物质结构与性质-PPT课件.ppt

12【重要考点1】原子结构1多电子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，简称能量最低原理。在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里，不同能层的能级有交错现象。3泡利原理：每个原子轨道里最多只能容纳2个自旋方向相反的电子。洪特规则：电子排布在同一能级的各个轨道时，优先占据不同的轨道，且自旋方向相同。电子排布在p、d、f等能级时，当其处于全空、半充满或全充满时，整个原子的能量最低，最稳定。42气态原子或离子失去一个电子所需要的最低能量叫电离能，常用符号 I 表示，单位为kJmol-1，气态原子失去一个电子形成+1价气态阳离子所需要的最低能量叫第一电离能。第一电离能可以表示原子失去电子的难易程度，电离能越小，表示在气态时该原子金属性越强。同一周期从左到右，元素的第一电离能总体上具有增大的趋势，同一主族从上到下，第一电离能减小。但第A、A(主族)特殊，如Mg的第一电离能比Al大，原因是 Mg(1s22s22p63s23p0)p轨道处于全空状态，能量较低，比较稳定，所以不易失去电子。53杂化轨道的形状：2个sp杂化轨道呈直线型,3个sp2杂化轨道呈平面三角形,4个sp3杂化轨道呈四面体型。4具有相同电子数(指分子或离子中全部电子总数)和相同原子数的分子或离子，它们往往具有相同的分子结构(几何构型)及相似的性质。这条规律就叫做等电子原理。6【典型例题1】有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素，原子序数EQTXZ。E、Q、T三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，且I1(E)I1(T)I1(Q)，其中基态Q原子的2p轨道处于半充满状态，且QT与ET2互为等电子体。X为周期表前四周期中电负性最小的元素，Z的原子序数为28。请回答下列问题(答题时如需表示具体元素，请用相应的元素符号)：(1)Q的简单氢化物极易溶于T的简单氢化物，其主要原因有_等两种。7(2)化合物甲由T、X两元素组成，其晶胞如图1，甲的化学式为_。(3)化合物乙的晶胞如图2，乙由E、Q两元素组成，硬度超过金刚石。乙的晶体类型为_，其硬度超过金刚石的原因是_。乙的晶体中E、Q两种元素原子的杂化方式均为_。8解析：本题解题的关键是E、Q、T、X、Z五种元素的推断，其突破口有多个：“基态Q原子的2p轨道处于半充满状态”，符合这一要求的原子只有N元素；“QT与ET2互为等电子体”，说明E为C元素；“X为周期表前四周期中电负性最小的元素”可推知X为K元素；“Z的原子序数为28”,说明Z是Ni元素等。等电子体的结构相似，故QT的结构与CO2相似。答案：(1)这两种氢化物均为极性分子、相互之间能形成氢键(2)KO2(3)原子晶体C-N键的键长小于CC键，键能大于CC键sp3 9大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点10 影响溶解性的因素除温度等外因影响外，物质的性质起决定作用，相似相溶，形成氢键可能是溶解度较大的原因。熔沸点高、硬度大一般是原子晶体的性质。11【变式1】下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表一种化学元素。(1)请写出元素N的基态原子电子排布式_。(2)D的氢化物的分子构型为_，该氢化物易溶于水的原因_。(3)D和E的第一电离能的大小：_(用元素符号表示)(4)由A、C、D形成的ACD分子中，含有2个键，_个p键。12答案：(1)1s22s22p63s23p63d64s2(2)三角锥形都是极性分子且与水形成氢键(3)N O(4)2解析：本题考查基础知识。(1)常见元素的核外电子排布，要求理解构造原理；(2)用价层电子互斥理论分析NH3分子构型；用相似相溶和氢键理论解释溶解性；(3)A、C、D形成的分子是HCN，含有2个键，2个p键；13(5)元素M的化合物(MO2Cl2)在有机合成中可作氧化剂或氯化剂，能与许多有机物反应。请回答下列问题：甲：与M同周期的所有元素的基态原子中最外层电子数与M原子相同的元素有 _(填元素符号)，其中一种金属的晶胞结构如右图所示，该晶胞中含有金属原子的数目为_。14乙：MO2Cl2常温下为深红色液体，能与CCl4、CS2等互溶，据此可判断MO2Cl2是_(填“极性”或“非极性”)分子。丙：在 苯、CH3OH、HCHO、CS2、CCl4五种有机溶剂中，碳原子采取sp2杂化的分子有 _(填序号)，CS2分子的空间构型是_。15解析：(5)甲：铬原子最外层电子数为1个，第四周期一共三种元素：K、Cr、Cu；乙：依据相似相溶原理分析；丙：依据分子构型可以反推杂化方式。CS2与CO2结构相似。答案:(5)甲:K、Cu4乙：非极性丙：直线形16【重要考点2】分子结构1分子间存在着把分子聚集在一起的作用力，人们将这些作用统称为分子间作用力。其中最常见的是范德华力和氢键。2由非极性键形成的双原子分子，其正电中心和负电中心重合，所以都是非极性分子。3杂化的概念：在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。杂化轨道数=中心原子价电子对数 17【典型例题2】海底热液研究处于当今科研的前沿。海底热液活动区域“黑烟囱”的周围，存活的长管虫、蠕虫、蛤类、贻贝类等生物，成了极佳的天然海底实验室，且海底“黑烟囱”周围常存在FeS、黄铜矿及锌矿等矿物。18(1)有关几种气体分子的说法正确的是_。ACO的结构式可表示为BCO2与COS(硫化羰)互为等电子体CNH3分子中氮原子采用sp2杂化DHCN分子呈直线形(2)酸性热液中大量存在一价阳离子，结构如图2，它的化学式为_。(3)铁原子核外电子排布式为：_。19(4)“黑烟囱”热液冷却后若可检测出图3所示分子，该分子中手性碳原子数为_。(5)FeS与NaCl均为离子晶体，晶胞相似，前者熔点为985，后者801，其原因是_。(6)从“黑烟囱”形成的矿床中提取镍，需将其转化为四羰基合镍(结构如上图4)，则该络合物的配位数为_。20解析：(1)NH3分子中氮原子采用sp3杂化，分子构型是三角锥形，原因是氮原子存在孤对电子；(2)图2中虚线表示氢键，所以黑球表示氧原子，白球表示氢原子，其为+1价阳离子，所以化学式为H11O；(4)如图表示手性碳原子：(5)离子晶体的熔点从晶格能来比较；(6)分子式为：Ni(CO)4。21 答案：(1)A、B、D(2)H11O5+(3)1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2(4)4(5)FeS晶体的晶格能比NaCl晶体晶格能大(6)4 22 对于离子晶体，晶格能影响离子晶体的熔点，晶格能越大，熔点越高；对于分子晶体，熔沸点受分子间作用力(含氢键)影响；对于原子晶体，共价键即影响原子晶体的熔点。23【变式2】(2011镇江一中模拟)1915年诺贝尔物理学奖授予HenryBragg和LawrenceBragg，以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献。(1)科学家通过X射线探明，NaCl、KCl、MgO、CaO晶体结构相似，其中三种晶体的晶格能数据如下表：4种晶体NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的顺序是_。24解析：本题全面考查结构基础知识，熔点高低比较要比较晶格能高低，核外电子排布，原子堆积方式、配位键的表示、氢键、分子的空间构型都是高考的重要内容。(1)晶格能越大，离子晶体的熔点越高，根据表格中提供的三种离子晶体的半径、电荷特征可知离子半径越小、电荷数越高晶格能越大，由此判断MgO的晶格能最大，熔点最高。答案：MgOCaONaClKCl25(2)科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键，又含有氢键，其结构示意图可简单表示如下，其中配位键和氢键均采用虚线表示。26写出基态Cu原子的核外电子排布式_；金属铜采用下列_(填字母代号)堆积方式。写出胆矾晶体中水合铜离子的结构简式(必须将配位键表示出来)。水分子间存在氢键，请你列举两点事实说明氢键对水的性质的影响_。SO42-的空间构型是_。27解析：(2)Cu的电子排布及其晶胞具有典型性，学生应能理解和识别；根据胆矾的结构和配位键、氢键的形成条件识别其中的配位键和氢键，配位键成键的两个原子中，由一方提供孤电子对、另一方提供空轨道形成，箭头方向指向提供空轨道的原子；SO42-的正四面体构型可以通过下列方法判断：SO42-中有四个键，没有孤对电子，根据价层电子对互斥理论可知其呈正四面体结构。28答案：1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1C水的熔、沸点较高，结冰时密度减小正四面体29【重要考点3】晶体结构1金属晶体的原子堆积模型：(1)非密置层和密置层：金属原子平面放置，原子横竖对齐排列，所得配位数为4的堆积方式为非密置层；原子交错排列，所得配位数为6的堆积方式为密置层。30(2)金属晶体的四种堆积方式31 2.离子晶体晶格能：气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量。通常取正值，数据的大小反映离子晶体的稳稳定性。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，晶体的熔点越高，硬度越大。离子带的电荷越多，晶格能越大；离子半径越大，晶格能越小。(1)NaCl：晶胞中每个Na+周围吸引着6个Cl-，这些Cl-构成的几何图形是正八面体，每个Cl-周围吸引着6个Na+，Na+、Cl-个数比为11，每个Na+与12个Na+等距离相邻，每个氯化钠晶胞含有4个Na+和4个Cl-。32 (2)CsCl晶胞中每个Cl-(或Cs+)周围与之最接近且距离相等的Cs+(或Cl-)共有8个，这几个Cs+(或Cl-)在空间构成的几何构型为立方体，在每个Cs+周围距离相等且最近的Cs+共有6个，这几个Cs+在空间构成的几何构型为正八面体。33【典型例题3】(2011盐城中学模拟)下表列出了前20号元素中的某些元素性质的有关数据：34试回答下列问题：(1)以上10种元素的原子中，失去核外第一个电子所需能量最少的是(填写编号)_。(2)上述、三种元素中的某两种元素形成的化合物中，每个原子都满足最外层为8电子稳定结构的物质可能是(写分子式)_。某元素R的原子半径为1.0210-10m，该元素在周期表中位于_；若物质Na2R3是一种含有非极性共价键的离子化合物，请你写出该化合物的电子式_。35(3)元素的某种单质具有平面层状结构，同一层中的原子构成许许多多的正六边形，此单质与熔融的单质相互作用，形成某种青铜色的物质(其中的元素用“”表示)，原子分布如图所示，该物质的化学式为_。36解析：先根据原子半径和化合价推断出各元素的名称。三种元素为第A族元素，按原子半径由小到大顺序可得是锂、是钾、是钠，两种元素为第A族元素，是氯、是氟，是第A族元素，是磷、是氮，最后推出是氧、是铝、是碳。(1)在上述10种元素中最容易失去电子的是钾元素，即号。37 (2)、三种元素分别是碳、磷、氯，两两形成的化合物有CCl4、PCl3和PCl5，每个原子都满足8电子稳定结构的物质是CCl4、PCl3。元素R的半径介于上述的号和号元素之间，由此可知R必为硫元素，与钠形成Na2S3，该物质属于离子化合物，其中三个硫原子以共价单键形成多硫离子。38 (3)题中图示青铜色物质为碳与钾的化合物，可看作在石墨的层状结构中填入钾原子，我们从中截取出如右图所示的结构单元，在该结构单元中四个顶点为钾原子，按均摊法原则，四个钾原子属于该单元的为1个，在该单元内部共有8个碳原子，故该物质的化学式为KC8。答案：(1)(2)PCl3或CCl4第三周期、A族(3)KC8 39 本题化学式的书写是易失分点，关键是准确选取单元并正确进行计算。40【变式3】(2010南通三模)已知：A、B、C、D、E为周期表136号中的元素，它们的原子序数逐渐增大。A的基态原子有3个不同的能级，各能级中电子数相等；C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子相同；C2-离子与D2+离子具有相同的、稳定的电子层结构；E的基态原子的外围电子排布式为3d84s2。请回答下列问题：(1)A、B、C、D四种元素中，电负性最大的是_(填元素符号)。41(2)B的氢化物的沸点远高于A的氢化物的主要原因是_。(3)由A、B、C形成的离子CAB-与AC2互为等电子体，则CAB-中A原子的杂化方式为_。(4)E2+离子能与AC分子形成E(AC)42+，其原因是AC分子中含有_。(5)最近发现，只含A、D、E三种元素的一种晶体(晶胞如右图所示)具有超导性。A原子的配位数为_；该晶体的化学式为_。42解析：A为碳元素，C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子相同，为2个，所以C只能为氧元素，则B为氮元素。C2-离子与D2+离子具有相同的、稳定的电子层结构，说明D为镁元素，E的基态原子的外围电子排布式为3d84s2，说明是Ni元素。(1)元素周期表右上角元素的电负性较大；(2)B的氢化物分子间存在氢键，所以沸点比A的氢化物高；(3)CO2是直线型结构，说明CAB-也是，A的杂化方式应该是sp杂化。(4)配位键形成是由于CO分子中存在孤对电子，Ni2+可以提供空轨道；(5)配位数可由图示直接看出，化学式由均摊法分析。43答案:(1)O(2)NH3分子间能形成氢键(3)sp(4)孤对电子(5)6 MgNi3C44