單元13物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)【亮點(diǎn)講】-2023年高考化學(xué)大一輪單元復(fù)習(xí)課件與檢測(cè)（全國(guó)通用）

單元13物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)考點(diǎn)一原子核外電子排布知識(shí)精講1．能層、能級(jí)與原子軌道(1)能層(n)核外電子按能量不同分成能層。通常用K、L、M、N……表示，能量依次增大。(2)能級(jí)同一能層電子的能量也可能不同，又將其分成不同的能級(jí)，通常用s、p、d、f表示。(3)電子云與原子軌道核外電子的概率密度分布看起來(lái)像一片云霧，因而被形象地稱(chēng)作電子云。量子力學(xué)把電子在原子核外的一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱(chēng)為一個(gè)原子軌道。因此，常用電子云輪廓圖的形狀和取向來(lái)表示原子軌道的形狀和取向。原子軌道軌道形狀軌道個(gè)數(shù)能量關(guān)系s球形1①同一能層各能級(jí)能量順序：E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)②形狀相同的原子軌道能量的高低：E1s＜E2s＜E3s＜E4s……③同一能層內(nèi)形狀相同而伸展方向不同的原子軌道的能量相等，如p能級(jí)三個(gè)互相垂直的軌道npx、npy、npz的能量相同p啞鈴形3d5f72.基態(tài)原子的核外電子排布(1)排布原則注意當(dāng)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(shí)，體系的能量最低，如基態(tài)24Cr原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。(2)填充順序——構(gòu)造原理如圖為構(gòu)造原理示意圖，即基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序圖：3．基態(tài)原子核外電子排布的表示方法表示方法以硫原子為例電子排布式1s22s22p63s23p4簡(jiǎn)化電子排布式[Ne]3s23p4軌道表示式(或電子排布圖)價(jià)層電子排布式3s23p44.電子的躍遷與原子光譜(1)電子的躍遷(2)不同元素原子的電子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素原子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱(chēng)原子光譜?？键c(diǎn)二原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)知識(shí)精講1．原子結(jié)構(gòu)與元素周期表的關(guān)系(1)原子結(jié)構(gòu)與周期的關(guān)系原子的最大能層數(shù)＝周期序數(shù)(2)原子結(jié)構(gòu)與族的關(guān)系①主族元素的價(jià)層電子排布特點(diǎn)主族ⅠAⅡAⅢAⅣA排布特點(diǎn)ns1ns2ns2np1ns2np2主族ⅤAⅥAⅦA排布特點(diǎn)ns2np3ns2np4ns2np5②0族元素的價(jià)層電子排布：He為1s2；其他為ns2np6。③過(guò)渡元素(副族和第Ⅷ族)的價(jià)層電子排布：(n－1)d1～10ns1～2。(3)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表分區(qū)的關(guān)系①元素周期表分區(qū)②各區(qū)價(jià)層電子排布特點(diǎn)分區(qū)價(jià)層電子排布s區(qū)ns1～2p區(qū)ns2np1～6(除He外)d區(qū)(n－1)d1～9ns1～2(除鈀外)ds區(qū)(n－1)d10ns1～2f區(qū)(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns22.電離能(1)第一電離能：氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量，通常用I1表示，單位：kJ·mol－1。(2)規(guī)律①同周期元素：從左至右第一電離能總體呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。其中第ⅡA族與第ⅢA族，第ⅤA族與第ⅥA族元素的第一電離能出現(xiàn)反常。②同族元素：從上到下第一電離能逐漸變小。③同種原子：逐級(jí)電離能越來(lái)越大。3．電負(fù)性(1)含義：不同元素的原子對(duì)鍵合電子吸引力的大小。元素的電負(fù)性越大，表示其原子對(duì)鍵合電子的吸引力越大。(2)標(biāo)準(zhǔn)：以氟的電負(fù)性為4.0和鋰的電負(fù)性為1.0作為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算得出其他元素的電負(fù)性(稀有氣體未計(jì))。(3)變化規(guī)律①同周期元素從左至右，元素的電負(fù)性逐漸變大；②同族元素從上至下，元素的電負(fù)性逐漸變小?？键c(diǎn)三共價(jià)鍵知識(shí)精講1．本質(zhì)原子間通過(guò)共用電子對(duì)(原子軌道的重疊)所形成的相互作用。2．特征具有飽和性和方向性。3．分類(lèi)分類(lèi)依據(jù)類(lèi)型形成共價(jià)鍵的原子軌道重疊方式σ鍵軌道“頭碰頭”重疊π鍵軌道“肩并肩”重疊形成共價(jià)鍵的電子對(duì)是否偏移極性鍵共用電子對(duì)發(fā)生偏移非極性鍵共用電子對(duì)不發(fā)生偏移原子間共用電子對(duì)的數(shù)目單鍵原子間有一對(duì)共用電子對(duì)雙鍵原子間有兩對(duì)共用電子對(duì)三鍵原子間有三對(duì)共用電子對(duì)4.鍵參數(shù)(1)概念(2)鍵參數(shù)對(duì)分子性質(zhì)的影響①鍵能越大，鍵長(zhǎng)越短，分子越穩(wěn)定。②5．配位鍵(1)孤電子對(duì)分子或離子中沒(méi)有跟其他原子共用的電子對(duì)稱(chēng)孤電子對(duì)。(2)配位鍵①配位鍵的形成：成鍵原子一方提供孤電子對(duì)，另一方提供空軌道形成共價(jià)鍵。②配位鍵的表示：常用“→”來(lái)表示配位鍵，箭頭指向接受孤電子對(duì)的原子，如NHeq\o\al(＋,4)可表示為在NHeq\o\al(＋,4)中，雖然有一個(gè)N—H鍵形成過(guò)程與其他3個(gè)N—H鍵形成過(guò)程不同，但是一旦形成之后，4個(gè)共價(jià)鍵就完全相同。6．等電子體(1)等電子原理原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的分子(即等電子體)具有相似的化學(xué)鍵特征，它們的許多性質(zhì)相近，如CO和N2。(2)等電子原理的應(yīng)用①利用等電子原理可以判斷一些簡(jiǎn)單分子或離子的立體構(gòu)型。如SO2和O3的原子數(shù)目和價(jià)電子總數(shù)都相等，二者互為等電子體，中心原子都是sp2雜化，都是V形結(jié)構(gòu)。②確定等電子體的方法(舉例)eq\x(CO)eq\o(→,\s\up7(把O換成前一個(gè)原子N),\s\do5(少了1個(gè)電子，再得1個(gè)電子))eq\x(CN－)eq\o(→,\s\up7(把N換成前一個(gè)原子C),\s\do5(少了1個(gè)電子，再得1個(gè)電子))eq\x(C\o\al(2－,2))eq\x(CO)eq\o(→,\s\up7(把C換成后一個(gè)原子N多1個(gè)電子),\s\do5(把O換成前一個(gè)原子N少1個(gè)電子))eq\x(N2)(3)常見(jiàn)的等電子體歸納微粒通式價(jià)電子總數(shù)立體構(gòu)型CO2、SCN－、NOeq\o\al(＋,2)、Neq\o\al(－,3)AX216e－直線形COeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)、SO3AX324e－平面三角形SO2、O3、NOeq\o\al(－,2)AX218e－V形SOeq\o\al(2－,4)、POeq\o\al(3－,4)AX432e－正四面體形POeq\o\al(3－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、ClOeq\o\al(－,3)AX326e－三角錐形CO、N2AX10e－直線形CH4、NHeq\o\al(＋,4)AX48e－正四面體形考點(diǎn)四分子的空間結(jié)構(gòu)知識(shí)精講1．價(jià)層電子對(duì)互斥模型(1)理論要點(diǎn)①價(jià)層電子對(duì)在空間上彼此相距最遠(yuǎn)時(shí)，排斥力最小，體系的能量最低。②孤電子對(duì)的排斥力較大，孤電子對(duì)越多，排斥力越強(qiáng)，鍵角越小。(2)用價(jià)層電子對(duì)互斥模型推測(cè)分子的空間結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是判斷分子中的中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)。其中：a是中心原子的價(jià)電子數(shù)(陽(yáng)離子要減去電荷數(shù)、陰離子要加上電荷數(shù))，b是與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)，x是與中心原子結(jié)合的原子數(shù)。(3)實(shí)用實(shí)例價(jià)層電子對(duì)數(shù)σ鍵電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)價(jià)層電子對(duì)立體構(gòu)型分子立體構(gòu)型實(shí)例220直線形直線形CO2330平面三角形平面三角形BF321V形SO2440四面體形正四面體形CH431三角錐形NH322V形H2O2．雜化軌道理論(1)理論要點(diǎn)：中心原子上若干不同類(lèi)型(主要是s、p軌道)、能量相近的原子軌道混合起來(lái)，重新組合成同等數(shù)目、能量完全相同的新軌道。(2)雜化軌道的類(lèi)型(3)中心原子的雜化軌道數(shù)和雜化類(lèi)型判斷雜化軌道用來(lái)形成σ鍵和容納孤電子對(duì)，所以有關(guān)系式：雜化軌道的數(shù)目＝中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)＋中心原子的σ鍵電子對(duì)數(shù)(與中心原子直接相連的原子個(gè)數(shù))＝中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)(4)分子(ABn型)、離子(ABeq\o\al(m±,n)型)的空間結(jié)構(gòu)分析示例實(shí)例價(jià)層電子對(duì)數(shù)(即雜化軌道數(shù))σ鍵電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)中心原子的雜化軌道類(lèi)型VSEPR模型分子或離子的空間結(jié)構(gòu)BeCl2220sp直線形直線形CO2直線形直線形BF3330sp2平面三角形平面三角形SO221V形CH4440sp3四面體形正四面體形NH331三角錐形H2O22V形COeq\o\al(2－,3)330sp2平面三角形平面三角形NHeq\o\al(＋,4)440sp3四面體形正四面體形判斷分子中中心原子的雜化軌道類(lèi)型的方法(1)根據(jù)VSEPR模型、中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)判斷如(ABm型)中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，中心原子的雜化軌道類(lèi)型為sp3；價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，中心原子的雜化軌道類(lèi)型為sp2；價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2，中心原子的雜化軌道類(lèi)型為sp。(2)根據(jù)分子或離子中有無(wú)π鍵及π鍵數(shù)目判斷沒(méi)有π鍵的為sp3雜化，如CH4中的C原子；含1個(gè)π鍵的為sp2雜化，如甲醛中的C原子以及苯環(huán)中的C原子；含2個(gè)π鍵的為sp雜化，如二氧化碳分子和乙炔分子中的碳原子?？键c(diǎn)五分子間作用力與分子的性質(zhì)知識(shí)精講1．分子間作用力及其對(duì)性質(zhì)的影響范德華力氫鍵存在分子間普遍存在已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子形成共價(jià)鍵的氫原子與另一個(gè)電負(fù)性很大的原子之間特征無(wú)方向性、無(wú)飽和性具有一定的方向性和飽和性強(qiáng)度共價(jià)鍵＞氫鍵＞范德華力影響其強(qiáng)度的因素①組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大；②分子的極性越大，范德華力越大對(duì)于A—H…B，A、B的電負(fù)性越大，B原子的半徑越小，氫鍵鍵能越大對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響范德華力主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)，如熔、沸點(diǎn)等。范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高分子間氫鍵的存在，使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高，分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)降低，對(duì)電離、溶解度等產(chǎn)生影響2.分子的性質(zhì)(1)分子的極性類(lèi)型非極性分子極性分子形成原因正電中心和負(fù)電中心重合的分子正電中心和負(fù)電中心不重合的分子存在的共價(jià)鍵非極性鍵或極性鍵非極性鍵或極性鍵分子內(nèi)原子排列對(duì)稱(chēng)不對(duì)稱(chēng)鍵的極性、分子空間構(gòu)型與分子極性的關(guān)系類(lèi)型實(shí)例鍵的極性空間構(gòu)型分子極性X2H2、N2非極性鍵直線形非極性分子X(jué)YHCl、NO極性鍵直線形極性分子X(jué)Y2(X2Y)CO2、CS2極性鍵直線形非極性分子SO2極性鍵eq\a\vs4\al(V)形極性分子H2O、H2S極性鍵eq\a\vs4\al(V)形極性分子X(jué)Y3BF3極性鍵平面正三角形非極性分子NH3極性鍵三角錐形極性分子X(jué)Y4CH4、CCl4極性鍵正四面體形非極性分子(2)物質(zhì)的溶解性①“相似相溶”的規(guī)律：非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑，極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑。②若溶劑和溶質(zhì)分子之間可以形成氫鍵，則溶質(zhì)的溶解度增大。③隨著溶質(zhì)分子中憎水基個(gè)數(shù)的增多，溶質(zhì)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)分子的手性具有完全相同的組成和原子排列的一對(duì)分子，如同左手與右手一樣互為鏡像，卻在三維空間里不能疊合，互稱(chēng)手性異構(gòu)體(或?qū)τ钞悩?gòu)體)。有手性異構(gòu)體的分子叫手性分子。(4)無(wú)機(jī)含氧酸分子的酸性對(duì)于同一種元素的無(wú)機(jī)含氧酸來(lái)說(shuō)，該元素的化合價(jià)越高，其含氧酸的酸性越強(qiáng)。如果把含氧酸的通式寫(xiě)成(HO)mROn，R相同時(shí)，n值越大，R的正電性越高，R—O—H中的氧原子的電子就會(huì)越向R偏移，在水分子的作用下，就越容易電離出H＋，酸性也就越強(qiáng)。如H2SO3可寫(xiě)成(HO)2SO，n＝1；H2SO4可寫(xiě)成(HO)2SO2,n＝2。所以酸性：H2SO4eq\a\vs4\al(>)H2SO3。同理，酸性：HNO3eq\a\vs4\al(>)HNO2，HClO4eq\a\vs4\al(>)HClO3eq\a\vs4\al(>)HClO2eq\a\vs4\al(>)HClO。分子極性的判斷方法(1)只含非極性鍵的分子一定是非極性分子，如H2、P4等。(2)含極性鍵的雙原子分子一定是極性分子，如HCl、CO等。(3)ABn(n≥2)型分子：①根據(jù)分子結(jié)構(gòu)判斷若分子是對(duì)稱(chēng)的(直線形、正三角形、正四面體形等)，極性鍵的極性向量和等于零時(shí)，為非極性分子，否則是極性分子。如CH4、CO2等含有極性鍵，是非極性分子；H2O、NH3等含有極性鍵，是極性分子。②利用孤電子對(duì)判斷若中心原子A中無(wú)孤電子對(duì)，則為非極性分子；若有孤電子對(duì)，則為極性分子。③利用化合價(jià)判斷若中心原子A的化合價(jià)的絕對(duì)值等于該元素所在的主族序數(shù)，則為非極性分子；若不等，則為極性分子。如BCl3、CO2是非極性分子；SO2、NF3是極性分子?？键c(diǎn)六晶體與晶胞知識(shí)精講1．晶體與非晶體(1)晶體與非晶體的比較晶體非晶體結(jié)構(gòu)特征原子在三維空間里呈周期性有序排列原子排列相對(duì)無(wú)序性質(zhì)特征自范性有無(wú)熔點(diǎn)固定不固定異同表現(xiàn)各向異性各向同性二者區(qū)別方法間接方法看是否有固定的熔點(diǎn)或根據(jù)某些物理性質(zhì)的各向異性科學(xué)方法對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)(2)獲得晶體的途徑①熔融態(tài)物質(zhì)凝固。②氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)。③溶質(zhì)從溶液中析出。2．晶胞(1)概念：晶胞是描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元，是從晶體中“截取”出來(lái)具有代表性的最小重復(fù)單元。(2)晶體中晶胞的排列——無(wú)隙并置①無(wú)隙：相鄰晶胞之間沒(méi)有任何間隙。②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。(3)晶胞中微粒數(shù)的計(jì)算方法——均攤法①長(zhǎng)方體(包括立方體)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算：如某個(gè)粒子為N個(gè)晶胞所共有，則該粒子有eq\f(1,N)屬于這個(gè)晶胞。中學(xué)中常見(jiàn)的晶胞為立方晶胞，立方晶胞中微粒數(shù)的計(jì)算方法如圖1。②非長(zhǎng)方體晶胞在六棱柱(如圖2)中，頂角上的原子有eq\f(1,6)屬于此晶胞，面上的原子有eq\f(1,2)屬于此晶胞，因此六棱柱中鎂原子個(gè)數(shù)為12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＝3，硼原子個(gè)數(shù)為6。晶胞中粒子配位數(shù)的計(jì)算一個(gè)粒子周?chē)钹徑牧Ｗ拥臄?shù)目稱(chēng)為配位數(shù)(1)晶體中原子(或分子)的配位數(shù)：若晶體中的微粒為同種原子或同種分子，則某原子(或分子)的配位數(shù)指的是該原子(或分子)最接近且等距離的原子(或分子)的數(shù)目。(2)離子晶體的配位數(shù)：指一個(gè)離子周?chē)罱咏业染嚯x的異種電性離子的數(shù)目?？键c(diǎn)七晶體類(lèi)型、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)知識(shí)精講1．四種晶體類(lèi)型的比較類(lèi)型比較分子晶體共價(jià)晶體金屬晶體離子晶體構(gòu)成粒子分子原子金屬陽(yáng)離子、自由電子陰、陽(yáng)離子粒子間的相互作用力范德華力(某些含氫鍵)共價(jià)鍵金屬鍵離子鍵硬度較小很大有的很大，有的很小較大熔、沸點(diǎn)較低很高有的很高，有的很低較高溶解性相似相溶難溶于一般溶劑一般不溶于水，少數(shù)與水反應(yīng)大多易溶于水等極性溶劑導(dǎo)電、傳熱性一般不導(dǎo)電，溶于水后有的導(dǎo)電一般不具有導(dǎo)電性，個(gè)別為半導(dǎo)體電和熱的良導(dǎo)體晶體不導(dǎo)電，水溶液或熔融態(tài)導(dǎo)電2．過(guò)渡晶體大多數(shù)晶體是這四種晶體類(lèi)型之間的過(guò)渡晶體，以離子晶體和共價(jià)晶體之間的過(guò)渡為例，如Na2O、Al2O3中既有離子鍵成分，也有共價(jià)鍵成分，Na2O中離子鍵成分占62%，因而通常當(dāng)作離子晶體來(lái)處理，Al2O3中離子鍵成分占41%，因而通常當(dāng)作共價(jià)晶體來(lái)處理。3．常見(jiàn)晶體結(jié)構(gòu)模型(1)共價(jià)晶體①金剛石晶體中，每個(gè)C與相鄰4個(gè)C形成共價(jià)鍵，C—C—C夾角是109°2