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公开课物质结构与性质专题化学高中

原子结构与性质

l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常见元素(1~36号)原子核外电子的排布。

l了解同一周期、同一主族中元素电离能和电负性的变化规律。

化学键与物质的性质

l了解共价键的主要类型σ键和π键,能用键能、键长、键角等数据说明简单分子的某些性质(对σ键和π键之间相对强弱的比较不作要求)。

l了解极性键和非极性键,了解极性分子和非极性分子及其性质的差异。

l能根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间构型(对d轨道参与杂化和AB5型以上复杂分子或离子的空间构型不作要求)。

l了解“等电子原理”的含义,能结合实例说明“等电子原理”的应用。

l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)。

l了解NaCl型和CsCl型离子晶体的结构特征。

l能根据离子化合物的结构特征和晶格能解释离子化合物的物理性质。

l了解原子晶体的特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。

l理解金属键的含义,能用金属键的自由电子理论解释金属的一些物理性质。

l知道金属晶体的基本堆积方式,了解常见金属晶体的晶胞结构(晶体内部空隙的识别、与晶胞的边长等晶体结构参数相关的计算不作要求)。

分子间作用力与物质的性质

l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。

l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响。

l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)。

l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。

本专题考查表现为一道独立的综合题,约占12分。覆盖原子结构、分子结构、晶体结构等核心概念,知识点全面,但整体难度不大。

原子结构与性质

1.构造原理

图(1)图(2)

①根据构造原理,基态原子核外电子的排布遵循图⑴箭头所示的顺序。

②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⑵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。

2.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。

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ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素。

同主族元素,从上到下第一电离能逐渐减小。

3.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。

(1)同周期元素从左到右,电负性逐渐增大;(2)同周期元素从上到下,元素的电负性逐渐减小。

化学键与物质的性质

1.键的极性和分子的极性

2.多原子分子(离子)的立体结构

3.价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间构型

4.等电子原理及其应用

等电子体:原子数相同,价电子数也相同的微粒,如:CO和N2,CH4和NH4+;等电子体具有相似的化学键特征,性质相似。

5.简单配合物

概念

表示

条件

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。

AB

电子对给予体电子对接受体

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。

6.典型离子晶体的结构特征

NaCl型晶体

CsCl型晶体

每个Na+离子周围被六个C1—离子所包围,同样每个C1—也被六个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。

7.金属键对金属通性的解释

金属通性

解释

金属光泽

金属中的自由电子能在一定范围内自由活动,无特征能量限制,可以在较宽范围内吸收可见光并随即放出,因而使金属不透明、具一定金属光泽(多数为银白色)。

导电

在外加电场的作用下,自由电子在金属内部发生定向运动,形成电流。

导热

自由电子把能量从温度高的区域传到温度低的区域,从而使整块金属达到同样的温度。

有延展性

当金属受到外力作用时,金属原子之间发生相对滑动,表现为良好的延展性。

8.金属原子在空间的堆积方式

钠、钾、铬、钨等

体心立方堆积

镁、钛、锌等

六方堆积

金、银、铜、铝等

面心立方堆积

分子间作用力与物质的性质

1.氢键对物质性质的影响

分子间氢键使物质的熔沸点升高,使物质的溶解性增强;分子内氢键一般使物质的熔沸点降低。

分子间氢键

2.几种类型的晶体的比较

晶体类型

金属晶体

离子晶体

原子晶体

分子晶体

构成微粒

金属阳离子和自由电子

阴、阳离子

原子

分子

微粒间作用力

金属键

离子键

共价键

分子间作用力

熔、沸点

随金属键强弱变化,差别较大

较高

很高

较低

硬度

随金属键强弱变化,差别较大

较大

很大

较小

导电性

良好

水溶液和熔融状态能导电

一般不导电

一般不导电

举例

所有固态金属

NaCl、CsCl、CaF2

金刚石、晶体硅、SiO2

干冰、冰、I2

HN3称为叠氮酸,常温下为无色有刺激性气味的液体。N3—也被称为类卤离子。用酸与叠氮化钠反应可制得叠氮酸。而叠氮化钠可从下列反应制得:NaNH2+N2O=NaN3+H2O。HN3、浓盐酸混合液可溶解铜、铂、金等不活泼金属,如溶解铜生成CuCl2—。铜和铂的化合物在超导和医药上有重要应用,Cu的化合物A(晶胞如图)即为超导氧化物之一,而化学式为Pt(NH3)2Cl2的化合物有两种异构体,其中B异构体具有可溶性,可用于治疗癌症。试回答下列问题:

(1)基态铜原子核外电子排布式为。

(2)元素N、S、P的第一电离能(I1)由大到小的顺序为。

(3)HN3属于晶体,N3—的空间构型是_____,与N3—互为等电子体的分子的化学式为(写1种)。NH2—的电子式为,其中心原子的杂化类型是。

(4)CuCl2—中的键型为,超导氧化物A的化学式为

(5)治癌药物B的结构简式为

[解析](1)根据铜的原子序数和构造原理可写出:1s22s22p63s23p63ds1或[Ar]3ds1

(2)同主族元素,从上到下第一电离能逐渐减小,N和P原子的外层电子构型具有较稳定的p3半满结构,第一电离能比硫的大,则N、S、P的第一电离能(I1)由大到小的顺序为:N>P>S

(3)分子,直线,CO2(N2O、CS2,写1个即可),

sp3

(4)配位键(写共价键也可)根据晶胞中顶点、面、体心的分配关系,A的化学式为YBa2Cu3O7

(5)B异构体具有可溶性,说明其为极性分子:

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[化学——选修3:物质结构与性质](15分)

N、Cu及其相关化合物用途非常广泛。回答下列问题:

(1)基态铜原子的价电子排布式为__________________。

(2)铜与钾处于同周期且最外层电子数相同,铜的熔沸点及硬度均比钾大,其原因是___________________________。

(3)NH3分子的立体构型为_________,中心原子的杂化类型是_________。

(4)N、S、P是组成蛋白质的常见元素。三种元素中第一电离能最大的是_________,电负性最小的是_________。(填元素符号)

(5)已知:Cu2O熔点为℃,CuCl熔点为℃,则可判定Cu2O为_________(填“离子晶体”或“分子晶体”,下同),CuCl为_________。

(6)氮与铜形成的一种化合物的晶胞结构如图所示。

与每个Cu原子紧邻的Cu原子有_________个,阿伏加德罗常数的数值为NA,该晶体的密度为_________(列出计算式)g·cm-3。

(1)3ds1(2分)

(2)铜原子半径较小且价电子数较多,金属键更强(2分)

(3)三角锥形(1分)sp3(1分)

(4)N(1分)P(1分)

(5)离子晶体(1分)分子晶体(1分)

(6)8(2分)

(3分)

(1)铜是29号元素,基态铜原子的价电子排布式为3ds1,故答案为:3ds1。

(2)铜与钾处于同周期且最外层电子数相同,铜的熔沸点及硬度均比钾大,其原因是:铜原子半径较小且价电子数较多,金属键更强,故答案为:铜原子半径较小且价电子数较多,金属键更强。

(3)NH3中孤对电子数为1,N原子的杂化类型是sp3,分子的立体构型为三角锥形,故答案为:三角锥形;sp3。

(4)N原子2p轨道处于半充满状态,能量低,故第一电离能最大,同周期随着原子序数增大电负性增大,同主族自上而下电负性减小,故P元素的电负性最小,故答案为:N;P。

(5)根据熔点大小可判断,Cu2O为离子晶体,CuCl为分子晶体,故答案为:离子晶体;分子晶体。

(6)由图可知,Cu原子都在棱上,与每个Cu原子紧邻的Cu原子有8个,在立方晶胞中,顶点粒子占1/8,棱上粒子占1/4,因此一个晶胞中,Cu的数目为3,N的数目为1,该晶体的化学式为Cu3N,Cu3N的摩尔质量为g/mol,1nm=10-9m=10-7cm,密度=质量/体积=(/NA)g/(0.38×10-7cm)3=

,故答案为:8;

确定晶胞中原(离)子数目及晶体化学式:

①处于顶点的微粒,同时为8个晶胞所共享,每个微粒有1/8属于该晶胞;

②处于棱上的微粒,同时为4个晶胞所共享,每个微粒有1/4属于该晶胞;

③处于面上的微粒,同时为2个晶胞所共享,每个微粒有1/2属于该晶胞;

④处于晶胞内部的微粒,完全属于该晶胞。

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