2019-2020年高三化学二轮复习 专题7物质结构与元素周期律学案.doc

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2019-2020年高三化学二轮复习 专题7物质结构与元素周期律学案 【考点分析】 同一周期、同一主族内元素性质的递变规律与结构的关系；元素第一电离能、电负性与原子结构的关系、杂化轨道及价电子理论与分子的空间结构、等电子体、配合物初步、晶体结构与性质； 【知识概括】 ▲元素周期表与元素周期律： （1）元素周期表： 元素周期表的基本框架；结合周期表的框架推断元素在周期表的位置及性质 同一周期，随原子序数增大，原子半径逐渐 ，金属性逐渐 ，非金属性逐渐 。 同一主族，随原子序数增大，原子半径逐渐 ，金属性逐渐 ，非金属性逐渐 。 （2）同主族元素的相似性：①结构相似_______________②性质相似_______________ （3）元素周期表 中的递变规律 （4）比较元素金属性与非金属性的依据 比较金属性 比较非金属性 例1：同周期的X、Y、Z三种元素，已知其氢化物分别为XH3、H2Y、HZ，则下列判断正确的是（ ） A．原子半径 Z > Y > X B．Z的非金属性最强 C．氢化物还原性XH3 > H2Y > HZ，稳定性XH3 > H2Y > HZ D．最高氧化物对应水化物H3XO4酸性最强 例2：香花石由前20号元素中的6种组成，其化学式为X3Y2(ZWR4)3T2，X、Y、Z为金属元素，Z的最外层电子数与次外层相等，X、Z位于同主族，Y、Z、R、T位于同周期，R最外层电子数为次外层的3倍，T无正价，X与R原子序数之和是W的2倍。下列说法不正确的是( ) A．原子半径：Y＞Z＞R＞T B．气态氢化物的稳定性：W＜R＜T C．最高价氧化物对应的水化物碱性：X＞Y＞Z D．XR2、WR2两化合物中R的化合价相同 ▲原子结构与性质 I、多电子原子核外电子排布遵循的规律： （1）能量最低原理：_____________________________________________________________ （2）泡利不相容原理：___________________________________________________________ （3）洪特规则：__________________________________________________________________ 1~36号元素的核外电子排布式 Ⅱ、随原子序数增大，同一周期，元素的第一电离能_________________电负性___________________ 同一主族，元素的第一电离能_________________电负性___________________ 同一周期的主族元素中，元素的第一电离能最大的是____族，第二大的是_____族，第三大的是____族 ▲分子结构与性质 I、范德华力与氢键（注意氢键的存在对物质物理性质的影响） Ⅱ、离子键、共价键、金属键的存在范围和成键特点（注意共价键中σ、π和极性键、非极性键的判断） Ⅲ、结合杂化轨道、价层电子对理论判断ABn型(n<5)空间结构 Ⅳ、等电子体及简单配合物的成键情况等 例3：乙炔是有机合成工业的一种原料。工业上曾用CaC2与水反应生成乙炔。 (1)CaC2中C22－与O22＋互为等电子体，O22＋的电子式可表示为____；1 mol O22＋中含有的π键数目为___。 (2)将乙炔通入[Cu(NH3)2]Cl溶液生成Cu2C2红棕色沉淀。Cu＋基态核外电子排布式为_______________。 (3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈(CH2=CH－C≡N)。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化 类型是________；分子中处于同一直线上的原子数目最多为________。 (4)CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如右图所示)，但CaC2晶体中哑铃 形C22－的存在，使晶胞沿一个方向拉长。CaC2晶体中1个Ca2+周围距离最近的 C22－数目为 　　 。 ▲晶体结构与性质 I、四类晶体比较（注意结合晶体的结构与性质特征判断晶体类型。） 离子晶体 分子晶体 原子晶体 金属晶体 构成微粒及 之间的作用力 熔沸点 导电性 硬度 典型晶体 Ⅱ、均摊法计算晶体的化学式 例4：有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素，原子序数E＜Q＜T＜X＜Z。E、Q、T三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，且I1(E)＜I1(T)＜I1(Q)，其中基态Q原子的2p轨道处于半充满状态，且QT与ET2互为等电子体。X为周期表前四周期中电负性最小的元素，Z的原子序数为28。 请回答下列问题(答题时如需表示具体元素，请用相应的元素符号)： (1)Q的简单氢化物极易溶于T的简单氢化物，其主要原因有____________等两种。 (2)化合物甲由T、X两元素组成，其晶胞如图1，甲的化学式为____________。 (3)化合物乙的晶胞如图2，乙由E、Q两元素组成，硬度超过金刚石。 ①乙的晶体类型为____________，其硬度超过金刚石的原因是_________________________。 ②乙的晶体中E、Q两种元素原子的杂化方式均为____________。 【巩固练习】 ．下列关于指定粒子构成的叙述中，不正确的是 ( ) A．37Cl与39K具有相同的中子数 B．第114号元素的一种核素X与Pb具有相同的最外层电子数 C．H3O＋与OH－具有相同的质子数和电子数 D．O与S2－具有相同的质子数和电子数 ．有X、Y、Z、W、M五种短周期元素，其中X、Y、Z、W同周期， Z、M同主族； X+与M2-具有相同的电子层结构；离子半径：Z2-＞W-；Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料。下列说法中，正确的是 （ ） A．X、M两种元素只能形成X2M型化合物 B．由于W、Z、M元素的氢气化物相对分子质量依次减小，所以其沸点依次降低 C．元素Y、Z、W的单质晶体属于同种类型的晶体 D．元素W和M的某些单质可作为水处理中的消毒剂 ．已知A、B、C、D、E是短周期中原子序数依次增大的5种主族元素，其中元素A．E的单质在常温下呈气态，元素B的原子最外层电子数是其电子层数的2倍，元素C在同周期的主族元素中原子半径最大，元素D的合金是日常生活中常用的金属材料。下列说法正确的是( ) A．元素A、B组成的化合物常温下一定呈气态 B．一定条件下，元素C、D的最高价氧化物对应的水化物之间不能发生反应 C．工业上常用电解法制备元素C、D、E的单质 D．化合物AE和CE含有相同类型的化学键 ．有X、Y两种元素，原子序数≤20，X的原子半径小于Y，且X、Y原子的最外层电子数相同(选项中m、n均为正整数)。下列说法正确的是 ( ) A．若X(OH)n为强碱，则Y(OH)n也一定为强碱 B．若HnXOm为强酸，则X的氢化物溶于水一定显酸性 C．若X元素形成的单质是X2，则Y元素形成的单质一定是Y2 D．若Y的最高正价为＋m，则X的最高正价一定为＋m ．下列叙述能说明氯元素原子得电子能力比硫元素强的是 ( ) ①HCl的溶解度比H2S大　②HCl的酸性比H2S强 ③HCl的稳定性比H2S强　④HCl的还原性比H2S强 ⑤HClO的酸性比H2SO4弱　⑥Cl2与铁反应生成FeCl3，而S与铁反应生成FeS　⑦Cl2能与H2S反应生成S　⑧在周期表中Cl处于S同周期的右侧　⑨还原性：Cl－PH3>AsH3 B．熔点：Si3N4>NaCl>SiI4 C．酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4 D．碱性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3 ．下列有关叙述：①非金属单质M能从N的化合物中置换出非金属单质N；②M原子比N原子容易得到电子；③单质M跟H2反应比N跟H2反应容易得多；④气态氢化物水溶液的酸性HmM>HnN；⑤氧化物水化物的酸性HmMOx>HnNOy；⑥熔点M>N。能说明非金属元素M比N的非金属性强的是( ) A．②⑤ B．①②③ C．①②③⑤ D．全部 ．短周期元素形成的常见非金属固体单质A与常见金属单质B，在加热条件下反应生成化合物C，C与水反应生成白色沉淀D和气体E，D既能溶于强酸，也能溶于强碱。E在足量空气中燃烧产生刺激性气体G，G在大气中能导致酸雨的形成。E被足量氢氧化钠溶液吸收得到无色溶液F。溶液F在空气中长期放置发生反应，生成物之一为H。H与过氧化钠的结构和化学性质相似，其溶液显黄色。请回答下列问题： (1)组成单质A的元素位于周期表中第________周期，第______族。 (2)B与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为：___________________________________________。 (3)G与氯酸钠在酸性条件下反应可生成消毒杀菌剂二氧化氯。该反应的氧化产物为____________，当生成2 mol 二氧化氯时，转移电子______mol。 (4)溶液F在空气中长期放置生成H的化学反应方程式为：_____________________________________。 (5)H的溶液与稀硫酸反应产生的现象为___________________________________。 ． (1)中国古代四大发明之一—— 黑火药，它的爆炸反应为： 2KNO3＋3C＋SA＋N2↑＋3CO2↑(已配平) ①除S外，上列元素的电负性从大到小依次为____________________________________。 ②在生成物中，A的晶体类型为_________，含极性共价键的分子的中心原子轨道杂化类型为________。 ③已知CN－与N2结构相似，推算HCN分子中σ键与π键数目之比为________。 (2)原子序数小于36的元素Q和T，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且原子序数T比Q多2。T的基态原子外围电子(价电子)排布式为________，Q2＋的未成对电子数是________。 (3)在CrCl3的水溶液中，一定条件下存在组成为[CrCln(H2O)6－n]x＋(n和x均为正整数)的配离子，将其通过氢离子交换树脂(R－H)，可发生离子交换反应:[CrCln(H2O)6－n]x＋＋xR－H → Rx[CrCln(H2O)6－n]＋xH＋，交换出来的H＋经中和滴定，即可求出x和n，确定配离子的组成。 将含0.001 5 mol [CrCln(H2O)6－n]x＋的溶液，与R－H完全交换后，中和生成的H＋需浓度为0.120 0 mol/L NaOH溶液25.00 mL，可知该配离子的化学式为____________________。 ．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_______________________________________________； (5)比较X的氢化物与同族第二、第三周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由______________________________________________________________。 ．已知X、Y、Z、Q、E五种元素的原子序数依次增大，其中X原子核外电子有6种不同的运动状态，s能级电子数是p能级电子数的两倍；Z原子L层上有2对成对电子；Q是第三周期中电负性最大的元素；E的单质是常温下惟一呈液态的非金属。请回答下列问题： (1)X、Y、Z第一电离能由小到大的顺序为______<____<______(填元素符号)。 (2)E元素基态原子的电子排布式为_________________________________________。 (3)XZ2分子中含有________个π键。 (4)Z的氢化物的沸点比Q的氢化物的沸点高，理由是_______________________________________。 (5)X元素可形成X60单质，它与金属钾掺杂在一起制造出了一种富勒烯化合物，其晶胞如右图所示(白球位于立方体的体心和顶点，小黑球位于立方体的面上)，该化合物中X60与钾原子个数比为　　　　。 ．元素的性质在元素周期表中按其排列呈现一定的规律。下表为元素周期表中部分元素，根据要求回答下列问题： K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge (1)在以上元素的基态原子的电子排布中4s轨道上只有1个电子的元素有________(填元素名称)。 (2)根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域：s区、p区、d区、ds区和f区，以上12种元素分别属于s区、d区、ds区和p区，则属于s区的元素有________种，属于d区的元素有______种。 (3)CaO晶胞如右图所示，CaO晶体中Ca2＋的配位数为________。CaO晶体和NaCl晶体中离子排列方式相同，其晶格能分别为：CaO-3 401 kJ/mol、NaCl-786 kJ/mol。导致两者晶格能差异的主要原因是____________________________________。 (4)由叠氮化钠(NaN3)热分解可得光谱纯N2：2NaN3(s)===2Na(l)+3N2(g)，下列有关说法正确的是　　　　 (选填序号)。 A．NaN3与KN3结构类似，前者晶格能较小 B．钠晶胞结构如右图所示，每个晶胞中分摊2个钠原子 C．氮的第一电离能大于氧 D．氮气常温下很稳定，是因为氮的电负性小 14.尿素（H2NCONH2）可用于制有机铁肥，主要代表有 [Fe(H2NCONH2)6](NO3)3 [三硝酸六尿素合铁(Ⅲ)]。 ⑴基态Fe3+的核外电子排布式为 。C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是 。 ⑵尿素分子中C、N原子的杂化方式分别是 。 ⑶[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3中“H2NCONH2”与Fe(Ⅲ)之间的作用力是 。与NO3—互为等电子体的一种化合物是 （写化学式）。 ⑷CO2和NH3是工业上制备尿素的重要原料，固态CO2（干冰）的晶胞结构如右图所示。 ①1个CO2分子周围等距离且距离最近的CO2分子有 个。 ②铜金合金的晶胞结构与干冰相似，若顶点为Au、面心为Cu，则铜金合金晶体中Au与Cu原子数之比为是 。 物质结构与元素周期律 答案 1．C 2．D 3．C 4．A 5．C 6．D 7．A 8． B 9．(1)三　ⅥA　(2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2 NaAlO2＋3H2↑ (3)硫酸钠(或N a2SO4)　2 (4)4 Na2S＋O2＋2H2O===4 NaOH＋2 Na2S2(或2 Na2S＋O2＋2H2O===4 NaOH＋2S、Na2S＋S=== Na2S2) (5)溶液由黄色变为无色，产生浅黄色沉淀和臭鸡蛋气味的气体 10．(1)①O>N>C>K　②离子晶体　sp　③1∶1　(2)3d84s2　4 (3)[CrCl(H2O)5]2＋ 11．(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3　As (3)三角锥形 (4)As2O3＋6Zn＋6H2SO4===2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O (5)稳定性：NH3>PH3>AsH3，因为键长越短，键能越大，化合物越稳定； 沸点：NH3>AsH3>PH3，NH3可以形成分子间氢键，沸点最高；AsH3相对分子质量比PH3大，分子间作用力大，因而AsH3的沸点比PH3高 12．(1)C O N (2)1s22s22p63s23p63d104s24p5或[Ar]3d104s24p5 (3)2　(4)水分子之间存在氢键，导致熔、沸点升高 (5)1∶3 13．(1)K、Cr、Cu　(2)2　8　(3)6　CaO晶体中离子的电荷数大于NaCl，离子间的平均距离小于NaCl　(4)BC 14.⑴[Ar]3d5 N>O>C ⑵sp2、sp3 ⑶配位键 SO3（或BF3） ⑷①12 ②1∶3