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2019-2020年高三化學二輪專題復習 原子結(jié)構(gòu) 元素周期律和周期表 晶體結(jié)構(gòu)教案 一、原子結(jié)構(gòu) 1．原子的組成 2．原子核 比較三種“相對原子質(zhì)量”之間的差別，并判斷下列各式分別表示哪種“原子量”？ 例2某元素構(gòu)成的雙原子分子有三種，其式量分別為158、160、162。在天然單質(zhì)中，此三種單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1∶1∶1。由此推斷以下結(jié)論中，正確的是 A．此元素有三種同位素 B．其中一種同位素質(zhì)量數(shù)為80 C．其中質(zhì)量數(shù)為79的同位素原子占原子總數(shù)的1/2 D．此元素的單質(zhì)的平均式量為160 1）如何確定該元素同位素原子的種類？（兩種） （2）怎樣計算其同位素原子的質(zhì)量數(shù)？（79 81） （3）怎樣計算各種同位素原子的百分比？50％ （4）如何確定此元素的單質(zhì)的平均式量？160 3．原子核外電子的排布 例3 下列敘述中正確的是C、D A．兩種微粒，若核外電子排布完全相同，則其化學性質(zhì)一定相同； B．凡單原子形成的離子，一定具有稀有氣體元素原子的核外電子排布； C．兩原子，若核外電子排布相同，則一定屬于同種元素； D．不存在兩種質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)均相同的陽離子和陰離子。 電子排布的知識。（1）核外電子排布的四條規(guī)律；2）短周期元素各個電子層上電子數(shù)目之間的數(shù)量關(guān)系。（3）最外層電子數(shù)與元素化合價的關(guān)系；確定元素的最高正價和最低負價（僅非金屬元素），且兩者絕對值之和等于8（H為2）。 半徑比較三規(guī)律： 非金屬元素的原子半徑＜其相應的陰離子半徑。 金屬元素的原子半徑＞其相應的陽離子半徑。 具有相同電子層結(jié)構(gòu)的陰陽離子，隨著元素原子序數(shù)的遞增，離子半徑逐漸減小。 二、元素周期律 1．寫出1～20號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖； 2．觀察并思考：隨著原子序數(shù)的遞增： a．原子最外層電子數(shù)有何變化規(guī)律 b．原子半徑的變化有何規(guī)律 c．元素的主要化合價有何變化規(guī)律 3．什么叫元素周期律？元素的性質(zhì)隨著元素原子序數(shù)的遞增而呈周期性的變化的規(guī)律三、元素周期表 1．元素周期表的結(jié)構(gòu) （1）引導學生復習元素周期表的結(jié)構(gòu)： ②周期的分類及各周期的元素數(shù)目 ③族的分類 （2）金屬與非金屬元素的分界線兩邊的元素有哪些？ （3）掌握每個主族元素的名稱、符號和序數(shù)。 例4 兩種短周期元素組成的化合物中，原子個數(shù)比為1∶2。若兩種元素的原子序數(shù)分別為p和q，則對下列p和q可能的關(guān)系概括得最完全的是 C ①p+q=15 ②p=q+5 ③p=q-5 ④p+q=22 A．①④ B．①③④ C．①②③④ D．①②④ 2．元素性質(zhì)的遞變規(guī)律 （1）元素周期表中微粒半徑的遞變規(guī)律 【投影】例5 各組微粒的半徑比較，正確的是 A ①F＜F-＜Cl- ②O2-＜Mg2+＜Al3+ ③Ca2+＜Ca＜Ba ④S2-＜Se2-＜Br- A．①③ B．②③ C．③④ D．①④ 微粒半徑比較的規(guī)律 （1）同周期元素原子半徑，隨原子序數(shù)的遞增而遞減； （2）同主族元素原子半徑，隨原子序數(shù)的遞增而增大； （3）同主族元素離子半徑，隨原子序數(shù)的遞增也增大； （4）具有相同電子層結(jié)構(gòu)的陰陽離子，其半徑隨原子序數(shù)的遞增而減小。 （2）元素周期表中各元素單質(zhì)性質(zhì)的遞變規(guī)律 周期表中元素單質(zhì)的性質(zhì)呈現(xiàn)怎樣的變化規(guī)律？ （1）同周期從左到右，隨原子序數(shù)的遞增，元素的金屬性和單質(zhì)還原性逐漸減弱；元素的非金屬性和單質(zhì)的氧化性逐漸增強。 （2）同主族從上到下，隨原子序數(shù)的遞增，元素的金屬性和單質(zhì)還原性逐漸增強；元素的非金屬性和單質(zhì)的氧化性逐漸減弱。 （3）位于分界線兩邊的元素一般具有兩性。 通過實驗證明：Na、Mg、Al、Fe這四種金屬活動性的相對強弱。 問 哪些實驗事實能夠說明：S的非金屬性比Cl要弱？ （1）與氧氣反應的難易程度； （2）與水反應的難易程度； （3）與水反應后生成的氫氧化物的堿性的相對強弱； （4）與強酸反應產(chǎn)生氫氣的劇烈程度； （5）四種金屬之間的置換反應； （6）它們形成的強酸鹽溶液的pH的大小（水解程度）； （7）它們對應的金屬陽離子氧化性的相對強弱； （8）這四種金屬的冶煉方法； （9）在自然界的存在形態(tài)。 （3）最高價氧化物對應水化物的酸性或堿性，以及非金屬元素氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性的遞變規(guī)律 例6　 已知同周期的X、Y、Z三元素的最高價氧化物的水化物的酸性由強到弱的順序：HZO4＞H2YO4＞H3XO4，下列判斷不正確的是B、D A．陰離子的還原性按X、Y、Z的順序減弱 B．單質(zhì)的氧化性按X、Y、Z的順序減弱 C．原子半徑按x、Y、Z的順序減小 D．氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性按X、Y、Z的順序減弱 四、“位—構(gòu)—性”的規(guī)律及應用 （1）原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子總數(shù)； （2）由核外電子總數(shù)可知電子的排布，從而知道電子層數(shù)，推知該元素在周期表中的周期數(shù)； （3）最外層電子數(shù)決定元素的化學性質(zhì)； （4）根據(jù)元素在周期表中的位置，可推知元素的化學性質(zhì)。 “位—構(gòu)—性”三者之間的關(guān)系：元素“位—構(gòu)—性”三者之間的關(guān)系小結(jié)： 例7 下圖是周期表中短周期的一部分，A、B、C三種元素原子核外電子數(shù)之和等于B的質(zhì)量數(shù)。B原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)相等。下面敘述中不正確的是A A．三種元素的原子半徑的大小順序是B＜A＜C B．A元素最高價氧化物的對應水化物具有強氧化性和不穩(wěn)定性 C．B元素的氧化物，氫化物的水溶液都呈酸性 D．C元素的單質(zhì)是非金屬單質(zhì)中唯一能跟水激烈反應的單質(zhì) 例8　 在周期表主族元素中，甲元素與乙、丙、丁三元素上下或左右緊密相鄰。甲、乙兩元素的原子序數(shù)之和等于丙元素的原子序數(shù)。這四種元素原子的最外層電子數(shù)之和為20。據(jù)此可以判斷：元素甲為______，元素丙為______，元素乙和丁所形成化合物的分子式為______或______。 （甲為N，丙為P，乙和丁的化合物為CO或CO2。） 精選題 　一、選擇題 1．短周期元素X、Y、Z在周期表中的位置關(guān)系如右圖，其中正確的是　 A．Z一定是活潑金屬元素 B．X的最高價氧化物的水化物是一種強酸 C． 1molY 的單質(zhì)跟足量水反應時，發(fā)生轉(zhuǎn)移的電子為2mol D．由Z單質(zhì)形成的晶體屬于分子晶體 2．第二周期的元素與氫元素所形成的常見分子或離子中，電子總數(shù)為10的有　　 A．6種以上 B．5種 C．4種 D．3種 3．第三周期元素R，它的最外層達到飽和時所需電子數(shù)小于次外層和最內(nèi)層電子數(shù)之差，并且等于最內(nèi)層電子數(shù)的正整數(shù)倍，則關(guān)于R的正確說法 ①常溫下能穩(wěn)定存在的R的氧化物都能與NaOH溶液反應； ②R的最高價氧化物對應水化物都是強酸； ③R的單質(zhì)固態(tài)時屬于同一類型的晶體； ④R 的氣態(tài)氫化物都能受熱分解。 A．僅① B．①②④ C．①④ D．②③④ 4．下面的推斷，錯誤的是 A．鈹是一種輕金屬，它的氧化物的水化物可能具有兩性 B．砹是一種有色固體，HAt很不穩(wěn)定，AgAt是有色難溶于水且感光性很強的固體 C．硫酸鍶（SrSO4）是難溶于水和鹽酸的白色固體 D．硒化氫（H2Se）是無色、有毒，比H2S穩(wěn)定的氣體 5．下列有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)的比較順序中，不正確的是 A．熱穩(wěn)定性：HF＜HCl＜HBr＜HI B．微粒半徑：K+＞Na+＞Mg2+＞Al3+ C．酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3 D．熔點：Li＜Na＜K＜Rb 6．下列化合物中陽離子半徑與陰離子半徑比值最小的是 A．NaF B．MgI2 C．BaI2 D．KBr 7．在F、P、Si、Fe這四種元素中，每種元素都有某些方面區(qū)別于其它三種元素，若從中選出氟元素，選擇的理由正確的是 A．最高價氧化物對應水化物酸性最強 B．單質(zhì)與冷水反應最劇烈 C．單質(zhì)固態(tài)時為分子晶體，熔、沸點較低 D．在氧化物：OF6，P2O5，SiO2，F(xiàn)e2O3中，OF6最穩(wěn)定 8．已知aAn+、bB(n+1)+、cCn-、dD(n+1)-均是具有相同電子層結(jié)構(gòu)的短周期元素形成的簡單離子，下列敘述正確的是 A．原子半徑C＞D＞A＞B B．原子序數(shù)b＞a＞c＞d C．離子半徑D＞C＞A＞B D．單質(zhì)的還原性A＞B＞C＞D 9．下列分子中所有原子都滿足最外層8電子結(jié)構(gòu)的是 A．六氟化氙（XeF6） B．次氯酸（HClO） C．氯化硫（S2Cl2） D．三氟化硼（BF3） 10．在元素周期表短周期中的X和Y兩種元素可組成化合物XY3，下列說法正確的是 A．XY3晶體一定是離子晶體 B．若Y的原子序數(shù)為m，X的原子序數(shù)一定是m4 C．X和Y可屬同一周期，也可屬于兩個不同周期 D．XY3一定不屬于同一主族 二、非選擇題 11．a(chǎn)、b、c、d、e、f、g為七種由短周期元素構(gòu)成的微粒，它們都有10個電子，其結(jié)構(gòu)特點如下： 其中b的離子半徑大于e的離子半徑；d是由極性鍵構(gòu)成的四原子極性分子；c與f可形成共價型g分子。 試寫出： （1）a微粒的結(jié)構(gòu)示意圖______； （2）b與e相應元素的最高價氧化物對應水化物的堿性強弱比較為（用化學式表示）______＞______； （3） d溶于水的電離方程式______； （4）g微粒所構(gòu)成的晶體類型是______； （5）c微粒是______，f微粒是______（用化學式表示）。 12．A、B、C、D是4種短周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大，其中A、C及D、B分別是同主族元素，又知B、D兩元素的原子核中質(zhì)子數(shù)之和是A、C兩元素原子中質(zhì)子數(shù)和的2倍，這4種元素的單質(zhì)中有2種氣體，2種固體。 （1）寫出元素符號：A______，C______。 （2）寫出2種均含A、B、C、D四種元素的化合物相互反應逸出氣體的化學方程式______。 （3）用A元素的單質(zhì)和B元素的單質(zhì)可以制成電池，電池中裝有濃KOH溶液，用多種的惰性電極浸入KOH中，兩極均有特制的防止氣體透過隔膜，在一極通入A的單質(zhì)，另一極通人B的單質(zhì)，通入B單質(zhì)的一極電極反應方程式是：______。 　答　 案 一、選擇題1．C　 2．A　 3．C　 4．A、D　 5．A、D　 6．B　 7．B　 8．B、C　 9．C　 10．C 二、非選擇題 11． （2）NaOH＞Mg（OH）2 （4）分子晶體 （5）OH-　　　 H3O+ 12．（1）H，Na （2）NaHSO4+NaHSO3=Na2SO4+SO2↑+H2O （3）O2+4e+2H2O→4OH- 晶體結(jié)構(gòu) 一、離子晶體：代表物：NaCl、CsCl 在NaCl晶體中，存在可重復的最小單元，我們稱之為晶胞。 “重復”的含義：通過上、下、左、右、前、后的平移能與下一個最小單元（即晶胞）完全重合。 【問】請觀察所給出的NaCl的晶體模型分析氯化鈉的化學式用“NaCl”來表示，原因何在？能否把“NaCl”稱之為分子式？ 【問】觀察NaCl的晶體模型，分析在NaCl晶體的每個晶胞中，Na+占據(jù)的位置有______種？每種位置各有____個？Cl-占據(jù)的位置有______種？每種位置各有______個？兩種8個位于晶胞的頂點，6個位于晶胞的面心；Cl-的位置有兩種：12個位于晶胞的棱邊，1個位于晶胞的體心。 【問】宏觀的NaCl晶體是由無數(shù)個晶胞相互延伸構(gòu)成的。位于頂點、面心、棱邊、體心上的微粒實際提供給每個晶胞的比例是多少？ 頂點提供給每個晶胞只是它的1/8；面心是1/2；棱邊是1/4；體心是1。 【問】在NaCl晶體中：每個Na+周圍與之等距離且最近的Na+有個；每個Cl-周圍與之等距離且最近的Cl-有______個？每個Na+周圍與之等距離且最近的Na+有12個；每個Cl-周圍與之等距離且最近的Cl-有12個。 【問】觀察CsCl的晶胞，想象CsCl晶體結(jié)構(gòu)，試從兩個不同角度分析“CsCl”化學式的由來？ 【問】在CsCl晶體中：每個Cs+周圍與之等距離且最近的Cs+有______個？每個Cl-周圍與之等距離且最近的Cl-有______個？每個Cl-周圍與之等距離且最近的Cl-有6個。 如何計算立方晶體中的微粒個數(shù)比？ 要點如下： （1）找到晶體的晶胞； （2）分析晶胞中各微粒的位置： 位于晶胞頂點的微粒，實際提供給晶胞的只有______個； 位于晶胞棱邊的微粒，實際提供給晶胞的只有______個； 位于晶胞面心的微粒，實際提供給晶胞的只有______個； 位于晶胞中心的微粒，實際提供給晶胞的只有______個。 （3）數(shù)清晶胞中各微粒的個數(shù)： 二、原子晶體 代表物：金剛石、晶體硅、石英 【問】觀察金剛石結(jié)構(gòu)，思考其鍵角是多少度？構(gòu)成最小碳環(huán)所需碳原子數(shù)為多少？ 【信息給予】請運用元素周期律的知識想象并描述晶體硅結(jié)構(gòu)。 【問】比較晶體硅與金剛石的不同之處，它將影響晶體硅的哪些不同于金剛石的性質(zhì)？ 【問】根據(jù)石英的平面結(jié)構(gòu)圖分析石英晶體化學式的由來？能否稱之為分子式？ 【問】根據(jù)石英晶體的平面結(jié)構(gòu)圖分析：在石英晶體中，每個Si原子獨有多少個Si—O鍵？由此分析nmolSiO2晶體中約含多少摩Si—O鍵？ 【信息給予】我們也可以將SiO2的晶體結(jié)構(gòu)想象為：在晶體硅的Si—Si鍵之間插入O原子。請想象SiO2的空間結(jié)構(gòu)。 想象SiO2的空間結(jié)構(gòu)。 SiO2晶體結(jié)構(gòu)圖。 【問】觀察SiO2晶體結(jié)構(gòu)，思考構(gòu)成一個最小的環(huán)需多少個原子？以Si原子為中心的Si—O鍵之間的鍵角為多少度？（需12個原子。鍵角：10928′）。 三、分子晶體 代表物：干冰 【問】觀察干冰的晶胞結(jié)構(gòu)，計算每個晶胞中含有CO2分子的個數(shù)？4個。 【問】在干冰晶體結(jié)構(gòu)中，每個CO2分子周圍與之最近且等距離CO2分子的個數(shù)？干冰的晶胞結(jié)構(gòu)與我們見過的哪種結(jié)構(gòu)相似？12 【小結(jié)】在研究各類晶體代表物的結(jié)構(gòu)時，我們展開了空間想象，解決了“化學式的由來、求與之最近且等距離的微粒個數(shù)、鍵角、最小圓環(huán)”等問題；同時運用分析推理能力，計算出每個微粒為幾個這樣的單元所共有，解決了“晶體中微粒的個數(shù)比、化學鍵的數(shù)目”等問題。從而提高了我們的觀察、想象和分析問題的綜合能力。 例1　 C60是碳單質(zhì)家族中的新成員，已知每個碳原子與其它三個碳原子相連。請根據(jù)碳的成鍵方式計算C60分子中存在______條C—C單鍵；______條C=C雙鍵？60 30 例2 　某離子晶體晶胞如圖所示，●X位于立方體的頂點，○Y位于立方體的中心，試分析： （1）晶體中每個Y同時吸引著多少個X？每個X同時吸引著多少個Y？該晶體的化學式為____？XY2。 （2）晶體中在每個X周圍與它最接近且距離相等的X共有多少個？12 （3）晶體中距離最近的2個X與1個Y形成的夾角∠XYX角度為多少？10928 （4）該晶體的摩爾質(zhì)量為Mgmol-1，晶體密度為ρgcm-3，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則晶體中兩個距離最近的X中心間的距離為多少？ 例3（1）將NaCl的晶胞向三維空間延伸就可得到完美晶體。NiO（氧化鎳）晶體的結(jié)構(gòu)與NaCl相同，Ni2+與最鄰近O2-的核間距離為a10-8cm，計算NiO晶體的密度（已知NiO的摩爾質(zhì)量為74.7gmol-1）。 （2）天然的和絕大部分人工制備的晶體都存在各種缺陷，例如在某種NiO晶體中就存在如右圖所示的缺陷：一個Ni2+空缺，另有兩個Ni2+被兩個Ni3+所取代。其結(jié)果晶體仍呈電中性但化合物中Ni和O的比值卻發(fā)生了變化。某氧化鎳樣品組成為Ni0.97O，試計算該晶體中Ni3+與Ni2+的離子數(shù)之比。6：91 精選題 一、選擇題 1．根據(jù)下表給出的幾種物質(zhì)的熔點、沸點數(shù)據(jù)判斷說法中錯誤的是 A．SiCl4是分子晶體 B．MgCl2中鍵的強度比NaCl中鍵的強度小 C．單質(zhì)R是原子晶體 D．AlCl3為離子晶體 2．經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，有一種磷分子具有鏈狀結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是 A．它是一種高分子化合物 B．它是一種極性分子，易溶于水 C．分子量是白磷的8倍 D．與白磷互為同素異形體 二、非選擇題 3．現(xiàn)有甲、乙、丙、丁四種晶胞（如圖2-8所示），可推知：甲晶體中A與B的離子個數(shù)比為；乙晶體的化學式為；丙晶體的化學式為______；丁晶體的化學式為______。 4．鈣-鈦礦晶胞結(jié)構(gòu)如圖2-9所示。觀察鈣-鈦礦晶胞結(jié)構(gòu)，求該晶體中，鈣、鈦、氧的微粒個數(shù)比為多少？ 5．晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元都是由硼原子組成的正二十面體，其中含有20個等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂角，每個頂角各有一個硼原子，如圖2-10所示，回答： （1）鍵角____；（2）晶體硼中的硼原子數(shù)____個；B—B鍵____條？ 6．在碳單質(zhì)的成員中還有一種混合型晶體——石墨，如圖2-11所示。它是層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間依靠作用力相結(jié)合。每層內(nèi)部碳原子與碳原子之間靠作用力相結(jié)合，其鍵角。分析圖中每個六邊形含有個碳原子。 7．C70分子是形如橢球狀的多面體，該結(jié)構(gòu)的建立基于以下考慮： （1）C70分子中每個碳原子只跟相鄰的3個碳原子形成化學鍵； （2）C70分子中只含有五邊形和六邊形； （3）多面體的頂點數(shù)、面數(shù)和棱邊數(shù)的關(guān)系遵循歐拉定理：頂點數(shù)+面數(shù)-棱邊數(shù)=2。 根據(jù)以上所述確定：（1）C70分子中所含的單鍵數(shù)和雙鍵數(shù)；（2）C70分子中的五邊形和六邊形各有多少？ 8．晶體具有規(guī)則的幾何外形，晶體中最基本的重復單位稱為晶胞。NaCl晶胞結(jié)構(gòu)如圖2-12所示。 已知FexO晶體的晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型，由于晶體缺陷，x的值小于1。測知FexO晶體密度ρ為5.719cm-3，晶胞邊長為4.2810-10m（鐵原子量為55.9，氧原子量為16）。求： （1）FexO中x的值（精確至 0.01）。 （2）晶體中的 Fe分別為Fe2+和Fe3+，在Fe2+和Fe3+的總數(shù)中，F(xiàn)e2+所占分數(shù)為多少？（精確至0.001）。 （3）寫出此晶體的化學式。 （4）描述Fe在此晶體中占據(jù)空隙的幾何形狀（即與O2-距離最近且等距離的鐵離子圍成的空間形狀）。 （5）在晶體中，鐵元素的離子間最短距離為多少？ 答　 案 一、選擇題 1．D．提示：一般來說晶體的熔沸點有如下規(guī)律：原子晶體＞離子晶體＞分子晶體，金屬晶體有的高有的低。對于同種類型晶體的熔沸點則取決于微粒間的作用力。 2．D、E 二、非選擇題 3．1∶1　 C2D　 EF　 XY3Z 4．1∶1∶3 5．（1）60度（2）12（3）30 6．范德華力（或分子間作用力）；非極性共價鍵；120度；2。 7．（1）單鍵數(shù)：70；雙鍵數(shù)：35。 （2）設C70分子中五邊形數(shù)為x個，六邊形數(shù)為y個。依題意可得方程組： 1/2（5x+6y）=1/2（370）（鍵數(shù)，即棱邊數(shù)） 70+（x+y）-1/2（370）=2（歐拉定理） 解得五邊形數(shù)x=12，六邊形數(shù)y=25。 8．（1）0.92（2）0.826 （4）正八面體（5）3.0310-10m。 提示：（1）由NaCl晶胞結(jié)構(gòu)可知，1molNaCl晶胞中含有4mol NaCl，故在FexO晶體中1mol FexO晶胞中含有4mol FexO。 設FexO的摩爾質(zhì)量為Mg mol-1，晶胞的體積為V。則有： 4M=ρVN0，代入數(shù)據(jù)解得M=67.4gmol-1，則x=0.92。 （2）設Fe2+為y個，F(xiàn)e3+則為（0.92-y）個，由正負化合價代數(shù)和為零可得：2x+3（0.92-y）=2，則y=0.76。Fe2+所占的分數(shù)為：0.76/0.92=0.826。 （3）由于Fe2+為0.76，則Fe3+為（0.92-0.76）=0.16，故化學式為 （4）與O2-距離最近且等距離的鐵離子有6個，這6個鐵離子所圍成的幾何形狀如圖2-13所示，由圖可知Fe在晶體中占據(jù)空隙的幾何形狀為正八面體。