高考化學 專題二十五 物質結構與性質課件.ppt

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原子結構與性質 一 原子結構1 基態(tài)原子核外電子排布 1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f 2n2 2 原子軌道 球形對稱 啞鈴形 1 3 5 7 ns np nd nf 相等 相等 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造原理 使整個原子的能量處于 基態(tài)原子核外電子在原子軌道上排布順序 1s 2s 最低狀態(tài) 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 2 泡利原理1個原子軌道里最多容納個電子 且自旋方向相反 3 洪特規(guī)則電子排布在同一能級的不同軌道時 總是優(yōu)先 且自旋方向 洪特規(guī)則特例 當能量相同的原子軌道在 p6 d10 f14 p3 d5 f7 和 p0 d0 f0 狀態(tài)時 體系的能量最低 如 24Cr的電子排布式為 2 單獨占據(jù)一個軌道 相同 全滿 半滿 全空 1s22s22p63s23p63d54s1 4 基態(tài)原子核外電子排布的表示方法 1s22s22p63s23p4 Ne 3s23p4 3s23p4 5 原子核外電子的躍遷與原子光譜 1 原子的狀態(tài)和原子光譜的關系 說明 原子核外的電子發(fā)生躍遷時吸收或釋放的能量一般都以光譜形式呈現(xiàn) 最低 吸收 吸收 發(fā)射 釋放 較高 2 原子光譜原子發(fā)生時會吸收或釋放不同的光 可以用光譜儀攝取不同元素的各種元素的電子或總稱原子光譜 3 光譜分析在現(xiàn)代化學中 利用上的特征譜線來的分析方法 躍遷 吸收光譜 發(fā)射光譜 原子光譜 鑒定元素 二 原子結構與元素在周期表中的位置關系1 原子結構與周期表的關系 注意 能層數(shù) 電子層數(shù) 周期數(shù) 價電子數(shù) 主族序數(shù) 2 周期表的分區(qū)與原子的價電子排布的關系 ns1 2 ns2np1 6 n 1 d1 9ns1 2 越大 越小 減小 增大 2 電離能 1 含義第一電離能 氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的 符號 單位 2 規(guī)律 同周期 第一種元素的第一電離能 最后一種元素的第一電離能 總體呈現(xiàn)的變化趨勢 同族元素 從上至下第一電離能 同種原子 逐級電離能越來越 即I1I2I3 最低能量 I kJ mol 1 最小 最大 從左到右逐漸增大 逐漸減小 大 3 應用 判斷元素金屬性的強弱 電離能越小 金屬原子越失去電子 金屬性 反之越 判斷元素的化合價 I1 I2 表示各級電離能 如果某元素的In 1 In 則該元素的常見化合價為 n 如鈉元素I2 I1 所以鈉原子的最外層電子數(shù)為1 其化合價為 1 判斷核外電子的分層排布情況多電子原子中 元素的各級電離能逐級增大 當電離能的變化出現(xiàn)突變時 電子層數(shù)就可能發(fā)生變化 判斷原子的核外電子排布特點同周期元素從左向右 元素的第一電離能并不是逐漸增大的 當元素的核外電子排布是全空 半充滿和全充滿狀態(tài)時 第一電離能就會反常的大 容易 越強 弱 3 電負性 1 含義不同元素的原子在化合物中能力的標度 元素的電負性越大 表示其原子在化合物中的能力越 2 標準以最活潑的非金屬氟的電負性為和鋰的電負性為1 0作為相對標準 計算得出其他元素的電負性 稀有氣體未計 3 變化規(guī)律 金屬元素的電負性一般 非金屬元素的電負性一般 而位于非金屬三角區(qū)邊界的 類金屬 如鍺 銻等 的電負性則在1 8左右 它們既有金屬性又有非金屬性 在元素周期表中 同周期從左至右 元素的電負性逐漸 同主族從上至下 元素的電負性逐漸 吸引鍵合電子 吸引鍵合電子 強 4 0 小于1 8 大于1 8 增大 減小 4 應用 4 原子結構與元素性質的遞變規(guī)律 相同 依次增多 相同 依次遞增 依次減小 依次增大 依次增大的趨勢 依次減小 依次增大 依次減小 原子結構與元素性質的關系 分子結構與性質 一 共價鍵1 本質在原子之間形成共用電子對 2 特征具有飽和性和方向性 3 分類 頭碰頭 發(fā)生偏移 不發(fā)生偏移 4 鍵參數(shù) 1 鍵參數(shù)對分子性質的影響 2 鍵參數(shù)與分子穩(wěn)定性的關系鍵能越 鍵長越 分子越穩(wěn)定 大 短 穩(wěn)定性 空間構型 1 只有兩原子的電負性相差不大時 才能形成共用電子對 形成共價鍵 當兩原子的電負性相差很大 大于1 7 時 不會形成共同電子對 這時形成離子鍵 2 同種元素原子間形成的共價鍵為非極性鍵 不同種元素原子間形成的共價鍵為極性鍵 二 分子的立體結構1 雜化軌道的類型 180 直線形 120 平面三角形 109 28 正四面體形 2 價層電子對互斥理論與分子構型 直線形 直線形 三角形 三角形 四面體形 四面體形 三角錐形 V形 V形 CO2 BF3 CH4 NH3 H2O 用價層電子對互斥理論推測分子或離子的思維程序用價層電子對互斥理論推測簡單分子 ABn型 離子 AB型 空間構型的方法 3 等電子原理 1 原子總數(shù)相同 價電子總數(shù)相同的分子或離子具有相似的化學鍵特征 分子具有相似的立體構型 2 常見等電子體 三 配位鍵和配合物1 配位鍵由一個原子提供一對電子與另一個接受電子的原子形成的 2 配位鍵的表示方法A B A表示孤電子對的原子 B表示共用電子對的原子 共價鍵 提供 接受 孤電子對 有空軌道 四 分子間作用力1 概念物質分子之間存在的相互作用力 稱為分子間作用力 2 分類分子間作用力最常見的是和 3 強弱范德華力氫鍵化學鍵 4 范德華力范德華力主要影響物質的熔點 沸點 硬度等物理性質 范德華力越強 物質的熔點 沸點越高 硬度越大 一般來說 相似的物質 隨著的增加 范德華力逐漸 范德華力 氫鍵 普遍 組成和結構 相對分子質量 增大 5 氫鍵 1 形成已經(jīng)與的原子形成共價鍵的 該氫原子幾乎為裸露的質子 與另一個分子中的原子之間的作用力 稱為氫鍵 2 表示方法A H B 3 特征具有一定的性和性 4 分類氫鍵包括氫鍵和氫鍵兩種 5 分子間氫鍵對物質性質的影響主要表現(xiàn)為使物質的熔 沸點 對電離和溶解度等產(chǎn)生影響 電負性很強 氫原子 電負性很強 方向 飽和 分子內(nèi) 分子間 升高 五 分子性質1 分子的極性 重合 不重合 非極性鍵或極性鍵 非極性鍵或極性鍵 對稱 不對稱 2 溶解性 1 相似相溶 的規(guī)律非極性溶質一般能溶于 極性溶質一般能溶于 若溶劑和溶質分子之間可以形成氫鍵 則溶質的溶解度 2 相似相溶 還適用于分子結構的相似性如乙醇和水互溶 而戊醇在水中的溶解度明顯減小 3 無機含氧酸分子的酸性無機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 如酸性 HClO HClO2 HClO3 HClO4 非極性溶劑 極性溶劑 增大 判斷分子極性的思維程序 晶體結構與性質 1 四種晶體類型的比較 分子 原子 陰 陽離子 范德華力 共價鍵 金屬鍵 離子鍵 較小 很大 很大 很小 較大 較低 很高 很高 很低 較高 2 典型晶體模型 4 109 28 6 1 2 4 1 2 12 12 12 4 4 8 6 6 12 8 12 分類比較晶體的熔 沸點1 不同類型晶體的熔 沸點高低一般規(guī)律原子晶體 離子晶體 分子晶體 金屬晶體的熔 沸點差別很大 如鎢 鉑等熔 沸點很高 汞 鎵 銫等熔 沸點很低 金屬晶體一般不參與比較 2 原子晶體由共價鍵形成的原子晶體中 原子半徑小的鍵長短 鍵能大 晶體的熔 沸點高 如熔點 金剛石 石英 碳化硅 硅 3 離子晶體一般地說 陰 陽離子所帶電荷數(shù)越多 離子半徑越小 則離子間的作用力就越強 其離子晶體的熔 沸點就越高 如熔點 MgO MgCl2 NaCl CsCl 4 分子晶體 1 分子間作用力越大 物質的熔 沸點越高 具有氫鍵的分子晶體 熔 沸點反常地高 如H2O H2Te H2Se H2S 2 組成和結構相似的分子晶體 相對分子質量越大 熔 沸點越高 如SnH4 GeH4 SiH4 CH4 F2N2 CH3OH CH3CH3 4 同分異構體 支鏈越多 熔 沸點越低 例如 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 要點一基態(tài)原子核外電子排布式和軌道表示式的書寫 1 第四周期基態(tài)原子核外電子排布的特殊性在過渡金屬中 有少數(shù)元素的基態(tài)原子的電子排布對于構造原理有1個電子的偏差 這是因為能量相同的原子軌道在全充滿 如p6和d10 半充滿 如p3和d5 和全空 如p0和d0 狀態(tài)時 體系的能量較低 原子較穩(wěn)定 如第四周期中 2 基態(tài)原子核外電子排布表示方法中的注意事項 1 在寫基態(tài)原子的電子排布圖時 常出現(xiàn)以下錯誤 2 當出現(xiàn)d軌道時 雖然電子按ns n 1 d np順序填充 但在書寫電子排布式時 仍把 n 1 d放在ns前 如Fe 1s22s22p63s23p63d64s2正確 Fe 1s22s22p63s23p64s23d6錯誤 3 注意對比原子電子排布式 簡化電子排布式 元素外圍電子排布式的區(qū)別與聯(lián)系 如Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 簡化電子排布式 Ar 3d64s2 外圍電子排布式 3d64s23 根據(jù)元素周期表進行書寫如第4周期中各元素基態(tài)原子的電子排布式有如下規(guī)律 1 位于s區(qū)的 A A族分別為 Ar 4s1 Ar 4s2 2 位于p區(qū)的主族元素 Ar 3d104s24p族序數(shù) 2 0族除外 3 位于d區(qū)的副族元素 Ar 3dm4sn m n 族序數(shù) 族除外 4 位于ds區(qū)的副族元素 Ar 3d104sm m 族序數(shù) 典例示范1 2015 山東日照聯(lián)考 A B C D E F代表6種元素 請?zhí)羁?1 A元素基態(tài)原子的最外層有2個未成對電子 次外層有2個電子 其元素符號為 2 B元素的負一價離子和C元素的正一價離子的電子層結構都與氬相同 B的元素符號為 C的元素符號為 3 D元素的正三價離子的3d能級為半充滿 D的元素符號為 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層沒有成對電子 只有一個未成對電子 E的元素符號為 其基態(tài)原子的電子排布式為 5 F元素的原子的最外層電子排布式為nsnnpn 1 則n 原子中能量最高的是 電子 解析 1 A元素基態(tài)原子的次外層有2個電子 故次外層為K層 A元素有2個電子層 由題意可寫出其電子排布圖為 則該元素核外有6個電子 為碳元素 其元素符號為C 另外氧原子同樣也符合要求 其電子排布圖為 2 B C 的電子層結構都與Ar相同 即核外都有18個電子 則B為17號元素Cl C為19號元素K 3 D元素原子失去2個4s電子和1個3d電子后變成 3價離子 其原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2即26號元素鐵 4 根據(jù)題意要求 首先寫出電子排布式 1s22s22p63s23p63d104s1 該元素為29號Cu 5 s能級只有1個原子軌道 故最多只能容納2個電子 即n 2 所以元素F的原子的最外層電子排布式為2s22p3 由此可知F是N元素 根據(jù)核外電子排布的能量最低原理 可知氮原子的核外電子中的2p能級能量最高 答案 1 C或O 2 ClK 3 Fe1s22s22p63s23p63d64s2或 Ar 3d64s2 4 Cu1s22s22p63s23p63d104s1或 Ar 3d104s1 5 22p 借題發(fā)揮 核外電子的能量并不是完全按能層序數(shù)的增加而升高 不同能層的能級之間的能量高低有交錯現(xiàn)象 如E 3d E 4s E 4d E 5s E 5d E 6s E 6d E 7s E 4f E 5p E 4f E 6s 等 要點二雜化軌道類型及分子空間構型的判斷 1 由雜化軌道數(shù)判斷雜化軌道用來形成 鍵和容納孤電子對 所以有公式 雜化軌道數(shù) 中心原子的孤電子對數(shù) 中心原子的 鍵個數(shù) 2 由分子組成和分子空間構型判斷 典例示范2 2014 河南信陽期末 下列描述中正確的是 A CS2為V形的極性分子B ClO的空間構型為平面三角形C CO的空間構型為三角錐形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項錯 ClO離子中心原子Cl存在三對共用電子對 有一對孤電子 應為三角錐形 B項錯 CO中存在三對共用電子對 沒有孤電子對 為平面三角形 C項錯誤 SiF4是正四面體結構 SO是三角錐結構 都同為sp3雜化 D項正確 答案D 借題發(fā)揮 價層電子對互斥理論能預測分子的幾何構型 但不能解釋分子的成鍵情況 雜化軌道理論能解釋分子的成鍵情況 但不能預測分子的幾何構型 兩者相結合 具有一定的互補性 可達到處理問題簡便 迅速 全面的效果 要點三分子極性的判斷 1 根據(jù)所含鍵的類型及分子的空間構型判斷非極性分子 極性分子的判斷 首先看鍵是否有極性 然后再看各鍵的空間排列狀況 鍵無極性 分子必無極性 鍵有極性 各鍵空間排列均勻 使鍵的極性相互抵消 分子無極性 鍵有極性 各鍵空間排列不均勻 不能使鍵的極性相互抵消 分子有極性 共價鍵的極性與分子極性的關系可總結如下 2 根據(jù)中心原子最外層電子是否全部成鍵判斷中心原子即其他原子圍繞它成鍵的原子 分子中的中心原子最外層電子若全部成鍵 此分子一般為非極性分子 分子中的中心原子最外層電子若未全部成鍵 此分子一般為極性分子 CH4 BF3 CO2等分子中的中心原子的最外層電子均全部成鍵 它們都是非極性分子 H2O NH3 NF3等分子中的中心原子的最外層電子均未全部成鍵 含孤對電子 它們都是極性分子 典例示范3 2015 湖南岳陽質檢 已知H和O可以形成H2O和H2O2兩種化合物 試根據(jù)有關信息完成下列問題 1 水是維持生命活動所必需的一種物質 1mol冰中有 mol氫鍵 用球棍模型表示的水分子結構是 2 已知H2O2分子的結構如圖所示 H2O2分子不是直線形的 兩個氫原子猶如在半展開的書的兩面上 兩個氧原子在書脊位置上 書頁夾角為93 52 而兩個O H鍵與O O鍵的夾角均為96 52 試回答 H2O2分子的電子式是 結構式是 H2O2分子是含有 鍵和 鍵的 填 極性 或 非極性 分子 H2O2難溶于CS2 簡要說明理由 H2O2中氧元素的化合價是 簡要說明原因 解析 1 在冰中 每個水分子與周圍的4個水分子形成4個氫鍵 按 均攤法 計算 相當于每個水分子有2個氫鍵 水分子為V形結構 2 由H2O2的空間構型圖可知 H2O2是極性分子 分子內(nèi)既有極性鍵 又有非極性鍵 而CS2為非極性分子 根據(jù) 相似相溶 規(guī)律 H2O2難溶于CS2 答案 1 2 B 2 H O O H 極性非極性極性 因H2O2為極性分子 而CS2為非極性溶劑 根據(jù) 相似相溶 規(guī)律 H2O2難溶于CS2 1價因O O鍵為非極性鍵 而O H鍵為極性鍵 共用電子對偏向氧 故氧為 1價 要點四晶胞中微粒的計算方法 均攤法 典例示范4 2015 吉林高三期末 某離子晶體的晶胞結構如圖所示 X 位于立方體的頂點 Y 位于立方體的中心 試分析 1 晶體中每個Y同時吸引 個X 2 該晶體的化 3 設該晶體的摩爾質量為Mg mol 1 晶體的密度為 g cm 3 阿伏加德羅常數(shù)的值為NA 則晶體中兩個距離最近的X之間的距離為 cm 借題發(fā)揮 1 克服計算晶胞中粒子個數(shù)的思維定勢2 晶胞質量 體積及其密度的關系