专题1第5讲 物质结构与性质选考中的常考问题.docx
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专题1第5讲物质结构与性质选考中的常考问题
第五讲 物质结构与性质（选考）中的常考问题
1．（2012·浙江自选，15）
（1）可正确表示原子轨道的是________。
A．2sB．2dC．3pxD．3f
（2）写出基态镓（Ga）原子的电子排布式：
________。
（3）下列物质变化，只与范德华力有关的是________。
A．干冰熔化
B．乙酸汽化
C．乙醇与丙酮混溶
E．碘溶于四氯化碳
F．石英熔融
（4）下列物质中，只含有极性键的分子是________，既含有离子键又含有共价键的化合物是________；只存在σ键的分子是________，同时存在σ键和π键的分子是________。
A．N2 B．CO2 C．CH2Cl2 D．C2H4
E．C2H6 F．CaCl2 G．NH4Cl
（5）用“＞”、“＜”或“＝”填空：
第一电离能的大小：
Mg________Al；熔点的高低：
KCl________MgO。
2．（2011·山东理综，32）氧是地壳中含量最多的元素。
（1）氧元素基态原子核外未成对电子数为________个。
（2）H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为____________________。
原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采用______________杂化。
H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构，已知CaO晶体密度为ag·cm－3，NA表示阿伏加德罗常数，则CaO晶胞体积为________cm3。
考查形式
押轴大题（填空题形式）
考向曝光
原子结构与性质是选考大题，主要有以下出题方向，选修本模块的学生在二轮复习时加以关注：
1．核外电子排布式及核外电子轨道排布图的书写。
2．晶体类型和化学键类型的判断。
3．物质熔沸点高低的比较及解释有关生活中的化学问题。
4．电离能和电负性大小的比较及其应用。
5．杂化轨道类型及分子空间构型的判断。
6．晶胞的结构与推算。
预计2013高考仍会延用当前的考查形式与命题方式，以新颖的情境，考查基本的应用。
1．原子结构与元素的性质
（1）了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布。
了解原子核外电子的运动状态。
（2）了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。
（3）了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。
（4）了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。
2．化学键与物质的性质
（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）了解共价键的主要类型σ键和π键，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。
（3）了解简单配合物的成键情况。
（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，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。
（6）了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型（sp，sp2，sp3），能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或者离子的空间结构。
3．分子间作用力与物质的性质
（1）了解化学键和分子间作用力的区别。
（2）了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含有氢键的物质。
（3）了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。
知识必记
1．基态原子的核外电子排布
（1）排布规律
①能量最低原理：
原子核外电子优先占据能量最低的原子轨道，如Ge：
____________________。
②泡利原理：
每个原子轨道上最多容纳2个自旋状态______的原子。
③洪特规则：
原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同。
洪特规则特例：
能量相同的轨道处于全充满、半充满或全空的状态时原子是比较稳定的。
如
（2）表示形式
①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[Ar]4s1。
②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：
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______的趋势，稀有气体元素的第一电离能______，碱金属元素的第一电离能______。
（2）同一主族，随着电子层数的增加，元素的第一电离能逐渐________。
（3）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）、半满（p3、d5、f7）和全满（p6、d10、f14）结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能。
3．元素原子电负性的周期性变化
元素原子的电负性越大，原子吸引键合电子的能力越强。
同一周期，主族元素的电负性从左到右逐渐______；同一主族，元素的电负性从上到下逐渐______。
4．共价键
（1）分类
①共价键电子云重叠方式σ键和π键共用电子是否偏移非极性键和极性键共用电子对数______________
②配位键：
形成配位键的条件是成键原子一方（A）能够提供孤电子对，另一方（B）具有能够接受孤电子对的空轨道，可表示为A―→B。
（2）键参数
5．分子的立体结构
（1）价层电子对互斥理论
几种分子或离子的立体构型
分子或离子
中心原子的孤电子对数
分子或离子的价层电子对数
分子或离子的立体构型名称
CO2
0
2
直线形
SO2
1
3
V形
H2O
2
4
V形
BF3
0
3
平面三角形
CH4
0
4
正四面体形
NH
0
4
正四面体形
NH3
1
4
三角锥形
（2）杂化轨道理论
常见杂化轨道类型与分子构型规律
杂化轨道类型
参加杂化的原子轨道
分子构型
示例
sp
1个s轨道，1个p轨道
直线形
CO2、BeCl2、HgCl2
sp2
1个s轨道，2个p轨道
平面三角形
BF3、BCl3、HCHO
sp3
1个s轨道，3个p轨道
等性杂化
正四面体
CH4、CCl4、NH
不等性杂化
具体情况不同
NH3（三角锥形）H2S、H2O（V形）
6.晶体熔、沸点高低的比较
（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，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：
MgO____MgCl2____NaCl____CsCl。
（4）分子晶体
①分子间作用力越大，物质的熔、沸点就越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常的高。
如H2O____H2Te____H2Se____H2S。
②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SnH4____GeH4____SiH4____CH4。
③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CO____N2，CH3OH____CH3CH3。
（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：
Na____Mg____Al。
技能必备
1．判断分子的中心原子杂化轨道类型的方法
（1）根据杂化轨道的空间分布构型判断
①若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形，则分子的中心原子发生sp3杂化。
②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化。
③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。
（2）根据杂化轨道之间的夹角判断
若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子的中心原子发生sp杂化。
（3）记住常见的一些典型分子中中心原子的杂化方式。
2．晶体中微粒的计算方法——均摊法
常考问题11 对基态原子核外电子排布及元素性质的考查
【题型1】
（2012·淄博质检）A、B、C、D、E、F代表6种元素。
请填空：
（1）A元素基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为____________；
（2）B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为________，C的元素符号为________；
（3）D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为________________________________________________________________________；
（4）E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为________________________________________________________________________。
（5）F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，则n＝________；原子中能量最高的是________电子。
破题关键
（1）A元素基态原子次外层有2个电子，故次外层为K层，A元素有2个电子层，由题意可写出其电子排布图为：
↑↓ ↑↓
↑
↑
，则该元素核外有6个电子，为碳元素，其元素符号为C，另外氧原子同样也符合要求，其电子排布图为：
↑↓ ↑↓
↑↓
↑
↑
。
（2）B－、C＋的电子层结构都与Ar相同，即核外都有18个电子，则B为17号元素Cl，C为19号元素K。
（3）D元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2即26号元素铁。
（4）根据题意要求，首先写出电子排布式：
1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号Cu。
（5）s能级只有1个原子轨道，故最多只能容纳2个电子，即n＝2，所以元素F的原子最外层电子排布式为2s22p3，由此可知F是N元素；根据核外电子排布的能量最低原理，可知氮原子的核外电子中的2p能级能量最高。
答案
（1）C或O
（2）Cl K
（3）Fe 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
（4）Cu 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
（5）2 2p
——基态原子核外电子排布常见表示方法及易错点
1．表示方法（以硫原子为例）
表示方法
举例
原子结构示意图
电子式
·
·
电子排布式
1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4
电子排布图
2.常见错误
【提升1】
（2012·安徽江南十校二次联考）原子序数小于36的四种元素X、Y、Z、W，有关它们的信息如下表所示：
元素
部分结构知识
部分性质
X
X原子核外电子排布在三个能级上，且有三个电子能量相同
X有多种氧化物，如XO、XO2、X2O4等；通常情况下XO2与X2O4共存
Y
Y原子的最外层电子数等于次外层电子数的2倍
Y是形成化合物种类最多的元素
Z
Z原子的最外层电子数多于4
Z元素的最高正化合价与最低负化合价代数和等于6
W
W的一种核素质量数为52，中子数为28
＋6价W的化合物有强氧化性，可用于皮革加工、吹气法检查司机是否酒驾等
请填写下列空白（答题时X、Y、Z、W用相应的元素符号）：
（1）X单质分子的电子式是________，σ键和π键的个数比是________。
（2）Z元素原子最外层共有________种不同运动状态的电子。
Z的氢化物液态时________（填“能”或“不能”）导电。
（3）W的基态原子核外电子排布式是________________________________________________________________________。
（4）已知：
25℃、101kPa时，Y的一种固体单质的燃烧热是kJ·mol－1，YO（g）的燃烧热是kJ·mol－1，计算：
36gY的该固体单质在一定量的氧气中燃烧，放出热量kJ，所得产物的物质的量之比是________。
（写出比例等式）
常考问题12 分子结构与价键模型中的
常见问题
【题型2】
（2012·金考卷第四模拟）随着科学的发展，科学家们合成了一些氙的化合物。
请回答下列问题。
（1）Xe原子的价电子排布式为________。
稀有气体中只有密度较大的氙能合成出多种化合物，其原因是________。
A．氙含量比较丰富
B．氙原子半径大，电离能小
C．氙原子半径小，电离能大
（2）研究报告指出：
“关于XePtF6”的化合价有
[Pt
6]、
[Pt
6]两种可能，经证实XePtF6不溶于CCl4等非极性溶剂。
”据此可确定Xe[PtF6]中化学键类型为________。
（3）金属Pt采用“…ABCABC…”型堆积方式，抽出一个晶胞，其正确的是________。
（4）氙的含氧化合物主要有XeO3和XeO4，它们都有很强的氧化性，XeO3的分子构型是________，XeO4中Xe原子的杂化类型是________，与XeO4分子互为等电子体的离子有________（填一种）。
破题关键
（1）由于氙能合成出多种化合物，说明氙气的化学性质相对活泼，因此选B。
（2）从题中得出信息：
Xe[PtF6]为离子型化合物，外界和内界之间通过离子键结合，Pt和配体氟离子通过配位键结合。
（3）ABCABC型堆积方式的晶体中晶胞呈面心立方结构。
（4）XeO3分子中Xe原子周围还有一对孤对电子，因此分子构型为三角锥形，XeO4分子中无孤对电子，因此为正四面体形结构，Xe原子杂化类型为sp3。
答案
（1）5s25p6 B
（2）离子键、配位键 （3）C
（4）三角锥形 sp3 SO
（或PO
、ClO
等）
——价层电子对的空间构型与分子构型的关系
（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。
【提升2】
（1）（2012·宝鸡质量检测）A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次递增。
已知：
①F的原子序数为25，其余均为短周期元素；②元素A与元素B同周期，元素A与元素E同主族，且A、B、E三原子p轨道上均有2个未成对电子；③元素C、D、E在同一周期，且C原子中没有未成对电子。
请回答下列问题：
（1）元素A与元素B的电负性大小比较为________＞________；元素C与元素D的第一电离能的大小比较为：
________＞________（填入相应的元素符号）。
（2）F的核外电子排布式为________________________________________________________________________。
（3）元素B与元素E形成的晶体所属的晶体类型为________晶体，在该晶体中原子间形成的共价键属于________（从下列选项中选出正确类型）。
A．σ键 B．π键 C．既有σ键，又有π键
（4）由氢元素与A、B两元素共同构成的相对分子质量为30的分子里中心原子的杂化轨道类型为________，分子的空间构型为________。
（5）根据等电子原理，写出由元素A与元素B构成的一种双原子极性分子的结构式为________________________________________________________________________。
常考问题13 对晶胞结构及晶胞的计算
的考查
【题型3】
（2012·山东潍坊模拟）2011年3月11日日本发生了级强地震。
福岛第一核电站1号机组12日下午发生氢气爆炸。
随后在爆炸核电站周围检测到的放射性物质有碘 131和铯 137，碘 131一旦被人体吸入，可能会引发甲状腺疾病。
日本政府计划向核电站附近居民发放防止碘 131辐射的药物碘片。
（1）Cs（铯）的最外层电子排布式为6s1，与铯同主族的前四周期（包括第四周期）的三种元素A、B、C的电离能如下表：
元素代号
A
B
C
第一电离能（kJ·mol－1）
520
496
419
那么三种元素A、B、C的元素符号分别为________，形成其单质晶体的化学键类型是________。
（2）F与I同主族，BeF2与H2O都是由三个原子构成的共价化合物分子，两者分子中的中心原子Be和O的杂化方式分别是________、________。
（3）与碘同主族的氯具有较高的活泼性，能够形成大量的含氯化合物，如金属氯化物、非金属氯化物等。
BCl3是一种非金属氯化物，该物质分子中B—Cl键的键角为________。
（4）碘 131是碘单质，其晶胞结构如图甲所示，该晶胞中含有________个I2分子；KI的晶胞结构如图乙所示，每个K＋紧邻________个I－。
破题关键
（1）由铯的最外层电子排布式为6s1，可知A、B、C为第ⅠA族元素，而ⅠA族前四周期的元素分别为H、Li、Na、K，又由提供的A、B的第一电离能的差值与B、C的第一电离能的差值相差不大可知，A、B、C中不可能有氢元素，而同主族元素随着电子层数的增加，第一电离能逐渐减小，故A、B、C分别为Li、Na、K。
（2）BeF2分子内中心原子为Be，其价电子数为2，F提供2个电子，所以Be原子的价层电子对数为
＝2，Be的杂化类型为sp杂化；H2O分子的中心原子为O，其价电子数为6，H提供2个电子，所以O的价层电子对数为
＝4，O的杂化类型为sp3。
（3）硼原子价电子数为3，Cl提供3个电子，硼原子的价层电子对数为
＝3，因价层电子对中没有孤对电子，故BCl3为平面正三角形结构，分子中B—Cl键的键角为120°。
（4）由碘晶胞可知，I2在晶胞的8个顶点和6个面上，故一个晶胞中含有4个I2分子；KI晶胞与NaCl晶胞结构相似，每个K＋紧邻6个I－。
答案
（1）Li、Na、K 金属键
（2）sp sp3 （3）120°
（4）4 6
分析晶体结构，一般用“均摊法”。
即选取一个最小单元（如晶胞、正六边形等），判断每个原子（点）或共价键（边）与N个重复单元共用，该单元净占1个点或1个边的
。
熟悉教材介绍的几个晶体，如氯化钠型、金刚石型、石墨型、氟化钙型、二氧化硅型等，将其结构迁移到新信息晶体结构中，处理新问题。
【提升3】
（2010·海南改编）金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。
请回答下列问题：
（1）Ni原子的核外电子排布式为________________________________________________________________________；
（2）NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2＋和Fe2＋的离子半径分别为69pm和78pm，则熔点NiO________FeO（填“<”或“>”）；
（3）NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为________、________；
（4）金属镍与镧（La）形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结构示意图如右图所示。
该合金的化学式为________。
知识重落实：
勿似是而非 答题重细节：
勿丢三落四
元素的推断是学完元素周期表和元素周期律后常见的重要题型，解答此类题的关键是熟练掌握“位—构—性”的相互关系并加以应用，而学生在做此类题目时往往因知识掌握的似是而非，造成答题细节丢三落四，得分率较低，现总结其解题思路，以便学生形成良好的思维习惯。
案例导析
（1）
O===C===O
（2）小于 晶体类别不同，CO2是分子晶体，SiO2是原子晶体 （3）Si3N4 原子 （4）C（s）＋O2（g）===CO2（g） ΔH＝－kJ·mol－1
答题指导
（1）本题解题关键是找出这五种元素分别是哪些根据题目信息，W的低价氧化物与R单质分子的电子数、相对分子质量相等，可得出W是碳元素，R元素为氮，其余元素根据结构特点判断出依次是硅、氯、硫，最后根据题目要求解答即可。
（2）答题时要注意细节，勿似是而非，丢三落四，导致失分过多。
例如，在回答问题时，对二氧化碳和二氧化硅的物理性质解释不准确，在判断晶体类型时忽视了无机非金属材料的特点，导致失误；书写热化学方程式时漏掉了状态。
参考答案
第一部分 高频考点及重点题型突破
第五讲 物质结构与性质（选考）中的
常考问题
【细研考题】
1．解析
（1）L层无2d能级，M层无3f能级。
（2）基态Ga原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。
（3）A、E只与范德华力有关，B、C、D还与氢键有关，F破坏了共价键。
（4）A—G的结构式或电子式分别为
（5）第一电离能Mg＞Al；熔点KCl＜MgO；因为二者均为离子晶体，但MgO晶格能大。
答案
（1）AC
（2）1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1
（3）AE
（4）BC G CE ABD
（5）＞ ＜
2．解析
（1）依据基态原子核外电子排布原则可画出氧元素基态原子的电子排布图：
所以未成对电子数为2。
（2）沸点高说明分子间作用力大，因此结合氢键的形成方式得出HOCHO形成分子间氢键，而OHCHO形成的是分子内氢键的结论。
（4）依据NaCl晶胞的结构可知，每个CaO晶胞中“实际”拥有4个CaO微粒，则1molCaO微粒可形成
个晶胞，设每个晶胞的体积为Vcm3，则
×V×a＝56，解得V＝
。
答案
（1）2
（2）O—H键、氢键、范德华力
形成分子内氢键，而
形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大
（3）sp3 H2O中O原子有2对孤电子对，H3O＋中O原子只有1对孤电子对，排斥力较小 （4）
【细研考纲】
知识必记
1．
（1）①1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2 ②不同
2．
（1）增大 最大 最小
（2）减小
3．增大 减小
4．单键、双键和三键
6．
（1）＞
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