?學(xué)案17　物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
最新考綱展示　1.原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)：(1)了解原子核外電子的排布原理及能級分布，能用電子排布式表示常見元素(1～36號)原子核外電子的排布，價電子的排布。了解原子核外電子的運動狀態(tài)；(2)了解元素電離能的含義，并能用以說明元素的某些性質(zhì)；(3)了解原子核外電子在一定條件下會發(fā)生躍遷，了解其簡單應(yīng)用；(4)了解電負(fù)性的概念，知道元素的性質(zhì)與電負(fù)性的關(guān)系。2.化學(xué)鍵與物質(zhì)的性質(zhì)：(1)理解離子鍵的形成，能根據(jù)離子化合物的結(jié)構(gòu)特征解釋其物理性質(zhì)；(2)了解共價鍵的形成，能用鍵能、鍵長、鍵角等說明簡單分子的某些性質(zhì)；(3)了解原子晶體的特征，能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系；(4)理解金屬鍵的含義，能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質(zhì)，了解金屬晶體常見的堆積方式；(5)了解雜化軌道理論及常見的雜化軌道類型(sp、sp2、sp3)，能用價層電子對互斥理論或者雜化軌道理論推測常見的簡單分子或者離子的空間結(jié)構(gòu)。3.分子間作用力與物質(zhì)的性質(zhì)：(1)了解化學(xué)鍵和分子間作用力的區(qū)別；(2)了解氫鍵的存在對物質(zhì)性質(zhì)的影響，能列舉含有氫鍵的物質(zhì)；(3)了解分子晶體與原子晶體、離子晶體、金屬晶體的結(jié)構(gòu)粒子、粒子間作用力的區(qū)別；(4)能根據(jù)晶胞確定晶體的組成并進(jìn)行相關(guān)的計算；(5)了解晶格能的概念及其對離子晶體性質(zhì)的影響。
基礎(chǔ)回扣
1．原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
(1)原子序數(shù)為24的元素原子的基態(tài)原子
①核外電子排布式為__________________，價電子排布式是____________；
②有________個電子層，________個能級；有______個未成對電子；
③在周期表中的位置是第______周期第____族。
(2)試用“>”、“O>C>Si?、贠>N>C>Si
③O>N>C>Si
2．分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
分析下列化學(xué)式，選出劃線元素符合要求的物質(zhì)：
A．C2H2　B．H2O　C．BeCl2　D．CH4　E．C2H4　F．N2H4
(1)既有σ鍵，又有π鍵的是________。
(2)sp3雜化的是________；sp2雜化的是________；sp雜化的是________。
(3)分子構(gòu)型為正四面體的是__________，為“V”形的是________，為直線形的是________。
(4)分子間能形成氫鍵的物質(zhì)是________，能作配體形成配位鍵的是________。
(5)含有極性鍵的非極性分子是________。
答案　(1)AE
(2)BDF　E　AC
(3)D　B　AC
(4)BF　BF
(5)ACDE
3．晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

(1)如圖為NaCl晶胞示意圖，邊長為a cm，在1 mol的晶胞中，
①含有________個Na＋，1個Na＋周圍與其距離最近并且距離相等的Cl－有________個，形成________構(gòu)型；
②NaCl的密度為______________________________________________________________。
(2)用“>”、“　②PH3(√)
(9)氧的電子排布圖[He] (×)
(10)CS2分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為2∶1(×)
題型1　核外電子排布與元素性質(zhì)

1．(2014·高考題片段組合)按要求完成下列填空：
(1)[2014·新課標(biāo)全國卷Ⅰ，37(2)節(jié)選]基態(tài)鐵原子有________個未成對電子，F(xiàn)e3＋的電子排布式為__________________。
答案　4　1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
(2)[2014·新課標(biāo)全國卷Ⅱ，37(1)]周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序數(shù)依次增大。a的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同，b的價電子層中的未成對電子有3個，c的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的 3倍，d與c同族；e的最外層只有1個電子，但次外層有18個電子。b、c、d中第一電離能最大的是________(填元素符號)，e的價層電子軌道示意圖為________________。
答案　N　
解析　由于周期表前四周期的元素a、b、c、d、e原子序數(shù)依次增大。a的核外電子總數(shù)與其電子層數(shù)相同，則a為氫元素，b的價電子層中的未成對電子有3個，則b為氮元素；c的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍，則c為氧元素；d與c同主族，則d為硫元素；e的最外層只有1個電子，但次外層有18個電子，則e為銅元素。氮元素的2p軌道處于半充滿，第一電離能最大。
(3)[2014·四川理綜，8(1)]X、Y、Z、R為前四周期元素，且原子序數(shù)依次增大。XY2是紅棕色氣體；X與氫元素可形成XH3；Z基態(tài)原子的M層與K層電子數(shù)相等；R2＋離子的3d軌道中有9個電子。Y基態(tài)原子的電子排布式是________________________________；Z所在周期中第一電離能最大的主族元素是___________________________________________。
答案　1s22s22p4　Cl
解析　X、Y、Z、R為前四周期元素，且原子序數(shù)依次增大。XY2是紅棕色氣體，該氣體是NO2，則X是氮元素，Y是氧元素；X與氫元素可形成XH3，該氣體是氨氣；Z基態(tài)原子的M層與K層電子數(shù)相等，則該元素的原子序數(shù)是2＋8＋2＝12，即為鎂元素；Z(鎂)在第三周期中，非金屬性最強的是氯。
2．(2013·高考題片段組合)按要求完成下列填空：
(1)[2013·新課標(biāo)全國卷Ⅰ，37(1)]基態(tài)Si原子中，電子占據(jù)的最高能層符號為________，該能層具有的原子軌道數(shù)為________、電子數(shù)為________。
(2)[2013·福建理綜，31(1)(2)②]依據(jù)第2周期元素第一電離能的變化規(guī)律，參照下圖中B、F元素的位置，用小黑點標(biāo)出C、N、O三種元素的相對位置。

基態(tài)銅原子的核外電子排布式為____________。
(3)[2013·新課標(biāo)全國卷Ⅱ，37(1)(2)改編]Ni2＋的價層電子排布圖為__________________________。F、K、Fe、Ni四種元素中的第一電離能最小的是________，電負(fù)性最大的是________。(填元素符號)
答案　(1)M　9　4
(2)如圖

1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
(3)
↑↓
↑↓
↑↓
↑
↑
　K　F
解析　(1)硅的基態(tài)原子中，能量最高的能層是第三電子層，符號為M，該能層有9個原子軌道，電子數(shù)為4。
(2)第2周期元素的第一電離能從左向右逐漸增大，但由于N元素的2p軌道處于半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，所以N元素的第一電離能大于O，據(jù)此可標(biāo)出C、N、O三種元素的相對位置。

1．基態(tài)原子核外電子排布常見表示方法及易錯點
(1)表示方法(以硫原子為例)
表示方法
舉例
原子結(jié)構(gòu)
示意圖

電子式

電子排
布式
1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4
電子排
布圖

(2)常見錯誤防范
①電子排布式
a．3d、4s書寫順序混亂
如：
b．違背洪特規(guī)則特例
如：

②電子排布圖

2．電離能和電負(fù)性
(1)元素第一電離能的周期性變化規(guī)律
①同一周期，隨著原子序數(shù)的增加，元素的第一電離能呈現(xiàn)增大的趨勢，稀有氣體元素的第一電離能最大，堿金屬元素的第一電離能最??；
②同一主族，隨著電子層數(shù)的增加，元素的第一電離能逐漸減??；
③第一電離能的變化與元素原子的核外電子排布有關(guān)。通常情況下，當(dāng)原子核外電子排布在能量相等的軌道上形成全空(p0、d0、f0)、半滿(p3、d5、f7)和全滿(p6、d10、f14)結(jié)構(gòu)時，原子的能量較低，該元素具有較大的第一電離能。
(2)電離能、電負(fù)性大小判斷
①規(guī)律：在周期表中，電離能、電負(fù)性從左到右逐漸增大，從上往下逐漸減??；
②特性：同周期主族元素，第ⅡA族(ns2)全充滿、ⅤA族(np3)半充滿，比較穩(wěn)定，所以其第一電離能大于同周期相鄰的ⅢA和ⅥA族元素；
③方法：我們常常應(yīng)用化合價及物質(zhì)類別判斷電負(fù)性的大小，如O與Cl的電負(fù)性比較：a.HClO中Cl為＋1價、O為－2價，可知O的電負(fù)性大于Cl；b.Al2O3是離子化合物、AlCl3是共價化合物，可知O的電負(fù)性大于Cl。

(一)由元素符號或原子序數(shù)直接書寫或判斷
1．Ni是元素周期表中第28號元素，第二周期基態(tài)原子未成對電子數(shù)與Ni相同且電負(fù)性最小的元素是________；27號元素價層電子排布式為________，它位于第________周期第________族，其化學(xué)符號是________，有________個成單電子。
答案　C　3d74s2　四?、o　3
2．過渡金屬離子與水分子形成的配合物是否有顏色，與其d軌道電子排布有關(guān)。一般而言，為d0或d10排布時，無顏色；為d1～d9排布時，有顏色，如[Co(H2O)6]2＋顯粉紅色。據(jù)此判斷，[Mn(H2O)6]2＋______顏色(填“無”或“有”)。
答案　有
3．C、Si、N元素的電負(fù)性由大到小的順序是________；C、N、O、F元素的第一電離能由大到小的順序是________。
答案　N>C>Si　F>N>O>C
4．根據(jù)題目要求寫出有關(guān)的電子排布式：
(1)Se原子核外M層電子的排布式為__________。
(2)基態(tài)B原子的電子排布式為____________。
(3)將乙炔通入[Cu(NH3)2]Cl溶液生成Cu2C2紅棕色沉淀。Cu＋基態(tài)核外電子排布式為________________。
答案　(1)3s23p63d10　(2)1s22s22p1
(3)1s22s22p63s23p63d10
5．(1)N、Al、Si、Zn四種元素中，有一種元素的電離能數(shù)據(jù)如下：
電離能
I1
I2
I3
I4
……
Ia/kJ·mol－1
578
1 817
2 745
11 578
……
則該元素是________(填寫元素符號)。
(2)基態(tài)鍺(Ge)原子的電子排布式是________，Ge的最高價氯化物分子式是________，該元素可能的性質(zhì)或應(yīng)用有________。
A．是一種活潑的金屬元素
B．其電負(fù)性大于硫
C．其單質(zhì)可作為半導(dǎo)體材料
D．能形成穩(wěn)定氫化物GeH4
答案　(1)Al　(2)1s22s22p63s23p63d104s24p2或
[Ar]3d104s24p2　GeCl4　C
(二)由元素的結(jié)構(gòu)特點和在周期表中的位置判斷
6．現(xiàn)有五種元素，其中A、B、C為短周期主族元素，D、E為第四周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大。請根據(jù)下列相關(guān)信息，回答問題。
A．元素的核外電子數(shù)和電子層數(shù)相等，也是宇宙中最豐富的元素
B．元素原子的核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少1
C．原子的第一至第四電離能分別是：I1＝738 kJ·mol－1　I2＝1 451 kJ·mol－1　I3＝7 733 kJ·mol－1　I4＝10 540 kJ·mol－1
D．是前四周期中電負(fù)性最小的元素
E．在周期表的第七列
(1)已知BA5為離子化合物，寫出其電子式__________。
(2)B基態(tài)原子中能量最高的電子，其電子云在空間有________個方向，原子軌道呈________狀。
(3)某同學(xué)根據(jù)上述信息，推斷C基態(tài)原子的核外電子排布圖為

該同學(xué)所畫的電子排布圖違背了________。
(4)E位于________族，________區(qū)，價電子排布式為__________。
(5)檢驗D元素的方法是________，請用原子結(jié)構(gòu)的知識解釋產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是________________________________________________________________________。
答案　(1) 　(2)3　啞鈴(或紡綞)　(3)泡利原理　(4)ⅦB　d　3d54s2　(5)焰色反應(yīng)　當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級，變成激發(fā)態(tài)原子。電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時，將以光的形式釋放能量
解析　根據(jù)提供信息，可以推斷A為H，B為N，C為Mg，D為K，E為Mn。(1)NH5的電子式為。(2)N的基態(tài)原子中能量最高的電子為2p能級上的電子，電子云在空間有3個方向，原子軌道呈啞鈴狀。(3)該同學(xué)所畫的電子排布圖中3s能級上的兩個電子自旋方向相同，違背了泡利原理。(4)Mn 的價電子排布式為3d54s2，位于第四周期ⅦB族，屬于d區(qū)元素。(5)檢驗鉀元素可以利用焰色反應(yīng)。
7．A、B、C、D、E代表5種元素。請?zhí)羁眨?br /> (1)A元素基態(tài)原子的最外層有3個未成對電子，次外層有2個電子，其元素符號為________。
(2)B元素的負(fù)一價離子和C元素的正一價離子的電子層結(jié)構(gòu)都與氬相同，B的元素符號為________，C的元素符號為________。
(3)D元素的正三價離子的3d能級為半充滿，D的元素符號為________，其基態(tài)原子的電子排布式為________________________________________________________________________。
(4)E元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒有成對電子，只有一個未成對電子，E的元素符號為________，其基態(tài)原子的電子排布式為_____________________________________。
答案　(1)N　(2)Cl　K
(3)Fe　1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
(4)Cu　1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
解析　(1)A元素基態(tài)原子的最外層有3個未成對電子，次外層有2個電子，則其價電子構(gòu)型為2s22p3，元素符號為N。
(2)B元素的負(fù)一價離子的電子層結(jié)構(gòu)與氬相同，則B為Cl元素，C元素的正一價離子的電子層結(jié)構(gòu)與氬相同，則C為K元素。
(3)D元素的正三價離子的3d能級為半充滿，即三價陽離子的構(gòu)型為3d5，則原子的價電子構(gòu)型為3d64s2，元素符號是Fe，基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2。
(4)E元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒有成對電子，只有一個未成對電子即價電子構(gòu)型為3d104s1，所以它的元素符號為Cu，其基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1。
題型2　分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

1．[2014·高考題片段組合]按要求回答下列問題。
(1)[2014·四川理綜，8(2)改編]NO離子的立體構(gòu)型是________；Cu2＋的水合離子中，提供孤電子對的原子是________。
答案　V形　O
解析　NO與O3互為等電子體，兩者結(jié)構(gòu)相似，為V形；銅離子含有空軌道，而水分子中的氧原子含有孤電子對，因此在Cu2＋的水合離子中，提供孤電子對的原子是O原子。
(2)[2014·江蘇，21(A)—(2)(3)]與OH－互為等電子體的一種分子為__________(填化學(xué)式)。醛基中碳原子的軌道雜化類型是________；1 mol乙醛分子中含有的σ鍵的數(shù)目為________。
答案　HF　sp2　6 mol
解析　等電子體為原子數(shù)相同，價電子數(shù)相同。醛基中碳原子有碳氧雙鍵，為sp2雜化；根據(jù)結(jié)構(gòu)得出共含有6 mol σ鍵。
(3)[2014·新課標(biāo)全國卷Ⅱ，37(2)(3)改編]H與N、O、S元素形成的二元共價化合物中，分子呈三角錐形，該分子的中心原子的雜化方式為________；分子中既含有極性共價鍵、又含有非極性共價鍵的化合物是__________(填化學(xué)式，寫出兩種)。這些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的價層電子對數(shù)為3的酸是________；酸根呈三角錐結(jié)構(gòu)的酸是________。(填化學(xué)式)
答案　sp3　H2O2、N2H4　HNO2、HNO3　H2SO3
解析　二元共價化合物中，分子呈三角錐形的是NH3，分子中既含有極性共價鍵，又含有非極性共價鍵的化合物的有：H2O2、N2H4等。HNO2中價電子對數(shù)
＝＝3
同理計算HNO3和H2SO3的價電子對數(shù)分別為3、4。注意氧原子作配體，不提供價電子。
(4)[2014·山東理綜，33(1)(2)(3)]石墨烯(圖甲)是一種由單層碳原子構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變，轉(zhuǎn)化為氧化石墨烯(圖乙)

①圖甲中，1號C與相鄰C形成σ鍵的個數(shù)為________。
②圖乙中，1號C的雜化方式是________，該C與相鄰C形成的鍵角________(填“>”、“C>B
e．生成物H3BNH3中存在配位鍵
(3)六方氮化硼和石墨是等電子體，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，六方氮化硼________(填“能”或“不能”)導(dǎo)電。
(4)立方氮化硼和金剛石是等電子體，其晶胞如圖2所示，則處于晶胞頂點上的原子的配位數(shù)為__________________，若晶胞邊長為361.5 pm，則立方氮化硼的密度是__________ g·cm－3(只要求列算式，不必計算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)。

答案　(1)CH3CH3　　(2)cde　(3)不能
(4)4　
解析　(1)根據(jù)等電子體的概念和(HB===NH)3的結(jié)構(gòu)(六元環(huán)狀)可得出答案。(2)CH4中碳原子的軌道雜化類型為sp3雜化，而CO2中碳原子的軌道雜化類型為sp雜化，a錯；(HB===NH)3中氮原子的軌道雜化類型為sp2雜化，而H3BNH3中氮原子的軌道雜化類型為sp3雜化，b錯。(3)六方氮化硼晶體中無自由移動的電子，因此不能導(dǎo)電。(4)一個立方氮化硼晶胞中含有4個N原子和4個B原子。一個晶胞的質(zhì)量為×4 g，一個立方氮化硼晶胞的體積是(361.5 pm)3，因此立方氮化硼的密度是 g·cm－3。

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