2011年高考化学二轮复习课件：专题十七 物质结构与性质(选考)

专题十七物质结构与性质考情调研真题回眸(2010·江苏－21A)乙炔是有机合成工业的一种原料。工业上曾用CaC2与水反应生成乙炔。(1)CaC2中C2－2与O2＋2互为等电子体，O2＋2的电子式可表示为___________；1molO2＋2中含有的π键数目为______。(2)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_________________________。(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈()。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是_________________；分子中处于同一直线上的原子数目最多为________。(4)CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如右图所示)，但CaC2晶体中哑铃形C2－2的存在，使晶胞沿一个方向拉长。CaC2晶体中1个Ca2+周围距离最近的C2－2数目为。解析(4)由图像知CaC2晶胞结构在NaCl晶胞结构的基础上沿竖直方向拉长，所以距离中心Ca2＋最近的C2－2分别在四个侧面中心，故数量为4。答案(2)1s22s22p63s23p63d10(3)sp杂化、sp2杂化3(4)4命题规律从近几年新课标区“物质结构与性质”模块的高考试题来看，稳定和创新是命题的特点，其命题热点主要集中考察以下知识点：1．能量最低原理、电子排布式、轨道表示式、电离能、电负性等。2．σ键、π键、分子的极性、“相似相溶原理”等分子结构与性质。3．晶体类型对物质性质的影响，以及四种晶体的结构与性质差异。从题型上看，一般给出一定的知识背景，然后设置3～4个小问题，每一个小题考查相应的知识要点仍是今后命题的基本模式。考点研析考点一原子、分子结构与性质例1Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次递增。已知：①Z的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素；②Y原子价电子(外围电子)排布msnmpn；③R原子核外L层电子数为奇数；④Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4。请回答下列问题：(1)Z2＋的核外电子排布式是。(2)在[Z(NH3)4]2＋中，Z2＋的空轨道接受NH3分子提供的形成配位键。(3)Q与Y形成的最简单气态氢化物分别为甲、乙，下列判断正确的是。a．稳定性：甲乙，沸点：甲乙b．稳定性：甲乙，沸点：甲乙c．稳定性：甲乙，沸点：甲乙d．稳定性：甲乙，沸点：甲乙(4)Q、R、Y三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为(用元素符号作答)。(5)Q的一种氢化物相对分子质量为26，其中分子中的σ键与π键的键数之比为。(6)五种元素中，电负性最大与最小的两种非金属元素形成的晶体属于。解析29号元素为Cu。Y价电子：msnmpn中n只能取2，又为短周期，则Y可能为C或Si。R的核外L层电子数为奇数，则可能为Li、B、N或F。Q、X的p轨道的电子数分别为2和4，则可能为C(或Si)和O(或S)。因为五种元素原子序数依次递增。所以可推出：Q为C，R为N，X为O，Y为Si。(1)Cu的价电子排布为3d104s1，失去两个电子，则为3d9。(2)Cu2＋可以与NH3形成配合物，其中NH3中N提供孤对电子，Cu提供空轨道，而形成配位键。(3)Q、Y的氢化物分别为CH4和SiH4，由于C的非金属性强于Si，则稳定性CH4SiH4。因为SiH4的相对分子质量比CH4大，故分子间作用力大，沸点高。(4)C、N和Si中，C、Si位于同一主族，则上面的非金属性强，故第一电离能大，而N由于具有半充满状态，故第一电离能比相邻元素大，所以NCSi。(5)C、H形成的相对分子质量为26的物质是C2H2，结构式为H—C≡C—H，单键是σ键，三键中有2个π键、1个σ键，所以σ键与π键数之比为3∶2。(6)电负性最大的非金属元素是O，最小的非金属元素是Si，两者构成的SiO2，属于原子晶体。答案(1)1s22s22p63s23p63d9(2)孤对电子(或孤电子对)(3)b(4)SiCN(5)3∶2(6)原子晶体知识归纳1.原子结构与元素的性质(1)基态原子的核外电子排布规律①能量最低原理基态原子核外的电子先占有能量最低的原子轨道，当能量较低的原子轨道被占满后，电子才依次进入能量较高的轨道，从而使原子处于能量最低的稳定状态。如Ge属于32号元素，所以其核外电子的排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p2。②泡利原理在每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子。③洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先占据一个轨道，而且自旋方向相同，这样有利于降低体系的能量。洪特规则特例：能量相同的轨道全充满、半充满或全空的状态是比较稳定的。如Cr：1s22s22p63s23p63d44s2(×)Cr：1s22s22p63s23p63d54s1(√)Cu：1s22s22p63s23p63d94s2(×)Cu：1s22s22p63s23p63d104s1(√)(2)核外电子排布的表示形式①电子排布式a．用数字在能级符号的右上角标明该能级上排布的电子数，即电子排布式，如Mg：1s22s22p63s2；b．为了避免电子排布式书写过于繁琐，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的元素符号来表示，如K：[Ar]4s1。②轨道表示式用一个小方框代表一个轨道，每个轨道中最多可容纳两个电子。如K：(3)第一电离能的变化规律第一电离能的变化规律原因在同一周期内，碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体元素的第一电离能最大；从左到右，元素的第一电离能在总体上呈现由小到大的变化趋势，表示元素原子越来越难失去电子同周期元素，电子层数相同，核电荷数增大，原子半径减小，原子核对外层电子的有效吸引作用增强，失去第一个电子总体趋势变难。价电子排布处于半满的轨道的元素，其第一电离能比邻近原子的第一电离能大同主族元素，从上到下第一电离能逐渐减小，表明原子越来越易失去电子同主族元素价电子数目相同，原子半径逐渐增大，原子核对核外电子的有效吸引作用逐渐减弱，失去第一个电子所需能量减小(4)电负性的变化规律①同一周期，从左到右，元素电负性递增。②同一主族，自上而下，元素电负性递减。(5)电负性的运用①确定元素类型(电负性1.8，非金属元素；电负性1.8，金属元素)；②确定化学键类型(两元素电负性差值1.7，离子键；两元素电负性差值1.7，共价键)；③判断元素价态正负(电负性大的为负价，小的为正价)；④电负性是判断元素金属性和非金属性强弱的重要参数之一(表明原子得电子能力强弱)。2．分子结构与性质(1)共价键①性质：共价键具有饱和性和方向性。②分类a．根据形成共价键的原子所带电荷的情况，分为极性键和非极性键。b．根据形成共价键的原子轨道重叠方式的不同，分为σ键和π键。c．配位键：形成配位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A—→B。③键参数a．键能：气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。键能越大，共价键越牢固。b．键长：形成共价键的两原子之间的核间距。键长越短，共价键越牢固。c．键角：在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角。键角是描述分子立体结构的重要参数。(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②杂化轨道理论常见杂化轨道类型与分子构型规律③键的极性和分子极性的关系(3)配合物理论①配合物的组成a．配体：含有孤电子对的分子或离子，如NH3、H2O、Cl－、Br－、I－、SCN－等。b．中心离子：一般是金属离子，特别是过渡金属离子，如Cu2＋、Fe3＋等。c．配位数：直接同中心原子(或离子)配位的含有孤电子对的分子(或离子)的数目。②常见配合物：如[Cu(NH3)4](OH)2、[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH、Fe(SCN)3、[Fe(SCN)6]3－等。即时巩固1(2010·安徽理综，25)X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的四种常见元素，其相关信息如下表：元素相关信息XX的基态原子核外3个能级上有电子，且每个能级上的电子数相等Y常温常压下，Y单质是淡黄色固体，常在火山口附近沉积ZZ和Y同周期，Z的电负性大于YWW的一种核素的质量数为63，中子数为34(1)Y位于周期表第______周期第______族，Y和Z的最高价氧化物对应的水化物的酸性较强的是____________(写化学式)。(2)XY2是一种常用的溶剂，XY2的分子中存在________个σ键。在H－Y、H－Z两种共价键中，键的极性较强的是__________，键长较长的是______________。(3)W的基态原子核外电子排布式是__________________。W2Y在空气中煅烧生成W2O的化学方程式是_______________。(4)处理含XO、YO2烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质Y。已知：XO(s)＋12O2(g)===XO2(g)ΔH＝－283.0kJ/molY(s)＋O2(g)===YO2(g)ΔH＝－296.0kJ/mol此反应的热化学方程式是________________________。答案(1)三ⅥAHClO4(2)2H－ClH－S(3)1s22s22p63s23p63d104s12Cu2S＋3O2=====煅烧2Cu2O＋2SO2(4)2CO(g)＋SO2(g)===2CO2(g)＋S(s)ΔH＝－270kJ/mol考点二晶体结构与性质例2(2010·山东理综，32)碳族元素包括C、Si、Ge、Sn、Pb。(1)碳纳米管由单层或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Sn—Br键的键角120°(填“”、“”或“＝”)。(4)铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是Pb4＋处于立方晶胞顶点，Ba2＋处于晶胞中心，O2－处于晶胞棱边中心。该化合物化学式为，每个Ba2＋与个O2－配位。解析(1)石墨晶体中，碳原子采取sp2杂化与周围碳原子成键，键角120°，层与层之间靠分子间作用力结合。(2)由于元素电负性越大，吸收电子能力越强，根据电子对偏向可知C、Si、H的电负性大小为CHSi。(3)SnBr2中的成键电子形成的两个Sn－Br键与孤对电子相互排斥，尽可能远离，故Sn－Br键的键角小于120°。(4)立方晶胞顶点的粒子被八个晶胞共有，每个晶胞只占8×18＝1，中心粒子被单独占有，棱边粒子被四个晶胞共有12×14＝3，所以化学式为BaPbO3，离中心粒子Ba2＋最近的O2－共有12个。答案(1)sp2分子间作用力(2)CHSi(3)(4)BaPbO312规律总结1.晶体的基本类型与性质离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体构成晶体的粒子阳离子和阴离子分子原子金属离子、自由电子晶体粒子间的相互作用离子键范德华力(或氢键)共价键金属键典型实例NaCl冰H2O)、干冰CO2)金刚石、晶体硅、SiO2、SiC以及Si3N4等大多数新型高温结构陶瓷金属单质2.晶胞中粒子数目的计算3．常见晶体的结构模型(1)分子晶体干冰冰结构模型干冰晶体是一种立方面心结构——每8个CO2分子构成立方体，在六个面的中心又各占据1个CO2分子。每个CO2分子周围，离该分子最近且距离相等的CO2分子有12个(同层4个，上层4个，下层4个)每个水分子周围只有4个紧邻的水分子，在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过4℃时，才由于热运动加剧，分子间距离加大，密度逐渐减小(2)原子晶体金刚石二氧化硅结构示意图晶胞示意图(3)金属晶体(4)离子晶体NaClCsCl与一个