物質結構與元素周期律
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【課前自主復習與思考】
1．閱讀并思考《世紀金榜》p13-14:回顧主干知識和突破核心要點部分。
2．了解元素、核素和同位素的含義，知道原子序數、核電荷數、質子數、種子數、核外電子數以及它們自己的數量關系。
3．認識元素周期律的本質。
4.了解元素原子結構、在周期表中的位置及其性質遞變的規(guī)律的關系。
5.認識化學鍵的含義，了解離子鍵和共價鍵的形成，能識別典型的離子化合物和共價化合物，能從化學鍵的角度認識化學反應的本質。
【結合自主復習內容思考如下問題】
1. 下表是鈉和鎂的第一、二、三電離能（KJ?mol－1）。
元素I1I2I3
Na4964 5626 912
Mg7381 4517 733
請試著解釋：為什么鈉易形成Na＋，而不易形成Na2+？為什么鎂易形成Mg2＋，而不易形成Mg3+？
2．（08全國Ⅰ卷）下列化合物，按其品體的熔點由高到低排列正確的是（ ）
A．SiO2 CaCl CBr4 CF2B．SiO2 CsCl CF4 CBr4
C．CsCl SiO2 CBr4 CF4D．CF4 CBr4 CsCl SiO2
【考綱點撥】
1．認識物質的組成、結構和性質的關系。理解化學反應的本質及變化過程中所遵循的原理和規(guī)律。（由“認識”改為 “理解”比09年的要求提高）
2．了解鍵的極性和分子的極性，了解極性分子和非極性分子及其性質的差異。（與09年相比增加了分子的極性）
【自主研究例題】
（09年江蘇高考）生物質能是一種潔凈、可再生的能源。生物質氣（主要成分為CO、CO2、H2等）與H2混合，催化合成甲醇是生物質能利用的方法之一。
（1）上述反應的催化劑含有Cu、Zn、Al等元素。寫出基態(tài)Zn原子的核外電子排布式 。
（2）根據等電子原理，寫出CO分子結構式 。
（3）甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛與新制Cu（OH）2的堿性溶液反應生成Cu2O沉淀。
①甲醇的沸點比甲醛的高，其主要原因是 ；甲醛分子中碳原子軌道的雜化類型為 。
②甲醛分子的空間構型是 ；1mol甲醛分子中σ鍵的數目為 。
③在1個Cu2O晶胞中（結構如圖所示），所包含的Cu原子數目為 。
【標準答案】（1）
（2）
（3）①甲醇分子之間形成氫鍵 雜化
②平面三角形 3NA
③4
教師點評：本題主要考查核外電子排布式、等電子體原理、分子間作用力、雜化軌道、共價鍵類型、分子的平面構型。（1）Zn的原子序數為30，注意3d軌道寫在4s軌道的前面；（2）依據等電子原理，可知CO與N2為等電子體，N2分子的結構式為：互為等電子體分子的結構相似，可寫出CO的結構式；（3）甲醇分子之間形成了分子間氫鍵，甲醛分子間只是分子間作用力，而沒有形成氫鍵，故甲醇的沸點高；甲醛分子中含有碳氧雙鍵，故碳原子軌道的雜化類型為sp2雜化；分子的空間構型為平面型；1mol甲醛分子中含有2mol碳氫δ鍵，1mol碳氧δ鍵，故含有δ鍵的數目為 3NA；依據晶胞示意圖可以看出Cu原子處于晶胞內部，所包含的Cu原子數目為4
完成本題后同學們的思考和質疑：
【高考鏈接】
【例1】（08全國Ⅱ卷）Q、R、X、Y、Z為前20號元素中的五種，Q的低價氧化物與X單質分子的電子總數相等，R與Q同族。
(1)Q的最高價氧化物，其固體屬于________晶體，俗名叫_____________。
(2)R的氫化物的分子的空間構型是_____________，屬于____________分子(填“極性”或“非極性”)，它與X形成的化合物可作為一種重要陶瓷材料，其化學式是___________。
(3)X的常見氫化物的空間構型是____________；它的另一種氫化物X2H4是一種火箭燃料的成分，其電子式是__________。
(4)Q分別與Y、Z形成的共價化合物的化學式是_______和_______；Q與Y形成的分子的電子式是____________，屬于______________分子(填“極性”或“非極性”)。
【解析】Q的低價氧化物與X單質分子的電子總數相等，Q可能為C（碳），X為N，由于這五種元素均是前20號元素，所以R為Si，Y和Z的離子與Ar原子的電子結構相同且Y的原子序數小于Z，Y為S，Z為Cl。
【參考答案】
（1）分子；干冰。
(2）正四面體；非極性；Si3N4。

(3）三角錐；


(4）CS2；CCl4， ；非極性。
【例2】（08江蘇高考）已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數A＜B＜C＜D＜E。其中A、B、C是同一周期的非金屬元素�；�合物DC的晶體為離子晶體，D的二價陽離子與C的陰離子具有相同的電子層結構。AC2為非極性分子。B、C的氫化物的沸點比它們同族相鄰周期元素氫化物的沸點高。E的原子序數為24，ECl3能與B、C的氫化物形成六配位的配合物，且兩種配體的物質的量之比為2∶1，三個氯離子位于外界。請根據以上情況，回答下列問題：（答題時，A、B、C、D、E用所對應的元素符號表示）
（1）A、B、C的第一電離能由小到大的順序為 。
（2）B的氫化物的分子空間構型是 。其中心原子采取 雜化。
（3）寫出化合物AC2的電子式 ；一種由B、C組成的化合物與AC2互為等電子體，其化學式為 。
（4）E的核外電子排布式是 ，ECl3形成的配合物的化學式為 。
（5）B的最高價氧化物對應的水化物的稀溶液與D的單質反應時，B被還原到最低價，該反應的化學方程式是 。
【解析】本題對應于選修課程模塊的“物質結構與性質”，這一模塊的學生學習體會是：學的時候難，復習的時候不難，做題時比較有把握。本題的命題風格和平時的模擬有明顯不同之處，它是建立在必修模塊物質結構基礎上的，A、B、C、D的推斷是解題的基礎，它明顯屬于必修模塊的要求。而物質結構與性質方面主要考查了第一電離能，雜化和分子構型判斷，電子式和等電子原理，核外電子排布式和配合物化學式書寫等重點知識，重“形式”而不“深入”。
【參考答案】
（1）C＜O＜N ；（2）三角錐形 ；sp3 ；（3） ；N2O
（4）1s22s22p63s23p63d54s1（或[Ar] 3d54s1）； [Cr(NH3)4(H2O)2]Cl3
（5）4Mg+10HNO3=4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O
【例3】（09廣東高考）銅單質及其化合物在很多領域有重要的用途，如金屬銅用來制造電線電纜，五水硫酸銅可用作殺菌劑。

（1）Cu位于元素周期表第I B族。Cu2＋的核外電子排布式為__________。
（2）右圖是銅的某種氧化物的晶胞結構示意圖，可確定該晶胞中陰離子的個數為_________。
（3）膽礬CuSO4?5H2O可寫成[Cu(H2O4)]SO4 ?H2O，其結構示意圖如下：

下列說法正確的是__________（填字母）。
A. 在上述結構示意圖中，所有氧原子都采用sp3雜化
B. 在上述結構示意圖中，存在配位鍵、共價鍵和離子鍵
C. 膽礬是分子晶體，分子間存在氫鍵
D. 膽礬中的水在不同溫度下會分步失去
（4）往硫酸銅溶液中加入過量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2＋配離子。已知NF3與NH3的空間構型都是三角錐形，但NF3不易與Cu2＋形成配離子，其原因是_______________。
（5）Cu2O的熔點比Cu2S的_________(填“高”或“低”)，請解釋原因__________。
【解析】本題考查常見元素核外電子排布、電負性概念、常見軌道雜化類型、以及離子晶體的晶胞結構、化學鍵、物質性質、配合物成鍵狀況的了解。
（1）Cu（電子排布式為：[Ar]3d104s1） Cu2＋的過程中，參與反應的電子是最外層的4s及3d上各一個電子，故Cu2+離子的電子是為：[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9；（2）從圖中可以看出陰離子在晶胞有四類：頂點（8個）、棱上（4個）、面上（2個）、體心（1個），根據立方體的分攤法，可知該晶胞中有4個陰離子；（3）膽礬是由水合銅離子及硫酸根離子構成的，屬于離子化合物，C不正確；（4）N、F、H三種元素的電負性：F>N>H，所以NH3中共用電子對偏向N，而在NF3中，共用電子對偏向F，偏離N原子；（5）由于氧離子的例子半徑小于硫離子的離子半徑，所以亞銅離子與氧離子形成的離子鍵強于亞銅離子與硫離子形成的離子鍵，所以Cu2O的熔點比Cu2S的高。
【參考答案】（1）[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9
（2）4個
（3）B、D
（4）N、F、H三種元素的電負性：F>N>H，在NF3中，共用電子對偏向F，偏離N原子使得氮原子上的孤對電子難于與Cu2＋形成配位鍵。
（5）高 。Cu2O與Cu2S相比陽離子相同，陰離子所帶的電荷數也相同，但O2－半徑比S2－半徑小，所以Cu2O的晶格能更大，熔點更高。
【例4】．（09福建理綜）短周期元素Q、R、T、W在元素周期表中的位置如右圖所示，期中T所處的周期序數與主族序數相等，請回答下列問題：
（1）T的原子結構示意圖為 。
（2）元素的非金屬性為（原子的得電子能力）：Q W（填“強于”或“弱于”）。
（3）W的單質與其最高價氧化物的水化物濃溶液共熱能發(fā)生反應，生成兩種物質，其中一種是氣體，反應的化學方程式為 。
（4）原子序數比R多1的元素是一種氫化物能分解為它的另一種氫化物，此分解反應的化學方程式是 。
（5）R有多種氧化物，其中甲的相對分子質量最小。在一定條件下，2L的甲氣體與0.5L的氯氣相混合，若該混合氣體被足量的NaOH溶液完全吸收后沒有氣體殘留，所生成的R的含氧酸鹽的化學式是 。
（6）在298K下，Q、T的單質各1mol完全燃燒，分別放出熱量akJ和bkJ。又知一定條件下，T的單質能將Q從它的最高價氧化物中置換出來，若此置換反應生成3molQ的單質，則該反應在298K下的 = （注：題中所設單質均為最穩(wěn)定單質）。
【解析】
結構決定位置，結構決定性質，位置體現性質。周期數=電子層數，主族數=最外層電子數=最高正價數，該題還重點考察了碳、氮、氧的一些特殊性質，知識涉及面廣，且同能量的變化相結合考察，效果好！
【參考答案】
（1）
（2）弱于
（3）S＋2H2SO4(濃) 3SO2↑＋2H2O
（4）2H2O2 2H2O＋O2↑（或其他合理答案）
（5）NaNO2
（6）(3a ? 4b)kJ/mol
【歸納與思考】
“物質結構與性質”并不是試卷體現區(qū)分度的地方，因此，我們今后在進行該部分內容的復習時，應不深挖，不做偏題怪題，把時間留在化學主干知識的復習上，留在學生化學思想的形成和化學能力的培養(yǎng)上。
【自主檢測】《世紀金榜》專題高效測評部分。



參考答案
物質結構與元素周期律
【自主研究例題】
【標準答案】（1）
（2）
（3）①甲醇分子之間形成氫鍵 雜化
②平面三角形 3NA
③4
教師點評：本題主要考查核外電子排布式、等電子體原理、分子間作用力、雜化軌道、共價鍵類型、分子的平面構型。（1）Zn的原子序數為30，注意3d軌道寫在4s軌道的前面；（2）依據等電子原理，可知CO與N2為等電子體，N2分子的結構式為：互為等電子體分子的結構相似，可寫出CO的結構式；（3）甲醇分子之間形成了分子間氫鍵，甲醛分子間只是分子間作用力，而沒有形成氫鍵，故甲醇的沸點高；甲醛分子中含有碳氧雙鍵，故碳原子軌道的雜化類型為sp2雜化；分子的空間構型為平面型；1mol甲醛分子中含有2mol碳氫δ鍵，1mol碳氧δ鍵，故含有δ鍵的數目為 3NA；依據晶胞示意圖可以看出Cu原子處于晶胞內部，所包含的Cu原子數目為4
【高考鏈接】
【例1】【解析】Q的低價氧化物與X單質分子的電子總數相等，Q可能為C（碳），X為N，由于這五種元素均是前20號元素，所以R為Si，Y和Z的離子與Ar原子的電子結構相同且Y的原子序數小于Z，Y為S，Z為Cl。
【參考答案】
（1）分子；干冰。
(2）正四面體；非極性；Si3N4。

(3）三角錐；


(4）CS2；CCl4， ；非極性。
【例2】【解析】本題對應于選修課程模塊的“物質結構與性質”，這一模塊的學生學習體會是：學的時候難，復習的時候不難，做題時比較有把握。本題的命題風格和平時的模擬有明顯不同之處，它是建立在必修模塊物質結構基礎上的，A、B、C、D的推斷是解題的基礎，它明顯屬于必修模塊的要求。而物質結構與性質方面主要考查了第一電離能，雜化和分子構型判斷，電子式和等電子原理，核外電子排布式和配合物化學式書寫等重點知識，重“形式”而不“深入”。
【參考答案】
（1）C＜O＜N ；（2）三角錐形 ；sp3 ；（3） ；N2O
（4）1s22s22p63s23p63d54s1（或[Ar] 3d54s1）； [Cr(NH3)4(H2O)2]Cl3
（5）4Mg+10HNO3=4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O
【例3】【解析】本題考查常見元素核外電子排布、電負性概念、常見軌道雜化類型、以及離子晶體的晶胞結構、化學鍵、物質性質、配合物成鍵狀況的了解。
（1）Cu（電子排布式為：[Ar]3d104s1） Cu2＋的過程中，參與反應的電子是最外層的4s及3d上各一個電子，故Cu2+離子的電子是為：[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9；（2）從圖中可以看出陰離子在晶胞有四類：頂點（8個）、棱上（4個）、面上（2個）、體心（1個），根據立方體的分攤法，可知該晶胞中有4個陰離子；（3）膽礬是由水合銅離子及硫酸根離子構成的，屬于離子化合物，C不正確；（4）N、F、H三種元素的電負性：F>N>H，所以NH3中共用電子對偏向N，而在NF3中，共用電子對偏向F，偏離N原子；（5）由于氧離子的例子半徑小于硫離子的離子半徑，所以亞銅離子與氧離子形成的離子鍵強于亞銅離子與硫離子形成的離子鍵，所以Cu2O的熔點比Cu2S的高。
【參考答案】（1）[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9
（2）4個
（3）B、D
（4）N、F、H三種元素的電負性：F>N>H，在NF3中，共用電子對偏向F，偏離N原子使得氮原子上的孤對電子難于與Cu2＋形成配位鍵。
（5）高 。Cu2O與Cu2S相比陽離子相同，陰離子所帶的電荷數也相同，但O2－半徑比S2－半徑小，所以Cu2O的晶格能更大，熔點更高。
【例4】．【解析】
結構決定位置，結構決定性質，位置體現性質。周期數=電子層數，主族數=最外層電子數=最高正價數，該題還重點考察了碳、氮、氧的一些特殊性質，知識涉及面廣，且同能量的變化相結合考察，效果好！
【參考答案】
（1）
（2）弱于
（3）S＋2H2SO4(濃) 3SO2↑＋2H2O
（4）2H2O2 2H2O＋O2↑（或其他合理答案）
（5）NaNO2
（6）(3a ? 4b)kJ/mol


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