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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》同步練習(xí)
1.能層與能級(jí)
2.原子軌道
原子軌道
3.基態(tài)原子核外電子排布依據(jù)
(1)能量最低原理
原子的核外電子排布遵循構(gòu)造原理,使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)。
如圖為構(gòu)造原理示意圖,亦即基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序圖:
(2)泡利原理
1個(gè)原子軌道里最多容納2個(gè)電子,且自旋方向相反。
(3)洪特規(guī)則
電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí),總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道,且自旋方向相同。
洪特規(guī)則特例:當(dāng)能量相同的原子軌道在全滿(p6、d10、f14)、半滿(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)狀態(tài)時(shí),體系的能量最低,如:24Cr的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1。
4.基態(tài)原子核外電子排布的表示方法
5.電子的躍遷與原子光譜
(1)電子的躍遷
(2)原子光譜:不同元素的原子發(fā)生電子躍遷時(shí)會(huì)吸收或放出不同的光,用光譜儀記錄下來便得到原子光譜。利用原子光譜的特征譜線可以鑒定元素,稱為光譜分析。
1.基態(tài)銅原子的電子排布式為[Ar]4s23d9對(duì)嗎?若不對(duì)請(qǐng)糾正。
2.請(qǐng)用核外電子排布的相關(guān)規(guī)則解釋Fe3+比Fe2+更穩(wěn)定的原因。
3.以下是表示鐵原子和鐵離子的3種不同化學(xué)用語。
(1)鐵原子最外層電子數(shù)為________,鐵在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí),參加反應(yīng)的電子可能是____________________________________________________________。
(2)請(qǐng)你通過比較、歸納,分別說出3種不同化學(xué)用語所能反映的粒子結(jié)構(gòu)信息。
提示: 1.不對(duì),應(yīng)為[Ar]3d104s1。
2.26Fe價(jià)層電子的電子排布式為3d64s2,F(xiàn)e3+價(jià)層電子的電子排布式為3d5,F(xiàn)e2+價(jià)層電子的電子排布式為3d6。根據(jù)“能量相同的軌道處于全空、全滿和半滿時(shí)能量最低”的原則,3d5處于半滿狀態(tài),結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定,所以Fe3+較Fe2+更為穩(wěn)定。
3.(1)2 4s上的2個(gè)電子和3d上的1個(gè)電子
(2)結(jié)構(gòu)示意圖:能直觀地反映核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)和核外的電子層數(shù)及各能層上的電子數(shù)。電子排布式:能直觀地反映核外電子的能層、能級(jí)和各能級(jí)上的電子數(shù)。軌道表示式:能反映各軌道的能量的高低,各軌道上的電子分布情況及自旋方向。
1.下列電子排布圖所表示的元素原子中,正確的是________。
解析:?、俨环夏芰孔畹驮?;②不符合洪特規(guī)則;④不符合能量最低原理。
答案:?、邰?
2.寫出下列原子的電子排布式與簡(jiǎn)化電子排布式
原子
電子排布式
簡(jiǎn)化電子排布式
N
Cl
Ca
Fe
Cu
答案: (從左到右,從上到下)1s22s22p3 [He]2s22p3 1s22s22p63s23p5 [Ne]3s23p5 1s22s22p63s23p64s2 [Ar]4s2 1s22s22p63s23p63d64s2 [Ar]3d64s2 1s22s22p63s23p63d104s1 [Ar]3d104s1
1.當(dāng)出現(xiàn)d軌道時(shí),雖然電子按ns、(n-1)d、np的順序填充,但在書寫電子排布式時(shí),仍把(n-1)d放在ns前,如Fe:1s22s22p63s23p63d64s2正確,
Fe:1s22s22p63s23p64s23d6錯(cuò)誤。
2.基態(tài)原子失電子的順序:以Fe為例,F(xiàn)eFe2+Fe3+。
3.氣態(tài)電中性基態(tài)原子的原子核外電子排布發(fā)生如下變化,吸收能量最多的是( )
A.1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s23p1
B.1s22s22p63s23p3→1s22s22p63s23p2
C.1s22s22p63s23p4→1s22s22p63s23p3
D.1s22s22p63s23p63d104s24p2→1s22s22p63s23p63d104s24p1
解析: np3處于半充滿結(jié)構(gòu),穩(wěn)定,失去一個(gè)電子吸收能量多。
答案: B
1.符合核外電子排布規(guī)律的原子,處于基態(tài)狀態(tài),此狀態(tài)下能量最低。
2.違背核外電子排布規(guī)律的原子所處的狀態(tài)能量較高。
4.按要求填空
(1)質(zhì)量數(shù)為37的氯原子符號(hào)為__________。
(2)S2-的結(jié)構(gòu)示意圖__________。
(3)氮原子的電子式__________,N2的電子式__________,NH的電子式__________。
(4)磷原子的核外電子排布式__________,價(jià)電子排布式__________,價(jià)電子排布圖________________。
5.A、B、C、D、E、F代表6種元素。請(qǐng)?zhí)羁眨?
(1)A元素基態(tài)原子的最外層有2個(gè)未成對(duì)電子,次外層有2個(gè)電子,其元素符號(hào)為____________;
(2)B元素的負(fù)一價(jià)離子和C元素的正一價(jià)離子的電子層結(jié)構(gòu)都與氬相同,B的元素符號(hào)為__________,C的元素符號(hào)為____________;
(3)D元素的正三價(jià)離子的3d能級(jí)為半充滿,D的元素符號(hào)為__________,其基態(tài)原子的電子排布式為______________;
(4)E元素基態(tài)原子的M層全充滿,N層沒有成對(duì)電子,只有一個(gè)未成對(duì)電子,E的元素符號(hào)為________,其基態(tài)原子的電子排布式為____________________。
(5)F元素的原子最外層電子排布式為nsnnpn+1,則n=________;原子中能量最高的是________電子。
答案: (1)C或O (2)Cl K
(3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
(4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 (5)2 2p
1.電子排布式:能直觀地反映核外電子的能層、能級(jí)和各能級(jí)上的電子數(shù),但不能表示原子核的情況,也不能表示各個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
2.電子排布圖:能反映各軌道的能量的高低,各軌道上的電子分布情況及自旋方向。
3.價(jià)電子排布式:如Fe原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,價(jià)電子排布式為3d64s2。價(jià)電子排布式能反映基態(tài)原子的能層數(shù)和參與成鍵的電子數(shù)以及最外層電子數(shù)。
考點(diǎn)二 原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)
1.元素周期表中每周期所含元素種數(shù)
周期
元素種數(shù)
各周期增加的能級(jí)
一
2
1s
二
8
2s 2p
三
8
3s 3p
四
18
4s 3d 4p
五
18
5s 4d 5p
六
32
6s 4f 5d 6p
2.周期表的分區(qū)與原子的價(jià)電子排布的關(guān)系
分區(qū)
元素分布
外圍電子排布
s區(qū)
ⅠA族、ⅡA族及He
ns1~2
p區(qū)
ⅢA族~ⅦA族、0族
ns2np1~6
d區(qū)
ⅢB族~ⅦB族、Ⅷ族
(n-1)d1~9ns1~2(除鈀外)
ds區(qū)
ⅠB族、ⅡB族
(n-1)d10ns1~2
f區(qū)
鑭系、錒系
(n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2
3.周期表的分區(qū)示意圖
4.元素周期律
(1)電離能、電負(fù)性
①第一電離能
氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需的最低能量。
②電負(fù)性
用來描述不同元素的原子對(duì)鍵合電子吸引力的大小。
(2)原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的遞變規(guī)律
項(xiàng)目
同周期(從左→右)
同主族(從上→下)
原子核外電子排布
能層數(shù)相同,最外層電子數(shù)依次增多
最外層電子數(shù)相同,能層數(shù)依次遞增
原子半徑
依次減小(0族除外)
依次增大
元素的第一電離能
依次增大
依次減小
元素的電負(fù)性
依次增大
依次減小
(3)對(duì)角線規(guī)則
在元素周期表中,某些主族元素與右下方的主族元素的有些性質(zhì)相似,如。
1.前四周期中,未成對(duì)電子數(shù)與周期數(shù)相等的元素有________。
2.第四周期中,未成對(duì)電子數(shù)最多的元素是________。(填名稱)
(1)它位于第________族。
(2)核外電子排布式是________。
(3)它有________個(gè)能層,________個(gè)能級(jí),________種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子。
(4)價(jià)電子排布式________,價(jià)電子排布圖________。
(5)屬于________分區(qū)。
3.為什么一個(gè)原子的逐級(jí)電離能是逐漸增大的?
4.為什么鎂的第一電離能比鋁的大,磷的第一電離能比硫的大?
5.為什么Na容易形成+1價(jià)離子,而Mg、Al易形成+2價(jià)、+3價(jià)離子?
提示: 1.H、C、O、P、Fe
2.鉻 (1)ⅥB (2)1s22s22p63s23p63d54s1
(3)4 7 24
(4)3d54s1
(5)d
3.隨著電子的逐個(gè)失去,陽離子所帶的正電荷數(shù)越來越大,再要失去一個(gè)電子需克服的電性吸力也越來越大,消耗的能量越來越多。
4.Mg:1s22s22p63s2 P:1s22s22p63s23p3。鎂原子、磷原子最外層能級(jí)中,電子處于全滿或半滿狀態(tài),相對(duì)比較穩(wěn)定,失電子較難。如此相同觀點(diǎn)可以解釋N的第一電離能大于O,Zn的第一電離能大于Ga。
5.Na的I1比I2小很多,電離能差值很大,說明失去第一個(gè)電子比失去第二個(gè)電子容易得多,所以Na容易失去一個(gè)電子形成+1價(jià)離子;Mg的I1和I2相差不多,而I2比I3小很多,所以Mg容易失去兩個(gè)電子形成+2價(jià)離子;Al的I1、I2、I3相差不多,而I3比I4小很多,所以Al容易失去三個(gè)電子形成+3價(jià)離子。而電離能的突躍變化,說明核外電子是分能層排布的。
1.某元素的原子序數(shù)為29,試問:
(1)寫出該元素的名稱及元素符號(hào)。
(2)畫出該元素基態(tài)原子的電子排布式。
(3)它有多少個(gè)電子層?有多少個(gè)能級(jí)?
(4)它的價(jià)電子構(gòu)型是什么?
(5)它屬于第幾周期?第幾族?主族還是副族?屬于哪一個(gè)分區(qū)?
(6)它有多少個(gè)未成對(duì)電子?
解析: 29號(hào)元素為銅(Cu)元素,其原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,故有四個(gè)電子層,七個(gè)能級(jí),價(jià)電子排布為3d104s1,屬于第ⅠB族,為ds區(qū)。其價(jià)電子的電子排布圖為 ,故有一個(gè)未成對(duì)電子。
答案: (1)銅 Cu
(2)1s22s22p63s23p63d104s1
(3)4個(gè)電子層 7個(gè)能級(jí)
(4)3d104s1
(5)第4周期?、馚族 副族 ds區(qū)
(6)有1個(gè)未成對(duì)電子
2.下表列出了某短周期元素R的各級(jí)電離能數(shù)據(jù)(用I1、I2……表示,單位為kJmol-1)。
I1
I2
I3
I4
……
R
740
1 500
7 700
10 500
……
下列關(guān)于元素R的判斷中一定正確的是( )
A.R的最高正價(jià)為+3價(jià)
B.R元素位于元素周期表中第ⅡA族
C.R元素的原子最外層共有4個(gè)電子
D.R元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s2
解析: 由表中數(shù)據(jù)I3?I2知其最高正價(jià)為+2價(jià),R元素位于ⅡA族,最外層有2個(gè)電子,R不一定是Be元素。
答案: B
3.下列說法中正確的是( )
A.第三周期所含元素中鈉的第一電離能最小
B.鋁的第一電離能比鎂的第一電離能大
C.在所有元素中,氟的第一電離能最大
D.鉀的第一電離能比鎂的第一電離能大
解析: 同周期中堿金屬元素的第一電離能最小,稀有氣體元素的最大,故A正確,C不正確;由于Mg的外圍電子排布式為3s2,而Al的外圍電子排布式為3s23p1,故鋁的第一電離能小于鎂的;D中鉀比鎂更易失電子,鉀的第一電離能小于鎂的。
答案: A
4.電負(fù)性的大小也可以作為判斷元素金屬性和非金屬性強(qiáng)弱的尺度。下列關(guān)于電負(fù)性的變化規(guī)律正確的是( )
A.同周期元素從左到右,元素的電負(fù)性逐漸變大
B.周期表從上到下,元素的電負(fù)性逐漸變大
C.電負(fù)性越大,金屬性越強(qiáng)
D.電負(fù)性越小,非金屬性越強(qiáng)
解析: 利用同周期從左至右元素電負(fù)性逐漸增大,同主族從上至下元素電負(fù)性逐漸減小的規(guī)律來判斷。
答案: A
5.根據(jù)信息回答下列問題:
(1)如圖是部分元素原子的第一電離能I1隨原子序數(shù)變化的曲線圖(其中12號(hào)至17號(hào)元素的有關(guān)數(shù)據(jù)缺失)。
①認(rèn)真分析圖中同周期元素第一電離能的變化規(guī)律,推斷Na~Ar元素中,Al的第一電離能的大小范圍為________
Mg>Ca,最小范圍應(yīng)為0.9~1.5。
③根據(jù)已知條件及表中數(shù)值:Li3N電負(fù)性差值為2.0,大于1.7形成離子鍵,為離子化合物;BeCl2、AlCl3、SiC電負(fù)性差值分別為1.5、1.5、0.7,均小于1.7,形成共價(jià)鍵,為共價(jià)化合物。共價(jià)化合物和離子化合物最大的區(qū)別在于熔融狀態(tài)下能否導(dǎo)電。離子化合物在熔融狀態(tài)下以離子形式存在,可以導(dǎo)電,但共價(jià)化合物卻不能。
答案: (1)①Na Mg?、谖濉、馎
(2)①隨著原子序數(shù)的遞增,元素的電負(fù)性與原子半徑一樣呈周期性變化?、?.9~1.5
③Ⅰ.A?、?B、C、D 測(cè)定各物質(zhì)在熔融狀態(tài)下能否導(dǎo)電,若導(dǎo)電則為離子化合物,反之則為共價(jià)化合物
電負(fù)性的應(yīng)用
1.(1)[xx新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ,37(2)]基態(tài)Fe原子有________個(gè)未成對(duì)電子,F(xiàn)e3+的電子排布式為 ________。
(2)[xx新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ,37(1)]周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序數(shù)依次增大。a的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同,b的價(jià)電子層中的未成對(duì)電子有3個(gè),c的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍,d與c同族;e的最外層只有1個(gè)電子,但次外層有18個(gè)電子。b、c、d中第一電離能最大的是______(填元素符號(hào)),e的價(jià)層電子軌道示意圖為________。
(3)[xx新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ,37(1)]基態(tài)Si原子中,電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為______,該能層具有的原子軌道數(shù)為______、電子數(shù)為________。
(4)[xx新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ,37(1)]Ni2+的價(jià)層電子排布圖為__________。
(5)[xx新課標(biāo)全國(guó)卷,37(3)]Se原子序數(shù)為________,其核外M層電子的排布式為__________。
(6)[xx新課標(biāo)全國(guó)卷,37(2)]基態(tài)B原子的電子排布式為________。
答案: (1)4 1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
(2)N
(3)M 9 4
(4)
↓↑
↓↑
↓↑
↑
↑
(5)34 3s23p63d10 (6)1s22s22p1
2.(1)[xx安徽理綜,25(1)]Na位于元素周期表第________周期第________族;S的基態(tài)原子核外有________個(gè)未成對(duì)電子;Si的基態(tài)原子核外電子排布式為________。
(2)[xx四川理綜,8(1)]X、Y、Z、R為前四周期元素,且原子序數(shù)依次增大。XY2是紅棕色氣體;X與氫元素可形成XH3;Z基態(tài)原子的M層與K層電子數(shù)相等;R2+離子的3d軌道中有9個(gè)電子。Y基態(tài)原子的電子排布式是________;Z所在周期中第一電離能最大的主族元素是________。
(3)[xx福建理綜,31(2)]基態(tài)銅原子的核外電子排布式為________。
(4)[xx福建理綜,30(2)]基態(tài)Mn2+的核外電子排布式為________。
(5)[xx浙江自選,15(1)]可正確表示原子軌道的是____。
A.2s B.2d
C.3pz D.3f
(6)[xx浙江自選,15(2)]寫出基態(tài)鎵(Ga)原子的電子排布式:
__________________________。
答案: (1)三 ⅠA 2 1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2
(2)1s22s22p4 Cl
(3)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
(4)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
(5)AC
(6)1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1
3.(1)[xx新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ,37(2)]前四周期原子序數(shù)依次增大的元素A、B、C、D中,A和B的價(jià)電子層中未成對(duì)電子均只有1個(gè),并且A-和B+的電子數(shù)相差為8;與B位于同一周期的C和D,它們價(jià)電子層中的未成對(duì)電子數(shù)分別為4和2,且原子序數(shù)相差為2。四種元素中第一電離能最小的是________,電負(fù)性最大的是__________。(填元素符號(hào))
(2)[xx新課標(biāo)全國(guó)卷,37(2)]原子的第一電離能是指氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量,O、S、Se原子的第一電離能由大到小的順序?yàn)開_______。
答案: (1)K F
(2)O>S>Se
4.(1)[xx山東理綜,32(3)]第一電離能介于B、N之間的第二周期元素有____________種。
(2)[xx安徽理綜,25(1)(2)]X、Y、Z、W是元素周期表中原子序數(shù)依次增大的四種短周期元素,已知X的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物化學(xué)式為H2XO3,Z的基態(tài)原子最外層電子排布式為3s23p1,W的一種核素的質(zhì)量數(shù)為28,中子數(shù)為14。
則:①W位于元素周期表第________周期第________族;W的原子半徑比X的________(填“大”或“小”)。
②Z的第一電離能比W的________(填“大”或“小”)。
(3)[xx福建理綜,31(1)]依據(jù)第2周期元素第一電離能的變化規(guī)律,參照?qǐng)D中B、F元素的位置,用小黑點(diǎn)標(biāo)出C、N、O三種元素的相對(duì)位置。
(4)[xx安徽理綜,25(2)]已知X的基態(tài)原子L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的2倍,Y的基態(tài)原子最外層電子排布式為nsnnpn+2,則X的電負(fù)性比Y的________(填“大”或“小”)。
(5)[xx福建理綜,30(2)]C、N、O三種元素第一電離能從大到小的順序是________。
(6)[xx山東理綜,32(2)]Ni是元素周期表中第28號(hào)元素,第二周期基態(tài)原子未成對(duì)電子數(shù)與Ni相同且電負(fù)性最小的元素是________。
答案: (1)3 (2)①三?、鬉 大?、谛?
(3)
(4)小 (5)N>O>C (6)C(碳)
第2講 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
考點(diǎn)一 共價(jià)鍵
1.本質(zhì):在原子之間形成共用電子對(duì)。
2.特征:具有飽和性和方向性。
3.分類
分類依據(jù)
類型
形成共價(jià)鍵的原子軌道重疊方式
σ鍵
電子云“頭碰頭”重疊
π鍵
電子云“肩并肩”重疊
形成共價(jià)鍵的電子對(duì)是否偏移
極性鍵
共用電子對(duì)發(fā)生偏移
非極性鍵
共用電子對(duì)不發(fā)生偏移
原子間共用電子對(duì)的數(shù)目
單鍵
原子間有一對(duì)共用電子對(duì)
雙鍵
原子間有兩對(duì)共用電子對(duì)
三鍵
原子間有三對(duì)共用電子對(duì)
4.鍵參數(shù)
(1)概念
鍵參數(shù)—
(2)鍵參數(shù)對(duì)分子性質(zhì)的影響
(3)鍵參數(shù)與分子穩(wěn)定性的關(guān)系
鍵能越大,鍵長(zhǎng)越短,分子越穩(wěn)定。
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“”)
(1)共價(jià)鍵的成鍵原子只能是非金屬原子( )
(2)在任何情況下,都是σ鍵比π鍵強(qiáng)度大( )
(3)在所有分子中都存在化學(xué)鍵( )
(4)H2分子中的共價(jià)鍵不具有方向性( )
(5)分子的穩(wěn)定性與分子間作用力的大小無關(guān)( )
(6)碳碳雙鍵的鍵能是碳碳單鍵鍵能的2倍( )
(7)σ鍵能單獨(dú)形成,而π鍵一定不能單獨(dú)形成( )
(8)σ鍵可以繞鍵軸旋轉(zhuǎn),π鍵一定不能繞鍵軸旋轉(zhuǎn)( )
2.根據(jù)價(jià)鍵理論分析氮?dú)夥肿又械某涉I情況。
3.試根據(jù)下表回答問題。
某些共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)數(shù)據(jù)如下所示:
共價(jià)鍵
鍵長(zhǎng)(nm)
C—C
0.154
C===C
0.134
CC
0.120
C—O
0.143
C===O
0.122
N—N
0.146
N===N
0.120
NN
0.110
根據(jù)表中有關(guān)數(shù)據(jù),你能推斷出影響共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)的因素主要有哪些?其影響的結(jié)果怎樣?
提示: 1.(1) (2) (3) (4)√ (5)√ (6) (7)√ (8)√
2.氮原子各自用三個(gè)p軌道分別跟另一個(gè)氮原子形成一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵。
3.原子半徑、原子間形成共用電子對(duì)數(shù)目。形成相同數(shù)目的共用電子對(duì),原子半徑越小,共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短;原子半徑相同,形成共用電子對(duì)數(shù)目越多,鍵長(zhǎng)越短。
1.下列物質(zhì)中,只含有極性鍵的分子是__________,既含離子鍵又含共價(jià)鍵的化合物是__________;只存在σ鍵的分子是__________,同時(shí)存在σ鍵和π鍵的分子是__________。
A.N2 B.CO2 C.CH2Cl2 D.C2H4 E.C2H6 F.CaCl2
G.NH4Cl
答案: B、C G C、E A、B、D
σ鍵和π鍵的判斷方法
通過物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式,可以快速有效地判斷鍵的種類及數(shù)目;判斷成鍵方式時(shí),需掌握:共價(jià)單鍵全為σ鍵,雙鍵中有一個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵,三鍵中有一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵。
2.下列說法中正確的是( )
A.分子的鍵長(zhǎng)越長(zhǎng),鍵能越高,分子越穩(wěn)定
B.元素周期表中的ⅠA族(除H外)和ⅦA族元素的原子間不能形成共價(jià)鍵
C.水分子可表示為H—O—H,分子的鍵角為180
D.H—O鍵鍵能為462.8 kJmol-1,即18克H2O分解成H2和O2時(shí),消耗能量為2462.8 kJ
答案: B
3.結(jié)合事實(shí)判斷CO和N2相對(duì)更活潑的是____________,試用下表中的鍵能數(shù)據(jù)解釋其相對(duì)更活潑的原因:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析: 由斷開CO分子的第一個(gè)化學(xué)鍵所需要的能量[1071.9-798.9=273.0 (kJmol-1)]比斷開N2分子的第一個(gè)化學(xué)鍵所需要的能量[941.7-418.4=523.3(kJmol-1)]小,可知CO相對(duì)更活潑。
答案: CO 斷開CO分子的第一個(gè)化學(xué)鍵所需要的能量(273.0 kJmol-1)比斷開N2分子的第一個(gè)化學(xué)鍵所需要的能量(523.3 kJmol-1)小
分子的空間構(gòu)型與鍵參數(shù)
鍵長(zhǎng)、鍵能決定了共價(jià)鍵的穩(wěn)定性,鍵長(zhǎng)、鍵角決定了分子的空間構(gòu)型,一般來說,知道了多原子分子中的鍵角和鍵長(zhǎng)等數(shù)據(jù),就可確定該分子的空間幾何構(gòu)型。
考點(diǎn)二 分子的立體結(jié)構(gòu)
1.價(jià)層電子對(duì)互斥理論
(1)理論要點(diǎn)
①價(jià)層電子對(duì)在空間上彼此相距最遠(yuǎn)時(shí),排斥力最小,體系的能量最低。
②孤電子對(duì)的排斥力較大,孤電子對(duì)越多,排斥力越強(qiáng),鍵角越小。
(2)價(jià)層電子對(duì)數(shù)的確定方法
價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵電子對(duì)數(shù)+中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)
其中:a是中心原子的價(jià)電子數(shù)(陽離子要減去電荷數(shù)、陰離子要加上電荷數(shù)),b是1個(gè)與中心原子結(jié)合的原子提供的價(jià)電子數(shù),x是與中心原子結(jié)合的原子數(shù)。
(3)價(jià)層電子對(duì)互斥理論與分子構(gòu)型
電子對(duì)數(shù)
成鍵數(shù)
孤電子對(duì)數(shù)
電子對(duì)空間構(gòu)型
分子空間構(gòu)型
實(shí)例
2
2
0
直線形
直線形
CO2
3
3
0
三角形
三角形
BF3
2
1
V形
SO2
4
4
0
四面體形
正四面體形
CH4
3
1
三角錐形
NH3
2
2
V形
H2O
2.用雜化軌道理論推測(cè)分子的立體構(gòu)型
雜化類型
雜化軌道數(shù)目
雜化軌道間夾角
空間構(gòu)型
實(shí)例
sp
2
180
直線形
BeCl2
sp2
3
120
平面三角形
BF3
sp3
4
10928′
正四面體形
CH4
填表,VSEPR模型和分子(離子)立體模型的確定
提示: ① 0 2 2 直線形 直線形 sp
② 3 1 4 四面體形 直線形 sp3
③ 0 2 2 直線形 直線形 sp
④ 2 2 4 四面體形?、跣巍p3
⑤ 0 3 3 平面三角形 平面三角形 sp2
⑥ 0 3 3 平面三角形 平面三角形 sp2
⑦ 0 3 3 平面三角形 平面三角形 sp2
1.在乙烯分子中有5個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵,它們分別是 ( )
A.sp2雜化軌道形成σ鍵,未雜化的2p軌道形成π鍵
B.sp2雜化軌道形成π鍵,未雜化的2p軌道形成σ鍵
C.C—H之間是sp2雜化軌道形成σ鍵,C—C之間是未雜化的2p軌道形成π鍵
D.C—C之間是sp2雜化軌道形成σ鍵,C—H之間是未雜化的2p軌道形成π鍵
解析: 在乙烯分子中,每個(gè)碳原子的2s軌道與2個(gè)2p軌道雜化形成3個(gè)sp2雜化軌道,其中2個(gè)sp2雜化軌道分別與2個(gè)氫原子的1s軌道形成C—H σ鍵,另外1個(gè)sp2雜化軌道與另一個(gè)碳原子的sp2雜化軌道形成C—C σ鍵;2個(gè)碳原子中未參與雜化的2p軌道形成1個(gè)π鍵。
答案: A
2.在硼酸[B(OH)3]分子中,B原子與3個(gè)羥基相連,其晶體具有與石墨相似的層狀結(jié)構(gòu)。則分子中B原子雜化軌道的類型及同層分子間的主要作用力分別是( )
A.sp,范德華力 B.sp2,范德華力
C.sp2,氫鍵 D.sp3,氫鍵
解析: 由石墨的晶體結(jié)構(gòu)知C原子為sp2雜化,故B原子也為sp2雜化,但由于B(OH)3中B原子與3個(gè)羥基相連,羥基間能形成氫鍵,故同層分子間的主要作用力為氫鍵。
答案: C
3.判斷下列物質(zhì)中中心原子的雜化軌道類型
BF3______;PF3______;SO3______;SO2______;H2S______。
答案: sp2 sp3 sp2 sp2 sp3
“三種”方法判斷分子中心原子的雜化類型
1.根據(jù)雜化軌道的空間分布構(gòu)型判斷
(1)若雜化軌道在空間的分布為正四面體形或三角錐形,則分子的中心原子發(fā)生sp3雜化。
(2)若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形,則分子的中心原子發(fā)生sp2雜化。
(3)若雜化軌道在空間的分布呈直線形,則分子的中心原子發(fā)生sp雜化。
2.根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷
若雜化軌道之間的夾角為10928′,則分子的中心原子發(fā)生sp3雜化;若雜化軌道之間的夾角為120,則分子的中心原子發(fā)生sp2雜化;若雜化軌道之間的夾角為180,則分子的中心原子發(fā)生sp雜化。
3.根據(jù)等電子原理結(jié)構(gòu)相似進(jìn)行推斷,如CO2是直線形分子,CNS-、NO、N與CO2是等電子體,所以分子構(gòu)型均為直線形,中心原子均采用sp雜化。
4.下列描述中正確的是( )
A.CS2為V形的極性分子
B.ClO的空間構(gòu)型為平面三角形
C.CO的空間構(gòu)型為三角錐形
D.SiF4和SO的中心原子均為sp3雜化
解析: CS2屬于sp雜化為直線形非極性分子,A項(xiàng)錯(cuò);ClO離子中存在三對(duì)共用電子對(duì),有一個(gè)孤電子對(duì),應(yīng)為三角錐形,B項(xiàng)錯(cuò);CO中存在三對(duì)共用電子對(duì),沒有孤電子對(duì),為平面三角形,C項(xiàng)錯(cuò)誤;SiF4是正四面體形結(jié)構(gòu),SO是三角錐形結(jié)構(gòu),都為sp3雜化,D項(xiàng)正確。
答案: D
判斷中心原子雜化類型與分子構(gòu)型的方法
1.由雜化軌道數(shù)判斷
雜化軌道用來形成σ鍵和容納孤電子,所以有公式:雜化軌道數(shù)=中心原子的弧電子的對(duì)數(shù)+中心原子的σ鍵個(gè)數(shù)
代表物
雜化軌道數(shù)
中心原子雜化軌道類型
CO2
0+2=2
sp
CH2O
0+3=3
sp2
CH4
0+4=4
sp3
SO2
1+2=3
sp2
NH3
1+3=4
sp3
H2O
2+2=4
sp3
2.中心原子雜化類型和分子構(gòu)型的相互判斷
中心原子的雜化類型和分子構(gòu)型有關(guān),二者之間可以相互判斷。
分子組成(A為中心原子)
中心原子的弧電子對(duì)數(shù)
中心原子的雜化方式
分子空間構(gòu)型
示例
AB2
0
sp
直線形
BeCl2
1
sp2
V形
SO2
2
sp3
V形
H2O
AB3
0
sp2
平面三角形
BF3
1
sp3
三角錐形
NH3
AB4
0
sp3
正四面體形
CH4
考點(diǎn)三 配位鍵和配合物
1.配位鍵
由一個(gè)原子提供一對(duì)電子與另一個(gè)接受電子的原子形成的共價(jià)鍵。
2.配位鍵的表示方法
如:A→B:A表示提供孤電子對(duì)的原子,B表示接受共用電子對(duì)的原子。
3.配位化合物
(1)定義:金屬離子(或原子)與某些分子或離子(稱為配體)以配位鍵結(jié)合形成的化合物。
(2)組成
如[Cu(NH3)4]SO4
(3)形成條件
用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式標(biāo)出銀氨絡(luò)離子、四氨合銅離子中的配位鍵。
提示: [H3N→Ag←NH3]+、。
1.下列粒子中存在配位鍵的是( )
①H3O+?、赱B(OH)4]-?、跜H3COO- ④NH3?、軨H4
A.①② B.①③
C.④⑤ D.②④
答案: A
2.配位化學(xué)創(chuàng)始人維爾納發(fā)現(xiàn),取CoCl36NH3(黃色)、CoCl35NH3(紫紅色)、CoCl34NH3(綠色)和CoCl34NH3(紫色)四種化合物各1 mol,分別溶于水,加入足量硝酸銀溶液,立即產(chǎn)生氯化銀,沉淀的量分別為3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。
(1)請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)用配合物的形式寫出它們的化學(xué)式。
CoCl36NH3 ,
CoCl35NH3 ,
CoCl34NH3(綠色和紫色): 。
(2)后兩種物質(zhì)組成相同而顏色不同的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)上述配合物中,中心離子的配位數(shù)都是________。
解析: 由題意知,四種絡(luò)合物中的自由Cl-分別為3、2、1、1,則它們的化學(xué)式分別為[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl。最后兩種應(yīng)互為同分異構(gòu)體。
答案: (1)[Co(NH3)6]Cl3 [Co(NH3)5Cl]Cl2
[Co(NH3)4Cl2]Cl
(2)它們互為同分異構(gòu)體 (3)6
3.銅單質(zhì)及其化合物在很多領(lǐng)域有重要的用途,如金屬銅用來制造電線電纜,五水硫酸銅可用作殺菌劑。
(1)往硫酸銅溶液中加入過量氨水,可生成[Cu(NH3)4]2+配離子。已知NF3與NH3的空間構(gòu)型都是三角錐形,但NF3不易與Cu2+形成配離子,其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)向CuSO4溶液中加入過量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2-。不考慮空間構(gòu)型,[Cu(OH)4]2-的結(jié)構(gòu)可用示意圖表示為________________________。
(3)膽礬CuSO45H2O可寫為[Cu(H2O)4]SO4H2O,其結(jié)構(gòu)示意圖如下:
下列有關(guān)膽礬的說法正確的是( )
A.所有氧原子都采取sp3雜化
B.氧原子存在配位鍵和氫鍵兩種化學(xué)鍵
C.Cu2+的價(jià)電子排布式為3d84s1
D.膽礬中的水在不同溫度下會(huì)分步失去
答案: (1)N、F、H三種元素的電負(fù)性:F>N>H,在NF3中,共用電子對(duì)偏向F原子,偏離N原子,使得氮原子上的孤電子對(duì)難與Cu2+形成配位鍵
(2)
(3)D
4.向黃色的FeCl3溶液中加入無色的KSCN溶液,溶液變成血紅色。該反應(yīng)在有的教材中用方程式FeCl3+3KSCN===Fe(SCN)3+3KCl表示。
(1)該反應(yīng)生成物中KCl既不是難溶物、難電離物質(zhì),也不是易揮發(fā)物質(zhì),則該反應(yīng)之所以能夠進(jìn)行是由于生成了__________的Fe(SCN)3。
(2)經(jīng)研究表明,F(xiàn)e(SCN)3是配合物,F(xiàn)e3+與SCN-不僅能以1∶3的個(gè)數(shù)比配合,還可以其他個(gè)數(shù)比配合。請(qǐng)按要求填空:
①若所得Fe3+和SCN-的配合物中,主要是Fe3+與SCN-以個(gè)數(shù)比1∶1配合所得離子顯血紅色。該離子的離子符號(hào)是__________。
②若Fe3+與SCN-以個(gè)數(shù)比1∶5配合,則FeCl3與KSCN在水溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式可以表示為
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案: (1)難電離 (2)①[Fe(SCN)]2+
②FeCl3+5KSCN===K2[Fe(SCN)5]+3KCl
考點(diǎn)四 分子間作用力與分子的性質(zhì)
1.分子間作用力
(1)概念
物質(zhì)分子之間普遍存在的相互作用力,稱為分子間作用力。
(2)分類
分子間作用力最常見的是范德華力和氫鍵。
(3)強(qiáng)弱
范德華力<氫鍵<化學(xué)鍵。
(4)范德華力
范德華力主要影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、硬度等物理性質(zhì)。范德華力越強(qiáng),物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)越高,硬度越大。一般來說,組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增加,范德華力逐漸增大。
(5)氫鍵
①形成
已經(jīng)與電負(fù)性很強(qiáng)的原子形成共價(jià)鍵的氫原子(該氫原子幾乎為裸露的質(zhì)子)與另一個(gè)分子中電負(fù)性很強(qiáng)的原子之間的作用力,稱為氫鍵。
②表示方法
A—H…B
③特征
具有一定的方向性和飽和性。
④分類
氫鍵包括分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵兩種。
⑤分子間氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響
主要表現(xiàn)為使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高,對(duì)電離和溶解度等產(chǎn)生影響。
2.分子的性質(zhì)
(1)分子的極性
類型
非極性分子
極性分子
形成原因
正電中心和負(fù)電中心重合的分子
正電中心和負(fù)電中心不重合的分子
存在的共價(jià)鍵
非極性鍵或極性鍵
非極性鍵和極性鍵
分子內(nèi)原子排列
對(duì)稱
不對(duì)稱
(2)分子的溶解性
①“相似相溶”的規(guī)律:非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑,極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑。若溶劑和溶質(zhì)分子之間可以形成氫鍵,則溶質(zhì)的溶解度增大。
②隨著溶質(zhì)分子中憎水基的增大,溶質(zhì)在水中的溶解度減小。如甲醇、乙醇和水以任意比互溶,而戊醇在水中的溶解度明顯減小。
(3)等電子原理
原子總數(shù)相同,價(jià)電子數(shù)相同的分子具有相似的化學(xué)鍵特征,它們的許多性質(zhì)相似,如CO和N2。
(4)分子的手性
①手性異構(gòu):具有完全相同的組成和原子排列的一對(duì)分子,如同左手和右手一樣互為鏡像,在三維空間里不能重疊的現(xiàn)象。
②手性分子:具有手性異構(gòu)體的分子。
③手性碳原子:在有機(jī)物分子中,連有四個(gè)不同基團(tuán)或原子的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子,如
(5)無機(jī)含氧酸分子的酸性
無機(jī)含氧酸的通式可寫成(HO)mROn,如果成酸元素R相同,則n值越大,R的正電性越高,使R—O—H中O的電子向R偏移,在水分子的作用下越易電離出H+,酸性越強(qiáng),如酸性:HClOHNO2,H2SO4>H2SO3,HClO4>HClO3;又由于最高價(jià)含氧酸中,HClO4酸性最強(qiáng),故HClO4酸性最強(qiáng)。
答案: D
9.判斷含氧酸酸性強(qiáng)弱的一條經(jīng)驗(yàn)規(guī)律是含氧酸分子結(jié)構(gòu)中含非羥基氧原子數(shù)越多,該含氧酸的酸性越強(qiáng)。如下表所示:
含氧酸酸性強(qiáng)弱與非羥基氧原子數(shù)的關(guān)系
(1)亞磷酸H3PO3和亞砷酸H3AsO3分子式相似,但它們的酸性差別很大,H3PO3是中強(qiáng)酸,H3AsO3既有弱酸性又有弱堿性。由此可推出它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分別為
①________________,②__________________。
(2)H3PO3和H3AsO3與過量的NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是:
①________________________________________________________________________,
②________________________________________________________________________。
解析: (1)已知H3PO3為中強(qiáng)酸,H3AsO3為弱酸,依據(jù)題給信息可知H3PO3中含1個(gè)非羥基氧原子,H3AsO3中不含非羥基氧原子。(2)與過量NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式的書寫,需得知H3PO3和H3AsO3分別為幾元酸,從題給信息可知,含氧酸分子結(jié)構(gòu)中含幾個(gè)羥基氫,則該酸為幾元酸。故H3PO3為二元酸,H3AsO3為三元酸。
(2)①H3PO3+2NaOH===Na2HPO3+2H2O
②H3AsO3+3NaOH===Na3AsO3+3H2O
無機(jī)含氧酸分子之所以能顯示酸性,是因?yàn)槠浞肿又泻小狾H,而—OH上的H原子在水分子的作用下能夠變成H+而顯示一定的酸性。如HNO3、H2SO4的結(jié)構(gòu)式分別是。
1.(1)[xx新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ,37(2)(3)](1)a和其他元素形成的二元共價(jià)化合物中,分子呈三角錐形,該分子的中心原子的雜化方式為___
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