(新)2022届高考二轮精品专题十二 物质结构与性质 教师版.docx
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1、专题 十二××物质结构与性质从近几年新课标的高考试题来看,“物质结构和性质” 模块作为选考内容,仅命制一个大题主观题,该题目一般是以元素推断或某主族元素为背景,下设4至6个小题,10个空左右进行设计,以“拼盘”形式呈现,题目变化多端,知识覆盖较广,考查主要涉及以下内容:(1)原子结构:能量最低原理的应用;电子排布式、电子排布图的书写;电离能、电负性的大小比较和应用等。(2)分子结构:键、键、配位键的分析和判断;分子的构型、分子的极性的判断;“相似相溶原理”、等电子原理、氢键的性质等知识的应用。(3)晶体结构:晶体中粒子数目的确定;共价键、分子间作用力、离子键和金属键的判断以
2、及对晶体性质的影响;常见晶体的结构及熔、沸点的比较。今后的高考命题仍会侧重上述知识点进行设计,题型也不会有太大变化,但试题的背景会更加新颖,题目会更加综合,更注重体现科学新成果或新发现,更注重考生 “结构决定性质”思想的树立和空间想象能力的考查。一、原子结构与性质1、原子核外电子运动状态,以及电子云、电子层(能层)、原子轨道(能级)的含义。电子云:用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图。离核越近,电子出现的机会大,电子云密度越大;离核越远,电子出现的机会小,电子云密度越小。电子层(能层):根据电子的能量差异和主要运动区域的不同,核外电子分别处于不同的电子层。原
3、子由里向外对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P、Q。原子轨道(能级即亚层):处于同一电子层的原子核外电子,也可以在不同类型的原子轨道上运动,分别用s、p、d、f表示不同形状的轨道,s轨道呈球形、p轨道呈纺锤形,d轨道和f轨道较复杂。各轨道的伸展方向个数依次为1、3、5、7。2、能级交错图和1-36号元素的核外电子排布式。根据构造原理,基态原子核外电子的排布遵循图箭头所示的顺序。根据构造原理,可以将各能级按能量的差异分成能级组如图所示,由下而上表示七个能级组,其能量依次升高;在同一能级组内,从左到右能量依次升高。基态原子核外电子的排布按能量由低到高的顺序依次排布。3、元素电离能和元素电负
4、性(1)第一电离能:气态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能量叫做第一电离能。常用符号I1表示,单位为kJ/mol。 (2)元素的电负性:元素的原子在分子中吸引电子对的能力叫做该元素的电负性。二、化键与物质的性质1、离子键(1)化学键:相邻原子之间强烈的相互作用化键包括离子键、共价键和金属键。(2)离子键:阴、阳离子通过静电作用形成的化键。离子键强弱的判断:离子半径越小,离子所带电荷越多,离子键越强,离子晶体的熔沸点越高。2、共价键的主要类型键和键(1)共价键的分类和判断:键(“头碰头”重叠)和键(“肩碰肩”重叠)、极性键和非极性键,还有一类特殊的共价键-配位键。3、极性
5、键和非极性键(1)共价键:原子间通过共用电子对形成的化键(2)键的极性极性键:不同种原子之间形成的共价键,成键原子吸引电子的能力不同,共用电子对发生偏移非极性键:同种原子之间形成的共价键,成键原子吸引电子的能力相同,共用电子对不发生偏移(3)分子的极性非极性分子和极性分子的比较非极性分子极性分子形成原因整个分子的电荷分布均匀,对称整个分子的电荷分布不均匀、不对称存在的共价键非极性键或极性键极性键分子内原子排列对称不对称举例说明:分子共价键的极性正负电荷中心结论举例同核双原子分子非极性键重合非极性分子H2、N2、O2异核双原子分子极性键不重合极性分子CO、HF、HCl异核多原子分子分子中各键的向
6、量和为零重合非极性分子CO2、BF3、CH4分子中各键的向量和不为零不重合极性分子H2O、NH3、CH3Cl相似相溶原理:极性分子易溶于极性分子溶剂中(如HCl易溶于水中),非极性分子易溶于非极性分子溶剂中(如CO2易溶于CS2中)4、分子的空间立体结构常见分子的类型与形状比较分子类型分子形状键角键的极性分子极性代表物A球形非极性He、NeA2直线形非极性非极性H2、O2AB直线形极性极性HCl、NOABA直线形180°极性非极性CO2、CS2ABAV形180°极性极性H2O、SO2A4正四面体形60°非极性非极性P4AB3平面三角形120°极性非极性B
7、F3、SO3AB3三角锥形120°极性极性NH3、NCl3AB4正四面体形109°28极性非极性CH4、CCl4AB3C四面体形109°28极性极性CH3Cl、CHCl3AB2C2四面体形109°28极性极性CH2Cl2直 线三角形V形四面体三角锥V形(H2O)三、晶体结构与性质1、离子晶体离子键的强弱可以用晶格能的大小来衡量,晶格能是指拆开1mol离子晶体使之形成气态阴离子和阳离子所吸收的能量。晶格能越大,离子晶体的熔点越高、硬度越大。离子晶体:通过离子键作用形成的晶体。典型的离子晶体结构:NaCl型和CsCl型。氯化钠晶体中,每个钠离子周围有6个氯离
8、子,每个氯离子周围有6个钠离子,每个氯化钠晶胞中含有4个钠离子和4个氯离子;氯化铯晶体中,每个铯离子周围有8个氯离子,每个氯离子周围有8个铯离子,每个氯化铯晶胞中含有1个铯离子和1个氯离子。NaCl型晶体CsCl型晶体每个Na+离子周围被6个Cl离子所包围,同样每个Cl也被6个Na+所包围每个正离子被8个负离子包围着,同时每个负离子也被8个正离子所包围晶胞中粒子数的计算方法-均摊法位置顶点棱边面心体心贡献1/81/41/212、分子晶体(1)分子间作用力的含义,化学键和分子间作用力的区别分子间作用力:把分子聚集在一起的作用力。分子间作用力是一种静电作用,比化学键弱得多,包括范德华力和氢键。范德
9、华力一般没有饱和性和方向性,而氢键则有饱和性和方向性。(2)分子晶体的含义,分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响。分子晶体:分子间以分子间作用力(范德华力、氢键)相结合的晶体。典型的有冰、干冰。分子间作用力强弱和分子晶体熔沸点大小的判断:组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大,克服分子间引力使物质熔化和气化就需要更多的能量,熔、沸点越高。但存在氢键时分子晶体的熔沸点往往反常地高。(3)氢键的存在对物质性质的影响NH3、H2O、HF中由于存在氢键,使得它们的沸点比同族其它元素氢化物的沸点高影响物质的性质方面:增大溶沸点,增大溶解性表示方法:XHY(N、O、F)一般都是氢化
10、物中存在3、原子晶体(1)原子晶体:所有原子间通过共价键结合成的晶体或相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体(2)典型的原子晶体有金刚石(C)、晶体硅(Si)、二氧化硅(SiO2)金刚石是正四面体的空间网状结构,最小的碳环中有6个碳原子,每个碳原子与周围四个碳原子形成四个共价键;晶体硅的结构与金刚石相似;二氧化硅晶体是空间网状结构,最小的环中有6个硅原子和6个氧原子,每个硅原子与4个氧原子成键,每个氧原子与2个硅原子成键(3)共价键强弱和原子晶体熔沸点大小的判断:原子半径越小,形成共价键的键长越短,共价键的键能越大,其晶体熔沸点越高如熔点:金刚石>碳化硅>晶体硅。4、
11、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晶体类型原子晶体分子晶体金属晶体离子晶体粒子原子分子金属阳离子、自由电子阴、阳离子粒子间作用(力)共价键分子间作用力复杂的静电作用离子键熔沸点很高很低一般较高,少部分低较高硬度很硬一般较软一般较硬,少部分软较硬溶解性难溶解相似相溶难溶(Na等与水反应)易溶于极性溶剂导电情况不导电(除硅)一般不导电良导体固体不导电,熔化或溶于水后导电实例金刚石、水晶、碳化硅等干冰、冰、纯硫酸、H2(S)Na、Mg、Al等NaCl、CaCO3NaOH等 (70分钟)经典训练题1用化学用语表示2H2S+3O22SO2+2H2O中的相关微粒,其中正确
12、的是( )AH2S是极性分子BH2O的分子空间构型:直线形CH2S的沸点比H2O高DH2O分子中所有原子满足8电子结构【答案】A【解析】AH2S是,是极性分子,故A正确;BH2O的分子空间构型:“V”形,故B错误;CH2O存在分子间氢键,因此H2O的沸点比H2S高,故C错误;DH2O分子中O原子满足8电子结构,H原子满足2电子结构,故D错误。综上所述,答案为A。2下列说法正确的是( )A元素J的基态原子核外有2个未成对电子,则该基态原子的价电子排布式可能为3d64s2B元素K的基态原子4s轨道上有2个电子,则该基态原子的价电子排布式可能为3d94s2C元素L、M的基态原子的最外层电子排布式分别
13、为3s2、4s2,则L、M一定为同一族的元素D下列三种分子NH3、PH3、AsH3,键角由大到小的顺序是>>【答案】D【解析】A若基态原子的价电子排布式为3d64s2,则其3d能级有4个未成对电子,故A错误;B能级全空、半满、全满能量更低,所以基态原子的价电子排布式不应为3d94s2,此时应为3d104s1,故B错误;CL的最外层电子排布式为3s2,则为镁元素,M的最外层电子排布式为4s2,其可能为钙元素,但也可能为过渡元素,如Fe(3d64s2),不一定为同族元素,故C错误;D同主族非金属元素由上向下电负性依次减小,成键电子对之间的斥力越小,键角越小,所以这三种氢化物的键角由大到
14、小的顺序为:NH3、PH3、AsH3,即>>,故D正确;故选D。3 下列说法中正确的是( )I1I2I3I4I5I6I75781817274511575148301837623293AHF、HCl、H2S、PH3的稳定性依次增强B按Mg、Si、N、F的顺序,原子半径由小变大C晶体硅和石英(SiO2)晶体中的硅原子均采取sp3杂化D某主族元素的电离能I1I7数据如表所示(单位:kJ/mol),可推测该元素位于元素周期表第A族【答案】C【解析】A非金属性越强,简单氢化物稳定性越强,非金属性F>Cl>S>P,所以HF、HCl、H2S、PH3的稳定性依次减弱,故A错误;B
15、电子层数越多原子半径越大,电子层数相同,核电荷数越小半径越大,所以按Mg、Si、N、F的顺序,原子半径由大变小,故B错误;C晶体硅和石英中Si原子均形成4个键,采取sp3杂化,故C正确;D根据表格数据可知由I3到I4时电离能发生突变,说明该原子最外层应有3个电子,最可能位于第A族,故D错误;综上所述答案为C。4下列说法不正确的是( )A晶格能由大到小:MgO>CaO>NaF>NaClB某金属元素气态基态原子的逐级电离能的数值分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703,当它与氯气反应时生成的阳离子是X2+C熔融状态的HgCl2不能导电,Hg
16、Cl2的稀溶液有弱的导电能力且可作手术刀的消毒液,从不同角度分类HgCl2是一种共价化合物、非电解质、盐、离子晶体D含极性键的非极性分子往往是高度对称的分子,比如CO2、BF3、CH4这样的分子【答案】C【解析】A晶格能的大小与构成离子晶体的离子半径和离子所带电荷数目的多少相关,因为离子半径:Ca2+Na+Mg2+、FO2,离子所带的电荷:Ca2+=Mg2+Na+、O2F,故晶格能的大小为MgO>CaO>NaF>NaCl,故A说法正确;B该原子的第三电离能远大于第二电离能,故该金属元素是第IIA族元素,与氯气反应时生成二价的阳离子,故B说法正确;CHgCl2的稀溶液有弱的导电
17、能力说明HgCl2能够部分电离出自由移动的离子,因此HgCl2属于弱电解质,熔融状态的HgCl2不能导电说明HgCl2是共价化合物,属于分子晶体,故C说法错误;DCO2、BF3、CH4三种分子的空间构型分别为直线哥形、平面三角形和正四面体,分子结构高度对称,属于非极性分子,故D说法正确;答案选C。【点评】绝大多数盐类物质都属于强电解质、离子化合物、离子晶体,但有少部分盐属于共价化合物,如:AlCl3、BeCl2、SnCl4、HgCl2、GeCl4、AuCl3等。5分子或离子中的大键可表示为,其中x表示参与形成大键原子总数,y表示电子数,已知电子数=价电子总数-(电子对数+孤电子对数)×
18、;2。SO2和SO3的结构如图所示:下列关于SO2和SO3的有关说法正确的是( )ASO2的电子数为6BSO3的大键可表示为CSO3中心原子为sp3杂化方式DSO2与SO3空间构型相同【答案】B【解析】ASO2的电子数=18-(2+5)×2=4,A项错误;BSO3的电子数24-(3+6)×2=6,大键可表示为,B项正确;CSO3中心原子S的价层电子对数为3+=3,则杂化轨道类型为sp2杂化,C项错误;DSO2中心原子S的价层电子对数为2+=3,空间构型为V形,SO3中心原子S的价层电子对数为3+=3,空间构型为正三角形,D项错误;答案选B。 1近日,温州大学王舜教授课题组与
19、美国北德克萨斯大学Zhenhai Xia教授合作在杂原子掺杂碳的超级电容领域取得了新突破。下列C原子电子排布图表示的状态中能量关系正确的是( )ABC=D=【答案】A【解析】电子能量为1s2s2p,则2p轨道上电子越多、1s、2s轨道上电子越少,其能量越高,则能量由高到低的顺序是,故合理选项是A。2下列说法错误的是( )A电子排布式为的元素,其价态为+3时最稳定B在同一能级上运动的电子,其运动状态肯定不同C碳原子核外能量最高的电子云轮廓图如图所示D钠原子由时,吸收能量,由激发态转化成基态【答案】D【解析】A电子排布式为的元素是Al,其最外层有3个电子,失去最外层的3个电子,达到8电子稳定结构,
20、所以铝元素的价态为+3价时最稳定,A正确;B在同一能级上运动的电子,其自旋状态不同,故其运动状态肯定不同,B正确;C碳原子核外能量最高的电子为2p能级上的电子,C正确;D钠原子由时,由激发态转化成基态,应是释放能量,D错误;故选D。3C60可用作储存氢气的材料,结构如右图所示。继C60后,科学家又合成了Si60、N60,三种物质结构相似。下列有关说法正确的是( )AC60、Si60、N60都属于原子晶体BC60、Si60、N60分子内共用电子对数目相同C由于N-N键能小于NN,故N60的稳定性弱于N2D由于C-C键长小于Si-Si键,所以C60熔沸点低于Si60【答案】C【解析】AC60、Si
21、60、N60都是有分子构成的分子晶体,错误;B由于C、Si、N原子的价电子不完全相同,因此C60、Si60、N60分子内共用电子对数目不相同,错误;C物质分子内含有的化学键键能越小,原子结合的牢固性就越差,物质的稳定性就越弱。由于N-N键能小于NN,故N60的稳定性弱于N2,正确;D化学键的键长越短,原子结合的就越牢固,分子就越小,物质的稳定性就越强,而C60、Si60都是分子晶体,结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力就越大,克服分子间作用力使物质熔化或气化消耗的能量就越高,物质的熔沸点就越高。因为分子间作用力:Si60>C60,所以C60熔沸点低于Si60,错误。4SCR法选
22、择性催化还原技术是一种以作为还原剂,将烟气中分解成无害的N2和H2O的干法脱硝技术,反应原理为:;。列说法正确的是( )A汽车尾气中含有,是引起温室效应的主要气体之一BN2中键与键之比为12C反应中每生成标况下的22.4L N2转移电子数1.5NAD的沸点比的沸点高【答案】D【解析】A是汽车尾气中的主要污染物之一,氧化亚氮是大气中的主要温室气体之一,故A错误;BN2中,存在,有1个键和2个键,键与键之比为21,故B错误;CN元素的化合价变化为NO中化合价降低,中化合价降低,中化合价升高,每生成22.4L N2,转移电子数3NA,故C错误;D因结构相似时,相对分子质量越大,分子间作用力越大,但氨
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