学案17 物质结构与性质Word文件下载.docx
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②4 7 6 ③四 ⅥB
（2）①N>
O>
C>
Si ②O>
N>
Si
③O>
2．分子结构与性质
分析下列化学式，选出划线元素符合要求的物质：
A．C2H2 B．H2O C．BeCl2 D．CH4 E．C2H4 F．N2H4
（1）既有σ键，又有π键的是________。
（2）sp3杂化的是________；
sp2杂化的是________；
sp杂化的是________。
（3）分子构型为正四面体的是__________，为“V”形的是________，为直线形的是________。
（4）分子间能形成氢键的物质是________，能作配体形成配位键的是________。
（5）含有极性键的非极性分子是________。
答案
（1）AE
（2）BDF E AC
（3）D B AC
（4）BF BF
（5）ACDE
3．晶体结构与性质
（1）如图为NaCl晶胞示意图，边长为acm，在1mol的晶胞中，
①含有________个Na＋，1个Na＋周围与其距离最近并且距离相等的Cl－有________个，形成________构型；
②NaCl的密度为______________________________________________________________。
（2）用“>
”或“＝”表示下列物质的熔沸点关系：
①H2O________H2S ②CH4________CCl4
③Na________Mg④CaO________MgO
⑤金刚石________石墨⑥SiO2________CO2
答案
（1）①4NA 6 正八面体
②ρ＝
g·
cm－3
（2）①>
②<
③<
④<
⑤<
⑥>
4．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×
”
（1）基态Mn2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5（√）
（2）含有非极性键的分子不一定是非极性分子（√）
（3）原子晶体的熔沸点一定大于离子晶体的（×
）
（4）金属晶体的熔沸点不一定大于分子晶体的（√）
（5）元素的电负性：
Al>
Si（×
（6）金属键具有方向性和饱和性（×
（7）SiO2和CO2都是非极性分子（×
（8）沸点：
H2O>
NH3>
PH3（√）
（9）氧的电子排布图
（×
（10）CS2分子中σ键与π键数目之比为2∶1（×
题型1 核外电子排布与元素性质
1．（2014·
高考题片段组合）按要求完成下列填空：
（1）基态铁原子有________个未成对电子，Fe3＋的电子排布式为__________________。
答案 4 1s22s22p63s23p63d5或3d5
（2）周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。
a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；
e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。
b、c、d中第一电离能最大的是________（填元素符号），e的价层电子轨道示意图为________________。
答案 N
解析 由于周期表前四周期的元素a、b、c、d、e原子序数依次增大。
a的核外电子总数与其电子层数相同，则a为氢元素，b的价电子层中的未成对电子有3个，则b为氮元素；
c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，则c为氧元素；
d与c同主族，则d为硫元素；
e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子，则e为铜元素。
氮元素的2p轨道处于半充满，第一电离能最大。
（3）X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。
XY2是红棕色气体；
X与氢元素可形成XH3；
Z基态原子的M层与K层电子数相等；
R2＋离子的3d轨道中有9个电子。
Y基态原子的电子排布式是________________________________；
Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是___________________________________________。
答案 1s22s22p4 Cl
解析 X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。
XY2是红棕色气体，该气体是NO2，则X是氮元素，Y是氧元素；
X与氢元素可形成XH3，该气体是氨气；
Z基态原子的M层与K层电子数相等，则该元素的原子序数是2＋8＋2＝12，即为镁元素；
Z（镁）在第三周期中，非金属性最强的是氯。
2．（2013·
（1）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为________，该能层具有的原子轨道数为________、电子数为________。
（2）依据第2周期元素第一电离能的变化规律，参照下图中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。
基态铜原子的核外电子排布式为____________。
（3）Ni2＋的价层电子排布图为__________________________。
F、K、Fe、Ni四种元素中的第一电离能最小的是________，电负性最大的是________。
（填元素符号）
答案
（1）M 9 4
（2）如图
1s22s22p63s23p63d104s1或3d104s1
（3）
↑↓
↑
K F
解析
（1）硅的基态原子中，能量最高的能层是第三电子层，符号为M，该能层有9个原子轨道，电子数为4。
（2）第2周期元素的第一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，据此可标出C、N、O三种元素的相对位置。
1．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3s23p4
布图
（2）常见错误防范
①电子排布式
a．3d、4s书写顺序混乱
如：
b．违背洪特规则特例
②电子排布图
2．电离能和电负性
（1）元素第一电离能的周期性变化规律
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；
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；
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。
（2）电离能、电负性大小判断
①规律：
在周期表中，电离能、电负性从左到右逐渐增大，从上往下逐渐减小；
②特性：
同周期主族元素，第ⅡA族（ns2）全充满、ⅤA族（np3）半充满，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的ⅢA和ⅥA族元素；
③方法：
我们常常应用化合价及物质类别判断电负性的大小，如O与Cl的电负性比较：
a.HClO中Cl为＋1价、O为－2价，可知O的电负性大于Cl；
b.Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物，可知O的电负性大于Cl。
（一）由元素符号或原子序数直接书写或判断
1．Ni是元素周期表中第28号元素，第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是________；
27号元素价层电子排布式为________，它位于第________周期第________族，其化学符号是________，有________个成单电子。
答案 C 3d74s2 四 Ⅷ Co 3
2．过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色，与其d轨道电子排布有关。
一般而言，为d0或d10排布时，无颜色；
为d1～d9排布时，有颜色，如2＋显粉红色。
据此判断，2＋______颜色（填“无”或“有”）。
答案 有
3．C、Si、N元素的电负性由大到小的顺序是________；
C、N、O、F元素的第一电离能由大到小的顺序是________。
答案 N>
Si F>
C
4．根据题目要求写出有关的电子排布式：
（1）Se原子核外M层电子的排布式为__________。
（2）基态B原子的电子排布式为____________。
（3）将乙炔通入Cl溶液生成Cu2C2红棕色沉淀。
Cu＋基态核外电子排布式为________________。
答案
（1）3s23p63d10
（2）1s22s22p1
（3）1s22s22p63s23p63d10
5．
（1）N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：
电离能
I1
I2
I3
I4
……
Ia/kJ·
mol－1
578
1817
2745
11578
则该元素是________（填写元素符号）。
（2）基态锗（Ge）原子的电子排布式是________，Ge的最高价氯化物分子式是________，该元素可能的性质或应用有________。
A．是一种活泼的金属元素
B．其电负性大于硫
C．其单质可作为半导体材料
D．能形成稳定氢化物GeH4
答案
（1）Al
（2）1s22s22p63s23p63d104s24p2或
3d104s24p2 GeCl4 C
（二）由元素的结构特点和在周期表中的位置判断
6．现有五种元素，其中A、B、C为短周期主族元素，D、E为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。
请根据下列相关信息，回答问题。
A．元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素
B．元素原子的核外p电子数比s电子数少1
C．原子的第一至第四电离能分别是：
I1＝738kJ·
mol－1 I2＝1451kJ·
mol－1 I3＝7733kJ·
mol－1 I4＝10540kJ·
D．是前四周期中电负性最小的元素
E．在周期表的第七列
（1）已知BA5为离子化合物，写出其电子式__________。
（2）B基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有________个方向，原子轨道呈________状。
（3）某同学根据上述信息，推断C基态原子的核外电子排布图为
该同学所画的电子排布图违背了________。
（4）E位于________族，________区，价电子排布式为__________。
（5）检验D元素的方法是________，请用原子结构的知识解释产生此现象的原因是________________________________________________________________________。
答案
（1）
（2）3 哑铃（或纺缍） （3）泡利原理 （4）ⅦB d 3d54s2 （5）焰色反应 当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。
电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将以光的形式释放能量
解析 根据提供信息，可以推断A为H，B为N，C为Mg，D为K，E为Mn。
（1）NH5的电子式为
。
（2）N的基态原子中能量最高的电子为2p能级上的电子，电子云在空间有3个方向，原子轨道呈哑铃状。
（3）该同学所画的电子排布图中3s能级上的两个电子自旋方向相同，违背了泡利原理。
（4）Mn的价电子排布式为3d54s2，位于第四周期ⅦB族，属于d区元素。
（5）检验钾元素可以利用焰色反应。
7．A、B、C、D、E代表5种元素。
请填空：
（1）A元素基态原子的最外层有3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_____________________________________。
答案
（1）N
（2）Cl K
（3）Fe 1s22s22p63s23p63d64s2（或3d64s2）
（4）Cu 1s22s22p63s23p63d104s1（或3d104s1）
解析
（1）A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，则其价电子构型为2s22p3，元素符号为N。
（2）B元素的负一价离子的电子层结构与氩相同，则B为Cl元素，C元素的正一价离子的电子层结构与氩相同，则C为K元素。
（3）D元素的正三价离子的3d能级为半充满，即三价阳离子的构型为3d5，则原子的价电子构型为3d64s2，元素符号是Fe，基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。
（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即价电子构型为3d104s1，所以它的元素符号为Cu，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。
题型2 分子的结构与性质
1．按要求回答下列问题。
（1）NO
离子的立体构型是________；
Cu2＋的水合离子中，提供孤电子对的原子是________。
答案 V形 O
解析 NO
与O3互为等电子体，两者结构相似，为V形；
铜离子含有空轨道，而水分子中的氧原子含有孤电子对，因此在Cu2＋的水合离子中，提供孤电子对的原子是O原子。
（2）与OH－互为等电子体的一种分子为__________（填化学式）。
醛基中碳原子的轨道杂化类型是________；
1mol乙醛分子中含有的σ键的数目为________。
答案 HF sp2 6mol
解析 等电子体为原子数相同，价电子数相同。
醛基中碳原子有碳氧双键，为sp2杂化；
根据结构得出共含有6molσ键。
（3）H与N、O、S元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为________；
分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是__________（填化学式，写出两种）。
这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是________；
酸根呈三角锥结构的酸是________。
（填化学式）
答案 sp3 H2O2、N2H4 HNO2、HNO3 H2SO3
解析 二元共价化合物中，分子呈三角锥形的是NH3，分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物的有：
H2O2、N2H4等。
HNO2中价电子对数
＝
＝3
同理计算HNO3和H2SO3的价电子对数分别为3、4。
注意氧原子作配体，不提供价电子。
（4）石墨烯（图甲）是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯（图乙）
①图甲中，1号C与相邻C形成σ键的个数为________。
②图乙中，1号C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角________（填“>
”或“＝”）图甲中1号C与相邻C形成的键角。
③若将图乙所示的氧化石墨烯分散到H2O中，则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有________（填元素符号）。
答案 ①3 ②sp3 <
③O、H
解析 ①由图可知，甲中，1号C与相邻C形成3个C—C键，形成σ键的个数为3。
②图乙中，1号C形成3个C—C键及1个C—O键，C原子以sp3杂化，为四面体构型，而石墨烯中的C原子杂化方式均为sp2，为平面结构，则图乙中C与相邻C形成的键角<
图甲中1号C与相邻C形成的键角。
③水中的O电负性较强，吸引电子的能力强，易与氧化石墨烯中的O—H上的H形成氢键，氧化石墨烯中O与水中的H形成氢键。
高考题片段组合）按要求回答下列问题。
（1）BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为________和________。
第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有________种。
答案
（1）sp2 sp3 3
解析 杂化轨道用于形成σ键和容纳孤电子对。
BCl3分子中B原子形成3个σ键，无孤电子对，则B原子采取sp2杂化；
NCl3中N原子形成3个σ键，且有1对孤电子对，则N原子采取sp3杂化。
Be、B、N、O原子的最外层电子排布式分别为2s2、2s22p1、2s22p3、2s22p4，Be原子的2s轨道处于全充满的稳定状态，故其第一电离能大于B；
N原子的2p轨道处于半充满的稳定状态，故其第一电离能大于O，因此元素的第一电离能介于B和N元素之间的第二周期的元素有Be、C、O3种。
（2）（2013·
海南，19改编）H2O分子空间构型是______，其杂化方式为________________。
化合物COCl2中心原子的杂化轨道类型为__________。
答案 V形（或角形） sp3 ②sp2
（3）SO
的空间构型为________（用文字描述）；
写出一种与SO
互为等电子体的分子的化学式：
______________________；
Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物Cl2,1mol该配合物中含有σ键的数目为________。
答案 正四面体 CCl4或SiCl4 16×
6.02×
1023个
解析 SO
中由于硫原子是sp3杂化，所以为空间正四面体构型；
与SO
互为等电子体的分子可以采用“左右移位，同族替换”的方法，SO
→SiF4→SiCl4→CCl4等；
2＋中Zn与NH3之间以配位键相连，共4个σ键，加上4个NH3的12个σ键，共16个σ键。
1．共价键
（1）分类
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）描述共价键的参数
2．用价层电子对互斥理论判断分子空间构型
（1）价层电子对互斥模型说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。
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
电子对空
间构型
分子或离子
的立体构型
CO2
2
直线形
SO2
1
3
平面三角形
V形
H2O
4
正四面体形
BF3
CH4
NH
NH3
三角锥形
（2）运用价层电子对互斥模型可预测分子或离子的立体结构，但要注意判断其价层电子对数，对ABm型分子或离子，其价层电子对数的判断方法为n＝
注意：
①氧族元素的原子作为中心原子A时提供6个价电子，作为配位原子B时不提供价电子；
②若为分子，电荷数为0；
③若为阳离子，则减去电荷数，如NH
，n＝
＝4；
④若为阴离子，则加上电荷数，如SO
＝4。
3．判断分子或离子中中心原子的杂化轨道类型的一般方法
（1）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π键，用去了2个p轨道，则为sp杂化；
如果有1个双键则其中有1个π键，则为sp2杂化；
如果全部是单键，则为sp3杂化。
（2）由分子的空间构型结合价电子对互斥理论判断。
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。
如NH3为三角锥形，且有一对孤电子对，即4条杂化轨道应呈正四面体形，为sp3杂化。
（一）分子空间构型与杂化轨道、价层电子对互斥模型的关系
1．肼（N2H4）分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物，则NH3分子的空间构型是________；
N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是__________。
答案 三角锥形 sp3
2．甲醛（H2C===O）在Ni催化作用下加氢可得甲醇（CH3OH），甲醇分子内C原子的杂化方式为________，甲醇分子内的O—C—H键角________（填“大于”、“等于”或“小于”）甲醛分子内的O—C—H键角。
答案 sp3 小于
解析 甲醇中碳原子形成4个σ键，为sp3杂化，甲醇分子内O—C—H键角接近109°
28′，甲醛分子的空间构型为平面形，键角接近120°
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___________________________________________________。
答案 sp3 H2O中O原子有两对孤电子对，H3O＋中O原子只有一对孤电子对，排斥力较小
4．I
属于多卤素阳离子，根据VSEPR模型推测I
的空间构型为________，中
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