物质结构与性质知识点总结.pdf

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1、物物质质结结构构与与性性质质知知识识点点总总结结一一.原子结构与性质原子结构与性质.一一.认识原子核外电子运动状态认识原子核外电子运动状态,了解电子云、电子层能层、原子轨道能级的了解电子云、电子层能层、原子轨道能级的含义含义.1.电子云电子云：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：原子轨道能级即亚层：

2、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、7.2.2.构造原理构造原理了解多电子原子中核外电子分层排布遵循的原理了解多电子原子中核外电子分层排布遵循的原理,能用电子排布式表示能用电子排布式表示 1 13636号元素原子核外电子的排布号元素原子核外电子的排布.1.原子核外电子的运动特征可以用电子层、原子轨道亚层和自旋方向来进行描述.在含有多个核外电子的原子中,不存在运动状态完全相同的两个电子.2.2.原子核外电子排布原理原子核外电子排布原

3、理.能量最低原理:电子先占据能量低的轨道,再依次进入能量高的轨道.泡利不相容原理:每个轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子.洪特规则:在能量相同的轨道上排布时,电子尽可能分占不同的轨道,且自旋状态相同.洪特规则的特例:在等价轨道的全充满 p6、d10、f14、半充满 p3、d5、f7、全空时p0、d0、f0的状态,具有较低的能量和较大的稳定性.如24CrAr3d54s1、29CuAr3d104s1.3.3.掌握能级交错图和掌握能级交错图和 1-361-36 号元素的核外电子排布式号元素的核外电子排布式.根据构造原理根据构造原理,基态原子核外电子的排布遵循图箭头所示的顺序基态原子核外电子的排布遵循

4、图箭头所示的顺序;根据构造原理根据构造原理,可以将各能级按能量的差异分成能级组如图所示可以将各能级按能量的差异分成能级组如图所示,由下而由下而上表示七个能级组上表示七个能级组,其能量依次升高；在同一能级组内其能量依次升高；在同一能级组内,从左到右能量依次升从左到右能量依次升高高;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;3.3.元素电离能和元素电负性元素电离能和元素电负性第一电离能：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;1.原子核外电子排布的周期性

5、原子核外电子排布的周期性.随着原子序数的增加,元素原子的外围电子排布呈现周期性的变化:每隔一定数目的元素,元素原子的外围电子排布重复出现从ns1到 ns2np6的周期性变化.2.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.随着原子序数的递增,元素的第一电离能呈周期性变化:同周期从左到右,第一电离能有逐渐增大的趋势,稀有气体的第一电离能最大,碱金属的第一电离能最小；同主族从上到下,第一电离能有逐渐减小的趋势.说明：说明：同周期元素,从左往右第一电离能呈增大趋势;电子亚层结构为全满、半满时较相邻元素要大即第A 族、第A 族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素;Be、N、Mg、P.元素第

6、一电离能的运用：a.电离能是原子核外电子分层排布的实验验证.b.用来比较元素的金属性的强弱.I1越小,金属性越强,表征原子失电子能力强弱.3.3.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;随着原子序数的递增,元素的电负性呈周期性变化：同周期从左到右,主族元素电负性逐渐增大；同一主族从上到下,元素电负性呈现减小的趋势.电负性的运用电负性的运用:a.确定元素类型一般,非金属元素；,离子键；碳化硅晶体硅.7.7.了解简单配合物的成键情况配合物的空间构型和中心原子的

7、杂化类型不作了解简单配合物的成键情况配合物的空间构型和中心原子的杂化类型不作要求要求.概念共用电子对由一个原子单方向提供给另一原子共用所形成的共价键;表示AB电子对给予体电子对接受体条件其中一个原子必须提供孤对电子,另一原子必须能接受孤对电子的轨道;1.配位键：一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的共价键.即成键的两个原子一方提供孤对电子,一方提供空轨道而形成的共价键.2.配合物：由提供孤电子对的配位体与接受孤电子对的中心原子或离子以配位键形成的化合物称配合物,又称络合物.形成条件：a.中心原子或离子必须存在空轨道.b.配位体具有提供孤电子对的原子.配合物的组成.配合物的性质：配合物

8、具有一定的稳定性.配合物中配位键越强,配合物越稳定.当作为中心原子的金属离子相同时,配合物的稳定性与配体的性质有关.三三.分子间作用力与物质的性质分子间作用力与物质的性质.1.1.知道分子间作用力的含义知道分子间作用力的含义,了解化学键和分子间作用力的区别了解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.2.2.知道分子晶体的含义知道分子晶体的含义,了解分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影了解分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响响.1.分子晶

9、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.2.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.例 33.在常温常压下呈气态的化合物、降温使其固化得到的晶体属于A.分子晶体B.原子晶体 C.离子晶体D.何种晶体无法判断3.3.了解氢键的存在对物质性质的影响对氢键相对强弱的比较不作要求了解氢键的存在对物质性质的影响对氢键相对强弱的比较不作要求.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

10、的沸点反常地高.影响物质的性质方面：增大溶沸点影响物质的性质方面：增大溶沸点,增大溶解性增大溶解性表示方法：表示方法：X XH HYNOFYNOF 一般都是氢化物中存在一般都是氢化物中存在4.4.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力的区别.晶体类原子晶体分子晶体型金属阳离子、自粒子粒子间共价键作用力熔沸点很高力一般较高,少部分很低低一般较硬,少部分硬度很硬一般较软软难溶 Na 等与水反易溶于极性溶溶解性难溶解相似相溶应剂固体不导电,导电情况不导电一般不导电 良导体除硅化或溶于水后导电金刚石、干

11、冰、冰、NaCl、CaCO3实例水晶、碳纯硫酸、化硅等四、几种比较四、几种比较1 1、离子键、共价键和金属键的比较、离子键、共价键和金属键的比较化学键类离子键共价键金属键H2SNa、Mg、Al 等NaOH 等熔较硬较高原子分子由电子分子间作用复杂的静电作用离子键阴、阳离子金属晶体离子晶体型阴、阳离子间原子间通过共用通过静电作用概念所形成的化学化学键键金属阳离子和自由电成键微粒阴阳离子成键性质静电作用活泼金属与活非金属与非金属形成条件泼的非金属元元素素实例NaCl、MgOHCl、H2SO4Fe、Mg金属内部原子子共用电子对电性作用成的化学键电子对所形成的子通过相互作用而形金属阳离子与自由电2、非

12、极性键和极性键的比较非极性键同种元素原子形成极性键不同种元素原子形成的概念的共价键共价键,共用电子对发生偏移原子吸引电子能相同力不偏向任何一方共用电子对不同偏向吸引电子能力强的原子成键原子电性电中性显电性由同种非金属元素形成条件组成3物质溶沸点的比较重点由不同种非金属元素组成1 不同类晶体：一般情况下,原子晶体离子晶体分子晶体2 同种类型晶体：构成晶体质点间的作用大,则熔沸点高,反之则小;离子晶体：离子所带的电荷数越高,离子半径越小,则其熔沸点就越高;分子晶体：对于同类分子晶体,式量越大,则熔沸点越高;原子晶体：键长越小、键能越大,则熔沸点越高;3 常温常压下状态熔点：固态物质液态物质沸点：液

13、态物质气态物质离子共存问题离子在溶液中能否大量共存,涉及到离子的性质及溶液酸碱性等综合知识;凡能使溶液中因反应发生使有关离子浓度显着改变的均不能大量共存;如生成难溶、难电离、气体物质或能转变成其它种类的离子包括氧化一还原反应.一般可从以下几方面考虑1.弱碱阳离子只存在于酸性较强的溶液中.如 Fe3+、Al3+、Zn2+、Cu2+、NH4+、Ag+等均与 OH-不能大量共存.2.弱酸阴离子只存在于碱性溶液中;如 CH3COO-、F-、CO32-、SO32-、S2-、PO43-、AlO2-均与 H+不能大量共存.3.弱酸的酸式阴离子在酸性较强或碱性较强的溶液中均不能大量共存.它们遇强酸 H+会生成

14、弱酸分子;遇强碱 OH-生成正盐和水.如：HSO3-、HCO3-、HS-、H2PO4-、HPO42-等4.若阴、阳离子能相互结合生成难溶或微溶性的盐,则不能大量共存.如：Ba2+、Ca2+与 CO32-、SO32-、PO43-、SO42-等;Ag+与 Cl-、Br-、I-等;Ca2+与 F-,C2O42-等5.若阴、阳离子发生双水解反应,则不能大量共存.如：Al3+与 HCO3-、CO32-、HS-、S2-、AlO2-、ClO-、SiO32-等 Fe3+与 HCO3-、CO32-、AlO2-、ClO-、SiO32-、C6H5O-等;NH4+与AlO2-、SiO32-、ClO-、CO32-等6.

15、若阴、阳离子能发生氧化一还原反应则不能大量共存.如：Fe3+与 I-、S2-;MnO4-H+与 I-、Br-、Cl-、S2-、SO32-、Fe2+等;NO3-H+与上述阴离子;S2-、SO32-、H+7.因络合反应或其它反应而不能大量共存如：Fe3+与 F-、CN-、SCN-等;H2PO4-与 PO43-会生成 HPO42-,故两者不共存常见气体的制取和检验氧气制取原理含氧化合物自身分解制取方程式2KClO32KCl+3O2装置略微向下倾斜的大试管,加热检验带火星木条,复燃收集排水法或向上排气法氢气制取原理活泼金属与弱氧化性酸的置换制取方程式Zn+H2SO4=H2SO4+H2装置启普发生器检验

16、点燃,淡蓝色火焰,在容器壁上有水珠收集排水法或向下排气法氯气制取原理强氧化剂氧化含氧化合物制取方程式MnO2+4HCl 浓 MnCl2+Cl2+2H2O装置分液漏斗,圆底烧瓶,加热检验能使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色;除杂质先通入饱和食盐水除 HCl,再通入浓 H2SO4 除水蒸气收集排饱和食盐水法或向上排气法尾气回收Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O硫化氢制取原理强酸与强碱的复分解反应制取方程式FeS+2HCl=FeCl2+H2S装置启普发生器检验能使湿润的醋酸铅试纸变黑除杂质先通入饱和NaHS 溶液除HCl,再通入固体CaCl2 或 P2O5 除水蒸气收集向上排气法尾气回收

17、H2S+2NaOH=Na2S+H2O 或 H2S+NaOH=NaHS+H2O二氧化硫制取原理稳定性强酸与不稳定性弱酸盐的复分解制取方程式Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2+H2O装置分液漏斗,圆底烧瓶检验先通入品红试液,褪色,后加热又恢复原红色;除杂质通入浓 H2SO4 除水蒸气收集向上排气法尾气回收SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O二氧化碳制取原理稳定性强酸与不稳定性弱酸盐的复分解制取方程式CaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2O装置启普发生器检验通入澄清石灰水,变浑浊除杂质通入饱和 NaHCO3 溶液除 HCl,再通入浓 H2SO4 除水蒸气收集排水法或向上排气法氨

18、气制取原理固体铵盐与固体强碱的复分解制取方程式CaOH2+2NH4ClCaCl2+NH3+2H2O装置略微向下倾斜的大试管,加热检验湿润的红色石蕊试纸,变蓝除杂质通入碱石灰除水蒸气收集向下排气法氯化氢制取原理高沸点酸与金属氯化物的复分解制取方程式NaCl+H2SO4Na2SO4+2HCl装置分液漏斗,圆底烧瓶,加热检验通入 AgNO3 溶液,产生白色沉淀,再加稀 HNO3 沉淀不溶除杂质通入浓硫酸除水蒸气收集向上排气法二氧化氮制取原理不活泼金属与浓硝酸的氧化还原;制取方程式Cu+4HNO3=CuNO32+2NO2+2H2O装置分液漏斗,圆底烧瓶或用大试管,锥形瓶检验红棕色气体,通入 AgNO3

19、 溶液颜色变浅,但无沉淀生成收集向上排气法尾气处理3NO2+H2O=2HNO3+NONO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O一氧化氮制取原理不活泼金属与稀硝酸的氧化还原;制取方程式Cu+8HNO3 稀=3CuNO32+2NO+4H2O装置分液漏斗,圆底烧瓶或用大试管,锥形瓶检验无色气体,暴露于空气中立即变红棕色收集排水法一氧化碳制取原理浓硫酸对有机物的脱水作用制取方程式HCOOHCO+H2O装置分液漏斗,圆底烧瓶检验燃烧,蓝色火焰,无水珠,产生气体能使澄清石灰水变浑浊除杂质通入浓硫酸除水蒸气收集排水法甲烷制取方程式CH3COONa+NaOHCH4+Na2CO3装置略微向下倾斜的大试管,加

20、热收集排水法或向下排空气法乙烯制取原理浓硫酸对有机物的脱水作用制取方程式CH3CH2OHCH2=CH2+H2O装置分液漏斗,圆底烧瓶,加热除杂质通入 NaOH 溶液除 SO2,CO2,通入浓硫酸除水蒸气收集排水法乙炔制取原理电石强烈吸水作用制取方程式CaC2+2H2OCaOH2+CHCH装置分液漏斗,圆底烧瓶或用大试管,锥形瓶检验无色气体,能燃烧,产生明亮的火焰,并冒出浓的黑烟除杂质通入硫酸铜溶液除 H2S,PH3,通入浓硫酸除水蒸气收集排水法或向下排气法;2.一些快速制法即无需加热手打版=催化剂 MnO2=2H2O+O22Na2O2+2H2O=4Na+4OH-+O2与浓盐酸16HCl+2KM

21、nO4=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2将浓硫酸逐滴加入浓 HCl 中将CaO或者CaOH2或者NaOH皆为固体加入浓氨水加氧化钙是利用其与水反应消耗水且放热加 CaOH2 或者 NaOH 利用其与水反应放热+H20NaOH+H21、燃料电池：1 氢氧燃料电池负极：2H2+4OH-4e-=4H2O 正极：O2+2H2O+4e-=4OH-总反应式为：2H2+O2=2H2O（2）甲烷燃料电池负极：CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O 正极：2O2+4H2O+8e-=8OH-总反应式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O（3）甲醇燃料电池负极：2CH4O+16OH-1

22、2e-=2CO32-+12H2O 正极：3O2+6H2O+12e-=12OH-总反应式为：2CH4O+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O（4）负极：2H2+2O2-4e-=2H2O 正极：O2+4e-=2O2-总反应式为：2H2+O2=2H2O（5）熔融盐燃料电池该电池用 Li2CO3 和的 Na2CO3 熔融盐混合物作电解质,CO为阳极燃气,空气与 CO2 的混合气为阴极助燃气,制得在 6500C 下工作的燃料电池;熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视;其电极反应式为：负极：2CO+2CO32-4e-=4CO2 正极：O2+2CO2+4e-=2CO32-总反应式为：2CO+O2

23、=2CO22.蓄电池（1）铅蓄电池：负极：Pb+SO42-2e-=PbSO4 正极：PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O 总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O（2）碱性镍镉电池负极：Cd+2OH-2e-=CdOH2 正极：2NiOOH+2H2O+2e-=2NiOH2+2OH-总反应式为：Cd+2NiOOH+2H2O=CdOH2+2NiOH2从上述两种蓄电池的总反应式可看出,铅蓄电池在放电时除消耗电极材料外,同时还消耗电解质硫酸,使溶液中的自由移动的离子浓度减小,内阻增大,导电能力降低;而镍镉电池在放电时只消耗水,电解质溶液中自由移动的离子浓度不会

24、有明显变化,内阻几乎不变,导电能力几乎没有变化;（3）氢镍可充电池负极：H2+2OH-2e-=2H2O 正极：2NiOOH+2H2O+2e-=2NiOH2+2OH-总反应式为：H2+2NiOOH=2NiOH23、一次性电池：（1）锌锰电池干电池负极：Zn-2e-=Zn2+正极：2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O 总反应式为：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O 电池中 MnO2 的作用是将正极上 NH4+还原生成的H氧化成为水,以免产生H2附在石墨表面而增加电池内阻;由于反应中锌筒不断消耗变薄,且有液态水生成,故电池用久后会变软;（2）银锌

25、电池钮扣电池负极：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O 正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-总反应式为：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag（3）高能电池锂电池负极：2Li-2e-=2Li+正极：I2+2e-=2I-总反应式为：2Li+I2=2LiI（4）海水铝电池负极：4Al-12e-=4Al3+正极：3O2+4H2O+8e-=8OH-总反应式为：4Al+3O2+6H2O=4AlOH3二、电极反应式的书写书写电极反应式是学习电化学的基本功,也是高考和竞赛所必须掌握的知识点;一般来讲,书写原电池的电极反应式应注意如下四点：1、准确判断原电池的正负极如果电池的正负极判断失误,则电极反应式必

26、然写错,这是正确书写电极反应式的前提;一般而言,较活泼的金属成为原电池的负极,但不是绝对的;如将铜片和铝片同时插入浓硝酸中组成原电池时,铜却是原电池的负极被氧化,因为铝在浓硝酸中表面产生了钝化;此时,其电极反应式为：负极：Cu-2e-=Cu2+正极：2NO3-+4H+2e-=2NO2+2H2O 又如将镁铝合金放入6mol/L的NaOH溶液中构成原电池时,尽管镁比铝活泼,但镁不和NaOH溶液反应,所以铝成为负极,其电极反应式为：负极：2Al+8OH6e-=2AlO2-+4H2O正极：6H2O+6e-=3H2+6OH-2、高度注意电解质的酸碱性在正、负极上发生的电极反应不是孤立的,它往往与电解质溶液紧密联系;如氢氧燃料电池有酸式和碱式两种,在酸溶液中负极反应式为：2H2-4e-=4H+正极反应式为：O2+4H+4e-=2H2O;如是在碱溶液中,则不可能有 H+出现,在酸溶液中,也不可能出现 OH-;又于 CH4、CH3OH 等燃料电池,在碱溶液中 C 元素以 CO32-离子形式存在,而不是放出 CO2;