH3)4]SO4 是离子化合物 D．[Cu(NH3)4]SO4 的组成元素中第一电离能最大的是氧元素 答案：A、C 8．下列现象与形成配合物无关的是( )A．向 FeCl3 溶液中滴入 KSCN 溶液，出现红色 B．向 Cu 与 Cl2 反应后的集气瓶中加少量 H2O，呈绿色，再加水，呈 蓝色 C．Cu 与浓 HNO3 反应后，溶液呈绿色；Cu 与稀 HNO3 反应后，溶液呈蓝色 D．向 AlCl3 中逐滴滴加 NaOH 至过量，先出现白色沉淀，继而消失 解析：选 D2－Fe 与 SCN 形成一系列配离子，都显红色； Cu 在水溶液中形成配离子2＋ 3＋ －3＋－2＋[CuCl4] 显绿色；[Cu(H2O)4] 显蓝色，故 A、B、C 项均与配合物有关；D 项，Al 与 OH 形 成 Al(OH)3，而 Al(OH)3 显两性，能与过量的 OH 反应，生成 AlO2 ，与配合物无关。 9 ． (1) 配位化学创始人维尔纳发现，取 CoCl3?6NH3( 黄色 ) 、 CoCl3?5NH3( 紫红色 ) 、 CoCl3?4NH3(绿色)和 CoCl3?4NH3(紫色)四种化合物各 1 mol，分别溶于水，加入足量硝酸银 溶液，立即产生氯化银，沉淀的量分别为 3 mol、2 mol、1 mol 和 1 mol。 ①请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。 CoCl3?6NH3 CoCl3?5NH3 CoCl3?4NH3(绿色和紫色)： ， ， 。－ －②CoCl3?4NH3( 绿 色 ) 和 CoCl3?4NH3( 紫 色 ) 的 组 成 相 同 而 颜 色 不 同 的 原 因 是 ________________________________________________________________________。 ③上述配合物中，中心离子的配位数都是________。 (2)向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的 KSCN 溶液，溶液变成血红色。该反应在有的教 材中用方程式 FeCl3＋3KSCN===Fe(SCN)3＋3KCl 表示。经研究表明，Fe(SCN)3 是配合物，Fe 与 SCN 不仅能以 1∶3 的个数比配合，还可以其他个数比配合。请按要求填空： ①Fe 与 SCN 反应时，Fe 提供________，SCN 提供________，二者通过配位键结合。 ②所得 Fe 与 SCN 的配合物中，主要是 Fe 与 SCN 以个数比 1∶1 配合所得离子显血红363＋ － 3＋ － 3＋ － 3＋ － － 3＋色。含该离子的配合物的化学式是 。 ③若 Fe 与 SCN 以个数比 1∶5 配合，则 FeCl3 与 KSCN 在水溶液中发生反应的化学方程 式可以表示为_____________________________________________________。 解析：(1)由题意知，四种配合物中的自由 Cl 分别为 3、2、1、1，则它们的化学式分 别为[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl、[Co(NH3)4Cl2]Cl。最后两种应互为同 分异构体。(2)Fe 和 SCN 形成配合物时，Fe 提供空轨道，SCN 提供孤电子对，Fe 和 SCN－ 3＋ － 3＋ － 3＋ － 3＋ －以 1∶1 和 1∶5 形成配离子时写化学式要用 Cl 和 K 分别平衡配离子的电荷，使配合物呈－＋电中性。 答案：(1)①[Co(NH3)6]Cl3 [Co(NH3)5Cl]Cl2 [Co(NH3)4Cl2]Cl ②它们互为同分异构体 ③6 (2)①空轨道 孤电子对 ②[Fe(SCN)]Cl2 ③FeCl3＋5KSCN===K2[Fe(SCN)5]＋3KCl1．分子的极性 (1)分子构型与分子极性的关系： 双原子分子 单质 正、负电荷中心重合 非极性分子 结构对称 多原子分子 化合物 正、负电荷中心不重合极性分子结构不对称 (2)键的极性、分子空间构型与分子极性的关系： 类型 X2 XY XY2 SO2 (X2Y) H2O、H2S 极性键 V形 极性分子 极性键 V形 极性分子 实例 H2、N2 HCl、NO CO2、CS2 键的极性 非极性键 极性键 极性键 空间构型 直线形 直线形 直线形 分子极性 非极性分子 极性分子 非极性分子BF3 XY3 NH3极性键 极性键平面正三角形 三角锥形非极性分子 极性分子37XY4 2.范德华力和氢键 (1)范德华力：CH4、CCl4极性键正四面体形非极性分子物质分子间普遍存在的一种相互作用力称为范德华力。范德华力约比化学键的键能小 1～2 个数量级。 (2)氢键： 由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢原子)与另一个电负性 很强的原子(如水分子中的氧原子)之间的作用力。 3．分子的溶解性 (1)“相似相溶”的规律： 非极性溶质一般能溶于非极性溶剂， 极性溶质一般能溶于极性 溶剂。若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大。 (2)随着溶质分子中憎水基的增多，溶质在水中的溶解度减小。如甲醇、乙醇和水以任意 比互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。 4．分子的手性 (1)手性异构： 具有完全相同的组成和原子排列的一对分子， 如同左手和右手一样互为镜 像，在三维空间里不能重叠的现象。 (2)手性分子：具有手性异构体的分子。 (3)手性碳原子：在有机物分子中，连有四个不同基团或原子的碳原子。含有手性碳原子 的分子是手性分子，如 5．无机含氧酸分子的酸性 无机含氧酸的通式可写成(HO)mROn， 如果成酸元素 R 相同， 则 n 值越大， R 的正电性越高， 使 R―O―H 中 O 的电子向 R 偏移，在水分子的作用下越易电离出 H ，酸性越强，如酸性： HClO&HClO2&HClO3&HClO4。 [注意] 1．极性分子中可能含有非极性键，如 H2O2 为极性分子，但含有非极性共价键 O―O 键。 2．只含有极性键的分子可能是非极性分子，如 CH4、CO2 等分子中只含有极性键，属于非 极性分子。38＋问题 粒子间作用力对物质性质的影响范德华力氢键 某些含强极性键氢化物的 分子间(如 HF、H2O、NH3)共价键 双原子或多原子 的分子或共价化 合物和某些离子 化合物 有方向性、 有饱和性存在范围分子间 或含 F、N、O 及 H 的化合 物中或其分子间特征(有无方向 性和饱和性) 强度比较无方向性、 无饱和性有方向性、 有饱和性 共价键&氢键&范德华力①随着分子极性和相对分 成键原子半径越 子质量的增大而增大；② 影响强度的因素 组成和结构相似的物质， 相对分子质量越大，分子 间作用力越大 ①影响物质的熔点、 沸点、 分子间氢键的存在，使物 溶解度等物理性质； 质的熔、沸点升高，在水 ②组成和结构相似的物 对物质性质的影 质，随相对分子质量的增 响 大，物质的熔、沸点升高。 NH3&PH3。分子内氢键使物 如熔、 沸点： F2&Cl2&Br2&I2， 质的熔、沸点降低 CF4&CCl4&CBr4 [对点练] 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 稳定性越强 沸点：H2O&H2S，HF&HCl， 键能越大，分子 中的溶解度增大，如熔、 定性；②共价键 ①影响分子的稳 对于 A―H?B，A、B 的电 小，键长越短， 负性越大、B 原子的半径 键能越大，共价 越小，键能越大 键越稳定C．乙醇与丙酮混溶 D．HCON(CH3)2 溶于水 E．碘溶于四氯化碳 F．石英熔融 解析：范德华力存在于分子之间，不含氢键的分子晶体符合题目要求。乙酸、乙醇分子39间存在氢键，HCON(CH3)2 溶于水时与水分子间会形成氢键，石英为原子晶体，熔融时破坏的 是共价键。 答案：A、E角度一 分子间作用力及其对物质性质的影响 1．下列现象不能用“相似相溶”原理解释的是( A．氯化氢易溶于水 B．氯气易溶于 NaOH 溶液 C．碘易溶于 CCl4 溶液 D．碘难溶于水 解析：选 B 氯气溶于 NaOH 溶液是因为两者发生化学反应。 2．若不断地升高温度，实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变化的各阶 段被破坏的粒子间的主要相互作用依次是( A．氢键；分子间作用力；极性键 B．氢键；氢键；非极性键 C．氢键；极性键；分子间作用力 D．分子间作用力；氢键；非极性键 解析：选 A 氧气、氢气 3．下列说法中正确的是( ) 雪花 氢 键 被 破坏 分子间距离增大 水 范德华力、氢键被破坏 D D → 水蒸气 极 性 键 被破 坏 ) )A．卤化氢中，以 HF 沸点最高，是由于 HF 分子间存在氢键 B．邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点高 C．H2O 的沸点比 HF 的沸点高，是由于水中氢键键能大 D．氢键 X―H?Y 的三个原子总在一条直线上 解析：选 A 因 HF 存在氢键，所以沸点 HF＞HBr＞HCl，A 正确；邻羟基苯甲醛的分子内 羟基与醛基之间存在氢键， 而对羟基苯甲醛的氢键只存在于分子间， 所以对羟基苯甲醛的熔、 沸点高，B 错误；据 F 原子半径小于 O 原子半径，可知(HF)n 中氢键键长比水中氢键键长短， 键能大，C 错误；氢键有方向性，但氢键的形成不像共价键对方向的要求那么高，故 X―H?Y 不一定总在一条直线上，D 错误。404．下列物质的沸点，从高到低的顺序不正确的是( A．HI＞HBr＞HCl＞HF B．CI4＞CBr4＞CCl4＞CF4 C．I2＞Br2＞Cl2＞F2 D．H2O＞H2S)解析：选 A HI、HBr、HCl 分子结构相似，相对分子质量依次减小，范德华力依次减弱， 沸点依次变小，而因 HF 中存在氢键，故 HF 的沸点反常，为最大，则沸点大小顺序为 HF＞HI ＞HBr＞HCl，A 错误；B、C 中分子结构相似，相对分子质量依次减小，范德华力依次减弱， 沸点依次变小，B、C 正确；由于 H2O 分子间有范德华力、氢键，而 H2S 分子间只有范德华力， 所以沸点 H2O＞H2S，D 正确。 5．下列现象与氢键有关的是( )①NH3 的熔、沸点比第ⅤA 族其他元素氢化 物的高 ②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶 ③冰的密度比液态水的密度小 ④尿素的熔、沸点比醋酸的高 ⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低 ⑥水分子高温下很稳定 A．①②④⑤⑥ C．①③④⑥ D．①②④⑤ B．①②③④⑤解析：选 B 水分子高温下很稳定是因为分子中 O―H 键的键能大。 角度二 分子极性与化学键极性的关系 6．(2016?贵阳模拟)下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子的是( A．CO2、H2S B．C2H4、CH4 C．Cl2、C2H2 D．NH3、HCl 解析：选 B H2S、NH3 和 HCl 都是含有极性键的极性分子；Cl2 是含有非极性键的非极性 )分子；CO2、CH4 是含有极性键的非极性分子；C2H4 和 C2H2 是含有极性键和非极性键的非极性分 子。 7． 下列化合物中， 共价键的极性(极性和非极性)和分子的极性(极性或非极性)完全相同 的是( ) B．CH4 和 C2H241A．CO2 和 C2H4C．BF3 和 SO2 解析：选 D 物质 CO2 C2H4 CH4 C2H2 BF3 SO2 HCl HID．HCl 和 HI共价键的极性 极性键 极性键、非极性键 极性键 极性键、非极性键 极性键 极性键 极性键 极性键分子的极性 非极性分子 非极性分子 非极性分子 非极性分子 非极性分子 极性分子 极性分子 极性分子8.在 N2、HF、H2O、NH3、CS2、CH4、BF3 分子中： (1)以非极性键结合的非极性分子是________。 (2)以极性键结合的具有直线形结构的非极性分子是________。 (3)以极性键结合的具有正四面体形结构的非极性分子是________。 (4)以极性键结合的具有三角锥形结构的极性分子是________。 解析：N2 是非极性分子，HF 是极性分子，H2O 是 V 形的极性分子，NH3 是三角锥形的极性 分子，CS2 是直线形的非极性分子，CH4 是正四面体形的非极性分子，BF3 是平面三角形的非极 性分子。 答案：(1)N2 (2)CS2 (3)CH4 (4)NH3共价键的极性与分子极性的关系42[全 国 卷 ] 1 ．(2015?新课标全国卷Ⅰ节选 ) 碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是 ________________________________________________________________________； CS2 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__________________________。 解析：碳原子核外最外层有 4 个电子，在化学反应中很难失去 4 个电子形成阳离子，也 很难得到 4 个电子形成阴离子。因此，碳在形成化合物时，主要通过共用电子对形成共价键。 CS2 分子中，存在 σ 键和 π 键。CS2 分子中，C 原子的价层电子对数为 2，杂化轨道类型为 sp。根据等电子理论，与 CS2 具有相同空间构型和键合形式的分子有 CO2、COS 和 N2O，离子有 NO2 、SCN 。 答案： C 有 4 个价电子且半径较小， 难以通过得或失电子达到稳定结构 σ 键和 π 键 sp CO2、SCN (或 COS 等) 2．(2014?新课标全国卷Ⅰ节选)新制备的 Cu(OH)2 可将乙醛(CH3CHO)氧化为乙酸，而自 身还原成 Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为________，1 mol 乙醛分子中含有的 σ 键 的数目为________。乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是________________________。 解析：(1)CH3CHO 中碳原子分别采取 sp 和 sp 杂化，单键为 σ 键，双键中含有 1 个 σ 键和 1 个 π 键，即 1 mol CH3CHO 中含 6 mol σ 键。CH3COOH 分子间存在氢键，而 CH3CHO 分 子间无氢键，即沸点 CH3COOH&CH3CHO。 答案：(1)sp 、sp3 2 3 2 － ＋ －6NA CH3COOH 存在分子间氢键3．(2014?新课标全国卷Ⅱ节选，稍改动)H 与 N、O、S 元素形成的二元共价化合物中， 分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为________；分子中既含有极性共价键、又 含有非极性共价键的化合物是________________(填化学式，写出两种)。这些元素形成的含 氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为 3 的酸是________；酸根呈三角锥结构的酸是43________。(填化学式) 解析：二元共价化合物中，分子呈三角锥形的是 NH3，分子中既含有极性共价键，又含 有 非 极 性 共 价 键 的 化 合 物 的 有 ： H2O2 、 N2H4 等 。 HNO2 中 价 电 子 对 数 ＝ N原子提供的价电子数5＋羟基提供的价电子数1 ＝3 2 同理计算 HNO3 和 H2SO3 的价电子对数分别为 3、4。注意氧原子作配体，不提供价电子。 答案：sp3H2O2、N2H4 HNO2、HNO3－H2SO3＋ 3＋4．(2013?新课标全国卷Ⅱ节选)F 、K 和 Fe 三种离子组成的化合物 K3FeF6，其中化学 键的类型有____________；该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为________，配 位体是________。 解析：K3FeF6 属于离子化合物，其中的化学键有离子键和配位键，复杂离子为[FeF6] ， 配位体是 F 。 答案：离子键、配位键 [FeF6]3－ － 3－F－[地 方 卷] 5．[双选](2015?海南高考)下列物质的结构或性质与氢键无关的是( A．乙醚的沸点 B．乙醇在水中的溶解度 C．氢化镁的晶格能 D．DNA 的双螺旋结构 解析：选 A、C 乙醚分子间不存在氢键，乙醚的沸点与氢键无关，故 A 正确；乙醇和水 分子间能形成氢键，乙醇在水中的溶解度与氢键有关，故 B 错误；氢化镁为离子化合物，氢 化镁的晶格能与氢键无关，故 C 正确；DNA 含有 O―H、N―H 键，双螺旋结构与氢键有关，故 D 错误。 6．(2014?浙江高考节选)(1)维生素 B1 可作为辅酶参与糖的代谢，并有保护神经系统的 作用。该物质的结构式为： )以下关于维生素 B1 的说法正确的是________。 A．只含 σ 键和 π 键 B．既有共价键又有离子键44C．该物质的熔点可能高于 NaCl D．该物质易溶于盐酸 (2)维生素 B1 晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有________。 A．离子键、共价键 B．离子键、氢键、共价键C．氢键、范德华力 D．离子键、 氢键、范德华力 解析：(1)由结构简式知，维生素 B1 中含有氯离子及另一种有机离子，存在离子键， A 项错误、B 项正确；维生素 B1 是分子型物质，熔点不可能高于 NaCl，C 项错误；该物质中含 有―NH2，能与盐酸反应，D 项正确。(2)晶体溶于水的过程会电离出 Cl 等，故需要克服离子 键，维生素 B1 分子间存在氢键，存在范德华力，故 D 正确。 答案：(1)B、D (2)D 7． (2014?山东高考节选)石墨烯(如图甲所示)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型 碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(如图乙 所示)。－图甲 石墨烯结构图乙 氧化石墨烯结构(1)图甲中，1 号 C 与相邻 C 形成 σ 键的个数为________。 (2)图乙中， 1 号 C 的杂化方式是________， 该 C 与相邻 C 形成的键角________(填“&”、 “&”或“＝”)图甲中 1 号 C 与相邻 C 形成的键角。 (3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在 H2O 中，则氧化石墨烯中可与 H2O 形成氢键的原子 有________(填元素符号)。 解析：(1)由图甲可知，1 号 C 与另外 3 个 C 原子形成 3 个 σ 键。(2)图乙中 1 号 C 与 3 个 C 原子、1 个 O 原子共形成 4 个 σ 键，其价层电子对数为 4，C 的杂化方式为 sp ；该 C 与 相邻 C 的键角约为 109°28′，图甲中 1 号 C 采取 sp 杂化，C 原子间夹角为 120°。(3)氧化 石墨烯中“―OH”的 O 可与 H2O 中的 H 形成氢键、 氧化石墨烯中“―OH”的 H 可与 H2O 中的 O 形成氢键，氧化石墨烯中可与 H2O 形成氢键的原子有 O、H。 答案：(1)3 (2)sp3 2 3& (3)O、H45(限时：45 分钟) 一、选择题 1．(2016?吉安模拟)在硼酸[B(OH)3]分子中，B 原子与 3 个羟基相连，其晶体具有与石 墨相似的层状结构。则分子中 B 原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是 ( ) A．sp，范德华力 C．sp ，氢键 D．sp ，氢键 解析： 选 C 由石墨的晶体结构知 C 原子为 sp 杂化， 故 B 原子也为 sp 杂化， 但由于 B(OH)3 中 B 原子与 3 个羟基相连，羟基间能形成氢键，故同层分子间的主要作用力为氢键。 2．三氟化硼是平面正三角形，因此是非极性分子，推断三氯甲烷(碳原子位于分子结构 中心)的结构和分子的极性情况是( A．正四面体，非极性分子 B．四面体，极性分子 C．平面三角形，非极性分子 D．平面三角形，极性分子 )2 2 2 3B．sp ，范德华力2解析：选 B 三氯甲烷的电子式为 为四面体结构，是极性分子。?，中心原子采取 sp 杂化，该结构33．N2 的结构可以表示为 下列说法中不正确的是( )，CO 的结构可以表示为，其中椭圆框表示 π 键，A．N2 分子与 CO 分子中都含有三键 B．CO 分子中有一个 π 键是配位键 C．N2 与 CO 互为等电子体 D．N2 与 CO 的化学性质相同 解析：选 D 由题可知 N2 分子中 N 原子之间、CO 分子中 C、O 原子之间通过 2 个 π 键、 1 个 σ 键，即三键结合，其中，CO 分子中 1 个 π 键由 O 原子单方面提供孤电子对，C 原子46提供空轨道通过配位键形成；N2 与 CO 两分子的原子数和价电子总数相等，互为等电子体，N2 化学性质相对稳定，CO 具有比较强的还原性，两者化学性质不同。 4．(2016?通化质检)下列叙述正确的是( )A．NH3 是极性分子，分子中 N 原子处在 3 个 H 原子所组成的三角形的中心 B．CCl4 是非极性分子，分子中 C 原子处在 4 个 Cl 原子所组成的正方形中心 C．H2O 是极性分子，分子中 O 原子不处在 2 个 H 原子所连成的直线的中央 D．CO2 是非极性分子，分子中 C 原子不处在 2 个 O 原子所连成的直线的中央 解析：选 C CCl4 为正四面体结构，NH3 为三角锥形结构，H2O 为 V 形结构，CO2 为直线结 构，C 位于 2 个 O 原子连线的中央，故 C 项正确。 5．向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶 解得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象说法正确的是(2＋)A．反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后 Cu 的浓度不变 B．在[Cu(NH3)4] 离子中，Cu 给出孤电子对，NH3 提供空轨道 C．向反应后的溶液加入乙醇，溶液没有发生变化 D．沉淀溶解后，将生成深蓝色的配合离子[Cu(NH3)4]2＋ 2＋ 2＋解析：选 D 该反应的反应原理为 CuSO4＋2NH3?H2O===Cu(OH)2↓＋(NH4)2SO4，Cu(OH)2＋ 4NH3===[Cu(NH3)4](OH)2。反应结束后无 Cu(OH)2 沉淀生成，但生成了 [Cu(NH3)4] ，Cu 浓度减小；在[Cu(NH3)4] 中，Cu 提供空轨道，NH3 提供孤电子对；若加 入极性较小的乙醇，溶液会析出蓝色沉淀。 二、非选择题 6．组合题 (1)(2015?江苏高考)配合物[Cr(H2O)6] 中， 与 Cr 形成配位键的原子是________(填元 素符号)；CH3COOH 中 C 原子轨道杂化类型为_________________________。 (2)(2015?海南高考)V2O5 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 140 pm，另一类键长约为 160 pm，较短 的键为________(填图中字母)，该分子中含有________个 σ 键。3＋ 3＋ 2＋ 2＋ 2＋ 2＋47(3)S 的氢化物(H2S)分子的空间构型为________。 (4)(2014?江苏高考)①与 OH 互为等电子体的一种分子为________(填化学式)。 ②醛基中碳原子的轨道杂化类型是________；1 mol 乙醛分子中含有的 σ 键的数目为 ________。 (5)(2013?江苏高考)已知元素 Y 基态原子的 3p 轨道上有 4 个电子，元素 Z 的原子最外 层电子数是其内层的 3 倍， 则在 Y 的氢化物(H2Y)分子中， Y 原子轨道的杂化类型是________， YZ4 的空间构型为__________________________________。 解析：(1)在配合物[Cr(H2O)6] 中，中心原子提供空轨道，而配位原子提供孤对电子， H2O 分子中含有孤对电子的是 O 原子。CH3COOH 中，甲基中 C 原子与其他原子形成 4 个 σ 键， 故 C 原子采取 sp 杂化；而羧基中 C 原子形成 3 个 σ 键和 1 个 π 键，故 C 原子采取的是 sp3 2 3＋ 2－ －6－2?2 杂化。(2)SO2 分子中 S 原子形成 2 个 σ 键，孤电子对数为 ＝1，SO2 分子中 S 原子价 2 层电子对数是 3，为 V 形结构，SO3 气态为单分子，该分子中 S 原子形成 3 个 σ 键，没有孤 对电子，则为 sp 杂化，SO3 的三聚体中 S 原子形成 4 个 σ 键，为 sp 杂化；SO3 的三聚体中 每个 S 形成，存在 S===O 键和 S―O 键，S===O 键长较短，即 a 较短，该分子中含有 σ 键数目 为 3?4＝12。(3)H2S 的结构类似于 H2O，为 V(折线、角)形。(4)①OH 有 2 个原子，10 个电 子，与其互为等电子体的分子式是 HF。②乙醛中甲基的 C 原子是 sp 杂化，醛基的 C 原子是 sp 杂化，一个乙醛分子中 4 个 C―H σ 键，1 个 C―C σ 键，1 个 C―O σ 键，共 6 个 σ 键。(5)Y 基态原子的 3p 轨道上有 4 个电子，Y 为 S 元素，元素 Z 的原子最外层电子数是其内 层的 3 倍，Z 是 O 元素。H2S 中 S 原子的杂化方式为 sp ，SO4 的空间构型为正四面体。 答案：(1)O sp 和 sp3 2 3 2－ 2 3 － 2 3(2)3 V(折线、角)形 sp2sp3a 122(3)V(折线、角)形 (4)①HF ②sp6NA (5)sp3正四面体7．(2016?石家庄模拟)a、b、c、d、e 均为周期表前四周期元素，原子序数依次增大， 相关信息如表所示。 a b 原子核外电子分占 3 个不同能级，且每个能级上排布的电子数相同 基态原子的 p 轨道电子数比 s 轨道电子数少 148c d e 请回答：在周期表所列元素中电负性最大 位于周期表中第 4 纵行 基态原子 M 层全充满，N 层只有一个电子(1)d 属于________区的元素，其基态原子的价电子排布图为____________________。 (2)b 与其同周期相邻元素第一电离能由大到小的顺序为________(用元素符号表示)。 (3)c 的氢化物水溶液中存在的氢键有________种，任意画出一种________。 (4)a 与其相邻同主族元素的最高价氧化物的熔点高低顺序为 __________(用化学式表 示)。若将 a 元素最高价氧化物水化物对应的正盐酸根离子表示为 A，则 A 的空间构型为 ________ ； A 的中心原子的轨道杂化类型为 ________ ；与 A 互为等电子体的一种分子为 ________(填化学式)。答案：(1)d (2)N&O&C (3)4 F―H?F(或 F―H?O 或 O―H?F 或 O―H?O) (4)SiO2&CO2 平面三角形 sp2SO3(或 BF3)(其他合理答案均可)2＋ 3＋ 2－ － －8．(2016?苏锡常镇四市模拟)Fe 、Fe 与 O2 、CN 、F 、有机分子等形成的化合物具 有广泛的应用。 (1)C、N、O 原子的第一电离能由大到小的顺序是 ________________________________________________________________________。 (2)Fe 基态核外电子排布式为___________________________________。 (3)乙酰基二茂铁是常用汽油抗震剂， 其结构如图 1 所示。 此物质中碳原子的杂化方式是 ________________________________________________________________________。2＋(4)配合物 K3Fe(CN)6 可用于电子传感器的制作。与配体互为等电子体的一种分子的化学 式为________。已知(CN)2 是直线型分子，并具有对称性，则(CN)2 中 π 键和 σ 键的个数比 为________________________________________________________________________。 解析：(1)同周期第一电离能自左而右具有增大趋势，所以第一电离能 O＞C。由于 N 原49子 2p 能级有 3 个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能大于相邻元素，所以 C、 N、O 三种元素的第一电离能数值由大到小的顺序为 N&O&C。(2)Fe 是 26 号元素，其原子核外 电子排布式为[Ar]3d 4s ，Fe 为 Fe 原子失去 4s 上 2 个电子，则 Fe 的核外电子排布式为 1s 2s 2p 3s 3p 3d 或[Ar]3d 。(3)乙酰基二茂铁中甲基碳原子采用 sp 杂化，羰基碳原子采用 sp 杂化。(4)配合物 K3Fe(CN)6 的配体为 CN ，C 得到一个 e 为 N 或 N 得到一个 e 为 O，所以 CN 与 N2 或 CO 互为等电子体；(CN)2 为直线型分子，具有对称性，其结构式为 N≡C―C≡N， 单键为 σ 键， C≡N 中含有一个 σ 键， 2 个 π 键， 因此(CN)2 中 π 键和 σ 键的个数比为 4∶3。 答案：(1)N＞O＞C 4∶3 (2)1s 2s 2p 3s 3p 3d (或[Ar] 3d )2 2 6 2 6 6 6 － 2 － － － 2 2 6 2 6 6 6 3 6 2 2＋ 2＋(3)sp 、sp32(4)CO(或 N2)第 3 节 晶体结构与性质[高考导航] 1．理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特