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1、物质结构与性质（选修3）,一、原子结构与元素的性质 1基态原子的核外电子排布 (1)排布规律,(2)表示形式 电子排布式：用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数。如K：1s22s22p63s23p64s1或Ar4s1 电子排布图：每个小框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子，如碳原子的电子排布图为：,易错警示 洪特通过分析光谱实验得出：能量相同的原子轨道在全充满(如d10)、半充满(如d5)和全空(如d0)时体系能量较低，原子较稳定。 如Cr原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d54s1或Ar3d54s1 Cu原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104
2、s1或Ar3d104s1 2元素第一电离能的周期性变化 (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。但同周期元素第A族的元素的第一电离能大于第A族元素，同周期元素第A族元素大于第A族元素的电离能。 (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。如果某主族元素的In1In，则该元素的常见化合价为n。过渡元素的价电子数较多，且各级电离能之间相差不大，过渡元素常表现多种化合价，如锰元素27价。,二、分子结构与性质 1共价键 (1)定义：原子间通过共用电子对所形成的相互作用。 (2)特性：具有饱和性和方向
3、性。 (3)分类： 根据两原子间的成键电子对数，分为单键、双键和三键； 根据形成共价键的原子所带电荷的状况，分为极性键和非极性键； 根据形成共价键的原子轨道重叠方式的不同，分为键和键。 (4)键参数： 键能：气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。键能越大，共价键越牢固。 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。 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)杂化轨道理论 规律 杂化时轨道总数不变；杂化轨道只能用于形成键或用来容纳未参与成键的孤电子对，不能用于形成键。 类型,特别提醒 判断杂化轨道类型的一般方法：(1
4、)看中心原子有没有形成双键或三键，如果有1个三键，则其中有2个键，用去了2个p轨道，是sp杂化；如果有1个双键则其中有1个键，是sp2杂化；如果全部是单键，则是sp3杂化。(2)没有填充电子的空轨道一般不参与杂化，1对孤电子对占据1个杂化轨道。,特别提醒通常对于ABn型分子，若中心原子最外层电子全部参与成键，则为非极性分子；若中心原子最外层电子部分成键则为极性分子。,3配合物理论 (1)配合物的组成 配体：含有孤电子对的分子或离子，如NH3、H2O、Cl、Br、 I、SCN等。 中心离子：一般是金属离子，特别是过渡金属离子，如Cu2、 Fe3等。 配位数：直接同中心原子(或离子)配位的含有孤电
5、子对的分子(或离子)的数目。 (2)常见配位化合物： 如Cu(NH3)4(OH)2深蓝色溶液 Cu(NH3)4SO4H2O深蓝色晶体 Ag(NH3)2OH无色溶液 Fe(SCN)3红色溶液 4影响物质溶解度的因素 (1)相似相溶 极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。 溶质与溶剂结构相似，溶解度较大。 (2)溶质能与溶剂形成氢键，溶解度较大。 (3)溶质能与溶剂反应，溶解度较大。,2.晶胞中粒子数目的计算,易错警示 1由原子构成的晶体不一定是原子晶体，如稀有气体形成的晶体是分子晶体。 2含有离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体中含有金属阳离子。 3含共价键的晶体不一定是原子晶体
6、，如分子晶体的结构粒子分子内部含共价键，离子晶体结构粒子离子内部也可以有共价键，如Na2O2、NaOH、NH4Cl等。 4计算晶胞中粒子个数时，并不是所有晶胞都简单套用立方晶胞的分摊法；如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心上的粒子依次被6、3、4、2个晶胞共有。,3晶体熔、沸点高低的比较 (1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律 原子晶体离子晶体分子晶体。 金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等沸点很高，汞、铯等沸点很低。 (2)原子晶体 由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石碳化硅硅。 (3)离子晶体 一般地说，阴、阳离子的电荷数越多
7、，离子半径越小，则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：MgOMgCl2NaClCsCl。,(4)分子晶体 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H2OH2TeH2SeH2S。 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SnH4GeH4SiH4CH4。 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CON2，CH3OHCH3CH3。 (5)金属晶体 金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：NaMgAl。,易错警示 1离子晶体的熔点不一定低于原子晶
8、体，如熔点：MgOSiO2。 2金属晶体的熔点不一定高于分子晶体，如熔点：SHg(Hg常温下为液体)。 3晶体类型判断出现错误。如石墨晶体的熔点很高，但不属于原子晶体，而是过渡型晶体。 4有氢键存在，回答熔、沸点高低原因时，回答不准确。如H2O的熔、沸点高于H2S的原因答成H2O分子存在氢键是错误的，而应该是H2O分子间易形成氢键。,原子结构和分子结构,例1(2011年安徽理综)W、X、Y、Z是 四种常见的短周期元素，其原子半径随原 子序数变化如图所示。已知W的一种核素 的质量数为18，中子数为10；X和Ne原子 的核外电子数相差1；Y的单质是一种常 见的半导体材料；Z的电负性在同周期主 族元
9、素中最大。 (1)X位于元素周期表中第_周期第_族； W的基态原子核外有_个未成对电子。 (2)X的单质和Y的单质相比，熔点较高的是_(写化学式)；Z的气态氢化物和溴化氢相比，较稳定的是_(写化学式)。 (3)Y与Z形成的化合物和足量水反应，生成一种弱酸和一种强酸，该反应的化学方程式是_。 (4)在25 、101 kPa下，已知Y的气态氢化物在氧气中完全燃烧后恢复至原状态，平均每转移1 mol 电子放热190.0 kJ，该反应的热化学方程式是_。,解析W的质子数ZAN18108，则W为氧；X和Ne的核外电子数相差1，且图中X的原子半径大于W，则X为钠；Y的单质是一种常见的半导体材料，则Y为硅；
10、Z的原子序数大于Y，且在同周期主族元素中电负性最大，则Z为氯。 (1)Na在元素周期表中位于第三周期第A族。O的基态原子的轨道表示式为 ，故有2个未成对电子。 (2)Na的单质和Si的单质相比较，晶体Si为原子晶体，故熔、沸点高。氯的非金属性强于溴，故HCl的稳定性更强。 (3)SiCl4与H2O反应的化学方程式为SiCl43H2O=H2SiO34HCl。 (4)1 mol SiH4与足量O2反应，转移8 mol 电子，该反应的热化学方程式为SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l) H1 520.0 kJmol1。 答案(1)三A2(2)SiHCl(3)SiCl43H2O=H2
11、SiO34HCl(其他合理答案均可)(4)SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l)H1 520.0 kJmol1,答案：CD,晶体的结构与性质,例2(2011年高考海南化学)(双选).下列分子中，属于非极性的是() ASO2BBeCl2 CBBr3 DCOCl2 .铜(Cu)是重要金属，Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途，如CuSO4溶液常用作电解液、电镀液等。请回答下列问题： (1)CuSO4可由金属铜与浓硫酸反应制备，该反应的化学方程式为_； (2)CuSO4粉末常用来检验一些有机物中的微量水分，其原因是_； (3) 的立体构型是_，其中S原子的杂化轨道类型是_
12、； (4)元素金(Au)处于周期表中的第六周期，与Cu同族，Au原子最外层电子排布式为_；一种铜金合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心、Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为_；该晶体中，原子之间的作用力是_； (5)上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为_。,解析.对于ABn型分子，若A原子的最外层电子均参与成键，该分子为非极性分子，否则为极性分子。BeCl2和BBr3为非极性分子，SO2为极性分子。COCl2的分
13、子结构为 ，碳上连一个双键氧，然后左右各一个氯，键角约111.8。负电在三角上，正电在碳上，但它们的正负电荷中心不是重合的，是极性分子。 .(1)Cu在加热条件下与浓H2SO4反应，生成CuSO4、SO2和H2O：Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O。 (2)CuSO4易与水结合生成蓝色的CuSO45H2O晶体，白色粉末变成蓝色晶体，反应现象明显。 (3) 中S原子采取sp3杂化， 为正四面体构型。,答案.BC .(1)Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O (2)CuSO4粉末遇水生成蓝色晶体 (3)正四面体sp3 (4)5d106s131金属键 (5)Cu3AuH8,
14、2已知A、B、C、D和E都是元素周期表中前36号元素，它们的原子序数依次增大。A与其他4种元素既不在同一周期又不在同一主族。B和C属同一主族，D和E属同一周期，又知E是周期表中118列中的第7列元素。D的原子序数比E小5，D跟B可形成离子化合物，其晶胞结构如图。 请回答： (1)A元素的名称是_； (2)B的元素符号是_， C的元素符号是_， B与A形成的化合物比C与A形 成的化合物沸点高，其原因是_； (3)E属元素周期表中第_周期第_族的元素，其元素名称是_，它的2价离子的电子排布式为_； (4)从图中可以看出，D跟B形成的离子化合物的化学式为_；该离子化合物晶体的密度为a gcm3，则晶
15、胞的体积是_(只要求列出算式)。,1第A、VA族元素组成的化合物AlN、AlP、AlAs等是人工合成的半导体材料，它们晶体结构与单晶硅相似。 (1)核电荷数比As小4的原子基态的电子排布式为_。 (2)前四周期元素中，基态原子中未成对电子与其所在周期数相同的元素有_种。 (3)在AlN晶体中，每个Al原子与_个N原子相连，AlN属于_晶体。 (4)NCl3中心原子杂化方式为_，NCl3的空间构型为_。 解析：(2)前四周期元素中，基态原子中未成对电子与其所在周期数相同的元素有5种，对应元素和价电子构型分别是：氢(1s1)、碳(2s22p2)、氧(2s22p4)、磷(3s23p3)、铁(3d64s2)，注意没有3d44s2(应为3d54s1)；(3)依据题干信息“它们晶体结构与单晶硅相似”，通过硅类推AlN。 答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s1(2)5(3)4原子(4)sp3杂化三角锥形,2空气质量高低直接影响着人类的生产和生活，它越来越受到人们的关注。被污染的空气中杂质的成分有多种，其中计入空气质量日报空气污染指数的项目有SO2、CO、NO2、O3和可吸入
