第6讲物质结构与化学键

第6讲物质结构与化学键一、原子的构成原XZA原子核核外电子中子质子决定原子种类同位素(两个特性)质量数近似相对原子质量核电荷数决定元素种类最外层电子数电子层数决定主族元素的化学性质决定原子结构示意图1.核电荷数==2.质量数（A）=+核内质子数核外电子数质子数中子数二、原子核外电子排布规律1.每一电子层所容纳的电子数最多为2n22.最外层电子数最多不超过,若最外层为K层，电子数最多不超过。823.次外层电子数最多不超过184.能量的电子离原子核近，能量的电子离原子核远。低高三、元素与同位素的比较元素同位素定义具有相同的核电荷数的同一类的总称具有相同质子数和不同中子数的同一元素的不同之间的互称备注元素的种类由决定，而与中子数、核外电子数无关，因此同种元素可以有若干种不同的同位素同位素的性质几乎完全相同；稳定同位素的原子个数百分比不变实例16O2、18O2、H2O中的O均为氧元素H、H、H互称为氢元素的同位素原子原子质子数化学112131四、离子键与共价键的比较离子键共价键极性键非极性键定义形成的化学键而形成的化学键成键微粒离子原子原子阴、阳离子间通过静电作用原子间通过共用电子对成键条件无素与元素原子化合不同结合相同非金属原子结合存在化合物中及某些中大多数单质、部分、部分中实例NaCl、Na2CO3、NaOHH2SO4、CO2、NaOH、Na2CO3O2、H2、H2O2、Na2O2共价化合物离子化合物活泼非金属元素原子离子共价化合物离子化合物活泼金属非金属分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子分子原子金属阳离子、自由电子阴、阳离子粒子间的相互作用分子间作用力共价键金属键离子键硬度较小很大有的很大，有的很小较大熔、沸点较低很高有的很高,有的很低较高类型比较五、四种晶体的比较溶解性相似相溶何溶剂常见溶剂难溶大多易溶于水等极性溶剂导电性一般不导电，溶于水后有的导电一般不具有导电性，个别为半导体电的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电物质类别及举例大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物（SiO2除外）、绝大多数有机物（有机盐除外）部分非金属单质（如金刚石、硅、晶体硼），部分非金属化合物（如SiC、SiO2）金属单质与合金（如Na、Al、Fe、青铜）金属氧化物（如K2O、Na2O）、强碱（如KOH、NaOH）、绝大部分盐（如NaCl）【例1】氕化锂、氘化锂、氚化锂都可作为发射“嫦娥一号”卫星的火箭引燃剂。下列说法正确的是（）A.1H、D+、T2B.LiH、LiD、LiT含有的电子总数分别为3、4、5C.7LiH、7LiD、7LiT的摩尔质量之比为1∶1∶1D.它们都是离子化合物，常作还原剂考点一原子构成及各微粒的功能解析本题主要考查了同位素、元素、核素的概念和质量数、质子数、中子数之间的关系及各粒子的性质。H、D、T为不同的三种核素，互为同位素，都为氢元素，应具有相同的质子数和电子数。故A、B错；元素的摩尔质量在数值上等于其质量数，原子的质量数=质子数+中子数，因此7LiH、7LiD、7LiT的摩尔质量分别为8、9、10，故C错误；锂元素为金属元素，与氢元素通过得失电子化合生成氢化锂，故三种物质都是离子化合物，因作火箭引燃剂，说明三种物质为还原剂，故D项正确。答案DX中各数量之间的关系一直是高考的重点和热点。此类题常考常新，常常结合新发现的元素或同位素来考查，题目翻新，但题型不变，考查的知识点不变。解答这类试题时，一是要掌握好原子的组成和表示方法；二是要掌握好各基本粒子之间的关系，即原子序数=核电荷数=核内质子数=核外电子数（原子中）、质量数=中子数+质子数。AZ简单原子的原子结构可用如下图的表示方法形象地表示：其中●表示质子或电子，○表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的是（）A.①②③B.①②③C.①②③D.①②③具有相同的质量数解析从图示知①、②、③中的质子数等于电子数且都等于1，可知分别为H、H、H。112131A某元素的一种同位素X的质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子。在agHmX中所含质子的物质的量是（）A.(A-N+m)molB.(A-N)molC.(A-N)molD.(A-N+m)molmAaAamAaAa解析同位素X的质量数为A，中子数为N，因此其质子数为A-N。故HmX中的质子数为m+A-N，又由于HmX中H为H，故agHmX中所含质子的物质的量为：×（A-N+m）mol。11AmaA【例2】用A+、B-、C2-、D、E、F、G和H分别表示含有18个电子的八种微粒（离子或分子），请（1）A元素是、B元素是、C元素是（2）A元素的原子结构示意图为。（3）D是由两种元素组成的双原子分子，其分子式是（4）E是所有含18个电子的微粒中氧化能力最强的分子，其分子式是考点二核外电子排布及等电子数的微粒（5）F是由两种元素组成的三原子分子，其分子式是，电子式是。（6）G分子中含有4个原子，其分子式是。（7）H分子中含有8个原子，其分子式是。解析含有18单核微粒：Ar、K+、Ca2+、Cl-、S2-,可见A+、B-、C2-分别为K+、Cl-、S2-;A、B、C元素分别为K、Cl、S双原子分子有：HCl、F2,可见（3）、（4）分别为HCl、F2三原子分子有：H2S四原子分子有：H2O2、PH3八原子分子有：C2H6答案（1）KClS（2）（3）HCl（4）F2（5）H2SHSH（6）H2O2（答PH3同样给分）（7）C2H6··×····1.（1）能量最低原理；（2）每一电子层最多排2n2个电子，最外层不超过8个电子（K层为最外层时不超过2个），次外层不超过18个电子，倒数第三层不超过32×2.（1）“10分子离子一核10电子NeN3-、O2-、F-、Na+、Mg2+、Al3+二核10电子HFOH-三核10电子H2ONH四核10电子NH3H3O+五核10电子CH4NH-2+4（2）“18电子”的微粒分子离子一核18电子ArK+、Ca2+、Cl-、S2-二核18电子F2、HClHS-、O三核18电子H2S四核18电子PH3、H2O2NH2F五核18电子SiH4、CH3F、NH2OH六核18电子CH3OH其他微粒C2H6、CH3NH2N2H、N2H2-2+52+6（3“9电子”的微粒：—F、—OH、—NH2、—CH3“14电子”的微粒：Si、N2、CO、C2H2“2电子”的微粒：He、H-、Li+、Be2+、H2（4①Na+、NH、H3O+②HS-、Cl-③F-、OH-、NH④N2、CO、C2H2+4-2A、B分别为第三周期、第四周期同一主族的不同元素的原子，它们原子核内质子数均等于中子数。若A为ⅡA族，其质量数为x，则B的质子数为Z；若A为ⅣA族，其质子数为y，则B的质量数为N。Z和N为（）A.Z：+18,N:2y+18B.N:+18,Z:2y+18C.Z:+8,N:2y+36D.N:+18,Z:2y+362x2x2x2xC已知某粒子的结构示意图为：（1）当x-y=10时，该粒子为（填“原子”、（2）当y=8时，粒子可能为（不少于5种）。（3）写出x+y=12与x+y=16的元素最高价氧化物对应水化物相互反应的离子方程式。原子K+、Ca2+、Ar、S2-、Cl-等Al(OH)3+OH-AlO+2H2O-2【例3】下列说法正确的是①在水中氢、氧原子间均以化学键相结合②金属和非金属化合形成离子键③离子键是阳离子、阴离子的相互吸引④两个非金属原子间不可能形成离子键⑤非金属原子间不可能形成离子键⑥离子化合物中可能有共价键⑦共价化合物中可能有离子键考点三离子键、共价键的形成及特征解析看原子间是否形成化学键，需注意两个前提条件：“相邻”“强烈”。对于一个水分子内的H、O原子间以化学键结合，而水分子间相邻的H、O原子间则以分子间作用力（或氢键）结合，故①错。离子键的形成条件是活泼金属和活泼非金属间，并不是所有的金属和非金属，如AlCl3则存在共价键，故②错。离子键的本质是阴、阳离子的静电作用，这种静电作用包括静电吸引和静电排斥两个方面，故③错。两个非金属原子间往往以共用电子对结合而形成共价键，难以通过得失电子而形成离子键，但非金属原子间也可能形成离子键，如NH4Cl，故④正确，⑤错误。离子化合物一定含有离子键，也可能含有共价键，如NaOH固体中Na+、OH-以离子键结合，OH-中的O、H原子以共价键结合；共价化合物中一定含有共价键，一定不含有离子键，故⑥正确，⑦错误。答案④⑥1.（1）离子化合物中一定有离子键，可能还有共价键。如（NH4）2SO4、NH4NO3、NaOH、Na2O2等。（2）共价化合物中只有共价键，一定没有离子键，如HCl、CH4、CO2、H2SO4（3）在非金属单质中只有共价键，如Cl2、O2、金（4）构成稀有气体的单质分子，由于原子已达到稳定结构，是单原子分子，分子中不存在化学键。（5）非金属元素的原子间也可以形成离子键，如NH4Cl中的NH与Cl-+42.（1）只含非极性共价键的物质：同种非金属元素构成的单质，如I2、N2、P4（2）只含有极性共价键的物质：一般是不同非金属元素构成的共价化合物，如HCl、NH3、SiO2、CS2（3）既有极性键又有非极性键的物质：如H2O2、C2H2、CH3CH3、C6H6（4）只含有离子键的物质：活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如Na2S、CsCl、K2O、NaH（5）既有离子键又有非极性键的物质，如Na2O2、CaC2（6）由强极性键构成但又不是强电解质的物质：如HF（7）只含有共价键，而无范德华力的化合物：如原子晶体SiO2、SiC（8）无化学键的物质为稀有气体，如Ar等。下列各组给定原子序数的元素,不能形成原子数之比为1∶1且含共价键的稳定化合物的是（）A.3和17B.1和8C.1和6D.8和11解析首先根据原子序数写出各元素符号，再根据常见组成的化合物，找出符合题意要求的化合物。A项形成的LiCl为离子化合物，不存在共价键；B项可形成H2O2；C项可形成C2H2、C6H6等物质；D项可形成Na2O2，其结构中既含离子键也含共价键。A考点四晶体结构与性质【例4】（2009·全国Ⅰ理综，29）已知周期表中，元素Q、R、W、Y与元素X相邻。Y的最高化合（1）W与Q可以形成一种高温结构陶瓷材料。W的氯化物分子呈正四面体结构，W的氧化物的晶体类型是；（2）Q的具有相同化合价且可以相互转变的氧化物是;（3）R和Y形成的二元化合物中，R呈现最高化合价的化合物的化学式是；（4）这5个元素的氢化物分子中，①立体结构类型相同的氢化物的沸点从高到低排列次序是（填化学式），其原因是。②电子总数相同的氢化物的化学式和立体结构分别是;（5）W和Q所形成的结构陶瓷材料的一种合成方法如下：W的氯化物与Q的氢化物加热反应，生成化合物W(QH2)4和HCl气体；W(QH2)4在高温下分解生成Q的氢化物和该陶瓷材料。上述相关反应的化学方程式（各物质用化学式表示）是。解析（1）由W与Q可形成一种高温结构陶瓷材料且W的WCl4为正四面体结构知W为Si，其氧化物SiO2为原（2）与Si可形成高温结构陶瓷且相同化合价的氧化物可相互转变的元素Q为N，其氧化物是NO2和N2O4。（3）由Y的最高价氧化物的水化物是强酸知Y为S元素，Si、N、S分别与X相邻，故X为P,R与P相邻，故R为As，R和Y形成的二元化合物中，R呈现最高化合价的化合物的化学式为As2S5。（4）①5种元素分别形成的氢化物为：AsH3、PH3、NH3、SiH4、H2S，立体结构相同的氢化物为NH3、PH3、AsH3，由于NH3分子间存在氢键，故NH3沸点最高，对于组成和结构相似的一类物质，相对分子质量越大，沸点越高，故AsH3的沸点高于PH3②电子总数相同的氢化物是SiH4、PH3、H2S，其立体结构分别是正四面体、三角锥形、V形。(5)由上述已知W为Si、Q为N，故SiCl4与NH3的反应方程式为SiCl4+4NH3Si(NH2)4+4HCl,Si(NH2)4分解生成Si3N4的化学方程式为3Si(NH2)