专题18 物质结构与性质（解析版）-备战2022届高考化学二轮复习题型专练

这是一份专题18 物质结构与性质（解析版）-备战2022届高考化学二轮复习题型专练，文件包含专题18物质结构与性质解析版-备战2022届高考化学二轮复习题型专练doc、专题18物质结构与性质原卷版-备战2022届高考化学二轮复习题型专练doc等2份试卷配套教学资源，其中试卷共53页， 欢迎下载使用。

(一)原子结构与元素的性质。
1．了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。
2．了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。
3．了解电子在原子轨道之间的跃迁及简单应用。
4．了解电负性的概念，并能用于说明元素的性质。
(二)化学键与物质的性质。
1．理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。
2．了解共价键的主要类型σ键和π键，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。
3．了解简单配合物的成键情况。
4．了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。
5．理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。
6．了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)，能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或者离子的空间结构。
(三)分子间作用力与物质的性质。
1．了解化学键和分子间作用力的区别。
2．了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含有氢键的物质。
3．了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。

从近几年新课标的高考试题来看，“物质结构和性质”模块作为选考内容，仅命制一个大题——主观题，该题目一般是以元素推断或某主族元素为背景，下设4至6个小题，10个空左右进行设计，以“拼盘”形式呈现，题目变化多端，知识覆盖较广，考查主要涉及以下内容：
(1)原子结构：能量最低原理的应用；电子排布式、电子排布图的书写；电离能、电负性的大小比较和应用等。
(2)分子结构：σ键、π键、配位键的分析和判断；分子的构型、分子的极性的判断；“相似相溶原理”、等电子原理、氢键的性质等知识的应用。
(3)晶体结构：晶体中粒子数目的确定；共价键、分子间作用力、离子键和金属键的判断以及对晶体性质的影响；常见晶体的结构及熔、沸点的比较。
今后的高考命题仍会侧重上述知识点进行设计，题型也不会有太大变化，但试题的背景会更加新颖，题目会更加综合，更注重体现科学新成果或新发现，更注重考生 “结构决定性质”思想的树立和空间想象能力的考查。

一、原子结构与性质
1．原子核外电子运动状态，以及电子云、电子层（能层）、原子轨道（能级）的含义。
电子云：用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图。离核越近，电子出现的机会大，电子云密度越大；离核越远，电子出现的机会小，电子云密度越小。
电子层（能层）：根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，核外电子分别处于不同的电子层。原子由里向外对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P、Q。
原子轨道（能级即亚层）：处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动，分别用s、p、d、f表示不同形状的轨道，s轨道呈球形、p轨道呈纺锤形，d轨道和f轨道较复杂。各轨道的伸展方向个数依次为1、3、5、7。
2．能级交错图和1-36号元素的核外电子排布式。

①根据构造原理，基态原子核外电子的排布遵循图（1）箭头所示的顺序。
②根据构造原理，可以将各能级按能量的差异分成能级组如图（2）所示，由下而上表示七个能级组，其能量依次升高；在同一能级组内，从左到右能量依次升高。基态原子核外电子的排布按能量由低到高的顺序依次排布。
3．元素电离能和元素电负性
（1）第一电离能：气态电中性基态原子失去1个电子，转化为气态基态正离子所需要的能量叫做第一电离能。常用符号I1表示，单位为kJ/mol。
（2）元素的电负性：元素的原子在分子中吸引电子对的能力叫做该元素的电负性。
二、化键与物质的性质
1．离子键
（1）化学键：相邻原子之间强烈的相互作用。化学键包括离子键、共价键和金属键。
（2）离子键：阴、阳离子通过静电作用形成的化学键。
离子键强弱的判断：离子半径越小，离子所带电荷越多，离子键越强，离子晶体的熔沸点越高。
2．共价键的主要类型σ键和π键
（1）共价键的分类和判断：σ键（“头碰头”重叠）和π键（“肩碰肩”重叠）、极性键和非极性键，还有一类特殊的共价键-配位键。
3．极性键和非极性键
（1）共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键
（2）键的极性
极性键：不同种原子之间形成的共价键，成键原子吸引电子的能力不同，共用电子对发生偏移
非极性键：同种原子之间形成的共价键，成键原子吸引电子的能力相同，共用电子对不发生偏移
（3）分子的极性
非极性分子和极性分子的比较

非极性分子
极性分子
形成原因
整个分子的电荷分布均匀，对称
整个分子的电荷分布不均匀、不对称
存在的共价键
非极性键或极性键
极性键
分子内原子排列
对称
不对称
举例说明：
分子
共价键的极性
正负电荷中心
结论
举例
同核双原子分子
非极性键
重合
非极性分子
H2、N2、O2
异核双原子分子
极性键
不重合
极性分子
CO、HF、HCl
异核多原子分子
分子中各键的向量和为零
重合
非极性分子
CO2、BF3、CH4
分子中各键的向量和不为零
不重合
极性分子
H2O、NH3、CH3Cl
相似相溶原理：极性分子易溶于极性分子溶剂中（如HCl易溶于水中），非极性分子易溶于非极性分子溶剂中（如CO2易溶于CS2中）
4．分子的空间立体结构
常见分子的类型与形状比较
分子类型
分子形状
键角
键的极性
分子极性
代表物
A
球形


非极性
He、Ne
A2
直线形

非极性
非极性
H2、O2
AB
直线形

极性
极性
HCl、NO
ABA
直线形
180°
极性
非极性
CO2、CS2
ABA
V形
≠180°
极性
极性
H2O、SO2
A4
正四面体形
60°
非极性
非极性
P4
AB3
平面三角形
120°
极性
非极性
BF3、SO3
AB3
三角锥形
≠120°
极性
极性
NH3、NCl3
AB4
正四面体形
109°28′
极性
非极性
CH4、CCl4
AB3C
四面体形
≠109°28′
极性
极性
CH3Cl、CHCl3
AB2C2
四面体形
≠109°28′
极性
极性
CH2Cl2







直线
三角形
V形
四面体
三角锥
V形 H2O
三、晶体结构与性质
1．离子晶体
①离子键的强弱可以用晶格能的大小来衡量，晶格能是指拆开1mol离子晶体使之形成气态阴离子和阳离子所吸收的能量．晶格能越大，离子晶体的熔点越高、硬度越大。
②离子晶体：通过离子键作用形成的晶体。
典型的离子晶体结构：NaCl型和CsCl型，氯化钠晶体中，每个钠离子周围有6个氯离子，每个氯离子周围有6个钠离子，每个氯化钠晶胞中含有4个钠离子和4个氯离子；氯化铯晶体中，每个铯离子周围有8个氯离子，每个氯离子周围有8个铯离子，每个氯化铯晶胞中含有1个铯离子和1个氯离子。
NaCl型晶体
CsCl型晶体

每个Na+离子周围被6个C1−离子所包围，同样每个C1−也被6个Na+所包围。

每个正离子被8个负离子包围着，同时每个负离子也被8个正离子所包围。
晶胞中粒子数的计算方法--均摊法
位置
顶点
棱边
面心
体心
贡献
1/8
1/4
1/2
1
2．分子晶体
（1）分子间作用力的含义，化键和分子间作用力的区别
分子间作用力：把分子聚集在一起的作用力．分子间作用力是一种静电作用，比化键弱得多，包括范德华力和氢键。范德华力一般没有饱和性和方向性，而氢键则有饱和性和方向性。
（2）分子晶体的含义，分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响。
分子晶体：分子间以分子间作用力（范德华力、氢键）相结合的晶体。典型的有冰、干冰。
分子间作用力强弱和分子晶体熔沸点大小的判断：组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，克服分子间引力使物质熔化和气化就需要更多的能量，熔、沸点越高。但存在氢键时分子晶体的熔沸点往往反常地高。
（3）氢键的存在对物质性质的影响
NH3、H2O、HF中由于存在氢键，使得它们的沸点比同族其它元素氢化物的沸点高
影响物质的性质方面：增大溶沸点，增大溶解性
表示方法：X—H……Y(N、O、F)一般都是氢化物中存在
3．原子晶体
（1）原子晶体：所有原子间通过共价键结合成的晶体或相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体
（2）典型的原子晶体有金刚石（C）、晶体硅(Si)、二氧化硅（SiO2）
金刚石是正四面体的空间网状结构，最小的碳环中有6个碳原子，每个碳原子与周围四个碳原子形成四个共价键；晶体硅的结构与金刚石相似；二氧化硅晶体是空间网状结构，最小的环中有6个硅原子和6个氧原子，每个硅原子与4个氧原子成键，每个氧原子与2个硅原子成键
（3）共价键强弱和原子晶体熔沸点大小的判断：原子半径越小，形成共价键的键长越短，共价键的键能越大，其晶体熔沸点越高．如熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。
4．分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别
晶体类型
原子晶体
分子晶体
金属晶体
离子晶体
粒子
原子
分子
金属阳离子、自由电子
阴、阳离子
粒子间作用（力）
共价键
分子间作用力
复杂的静电作用
离子键
熔沸点
很高
很低
一般较高，少部分低
较高
硬度
很硬
一般较软
一般较硬，少部分软
较硬
溶解性
难溶解
相似相溶
难溶（Na等与水反应）
易溶于极性溶剂
导电情况
不导电
（除硅）
一般不导电
良导体
固体不导电，熔
化或溶于水后导电
实例
金刚石、水晶、碳化硅等
干冰、冰、纯硫酸、H2(S)
Na、Mg、Al等
NaCl、CaCO3
NaOH等


考向一 原子核外电子排布与表示方法

典例1 （1）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用　　　　　　形象化描述。在基态14C原子中，核外存在　　　　　　对自旋相反的电子。 
（2）基态Fe原子有　　　　个未成对电子，Fe3+的电子排布式为　　　　　　　 。 
（3）Cu+基态核外电子排布式为 　 。 
（4）基态硅原子中，电子占据的最高能层符号为　 　，该能层具有的原子轨道数为　 　 ，电子数为　 　。 
【答案】（1）电子云　2
（2）4　1s22s22p63s23p63d5
（3）[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10
（4）M　9　4
【解析】（1）核外电子出现的概率密度可以用电子云表示；根据14C的核外电子排布式1s22s22p2，可知1s22s2上存在两对自旋相反的电子。
（2）基态Fe原子的电子排布式为[Ar]3d64s2，外围电子轨道表示式为，故基态Fe原子的未成对电子数为4；Fe3+的电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5。
（3）Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，则Cu+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。
（4）基态Si原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2，电子占据的最高能层为第三层，符号为M，该能层原子轨道总数=1(3s轨道)+3(3p轨道)+5(3d轨道)=9，电子数为4。

核外电子排布常见错误
（1）在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：

（2）当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n−1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n−1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而失电子时，却先失4s轨道上的电子，如Fe3+：1s22s22p63s23p63d5。
（3）注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、原子外围价层电子排布式的区别与联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；外围价层电子排布式：3d104s1。

考向二 电离能的判断及其应用

典例2 气态中性原子失去一个电子转化为气态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能(I1)，气态正离子继续失去电子所需要的最低能量依次称为第二电离能(I2)、第三电离能(I3)……下表是第三周期部分元素的电离能[单位：eV(电子伏特)]数据：
元素
I1/eV
I2/eV
I3/eV
甲
5.7
47.4
71.8
乙
7.7
15.1
80.3
丙
13.0
23.9
40.0
丁
15.7
27.6
40.7
下列说法正确的是
A．甲的金属性比乙强 B．乙的化合价为＋1价
C．丙不可能为非金属元素 D．丁一定为金属元素
【答案】A
【解析】由表格可知，甲的第一电离能小于乙，表明甲比乙易失去第一个电子，故甲的金属性比乙强，A正确；乙失去第二个电子也较易，且失去第三个电子很难，则乙的化合价可能为＋2价，B错误；对丙而言，失去电子较难，所以可能是非金属元素，C错误；对丁而言，失电子比丙还难，而第三周期只有3种金属元素，可知丁一定是非金属元素，D错误。

第一电离能的比较应注意的问题
（1）金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致，不能根据金属活动性顺序判断电离能的大小。如 I1(Mg)>I1(Al)，但活泼性Mg>Al。
（2）第二、三、四周期的同周期主族元素，第ⅡA族(ns2np0)和第ⅤA族(ns2np3)，因p轨道处于全空或半充满状态，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的ⅢA和ⅥA族元素，如第一电离能Mg>Al，P>S。
考向三 电负性的判断及其应用

典例3 下列图示中横坐标是表示元素的电负性数值，纵坐标表示同一主族的五种元素的序数的是

【答案】B
【解析】同主族自上而下原子半径增大，原子对键合电子的吸引力减小，元素的电负性减弱，即同主族随原子序数的增大，电负性降低，选项中符合变化规律的为B中所示图象，故选B。
考向四 “位、构、性”三者的关系与元素推断

典例4 现有七种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素，F、G为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答问题。
元素
相关信息
A
元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素
B
元素原子的核外p电子数比s电子数少1
C
原子的第一至第四电离能分别是
I1＝738 kJ/mol；I2＝1 451 kJ/mol；
I3＝7 733 kJ/mol；I4＝10 540 kJ/mol
D
原子核外所有p轨道全满或半满
E
元素的主族序数与周期数的差为4
F
是前四周期中电负性最小的元素
G
在周期表的第七列
（1）已知BA5为离子化合物，写出其电子式：____________。
（2）B基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有________个方向，原子轨道呈________形。
（3）某同学根据上述信息，推断C基态原子的核外电子排布图为。该同学所画的电子排布图违背了________。
（4）G位于__________族__________区，价电子排布式为__________。
【答案】（1）
（2）3　哑铃
（3）泡利原理
（4）第ⅦB　d　3d54s2
【解析】A、B、C、D、E为短周期主族元素，F、G为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。A元素的核外电子数和电子层数相等，是宇宙中最丰富的元素，则A为H元素；B元素原子的核外p电子数比s电子数少1，B元素原子核外有2个电子层，为1s22s22p3，故B为N元素；由C原子的第一至第四电离能数据可知，第三电离能剧增，故C处于第ⅡA族，原子序数大于N元素，故C为Mg元素；D处于第三周期，D原子核外所有p轨道全满或半满，最外层电子排布式为3s23p3，故D为P元素；E应为第三周期，E元素的主族序数与周期数的差为4，应为第ⅦA族元素，故E为Cl元素；F是前四周期中电负性最小的元素，故F为K元素；G在周期表的第七列，G为Mn元素。

考向五 共价键的类别、键参数

典例5 下列说法中正确的是
A．分子的键长越长，键能越高，分子越稳定
B．元素周期表中的第ⅠA族(除H外)和第ⅦA族元素的原子间易形成离子键
C．水分子可表示为H—O—H，分子的键角为180°
D．H—O键键能为462.8 kJ·mol－1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×462.8 kJ
【答案】B
【解析】键长越长，键能越小，分子越不稳定，A错误；共价键一般形成于非金属元素之间，而第ⅠA族元素(H除外)均是活泼金属元素，第ⅦA族元素均是活泼非金属元素，二者易形成离子键，B正确；水分子立体构型为V形，两个H—O键的键角约为105°，C错误；断裂2 mol H—O键吸收2×462.8 kJ能量，而不是H2O分解成H2和O2时消耗的能量，D错误。
考向六 价电子对互斥理论及其应用

典例6 下列描述中正确的是
A．CO2分子的立体构型为V形
B．的立体构型为平面三角形
C．SF6中每个原子均满足最外层8电子稳定结构
D．SiF4和的中心原子均为sp3杂化
【答案】D
【解析】CO2分子中C原子形成2个σ键，孤电子对数为0，为直线形分子；中Cl原子形成3个σ键，孤电子对数为=1，为三角锥形离子；SF6中S原子最外层电子数为6×2=12；SiF4分子中Si原子形成4个σ键，孤电子对数为0，为sp3杂化，中S原子形成3个σ键，孤电子对数为=1，为sp3杂化，D正确。
考向七 杂化轨道理论及其应用

典例7 关于原子轨道的说法正确的是
A．凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体
B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s 轨道和C原子的2p轨道混合形成
C．sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s 轨道和p轨道混合起来形成的一组新轨道
D．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键
【答案】C
【解析】A．中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型不都是正四面体，例如氨气是三角锥形的。B．甲烷分子碳原子的2s轨道和2p轨道通过sp3杂化，形成4个杂化轨道，和4个氢原子的1s轨道形成4个C—H单键。C．sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s 轨道和p轨道混合起来形成的一组新轨道，它们的能量完全相同，是能量等同的轨道，正确。D．AB3型的共价化合物，其中心原子A不都采用sp3杂化轨道成键，例如BF3中的B原子是sp2杂化，是平面三角形结构。

“三方法”判断分子中心原子的杂化类型
（1）根据价层电子对数判断
价层电子对数
2
3
4
杂化类型
sp
sp2
sp3
（2）根据结构(简)式判断
在结构(简)式中，若C、N等原子形成单键时为sp3杂化、双键时为sp2杂化、三键时为sp杂化。
（3）根据等电子原理进行判断
如CO2是直线形分子，CNS−、与CO2是等电子体，所以分子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。
考向八 等电子原理应用

典例8 根据等电子原理判断，下列说法中错误的是
A．B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上
B．B3N3H6分子中存在双键，可发生加成反应
C．H3O＋和NH3是等电子体，均为三角锥形
D．CH4和NH是等电子体，均为正四面体形
【答案】B
【解析】B3N3H6和苯是等电子体，其结构相似；C项，H3O＋和NH3是等电子体，根据氨气分子的立体构型判断水合氢离子的立体构型；D项，CH4和NH是等电子体，根据甲烷的立体构型判断铵根离子的立体构型。

常见的等电子体汇总
微粒
价电子总数
立体构型
CO2、CNS－、NO、N
16e－
直线形
CO、NO、SO3
24e－
平面三角形
SO2、O3、NO
18e－
V形
SO、PO
32e－
正四面体形
PO、SO、ClO
26e－
三角锥形
CO、N2
10e－
直线形
CH4、NH
8e－
正四面体形
考向九 配合物理论及其应用

典例9 关于化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物，下列说法中正确的是
A．配体是Cl－和H2O，配位数是9
B．中心离子是Ti4＋，配离子是[TiCl(H2O)5]2＋
C．内界和外界中Cl－的数目比是1∶2
D．加入足量AgNO3溶液，所有Cl－均被完全沉淀
【答案】C
【解析】[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O，配体是Cl－、H2O，提供孤电子对；中心离子是Ti3＋，配合物中配位离子Cl－不与Ag＋反应，外界中的Cl－与Ag＋反应，据此分析解答。
考向十 微粒间作用力类型的判断及对物质性质的影响

典例10 （1）H2O在乙醇中的溶解度大于H2S，其原因是________________________。
（2）关于化合物，下列叙述正确的是________。
A．分子间可形成氢键
B．分子中既有极性键又有非极性键
C．分子中有7个σ键和1个π键
D．该分子在水中的溶解度大于2­丁烯
（3）已知苯酚(OH)具有弱酸性，其K＝1.1×10－10；水杨酸第一级电离形成的离子能形成分子内氢键，据此判断，相同温度下电离平衡常数K2(水杨酸)________K(苯酚)(填“＞”或“＜”)，其原因是_____________________________。
（4）化合物NH3的沸点比化合物CH4的高，其主要原因是________________________。
（5）H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为_______________。高，原因是_____________________________。
【答案】（1）水分子与乙醇分子之间能形成氢键　（2）BD
（3）氢键>范德华力　形成分子内氢键，而HOCHO形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大，沸点升高
【解析】（2）题给化合物不能形成分子间氢键，A错误；是非极性键，C—H、C===O是极性键，B正确；该有机物的结构式为，σ键数目为9，π键数目为3，C错误；该有机物与H2O能形成分子间氢键，D正确。
（3）氧的电负性较大，则中形成分子内氢键，即O—H…O(或—COO－中双键氧与羟基氢之间形成氢键)，其大小介于化学键和范德华力之间，使其更难电离出H＋，则水杨酸第二步电离常数小于苯酚的电离常数。
（4）分子间氢键能使分子间作用力增大，使物质的熔、沸点升高。
（5）氢键弱于共价键而强于范德华力。前者形成分子间氢键，后者形成分子内氢键。


范德华力、氢键及共价键的比较

范德华力
氢键
共价键
概念
物质分子之间普遍存在的一种相互作用力
已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力
原子间通过共用电子对所形成的相互作用
分类
—
分子内氢键、分子间氢键
极性共价键、非极性共价键
作用
微粒
分子或原子(稀有气体)
氢原子，氟、氮、氧原子(分子内，分子间)
原子
特征
无方向性、无饱和性
有方向性、有饱和性
有方向性、有饱和性
强度
比较
共价键>氢键>范德华力
影响
强度
的因素
①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大；
②相对分子质量相近时，分子的极性越大，范德华力越大
对于A—H…B，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，氢键键能越大
成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定
对物质
性质的
影响
①影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质；
②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高，如F2