【优化探究】高考化学二轮复习 第1部分 专题6 物质结构与性质课件 选修3.ppt
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1、专题六专题六 物质结构与性质(选修物质结构与性质(选修3)一、原子结构与元素的性质一、原子结构与元素的性质1基态原子的核外电子排布基态原子的核外电子排布(1)排布规律排布规律能量最低能量最低原理原理原子核外原子核外电电子子总总是先占有能量最低的原子是先占有能量最低的原子轨轨道道泡利原理泡利原理每个原子每个原子轨轨道上最多只容道上最多只容纳纳2个自旋方向相反的个自旋方向相反的电电子子洪特洪特规则规则当当电电子排布在同一能子排布在同一能级级的不同的不同轨轨道道时时,基,基态态原子中的原子中的电电子子总总是是优优先先单单独占据一个独占据一个轨轨道,而且自旋状道,而且自旋状态态相同相同(2)表示形式表
2、示形式电电子排布式:用数字在能子排布式:用数字在能级级符号右上角符号右上角标标明明该该能能级级上排布的上排布的电电子数。如子数。如K:1s22s22p63s23p64s1或或Ar4s1电电子排布子排布图图:每个小框代表一个原子:每个小框代表一个原子轨轨道,每个箭道,每个箭头头代表一个代表一个电电子,如碳原子的子,如碳原子的电电子排布子排布图为图为:易易错警示警示 洪特通过分析光谱实验得出:能量相同的原子轨道在全充满洪特通过分析光谱实验得出:能量相同的原子轨道在全充满(如如d10)、半充满、半充满(如如d5)和全空和全空(如如d0)时体系能量较低,原子较稳定。时体系能量较低,原子较稳定。如如Cr
3、原子的电子排布式为:原子的电子排布式为:1s22s22p63s23p63d54s1或或ArAr3d54s1Cu原子的电子排布式为原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或或ArAr3d104s12元素第一电离能的周期性变化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,元素的第一同一周期,随着原子序数的增加,元素的第一电电离能呈离能呈现现增大增大的的趋势趋势,稀有气体元素的第一,稀有气体元素的第一电电离能最大,碱金属元素的第一离能最大,碱金属元素的第一电电离能离能最小。但同周期元素第最小。但同周期元素第A族的元素的第一族的元素的第一电电离能大于第离能大于第A
4、族元素,族元素,同周期元素第同周期元素第A族元素大于第族元素大于第A族元素的族元素的电电离能。离能。(2)同一主族,随着同一主族,随着电电子子层层数的增加,元素的第一数的增加,元素的第一电电离能逐离能逐渐渐减小。减小。如果某主族元素的如果某主族元素的In1In,则该则该元素的常元素的常见见化合价化合价为为n。过过渡元素渡元素的价的价电电子数子数较较多,且各多,且各级电级电离能之离能之间间相差不大,相差不大,过过渡元素常表渡元素常表现现多种多种化合价,如化合价,如锰锰元素元素27价。价。3元素电负性的周期性变化元素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。对于短周元素原
5、子的电负性越大,原子吸引键合电子的能力越强。对于短周期元素,同一周期,主族元素的电负性从左到右逐渐增大;同一主族,期元素,同一周期,主族元素的电负性从左到右逐渐增大;同一主族,元素的电负性从上到下逐渐减小。元素的电负性从上到下逐渐减小。易易错警示警示 1书写电子排布图时常出现错误:书写电子排布图时常出现错误:(违反泡利原理违反泡利原理);(违反洪特规则违反洪特规则);正确应为正确应为 。2书写基态原子或价电子的电子排布式时,能量书写基态原子或价电子的电子排布式时,能量E(n n1)d1)dE(ns),但书写排布式时,应将,但书写排布式时,应将(n1)d排在排在ns前。如:前。如:Fe:1s22
6、s22p63s23p64s23d6(错误错误),正确应为,正确应为1s22s22p63s23p63d64s2(正确正确)。3同周期从左到右元素的第一电离能逐渐增大,但要注意反常:同周期从左到右元素的第一电离能逐渐增大,但要注意反常:如:如:BeB,NO,MgAl,PS等。等。二、分子结构与性质二、分子结构与性质1共价键共价键(1)定义:原子间通过共用电子对所形成的相互作用。定义:原子间通过共用电子对所形成的相互作用。(2)特性:具有饱和性和方向性。特性:具有饱和性和方向性。(3)分类:分类:根据两原子间的成键电子对数,分为单键、双键和三键;根据两原子间的成键电子对数,分为单键、双键和三键;根据
7、形成共价键的原子所带电荷的状况,分为极性键和非极性键;根据形成共价键的原子所带电荷的状况,分为极性键和非极性键;根据形成共价键的原子轨道重叠方式的不同,分为根据形成共价键的原子轨道重叠方式的不同,分为键和键和键。键。(4)键参数:键参数:键能:气态基态原子形成键能:气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。键能越大,化学键释放的最低能量。键能越大,共价键越牢固。共价键越牢固。键长:形成共价键的两原子之间的核间距。键长越短,共价键越牢键长:形成共价键的两原子之间的核间距。键长越短,共价键越牢固。固。键角:在原子数超过键角:在原子数超过2的分子中,两个共价键之间的夹角。键角是描的分子中,两个
8、共价键之间的夹角。键角是描述分子立体结构的重要参数。述分子立体结构的重要参数。(2)杂杂化化轨轨道理道理论论规规律律杂杂化化时轨时轨道道总总数不数不变变;杂杂化化轨轨道只能用于形成道只能用于形成键键或用来容或用来容纳纳未参未参与成与成键键的孤的孤电电子子对对,不能用于形成,不能用于形成键键。类类型型 特特别提醒提醒 判断杂化轨道类型的一般方法:判断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看中心原子有没有形成双键或三键,如果有三键,如果有1个三键,则其中有个三键,则其中有2个个键,用去了键,用去了2个个p轨道,是轨道,是sp杂杂化;如果有化;如果有1个双键则其中有个双键则其中有1
9、个个键,是键,是sp2杂化;如果全部是单键,杂化;如果全部是单键,则是则是sp3杂化。杂化。(2)没有填充电子的空轨道一般不参与杂化,没有填充电子的空轨道一般不参与杂化,1对孤电子对孤电子对占据对占据1个杂化轨道。个杂化轨道。特特别提醒提醒 通常通常对于于ABn型分子,若中心原子最外型分子,若中心原子最外层电子全部参与成子全部参与成键,则为非极性分子;若中心原子最外非极性分子;若中心原子最外层电子部分成子部分成键则为极性分子。极性分子。3配合物理论配合物理论(1)配合物的组成配合物的组成配体:含有孤电子对的分子或离子,如配体:含有孤电子对的分子或离子,如NH3、H2O、Cl、Br、I、SCN等
10、。等。中心离子:一般是金属离子,特别是过渡金属离子,如中心离子:一般是金属离子,特别是过渡金属离子,如Cu2、Fe3等。等。配位数:直接同中心原子配位数:直接同中心原子(或离子或离子)配位的含有孤电子对的分子配位的含有孤电子对的分子(或或离子离子)的数目。的数目。(2)常见配位化合物:常见配位化合物:如如Cu(NH3)4(OH)2深蓝色溶液深蓝色溶液Cu(NH3)4SO4H2O深蓝色晶体深蓝色晶体Ag(NH3)2OH无色溶液无色溶液Fe(SCN)3红色溶液红色溶液4影响物质溶解度的因素影响物质溶解度的因素(1)相似相溶相似相溶极性分子易溶于极性溶剂,非极性分子易溶于非极性溶剂。极性分子易溶于极
11、性溶剂,非极性分子易溶于非极性溶剂。溶质与溶剂结构相似,溶解度较大。溶质与溶剂结构相似,溶解度较大。(2)溶质能与溶剂形成氢键,溶解度较大。溶质能与溶剂形成氢键,溶解度较大。(3)溶质能与溶剂反应,溶解度较大。溶质能与溶剂反应,溶解度较大。2.晶胞中粒子数目的计算晶胞中粒子数目的计算 易易错警示警示 1由原子构成的晶体不一定是原子晶体,如稀有气体形成的晶由原子构成的晶体不一定是原子晶体,如稀有气体形成的晶体是分子晶体。体是分子晶体。2含有离子的晶体不一定是离子晶体,如金属晶体中含有金属含有离子的晶体不一定是离子晶体,如金属晶体中含有金属阳离子。阳离子。3含共价键的晶体不一定是原子晶体,如分子晶
12、体的结构粒子含共价键的晶体不一定是原子晶体,如分子晶体的结构粒子分子内部含共价键,离子晶体结构粒子离子内部也可以有共价键,分子内部含共价键,离子晶体结构粒子离子内部也可以有共价键,如如Na2O2、NaOH、NH4Cl等。等。4计算晶胞中粒子个数时,并不是所有晶胞都简单套用立方晶计算晶胞中粒子个数时,并不是所有晶胞都简单套用立方晶胞的分摊法;如六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上的棱、面心上胞的分摊法;如六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上的棱、面心上的粒子依次被的粒子依次被6、3、4、2个晶胞共有。个晶胞共有。3晶体熔、沸点高低的比较晶体熔、沸点高低的比较(1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律不同
13、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。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。点很低。(2)原子晶体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。的熔、沸点高。如熔点:金刚石碳化硅硅。(3)离子晶体离子晶体一般地说,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
14、点就越高,作用力就越强,其离子晶体的熔、沸点就越高,如熔点:如熔点:MgOMgCl2NaClCsCl。(4)分子晶体分子晶体分子分子间间作用力越大,物作用力越大,物质质的熔、沸点越高;具有的熔、沸点越高;具有氢键氢键的分子晶体熔的分子晶体熔、沸点反常的高。如、沸点反常的高。如H2OH2TeH2SeH2S。组组成和成和结结构相似的分子晶体,相构相似的分子晶体,相对对分子分子质质量越大,熔、沸点越高,量越大,熔、沸点越高,如如SnH4GeH4SiH4CH4。组组成和成和结结构不相似的物构不相似的物质质(相相对对分子分子质质量接近量接近),分子的极性越大,分子的极性越大,其熔、沸点越高,如其熔、沸点
15、越高,如CON2,CH3OHCH3CH3。(5)金属晶体金属晶体金属离子半径越小,离子金属离子半径越小,离子电电荷数越多,其金属荷数越多,其金属键键越越强强,金属熔、沸点,金属熔、沸点就越高,如熔、沸点:就越高,如熔、沸点:NaMgAl。易易错警示警示 1离子晶体的熔点不一定低于原子晶体,如熔点:离子晶体的熔点不一定低于原子晶体,如熔点:MgOSiO2。2金属晶体的熔点不一定高于分子晶体,如熔点:金属晶体的熔点不一定高于分子晶体,如熔点:SHg(Hg常温下常温下为液体为液体)。3晶体类型判断出现错误。如石墨晶体的熔点很高,但不属于原子晶体类型判断出现错误。如石墨晶体的熔点很高,但不属于原子晶体
16、,而是过渡型晶体。晶体,而是过渡型晶体。4有氢键存在,回答熔、沸点高低原因时,回答不准确。如有氢键存在,回答熔、沸点高低原因时,回答不准确。如H2O的的熔、沸点高于熔、沸点高于H2S的原因答成的原因答成H2O分子存在氢键是错误的,而应该是分子存在氢键是错误的,而应该是H2O分子间易形成氢键。分子间易形成氢键。原子原子结结构和分子构和分子结结构构 例例11(2011年安徽理综年安徽理综)W、X、Y、Z是是四种常四种常见见的短周期元素,其原子半径随原的短周期元素,其原子半径随原子序数子序数变变化如化如图图所示。已知所示。已知W的一种核素的一种核素的的质质量数量数为为18,中子数,中子数为为10;X
17、和和Ne原子原子的核外的核外电电子数相差子数相差1;Y的的单质单质是一种常是一种常见见的半的半导导体材料;体材料;Z的的电负电负性在同周期主性在同周期主族元素中最大。族元素中最大。(1)X位于元素周期表中第位于元素周期表中第_周期第周期第_族;族;W的基的基态态原子核外有原子核外有_个未成个未成对电对电子。子。(2)X的的单质单质和和Y的的单质单质相比,熔点相比,熔点较较高的是高的是_(写化学式写化学式);Z的气的气态氢态氢化物和溴化化物和溴化氢氢相比,相比,较稳较稳定的是定的是_(写化学式写化学式)。(3)Y与与Z形成的化合物和足量水反形成的化合物和足量水反应应,生成一种弱酸和一种,生成一种
18、弱酸和一种强强酸,酸,该该反反应应的化学方程式是的化学方程式是_。(4)在在25、101 kPa下,已知下,已知Y的气的气态氢态氢化物在氧气中完全燃化物在氧气中完全燃烧烧后恢复至后恢复至原状原状态态,平均每,平均每转转移移1 mol 电电子放子放热热190.0 kJ,该该反反应应的的热热化学方程式是化学方程式是_。解析解析 W的质子数的质子数ZAN18108,则,则W为氧;为氧;X和和Ne的核的核外电子数相差外电子数相差1,且图中,且图中X的原子半径大于的原子半径大于W,则,则X为钠;为钠;Y的单质是一的单质是一种常见的半导体材料,则种常见的半导体材料,则Y为硅;为硅;Z的原子序数大于的原子序
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