(通用版)2020高考化学二轮复习题型四物质结构与性质综合题的研究(选考)逐空突破教案
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1、物质结构与性质综合题的研究(选考)常考题空1电子排布、电离能和电负性1.熟记构造原理示意图特别提醒能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时,体系的能量最低。如24Cr的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,而不是1s22s22p63s23p63d44s2。2.明确表示基态原子核外电子排布的四种方法表示方法举例电子排布式Cr:1s22s22p63s23p63d54s1简化表示式Cu:Ar3d104s1价电子排布式Fe:3d64s2电子排布图(或轨道表示式)3.元素第一电离能的递变性同周期(从左到右)
2、同主族(自上而下)第一电离能增大趋势(注意第A族、第A族的特殊性)依次减小(1)特例当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半充满(p3、d5、f7)和全充满(p6、d10、f14)的结构时,原子的能量较低,为稳定状态,该元素具有较大的第一电离能,如第一电离能:BeB;MgAl;NO;PS。(2)应用判断元素金属性的强弱电离能越小,金属越容易失去电子,金属性越强;反之越弱。判断元素的化合价如果某元素的In1In,则该元素的常见化合价为n,如钠元素I2I1,所以钠元素的化合价为1价。4.元素电负性的递变性(1)规律同周期元素从左到右,电负性依次增大;同主族元素自上而下,
3、电负性依次减小。(2)应用题组一核外电子排布规律1.高考组合题(1)2017全国卷,35(2)基态K原子中,核外电子占据的最高能层的符号是_,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为_。(2)2017全国卷,35(1)Co基态原子核外电子排布式为_。元素Mn与O中,第一电离能较大的是_,基态原子核外未成对电子数较多的是_。(3)2016全国卷,37(1)镍元素基态原子的电子排布式为_,3d能级上的未成对电子数为_。(4)2016全国卷,37(1)写出基态As原子的核外电子排布式_。(5)2016江苏,21(1)Zn2基态核外电子排布式为_。答案(1)N球形(2)1s22s22p63s23p63d74
4、s2或Ar3d74s2OMn(3)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s22(4)1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3(5)1s22s22p63s23p63d10或Ar3d102.按要求解答下列问题(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用_形象化描述。在基态14C原子中,核外存在_对自旋方向相反的电子。(2)N的基态原子核外电子排布式为_;Se的基态原子最外层有_个电子。(3)Cu、Cu2、Cu基态核外电子排布式分别为_、_、_。(4)Mg原子核外电子排布式为_;Ca原子最外层电子的能量_(填“低于”“高于”或
5、“等于”)Mg原子最外层电子的能量。(5)基态铁原子有_个未成对电子,三价铁离子的电子排布式为_。答案(1)电子云2(2)1s22s22p36(3)Cu:1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1Cu2:1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9Cu:1s22s22p63s23p63d10或Ar3d10(4)1s22s22p63s2或Ne3s2高于(5)41s22s22p63s23p63d5或Ar3d5题组二电离能、电负性的比较与判断3.高考组合题(1)2016全国卷,37(3)单质铜及镍都是由_键形成的晶体;元素铜与镍的第二电离能分别为ICu1958kJmol1、
6、INi1753kJmol1,ICuINi的原因是_。(2)2016全国卷,37(2)根据元素周期律,原子半径Ga_As,第一电离能Ga_As(填“大于”或“小于”)。(3)2017江苏,21(3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为_。(4)2017全国卷,35(2)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是_;氮元素的E1呈现异常的原因是_。答案(1)金属铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子(2)大于小于(3)HCINi。(2)同
7、周期元素从左到右原子半径逐渐减小,故原子半径Ga大于As,As原子的4p轨道处于半充满的稳定结构,所以第一电离能Ga小于As。4.元素的性质(1)原子半径:Al_Si,电负性:N_O。(填“”或“NCK常考题空2成键方式、杂化类型及立体构型的判断1.键、键的判断方法(1)由轨道重叠方式判断“头碰头”重叠为键,“肩并肩”重叠为键。(2)由共用电子对数判断单键为键;双键或三键,其中一个为键,其余为键。(3)由成键轨道类型判断s轨道形成的共价键全都是键;杂化轨道形成的共价键全部为键。2.杂化轨道和空间结构的判断方法(1)明确杂化轨道类型与分子结构的关系杂化轨道类型杂化轨道数目分子构型实例sp2直线形
8、CO2、BeCl2、HgCl2sp23平面三角形BF3、BCl3、CH2Osp34等性杂化:正四面体CH4、CCl4、NH不等性杂化:具体情况不同NH3(三角锥形)、H2S、H2O(V形)(2)应用价层电子对互斥理论判断基本观点:分子中的价层电子对(包括成键电子对和孤电子对)由于相互排斥作用,尽可能趋向彼此远离。价层电子对数的计算价层电子对数成键电子对数中心原子的孤电子对数价层电子对互斥理论在判断分子构型中的应用。价层电子对数目电子对的立体构型成键电子对数孤电子对数分子的立体构型实例2直线形20直线形CO2、C2H23三角形30三角形BF3、SO321V形SnCl2、PbCl24四面体40正四
9、面体CH4、SO、CCl4、NH31三角锥形NH3、PH322V形H2O、H2S(3)应用等电子原理判断基本观点:原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征,具有许多相近的性质。熟记下列常见的等电子体微粒通式价电子总数立体构型CO2、SCN、NO、NAX216e直线形CO、NO、SO3AX324e平面三角形SO2、O3、NOAX218eV形SO、POAX432e正四面体形PO、SO、ClOAX326e三角锥形CO、N2AX10e直线形CH4、NHAX48e正四面体形题组一键、键的判断1.高考题组合(1)2018江苏,21(4)N2分子中键与键的数目比n()n()_。(2)2017江
10、苏,21(2)丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是_,1mol丙酮分子中含有键的数目为_。(3)2015全国卷,37(3)节选CS2分子中,共价键的类型有_。答案(1)12(2)sp2和sp39NA(3)键和键解析(2)丙酮中CH3中碳原子形成4个单键,为sp3杂化,羰基中碳原子形成3个键,1个键,为sp2杂化。丙酮的结构式为有9个键(6个CH键,2个CC键,1个CO键)。题组二杂化方式、立体构型的判断2.高考题组合(1)2017全国卷,35(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为_和_。(2)2016全国卷,37(2)Ni(NH3)6SO4中阴离子的立体构型是_。(3)2016全
11、国卷,37(3)AsCl3分子的立体构型为_。(4)2017全国卷,35(3)X射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在I离子。I离子的几何构型为_,中心原子的杂化类型为_。答案(1)spsp3(2)正四面体(3)三角锥形(4)V形sp3解析(4)I离子中价层电子对数为4,中心原子为sp3杂化,有2对孤电子对,故几何构型为V形。3.按要求解答下列问题(1)已知ClO为角形,中心氯原子周围有四对价层电子。ClO中心氯原子的杂化轨道类型为_,写出一个ClO的等电子体:_。(2)H2SeO3的中心原子杂化类型是_;SeO的立体构型是_。与SeO互为等电子体的分子有(写一种物质的化学式即可)_。(3)C
12、aCN2中阴离子为CN,与CN互为等电子体的分子有N2O和_(填化学式),由此可以推知CN的立体构型为_。(4)阳离子(H3O)的立体构型为_,氧原子的杂化轨道类型为_。答案(1)sp3Cl2O(或OF2)(2)sp3三角锥形PCl3(3)CO2直线形(4)三角锥形sp3解析(1)ClO中心Cl原子周围有四对价层电子,故为sp3杂化;ClO中含有3个原子,且其价电子总数是20,与之互为等电子体的分子有Cl2O和OF2。(2)H2SeO3的中心原子的价层电子对数(62)4,所以中心原子杂化方式为sp3杂化,SeO的中心原子Se的价层电子对数(62)4,离子中有一对孤电子对,所以SeO的立体构型是
13、三角锥形。等电子体是指价电子和原子数都相等的微粒,与SeO互为等电子体的分子有PCl3。(3)CN中含有3个原子,且其价电子总数是16,与之互为等电子体的分子有N2O和CO2,而CO2的结构式是O=C=O,立体构型是直线形,等电子体结构相似,所以CN的立体构型为直线形。(4)H3O中中心原子O的价层电子对数(631)4,因而为sp3杂化,离子中有一对孤电子对,故H3O为三角锥形。4.碳与氢、氮、氧能形成多种重要物质。(1)尿素CO(NH2)2分子中碳、氮的杂化方式分别为_、_。(2)CO的立体构型是_。(3)图为嘌呤的结构,嘌呤中轨道之间的夹角1比2大,请解释原因:_。(4)图为碳的一种同素异
14、形体C60分子,每个C60分子中含有键的数目为_。(5)图为碳的另一种同素异形体金刚石的晶胞结构,D与周围4个原子形成的空间结构是_。答案(1)sp2sp3(2)平面三角形(3)1含有孤电子对,孤电子对的斥力大于成键电子对的斥力,因而夹角1比2大(4)90(5)正四面体常考题空3结构决定性质解释原因类简答题1.孤电子对对键角的影响(1)孤电子对比成键电子对的斥力大,排斥力大小顺序为LPLPLPBPBPBP(LP代表孤电子对,BP代表成键电子对)。(2)排斥力大小对键角的影响分子杂化轨道角度排斥力分析实际键角H2O10928LPLPLPBPBPBP105NH310928LPBPBPBP107CO
15、Cl2120C=O对CCl的排斥力大于CCl对CCl的排斥力形成两种键角分别为12418、111242.范德华力、氢键、共价键对物质性质的影响作用力类型范德华力氢键共价键作用微粒分子H与N、O、F原子强度比较共价键氢键范德华力影响因素组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大形成氢键元素的电负性原子半径对性质的影响影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质分子间氢键使熔、沸点升高,溶解度增大键能越大,稳定性越强3.晶体熔、沸点高低的比较(1)一般情况下,不同类型晶体的熔、沸点高低规律:原子晶体离子晶体分子晶体,如:金刚石NaClCl2;金属晶体分子晶体,如:NaCl2(金属晶体熔、沸点有
16、的很高,如钨、铂等,有的则很低,如汞等)。(2)形成原子晶体的原子半径越小、键长越短,则键能越大,其熔、沸点就越高,如:金刚石石英碳化硅晶体硅。(3)形成离子晶体的阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子键越强,熔、沸点就越高,如:MgOMgCl2,NaClCsCl。(4)金属晶体中金属离子半径越小,离子所带电荷数越多,其形成的金属键越强,金属单质的熔、沸点就越高,如AlMgNa。(5)分子晶体的熔、沸点比较规律组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,其熔、沸点就越高,如:HIHBrHCl;组成和结构不相似的分子,分子极性越大,其熔、沸点就越高,如:CON2;同分异构体分子中,支链越少,其
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