专题十八 物质结构与性质（选学）
【备考策略】从江苏卷近三年的“物质结构与性质"选做题来看，试题本身的难度并不大，且对于知识点的考查基本稳定，尤其是对核外电子排布，等电子原理与等电子体，氢键对物质性质的影响，分子或离子的空间构型及中心原子的轨道杂化类型，分子中σ键、π键数目的确定，晶胞中微粒的个数，晶体结构的识别等这些知识点的考查成为固定形式。但是由于化学试卷整体阅读信息量较大，不少考生在前面做题花费的时间过多，到选做题时时间仓促，又未能认真审题，导致实际得分并不是很理想。展望2013不会有较大调整，在复习过程中针对常考知识点，要切实地回归课本狠抓重要知识点，强化主干知识的巩固和运用。
类型一、原子结构与元素周期律
例1．已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：
(1)X元素原子基态时的电子排布式为________，该元素的符号是________；
(2)Y元素原子的价层电子的轨道表示式为________，该元素的名称是________；
(3)X与Z可形成化合物XZ3，该化合物的空间构型为________；
(4)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是________；
【考点透视】
（1）.原子结构
①核外电子排布遵循的原理
泡利原理
一个原子轨道中最多只能容纳两个电子且两个电子白旋状态相反
能量最低原理
在不违反泡利原理的前提下，核外电子在各原子轨道上的排布方式应使整个原子体系的能量最低
洪特规则
基态原子的电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占小同的轨道，且自旋状态相同（如np3：）
特例：当同一能级上电子排布为全充满、半充满或全空状态时，原子的能量最低，状态最稳定(如Cr：3d54s1，Cu：3d104s1)
②核外电子排布的表示方法
原子结构示意图
意义
表示原子核电荷数和多能层电子排布的图式
实例
电子排布式
意义
用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式
实例
K 1s22s22p63s23p64s1
简化电子排布式
意义
为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示
实例
K [Ar]4s1
价层电子排布式
意义
主族元素的价层电子指最外层电子，价层电子排布式即外围电子排布式
实例
Al:3s23p1
电子排布图
意义
每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子
实例
(2) 元素周期律
项目
同周期(从左一右)
同主族(从上一下)
原子核外电子排布
电子层数相同，最外层电子数逐渐增多，l→7(第一周期l→2)
最外层电子数电子层数递增
原子半径
逐渐减小(0族除外)
逐渐增大
元素主要化合价
最高正价由+l→+7(O、F除外)，最低负价由一4→一l
最高正价=主族序数(O、F除外)，非金属最低负价=主族序数一8
原子得、失电子能力
得电子能力逐渐增强、失电子能力逐渐减弱
得电子能力逐渐减弱、失电子能力逐渐增强
元素第一电离能
增大的趋势
逐渐减小
元素的电负性
逐渐增大
逐渐减小
元素金属性、非金属性
元素金属性逐渐减弱、元素非金属性逐渐增强
元素金属性逐渐增强、元素非金属性逐渐减弱
单质的氧化性、还原性
氧化性逐渐增强、还原性逐渐减弱
氧化性逐渐减弱、还原性逐渐增强
最高氧化物的水化物酸碱性
酸性逐渐增强、碱性逐渐减弱
酸性逐渐减弱、碱性逐渐增强
【变式训练1】A、B、C、D、E代表5种元素。请填空：
（1）A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素名称为? ?；
（2）B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为?? ?，C的元素符号为? ?；
（3）D元素的正三价离子的3d亚层为半充满，D的元素符号为?? ?，其基态原子的电子排布式为? ? 。
（4）E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为?? ?，其基态原子的电子排布式为?? 。
类型二、共价键与分子结构
例2．（2012·江苏各市模拟题整理）（1）二氧化钛作光催化剂能将居室污染物甲醛、苯等有害气体可转化为二氧化碳和水，达到无害化。有关甲醛、苯、二氧化碳及水说法正确的是 。
a．水的沸点比甲醛高得多，是因为水分子间能形成氢键
b．甲醛、苯和二氧化碳中碳原子均采用sp2杂化
c．苯、二氧化碳是非极性分子，水和甲醛是极性分子
（2）砷化镓是将(CH3)3Ga和AsH3用MOCVD方法制备得到， 该反应在700℃进行，反应的方程式为： ，AsH3空间形状为： ，(CH3)3Ga中镓原子杂化方式为： 。AsH3沸点比NH3低，其原因是： 。
【考点透视】价层电子对互斥模型、杂化轨道模型与分子空间构型的关系
杂化类型
杂化轨道数目
杂化轨道间夹角
分子空间构型
实例
杂化轨道模型
sp
2
1800
直线形
BeCl2
sp2
3
1200
平面三角形
BF3
sp3
4
109028＇
正四面体
CH4
价层电子对互斥理论
价层电子对数
成键电子对数
孤电子对数
电子对空间构型
分子空间构型
实例
2
2
0
直线形
直线形
BeCl2
3
3
0
平面三角形
平面三角形
BF3
2
1
V形
SnCl2
4
4
0
正四面体
正四面体
CH4
3
1
三角锥形
NH3
2
2
V形
H2O
【变式训练2】（2012·淮安三模改编）二氧化钛作光催化剂能将居室污染物甲醛、苯等有害气体可转化为二氧化碳和水，达到无害化。有关甲醛、苯、二氧化碳及水说法不正确的是（ ）。
A．水的沸点比甲醛高得多，是因为水分子间能形成氢键
B.．甲醛、苯和二氧化碳中碳原子均采用sp2杂化
C. 苯、二氧化碳是非极性分子，水和甲醛是极性分子
D. 甲醛、苯、二氧化碳分子中键角都是1200
类型三、晶体结构与性质
例3．（2012·南通一模）原子序数依次增加的X、Y、Z、W四种元素原子序数均小于36， Y基态原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍，X、W基态原子是同周期元素中未成对电子数最多的原子，X与Z的原子核内质子数之和等于W原子核内质子数，Z基态原子只有1个未成对的电子。
回答下列问题：
⑴已知化合物XZ3与H2Y（Y的氢化物）发生反应的化学方程式为XZ3＋H2Y→XH3＋HZY，则元素的电负性：Y Z（填“大于”或“小于”），化合物HZY分子的空间构型为 。
⑵X的一种氢化物的相对分子质量为32，1mol该氢化物中的σ键数是 。
⑶元素Y的一种单质分子与元素X、Y形成的一种离子互为等电子体，这两种微粒的化学式是 、 。
⑷元素Y和W的一种化合物的晶体结构如右图所示，基态W原子的电子排布式是 ，该晶体的化学式为 。
⑸金属原子 （选填“钾”、“镁”、“铜”）形成的晶体的堆积方式，与上述晶胞中Y离子的堆积方式相同。
【考点透视】
（1）四种晶体类型的比较
离子晶体
原子晶体
分子晶体
金属晶体
定义
阴、阳离子通过离子键形成的晶体
相邻原子通过共价键形成的立体网状结构的晶体
分子通过分子间作用形成的晶体
金属原子通过金属键形成的晶体
组成微粒
阴、阳离子
原子
分子
金属阳离子、自由电子
微粒作用
形式
离子键
共价键
范德华力或氢键
金属键
强弱判断
离子电荷多、离子半径小，离子键强
原子半径小，共价键强
组成和结构相似物质相对分子质量大、范德华力大
自由电子多、离子比较小，金属键强
熔沸点
规律
较高
高
较低
一般较高、差异大
决定因素
晶格能
共价键
分子间作用力
金属键
溶解性
规律
多数溶于水
不溶
相似相溶
不溶、有的反应
决定因素
多种因素影响
分子极性、氢键
导电性
状态
溶于水、熔融导电
部分溶于水导电
固体导电
导电微粒
自由离子
自由离子
自由电子
导热性
不良
不良
不良
良好
物质类别
离子化合物
少数非金属单质与少数共价化合物
部分非金属单质与部分共价化合物
金属单质与合金
实例
NaOH、NaCl
金刚石、SiO2
白磷、冰
Na、钢
（2）晶体熔沸点的比较
（1）不同类型晶体
一般情况下，原子晶体>离子晶体>分子晶体。
（2）同种类型晶体
构成晶体质点间的作用力大，则熔沸点高，反之则低。
①离子晶体：离子所带的电荷数越多，离子半径越小，则其熔沸点就越高。
②分子晶体：对于同类分子晶体，相对分子质量越大，则熔沸点越高。
③原子晶体：键长越小、键能越大，则熔沸点越高。
(3)常温常压下状态
①熔点：固态物质>液态物质
②沸点：液态物质>气态物质
【变式训练3】上世纪60年代，第一个稀有气体化合物Xe[PtF6]被合成出来后，打破了“绝对惰性”的观念。在随后的几年内，科学家又相继合成了氙的氟化物、氧化物等。
(1)Pt与Ni在周期表中位于同一族，写出基态Ni原子的核外电子排布式 。
(2)金属Pt内部原子的堆积方式与铜及干冰中的CO2相同，右图正方体是Pt晶胞的示意图，试用“·”标Pt原子在晶胞中的位置。
(3)稀有气体(氡除外)中，只有较重的氙能合成出多种化合物，其可能原因是
(填字母代号)。
A．氙的含量比较丰富 B．氙的相对原子质量大 ．
C．氙原子半径大，电离能小 D．氙原子半径小，电负性大
(4)已知XeO3分子中氙原子上有1对孤电子对，则XeO3为 分子(填“极性”或“非极性”)。
1．(1)下列曲线分别表示元素的某种性质与核电荷数的关系(Z为核电荷数，Y为元素的有关性质)。把与下面元素有关的性质相符的曲线标号填入相应的空格中：
①ⅡA族元素的价电子数____________。
②第三周期元素的最高化合价__________。
③F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋的离子半径________。
④第三周期元素的第一电离能 。
(2)下表是元素周期表的一部分，回答下列有关问题：
族
周期
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
二
a
b
三
c
d
e
f
j
h
i
四
g
k
①在这些元素中，最活泼的金属元素是________，最活泼的非金属元素是________，最不活泼的元素是________(用元素符号表示)。
②在这些元素的最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是________，碱性最强的是________，呈两性的氢氧化物是____________。
③在这些元素中，原子半径最大的是________(用元素符号表示)。
2．（2012·苏南四市一模）A、B、C都是元素周期表中的短周期元素，它们的核电荷数依次增大。第2周期元素A原子的核外成对电子数是未成对电子数的2倍，B原子的最外层p轨道的电子为半满结构，C是地壳中含量最多的元素。D是第四周期元素，其原子核外最外层电子数与氢原子相同，其余各层电子均充满。请用对应的元素符号或化学式填空：
（1）A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为 。
（2）A的最高价氧化物对应的水化物分子中其中心原子采取 杂化。
（3）已知A、C形成的化合物分子甲与B的单质分子结构相似，1mol甲中含有键的数目为 。
（4）D的核外电子排布式是 ，它的高价离子与B的简单氢化物形成的配离子的化学式为 。
3．（2011·丹阳中学检测）铜及其合金是人类最早使用的金属材料。
(1)铜原子的核外电子排布式是________。
(2)铜的熔点比钙高，其原因是________；右图是金属Ca和Cu所形成的某种合金的晶胞结构示意图，则该合金中Ca和Cu的原子个数比为________。
(3)Cu2＋能与NH3、H2O、Cl－等形成配位数为4的配合物。
①[Cu(NH3)4]2＋中存在的化学键类型有________(填序号)。
A．配位键 B．金属键
C．极性共价键 D．非极性共价键
E．离子键
②[Cu(NH3)4]2＋具有对称的空间构型，[Cu(NH3)4]2＋中的两个NH3被两个Cl－取代，能得到两种不同结构的产物，则[Cu(NH3)4]2＋的空间构型为________。
③某种含Cu2＋的化合物可催化丙烯醇制备丙醛的反应：HOCH2CH===CH2―→CH3CH2CHO。在丙烯醇分子中发生某种方式杂化的碳原子数，是丙醛分子中发生同样方式杂化的碳原子数的2倍，则这类碳原子的杂化方式为______________。
专题十八 物质结构与性质(选学)
【例1】 (1) 1s22s22p63s23p63d104s24p3 As
(2) 氧
(3) 三角锥形
(4) As2O3＋6Zn＋6H2SO4(稀)===2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O
解析：X元素原子基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，是砷元素(As)；Y元素原子基态电子排布式为1s22s22p4，是氧元素(O)；Z的原子序数为42－33－8＝1，是氢元素(H)。
【变式训练1】 (1) 氮
(2) Cl K
(3) Fe 1s22s22p63s23p63d64s2
(4) Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
解析：(1) A元素基态原子的电子排布式是1s22s22p3，是氮元素。
(2)根据BC离子的电子数，可以判断，B是氯、C是钾。
(3)D元素的正三价离子为1s22s22p63s23p63d5，D元素基态原子电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，D是铁。
(4)E元素基态原子电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，E是铜元素。
【例2】 (1) ac (2) 三角锥形 sp2 NH3分子间能形成氢键，而As电负性小，半径大，分子间不能形成氢键
解析：(1) 甲醛、苯和二氧化碳中碳原子分别是sp2、sp2、sp杂化。
(2) Ga是ⅢA族元素，As是ⅤA族元素。
【变式训练2】 D 解析：甲醛、苯的键角是120°，二氧化碳分子中键角是180°，选项D错误。
【例3】(1) 大于 V形
(2) 5NA
(3) O3 NO
(4) 1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1 Cr2O3
(5) 镁
解析：根据电子数，Y是氧；X在第二周期，有2p3结构，X是氮；W在第四周期，有3d54s1结构，W是24Cr；根据质子数，Z是17Cl。
(1)NCl3＋3H2O===NH3＋3HClO，NCl3中N的化合价是＋3，故电负性N
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