专题01 物质结构与性质（考题猜想）（7大题型）-2024-2025学年高二化学下学期期中考点大串讲（鲁科版2019）

专题01 物质结构与性质 题型一 原子核外电子排布 题型二 元素性质的周期性变化 题型三 共价键与分子的空间结构 题型四 离子键、配位键与金属键 题型五 分子间作用力 题型六 晶体的特征 题型七 常见的晶体模型分析 ◆题型一 原子核外电子排布 解题要点 1．原子核外电子排布三原理 能量最低原理 原子核外电子尽可能占有能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，这样使整个原子处于最低的能量状态。 泡利原理 1个原子轨道里最多容纳2个电子，且自旋方向相反。 洪特规则 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，且自旋方向相同。 特例：若s、p、d轨道上全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)或全满(p6、d10、f14)，则结构较稳定！ 2．基态原子核核外电子排布式的表示方法 电子排布式 ①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如 K：1s22s22p63s23p64s1 ②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外加方括号表示，例如K：[Ar]4s1 轨道表示式 每个方框或圆圈代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。 如基态硫原子的轨道表示式为： 【例1-1】下列基态原子或离子的电子排布式错误的是 A．： B．： C．： D．： 【例1-2】下列说法正确的是 A．电子仅在激发态跃迁到基态才产生原子光谱 B．在已知元素中，基态原子的4s能级中只有1个电子且位于d区的元素有2种 C．核电荷数为26的元素，原子核外价电子轨道表示式 D．核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中不含未成对电子 【变式1-1】人们常燃放烟花来增添节日的气氛，一般烟花用黑火药作起爆药剂，黑火药的组成成分为硝酸钾、木炭、硫黄。烟花颜色是各种盐的焰色，如黄色是钠盐的焰色，红色是锶盐的焰色等。下列说法错误的是 A．S原子的最高能层有6个电子 B．烟花秀利用了原子核外电子跃迁释放能量的原理 C．Na原子由，形成发射光谱 D．基态原子中电子占据的最高能级的原子轨道形状是球形 【变式1-2】下列说法正确的是 A．原子的电子填充顺序依次为3s→3p→3d→4s B．某原子核外电子由1s22s22p63s23p1→1s22s22p63s13p2，原子放出能量 C．按照泡利原理，在同一个原子中不可能存在两个运动状态完全相同的电子 D．p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层数的增加，p能级原子轨道数也在增多 ◆题型二 元素性质的周期性变化 解题要点 1.微粒半径判断 范围 微粒半径的变化 举例 同周期(0族除外) 原子或离子半径从左到到右逐渐变小 Na＞Mg＞Al 同主族 原子或离子半径从上而下依次增大 Li＜Na＜K；Li＋＜Na＋＜K＋ 同元素 ①原子半径比其阳离子半径大 ②原子半径比其阴离子半径小 H＋＜H＜H－ 电子层结构相同离子 其核电荷数越大，离子半径越小 Al3＋＜Mg2＋＜Na＋＜F－＜O2－ 既不在同周期 又不在同主族 找与一种元素在同周期、与另一种元素在同主族的元素作参照物 如比较F、Na的原子半径，找Cl或Li作参照物：F＜Cl＜Na或F＜Li＜Na 2.元素的电离能和电负性 电离能 递变性 同周期从左到右，第一电离能有逐渐增大的趋势，稀有气体的第一电离能最大 同主族从上到下，第一电离能有逐渐减小的趋势。 应用 ①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 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I2≫I1，所以钠元素的化合价为＋1 电负性 递变性 同周期从左到右，主族元素电负性逐渐增大 同一主族从上到下，元素电负性呈现减小的趋势 应用 ①判断金属性怀非金属性强弱：金属的电负性通常小于1.8 ②判断元素在化合物中的价态：电负性大者显负价 ③判断化学键类型：两元素的电负性差值大于1.7为离子键 【例2-1】十二烷基磺酸钠()常用作轻纺工业的乳化剂。下列说法正确的是 A．非金属性：C>H B．离子半径： C．电离能： D．热稳定性： 【例2-2】短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大，基态W原子核外电子只有一种运动状态，基态X原子2p能级上有一对成对电子，Y是电负性最大的元素，X、Z同主族，室温下化合物是气体，下列说法正确的是 A．原子半径：Z>Y>X B．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y>Z C．分子中所有原子均为8电子结构 D．电负性：X>Z>W 【变式2-1】为两种主族元素的原子，的阴离子与的阳离子具有相同的电子层结构，下列有关叙述正确的是 A．的原子半径大于的原子半径 B．的电负性小于的电负性 C．的离子半径大于的离子半径 D．的第一电离能小于的第一电离能 【变式2-2】根据表中短周期元素的有关信息判断，下列说法错误的是 元素编号 E F G H I J K L 原子半径/nm 0.037 0.074 0.082 0.099 0.102 0.143 0.160 0.186 最高化合价或最低化合价 A．电负性大小：F＞H＞I B．简单离子半径：K＞F＞L C．第一电离能：K＞J＞L D．L、K、J的最高价氧化物对应水化物碱性逐渐减弱 【变式2-3】下图是元素周期表的一部分，图中所列字母分别代表一种化学元素。 请回答下列问题： （1）元素b位于周期表中 区，其基态原子核外有 种运动状态不同的电子。 （2）基态c原子中有 个未成对电子，其中能量最高的电子所在原子轨道的电子云轮廓图为 形。 （3）理论上为离子化合物，猜测其电子式为 。 （4）基态外围电子的轨道表示式为 ，已知高温下化合物比化合物更稳定，试从核外电子排布的角度解释原因 。 （5）b、c、d三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 （填元素符号）。 ◆题型三 共价键与分子的空间结构 解题要点 1.共价键 分类依据 形成共价键的 原子轨道重叠方式 形成共价键的 电子对是否偏移 原子间 共用电子对的数目 类型 σ键 π键 极性键 非极性键 单键 双键 三键 电子云 “头碰头”重叠 电子云“肩并肩”重叠 共用电子对发生偏移 共用电子对不发生偏移 原子间有一对共用电子对 原子间有两对共用电子对 原子间有三对共用电子对 s—s s—p p—p p—p 实例 H2 HCl Cl2 N2 HCl I2 HCl CH2＝CH2 CH≡CH 提醒 σ键和π键判断：①σ键稳定，π键活泼；②共价单键是σ键；③共价双键中有一个σ键和一个π键；④共价三键中有一个σ键和两个π键。 σ键和π键的识别和计算 σ键和π键的识别 键线式呈现的结构，不能忽略省去的碳氢键 含有苯环的结构，不能忽略苯环中的碳氢键 1 mol苯分子中含有σ键的物质的量为12 mol。乙炔分子中σ键和π键的数目之比是3∶2。HCOONa中σ键和π键的数目之比是3∶1 配合物中的σ键和π键(一般，配位键是σ键) 由内界与外界组成的配合物：内界和外界之间一般存在离子键，如[Cu(NH3)4]SO4中，[Cu(NH3)4]2＋与SO之间是离子键，内界与外界中均含有σ键。1 mol [Cu(NH3)4]SO4中含有σ键的物质的量为20 mol 无外界的配合物，直接计算内界中的σ键数目。1 mol [Fe(CO)5]中含有σ键的物质的量为10 mol，π键的物质的量为10 mol 2.价层电子对理论、杂化轨道理论与分子间的空间构型关系 杂化轨类型 杂化轨道数目 孤电子对数 杂化轨道间夹角 空间构型 实例 分子构型 杂化轨道理论 sp 2 —— 180 直线 BeCl2 sp2 3 —— 120 平面三角形 BF3 sp3 4 无 10928' 四面体形 CH4 1 三角形 NH3 2 V形 H2O 价层电子对互斥理论 电子对数 成键对数 孤电子对数 电子对空间构型 分子空间构型 实例 2 2 0 直线 直线 BeCl2 3 3 0 三角形 三角形 BF3 2 1 V形 SnBr2 4 4 0 四面体 四面体 CH4 3 1 三角锥形 NH3 2 2 V形 H2O 说明：配位数为4的空间构型有：①四面体，如[Zn(NH3)4]2＋，②四方形，如[Ni(CN)4]2－。 【例3-1】列有关共价键参数的比较中，不正确的是 A．键能： B．键长： C．分子中的键角： D．乙烯分子中碳碳键的键能：键>键 【例3-2】下列分子或离子的中心原子杂化方式、VSEPR模型及空间结构正确的是 选项 分子或离子 中心原子杂化方式 VSEPR模型名称 分子或离子的空间结构名称 A 四面体形 平面三角形 B 平面三角形 V形 C sp 直线形 直线形 D 四面体形 正四面体形 【变式3-1】氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C－C≡N，性质与卤素相似。下列说法正确的是 A．不和氢氧化钠溶液发生反应 B．分子中N≡C的键长大于C－C的键长 C．分子中含有两个σ键和四个π键 D．分子中既有极性键又有非极性键 【变式3-2】价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是 A．和的VSEPR模型均为平面三角形 B．是空间结构为V形的极性分子 C．和中心原子均为杂化 D．、的空间构型都是三角锥形 【变式3-3】下列化学用语表述正确的是 A．丙烷的空间填充模型： B．SO2的VSEPR模型： C．基态24Cr原子的价层电子轨道表示式： D．Cl-Cl的p-pσ键模型： ◆题型四 离子键、配位键与金属键 解题要点 化学键比较 化学键类型 离子键 共价键 金属键 非极性键 极性键 配位键 成键本质 阴阳离子 的相互作用 共用电子对 金属阳离子与自由电子的强烈相互作用 共用电子对无偏向 共用电子对有偏向 共用电子对由一方提供 成键规律 活泼金属与 活泼非金属相结合 同种 非金属原子 不同 非金属原子 一方有孤对电子 一方有空轨道 金属元素 或不同的金属元素 形成物质 离子化合物 非金属单质 共价化合物 金属单质和合金 形成晶体 离子晶体 分子晶体或原子晶体 金属晶体 键的强弱 衡量 晶格能 键能或键长 原子化热 决定 因素 离子电荷越____高，半径越____小，离子键就越强 键长越____短，键能越____大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定 金属阳离子电荷越____大，半径越____小，金属键越强 特征 方向性 无 有 无 饱和性 无 有 无 【例4-1】下列物质中，只含有离子键的化合物是 A． B． C． D． 【例4-2】胆矾可写成，其结构示意图如下： 下列有关说法正确的是 A．胆矾是离子晶体 B．通常H2O比NH3更易与铜离子形成配位键 C．在上述结构示意图中，存在的化学键有配位键、极性键、非极性键 D．中，每个与5个形成配位键 【变式4-1】物质结构理论推出：金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高。且研究表明，一般来说，金属阳离子半径越小，所带电荷越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是 A．硬度：Mg＞Al B．熔点：Mg＞Ca C．硬度：Mg＞K D．熔点：Ca＞K 【变式4-2】下列叙述正确的是 A．金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，是由于金属离子之间有较强的作用 B．因为离子键无饱和性，故一种离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子 C．金属是借助金属离子的运动，把能量从温度高的部分传到温度低的部分 D．[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空轨道，H2O中的O原子提供孤对电子形成配位键 【变式4-3】在合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前需经铜氨溶液除去CO，其反应为[Cu(NH3)2]++CO+NH3[Cu(NH3)3CO]+。下列说法中正确的是 A．原料气需净化是为了防止催化剂“中毒” B．铜氨溶液吸收CO适宜的条件是高温高压 C．[Cu(NH3)3CO]+中提供孤对电子形成配位键的原子是N和О D．[Cu(NH3)3CO]+中H一N一H的键角小于NH3分子中H一N一H的键角 ◆题型五 分子间作用力 解题要点 分子间作用力（范德华力和氢键）与分子的性质 范德华力 组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，熔、沸点越高 氢键 ①氢键表示方法 X—H…Y(X、Y为N、O、F原子，可以相同，也可不同) HF分子间的氢键 乙酸以分子间氢键缔合成的二聚体结构 邻羟基苯甲醛分子内形成了氢键 ②分子间氢键：使物质的熔沸点升高，在水中的溶解度增加 ③解释一些特殊现象： 接近水的沸点时水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些(解释：接近水的沸点的蒸气中存在一定量的水分子因氢键而相互缔合，形成所谓的缔合分子)。 HF分子的相对分子质量测定结果比理论值偏大(解释：HF分子间通过氢键形成缔合分子，使测定结果偏大) 相似相溶原理 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 影响分子溶解性的因素 ①首先考虑有无氢键，如氨气极易溶于水，主要是氨气分子与水分子之间形成了氢键 ②若无氢键，则考虑“相似相溶”规律，如HCl极易溶于水，HCl分子与水分子之间不存在氢键，所以考虑HCl分子与水分子均为极性分子，根据“相似相溶”，HCl易溶于水 ③最后考虑分子是否与水反应，如Cl2既不是极性分子，也不能与水分子形成氢键，但氯气能溶于水，原因是氯气能与水发生反应 【例5-1】下列各组物质熔化或升华时，所克服的粒子间作用力属于同种类型的是 A．和熔化 B．晶体硅和金刚石熔化 C．食盐和蔗糖熔化 D．汞和干冰升华 【例5-2】下列说法正确的是 A．HF、HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高 B．CS2、H2O、H2都是直线形分子 C．酸性：CCl3COOH>CHCl2COOH>CH3COOH是因为Cl原子为吸电子基，使得羟基O-H键极性增强，易电离出H+ D．在水中的溶解性：戊醇>乙二醇>乙醇 【变式5-1】（1）常温下，在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷，原因是 。 （2）在常压下，甲醇的沸点(65 ℃)比甲醛的沸点(－19 ℃)高，主要原因是 。 （3）元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为 ，其沸点比NH3的 (填“高”或“低”)，其判断理由是 。 （4）苯胺与甲苯()的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(－5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(－95.0 ℃)、沸点(110.6 ℃)，原因是 。 【变式5-2】氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式如图所示，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。 （1）比较两元素的第一电离能N O(填>、<或=)。 （2）氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为 ，羰基碳原子的杂化轨道类型为 。 （3）查文献可知，可用2-氯-4-氨基吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲，其反应方程式如下所示： 反应过程中，每生成1mol氯吡苯脲，反应物断了 个键和 个键。(用表述阿伏加德罗常数) （4）膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有，，等 ①请用共价键知识解释分子比分子稳定的原因： 。 ②在水中极易溶解，其原因是 。 六 晶体的特征 解题要点 晶体具有以下特性：自范性、各向异性、有固定的熔点、对称性和均一性。 【例6-1】下列关于晶体与非晶体的说法正确的是 A．晶体与非晶体的本质区别在于是否有固定的熔沸点 B．晶体有自范性的原因是粒子在微观空间呈周期有序性排列 C．固体食盐、水晶、胆矾、玻璃均属于晶体 D．区别晶体与非晶体的最科学可靠的方法是检测其是否具有各向异性 【变式6-1】美国加州 Livermore国家实验室物理学家Choong—Shik和他的同事们，在40 Gpa的高压容器中，用Nd：YbLiF4激光器将液态二氧化碳加热到1800 K，二氧化碳转化为与石英具有相似结构的晶体。估计该晶体不具有的结构或性质是 A．具有规则的几何外形 B．硬度与金刚石相近 C．熔化时破坏共价键 D．易升华，可用作制冷剂 【变式6-2】分析晶体与非晶体具有的性质： （1）下图是冰块熔化过程中温度随时间的变化图像。分析图像可知，冰块熔化过程持续 min，此过程需 (填“吸热”或“放热”)，温度 (填“升高”“不变”或“降低”)。所以，冰是 (填“晶体”或“非晶体”)，区分晶体与非晶体的重要依据是 。    （2）甲为石墨晶体，甲说明晶体具有 ；乙说明晶体具有各向异性而非晶体具有 ；丙说明晶体的内部微粒排列规范 而非晶体内部微粒排列无序。    ◆题型七 常见的晶体模型分析 解题要点 1.晶胞中粒子数目的计算方法——均推法 原则 晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个粒子分得的份额就是 方法 长方体 非长方体(六棱柱晶胞) 2．晶胞中粒子配位数的判断 一个粒子周围最邻近的粒子的数目称为配位数，它反映了晶体中粒子排列的紧密程度。 （1）晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。常见晶胞的配位数如下： 简单立方：配位数为6 面心立方：配位数为12 体心立方：配位数为8 （2）离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。 以NaCl晶体为例 ①找一个与其离子连接情况最清晰的离子，如图中心的灰球(Cl－)。 ②数一下与该离子周围距离最近的异种电性离子数，如图标数字的面心白球(Na＋)。确定Cl－的配位数为6，同样方法可确定Na＋的配位数也为6。 3．晶体熔、沸点的比较 离子晶体 一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，晶格能越大（即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＞NaCl＞CsCl 原子晶体 原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔沸点越高，如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅 分子晶体 ①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，熔沸点反常的高。如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S ②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SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4 ③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 ④烷烃的同分异构体，支链越多，对称性强，熔、沸点越低 金属晶体 一般来说，金属阳离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属键越强，金属熔沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg＜Al 异类晶体 一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，如SiO2＞NaCl＞CO2 4.计算晶体密度的方法 （1）思维流程 （2）计算公式：（N为晶胞中的粒子数，M为晶胞化学式的摩尔质量，NA为阿伏加德罗常数，a为晶胞边长）。 （3）常用到的单位换算: 1m=102cm=109nm=1010Å=1012pm。 5.计算晶体中粒子间距离的方法 （1）思维流程 （2）计算方法：微粒间距离的计算常常涉及晶体密度、NA、m、晶体体积等数据，解答这类题目时，一要掌握“均摊法”原理，二要熟悉常见晶体的结构特征，三要明确微粒的位置，结合数学知识，找出所求微粒间的距离与晶胞边长、面对角线或者体对角线的关系。 【例7-1】下列关于共价晶体、分子晶体的叙述中，正确的是 A．在干冰晶体中，1个CO2分子和6个CO2分子距离最近 B．分子晶体中一定存在共价键 C．HI的相对分子质量大于HF，所以HI的沸点高于HF D．金刚石为共价键构成的三维骨架结构，其晶体的熔点很高 【例7-2】是钙钛矿型太阳能电池的重要吸光材料，其晶胞结构如图所示。已知：摩尔质量为M g/mol ，晶胞边长为a pm ，为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．中心小黑球的配位数为8 B．该晶体为共价晶体 C．该晶体的密度为 D．若I－换为Cl－，则晶胞棱长不变 【例7-3】硒化锌是一种重要的半导体材料；其晶胞结构如图甲所示，已知晶胞参数为p nm，图乙为晶胞的俯视图，下列说法正确的是 A．晶胞中硒原子的配位数为8 B．晶胞中d点原子分数坐标为(，，) C．Zn位于元素周期表的d区 D．Zn和Se的最短距离为p nm 【变式7-1】某晶体立方晶胞如图。已知图中微粒1的分数坐标是(0，，)，阿伏加德罗常数的值为NA．下列说法正确的是 A．Ag+周围距离最近且相等的个数是6 B．微粒2的分数坐标是(，，) C．已知银与铜位于同一族，银位于元素周期表的d区 D．若晶胞边长为apm，则相邻Ag+之间的最短距离为a pm 【变式7-2】碳元素的单质有多种形式，下图依次是、石墨和金刚石的结构图： 回答下列问题： （1）基态碳原子的最外层电子排布式为 。 （2）所属的晶体类型为 晶体。 （3）石墨所属的晶体类型为 晶体。 （4）上述三种单质互称为 。 a．同系物 b．同素异形体 c．同分异构体 （5）太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。硅和卤素单质反应可以得到SiX4，SiX4的熔沸点如下表所示： SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 熔点/K 183.0 203.2 278.6 393.7 沸点/K 187.2 330.8 427.2 560.7 SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4沸点依次升高的原因是 。 （6）由Cu、O构成的一种化合物常作为反应的催化剂，其晶胞结构如下图所示，该物质的化学式为 。 （7）Na、K等活泼金属在中燃烧得到的、具有强氧化性，常做消毒剂。已知的晶胞如下图所示： 设阿伏加德罗常数的值为，晶胞的参数为a nm。晶胞的密度为 (用含a、的代数式表示)。 学科网（北京）股份有限公司1 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题01 物质结构与性质 题型一 原子核外电子排布 题型二 元素性质的周期性变化 题型三 共价键与分子的空间结构 题型四 离子键、配位键与金属键 题型五 分子间作用力 题型六 晶体的特征 题型七 常见的晶体模型分析 ◆题型一 原子核外电子排布 解题要点 1．原子核外电子排布三原理 能量最低原理 原子核外电子尽可能占有能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，这样使整个原子处于最低的能量状态。 泡利原理 1个原子轨道里最多容纳2个电子，且自旋方向相反。 洪特规则 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，且自旋方向相同。 特例：若s、p、d轨道上全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)或全满(p6、d10、f14)，则结构较稳定！ 2．基态原子核核外电子排布式的表示方法 电子排布式 ①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如 K：1s22s22p63s23p64s1 ②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外加方括号表示，例如K：[Ar]4s1 轨道表示式 每个方框或圆圈代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。 如基态硫原子的轨道表示式为： 【例1-1】下列基态原子或离子的电子排布式错误的是 A．： B．： C．： D．： 【答案】C 【解析】A．K原子核外有19个电子，基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，故A正确； B．氟离子核外有10电子，基态氟离子核外电子排布式为1s22s22p6，故B正确； C．硫离子核外有18个电子，基态硫离子核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，故C错误； D．Ar原子核外有18个电子，其基态原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p6，故D正确； 故选：C。 【例1-2】下列说法正确的是 A．电子仅在激发态跃迁到基态才产生原子光谱 B．在已知元素中，基态原子的4s能级中只有1个电子且位于d区的元素有2种 C．核电荷数为26的元素，原子核外价电子轨道表示式 D．核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中不含未成对电子 【答案】C 【解析】A．电子从激发态跃迁到基态时，会产生发射光谱，电子由基态跃迁到激发态时，会产生吸收光谱，吸收光谱与发射光谱总称原子光谱，A错误； B．该元素最外层仅有的一个电子位于4s能级，即4s1，该原子4s能级未填充满，情况之一是按照能级顺序正常填充，即1s22s22p63s23p64s1，为K元素；情况之二是按照洪特规则的特例填充，即1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1，为Cr元素和Cu元素；位于d区的只有Cr，所以只有1种，B错误； C．核电荷数为26的元素为Fe元素，Fe原子3d能级上有6个电子，4s能级上有2个电子，即原子核外价层电子轨道表示式为，C正确； D．每个原子轨道最多容纳2个电子，核外电子数为奇数的基态原子，原子轨道中一定有未成对电子，D错误； 答案选C。 【变式1-1】人们常燃放烟花来增添节日的气氛，一般烟花用黑火药作起爆药剂，黑火药的组成成分为硝酸钾、木炭、硫黄。烟花颜色是各种盐的焰色，如黄色是钠盐的焰色，红色是锶盐的焰色等。下列说法错误的是 A．S原子的最高能层有6个电子 B．烟花秀利用了原子核外电子跃迁释放能量的原理 C．Na原子由，形成发射光谱 D．基态原子中电子占据的最高能级的原子轨道形状是球形 【答案】C 【解析】A．S的原子序数为16，位于周期表第三周期第VIA族，其最高能层为第三能层，有6个电子，故A正确； B．烟花秀是电子的跃迁释放能量产生发射光谱形成的，即利用了原子核外电子跃迁释放能量的原理，故B正确； C．Na原子由，是从能量低的轨道跃迁到能量更高的轨道上，形成的是吸收光谱，故C错误； D．Sr的原子序数为38，位于周期表第五周期第IIA族，基态原子的价层电子排布式为5s2，所以电子占据的最高能级的原子轨道形状是球形，故D正确； 故答案为：C。 【变式1-2】下列说法正确的是 A．原子的电子填充顺序依次为3s→3p→3d→4s B．某原子核外电子由1s22s22p63s23p1→1s22s22p63s13p2，原子放出能量 C．按照泡利原理，在同一个原子中不可能存在两个运动状态完全相同的电子 D．p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层数的增加，p能级原子轨道数也在增多 【答案】C 【解析】A．同一原子中，3s、3p、4s、3d能量依次升高，根据能量最低原理电子填充顺序为3s→3p→4s→3d，A错误； B．3s轨道上的电子比3p轨道上的电子能量更低，所以原子核外电子由，原子要吸收能量，B错误； C．在多电子的原子中，电子填充在不同的能层，能层又分不同的能级，同一能级又有不同的原子轨道，每个轨道中最多可以填充两个电子，自旋相反，在一个基态多电子的原子中，不可能有两个运动状态完全相同的电子，C正确； D．p轨道是哑铃形的，任何能层的p能级都有3个原子轨道，与电子层无关，D错误； 故选C。 ◆题型二 元素性质的周期性变化 解题要点 1.微粒半径判断 范围 微粒半径的变化 举例 同周期(0族除外) 原子或离子半径从左到到右逐渐变小 Na＞Mg＞Al 同主族 原子或离子半径从上而下依次增大 Li＜Na＜K；Li＋＜Na＋＜K＋ 同元素 ①原子半径比其阳离子半径大 ②原子半径比其阴离子半径小 H＋＜H＜H－ 电子层结构相同离子 其核电荷数越大，离子半径越小 Al3＋＜Mg2＋＜Na＋＜F－＜O2－ 既不在同周期 又不在同主族 找与一种元素在同周期、与另一种元素在同主族的元素作参照物 如比较F、Na的原子半径，找Cl或Li作参照物：F＜Cl＜Na或F＜Li＜Na 2.元素的电离能和电负性 电离能 递变性 同周期从左到右，第一电离能有逐渐增大的趋势，稀有气体的第一电离能最大 同主族从上到下，第一电离能有逐渐减小的趋势。 应用 ①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 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I2≫I1，所以钠元素的化合价为＋1 电负性 递变性 同周期从左到右，主族元素电负性逐渐增大 同一主族从上到下，元素电负性呈现减小的趋势 应用 ①判断金属性怀非金属性强弱：金属的电负性通常小于1.8 ②判断元素在化合物中的价态：电负性大者显负价 ③判断化学键类型：两元素的电负性差值大于1.7为离子键 【例2-1】十二烷基磺酸钠()常用作轻纺工业的乳化剂。下列说法正确的是 A．非金属性：C>H B．离子半径： C．电离能： D．热稳定性： 【答案】A 【解析】A．非金属性：C>H，故A正确； B．电子层越多，半径越大，电子层数一样，核电荷数越大，半径越小，钠离子和氧离子的电子层数一样多，钠离子的核电荷数大，半径小，故B错误； C．．同一周期随着原子序数变大，第一电离能变大，N的2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，，故C错误； D．非金属性越强，其元素形成的简单氢化物越稳定，所以非金属性：O＞N，热稳定性：，故D错误； 故选A。 【例2-2】短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大，基态W原子核外电子只有一种运动状态，基态X原子2p能级上有一对成对电子，Y是电负性最大的元素，X、Z同主族，室温下化合物是气体，下列说法正确的是 A．原子半径：Z>Y>X B．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y>Z C．分子中所有原子均为8电子结构 D．电负性：X>Z>W 【答案】D 【分析】短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大，基态W原子核外电子只有一种运动状态，则W为H元素；基态X原子2p能级上有一对成对电子，则X为O元素；Y是电负性最大的元素，则Y为F元素；X、Z同主族，室温下化合物是气体，则Z为S元素。 【解析】A．同主族元素，从上到下原子半径依次增大，同周期元素，从左到右原子半径依次减小，则原子半径的大小顺序为S>O>F，故A错误； B．氟元素非金属性最强，不存在正化合价，不可能存在最高价氧化物对应水化物，故B错误； C．SF4分子中硫原子的最外层电子数为10，不满足8电子结构，故C错误； D．元素的非金属性越强，电负性越大，非金属性强弱顺序为O>S>H，则电负性的大小顺序为O>S>H，故D正确； 故选D。 【变式2-1】为两种主族元素的原子，的阴离子与的阳离子具有相同的电子层结构，下列有关叙述正确的是 A．的原子半径大于的原子半径 B．的电负性小于的电负性 C．的离子半径大于的离子半径 D．的第一电离能小于的第一电离能 【答案】C 【解析】A．X的阴离子与Y的阳离子具有相同的电子层结构，则Y在周期表中位于X的下一周期，且X为非金属元素，Y为金属元素，Y比X多一个电子层，故原子半径Y>X，A错误； B．由A可知，X为非金属元素，Y为金属元素，Y比X多一个电子层，故电负性X>Y，B错误； C．电子层结构相同的离子，核电荷数越多，离子半径越小，故X的阴离子半径大于Y的阳离子半径，C正确； D．X为非金属元素易得电子形成阴离子，而Y为金属元素易失电子形成阳离子，故第一电离能X>Y，D错误； 故选C。 【变式2-2】根据表中短周期元素的有关信息判断，下列说法错误的是 元素编号 E F G H I J K L 原子半径/nm 0.037 0.074 0.082 0.099 0.102 0.143 0.160 0.186 最高化合价或最低化合价 A．电负性大小：F＞H＞I B．简单离子半径：K＞F＞L C．第一电离能：K＞J＞L D．L、K、J的最高价氧化物对应水化物碱性逐渐减弱 【答案】B 【分析】F、I的最低负化合价都为-2，为第ⅥA族元素，根据原子半径可知F为O，I为S；E、L的最高正化合价为＋1，结合原子半径大小可知E为H，L为Na；K的最高正化合价为＋2，结合原子半径可知K为Mg；G、J的最高正化合价为＋3，结合原子半径可知G为B，J为Al；H的最低化合价为－1，为ⅦA族元素，其原子半径大于F，则H为Cl。 【解析】A．同周期元素从左到右电负性逐渐增强，同族元素从上到下电负性逐渐减弱，电负性大小：，A正确； B．电子层数相同，原子序数越大，离子半径越小，离子半径：，B错误； C．Mg核外电子排布处于全充满的稳定结构，其第一电离能大于相邻族元素，则第一电离能：，C正确； D．Na、Mg、Al元素金属性逐渐减弱，最高价氧化物对应水化物碱性逐渐减弱，D正确； 答案选B。 【变式2-3】下图是元素周期表的一部分，图中所列字母分别代表一种化学元素。 请回答下列问题： （1）元素b位于周期表中 区，其基态原子核外有 种运动状态不同的电子。 （2）基态c原子中有 个未成对电子，其中能量最高的电子所在原子轨道的电子云轮廓图为 形。 （3）理论上为离子化合物，猜测其电子式为 。 （4）基态外围电子的轨道表示式为 ，已知高温下化合物比化合物更稳定，试从核外电子排布的角度解释原因 。 （5）b、c、d三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 （填元素符号）。 【答案】（1）p 6 （2）3 哑铃（或纺锤） （3） （4） 的最外层电子排布式为，而的最外层电子排布式为，最外层电子排布达到全满时稳定，所以固态稳定性强于 （5） 【分析】由元素在周期表中的位置可知a为H，b为C，c为N，d为O，e为Na，f为Cu，据此分析解答。 【解析】（1）b为C，位于p区；其基态原子核外有6种运动状态不同的电子。 （2）c为N，其核外电子排布式为：1s22s22p3，核外有3个未成对电子；其中能量最高的电子位于2p轨道，轨道形状为哑铃形或纺锤形； （3）NH5为离子化合物，则其组成为铵根离子和氢负离子，电子式为：； （4）Cu2+外围电子的轨道表示式为；的最外层电子排布式为，而的最外层电子排布式为，最外层电子排布达到全满时稳定，所以高温下稳定性强于； （5）C、N、O为同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，但N的最外层为半满稳定状态，其第一电离能大于O，则第一电离能：。 ◆题型三 共价键与分子的空间结构 解题要点 1.共价键 分类依据 形成共价键的 原子轨道重叠方式 形成共价键的 电子对是否偏移 原子间 共用电子对的数目 类型 σ键 π键 极性键 非极性键 单键 双键 三键 电子云 “头碰头”重叠 电子云“肩并肩”重叠 共用电子对发生偏移 共用电子对不发生偏移 原子间有一对共用电子对 原子间有两对共用电子对 原子间有三对共用电子对 s—s s—p p—p p—p 实例 H2 HCl Cl2 N2 HCl I2 HCl CH2＝CH2 CH≡CH 提醒 σ键和π键判断：①σ键稳定，π键活泼；②共价单键是σ键；③共价双键中有一个σ键和一个π键；④共价三键中有一个σ键和两个π键。 σ键和π键的识别和计算 σ键和π键的识别 键线式呈现的结构，不能忽略省去的碳氢键 含有苯环的结构，不能忽略苯环中的碳氢键 1 mol苯分子中含有σ键的物质的量为12 mol。乙炔分子中σ键和π键的数目之比是3∶2。HCOONa中σ键和π键的数目之比是3∶1 配合物中的σ键和π键(一般，配位键是σ键) 由内界与外界组成的配合物：内界和外界之间一般存在离子键，如[Cu(NH3)4]SO4中，[Cu(NH3)4]2＋与SO之间是离子键，内界与外界中均含有σ键。1 mol [Cu(NH3)4]SO4中含有σ键的物质的量为20 mol 无外界的配合物，直接计算内界中的σ键数目。1 mol [Fe(CO)5]中含有σ键的物质的量为10 mol，π键的物质的量为10 mol 2.价层电子对理论、杂化轨道理论与分子间的空间构型关系 杂化轨类型 杂化轨道数目 孤电子对数 杂化轨道间夹角 空间构型 实例 分子构型 杂化轨道理论 sp 2 —— 180 直线 BeCl2 sp2 3 —— 120 平面三角形 BF3 sp3 4 无 10928' 四面体形 CH4 1 三角形 NH3 2 V形 H2O 价层电子对互斥理论 电子对数 成键对数 孤电子对数 电子对空间构型 分子空间构型 实例 2 2 0 直线 直线 BeCl2 3 3 0 三角形 三角形 BF3 2 1 V形 SnBr2 4 4 0 四面体 四面体 CH4 3 1 三角锥形 NH3 2 2 V形 H2O 说明：配位数为4的空间构型有：①四面体，如[Zn(NH3)4]2＋，②四方形，如[Ni(CN)4]2－。 【例3-1】列有关共价键参数的比较中，不正确的是 A．键能： B．键长： C．分子中的键角： D．乙烯分子中碳碳键的键能：键>键 【答案】C 【解析】A．键能：单键<双键<三键，键能：，故A项正确； B．同一主族元素，从上到下，原子半径增大，原子半径：，键长：，故B项正确； C．分子中O和中C都采取不等性杂化，分子中O上有两对孤电子对，分子中C上没有孤电子对，且电子对之间斥力大小顺序如下：孤电子对-孤电子对>孤电子对-成键电子对>成键电子对-成键电子对，分子中的键角：，分子中键角为105º，分子中键角为109º28´，故C项错误； D．键为“头碰头”重叠形成，强度大，键为“肩并肩”重叠形成，强度小，乙烯分子中碳碳键的键能：键>键，故D项正确； 答案选C。 【例3-2】下列分子或离子的中心原子杂化方式、VSEPR模型及空间结构正确的是 选项 分子或离子 中心原子杂化方式 VSEPR模型名称 分子或离子的空间结构名称 A 四面体形 平面三角形 B 平面三角形 V形 C sp 直线形 直线形 D 四面体形 正四面体形 【答案】C 【解析】A．的中心原子价层电子对数为3+=3，杂化方式为，VSEPR模型为平面三角形，中心原子无孤电子对，该离子的空间结构为平面三角形，A错误； B．的中心原子价层电子对数为3+=3，杂化方式为，VSEPR模型为平面三角形，中心原子无孤电子对，该分子的空间结构为平面三角形，B错误； C．的中心原子价层电子对数为2+=2，杂化方式为sp，VSEPR模型为直线形，中心原子无孤电子对，该分子的空间结构为直线形，C正确； D．的中心原子价层电子对数为4+=4，杂化方式为，VSEPR模型为四面体形，中心原子无孤电子对，该分子的空间结构为四面体形，D错误； 故选C。 【变式3-1】氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C－C≡N，性质与卤素相似。下列说法正确的是 A．不和氢氧化钠溶液发生反应 B．分子中N≡C的键长大于C－C的键长 C．分子中含有两个σ键和四个π键 D．分子中既有极性键又有非极性键 【答案】D 【解析】A．氰气性质与卤素相似，能和氢氧化钠溶液发生反应，故A错误； B．同一周期元素中，原子半径随着原子序数的增大而减小，原子半径越大其键长越长，碳原子半径大于氮原子，所以氰分子中键长小于键长，故B错误； C．单键均为σ键，双键中含有1个σ键1个π键，叁键含有1个σ键2个π键；该分子的结构式为，该分子中含有3个键4个键，故C错误； D．同种原子间形成非极性键，不同原子形成极性键，该分子的结构式为，分子中既有极性键，又有非极性键，故D正确； 故选D。 【变式3-2】价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是 A．和的VSEPR模型均为平面三角形 B．是空间结构为V形的极性分子 C．和中心原子均为杂化 D．、的空间构型都是三角锥形 【答案】D 【解析】A．的中心原子S价层电子对数为，则VSEPR模型为四面体形，的中心原子S价层电子对数为，则VSEPR模型为平面三角形，A错误；B．的中心原子C价层电子对数为，则VSEPR模型为直线形，空间结构为直线形的非极性分子，B错误；C．的中心原子B价层电子对数为，则中心原子为杂化，的中心原子N价层电子对数为，则中心原子为杂化，C错误；D．的中心原子P价层电子对数为，且含有1个孤电子对，的中心原子N价层电子对数为，且含有1个孤电子对，则VSEPR模型均为四面体形，空间构型都是三角锥形，D正确；答案选D。 【变式3-3】下列化学用语表述正确的是 A．丙烷的空间填充模型： B．SO2的VSEPR模型： C．基态24Cr原子的价层电子轨道表示式： D．Cl-Cl的p-pσ键模型： 【答案】B 【解析】A．图示为丙烷的球棍模型，A错误；B．SO2中心S原子的价层电子对数为：，SO2的VSEPR模型：平面三角形，B正确；C．基态24Cr原子的价层电子轨道表示式：，C错误；D．p轨道为纺锤形，Cl-Cl的p-pσ键模型：，D错误；故选B。 ◆题型四 离子键、配位键与金属键 解题要点 化学键比较 化学键类型 离子键 共价键 金属键 非极性键 极性键 配位键 成键本质 阴阳离子 的相互作用 共用电子对 金属阳离子与自由电子的强烈相互作用 共用电子对无偏向 共用电子对有偏向 共用电子对由一方提供 成键规律 活泼金属与 活泼非金属相结合 同种 非金属原子 不同 非金属原子 一方有孤对电子 一方有空轨道 金属元素 或不同的金属元素 形成物质 离子化合物 非金属单质 共价化合物 金属单质和合金 形成晶体 离子晶体 分子晶体或原子晶体 金属晶体 键的强弱 衡量 晶格能 键能或键长 原子化热 决定 因素 离子电荷越____高，半径越____小，离子键就越强 键长越____短，键能越____大，共价键越牢固，含有该键的分子越稳定 金属阳离子电荷越____大，半径越____小，金属键越强 特征 方向性 无 有 无 饱和性 无 有 无 【例4-1】下列物质中，只含有离子键的化合物是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．O2是只含有共价键的单质，A错误； B．HCl是只含有共价键的化合物，B错误； C．CaCl2是只含有离子键的化合物，C正确； D．NH4Cl是既含有离子键又含有共价键的化合物，D错误； 本题选C。 【例4-2】胆矾可写成，其结构示意图如下： 下列有关说法正确的是 A．胆矾是离子晶体 B．通常H2O比NH3更易与铜离子形成配位键 C．在上述结构示意图中，存在的化学键有配位键、极性键、非极性键 D．中，每个与5个形成配位键 【答案】A 【解析】A．胆矾是五水硫酸铜，胆矾是由水合铜离子及硫酸根离子构成的，属于离子晶体，A正确；B．往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2+配离子，故NH3比H2O更易与铜离子形成配位键，B错误；C．在题述结构示意图中，存在O→Cu配位键，H-O、S-O极性共价键和配离子与硫酸根离子之间形成离子键，C错误；D．根据图示结构，每个Cu2+与4个H2O形成配位键，D错误；故选A。 【变式4-1】物质结构理论推出：金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高。且研究表明，一般来说，金属阳离子半径越小，所带电荷越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是 A．硬度：Mg＞Al B．熔点：Mg＞Ca C．硬度：Mg＞K D．熔点：Ca＞K 【答案】A 【解析】A．Mg2+半径比Al3+大，带电荷数比Al3+少，则金属键能Mg＜Al，硬度：Mg＜Al，A错误； B．Mg2+半径比Ca2+小，带电荷数相同，则金属键能Mg＞Ca，熔点：Mg＞Ca，B正确； C．Mg2+半径比K+小，带电荷数比K+多，则金属键能Mg＞K，硬度：Mg＞K，C正确； D．Ca2+半径比K+小，带电荷数比K+多，则金属键能Ca＞K，熔点：Ca＞K，D正确； 故选A。 【变式4-2】下列叙述正确的是 A．金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，是由于金属离子之间有较强的作用 B．因为离子键无饱和性，故一种离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子 C．金属是借助金属离子的运动，把能量从温度高的部分传到温度低的部分 D．[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空轨道，H2O中的O原子提供孤对电子形成配位键 【答案】D 【解析】A．金属受外力作用时变形而不易折断是因为金属晶体中各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，金属阳离子和自由电子之间的作用不被破坏，故A错误； B．离子键无饱和性，体现在一种离子周围尽可能多的吸引带异性电荷的离子，但还要受两种离子的半径比和电荷比的影响，如NaCl晶体中每个Na＋周围吸引6个Cl-，每个Cl-周围也只能吸引6个Na＋，故Cl-和Na＋的个数比为1∶1，故B错误； C．金属的导热性是由自由电子与金属阳离子碰撞将能量进行传递，故C错误； D．Cu2＋有空轨道，H2O中O原子有孤对电子，可以形成配位键，故D正确； 故选D。 【变式4-3】在合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前需经铜氨溶液除去CO，其反应为[Cu(NH3)2]++CO+NH3[Cu(NH3)3CO]+。下列说法中正确的是 A．原料气需净化是为了防止催化剂“中毒” B．铜氨溶液吸收CO适宜的条件是高温高压 C．[Cu(NH3)3CO]+中提供孤对电子形成配位键的原子是N和О D．[Cu(NH3)3CO]+中H一N一H的键角小于NH3分子中H一N一H的键角 【答案】A 【解析】A．CO等能与催化剂发生反应，从而失去活性，所以需要净化，A正确；B．该反应正反应方向为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，不利于CO和NH3的吸收，B错误；C．提供孤对电子形成配位键的原子是N和C，C错误；D．NH3形成配位键后，原有的孤对电子转化为成键电子对，键角变大，D错误；答案选A。 ◆题型五 分子间作用力 解题要点 分子间作用力（范德华力和氢键）与分子的性质 范德华力 组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，熔、沸点越高 氢键 ①氢键表示方法 X—H…Y(X、Y为N、O、F原子，可以相同，也可不同) HF分子间的氢键 乙酸以分子间氢键缔合成的二聚体结构 邻羟基苯甲醛分子内形成了氢键 ②分子间氢键：使物质的熔沸点升高，在水中的溶解度增加 ③解释一些特殊现象： 接近水的沸点时水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些(解释：接近水的沸点的蒸气中存在一定量的水分子因氢键而相互缔合，形成所谓的缔合分子)。 HF分子的相对分子质量测定结果比理论值偏大(解释：HF分子间通过氢键形成缔合分子，使测定结果偏大) 相似相溶原理 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 影响分子溶解性的因素 ①首先考虑有无氢键，如氨气极易溶于水，主要是氨气分子与水分子之间形成了氢键 ②若无氢键，则考虑“相似相溶”规律，如HCl极易溶于水，HCl分子与水分子之间不存在氢键，所以考虑HCl分子与水分子均为极性分子，根据“相似相溶”，HCl易溶于水 ③最后考虑分子是否与水反应，如Cl2既不是极性分子，也不能与水分子形成氢键，但氯气能溶于水，原因是氯气能与水发生反应 【例5-1】下列各组物质熔化或升华时，所克服的粒子间作用力属于同种类型的是 A．和熔化 B．晶体硅和金刚石熔化 C．食盐和蔗糖熔化 D．汞和干冰升华 【答案】B 【解析】A．是离子晶体，熔化时克服离子键，是共价晶体，熔化时克服共价键，克服的粒子间作用力不相同，A错误；B．晶体硅和金刚石都是共价晶体，熔化时都克服共价键，克服的粒子间作用力相同，B正确；C．食盐为离子晶体，熔化时克服离子键，蔗糖为分子晶体，熔化时克服范德华力，克服的粒子间作用力不相同，C错误；D．汞为金属晶体，升华时克服金属键，干冰为分子晶体，升华时克服范德华力，克服的粒子间作用力不相同，D错误；答案选B。 【例5-2】下列说法正确的是 A．HF、HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高 B．CS2、H2O、H2都是直线形分子 C．酸性：CCl3COOH>CHCl2COOH>CH3COOH是因为Cl原子为吸电子基，使得羟基O-H键极性增强，易电离出H+ D．在水中的溶解性：戊醇>乙二醇>乙醇 【答案】C 【解析】A．组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔、沸点越高，但HF分子间存在氢键，加强了分子之间的作用力，导致其熔、沸点比HI还高，则HCl、HBr、HI、HF的熔、沸点依次升高，A错误； B．CS2、H2都是直线形分子，但H2O是V形(或角形)分子，B错误； C．Cl原子为吸电子基，使得羟基O-H键极性增强，易电离出H+，则酸性：CCl3COOH>CHCl2COOH>CH3COOH，C正确； D．醇分子中含有亲水基羟基，物质分子中所含的羟基数目越多、烃基碳原子数目越少，物质在水中的溶解性就越强，所以在水中的溶解性：乙二醇>乙醇>戊醇，D错误； 故选C。 【变式5-1】（1）常温下，在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷，原因是 。 （2）在常压下，甲醇的沸点(65 ℃)比甲醛的沸点(－19 ℃)高，主要原因是 。 （3）元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为 ，其沸点比NH3的 (填“高”或“低”)，其判断理由是 。 （4）苯胺与甲苯()的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(－5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(－95.0 ℃)、沸点(110.6 ℃)，原因是 。 【答案】（1）乙醇与水之间形成氢键而氯乙烷没有。（2）甲醇分子间存在氢键。（3）三角锥形 NH3分子间存在氢键。（4） 苯胺分子之间存在氢键。 【解析】（1）由于乙醇与水分子间存在氢键，而氯乙烷和水分子间不存在氢键，故乙醇在水中的溶解度大于氯乙烷的溶解度。（2）甲醇分子中含有羟基，分子间可以形成氢键，而甲醛分子间只有范德华力，氢键强于范德华力，因此常压下，甲醇的沸点比甲醛高。（3）元素As与N位于同主族，As的氢化物(AsH3)分子的立体结构与N的氢化物(NH3)分子的立体结构相同，均为三角锥形；AsH3的沸点比NH3的低，原因为NH3分子间存在氢键。（4）苯胺的晶体类型为分子晶体，苯胺分子中有氨基，可以形成分子间氢键使得苯胺晶体的熔点、沸点分别高于甲苯。 【变式5-2】氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式如图所示，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。 （1）比较两元素的第一电离能N O(填>、<或=)。 （2）氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为 ，羰基碳原子的杂化轨道类型为 。 （3）查文献可知，可用2-氯-4-氨基吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲，其反应方程式如下所示： 反应过程中，每生成1mol氯吡苯脲，反应物断了 个键和 个键。(用表述阿伏加德罗常数) （4）膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有，，等 ①请用共价键知识解释分子比分子稳定的原因： 。 ②在水中极易溶解，其原因是 。 【答案】（1）> （2）、 （3） （4）H—O键的键能大于N—H键的键能 和均为极性分子，极性分子易溶于极性溶解，且与之间形成氢键 【解析】（1）同一周期主族元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，由于N的最高能级电子半满，更稳定，第一电离能大于同周期相邻的两种元素，故第一电离能N>O； （2）氯吡苯脲晶体中，环外N原子杂化方式为sp3，环上氮原子杂化方式为sp2，故氮原子的杂化轨道类型为sp3、sp2，羰基碳原子的杂化轨道类型为sp2； （3）2-氯-4-氨基吡啶与异氰酸苯酯反应生成氯吡苯脲的过程中，异氰酸苯酯中碳氮双键中的π键断开，2-氯-4-氨基吡啶中一个氮氢单键断开，氮氢单键为σ键，故每生成1mol氯吡苯脲，反应物断了NA个σ键和NA个π键； （4）①O元素非金属性大于N元素，H—O键的键能大于N—H键的键能，故H2O分子比NH3分子稳定； ②NH3和H2O均为极性分子，极性分子易溶于极性溶解，且NH3与H2O之间形成氢键，故NH3在水中极易溶解。 ◆题型六 晶体的特征 解题要点 晶体具有以下特性：自范性、各向异性、有固定的熔点、对称性和均一性。 【例6-1】下列关于晶体与非晶体的说法正确的是 A．晶体与非晶体的本质区别在于是否有固定的熔沸点 B．晶体有自范性的原因是粒子在微观空间呈周期有序性排列 C．固体食盐、水晶、胆矾、玻璃均属于晶体 D．区别晶体与非晶体的最科学可靠的方法是检测其是否具有各向异性 【答案】B 【解析】A. 晶体与非晶体的本质区别在于是否有自范性，微粒在微观空间是否呈现周期性的有序排列，故A错误；B. 晶体有自范性是粒子在微观空间呈周期有序性排列的宏观表象，故B正确；C. 玻璃不是晶体，故C错误；D. 区别晶体与非晶体的最科学可靠的方法是X—射线衍射法，故D错误；综上所述，答案为B。 【变式6-1】美国加州 Livermore国家实验室物理学家Choong—Shik和他的同事们，在40 Gpa的高压容器中，用Nd：YbLiF4激光器将液态二氧化碳加热到1800 K，二氧化碳转化为与石英具有相似结构的晶体。估计该晶体不具有的结构或性质是 A．具有规则的几何外形 B．硬度与金刚石相近 C．熔化时破坏共价键 D．易升华，可用作制冷剂 【答案】D 【解析】A．该晶体具有与石英相似的晶体结构，属于共价晶体，具有规则的几何外形，A项不选；B．该晶体与金刚石都属于共价晶体，硬度与金刚石相近，B项不选；C．该晶体属于共价晶体，熔化时破坏共价键，C项不选；D．该晶体属于共价晶体，具有高熔点、高硬度，不易升华，不能用作制冷剂，D项选；答案选D。 【变式6-2】分析晶体与非晶体具有的性质： （1）下图是冰块熔化过程中温度随时间的变化图像。分析图像可知，冰块熔化过程持续 min，此过程需 (填“吸热”或“放热”)，温度 (填“升高”“不变”或“降低”)。所以，冰是 (填“晶体”或“非晶体”)，区分晶体与非晶体的重要依据是 。    （2）甲为石墨晶体，甲说明晶体具有 ；乙说明晶体具有各向异性而非晶体具有 ；丙说明晶体的内部微粒排列规范 而非晶体内部微粒排列无序。    【答案】（1）10 吸热 不变 晶体 晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点 （2）各向异性 各向同性 有序 【解析】（1）由图知，冰块熔化过程持续了10min，此过程需吸收热量，温度保持不变，故冰是晶体，有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点，有无固定熔点是区分晶体与非晶体的重要依据； （2）甲为石墨晶体，垂直方向的导电性差而水平方向的导电性强，说明晶体具有各向异性；乙图中，水晶属于晶体而玻璃属于非晶体，石蜡熔化后，水晶片上出现椭圆形而玻璃片上出现圆形，说明晶体具有各向异性而非晶体具有各向同性；丙说明晶体的内部微粒排列规范有序而非晶体内部微粒排列无序。 ◆题型七 常见的晶体模型分析 解题要点 1.晶胞中粒子数目的计算方法——均推法 原则 晶胞任意位置上的一个粒子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个粒子分得的份额就是 方法 长方体 非长方体(六棱柱晶胞) 2．晶胞中粒子配位数的判断 一个粒子周围最邻近的粒子的数目称为配位数，它反映了晶体中粒子排列的紧密程度。 （1）晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。常见晶胞的配位数如下： 简单立方：配位数为6 面心立方：配位数为12 体心立方：配位数为8 （2）离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。 以NaCl晶体为例 ①找一个与其离子连接情况最清晰的离子，如图中心的灰球(Cl－)。 ②数一下与该离子周围距离最近的异种电性离子数，如图标数字的面心白球(Na＋)。确定Cl－的配位数为6，同样方法可确定Na＋的配位数也为6。 3．晶体熔、沸点的比较 离子晶体 一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，晶格能越大（即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＞NaCl＞CsCl 原子晶体 原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔沸点越高，如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅 分子晶体 ①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，熔沸点反常的高。如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S ②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SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4 ③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 ④烷烃的同分异构体，支链越多，对称性强，熔、沸点越低 金属晶体 一般来说，金属阳离子半径越小，离子所带电荷数越多，其金属键越强，金属熔沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg＜Al 异类晶体 一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，如SiO2＞NaCl＞CO2 4.计算晶体密度的方法 （1）思维流程 （2）计算公式：（N为晶胞中的粒子数，M为晶胞化学式的摩尔质量，NA为阿伏加德罗常数，a为晶胞边长）。 （3）常用到的单位换算: 1m=102cm=109nm=1010Å=1012pm。 5.计算晶体中粒子间距离的方法 （1）思维流程 （2）计算方法：微粒间距离的计算常常涉及晶体密度、NA、m、晶体体积等数据，解答这类题目时，一要掌握“均摊法”原理，二要熟悉常见晶体的结构特征，三要明确微粒的位置，结合数学知识，找出所求微粒间的距离与晶胞边长、面对角线或者体对角线的关系。 【例7-1】下列关于共价晶体、分子晶体的叙述中，正确的是 A．在干冰晶体中，1个CO2分子和6个CO2分子距离最近 B．分子晶体中一定存在共价键 C．HI的相对分子质量大于HF，所以HI的沸点高于HF D．金刚石为共价键构成的三维骨架结构，其晶体的熔点很高 【答案】D 【解析】A．干冰晶体是立方面心结构，在干冰晶体中，1个CO2分子和12个CO2分子距离相等且最近，故1个CO2分子和12个CO2分子距离最近，A错误；B．分子晶体的构成微粒是分子，分子可能是单原子分子，也可能是双原子分子或多原子分子，如惰性气体的晶体，分子中就不存在化学键，故分子晶体中不一定存在共价键，B错误；C．HI、HF都是由分子通过分子间作用力构成的晶体，对于结构相似的物质，物质的相对分子质量越大，分子间作用力就越大，物质的熔沸点就越高，但由于HF分子之间还存在氢键，增加了分子之间的吸引作用，导致其沸点比HI的高，C错误；D．金刚石为共价键构成的三维骨架结构，碳原子之间都以共价键结合，由于共价键是强烈的相互作用，断裂会消耗很高能量，因此其晶体的熔点很高，D正确；故合理选项是D。 【例7-2】是钙钛矿型太阳能电池的重要吸光材料，其晶胞结构如图所示。已知：摩尔质量为M g/mol ，晶胞边长为a pm ，为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．中心小黑球的配位数为8 B．该晶体为共价晶体 C．该晶体的密度为 D．若I－换为Cl－，则晶胞棱长不变 【答案】C 【解析】A．中心小黑球周围有6个小白球，其配位数为6，故A错误；B．该晶体由离子构成，属于离子晶体，故B错误；C．该晶体的密度为，故C正确；D．由于I－换为Cl－半径不同，若I－换为Cl－，则晶胞棱长将改变，故D错误。综上所述，答案为C。 【例7-3】硒化锌是一种重要的半导体材料；其晶胞结构如图甲所示，已知晶胞参数为p nm，图乙为晶胞的俯视图，下列说法正确的是 A．晶胞中硒原子的配位数为8 B．晶胞中d点原子分数坐标为(，，) C．Zn位于元素周期表的d区 D．Zn和Se的最短距离为p nm 【答案】D 【解析】A．该晶胞中Zn原子位于Se围成的正四面体空隙内，Zn原子的配位数是4，Se原子位于顶点和面心，个数为：4，Zn原子位于体内个数为：4，则该晶胞对应的化学式为ZnSe，晶胞中Se原子的配位数也是4，A错误；B．该晶胞中a点坐标为(0，0，0)，a原子位于坐标原点，由图乙可知d原子在坐标轴正方向空间内，且到x轴、y轴、z轴的距离分别为、、，即d原子的坐标为(，，)，B错误；C．Zn为30号元素位于ds区，C错误；D．Zn、Se的最短距离为体对角线的，即为p nm ，D正确；故选：D。 【变式7-1】某晶体立方晶胞如图。已知图中微粒1的分数坐标是(0，，)，阿伏加德罗常数的值为NA．下列说法正确的是 A．Ag+周围距离最近且相等的个数是6 B．微粒2的分数坐标是(，，) C．已知银与铜位于同一族，银位于元素周期表的d区 D．若晶胞边长为apm，则相邻Ag+之间的最短距离为a pm 【答案】D 【解析】A．Ag+位于晶胞内，可知，Ag+周围距离最近且相等的个数是4，故A错误；B．根据晶胞结构可知，图中微粒1的分数坐标是，微粒2的分数坐标是(，，)，故B错误；C．铜(29Cu)元素，银(47Ag)元素位于元素周期表的第ⅠB族，属于ds区，故C错误；D．根据晶胞结构可知，相邻Ag+之间的最短距离是面对角线的一半，晶胞边长为apm，则面对角线为，因此相邻Ag+之间的最短距离是a pm，故D正确；故选：D。 【变式7-2】碳元素的单质有多种形式，下图依次是、石墨和金刚石的结构图： 回答下列问题： （1）基态碳原子的最外层电子排布式为 。 （2）所属的晶体类型为 晶体。 （3）石墨所属的晶体类型为 晶体。 （4）上述三种单质互称为 。 a．同系物 b．同素异形体 c．同分异构体 （5）太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。硅和卤素单质反应可以得到SiX4，SiX4的熔沸点如下表所示： SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 熔点/K 183.0 203.2 278.6 393.7 沸点/K 187.2 330.8 427.2 560.7 SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4沸点依次升高的原因是 。 （6）由Cu、O构成的一种化合物常作为反应的催化剂，其晶胞结构如下图所示，该物质的化学式为 。 （7）Na、K等活泼金属在中燃烧得到的、具有强氧化性，常做消毒剂。已知的晶胞如下图所示： 设阿伏加德罗常数的值为，晶胞的参数为a nm。晶胞的密度为 (用含a、的代数式表示)。 【答案】（1） （2）分子 （3）混合型 （4）b （5）SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大，沸点依次升高 （6）Cu2O （7） 【解析】（1）C是6号元素，基态碳原子最外层中，2s、2p能级分别有2个电子，最外层电子排布式为； （2）C60是由一个个C60分子构成，属于分子晶体； （3）石墨所属的晶体类型为混合型晶体； （4）同种元素组成，结构不同的单质互称同素异形体，上述三种物质均为碳元素组成的结构不同的单质，互为同素异形体，故选：b； （5）SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4沸点依次升高的原因是：SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大，沸点依次升高； （6）晶胞中内部原子为1，顶点原子为，黑球代表Cu,该晶胞含有4个铜原子，白球代表O，该晶胞含有1+×8=2个O原子，因而化学式为Cu2O； （7）由均摊法，晶胞中K+数目为，数目为，则晶胞质量为，晶胞的参数为a nm，晶胞体积为(a×10-7)3cm3=a3×10-21cm3，晶胞的密度为。 学科网（北京）股份有限公司1 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$