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2019-2020年高考化學一輪復習《物質結構與性質》同步練習
1.能層與能級
2.原子軌道
原子軌道
3.基態(tài)原子核外電子排布依據
(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最低狀態(tài)。
如圖為構造原理示意圖,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個原子軌道里最多容納2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)先單獨占據一個軌道,且自旋方向相同。
洪特規(guī)則特例:當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,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)生電子躍遷時會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對嗎?若不對請糾正。
2.請用核外電子排布的相關規(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種不同化學用語。
(1)鐵原子最外層電子數為________,鐵在發(fā)生化學反應時,參加反應的電子可能是____________________________________________________________。
(2)請你通過比較、歸納,分別說出3種不同化學用語所能反映的粒子結構信息。
提示: 1.不對,應為[Ar]3d104s1。
2.26Fe價層電子的電子排布式為3d64s2,Fe3+價層電子的電子排布式為3d5,Fe2+價層電子的電子排布式為3d6。根據“能量相同的軌道處于全空、全滿和半滿時能量最低”的原則,3d5處于半滿狀態(tài),結構更為穩(wěn)定,所以Fe3+較Fe2+更為穩(wěn)定。
3.(1)2 4s上的2個電子和3d上的1個電子
(2)結構示意圖:能直觀地反映核內的質子數和核外的電子層數及各能層上的電子數。電子排布式:能直觀地反映核外電子的能層、能級和各能級上的電子數。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化電子排布式
原子
電子排布式
簡化電子排布式
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.當出現d軌道時,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,仍把(n-1)d放在ns前,如Fe:1s22s22p63s23p63d64s2正確,
Fe:1s22s22p63s23p64s23d6錯誤。
2.基態(tài)原子失電子的順序:以Fe為例,FeFe2+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處于半充滿結構,穩(wěn)定,失去一個電子吸收能量多。
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)質量數為37的氯原子符號為__________。
(2)S2-的結構示意圖__________。
(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__________,價電子排布式__________,價電子排布圖________________。
5.A、B、C、D、E、F代表6種元素。請?zhí)羁眨?
(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、能級和各能級上的電子數,但不能表示原子核的情況,也不能表示各個電子的運動狀態(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.價電子排布式:如Fe原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,價電子排布式為3d64s2。價電子排布式能反映基態(tài)原子的能層數和參與成鍵的電子數以及最外層電子數。
考點二 原子結構與元素性質
1.元素周期表中每周期所含元素種數
周期
元素種數
各周期增加的能級
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)與原子的價電子排布的關系
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、電負性
①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)正離子所需的最低能量。
②電負性
用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小。
(2)原子結構與元素性質的遞變規(guī)律
項目
同周期(從左→右)
同主族(從上→下)
原子核外電子排布
能層數相同,最外層電子數依次增多
最外層電子數相同,能層數依次遞增
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
元素的電負性
依次增大
依次減小
(3)對角線規(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相似,如。
1.前四周期中,未成對電子數與周期數相等的元素有________。
2.第四周期中,未成對電子數最多的元素是________。(填名稱)
(1)它位于第________族。
(2)核外電子排布式是________。
(3)它有________個能層,________個能級,________種運動狀態(tài)不同的電子。
(4)價電子排布式________,價電子排布圖________。
(5)屬于________分區(qū)。
3.為什么一個原子的逐級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價離子,而Mg、Al易形成+2價、+3價離子?
提示: 1.H、C、O、P、Fe
2.鉻 (1)ⅥB (2)1s22s22p63s23p63d54s1
(3)4 7 24
(4)3d54s1
(5)d
3.隨著電子的逐個失去,陽離子所帶的正電荷數越來越大,再要失去一個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、磷原子最外層能級中,電子處于全滿或半滿狀態(tài),相對比較穩(wěn)定,失電子較難。如此相同觀點可以解釋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,說明失去第一個電子比失去第二個電子容易得多,所以Na容易失去一個電子形成+1價離子;Mg的I1和I2相差不多,而I2比I3小很多,所以Mg容易失去兩個電子形成+2價離子;Al的I1、I2、I3相差不多,而I3比I4小很多,所以Al容易失去三個電子形成+3價離子。而電離能的突躍變化,說明核外電子是分能層排布的。
1.某元素的原子序數為29,試問:
(1)寫出該元素的名稱及元素符號。
(2)畫出該元素基態(tài)原子的電子排布式。
(3)它有多少個電子層?有多少個能級?
(4)它的價電子構型是什么?
(5)它屬于第幾周期?第幾族?主族還是副族?屬于哪一個分區(qū)?
(6)它有多少個未成對電子?
解析: 29號元素為銅(Cu)元素,其原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,故有四個電子層,七個能級,價電子排布為3d104s1,屬于第ⅠB族,為ds區(qū)。其價電子的電子排布圖為 ,故有一個未成對電子。
答案: (1)銅 Cu
(2)1s22s22p63s23p63d104s1
(3)4個電子層 7個能級
(4)3d104s1
(5)第4周期?、馚族 副族 ds區(qū)
(6)有1個未成對電子
2.下表列出了某短周期元素R的各級電離能數據(用I1、I2……表示,單位為kJmol-1)。
I1
I2
I3
I4
……
R
740
1 500
7 700
10 500
……
下列關于元素R的判斷中一定正確的是( )
A.R的最高正價為+3價
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: 由表中數據I3?I2知其最高正價為+2價,R元素位于ⅡA族,最外層有2個電子,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.電負性的大小也可以作為判斷元素金屬性和非金屬性強弱的尺度。下列關于電負性的變化規(guī)律正確的是( )
A.同周期元素從左到右,元素的電負性逐漸變大
B.周期表從上到下,元素的電負性逐漸變大
C.電負性越大,金屬性越強
D.電負性越小,非金屬性越強
解析: 利用同周期從左至右元素電負性逐漸增大,同主族從上至下元素電負性逐漸減小的規(guī)律來判斷。
答案: A
5.根據信息回答下列問題:
(1)如圖是部分元素原子的第一電離能I1隨原子序數變化的曲線圖(其中12號至17號元素的有關數據缺失)。
①認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,最小范圍應為0.9~1.5。
③根據已知條件及表中數值:Li3N電負性差值為2.0,大于1.7形成離子鍵,為離子化合物;BeCl2、AlCl3、SiC電負性差值分別為1.5、1.5、0.7,均小于1.7,形成共價鍵,為共價化合物。共價化合物和離子化合物最大的區(qū)別在于熔融狀態(tài)下能否導電。離子化合物在熔融狀態(tài)下以離子形式存在,可以導電,但共價化合物卻不能。
答案: (1)①Na Mg ②五?、馎
(2)①隨著原子序數的遞增,元素的電負性與原子半徑一樣呈周期性變化?、?.9~1.5
③Ⅰ.A?、?B、C、D 測定各物質在熔融狀態(tài)下能否導電,若導電則為離子化合物,反之則為共價化合物
電負性的應用
1.(1)[xx新課標全國卷Ⅰ,37(2)]基態(tài)Fe原子有________個未成對電子,Fe3+的電子排布式為 ________。
(2)[xx新課標全國卷Ⅱ,37(1)]周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序數依次增大。a的核外電子總數與其周期數相同,b的價電子層中的未成對電子有3個,c的最外層電子數為其內層電子數的3倍,d與c同族;e的最外層只有1個電子,但次外層有18個電子。b、c、d中第一電離能最大的是______(填元素符號),e的價層電子軌道示意圖為________。
(3)[xx新課標全國卷Ⅰ,37(1)]基態(tài)Si原子中,電子占據的最高能層符號為______,該能層具有的原子軌道數為______、電子數為________。
(4)[xx新課標全國卷Ⅱ,37(1)]Ni2+的價層電子排布圖為__________。
(5)[xx新課標全國卷,37(3)]Se原子序數為________,其核外M層電子的排布式為__________。
(6)[xx新課標全國卷,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________個未成對電子;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層電子數相等;R2+離子的3d軌道中有9個電子。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新課標全國卷Ⅱ,37(2)]前四周期原子序數依次增大的元素A、B、C、D中,A和B的價電子層中未成對電子均只有1個,并且A-和B+的電子數相差為8;與B位于同一周期的C和D,它們價電子層中的未成對電子數分別為4和2,且原子序數相差為2。四種元素中第一電離能最小的是________,電負性最大的是__________。(填元素符號)
(2)[xx新課標全國卷,37(2)]原子的第一電離能是指氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉化為氣態(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為________。
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依次增大的四種短周期元素,已知X的最高價氧化物對應的水化物化學式為H2XO3,Z的基態(tài)原子最外層電子排布式為3s23p1,W的一種核素的質量數為28,中子數為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)]依據第2周期元素第一電離能的變化規(guī)律,參照圖中B、F元素的位置,用小黑點標出C、N、O三種元素的相對位置。
(4)[xx安徽理綜,25(2)]已知X的基態(tài)原子L層電子數是K層電子數的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號元素,第二周期基態(tài)原子未成對電子數與Ni相同且電負性最小的元素是________。
答案: (1)3 (2)①三 ⅣA 大?、谛?
(3)
(4)小 (5)N>O>C (6)C(碳)
第2講 分子結構與性質
考點一 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
分類依據
類型
形成共價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
形成共價鍵的電子對是否偏移
極性鍵
共用電子對發(fā)生偏移
非極性鍵
共用電子對不發(fā)生偏移
原子間共用電子對的數目
單鍵
原子間有一對共用電子對
雙鍵
原子間有兩對共用電子對
三鍵
原子間有三對共用電子對
4.鍵參數
(1)概念
鍵參數—
(2)鍵參數對分子性質的影響
(3)鍵參數與分子穩(wěn)定性的關系
鍵能越大,鍵長越短,分子越穩(wěn)定。
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“”)
(1)共價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鍵強度大( )
(3)在所有分子中都存在化學鍵( )
(4)H2分子中的共價鍵不具有方向性( )
(5)分子的穩(wěn)定性與分子間作用力的大小無關( )
(6)碳碳雙鍵的鍵能是碳碳單鍵鍵能的2倍( )
(7)σ鍵能單獨形成,而π鍵一定不能單獨形成( )
(8)σ鍵可以繞鍵軸旋轉,π鍵一定不能繞鍵軸旋轉( )
2.根據價鍵理論分析氮氣分子中的成鍵情況。
3.試根據下表回答問題。
某些共價鍵的鍵長數據如下所示:
共價鍵
鍵長(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
根據表中有關數據,你能推斷出影響共價鍵鍵長的因素主要有哪些?其影響的結果怎樣?
提示: 1.(1) (2) (3) (4)√ (5)√ (6) (7)√ (8)√
2.氮原子各自用三個p軌道分別跟另一個氮原子形成一個σ鍵和兩個π鍵。
3.原子半徑、原子間形成共用電子對數目。形成相同數目的共用電子對,原子半徑越小,共價鍵的鍵長越短;原子半徑相同,形成共用電子對數目越多,鍵長越短。
1.下列物質中,只含有極性鍵的分子是__________,既含離子鍵又含共價鍵的化合物是__________;只存在σ鍵的分子是__________,同時存在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
通過物質的結構式,可以快速有效地判斷鍵的種類及數目;判斷成鍵方式時,需掌握:共價單鍵全為σ鍵,雙鍵中有一個σ鍵和一個π鍵,三鍵中有一個σ鍵和兩個π鍵。
2.下列說法中正確的是( )
A.分子的鍵長越長,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,消耗能量為2462.8 kJ
答案: B
3.結合事實判斷CO和N2相對更活潑的是____________,試用下表中的鍵能數據解釋其相對更活潑的原因:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析: 由斷開CO分子的第一個化學鍵所需要的能量[1071.9-798.9=273.0 (kJmol-1)]比斷開N2分子的第一個化學鍵所需要的能量[941.7-418.4=523.3(kJmol-1)]小,可知CO相對更活潑。
答案: CO 斷開CO分子的第一個化學鍵所需要的能量(273.0 kJmol-1)比斷開N2分子的第一個化學鍵所需要的能量(523.3 kJmol-1)小
分子的空間構型與鍵參數
鍵長、鍵能決定了共價鍵的穩(wěn)定性,鍵長、鍵角決定了分子的空間構型,一般來說,知道了多原子分子中的鍵角和鍵長等數據,就可確定該分子的空間幾何構型。
考點二 分子的立體結構
1.價層電子對互斥理論
(1)理論要點
①價層電子對在空間上彼此相距最遠時,排斥力最小,體系的能量最低。
②孤電子對的排斥力較大,孤電子對越多,排斥力越強,鍵角越小。
(2)價層電子對數的確定方法
價層電子對數=σ鍵電子對數+中心原子上的孤電子對數
其中:a是中心原子的價電子數(陽離子要減去電荷數、陰離子要加上電荷數),b是1個與中心原子結合的原子提供的價電子數,x是與中心原子結合的原子數。
(3)價層電子對互斥理論與分子構型
電子對數
成鍵數
孤電子對數
電子對空間構型
分子空間構型
實例
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分子的立體構型
雜化類型
雜化軌道數目
雜化軌道間夾角
空間構型
實例
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:?、佟? 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 Ⅴ形 sp3
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σ鍵和1個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,每個碳原子的2s軌道與2個2p軌道雜化形成3個sp2雜化軌道,其中2個sp2雜化軌道分別與2個氫原子的1s軌道形成C—H σ鍵,另外1個sp2雜化軌道與另一個碳原子的sp2雜化軌道形成C—C σ鍵;2個碳原子中未參與雜化的2p軌道形成1個π鍵。
答案: A
2.在硼酸[B(OH)3]分子中,B原子與3個羥基相連,其晶體具有與石墨相似的層狀結構。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: 由石墨的晶體結構知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.根據雜化軌道的空間分布構型判斷
(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.根據等電子原理結構相似進行推斷,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離子中存在三對共用電子對,有一個孤電子對,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是正四面體形結構,SO是三角錐形結構,都為sp3雜化,D項正確。
答案: D
判斷中心原子雜化類型與分子構型的方法
1.由雜化軌道數判斷
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=中心原子的弧電子的對數+中心原子的σ鍵個數
代表物
雜化軌道數
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型的相互判斷
中心原子的雜化類型和分子構型有關,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數
中心原子的雜化方式
分子空間構型
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共價鍵。
2.配位鍵的表示方法
如:A→B:A表示提供孤電子對的原子,B表示接受共用電子對的原子。
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)以配位鍵結合形成的化合物。
(2)組成
如[Cu(NH3)4]SO4
(3)形成條件
用結構簡式標出銀氨絡離子、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+ ②[B(OH)4]-?、跜H3COO-?、躈H3 ⑤CH4
A.①② B.①③
C.④⑤ D.②④
答案: A
2.配位化學創(chuàng)始人維爾納發(fā)現,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,立即產生氯化銀,沉淀的量分別為3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。
(1)請根據實驗事實用配合物的形式寫出它們的化學式。
CoCl36NH3 ,
CoCl35NH3 ,
CoCl34NH3(綠色和紫色): 。
(2)后兩種物質組成相同而顏色不同的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)上述配合物中,中心離子的配位數都是________。
解析: 由題意知,四種絡合物中的自由Cl-分別為3、2、1、1,則它們的化學式分別為[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl。最后兩種應互為同分異構體。
答案: (1)[Co(NH3)6]Cl3 [Co(NH3)5Cl]Cl2
[Co(NH3)4Cl2]Cl
(2)它們互為同分異構體 (3)6
3.銅單質及其化合物在很多領域有重要的用途,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-。不考慮空間構型,[Cu(OH)4]2-的結構可用示意圖表示為________________________。
(3)膽礬CuSO45H2O可寫為[Cu(H2O)4]SO4H2O,其結構示意圖如下:
下列有關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鍵
C.Cu2+的價電子排布式為3d84s1
D.膽礬中的水在不同溫度下會分步失去
答案: (1)N、F、H三種元素的電負性:F>N>H,在NF3中,共用電子對偏向F原子,偏離N原子,使得氮原子上的孤電子對難與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。該反應在有的教材中用方程式FeCl3+3KSCN===Fe(SCN)3+3KCl表示。
(1)該反應生成物中KCl既不是難溶物、難電離物質,也不是易揮發(fā)物質,則該反應之所以能夠進行是由于生成了__________的Fe(SCN)3。
(2)經研究表明,Fe(SCN)3是配合物,Fe3+與SCN-不僅能以1∶3的個數比配合,還可以其他個數比配合。請按要求填空:
①若所得Fe3+和SCN-的配合物中,主要是Fe3+與SCN-以個數比1∶1配合所得離子顯血紅色。該離子的離子符號是__________。
②若Fe3+與SCN-以個數比1∶5配合,則FeCl3與KSCN在水溶液中發(fā)生反應的化學方程式可以表示為
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案: (1)難電離 (2)①[Fe(SCN)]2+
②FeCl3+5KSCN===K2[Fe(SCN)5]+3KCl
考點四 分子間作用力與分子的性質
1.分子間作用力
(1)概念
物質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,組成和結構相似的物質,隨著相對分子質量的增加,范德華力逐漸增大。
(5)氫鍵
①形成
已經與電負性很強的原子形成共價鍵的氫原子(該氫原子幾乎為裸露的質子)與另一個分子中電負性很強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
氫鍵包括分子內氫鍵和分子間氫鍵兩種。
⑤分子間氫鍵對物質性質的影響
主要表現為使物質的熔、沸點升高,對電離和溶解度等產生影響。
2.分子的性質
(1)分子的極性
類型
非極性分子
極性分子
形成原因
正電中心和負電中心重合的分子
正電中心和負電中心不重合的分子
存在的共價鍵
非極性鍵或極性鍵
非極性鍵和極性鍵
分子內原子排列
對稱
不對稱
(2)分子的溶解性
①“相似相溶”的規(guī)律:非極性溶質一般能溶于非極性溶劑,極性溶質一般能溶于極性溶劑。若溶劑和溶質分子之間可以形成氫鍵,則溶質的溶解度增大。
②隨著溶質分子中憎水基的增大,溶質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
原子總數相同,價電子數相同的分子具有相似的化學鍵特征,它們的許多性質相似,如CO和N2。
(4)分子的手性
①手性異構:具有完全相同的組成和原子排列的一對分子,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象。
②手性分子:具有手性異構體的分子。
③手性碳原子:在有機物分子中,連有四個不同基團或原子的碳原子。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:HClOHNO2,H2SO4>H2SO3,HClO4>HClO3;又由于最高價含氧酸中,HClO4酸性最強,故HClO4酸性最強。
答案: D
9.判斷含氧酸酸性強弱的一條經驗規(guī)律是含氧酸分子結構中含非羥基氧原子數越多,該含氧酸的酸性越強。如下表所示:
含氧酸酸性強弱與非羥基氧原子數的關系
(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是中強酸,H3AsO3既有弱酸性又有弱堿性。由此可推出它們的結構簡式分別為
①________________,②__________________。
(2)H3PO3和H3AsO3與過量的NaOH溶液反應的化學方程式分別是:
①________________________________________________________________________,
②________________________________________________________________________。
解析: (1)已知H3PO3為中強酸,H3AsO3為弱酸,依據題給信息可知H3PO3中含1個非羥基氧原子,H3AsO3中不含非羥基氧原子。(2)與過量NaOH溶液反應的化學方程式的書寫,需得知H3PO3和H3AsO3分別為幾元酸,從題給信息可知,含氧酸分子結構中含幾個羥基氫,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
無機含氧酸分子之所以能顯示酸性,是因為其分子中含有—OH,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的結構式分別是。
1.(1)[xx新課標全國卷Ⅱ,37(2)(3)](1)a和其他元素形成的二元共價化合物中,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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