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1、专题二十五物二十五物质结构与性构与性质专题二十五：物质结构与性质考情精解读目录CONTENTS考点1原子结构与元素的性质考点2分子结构与性质考点3晶体结构与性质A考点帮考点帮知知识全通关全通关考纲要求命题规律命题分析预测方法1基态原子核外电子排布方法2电离能和电负性的应用方法3分子立体构型与中心原子杂化类型的判断键的极性与分子的极性判断方法4分子的性质方法5等电子原理的应用方法6晶体类型的判断及熔、沸点比较方法7与晶体有关的计算B方法帮方法帮素养大提升素养大提升考向1基态原子的核外电子排布考向2同周期元素第一电子亲和能的变化规律考向3分子的构型、杂化轨道理论的综合考查考向4晶体类型的判断晶体熔
2、、沸点的比较考向5晶胞结构的相关计算C考法帮考法帮考向全考向全扫描描考情精解读考纲要求命题规律命题分析预测1.原子结构与元素的性质(1)了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理。能正确书写136号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和轨道表达式。(2)了解电离能的含义,并能用以说明元素的某些性质。(3)了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。(4)了解电负性的概念,并能用以说明元素的某些性质。2.化学键与分子结构(1)理解离子键的形成,能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。(2)了解共价键的形成、极性、类型(键和键),了解配位键的含义。考纲要求(3)能用键能、键长、键角等说明简单分
3、子的某些性质。(4)了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3)。(5)能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。3.分子间作用力与物质的性质(1)了解范德华力的含义及对物质性质的影响。(2)了解氢键的含义,能列举存在氢键的物质,并能解释氢键对物质性质的影响。4.晶体结构与性质(1)了解晶体的类型,了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。(2)了解晶格能的概念,了解晶格能对离子晶体性质的影响。(3)了解分子晶体结构与性质的关系。(4)了解原子晶体的特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。(5)理解金属键的含义,能用金属键理论解
4、释金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆积方式。(6)了解晶胞的概念,能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算命题规律核心考点考题取样考向必究原子结构与元素的性质2017全国卷,T35(1);2017全国卷,T35(1)基态原子核外电子排布(考向1)2017全国卷,T35(2)第一电子亲和能的判断(考向2)分子结构与性质2017全国卷,T35(3);2017全国卷,T35(3);2017全国卷,T35(2);2016全国卷,T37(2);2015新课标全国卷,T37(3)分子、离子的立体构型以及中心原子的杂化形式(考向3)核心考点考题取样考向必究晶体结构与性质2017全国卷,T35(3);2
5、016全国卷,T37(4)(5);2015新课标全国卷,T37(4)晶体类型的判断、晶体熔沸点的比较(考向4)2017全国卷,T35(4)(5);2017全国卷,T35(4);2017全国卷,T35(5);2016全国卷,T37(5)晶胞结构的相关计算(考向5)考情分析考情分析全国卷对本选修模块的考查以“原子结构分子结构晶体结构”为主线,多方位、多角度、多层次考查考生的理论知识,体现了化学学科核心素养中的微观探析以及模型认知能力。分值为15分左右。命命题预测预计2019年高考将会稳中有变,在考查原子、分子结构的基础上,考查物质结构与性质的应用,同时四种晶体类型仍将是命题的热点,掌握常见晶体的内
6、部结构并能进行相关计算是难点命题分析预测A考点帮知识全通关考点1原子结构与元素的性质考点2分子结构与性质考点3晶体结构与性质1.能能层、能、能级与原子与原子轨道道(1)能层:原子核外电子是分层排布的,根据电子的能量差异,可将核外电子分成不同的能层(n);各能层最多可容纳的电子数为2n2。(2)能级:在多电子原子中,同一能层的电子,能量也可能不同,可将不同能量的电子分成不同的能级;同一能层里,能级的能量按s、p、d、f的顺序升高,即E(ns)E(np)E(nd)E(nf)。(3)原子轨道:电子云轮廓图给出电子在原子核外空间运动的主要区域。量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道
7、。考点1原子结构与元素的性质（重点）专题二十五物质结构与性质技巧点技巧点拨 能能层、能、能级、原子、原子轨道和容道和容纳电子数之子数之间的关系的关系能层(n)能级最多容纳电子数序数符号符号原子轨道数各能级各能层1K1s1222L2s1282p363M3s12183p363d510专题二十五物质结构与性质（续表）能层(n)能级最多容纳电子数序数符号符号原子轨道数各能级各能层4N4s12324p364d5104f714n2n2注意注意 能层数=电子层数,每个能层所包含的能级数=能层序数。专题二十五物质结构与性质(4)原子轨道的形状和能量关系轨道形状a.s电子的原子轨道呈球形。b.p电子的原子轨道呈
8、哑铃形。能量高低a.相同能层上原子轨道能量的高低:nsnpndnf。b.形状相同的原子轨道能量的高低:1s2s3s4sE(4s)、E(4d)E(5s)、E(4f)E(5p)等。泡利原理每个原子轨道里最多只能容纳2个电子,且自旋状态相反。如2s轨道上的电子排布为,不能表示为。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2s2s据一个轨道,且自旋状态相同。如2p3的电子排布为,不能表示为或。特特别提醒提醒洪特洪特规则特例特例当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)状态时,体系的能量最低,这一点可看成洪特
9、规则的特例。如24Cr的电子排布式:1s22s22p63s23p63d54s1(3d5、4s1均为半充满稳定状态);29Cu的电子排布式:1s22s22p63s23p63d104s1(3d10为全充满稳定状态,4s1为半充满稳定状态)。专题二十五物质结构与性质2p 2p 2p注意注意 基态原子的核外电子排布必须同时满足“两原理一规则”,若违反其一,则电子能量不处于最低状态。(2)核外电子排布的表示方法专题二十五物质结构与性质表示方法举例(以S原子为例)电子排布式1s22s22p63s23p4简化电子排布式Ne3s23p4电子排布图(轨道表示式)价电子排布式3s23p43.基基态、激、激发态与光
10、与光谱示意示意图处于最低能量的原子叫基态原子;当基态原子的电子吸收能量后,电子会跃迁到较高能级而变成激发态原子。专题二十五物质结构与性质4.原子原子结构与元素在周期表中的位置的关系构与元素在周期表中的位置的关系(1)原子结构与元素周期表的关系专题二十五物质结构与性质周期能层数每周期第一种元素每周期最后一种元素原子序数基态原子的电子排布式原子序数基态原子的电子排布式二23He2s1101s22s22p6三311Ne3s1181s22s22p63s23p6四419Ar4s1361s22s22p63s23p63d104s24p6五537Kr5s1541s22s22p63s23p63d104s24p6
11、4d105s25p6六655Xe6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6(2)元素周期表的分区与原子的价电子排布的关系专题二十五物质结构与性质(3)各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点专题二十五物质结构与性质分区元素分布价电子排布元素性质特点s区 A族、A族ns12除氢外都是活泼金属元素;通常是最外层电子参与反应p区A族A族、0族ns2np16(除He外)通常是最外层电子参与反应d区B族B族、族(除镧系、锕系外)(n-1)d19ns12(除Pd外)d轨道可以不同程度地参与化学键的形成ds区 B族、B族(n-1)d10ns1
12、2金属元素f区镧系、锕系(n-2)f014(n-1)d02ns2镧系元素化学性质相近,锕系元素化学性质相近注意注意 对角线规则:在元素周期表中,某些主族元素与处于它对角线位置的主族元素的某些性质相似,如5.元素周期律(1)电离能第一电离能气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫作第一电离能。常用符号I1表示,单位为kJmol-1。专题二十五物质结构与性质规律a.同一元素:I1I2I3b.同周期元素,自左至右,元素的第一电离能在总体上呈现逐渐增大的趋势,表明元素原子越来越难失去电子。c.同主族元素,自上而下,元素的第一电离能逐渐减小,表明元素原子越来越易失去电子。d.
13、元素第一电离能变化的反常情况:A族和A族元素的第一电离能分别比同周期相邻元素的第一电离能都高。这是由于A族、A族元素原子的价电子排布分别为ns2、ns2np3,是较稳定的全充满、半充满状态,因而失去电子所需的能量较高。常见元素的第一电离能如图所示。专题二十五物质结构与性质特特别提醒提醒第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。通常情况下,当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半充满(p3、d5、f7)或全充满(p6、d10、f14)的状态时,原子的能量较低,该元素具有较大的第一电离能。专题二十五物质结构与性质(2)电负性概念:用来描述不同元素的原子对键合电子吸引
14、力的大小。元素的电负性越大,表示其原子对键合电子的吸引力越大。标准: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(稀有气体未计)。变化规律a.一般来说,在元素周期表中,同周期自左至右,元素的电负性逐渐变大;同主族从上到下,元素的电负性逐渐变小。b.金属元素的电负性一般小于1.8,非金属元素的电负性一般大于1.8。专题二十五物质结构与性质应用a.判断元素金属性、非金属性强弱。电负性越大,非金属性越强,金属性越弱。b.判断化学键的类型。一般认为如果两种成键原子间的电负性差值大于1.7,通常形成离子键;若差值小于1.7,通常形成共价键。专题二十五物质结构与性质1.共价共价键(1)定义:原子
15、间通过共用电子对所形成的相互作用。(2)本质:在原子之间形成共用电子对(电子云的重叠)。(3)特征:具有饱和性和方向性。(4)分类考点2分子结构与性质依据类别特点成键原子轨道的重叠方式键轴对称键镜面对称成键电子对是否偏移极性键共用电子对偏移非极性键共用电子对不偏移（续表）注意注意1.两个s轨道只能形成键,不能形成键,且无方向性。2.共价单键是键;共价双键中有一个键,另一个是键;共价叁键由一个键和两个键组成。专题二十五物质结构与性质依据类别特点原子间共用电子对的数目单键原子间有1对共用电子对双键原子间有2对共用电子对叁键原子间有3对共用电子对(5)键参数概念键参数对分子性质的影响a.键长越短,往
16、往键能越大,分子越稳定。b.专题二十五物质结构与性质(6)等电子原理等电子体:原子总数相等、价电子总数相等的粒子互称为等电子体。如N2与CO、O3与SO2是等电子体。等电子原理:等电子体具有相似的化学键特征,它们的许多性质相近,此原理称为等电子原理,例如CO和N2的熔沸点、溶解性等都非常相近。专题二十五物质结构与性质注意注意常常见的等的等电子体子体汇总专题二十五物质结构与性质微粒价电子总数立体构型16直线形24平面三角形18V形32正四面体形26三角锥形CO、N210直线形8正四面体形2.分子的立体构型分子的立体构型(1)价层电子对互斥理论价层电子对在球面上彼此相距最远时,排斥力最小,体系的能
17、量最低。价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对,包括键电子对和中心原子上的孤电子对(即未形成共价键的电子对)。价层电子对数的计算价层电子对数=键电子对数+中心原子上的孤电子对数专题二十五物质结构与性质其中:a是中心原子的价电子数阳离子要减去所带的电荷数、阴离子要加上所带的电荷数(绝对值);b是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数;x为与中心原子结合的原子数。价层电子对互斥模型(VSEPR模型)专题二十五物质结构与性质价层电子对数成键电子对数孤电子对数VSEPR模型名称分子的立体构型典例220直线形直线形BeCl2330平面三角形平面三角形BF321V形SnBr2（续表）注意注意 当中心原子
18、上无孤电子对时,VSEPR模型与分子的立体构型一致;若中心原子上有孤电子对,则两者不一致。(2)杂化轨道理论当原子成键时,原子内部能量相近的原子轨道相互混杂,形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。专题二十五物质结构与性质价层电子对数成键电子对数孤电子对数VSEPR模型名称分子的立体构型典例440四面体形正四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O杂化轨道数不同,轨道间的夹角不同,形成分子的空间结构不同。杂化轨道只用于形成键或容纳未参与成键的孤电子对。中心原子杂化轨道数计算方法:杂化轨道数=键电子对数+孤电子对数专题二十五物质结构与性质中心原子杂化类型和分子空间构型的相互判断专题二十五物质
19、结构与性质化学式键电子对数孤电子对数价层电子对数杂化轨道数杂化类型分子空间构型BeCl22022sp直线形SO22133sp2V形BF33033sp2平面三角形H2O2244sp3V形NH33144sp3三角锥形CH44044sp3正四面体形专题二十五物质结构与性质b.形成条件:中心原子(或离子)提供空轨道,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等;配体有孤电子对,如H2O、NH3、CO、F-、Cl-、CN-等。专题二十五物质结构与性质3.分子的性分子的性质(1)键的极性与分子的极性键的极性专题二十五物质结构与性质分类极性键非极性键成键微粒不同元素的原子同种元素的原子电子对偏移情况发生偏移不发
20、生偏移成键原子的电性一个原子呈正电性(+),一个原子呈负电性(-)电中性原因不同成键原子间的电子云密集区域偏向电负性较大的原子一端相同的成键原子的电负性相同,则吸引电子对的能力就相同,这样核间的电子云密集区域在两核的中间位置,不偏向任何一端分子的极性极性分子:分子中的正电中心和负电中心不重合,分子中的某一部分呈正电性(+),另一部分呈负电性(-)。如H2O、CH3Cl分子等。非极性分子:分子中的正电中心和负电中心重合。如P4、CO2分子等。键的极性与分子极性的关系只含有非极性键的分子一定是非极性分子(O3除外);含极性键的分子,如果分子的空间结构是对称的,则键的极性相互抵消,各个键的极性的向量
21、和为零,分子就是非极性分子,反之,则是极性分子。其关系可总结如下:专题二十五物质结构与性质专题二十五物质结构与性质分子类型键角分子立体构型键的极性分子的极性代表物(举例)A(单原子分子)球形非极性稀有气体A2180直线形非极性非极性H2、N2、O2、I2AB180直线形极性极性HF、HCl、NOAB2180直线形极性非极性CO2、CS2（续表）专题二十五物质结构与性质分子类型 键角分子立体构型键的极性分子的极性代表物(举例)AB2180V形极性极性H2O、SO2、NO2A460正四面体形非极性非极性P4AB3120平面正三角形极性非极性BF3、BCl3、SO3AB310928三角锥形极性极性N
22、H3、NCl3、PCl3AB410928正四面体形极性非极性CH4、CCl4、SiF4AB3C、ABC3、AB2C2键角不等四面体形极性极性CH3Cl、CHCl3、CH2Cl2(2)分子间作用力范德华力概念:分子与分子之间存在着一种把分子聚集在一起的作用力叫分子间作用力,又叫范德华力。范德华力对物质性质的影响:影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质。分子间作用力的影响因素a.一般来说,组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越强,物质的熔、沸点越高,如熔、沸点:F2Cl2Br2INi的原因是。(4)2013福建理综,31(1),2分依据第2周期元素第一电离能的变化规律,参照专题二十
23、五物质结构与性质图中B、F元素的位置,用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。解解析析 ( 1 )锌、锗位 于 同 周 期,同 一 周 期 从 左 至 右 元 素的电负性逐渐增大(除稀有气体元素外 ),而氧位于元素周期表右上角 ,电负性仅次于氟,由此得出氧、锗、锌的电负性依次减小。(2)同周期主族元素从左到 右 ,原子半径逐渐减小,第一电离能呈增大趋势。Ga的原子半径大于 As的,Ga的第一电离能小于As的 。 (3)单质铜及镍都是由金属键形成的晶体,Cu、Ni失去一个电子后电子排布式分别为Ar3d10、Ar3d84s1,铜的3d轨道全充满,达到稳定状态,所 以 Cu的第二电离能相对较大。(
24、4)第2周期元素的第一专题二十五物质结构与性质电离能从左向右逐渐增大,但由于N元素的2p轨道处于半充满状态,较稳定,所以N元素的第一电离能大于O的,据此可标出C、N、O三种元素的相对位置。答案答案(1)OGeZn(2)大于小于(3)金属铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子(4)如图方法3分子立体构型与中心原子杂化类型的判断键的极性与分子的极性判断方法解方法解读：1.杂化化类型的判断方法型的判断方法价层电子对互斥理论杂化轨道理论实例价层电子对数孤电子对数VSEPR模型杂化类型孤电子对数分子或离子的空间构型20直线形sp0直线形BeCl2、HCN30平面三角形sp20平面三角形BC
25、l3、HCHO11V形SO240四面体形sp30正四面体形11三角锥形H3O+、PCl322V形H2O、H2S专题二十五物质结构与性质(1)杂化轨道数=价层电子对数。(2)杂化轨道类型与杂化轨道数的关系:sp2、sp23、sp34。(3)经验规律:分子中的中心原子一般为8e-结构,若中心原子只形成单键,则采取sp3杂化;中心原子形成一个双键,则采取sp2杂化;若中心原子形成一个叁键,则采取sp杂化。专题二十五物质结构与性质2.判断分子或离子立体构型的方法判断分子或离子立体构型的方法(1)由键角和分子类型判断(2)由电子式和分子类型判断由电子式判断中心原子是否有孤电子对。如:NH3的电子式为，分
26、子类型键角分子空间构型实例AB2180直线形CO2180V形SO2AB3120平面三角形BF3PS(3)直线形CO2(或CS2、N2O、BeCl2等)sp3(4)配位键(5)平面四边形方法4分子的性质方法解方法解读：1.共价共价键与范德与范德华力、力、氢键的比的比较范德华力氢键共价键作用粒子分子或原子(稀有气体)氢原子,氟、氮、氧等电负性很大的原子(分子内、分子间)原子强度比较共价键氢键范德华力影响其强度的因素(1)随着分子极性和相对分子质量的增大而增大对于AHB,A、B的电负性越大,B的原子半径越小,则氢键键能越大成键原子半径越小,键长越短,共价键键能越大专题二十五物质结构与性质（续表）范德
27、华力氢键共价键影响其强度的因素(2)组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,则范德华力越大对物质性质的影响组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,则物质的熔、沸点越高,如熔、沸点F2Cl2Br2I2,CF4CCl4H2S,HFHCl,NH3PH3(2)分子内氢键使物质的熔、沸点降低影响分子的稳定性,共价键键能越大,分子稳定性越强专题二十五物质结构与性质2.无机含氧酸分子的酸性比无机含氧酸分子的酸性比较无机含氧酸的水溶液能显示酸性,是因为其分子中含有OH,而OH上的H在水分子的作用下能够变成H+而显示一定的酸性。(1)根据元素周期表判断非金属性越强,对应最高价含氧酸的酸性越强。如酸性:HClO4
28、H2SO4H3PO4H2SiO3。(2)根据化合价判断同种元素的含氧酸的中心原子的化合价越高,酸性越强。如酸性:HClO4(高氯酸)HClO3(氯酸)HClO2(亚氯酸)HClO(次氯酸)专题二十五物质结构与性质(3)根据酸(HO)mROn中非羟基氧原子个数(n)判断不管中心原子是不是同种元素的原子,所形成的含氧酸的酸性都随着分子中连接在中心原子上的非羟基氧原子的个数增多而增强,即(HO)mROn中n值越大,酸性越强,n值相同,酸性接近。常见无机含氧酸的酸性含氧酸通式非羟基氧原子数目酸性HClO4(HO)ClO33最强酸H2SO4(HO)2SO22强酸HClO3(HO)ClO22强酸H2SO3
29、(HO)2SO1中强酸专题二十五物质结构与性质(4)根据酸的电离平衡常数判断相同条件下,酸的电离平衡常数越大,电离程度越大,酸性越强。(5)根据化学反应判断在水溶液中,强酸可以制弱酸,如硫酸可以制醋酸。含氧酸通式非羟基氧原子数目酸性H3PO4(HO)3PO1中强酸HNO2(HO)NO1中强酸H3BO3(HO)3B0弱酸HClO(HO)Cl0弱酸（续表）专题二十五物质结构与性质示例示例5高考组合题(1)2016全国卷,37(3)(5),4分比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因_。Ge单晶具有金刚石型结构,其中Ge原子的杂化方式为,微粒之间存在的作用力是。GeCl4GeBr4GeI4
30、熔点/-49.526146沸点/83.1186约400专题二十五物质结构与性质(2)2016全国卷,37(2),4分氨的沸点(填“高于”或“低于”)膦(PH3),原因是;氨是分子(填“极性”或“非极性”),中心原子的轨道杂化类型为。思思维导引引确定晶体类型推断物质的相关性质专题二十五物质结构与性质解析解析(1)根据表格数据得出,三种锗卤化物都是分子晶体,其熔、沸点分别依次增高,而熔、沸点的高低与分子间作用力强弱有关,分子间相互作用力强弱与分子量大小有关。类比金刚石,晶体锗是原子晶体,每个锗原子与其周围的4个锗原子形成4个单键,故锗原子采取sp3杂化。微粒之间的作用力是共价键。(2)NH3分子间
31、存在氢键,故沸点比PH3的高。NH3中N有一个孤电子对,立体构型为三角锥形,因此NH3为极性分子,N的杂化轨道数为3+1=4,杂化类型为sp3。答案答案(1)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似,分子量依次增大,分子间相互作用力逐渐增强sp3共价键(2)高于NH3分子间可形成氢键极性sp3方法5等电子原理的应用专题二十五物质结构与性质专题二十五物质结构与性质系列一CH4C2H6YW系列二XZN2专题二十五物质结构与性质分析分子或离子的结构和性质寻找等电子体方法6晶体类型的判断及熔、沸点比较方法解方法解读：1.晶体晶体类型的判断方法型的判断方法(1)依据构成晶体
32、的微粒和微粒间的作用力判断离子晶体的构成微粒是阴、阳离子,微粒间的作用力是离子键。原子晶体的构成微粒是原子,微粒间的作用力是共价键。分子晶体的构成微粒是分子,微粒间的作用力是范德华力。金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子,微粒间的作用力是金属键。(2)依据物质的分类判断金属氧化物(如K2O、Na2O等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐是专题二十五物质结构与性质离子晶体。大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等外)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、绝大多数酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等,常见的化合类原子晶体有
33、碳化硅、二氧化硅等。金属单质及合金是金属晶体。(3)依据晶体的熔点判断离子晶体的熔点较高;原子晶体的熔点很高;分子晶体的熔点较低;金属晶体多数熔点高。专题二十五物质结构与性质(4)依据导电性判断离子晶体溶于水或处于熔融状态时能导电。原子晶体有的为非导体,有的为半导体。分子晶体为非导体,但分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水,使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子,也能导电。金属晶体是电的良导体。(5)依据硬度和机械性能判断离子晶体硬度较大(或硬而脆);原子晶体硬度大;分子晶体硬度小且较脆;金属晶体多数硬度大且具有延展性,但也有硬度较低的。专题二十五物质结构与性质2.不同不同
34、类型晶体的熔、沸点的比型晶体的熔、沸点的比较(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。但应注意原子晶体的熔点不一定比离子晶体的高,如MgO具有较高的熔点,金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高,如汞常温时为液态。(2)金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等金属的熔、沸点很高,汞、铯等金属的熔、沸点很低。3.同种同种类型晶体的熔、沸点的比型晶体的熔、沸点的比较(1)原子晶体原子半径越小键长越短键能越大熔、沸点越高专题二十五物质结构与性质如熔点:金刚石碳化硅硅。(2)离子晶体通常,离子所带的电荷数越多,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
35、熔点:MgOMgCl2NaClCsCl。衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,熔点越高,硬度也越大。(3)分子晶体分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;能形成氢键的分子晶体熔、沸点反常地高,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,如专题二十五物质结构与性质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。同分异构体的支链越多,熔、沸点越低。如CH3CH2CH2CH2CH3(4)金属晶体金属离子半径越小,离子所带电荷数越多
36、,其金属键越强,金属的熔、沸点越高,如熔、沸点:NaMg3550Li:181HF:-83NaCl硅晶体:1410Na:98HCl:-115KCl硼晶体:2300K:64HBr:-89RbCl二氧化硅:1732Rb:39HI:-51MgO:2800专题二十五物质结构与性质晶体,原因是。(2)B组晶体中存在的作用力是,其共同的物理性质是(填序号)。有金属光泽导电导热具有延展性(3)C组中HF的熔点反常是由于。(4)D组晶体可能具有的性质是(填序号)。硬度小水溶液能导电固体能导电熔融状态能导电(5)D组晶体中NaCl、KCl、RbCl的熔点由高到低的顺为,MgO晶体的熔点高于其他三者,其原因是。专题
37、二十五物质结构与性质解析解析(1)(4)见答案。(5)晶格能与离子所带电荷数和离子半径有关,所带电荷数越多,半径越小,晶格能越大,晶体熔点越高。答案答案(1)原子共价键SiO键的键长小于SiSi键的,SiO2的键能大(2)金属键(3)HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可)(4)(5)NaClKClRbClMgO为离子晶体,离子所带电荷数越多,半径越小,晶格能越大,熔点越高方法7与晶体有关的计算专题二十五物质结构与性质2.晶胞参数及相关晶胞参数及相关计算算(1)晶胞参数晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示,包括晶胞的3组棱长a、b、c和3组棱相互间的
38、夹角、,此即晶格特征参数,简称晶胞参数。晶胞参数的计算方法专题二十五物质结构与性质晶体密度的计算方法专题二十五物质结构与性质专题二十五物质结构与性质示例示例8高考组合题(1)2016全国卷,37(4),3分某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。晶胞中铜原子与镍原子的数量比为。若合金的密度为dgcm-3,晶胞参数a=nm。(2)2015新课标全国卷,37(5),4分A(O)和B(Na)能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566nm,F的化学式为;晶胞中A原子的配位数为;列式计算晶体F的密度(gcm-3)。专题二十五物质结构与性质根据晶胞结构确定化学式代入已知量,求出未知量专题二十
39、五物质结构与性质专题二十五物质结构与性质突破攻略突破攻略 晶体结构的计算常常涉及如下数据:晶体密度、NA、M、晶体体积、微粒间的距离、微粒半径、空间利用率、夹角等,密度的表达式往往是列等式的依据。利用“均摊法”原理求出晶胞的组成,再运用立体几何知识进行相关计算,是解决此类题目的关键。C考法帮考向全扫描考向1基态原子的核外电子排布考向2同周期元素第一电子亲和能的变化规律考向3分子的构型、杂化轨道理论的综合考查考向4晶体类型的判断晶体熔、沸点的比较考向5晶胞结构的相关计算1.高考对本专题的考查以原子的核外电子排布、元素周期律、复杂离子或分子的空间构型、晶体结构及其相关计算等主干知识为主,考查考生对
40、微观粒子结构和性质的认知能力。2.晶胞结构的相关计算几乎是结构选修模块每年的必考考点,涉及微观建模,数学分析,立体计算等,可以多角度、多层次考查考生分析问题、解决问题的能力。专题二十五物质结构与性质考情揭秘示例示例9高考组合改编题下列表述正确的是A.2014新课标全国卷,37(2)改编基态Fe原子有3个未成对电子B.2015新课标全国卷,37(1)改编在基态原子中,核外存在3对自旋相反的电子C.2017全国卷,35(1)改编元素Mn与O中,基态原子核外未成对电子数较多的是OD.2015海南,19-(1)改编钒在元素周期表中的位置为第4周期B族,价层电子排布图为考向1基态原子的核外电子排布专题二
41、十五物质结构与性质思思维导引引解析解析A项,基态Fe原子价层电子排布式为3d64s2,有4个未成对电子,错误;B项,基态原子轨道表达式为,有2对自旋相反的电子,错误;C项,Mn和O的基态原子核外电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d54s2、1s22s22p4,前者的3d轨道中5个电子均未成对,后者的2p轨道中有2个电子未成对,所以Mn的基态原子核外未成对电子数较多,错误;D项,正确。答案答案D写出电子排布式判断表述是否准确专题二十五物质结构与性质解后反思解后反思理解基态、激发态的概念,学会并能运用核外电子的排布规律等主干知识,正确书写电子式、电子排布式、轨道表达式、结构示意图等化
42、学用语是解答此类试题的关键。示例示例102017全国卷,35(2),4分元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图(a)所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是;氮元素的E1呈现异常的原因是。考向2同周期元素第一电子亲和能的变化规律专题二十五物质结构与性质思思维导引引解析解析从图中可以看出,除N外,同周期元素随核电荷数增大,E1逐渐增大,这是因为原子半径逐渐减小,结合一个电子需要释放出更多的能量;N原子的2p轨道处于半充满状态,不易再结合一个电子,故El呈现异常。答案答案同周期元素随核电荷数的
43、增大,原子半径逐渐变小,故结合一个电子释放出的能量依次增大N原子的2p轨道为半充满状态,具有额外稳定性,故不易结合一个电子提取题目信息用简要的语言表述答案示例示例11高考组合题(1)2015新课标全国卷,37(3)节选CS2分子中,C原子的杂化轨道类型是,写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子。(2)2016全国卷,37(2),3分硫酸镍溶于氨水形成Ni(NH3)6SO4蓝色溶液。Ni(NH3)6SO4中阴离子的立体构型是。在Ni(NH3)62+中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为,提供孤电子对的成键原子是。考向3分子的构型、杂化轨道理论的综合考查专题二十五物质结构与性质计算
44、价层电子对数推断分子或离子构型专题二十五物质结构与性质解后反思解后反思学会运用VSEPR模型或杂化轨道理论对化合物的成键原子进行必要的分析、类推或计算,是探析陌生或复杂离子的结构和性质的有效途径。示例示例12高考组合题(1)2015新课标全国卷,37(4),1分CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253K,沸点为376K,其固体属于晶体。(2)2016全国卷,37(4),2分GaF3的熔点高于1000,GaCl3的熔点为77.9,其原因是。(3)2017全国卷,35(3),4分在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2CH3OH+H2O)所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为,
45、原因是。考向4晶体类型的判断晶体熔、沸点的比较专题二十五物质结构与性质思思维导引引解解 析析 (1)Fe(CO)5的熔、沸点较低,符合分子晶体的特点 ,故其固体为分子晶体 。 (2)GaF3的熔点高于 1000,说明GaF3是离子晶体 ,而GaCl3的熔点为77.9,说明GaCl3是分子晶体 ,离子晶体的熔点高于分子晶体的。 (3)水和甲醇均为极性分子,常温常压下两种物质均呈液态;二氧化碳和氢气均为非极性分子 ,常温常压下两种物质均呈气态,根据四种物质在相同条件下的状态可以判断出水、甲醇的沸点均高于二氧化碳、氢气的沸点。由于水分子中的2个氢原子都能参与氢键的形成,而甲醇分子中只有羟基上的氢原子
46、能够判断晶体类型推断晶体的相关性质专题二十五物质结构与性质形成氢键,所以水中的氢键比甲醇中的多,则水的沸点高于甲醇的沸点。二氧化碳和氢气都属于分子晶体,但由于二氧化碳的相对分子质量大于氢气,所以二氧化碳的沸点高于氢气的沸点。答案答案(1)分子(2)GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体(3)H2OCH3OHCO2H2H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇中的多;CO2与H2均为非极性分子,CO2分子量较大、范德华力较大专题二十五物质结构与性质素养提升素养提升 晶体熔、沸点比较的思维模型:一看物质的状态,一般情况下固体液体气体;二看物质所属类型,一般是原子晶体离子晶体分子晶体。晶体
47、类型相同时的分析思路:原子晶体共价键键能键长原子半径;分子晶体分子间作用力氢键相对分子质量分子极性;离子晶体离子键强弱离子所带电荷数、离子半径。示例示例13高考组合题(1)2017全国卷,35(4),2分(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl的晶体密度为dgcm-3,其立方晶胞参数为anm,晶胞中含有y个(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl单元,该单元的相对质量为M,则y的计算表达式为。(2)2016全国卷,37(5),6分GaAs的熔点为1238,密度为gcm-3,其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为,Ga与As以键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGagmol-1和MAsgmol-1,原子半径分别为rGapm和rAspm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为。考向5晶胞结构的相关计算专题二十五物质结构与性质解析晶胞组成进行相关计算专题二十五物质结构与性质专题二十五物质结构与性质技巧点技巧点拨 常考的几种晶体主要有干冰、冰、金刚石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等,熟悉以上代表物的空间结构,并进行类推迁移是快速解题的关键。
