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专题三　物质结构与性质
物质结构与性质
分析维度 详细内容 备考建议与突破方法
高考 地位 与考 情总 览 1.分值占比:通常为1道大题,分值为12~15分(以全国卷为例),是必考大题。 2.考查形式:以填空题为主,常伴随选择题中的个别选项。 3.试题特点:基础性:核心概念(如电负性、第一电离能、杂化轨道、晶胞计算)每年必考;综合性:常将原子、分子、晶体结构知识融为一体进行考查;应用性:以新材料、新物质(如电池材料、催化剂、超导体、金属有机物框架等)为背景,考查结构解释性质的能力。 4.能力要求:高。要求具备“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”的核心素养。 战略定位:将此专题作为重点拿分板块。因其规律性强,通过系统训练完全可以攻克。目标是满分或接近满分。
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核心 考点 一: 原子 结构 与性 质 1.核外电子排布:基态原子/离子的电子排布式、价电子排布式(超高频);电子排布图(轨道表示式)(高频);电子跃迁与焰色反应、原子光谱。 2.元素周期律:第一电离能(I1)的大小比较及异常现象解释(OO等)(必考);电负性(χ)的大小比较及应用(判断元素类型、化合价等)(必考);原子半径、离子半径的大小比较。 3.命题趋势:常与元素推断题结合,或作为物质结构大题的第(1)(2)小问。 突破方法:①口诀记忆:牢记洪特规则特例(Cr、Cu等)。
②理解本质:电离能异常源于“轨道全空、半满、全满”的稳定性。
③对比训练:集中练习同一周期、同一主族各参数的变化规律。
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核心 考点 二: 分子 结构 与性 质 突破方法:①公式法:熟练运用杂化轨道数=σ键数+孤电子对数进行判断。
②模型法:建立典型分子的空间构型模型,举一反三。
③特例记忆:如O3、SO2等分子中中心原子采取sp2杂化但分子构型为V形。
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核心 考点 三: 晶体 结构 与性 质 1.晶体类型判断:分子晶体、共价晶体(原子晶体)、离子晶体、金属晶体的区分及性质比较(熔沸点、硬度、导电性)(必考)。 2.典型晶体结构模型: NaCl型、CsCl型、CaF2型(高频);金刚石、SiO2、石墨、干冰的晶胞模型。 3.晶胞计算(重中之重):晶胞中粒子数目的计算(均摊法);晶体密度(ρ)的计算(必考);粒子间距(晶胞参数a)的计算(常与NA结合);空间利用率的计算。 4.命题趋势:提供新颖的晶胞结构图,考查信息提取与计算能力;与物理(X射线衍射)、材料科学(钙钛矿、石墨烯)紧密结合。 突破方法:①模型强化:用橡皮泥、牙签等自制晶胞模型,深刻理解粒子位置。
②公式熟练:死记硬背密度公式ρ = (Z·M) / (NA·a3) (a为晶胞参数,单位换算很重要)。
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复习 策略 1.构建网络:绘制“原子结构→元素性质→化学键→分子结构→分子间作用力→晶体结构→物质性质”的知识网络图。 2.专题突破:针对自己的薄弱模块(很可能是晶胞计算),进行集中、高强度的专项训练。 3.真题演练:精做近5年高考真题和高质量模拟题,归纳总结高频考点和设问方式。 4.错题归因:建立错题本,分析错误是源于概念不清、计算失误还是空间想象不足,并对症下药。 时间规划:用3~5天时间完成本专题的二轮复习和强化;每天保持一定的题量,以维持手感;考前再次回顾自己的错题本和知识网络图。
　1.原子结构与性质
(1)基态原子的核外电子排布表示方法
表示方法 举例
电子排布式 Cr:1s22s22p63s23p63d54s1
简化电子排布式 Cu:[Ar]3d104s1
价电子排布式 Fe:3d64s2
电子排布图(轨道表示式)
(2)元素的第一电离能的应用
①判断元素金属性的强弱
电离能越小,金属越容易失去电子,金属性越强;反之,则越弱。
②判断元素的化合价
如果某元素的 In,则该元素的常见化合价为+n价,如钠元素:I2 I1,所以钠元素的化合价为+1价。
(3)元素电负性的应用
2.分子结构与性质
(1)分子空间结构的判断
序号 分子或 离子 中心原 子上的 孤电子 对数 中心原 子上的 价层电 子对数 VSEPR 模型 名称 分子或 离子的 空间结 构名称 中心原
子的杂
化轨道
类型
① CS2 0 2 直线形 直线形 sp1
② HCHO 0 3 平面三角形 平面三角形 sp2
③ NCl3 1 4 四面体形 三角锥形 sp3
④ 0 4 正四 面体形 正四 面体形 sp3
⑤ H3O+ 1 4 四面体形 三角锥形 sp3
(2)氢键及其对物质性质的影响
①分子间氢键使物质沸点较高。
②使物质易溶于水。
③解释一些特殊现象:例如水结冰体积膨胀(水分子间形成氢键,体积大,密度小)。
3.晶体熔、沸点高低的比较
(1)共价晶体
原子半径越小 键长越短 键能越大 熔、沸点越高
(2)离子晶体
一般地说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,离子间的作用力就越强,离子晶体的熔、沸点就越高。
(3)分子晶体
①分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有分子间氢键的分子晶体
熔、沸点反常地高。
②组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高。
③组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近),分子的极性越大,其熔、沸点越高。
④在同分异构体中,一般支链越多,熔、沸点越低。
(4)金属晶体
金属离子半径越小,所带电荷数越多,其金属键越强,熔、沸点就越高。金属晶体熔、沸点差别很大。
1.(2024·广州一模)化学用语是化学学科特有的语言。下列叙述正确的是
(　　)
A.中子数为1的氦核素He
B.SiO2的晶体类型:分子晶体
C.PCl3的空间结构:平面三角形
D.F2中存在σ键,其轨道重叠示意图:
D　
【解析】中子数为1的He核素其质量数为1+2=3,故其表示应为He,A错
误;SiO2晶体中只含有共价键,为共价晶体,B错误;PCl3的中心原子存在=1个孤电子对,其VSEPR模型为四面体型,PCl3的空间结构为三角锥
型,C错误;两个F原子的2p轨道电子以头碰头方式相互重叠形成p-p σ键,D正确;故选D。
2.(2025·汕头一模)下列化学用语使用不正确的是(　　)
A.SO2的VSEPR模型为
B.乙烯的空间填充模型为
C.CuCl2的电子式为
D.基态Ti的价层电子轨道表示式为
C　
【解析】SO2的中心原子为S原子,价层电子对为2+=3,有一个孤电子
对,VSEPR模型为平面三角形,A正确;乙烯有碳碳双键,是平面结构,碳原子半径大于氢原子半径,空间填充模型为 ,B正确;CuCl2是离子化合物,电子式为[︰︰]- Cu2+[︰︰]-,C错误;Ti是22号元素,基态Ti的价层电子排布式为3d24s2,轨道表示式为 ,错误,D正确;故选C。
3.(2025·深圳一模)X、Y、Z、W、R为原子序数依次增大的短周期主族元素,Y的简单氢化物能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,W的第一电离能大于Y
的,X、Z的基态原子的未成对电子数相等,且Z与R同主族。下列说法正确的是(　　)
A.电负性:R>Z>X
B.简单氢化物的沸点:Z>R>X
C.简单离子的半径:R>W>Y
D.YW3和的空间结构均为平面三角形
B　
【解析】由题干信息可知,NH3能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,因此Y为N;W的第一电离能大于Y(N),且原子序数更大,符合条件的是氟F,因此W为F,且Z为O;因X、Z的基态原子的未成对电子数相等,因此X为C;Z与R同主族,因此R为S。同一周期,从左到右,元素的电负性增大。则电负性:O>S,A选项错误;H2O和H2S相比,因H2O存在氢键,故沸点:H2O>H2S;H2S和CH4都存在分子间作用力,且H2S相对分子质量更大,因此沸点更高,综上氢化物沸点:H2O>H2S> CH4,B选项正确;W为F,Y为N,简单离子半径:N3->F-(两者的核外电子相同,但氮离子的核电荷数更小,半径更大),C选项错误;YW3是NF3,其价层电子对总数为+3=4,其中含有一个孤电子对,因此空间结构是三角锥形;Y是N,其价层电子对总数为+3=3,不含孤电子对,因此空间结构是平面三角形,D选项错误;故选B。
4.(2025·佛山一模)(WV4)2Z(YX4)2是重要的水处理剂,Z元素为+2价。V、
W、X、Y、Z是原子序数递增的5种元素,前四周期均有分布,X和Y同族。W的基态原子价层p轨道半充满,Z元素的一种合金用量最大、用途最广。则(　　)
A.电负性:W>X
B.氢化物稳定性:X>W
C.WV3和YX3的空间构型相同
D.Z的第四电离能远大于第三电离能
D　
【解析】Z元素:题目指出Z的合金用量最大,用途最广,且Z为+2价。结合常见合金,Z应为铁(Fe),其合金(如钢)应用最广,且Fe2+常见。W元素:W的基态原子价层p轨道半充满,p3结构,符合第二周期的氮(N)。X和Y:同族元素,X为氧(O),Y为硫(S)(同属第ⅥA族),满足原子序数递增。V元素:原子序数小于W(N),推测为氢(H),形成N结构。主族元素电负性从左到右逐渐增大,电负性:W < X,W为N(电负性3.04),X为O(3.44),O的电负性更高,A错误;没有指出最简单氢化物(或气态氢化物),无法比较N、O元素氢化物稳定性强弱,B错误;WV3为NH3(三角锥形),YX3为SO3(平面三角形),构型不同,C错误;Z为Fe,其电离能数据:第三(2 957 kJ/mol)→第四(5 290 kJ/mol),因Fe3+(3d5)为半充满稳定结构,失去第四个电子需更高能量,故选D。
5.(2024·贵州卷)下列叙述正确的是(　　)
A.KBr的电子式:K+Br]-
B.聚乙炔的结构简式:
C.S的空间结构:平面三角形
D.CH3CH2C(CH3)═CH2的名称:2 甲基 2 丁烯
B　
【解析】KBr的电子式应为K+[︰︰]-,A错误;S的中心S原子的价层电子对数为3+=4,为sp3杂化,有一个孤电子对,呈三角锥形,C错误;
CH3CH2C(CH3)═CH2的名称应为2 甲基 1 丁烯,D错误。
6.(2024·沧州三模)下列化学用语表示正确的是(　　)
A.SF6分子的空间结构模型:
B.基态Cu原子的价层电子的轨道表示式:
C.Cl—Cl形成的p-p σ键模型:
D.用电子式表示H2S的形成过程:
A　
【解析】SF6分子的空间结构为正八面体形,硫原子半径大于氟原子半径,A正确;基态Cu原子的价层电子排布式为3d104s1,轨道表示式为 ,
B错误;Cl—Cl形成的p-p σ键模型为 ,C错误;H2S为共价化合物,用电子式表示H2S的形成过程为H·+··+·H H︰︰H,D错误。
7.(2024·辽宁辽阳一模)短周期主族元素X、Y、Z、R的原子序数依次增大,某种性质递变规律如图所示,下列元素性质与元素对应正确的是(　　)
A.原子半径:F、Cl、Br、I
B.电负性:Si、P、S、Cl
C.第一电离能:Si、P、S、Cl
D.最高化合价:C、N、O、F
C　
【解析】A.同主族元素,从上到下原子半径依次增大,则溴原子的原子半径大于氯原子,错误;B.同周期元素,从左到右非金属性依次增强,电负性依次增大,则硫元素的电负性大于磷元素,错误;C.同周期元素,从左到右第一电离能呈增大趋势,磷原子的3p轨道为稳定的半充满结构,元素的第一电离能大于相邻元素,则第一电离能由大到小的顺序为Cl>P>S>Si,正确;D.氟元素的非金属性强,没有正化合价,错误。
8.(2024·马鞍山三模)物质的结构决定性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是(　　)
B　
选项 性质差异 结构因素
A 水溶性:HBr>CO2 分子极性
B 第一电离能:Mg>Al 原子半径:Mg>Al
C 酸性:乙酸>丙酸 推电子效应:—C2H5>—CH3
D 熔点:AlF3(1 040 ℃)>AlCl3(178 ℃) 晶体类型不同
【解析】二氧化碳是结构对称的非极性分子,溴化氢和水是结构不对称的极性分子,由“相似相溶”的规律可知,极性分子溴化氢在水中的溶解度大于非极性分子二氧化碳在水中的溶解度,A正确;镁原子的3s轨道为稳定的全充满结构,元素的第一电离能大于同周期相邻元素,故镁元素的第一电离能大于铝元素的,与原子半径大小无关,B错误;甲基和乙基都是推电子基团,乙基的推电子效应大于甲基的,所以丙酸的酸性弱于乙酸的,C正确;氟化铝是离子晶体,氯化铝是分子晶体,一般情况下,离子晶体的熔点高于分子晶体的,所以氟化铝的熔点高于氯化铝的熔点与晶体类型不同有关,D正确。
1.(2025·四川卷)生产磷肥时,利用纯碱溶液吸收SiF4的反应如下:3SiF4+
2Na2CO3+2H2O═2Na2SiF6↓+H4SiO4+2CO2。下列说法错误的是(　　)
A.Na2SiF6中含有配位键
B.SiF4和H2O都是由极性键构成的极性分子
C.CO2和SiO2晶体分别为分子晶体和共价晶体
D.C的VSEPR模型和空间结构都为平面三角形
B　
【解析】Na2SiF6的阴离子Si中有Si提供空d轨道,F-提供孤对电子形成的配位键,A正确;SiF4中心原子Si的价层电子对数是4+=4,无孤对电子,为正四面体结构,分子对称,属于非极性分子;H2O为极性分子,B错误;CO2晶体为分子晶体(分子间作用力),SiO2为共价晶体(原子间共价键),C正确;C中心原子C的价层电子对数是3+=4,无孤对电子,VSEPR模型为平面三角形,实际空间结构也为平面三角形,D正确;故选B。
2.(2025·广东卷)由结构不能推测出对应性质的是(　　)
A　
选项 结构 性质
A SO3的VSEPR模型为平面三角形 SO3具有氧化性
B 钾和钠的原子结构不同,电子跃迁时能量变化不同 钾和钠的焰色不同
C 乙烯和乙炔分子均含有π键 两者均可发生加聚反应
D 石墨层中未参与杂化的p轨道中的电子,可在整个碳原子平面中运动 石墨具有类似金属的导电性
【解析】SO3的VSEPR模型为平面三角形,反映其分子几何结构,但氧化性由硫的高价态(+6)决定,与结构无直接关联,A符合题意;钾和钠原子结构差异导致电子跃迁能量不同,焰色不同,结构与性质对应合理,B不符合题意;乙烯和乙炔均含π键,π键断裂是加聚反应的基础,结构与性质对应合理,C不符合题意;石墨层中离域p电子使其导电,结构与性质对应合理,D不符合题意;故选A。
3.(2025·湖南卷)下列有关物质性质的解释错误的是(　　)
C　
选项 性质 解释
A 酸性:CH3COOHB 熔点:C2H5NH3NO3C 熔点:Fe>Na Fe比Na的金属性弱
D 沸点:H2O>H2S H2O分子间存在氢键
【解析】-CH3是推电子基团,使乙酸中羟基的极性减弱,酸性弱于甲酸,A正确;C2H5N的体积大于N,导致其硝酸盐的晶格能较低、熔点更低,B正确;Fe熔点高于Na是因金属键更强,而不是因为Fe的金属性比钠弱,金属性是金属失电子的能力,与金属熔点无关,C错误;H2O分子间氢键使其沸点反常高于H2S,D正确;故选C。
4.(2024·北京卷)下列化学用语或图示表达不正确的是(　　)
A.H2O2的电子式:H+[︰︰︰]2-H+
B.CH4分子的球棍模型:
C.Al3+的结构示意图:
D.乙炔的结构式:H—C≡C—H
A　
【解析】H2O2是共价化合物,电子式为H︰︰︰H,A错误;CH4的空间结构为正四面体形,且C原子半径比H原子大,B正确;Al3+的核电荷数为13,核外电子数为10,C正确;乙炔分子中含有碳碳三键,为直线形结构,D正确。
5.(2024·辽宁卷)下列化学用语或表述正确的是(　　)
A.中子数为1的氦核素He
B.SiO2的晶体类型:分子晶体
C.F2的共价键类型:p-p σ键
D.PCl3的空间结构:平面三角形
C　
【解析】中子数为1的氦核素的质量数为3,故应表示为He,A错误;SiO2为共价晶体,B错误;F2中的共价键是由2个F原子各提供1个未成对电子的2p原子轨道重叠形成的,为p-p σ键,C正确;PCl3的中心P原子的价层电子对数为3+=4,有1个孤电子对,故PCl3的空间结构为三角锥形,D错误。
6.(2024·湖北卷)基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述错误的是
(　　)
A.VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同
B.元素性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律称为元素周期律
C.泡利原理认为一个原子轨道内最多只能容纳两个自旋相反的电子
D.sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道混杂而成
A　
【解析】VSEPR模型是价层电子对的空间结构模型,而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构,不包括孤电子对,当中心原子无孤电子对时,二者空间结构相同,当中心原子有孤电子对时,二者空间结构不同,A错误;元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性的变化,这一规律称为元素周期
律,B正确;在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子,它们的自旋方向相反,这个原理被称为泡利原理,C正确;1个s轨道和3个p轨道混杂形成4个能量相同、方向不同的轨道,称为sp3 杂化轨道,D正确。
7.(2024·贵州卷)我国科学家首次合成了化合物[K(2,2,2-crypt)]5
[K@Au12Sb20],其阴离子[K@Au12Sb20]5-为全金属富勒烯(结构如下图所示),具有与富勒烯C60相似的高对称性。下列说法错误的是(　　)
A.富勒烯C60是分子晶体
B.图示中的K+位于Au形成的二十面体笼内
C.全金属富勒烯和富勒烯C60互为同素异形体
D.锑(Sb)位于第五周期第ⅤA族,则其基态原子价层电子排布式是5s25p3
C　
【解析】A项,富勒烯C60 由C60分子构成,属于分子晶体,正确;B项,由题图可知,中心K+的周围有12个Au(注意题图中有1个Au 被Sb 遮挡),12个Au 形成二十面体笼(每个面均为三角形,上、中、下层分别有5、10、5个面),正
确;C项,全金属富勒烯不属于碳单质,与富勒烯C60 不互为同素异形体,错
误;D项,Sb位于第五周期第ⅤA族,其基态原子价层电子排布式是5s25p3,正
确。

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