專題十五物質結構與性質（選考）

［考綱要求］1.原子結構與元素的性質：（1）了解原子核外電子的運動狀態、能級分布和排布原理，能正確

書寫1?36號元素原子核外電子、價電子的電子排布式和軌道表達式；（2）了解電離能的含義，并能用以說

明元素的某些性質；（3）了解電子在原子軌道之間的躍遷及其簡單應用；（4）了解電負性的概念并能用以說明

元素的某些性質。2.化學鍵與分子結構：（1）理解離子鍵的形成，能根據離子化合物的結構特征解釋其物理

性質；（2）了解共價鍵的形成、極性、類型（。鍵和K鍵），了解配位鍵的含義；（3）能用鍵能、鍵長、鍵角

等說明簡單分子的某些性質；（4）了解雜化軌道理論及簡單的雜化軌道類型（sp、sp\sp：'）；（5）能用價層電

子對互斥理論或者雜化軌道理論推測簡單分子或離子的空間結構。3.分子間作用力與物質的性質：（1）了解

范德華力的含義及對物質性質的影響；（2）了解氫鍵的含義，能列舉存在氫鍵的物質，并能解釋氫鍵對物質

性質的影響。4.晶體結構與性質：（1）了解晶體的類型，了解不同類型晶體中結構微粒、微粒間作用力的區

別；（2）了解晶格能的概念，了解晶格能對離子晶體性質的影響；（3）了解分子晶體結構與性質的關系；（4）

了解原子晶體的特征，能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結構與性質的關系；（5）理解金屬鍵的含義，

能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質，了解金屬晶體常見的堆積方式；（6）了解晶胞的概念，能根據晶

胞確定晶體的組成并進行相關的計算。

考點一原子結構與性質

n核心精講

1.排布規律

（1）能量最低原理：基態原子核外電子優先占據能量最低的原子軌道，如Ge：Is22s22P63s23Pli3dzs24P）

（2）泡利原理：每個原子軌道上最多只能容納2個自旋狀態相反的電子。

（3）洪特規則：原子核外電子在能量相同的各軌道上排布時，電子總是優先單獨占據一個軌道，且自旋狀態

相同。

2.表示方法

（1）電子排布式

按電子排入各電子層中各能級的先后順序，用能級符號依次寫出各能級中的電子數，同時注意特例。

如：Cu：ls'2s22p"3s'3p（＞3dl＜）4sl

（2）簡化電子排布式

“［稀有氣體］+價層電子”的形式表示。

如:Cu：[Ar]3屋4sl

(3)電子排布圖

用方框表示原子軌道，用“f”或"I”表示自旋方向不同的電子，按排入各電子層中各能級的先后順序和

在軌道中的排布情況書寫。

如S：

Is2s2p3s3p

|u]回卜小小"|77|..十|十

3.元素的電離能

第一電離能：氣態電中性基態原子失去一個電子轉化為氣態基態正離子所需要的最低能量叫做第一電離能。

常用符號71表示，單位為kJ?mol-1,

(1)原子核外電子排布的周期性

隨著原子序數的增加，元素原子的外圍電子排布呈現周期性的變化：每隔一定數目的元素，元素原子的外圍

電子排布重復出現從扈到宦應的周期性變化。

(2)元素第一電離能的周期性變化

隨著原子序數的遞增，元素的第一電離能呈周期性變化：

同周期從左到右，第一電離能有逐漸增大的趨勢，稀有氣體的第一電離能最大，堿金屬的第一電離能最小；

同主族從上到下，第一電離能有逐漸減小的趨勢。

說明同周期元素，從左到右第一電離能呈增大趨勢。同能級的軌道為全滿、半滿時較相鄰元素要大，即第

HA族、第VA族元素的第一電離能分別大于同周期相鄰元素。如Be、N、Mg、P。

(3)元素電離能的應用

①判斷元素金屬性的強弱

電離能越小，金屬越容易失去電子，金屬性越強；反之，越弱。

②判斷元素的化合價

如果某元素的￡+,?￡,則該元素的常見化合價為+〃價，如鈉元素所以鈉元素的化合價為+1價。

4.元素的電負性

(1)元素電負性的周期性變化

元素的電負性：不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小叫做該元素的電負性。

隨著原子序數的遞增，元素的電負性呈周期性變化：同周期從左到右，主族元素電負性逐漸增大；同一主族

從上到下，元素電負性呈現減小的趨勢。

(2)

題組一基態原子的核外電子排布

1.[2017?江蘇，21(A)-(l)]Fe3+基態核外電子排布式為。

答案[Ar]3ds(或is22s22P63s23P匕/)

2.[2017?全國卷I,35(1)(2)](1)元素K的焰色反應呈紫紅色，其中紫色對應的輻射波長為

nm(填標號)o

A.404.4B.553.5C.589.2D.670.8E.766.5

(2)基態K原子中，核外電子占據的最高能層的符號是,占據該能層電子的電子云輪廓圖形狀為

答案(1)A(2)N球形

3.[2017?全國卷H,35(1)]氮原子價層電子的軌道表達式(電子排布圖)為一

?呼或W

答案

4.[2017-全國卷m,35(l)]Co基態原子核外電子排布式為。元素Mn與0中，第一電離能較大的

是,基態原子核外未成對電子數較多的是。

答案Is22s22P63s23P63dzs"或[Ar]3dzs2)0Mn

5.[2016?江蘇，21(A)-(l)]Zn2+基態核外電子排布式為。

答案1s22s22P63s23P63dg(或[Ar]3d10)

6.[2016?全國卷I,37(1)]基態Ge原子的核外電子排布式為[Ar]，有一個未成對電子。

答案3dzs24P22

7.[2016?全國卷H,37(1)]銀元素基態原子的電子排布式為________,3d能級上的未成對的電子數為

答案Is22s22P63s23P63d84s2(或[Ar]3d84s2)2

8.[2016?全國卷HL37(1)]寫出基態As原子的核外電子排布式：。

答案Is22s22P63s加,3d1°4s24P1或[Ar]3d'°4s24P9

反思歸納1

“兩原理，一規則”的正確理解

⑴原子核外電子排布符合能量最低原理、洪特規則、泡利原理，若違背其一，則電子能量不處于最低狀

態。

易誤警示在寫基態原子的電子排布圖時，常出現以下錯誤:

①日

（違反能量最低原理）

②ED（違反泡利原理）

③（違反洪特規則）

?UJLLJ一一一（違反洪特規則）

（2）同能級的軌道半充滿、全充滿或全空狀態的原子結構穩定。

如np\np6

Cr：3d2s'Mn：3d'4s'Cu：3dzs'Zn：3d"'4sJ

（3LGa、33As等基態原子核外電子排布（簡寫）常出現錯誤：

3iGa[Ar]4s"4p'應為[Ar]3dl04sJ4p'

33As[Ar]4s應為[Ar]3d“'4syp'

題組二元素的電離能和電負性

9.[2017?江蘇，21（A）—（3）]C、H、0三種元素的電負性由小到大的順序為。

答案H<C<0

10.[2017?全國卷H,35（2）]元素的基態氣態原子得到一個電子形成氣態負一價離子時所放出的能量稱作

第一電子親和能3）。第二周期部分元素的笈變化趨勢如圖所示，其中除氮元素外，其他元素的笈自左而右

依次增大的原因是一；

氮元素的6呈現異常的原因是______________________________________________

答案同周期元素隨核電荷數依次增大，原子半徑逐漸變小，故結合一個電子釋放出的能量依次增大N的

2P能級處于半充滿狀態，具有穩定性，故不易結合一個電子

11.[2016?全國卷I,37（4）]光催化還原CO?制備CH,反應中，帶狀納米ZmGeO,是該反應的良好催化劑。

Zn、Ge、0電負性由大至小的順序是.。

答案0>Ge>Zn

12.[2016?全國卷H,37（3）]元素銅與銀的第二電離能分別為幾=1959kJ?mol”人=1753kJ-mol-

I,幾>4i的原因是o

答案銅失去的是全充滿的3d'°電子，銀失去的是4s‘電子

13.在N、0、S中第一電離能最大的是。

答案N

14.第一電離能介于B、N之間的第二周期元素有____種。

答案3

15.下列曲線表示鹵族元素某種性質隨核電荷數的變化趨勢，正確的是

最

電高

負正

性價

核電荷數

答案a

16.依據第二周期元素第一電離能的變化規律，參照下圖中B、F元素的位置，用小黑點標出C、N、0三種

元素的相對位置。

56789

原子序數

答案

o

E

.

n

/

7

56789

原子序數

考點二分子結構與性質

n核心精講

1.分子構型與雜化軌道理論

雜化軌道的要點

當原子成鍵時，原子的價電子軌道相互混雜，形成與原軌道數相等且能量相同的雜化軌道。雜化軌道數不

同，軌道間的夾角不同，形成分子的空間結構不同。

雜化類型雜化軌道數目雜化軌道夾角立體構型實例

SP2180°直線形BeCl2

2

SP3120°平面三角形BF3

3

SP4109°28'正四面體形CH.,

2.分子構型與價層電子對互斥模型

價層電子對互斥模型說明的是價層電子對的立體構型，而分子的立體構型指的是成鍵電子對立體構型，不包

括孤電子對。

(1)當中心原子無孤電子對時，兩者的構型一致。

(2)當中心原子有孤電子對時，兩者的構型不一致。

電子對數成鍵對數孤電子對數電子對立體構型分子立體構型實例

220直線形直線形BeCl2

30平面三角形

BF3

3三角形

21V形S02

40四面體形CH4

431四面體三角錐形

NH3

22V形H2O

3.中心原子雜化類型和分子立體構型的相互判斷

中心原子的雜化類型和分子立體構型有關，二者之間可以相互判斷。

分子組成(A中心原子的中心原子的

分子立體構型實例

為中心原子)孤電子對數雜化方式

0SP直線形BeCL

2

AB21SPV形SO2

3

2SPV形氏0

2

0SP平面三角形BF3

AB3

3

1sp三角錐形NH3

3

AB.,0sp正四面體形CH4

特別提醒(1)用價電子對互斥理論判斷分子的立體構型時，不僅要考慮中心原子的孤電子對所占據的空

間，還要考慮孤電子對對成鍵電子對的排斥力大小。排斥力大小順序為LP-LP?LP—BP>BP-BP(LP代表孤

電子對，BP代表成鍵電子對)。

(2)三鍵、雙鍵、單鍵之間的排斥力大小順序：

三鍵一三鍵〉三鍵一雙鍵〉雙鍵一雙鍵〉雙鍵一單鍵〉單鍵一單鍵。

⑶排斥力大小對鍵角的影響

分子雜化軌道角度排斥力分析實際鍵角

H2O109°28'LP—LP?LP—BP>BP—BP105°

NH3109°28'LP—BP>BP—BP107°

c=o對c—ci的排斥力大于形成兩種鍵角分別為

C0C12109°28'

c—Cl對c—Cl的排斥力124.3°、111.4°

4.共價鍵

(1)共價鍵的類型

①按成鍵原子間共用電子對的數目分為單鍵、雙鍵和三鍵。

②按共用電子對是否偏移分為極性鍵、非極性鍵。

③按原子軌道的重疊方式分為。鍵和n鍵，前者的電子云具有軸對稱性，后者的電子云具有鏡像對稱性。

(2)鍵參數

①鍵能：氣態基態原子形成1mol化學鍵釋放的最低能量，鍵能越大，化學鍵越穩定。

②鍵長：形成共價鍵的兩個原子之間的核間距，鍵長越短，共價鍵越穩定。

③鍵角：在原子數超過2的分子中，兩個共價鍵之間的夾角。

④鍵參數對分子性質的影響

鍵長越短，鍵能越大，分子越穩定。

鍵能分子的穩定性_

鍵氏七

簪一分子的立體構型,任庾

鋪角」

(3)。鍵、”鍵的判斷

①由軌道重疊方式判斷

“頭碰頭”重疊為。鍵，“肩并肩”重疊為n鍵。

②由共用電子對數判斷

單鍵為。鍵；雙鍵或三鍵，其中一個為。鍵，其余為n鍵。

③由成鍵軌道類型判斷

s軌道形成的共價鍵全部是。鍵；雜化軌道形成的共價鍵全部為。鍵。

(4)等電子原理

原子總數相同、價電子總數相同的分子或離子具有相似的化學鍵特征。物理性質相似，化學性質不同。

常見等電子體：

微粒通式價電子總數立體構型

C02、SCN，NO/、N3-AX216e直線形

C03—、N03-、S03AXB24e-平面三角形

SO2、O3、N02-AX218e-V形

soa->poa-AXI32e-正四面體形

-

P03—、S02—、C103-AX326e三角錐形

-

co、N2AX10e直線形

OUNH4FAX，,8e-正四面體形

(5)配位鍵

①孤電子對

分子或離子中沒有跟其他原子共用的電子對稱孤電子對。

②配位鍵

a.配位鍵的形成：成鍵原子一方提供孤電子對，另一方提供空軌道形成的共價鍵；

b.配位鍵的表示：常用“一~”來表示配位鍵，箭頭指向接受孤電子對的原子，如NH4■可表示為

H

t

[H—N—H[+

H，在NH在中，雖然有一個N—H鍵形成的過程與其他3個N—H鍵形成的過程不同，但是一

旦形成之后，4個共價鍵就完全相同。

③配合物

如[CU(NH3)1S0」

配位原子(提供孤電子對)

中心原子I配位體

(提供空WilIz

[Cu(NH3)d吧

內’界一蒜、配位數

配位體有孤電子對，如％0、Nils.CO、廠、cr.CN-等。中心原子有空軌道，如Fe'+、Cu"、Zn"Ag*等。

5.分子性質

(1)分子構型與分子極性的關系

非極性分子

t

單質-??正負電荷重心重合**-----結構對稱

ft

雙原子分子多原子分子

II

化合物一正負電荷重心不重合一結構不對稱

*

極性分子

(2)溶解性

①“相似相溶”規律：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，若存在氫鍵，則

溶劑和溶質之間的氫鍵作用力越大，溶解性越好。

②“相似相溶”還適用于分子結構的相似性，如乙醇和水互溶，而戊醇在水中的溶解度明顯減小。

(3)無機含氧酸分子的酸性

無機含氧酸可寫成(HO).RO“，如果成酸元素R相同，則"值越大，R的正電性越高，使R—0—H中0的電子

向R偏移，在水分子的作用下越易電離出『，酸性越強，如HClOVHClOWHClOsVHClOi。

6.氫鍵

(1)作用粒子：氫、氟、氧、氮原子(分子內、分子間)

(2)特征：有方向性和飽和性

(3)強度：共價鍵》氫鍵》范德華力

(4)影響強度的因素：對于A—U…B-,A、B的電負性越大，B原子的半徑越小，氫鍵鍵能越大。

(5)對物質性質的影響：分子間氫鍵的存在，使物質的熔、沸點升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸點：

H0>HS,HF>1IC1,

22NH3>PH3?

2

題組一“兩大理論”與微粒構型

o

II

1.[2017?江蘇21。)一(2)]丙酮(^^3<3—(：-€?13)分子中碳原子軌道的雜化類型是Imol丙酮

分子中含有。鍵的數目為o

答案sd和sp'9M

2.[2017?全國卷I,35(3)]X射線衍射測定等發現，LAsFe中存在13H離子。131?離子的幾何構型為

,中心原子的雜化形式為。

答案V形sp3

3.[2017?全國卷m,35(2)]C02和CHQH分子中C原子的雜化形式分別為和。

答案spsp1

H

HO—C—gN

I

4.[2016?江蘇21(A)—(3)]H分子中碳原子軌道的雜化類型為。

答案sp\sp

5.[2016?全國卷I,37(5)節選]Ge單晶具有金剛石結構，其中Ge原子的雜化方式為。

答案sp3

6.[2016?全國卷Hl,37(3)]AsCb分子的立體構型為,其中As的雜化軌道類型為。

答案三角錐形sp3

7.[2015?全國卷I,37(3)節選]CSz分子中，C原子的雜化軌道類型是0

答案sp

8.[2015?江蘇，21(A)—(2)節選]CH：C00H中C原子軌道雜化類型為_。

My32

答案sp、sp

9.醛基中碳原子的軌道雜化類型是一。

答案sp2

10.[2014?新課標全國卷I,37(3)節選]乙醛中碳原子的雜化類型為。

答案sp'、sp2

11.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的最外層只有一

個電子，但次外層有18個電子。

則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

這些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的價層電子對數為3的是酸根呈

三角錐結構的酸是。

3

答案spHNO2>IINO3H2sO3

-

-

-]-

[H30「[-

V

F

12.中陽離子的空間構型為，陰離子的中心原子軌道采用

________雜化。

答案三角錐形sp3

題組二微粒作用與分子性質

13.[2017?全國卷H,35(3)]經X射線衍射測得化合物R的晶體結構,其局部結構如圖(卷所示。

①從結構角度分析，R中兩種陽離子的相同之處為,不同之處為。(填標號)

A.中心原子的雜化軌道類型

B.中心原子的價層電子對數

C.立體結構

D.共價鍵類型

②R中陰離子N6中的。鍵總數為個。分子中的大n鍵可用符號rim表示，其中卬代表參與形成

的大n鍵的原子數，〃代表參與形成大n鍵的電子數(如苯分子中的大n鍵可表示為TI6),則N&中的大

“鍵應表示為。

③圖(b)中虛線代表氫鍵，其表示式為(NH4F)N—H…C1、、

答案①ABDC②5FI6③(HQ+)0—H…N(NA)(NH4-)N—H-N(N5-)

14.[2017?全國卷IH,35(4)]硝酸鎰是制備CO2+3HKCH3OH+H2O反應的催化劑的原料,Mn(N03)2中的化學

鍵除了。鍵外，還存在________。

答案離子鍵、加鍵

15.[2017?江蘇，21(A)—(4)]乙醇的沸點高于丙酮，這是因為。

答案乙醇存在分子間氫鍵

16.[2017?全國卷m,35(3)]研究發現，在CO?低壓合成甲醇反應(C02+3H2=CH30H+HQ)所涉及的4種物

質中，沸點從高到低的順序為，

原因是___________________________________________________________________________

答案H20>ai30H>C02>H2也0與CH30H均為極性分子，水含氫鍵比甲醇中多；⑩與均為非極性分子，C02

相對分子質量較大，范德華力大

17.[2016?江蘇，21(A)—(2)(4)(5)][Zn(CN)下一在水溶液中與HCHO發生如下反應：4HCH0+[Zn(CN)J2-+

+2+

4H+4H20=[Zn(H20),]+4H0CH.CN

HN

H0CH2CN的結構簡式

(2)1molHCHO分子中含有。鍵的數目為?

(4)與H20分子互為等電子體的陰離子為