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1、高三化学一轮 物质结构与性质 学案第四讲原子结构与性质.一.认识原子核外电子运动状态，了解电子云、电子层（能层）、原子轨道（能级）的含义.1.电子云：用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图.离核越近，电子出现的机会大，电子云密度越大；离核越远，电子出现的机会小，电子云密度越小.电子层（能层）：根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，核外电子分别处于不同的电子层.原子由里向外对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P、Q.原子轨道（能级即亚层）：处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动，分别用s、p、d、f表示不同形状的轨道，s轨道呈球形
2、、p轨道呈纺锤形，d轨道和f轨道较复杂.各轨道的伸展方向个数依次为1、3、5、7.例1.下列关于氢原子电子云图的说法正确的是A.通常用小黑点来表示电子的多少，黑点密度大，电子数目大B.黑点密度大，单位体积内电子出现的机会大C.通常用小黑点来表示电子绕核作高速圆周运动D.电子云图是对运动无规律性的描述例2.下列有关认识正确的是A.各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7B.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束C.各能层含有的能级数为n -1 D.各能层含有的电子数为2n22.(构造原理）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136号元素原子核外电子
3、的排布.(1).原子核外电子的运动特征可以用电子层、原子轨道(亚层)和自旋方向来进行描述.在含有多个核外电子的原子中，不存在运动状态完全相同的两个电子.(2).原子核外电子排布原理.能量最低原理:电子先占据能量低的轨道，再依次进入能量高的轨道.泡利不相容原理:每个轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子.洪特规则:在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同.洪特规则的特例:在等价轨道的全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）、全空时(p0、d0、f0)的状态，具有较低的能量和较大的稳定性.如24Cr Ar3d54s1、29Cu Ar3d104s1.(3).掌
4、握能级交错图和1-36号元素的核外电子排布式.根据构造原理，基态原子核外电子的排布遵循图箭头所示的顺序。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。例3.表示一个原子在第三电子层上有10个电子可以写成A.310 B.3d10 C.3s23p63d2 D. 3s23p64s2 例4.下列电子排布中，原子处于激发状态的是A.1s22s22p5 B. 1s22s22p43s2 C. 1s22s22p63s23p63d44s2 D. 1s22s22p63s23
5、p63d34s2例5.下列关于价电子构型为3s23p4的粒子描述正确的是A.它的元素符号为O B.它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4C.它可与H2生成液态化合物 D.其电子排布图为： 1s 2s 2p 3s 3p例6按所示格式填写下表有序号的表格：原子序数电子排布式价层电子排布周期族171s22s22p63d54s1 B例6.1s22s22p63s23p5 .3s23p5 .3 .A .10 .2s22p6.2 .0 .24 .1s22s22p63s23p63d54s1 .4 例7.(1).砷原子的最外层电子排布式是4s24p3，在元素周期表中，砷元素位于_周期 族；最高价氧化
6、物的化学式为 ，砷酸钠的化学式是 .(2).已知下列元素在周期表中的位置，写出它们最外层电子构型和元素符号：.第4周期B族 ；.第5周期A族 .例7.(1).4 A As2O5 Na3AsO4(2).3d24s2 Ti .5S25p5 I3.元素电离能和元素电负性第一电离能：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。 (1).原子核外电子排布的周期性.随着原子序数的增加,元素原子的外围电子排布呈现周期性的变化:每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布重复出现从ns1到ns2np6的周期性变化.(2).元素第一电离能的
7、周期性变化.随着原子序数的递增，元素的第一电离能呈周期性变化:同周期从左到右，第一电离能有逐渐增大的趋势，稀有气体的第一电离能最大，碱金属的第一电离能最小；同主族从上到下，第一电离能有逐渐减小的趋势.说明：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 A 族、第 A 族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素。Be、N、Mg、P.元素第一电离能的运用：a.电离能是原子核外电子分层排布的实验验证. b.用来比较元素的金属性的强弱. I1越小，金属性越强，表征原子失电子能力强弱.(3).元素电负性的周期性变化. 元素的电负性：元素的原子在分子中吸引电子对的能
8、力叫做该元素的电负性。随着原子序数的递增，元素的电负性呈周期性变化：同周期从左到右，主族元素电负性逐渐增大；同一主族从上到下，元素电负性呈现减小的趋势.电负性的运用:a.确定元素类型(一般1.8，非金属元素；1.7，离子键；T（YCO3）,则下列判断正确的是 A.晶格能: XCO3YCO3 B.阳离子半径: X2+Y2+ C.金属性: XY D.氧化物的熔点: XOYO例16.萤石（CaF2）晶体属于立方晶系,萤石中每个Ca2+被8个F-所包围,则每个F-周围最近距离的Ca2+数目为 A.2 B.4 C.6 D.8例17.01年曾报道，硼元素和镁元素形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记
9、录.该化合物的晶体结构如图所示：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子；6个硼原子位于棱柱内，则该化合物的化学式可表示为AMgB BMgB2 CMg2B DMg3B2 镁原子，位于顶点和上下两个面心 硼原子，位于六棱柱的内部内容：共价键分子晶体原子晶体2.了解共价键的主要类型键和键，能用键能、键长、键角等数据说明简单分子的某些性质（对键和键之间相对强弱的比较不作要求）.(1).共价键的分类和判断：键（“头碰头”重叠）和键（“肩碰肩”重叠）、极性键和非极性键，还有一类特殊的共价键-配位键.(2).共价键三参数.概念对分子的影响键能拆开1mol共价键所吸收的能量（单位：kJ/mol
10、）键能越大，键越牢固，分子越稳定键长成键的两个原子核间的平均距离（单位：10-10米）键越短，键能越大，键越牢固，分子越稳定键角分子中相邻键之间的夹角(单位：度）键角决定了分子的空间构型共价键的键能与化学反应热的关系:反应热= 所有反应物键能总和所有生成物键能总和.例18.下列分子既不存在s-p 键，也不存在p-p 键的是 AHCl BHF CSO2 DSCl2 例19.下列关于丙烯（CH3CH =CH2）的说法正确的A丙烯分子有8个键，1个键 B丙烯分子中3个碳原子都是sp3杂化C丙烯分子存在非极性键 D丙烯分子中3个碳原子在同一直线上3.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
11、质的差异.(1).共价键:原子间通过共用电子对形成的化学键.(2).键的极性：极性键：不同种原子之间形成的共价键，成键原子吸引电子的能力不同，共用电子对发生偏移.非极性键：同种原子之间形成的共价键，成键原子吸引电子的能力相同，共用电子对不发生偏移.(3).分子的极性：.极性分子：正电荷中心和负电荷中心不相重合的分子.非极性分子：正电荷中心和负电荷中心相重合的分子.分子极性的判断：分子的极性由共价键的极性及分子的空间构型两个方面共同决定. 非极性分子和极性分子的比较非极性分子极性分子形成原因整个分子的电荷分布均匀，对称整个分子的电荷分布不均匀、不对称存在的共价键非极性键或极性键极性键分子内原子排
12、列对称不对称举例说明：分子共价键的极性分子中正负电荷中心结论举例同核双原子分子非极性键重合非极性分子H2、N2、O2异核双原子分子极性键不重合极性分子CO、HF、HCl异核多原子分子分子中各键的向量和为零重合非极性分子CO2、BF3、CH4分子中各键的向量和不为零不重合极性分子H2O、NH3、CH3Cl.相似相溶原理:极性分子易溶于极性分子溶剂中（如HCl易溶于水中），非极性分子易溶于非极性分子溶剂中（如CO2易溶于CS2中）.例20.根据科学人员探测：在海洋深处的沉积物中含有可燃冰,主要成分是甲烷水合物.其组成的两种分子的下列说法正确的是 A.它们都是极性键形成的极性分子 B.它们都只有键
13、C.它们成键电子的原子轨道都是sp3-s D.它们的立体结构都相同4.分子的空间立体结构（记住）常见分子的类型与形状比较分子类型分子形状键角键的极性分子极性代表物A球形非极性He、NeA2直线形非极性非极性H2、O2AB直线形极性极性HCl、NOABA直线形180极性非极性CO2、CS2ABAV形180极性极性H2O、SO2A4正四面体形60非极性非极性P4AB3平面三角形120极性非极性BF3、SO3AB3三角锥形120极性极性NH3、NCl3AB4正四面体形10928极性非极性CH4、CCl4AB3C四面体形10928极性极性CH3Cl、CHCl3AB2C2四面体形10928极性极性CH2
14、Cl2直 线三角形V形四面体三角锥V形 H2O5.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.(1).原子晶体：所有原子间通过共价键结合成的晶体或相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体.(2).典型的原子晶体有金刚石（C）、晶体硅(Si)、二氧化硅（SiO）.金刚石是正四面体的空间网状结构，最小的碳环中有6个碳原子，每个碳原子与周围四个碳原子形成四个共价键；晶体硅的结构与金刚石相似；二氧化硅晶体是空间网状结构，最小的环中有6个硅原子和6个氧原子，每个硅原子与4个氧原子成键，每个氧原子与2个硅原子成键.(3).共价键强弱和原子晶体熔沸点大小的判断：原子半
15、径越小，形成共价键的键长越短，共价键的键能越大，其晶体熔沸点越高.如熔点：金刚石碳化硅晶体硅.例26.下列说法正确的是(NA为阿伏加德罗常数)A.电解CuCl2溶液，阴极析出16g铜时，电极上转移的电子数为NA B.12 g石墨中含有CC键的个数为15NA C.12 g金刚石中含有CC键的个数为4NA D.SiO2晶体中每摩尔硅原子可与氧原子形成2NA个共价键例27.单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据金刚石晶体硅晶体硼熔点382316832573沸点510026282823硬度107.09.5.晶体硼的晶体类型属于_晶体，理由是_.已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有20个
16、等边三角形的面和一定数目的顶点，每个项点上各有1个B原子.通过观察图形及推算，此晶体体结构单元由_个B原子组成，键角_.例27.原子，理由：晶体的熔、沸点和硬度都介于晶体Si和金刚石之间，而金刚石和晶体Si均为原予晶体，B与C相邻与Si处于对角线处，亦为原于晶体.每个三角形的顶点被5个三角形所共有，所以，此顶点完全属于一个三角形的只占到1/5，每个三角形中有3个这样的点，且晶体B中有20个这样的角形，因此，晶体B中这样的顶点(B原子)有3/520=12个.又因晶体B中的三角形面为正三角形，所以键角为606.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.知道金属晶体的基本堆积
17、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）.(1).金属键:金属离子和自由电子之间强烈的相互作用.请运用自由电子理论解释金属晶体的导电性、导热性和延展性.晶体中的微粒导电性导热性延展性金属离子和自由电子自由电子在外加电场的作用下发生定向移动自由电子与金属离子碰撞传递热量晶体中各原子层相对滑动仍保持相互作用(2).金属晶体:通过金属键作用形成的晶体.金属键的强弱和金属晶体熔沸点的变化规律:阳离子所带电荷越多、半径越小，金属键越强，熔沸点越高.如熔点：NaMgNaKRbCs金属键的强弱可以用金属的原子化热来衡量.例28.物质结构理论推出：金
18、属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈相互作用，叫金属键金属键越强，其金属的硬度越大，熔沸点越高，且据研究表明，一般说来金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强由此判断下列说法错误的是A.镁的硬度大于铝 B.镁的熔沸点低于钙 C.镁的硬度大于钾 D.钙的熔沸点高于钾例29.金属的下列性质中和金属晶体无关的是A.良好的导电性 B.反应中易失电子C.良好的延展性 D.良好的导热性7.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）.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。 A B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
19、原子必须能接受孤对电子的轨道。 (1).配位键：一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的共价键.即成键的两个原子一方提供孤对电子，一方提供空轨道而形成的共价键.(2).配合物：由提供孤电子对的配位体与接受孤电子对的中心原子(或离子)以配位键形成的化合物称配合物,又称络合物.形成条件：a.中心原子(或离子)必须存在空轨道. b.配位体具有提供孤电子对的原子.配合物的组成.配合物的性质：配合物具有一定的稳定性.配合物中配位键越强，配合物越稳定.当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关.例30.下列不属于配合物的是ACu(NH3)4SO4H2O BAg(NH3)2OHC
20、KAl(SO4)212H2O DNaAl(OH) 4例31.向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液.下列对此现象说法正确的是 A反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2+的浓度不变 B沉淀溶解后，将生成深蓝色的配合离子Cu(NH3)4 2+ C向反应后的溶液加入乙醇，溶液没有发生变化 D在Cu(NH3)4 2+离子中，Cu2+给出孤对电子，NH3提供空轨道例32.Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物.已知两种配合物的分子式分别为Co(NH3)5Br SO4 和Co (SO4) (NH3)5 Br， 若在第一种配合物的溶液
21、中加入BaCl2 溶液时，现象是 ；若在第二种配合物的溶液中加入BaCl2溶液时，现象是 ，若加入 AgNO3溶液时，现象是 . 例32.产生白色沉淀 无明显现象 产生淡黄色沉淀综合模拟训练12008肇庆一模水是生命之源，也是一种常用的试剂。请回答下列问题：（1）水分子中氧原子在基态时核外电子排布式为_ _；（2）H2O分子中氧原子采取的是 杂化。（3）水分子容易得到一个H形成水合氢离子（H3O）。对上述过程的下列描述不合理的是 。 A氧原子的杂化类型发生了改变 B微粒的形状发生了改变 C水分子仍保留它的化学性质 D微粒中的键角发生了改变（4）下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞图(未
22、按顺序排序)。与冰的晶体类型相同的是_(请用相应的编号填写)A B C D E（5）在冰晶体中，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键(如图所示)，已知冰的升华热是51 kJ/mol，除氢键外，水分子间还存在范德华力(11 kJ/mol)，则冰晶体中氢键的“键能”是_kJ/mol；（6）将白色的无水CuSO4溶解于水中，溶液呈蓝色，是因为生成了一种呈蓝色的配合离子。请写出生成此配合离子的离子方程式： 。（7）分析下表数据，请写出你出的最具概括性的结论： ； 。键型键能(kJ/mol)键长(pm)分子键角物质熔点()沸点()HC413109109.5甲烷-183.7-128.0HN39310110
23、7 氨-77.7-33.3HO46396104.5 水0.0100.0（1）1S22S22P6 (1分) （2）(1分)sp3 （3）(1分)A （4）(2分)BC （5）(1分)20 （6）(1分)Cu2+4H2O=Cu(H2O)42+ （1分） （1分）（7）（3分）上述氢化物的中心原子半径越大、键长越长（短），分子越易（难）断键； 上述氢化物氢原子间相离越远、分子越对称，分子间作用越弱（1分）22008南海一模 下表为长式周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。请回答下列问题：（1）表中属于d区的元素是 （填编号）。（2）表中元素的6个原子与元素的6个原子形成的某种环状分子名称为 ；和
24、形成的常见化合物的晶体类型是_。（3）某元素的特征电子排布式为nsnnpn+1，该元素原子的核外最外层电子的孤对电子数为 ；该元素与元素形成的分子X的空间构形为 （4）某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如上表中元素与元素的氢氧化物有相似的性质。请写出元素的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式： 。 (5) 1183 K以下元素形成的晶体的基本结构单元如图1所示，1183 K以上转变为图2所示结构的基本结构单元，在两种晶体中最邻近的原子间距离相同。 在1183 K以下的晶体中，与原子等距离且最近的原子数为_个，在1183 K以上的晶体中，与原子等距离且最近的原子数为_。（1） (1分) （
25、2）苯 (1分) 分子晶体 (1分)（3） 1 (1分)三角锥形 (1分)（4） Be(OH)2+2NaOH=Na2BeO2+2H2O (1分)（5）8 (1分)12 (1分) 32008惠州二模 已知：RCOOH + RCH2COOH一定条件氧化 RCH2CCH2R babRCH2COOH + RCOOH O已知：A的结构简式为：CH3CH(OH)CH2COOH ，现将A进行如下反应，B不能发生银镜反应， D是食醋的主要成分， F中含有甲基，并且可以使溴水褪色。ABHCOOHCDEFG(C4H6O2)nH(C8H12O4)I (C4H6O2)n高分子化合物高分子化合物一定条件一定条件氧化Cu、氧化浓H2SO4、反应浓H2SO4、两分子A酯化反应一定条件反应环酯(1)写出C、E的结构简式：C_ _、E_ ；(2)反应和的反应类型：_反应、_ 反应；(3)写出下列化学方程式： FG：_
