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1、专题二十五 物质结构与性质,高考化学（天津专用）,考点一 原子结构与性质 基础知识 一、原子结构 1.能级与能层,考点清单,2.原子核外电子排布规律 (1)能量最低原理 现代物质结构理论证实,原子的电子排布遵循构造原理,能使整个原子 的能量处于最低状态,简称能量最低原理。 构造原理和能量最低原理是从整体角度考虑原子的能量高低,而不局限 于某个能级。 (2)泡利原理 一个原子轨道里最多只能容纳两个电子,且自旋方向相反(用“” “”表示),这个原理称为泡利原理。 (3)洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独,占据一个轨道,而且自旋方向相同,这个规则叫洪特规则。比如
2、,2p3的轨 道表示式为 或 ,而不是 。 洪特规则特例:当p、d、f轨道为全空、半充满或全充满时,原子处于较 稳定的状态。 3.基态原子核外电子排布的表示方法 (1)电子排布式 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。 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:Ar4s1。 (2)电子排布图(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 二、原子结构与元素周期表 1.原子的电子构型与周期
3、的关系 (1)每周期第一种元素的最外层电子的排布式为ns1。每周期结尾元素 的最外层电子排布式除He为1s2外,其余为ns2np6。He核外只有2个电子,有1个s轨道,还未出现p轨道,所以第一周期结尾元素的电子排布跟其他 周期不同。 (2)一个能级组最多所容纳的电子数等于一个周期所包含的元素种类。 但一个能级组不一定全部是能量相同的能级,也可以是能量相近的能级。 2.元素周期表的分区 (1)根据核外电子排布 分区,各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点,若已知元素原子的外围电子排布,可直接判断该元素在周期表中 的位置。如:某元素原子的外围电子排布为4s24p4,由此可知,该元素位于 p区,为
4、第四周期A族元素。即最大能层为其周期数,最外层电子数为 其族序数,但应注意过渡元素(副族与第族元素)的最大能层为其周期 数,外围电子数应为其纵列数而不是其族序数(镧系、锕系除外)。 (2)根据元素金属性与非金属性,三、元素周期律 1.电离能、电负性 (1)电离能是指气态原子或离子失去1个电子时所需要的最低能量,第一 电离能是指电中性基态原子失去1个电子转化为气态基态正离子所需,要的最低能量。第一电离能数值越小,原子越容易失去1个电子。在同 一周期的元素中,碱金属(或第A族)的第一电离能最小,稀有气体(或0 族)的第一电离能最大,从左到右总体呈现增大趋势。同主族元素,从上 到下,第一电离能逐渐减
5、小。同一原子的第二电离能比第一电离能要大。 (2)元素的电负性用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。 以氟的电负性为4.0作为相对标准,得出了各元素的电负性。电负性的 大小可以作为判断元素的金属性和非金属性强弱的尺度,金属的电负性 一般小于1.8,非金属的电负性一般大于1.8,而位于非金属三角区边界的 “类金属”的电负性在1.8左右,它们既有金属性,又有非金属性。,2.原子结构与元素性质的递变规律,续表,3.对角线规则 在元素周期表中,某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似 的。如:,重点难点 1.电离能的应用,2.电负性的应用,考点二 分子结构与性质 基础知识 一、共价键 1
6、.共价键的本质及特征 共价键的本质是在原子之间形成共用电子对,其特征是具有饱和性和方 向性。 2.共价键的类型 按成键原子间共用电子对的数目分为单键、双键、三键。 按共用电子对是否偏移分为极性键、非极性键。 按原子轨道的重叠方式分为键和键,前者的电子云具有轴对称性, 后者的电子云具有镜像对称性。,3.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,化 学键越稳定。 键长:形成共价键的两个原子之间的核间距。键长越短,共价键越稳 定。 键角:在原子数超过2的分子中,两个共价键之间的夹角。 键参数对分子性质的影响 键长越短,键能越大,分子越稳定。,4.等电子原理 原子总数相同
7、、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征,它们的 许多性质相近。 二、分子的立体构型 1.分子构型与价层电子对互斥模型 价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型,而分子的空间构 型指的是成键电子对空间构型,不包括孤电子对。 (1)当中心原子无孤电子对时,两者的构型一致; (2)当中心原子有孤电子对时,两者的构型不一致。,2.分子构型与杂化轨道理论 当原子成键时,原子的价电子轨道相互混杂,形成与原轨道数相等且能 量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同,轨道间的夹角不同,形成分子的 空间形状不同。,3.配位化合物 (1)配位键与极性键、非极性键的比较,(2)配位化合物 定义:金属离子(或原子)与
8、某些分子或离子(称为配体)以配位键结合 形成的化合物。 组成:如Cu(NH3)4SO4,三、分子的性质 1.分子的极性 (1)极性分子:正电中心和负电中心不重合的分子。 (2)非极性分子:正电中心和负电中心重合的分子。 2.溶解性 (1)“相似相溶”规律: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。若存在氢键,则溶剂和溶质之间的氢键作用力越 大,溶解性越好。 (2)“相似相溶”还适用于分子结构的相似性,如乙醇和水互溶,而正戊 醇中的烃基较大,在水中的溶解度明显减小。,3.手性 具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左手和右手一样互为 镜像,在三维空间里不能重叠,互称手性
9、异构体。有手性异构体的分子 为手性分子。 4.无机含氧酸分子的酸性 无机含氧酸可写成(HO)mROn,如果成酸元素R相同,则n值越大,R的正电 性越高,使ROH中O的电子向R偏移,在水分子的作用下越易电离出 H+,酸性越强,如酸性:HClOHClO2HClO3HClO4。,5.范德华力、氢键、共价键的比较,重点难点 1.中心原子价层电子对数、杂化轨道类型与粒子的立体构型,2.分子构型与分子极性的关系,考点三 晶体结构与性质 基础知识 一、晶体常识 1.晶体与非晶体的比较,2.获得晶体的三条途径 熔融态物质凝固。气态物质凝华。溶质从溶液中析出。 3.晶胞 晶胞是描述晶体结构的基本单元。晶胞在晶体
10、中“无隙并置”排列。 4.晶胞中微粒数的计算方法均摊法 如某个微粒为n个晶胞所共有,则该微粒有1/n属于这个晶胞。中学阶段 常见的晶胞为立方晶胞。,立方晶胞中微粒数的计算方法如下: 注意:在使用“均摊法”计算晶胞中微粒个数时要注意晶胞的形状。,二、四种晶体的比较 1.四种晶体的比较,2.晶体熔、沸点高低的比较方法 (1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律: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、铂等的熔、沸点很高,汞、铯等 的熔、沸点很低。 (2)原子晶体 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 一般来说,阴
11、、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力 就越强,相应的晶格能越大,其晶体的熔、沸点就越高。,(4)分子晶体 分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有分子间氢键的分子晶 体熔、沸点反常得高。 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。 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。 对于同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。 (5)金属晶体 金属离子半径越小,离子的电荷数越多,其金属键越强,金属的熔、沸点 就越高。,三、几种典型的晶体模型,续表,四、几种典型晶体空间结构 1.氯化钠晶体中阴、阳离子的配位数是6,即每个Na+紧邻6 个C
12、l-,这些Cl- 构成正八面体;每个Na+与12个Na+等距离相邻。平均每个氯化钠晶胞含 有4个Na+和4个Cl-。 2.在氯化铯晶体中,每个Cl-(或Cs+)周围距离最近且相等的Cs+(或Cl-)共有 8个,这8个Cs+(或Cl-)构成立方体;在每个Cs+周围距离最近且相等的Cs+ 共有 6个,这6个Cs+(或Cl-)构成正八面体;一个氯化铯晶胞含有1个Cs+和1 个Cl-。,3.金刚石属于原子晶体,这种晶体是空间网状结构,无单个分子。金刚石 中每个C原子与4个C原子紧邻,由共价键构成最小环状结构中有6个C原 子。晶体中C原子个数与CC键数之比为1(41/2)=12。 4.二氧化硅为空间网状
13、结构,二氧化硅中每个Si与4个O原子形成共价 键,每个O与2个Si原子形成共价键。在晶体中Si与O原子个数比为12。 5.石墨属于混合晶体,是层状结构,C原子呈sp2杂化;晶体中每个C原子被 3个六元环共用,平均每个环占有2个碳原子。 晶体中碳原子数、碳环 数和碳碳单键数之比为213。石墨中存在的作用力有共价键、金,属键和范德华力。,方法 有关晶胞的计算 1.根据晶体晶胞的结构特点确定晶体的化学式 晶胞中粒子数目的计算(均摊法),方法技巧,注意 当晶胞为六棱柱时,其顶点上的粒子被6个晶胞共用,每个粒子 属于该晶胞的部分为 ,而不是 。 审题时一定要注意是“分子结构”还是“晶体结构”,若是分子结 构,其化学式由图中所有实际存在的原子个数决定,且原子个数可以不 互质(即原子个数比可以不约简)。 2.根据晶体晶胞的结构特点和有关数据,求算晶体的密度或晶胞的体积 或晶胞参数a(晶胞边长),对于立方晶胞,可建立如下求算途径: 得关系式:= (a表示晶胞边长,表示密度,NA表示阿伏加德罗常数 的数值,n表示1 mol晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的量,M表示摩 尔质量)。,
