高考化学考前三个月学案135物质结构与性质.docx

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高考化学考前三个月学案135物质结构与性质

学案5　物质结构与性质

[高考关键词]　1.原子结构表示方法：

核素、同位素、轨道表示式、电子表示式。

2.周期的信息（四个关系式）。

3.元素性质及递变规律、电离能、电负性。

4.化学键：

离子键、共价键（配位键）、极性键、非极性键、σ键和π键。

5.分子的空间结构、杂化轨道（sp、sp2、sp3）、价层电子对互斥理论、等电子体。

6.分子间作用力、氢键。

7.晶体模型：

离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体、晶胞中微粒和相对位置。

8.晶体的物理性质规律：

熔沸点、硬度。

核心考点回扣

1．下列8种符号：

Li、

Li、

C、

N、

O、

Na、

Mg、

Cl

（1）包含________种元素，________种核素，其中互为同位素的是________。

（2）氯离子的结构示意图为____________，其价电子排布式__________。

（3）原子最外层电子数是次外层电子数2倍、3倍的分别是________、________。

（4）质量数相等的是________和________。

答案　

（1）7　8　

Li和

Li　

（2）

　3s23p6

（3）

C　

O　（4）

C　

N

2．依据下表选择有关序号，用其相应的元素符号或化学式填空。

主族

周期

ⅠA

ⅡA

ⅢA

ⅣA

ⅤA

ⅥA

ⅦA

0

一

H

二

①

②

③

④

三

⑤

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

⑪

⑫

四

⑬

⑭

……

（1）这些元素中，______是最活泼的金属元素，________是最活泼的非金属元素，它的电子排布式为__________；________是最不活泼的元素。

（2）第三周期中，含有1个未成对电子的有__________、________、________。

（3）短周期元素最高价氧化物对应的水化物中，________酸性最强；________碱性最强；________呈两性（填化学式）。

（4）⑥和⑭的金属元素中，单质的熔点较低的是______，形成最高价氧化物熔点较高的是________（填化学式）。

（5）第三周期的主族元素中，第一电离能最小的是______，电负性最大是________。

（6）在所形成的气态氢化物中，最稳定的是________；最不稳定的是________。

（7）①元素能形成多种同素异形体，形成的晶体中，属于原子晶体的是________，分子晶体的是________（填名称）。

（8）第二周期元素与氢元素可形成多种10电子微粒，在分子中沸点最高是________，最低的是________，分子间能形成氢键的有________、________、________（填化学式）。

（9）氢元素与②、③三种元素既可形成共价化合物，又可形成离子化合物，各列举两个例子：

共价化合物______、________；离子化合物________、________。

答案　

（1）K　F　1s22s22p5　Ar　

（2）Na　Al　Cl

（3）HClO4　NaOH　Al（OH）3

（4）Ca　MgO　（5）Na　Cl

（6）HF　SiH4　（7）金刚石　C60

（8）H2O　CH4　NH3　H2O　HF

（9）HNO3　HNO2　NH4NO3　NH4NO2

3．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。

答案　

（1）1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1　3d54s1

（2）4　7　6　（3）四　ⅥB

4．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．C2H4

F．N2H4

（1）既有σ键，又有π键的是________。

（2）分子间能形成氢键的物质是________，能作配体形成配位键的是________。

（3）既含有极性键又含有非极键的是________，属于非极性分子的是________。

答案　

（1）AE　

（2）BF　BF　（3）AEF　ACDE

5．用“>”、“<”或“＝”表示下列物质的熔沸点关系：

（1）H2O________H2S

（2）CH4________CCl4

（3）Na________Mg________Al

（4）金刚石________石墨

（5）SiO2________CO2

答案　

（1）>　

（2）<　（3）<　<　（4）<　（5）>

6．晶体结构与性质如图为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。

（2）NaCl的密度为______________（列出计算式）。

答案　

（1）4NA　6　正八面体

（2）ρ＝

g·cm－3

高考题型1　核外电子排布与元素性质

1．（2015·上海，1）中国科学技术名词审定委员会已确定第116号元素Lv的名称为鉝。

关于

Lv的叙述错误的是（　　）

A．原子序数116B．中子数177

C．核外电子数116D．相对原子质量293

答案　D

2．（2014·高考题组合）按要求完成下列填空：

（1）[2014·新课标全国卷Ⅰ，37

（2）节选]基态铁原子有________个未成对电子，Fe3＋的电子排布式为__________________。

答案　4　1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5

（2）[2014·新课标全国卷Ⅱ，37

（1）]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。

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________________。

答案　N　

解析　由于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电子层数相同，则a为氢元素，b的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的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子，则e为铜元素。

氮元素的2p轨道处于半充满，第一电离能最大。

（3）[2014·四川理综，8

（1）]X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。

XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Z基态原子的M层与K层电子数相等；R2＋离子的3d轨道中有9个电子。

Y基态原子的电子排布式是________________________________；Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是________________________________________________。

答案　1s22s22p4　Cl

解析　X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。

XY2是红棕色气体，该气体是NO2，则X是氮元素，Y是氧元素；X与氢元素可形成XH3，该气体是氨气；Z基态原子的M层与K层电子数相等，则该元素的原子序数是2＋8＋2＝12，即为镁元素；Z（镁）在第三周期中，非金属性最强的是氯。

3．（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）

答案　

（1）M　9　4　

（2）如图

1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1

（3）

　K　F

解析　

（1）硅的基态原子中，能量最高的能层是第三电子层，符号为M，该能层有9个原子轨道，电子数为4。

（2）第2周期元素的第一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，据此可标出C、N、O三种元素的相对位置。

1．原子（离子）中基本微粒的关系

（1）质子数＝核电荷数＝核外电子数＝原子序数

（2）质量数＝质子数＋中子数

（3）质子数＝阳离子的核外电子数＋阳离子所带电荷数

（4）质子数＝阴离子的核外电子数－阴离子所带电荷数

2．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（以含16个中子的硫原子为例）

表示方法

举例

原子（核素）

S

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

a.

（违背能量最低原理）

b.

（违背泡利原理）

c.

（违背洪特规则）

d.

（违背洪特规则）

3．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。

4．粒子半径比较方法（一般规律）

（1）电子层数不同时，电子层数越多，半径越大。

（2）电子层数相同时，核电荷数越多，半径越小。

（3）电子层结构相同（核外电子排布相同）的离子半径（包括阴、阳离子）随核电荷数的增加而减小。

（4）同种元素原子形成的微粒半径，随核外电子数的增多而增大。

（5）电子数和核电荷数都不同时，可通过一种参照物进行比较。

如比较Al3＋与S2－的半径大小，可找出与Al3＋电子数相同、与S2－同族的元素O2－比较，r（Al3＋）＜r（O2－），且r（O2－）＜r（S2－），故r（Al3＋）＜r（S2－）。

考向1　原子结构与微粒间的关系

1．下列关于指定粒子构成的叙述中，不正确的是（　　）

A．37Cl与39K具有相同的中子数

B．第114号元素的一种核素

X与

Pb具有相同的最外层电子数

C．H3O＋与OH－具有相同的质子数和电子数

D．O

与S2－具有相同的质子数和电子数

答案　C

解析　37Cl和39K含有的中子数都是20，A正确；

X与

Pb的核电荷数之差为114－82＝32，即相差一个电子层，属于同一主族元素，具有相同的最外层电子数，B正确。

2．地表水和地下水都来源于大气降水，但重水和轻水中同位素含量是不同的，有时差别还相当大，氢包括两种稳定核素：

H和D，氧常见的核素有16O、17O和18O。

下列有关说法正确的是（　　）

A．H2和D2互为同分异构体，其化学性质完全相同

B．H

O、H

O、H

O互为同位素，都能与金属钠发生反应

C．18O2和18O3互为同素异形体，其密度之比为2∶3

D．电解一定量的D

O时，阴、阳两极所得气体的质量之比约为2∶9

答案　D

解析　同分异构体研究对象是分子式相同的化合物，A错；同位素研究对象是同种元素的不同原子，B错；C项未指明同温同压，错；D项中电解D

O时阳极为18O2，阴极为D2，其物质的量之比为1∶2，则质量比为9∶2，正确。

3．下列关于原子结构及微粒间的数量关系的说法不正确的是（　　）

A．同种元素的原子均有相同的质子数和中子数

B．微粒Na＋、Mg2＋、O2－具有相同的电子层结构

C．短周期第ⅣA与ⅦA族元素的原子间构成的分子，均满足原子最外层8电子结构

D.

Ca2＋的中子数比核外电子数多10

答案　A

解析　A项，同位素概念不清；B项，都与Ne的电子层结构相同；C项，可形成XY4化合物，均满足原子最外层8电子稳定结构。

方法指导

“四同”的判断方法

判断的关键是抓住描述的对象。

（1）同位素——原子，如

H、

H、

H。

（2）同素异形体——单质，如O2、O3。

（3）同系物——有机化合物，如CH3CH3、CH3CH2CH3。

（4）同分异构体——有机化合物，如正戊烷、新戊烷。

考向2　核外电子的表示方法及规律

4．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。

答案　C　3d74s2　四　Ⅷ　Co　3

5．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________________。

答案　

（1）3s23p63d10　

（2）1s22s22p1

（3）1s22s22p63s23p63d10

6．

（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

答案　

（1）Al　

（2）1s22s22p63s23p63d104s24p2或

[Ar]3d104s24p2　GeCl4　C

考向3　原子核外电子排布与周期表中的位置

7．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__________。

答案　

（1）

（2）3　哑铃（或纺锤）　（3）泡利原理　（4）ⅦB　d　3d54s2

解析　根据提供信息，可以推断A为H，B为N，C为Mg，D为K，E为Mn。

（1）NH5的电子式为

。

（2）N的基态原子中能量最高的电子为2p能级上的电子，电子云在空间有3个方向，原子轨道呈哑铃状。

（3）该同学所画的电子排布图中3s能级上的两个电子自旋方向相同，违背了泡利原理。

（4）Mn的价电子排布式为3d54s2，位于第四周期ⅦB族，属于d区元素。

8．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________________________________________。

答案　

（1）N　

（2）Cl　K

（3）Fe　1s22s22p63s23p63d64s2（或[Ar]3d64s2）

（4）Cu　1s22s22p63s23p63d104s1（或[Ar]3d104s1）

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。

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_____________________________________________________________________。

答案　①C有4个价电子且半径较小，难以通过得或失电子达到稳定电子结构　②σ键和π键　sp　CO2、SCN－

（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_____________________________________。

答案　①sp3、sp2　7mol或7NA　②H2F＋　H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键

（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________________________________________________________________________。

答案　①3　V形　sp2杂化　sp3杂化　a　12　②正四面体形　NaVO3

解析　①SO2分子中S原子价电子排布式为3s23p4，价层电子对数是3对，分子的立体构型为V形；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为sp2杂化；根据题中SO3的三聚体环状结构图，可知该结构中S原子形成了四个共价键，则杂化轨道类型为sp3杂化；该结构中S—O键长有两类，一类键长约140pm，另一类键长约160pm，a键除了σ键外还有π键的成分，b键为σ键，故较短的键为a，由图可知该分子中含有12个σ键。

②钒酸钠（Na3VO4）中的阴离子VO

的中心原子（V）有4对价层电子对，且与4个O原子形成了4个共价键，故其立体构型为正四面体形；由偏钒酸钠的阴离子呈如题中图2所示的无限链状结构，可知偏钒酸钠的阴离子为VO

，则偏钒酸钠的化学式为NaVO3。

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·m