4.等電子原理及其應用
等電子體:原子數相同,價電子數也相同的微粒,如:CO和N2,CH4和NH4+;等電子體具有相似的化學鍵特征,性質相似。
3.價層電子對互斥模型判斷簡單分子或離子的空間構型
電子對數 目 |
電子對的空間構型 |
成鍵電子對數 |
孤電子
對 數 |
電子對的
排列方式 |
分子的
空間構型 |
實 例 |
2 |
直 線 |
2 |
0 |
![]() |
直 線 |
CO2、C2H2 |
3 |
三角形 |
3 |
0 |
![]() |
三角形 |
BF3、SO3 |
2 |
1 |
![]() |
V-形 |
SnCl2、PbCl2 |
||
4 |
四面體 |
4 |
0 |
![]() |
四面體 |
CH4、SO42- CCl4、NH4+ |
3 |
1 |
![]() |
三角錐 |
NH3、PCl3 |
||
2 |
2 |
![]() |
V-形 |
H2O、H2S |
2.多原子分子(離子)的立體結構
化學式 |
中心原子孤對電子對數 |
雜化軌道數 |
雜化軌道類型 |
分子結構 |
CH4 |
0 |
4 |
sp3 |
正四面體 |
C2H4 |
0 |
3 |
sp2 |
平面三角形 |
BF3 |
0 |
3 |
sp2 |
平面三角形 |
CH2O |
0 |
3 |
sp2 |
平面三角形 |
C2H2 |
0 |
2 |
sp |
直線型 |
CO2 |
0 |
2 |
sp |
直線型 |
NH3 |
1 |
4 |
sp3 |
三角錐形 |
NH4+ |
0 |
4 |
sp3 |
正四面體 |
H2O |
2 |
4 |
sp3 |
V形 |
H3O+ |
1 |
4 |
sp3 |
三角錐形 |
1.鍵的極性和分子的極性
分子 |
共價鍵的極性 |
分子中正負 電荷中心 |
結論 |
舉例 |
同核雙原子分子 |
非極性鍵 |
重合 |
非極性分子 |
H2、N2、O2 |
異核雙原子分子 |
極性鍵 |
不重合 |
極性分子 |
CO、HF、HCl |
異核多原子分子 |
分子中各鍵的向量和為零 |
重合 |
非極性分子 |
CO2、BF3、CH4 |
分子中各鍵的向量和不為零 |
不重合 |
極性分子 |
H2O、NH3、CH3Cl |
3.電負性
元素的原子在分子中吸引電子對的能力叫做該元素的電負性。
(1)同周期元素從左到右,電負性逐漸增大;(2)同周期元素從上到下,元素的電負性逐漸減小。
化學鍵與物質的性質
2.第一電離能
氣態電中性基態原子失去1個電子,轉化為氣態基態正離子所需要的能量叫做第一電離能。常用符號I1表示,單位為kJ/mol。
同周期元素,從左往右第一電離能呈增大趨勢。電子亞層結構為全滿、半滿時較相鄰元素要大即第 ⅡA 族、第 ⅤA 族元素的第一電離能分別大于同周期相鄰元素。
同主族元素,從上到下第一電離能逐漸減小。
1.構造原理
圖(1) 圖(2)
①根據構造原理,基態原子核外電子的排布遵循圖⑴箭頭所示的順序。
②根據構造原理,可以將各能級按能量的差異分成能級組如圖⑵所示,由下而上表示七個能級組,其能量依次升高;在同一能級組內,從左到右能量依次升高。基態原子核外電子的排布按能量由低到高的順序依次排布。
1.(2008全國Ⅰ卷)下列化合物,按其品體的熔點由高到低排列正確的是( )
A.SiO2 CaCl CBr4 CF2 B.SiO2 CsCl CF4 CBr4
C.CsCl SiO2 CBr4 CF4 D.CF4 CBr4 CsCl SiO2
解析:物質的熔點的高低與晶體的類型有關,一般來說:原子晶體>離子晶體>分子晶體;即:SiO2>CsCl>CBr4、CF4。當晶體的類型相同時,原子晶體與原子半徑有關;離子晶體與離子的半徑和離子所帶的電荷有關;分子晶體當組成和結構相似時,與相對分子質量的大小有關,一般來說,相對分子質量大的,熔點高,即CBr4>CF4。
答案:A。
點評:① 一般規律:原子晶體>離子晶體>分子晶體
② 同屬原子晶體,一般鍵長越短,鍵能越大,共價鍵越牢固,晶體的熔、沸點越高.
③ 同類型的離子晶體,離子電荷數越大,陰、陽離子核間距越小,則離子鍵越牢固,晶體的
熔、沸點一般越高.
④ 分子組成和結構相似的分子晶體,一般分子量越大,分子間作用力越強,晶體熔、沸點越
高.
例2.(2008全國Ⅰ卷)下列敘述中正確的是( )
A.NH3、CO、CO2都是極性分子
B.CH4、CCl4都是含有極性鍵的非極性分子
C.HF、HCl、HBr、Hl的穩定性依次增強
D.CS2、H2O、C2H2都是直線型分子
解析:分子的極性一般與物質的空間結構有關,空間結構對稱,這屬于非極性分子,反之屬于極性分子,對于ABn分子,其經驗規則是中心原子A的化合價的絕對值若等于最外層電子數,則屬于非極性分子,反之屬于極性分子。當然根據分子的極性也可以判斷它的空間結構。鍵的極性只與是否屬于同種非金屬有關,而物質的穩定性當結構相似的條件下,與原子半徑有關。所以選項A中CO2屬于非極性分子;選項C中HF、HCl、HBr、HI的穩定性減弱;選項D中的H2O屬于V型結構。
答案:B。
點評:極性分子和非極性分子的判斷和分子的穩定性始終是高考的熱點和焦點。解答此類問題一定要根據規律逐步判斷,各個擊破。
例3(2008 海南)在硼酸[B(OH)3]分子中,B原子與3個羥基相連,其晶體具有與石墨相似的層狀結構。則分子中B原子雜化軌道的類型及同層分子間的主要作用力分別是:
A.SP,范德華力 B.sp2,范德華力 C.sp2,氫鍵 D.sp3,氫鍵
解析:本題主要考查了物質結構作用力的本質及其應用,中等難度。在硼酸的晶體中,每個硼原子用3個sp2雜化軌道與3個氫氧根中的氧原子以共價鍵相結合,每個氧原子除以共價被與一個硼原于和一個氫原子相結合外,還通過每個氧原子除以共價被與一個硼原于和一個氫原子相結合外,還通過氫鍵同另一個硼酸分子中的氫原于結合成片層結構。綜上所述,本題正確答案為C。
答案:C
例4(2008 海南)在基態多電子原子中,關于核外電子能量的敘述錯誤的是:
A.最易失去的電子能量最高
B.電離能最小的電子能量最高
C.p軌道電子能量一定高于s軌道電子能量
D.在離核最近區域內運動的電子能量最低
解析:本題主要考查了物質結構中原子核外電子能量大小比較及其應用,較易。最易失去的電子能量最高,電離能最小的電子能量最高,在離核最近區域內運動的電子能量最低,選項ABD均正確。p軌道電子能量不一定高于s軌道電子能量,所以C錯誤。綜上所述,本題正確答案為C。
答案:C
例5(2008 海南)已知X、Y、Z三種元素組成的化合物是離子晶體,其晶胞如圖所示,則下面表示該化合物的化學式正確的:
A、ZXY3 B、ZX2Y6 C、ZX4Y8 D、ZX8Y12
解析:本題主要考查了晶體結構的計算及其應用,較易。根據晶體結構的計算方法可知,一個Z原子,X原子為8*1/8(被8個晶胞共有)=1,Y原子為12*1/4(被4個晶胞共有)=3。所以化學式為ZXY3 ,綜上所述,本題正確答案為A。
答案:A
例6、(2008山東)
氮是地球上極為豐富的元素。
( 1 ) Li3N 晶體中氮以 N-3存在,基態N-3的電子排布式為_。
( 2 ) 的鍵能為 942 kJ·mol-1 ,
N-N 單鍵的鍵能為 247kJ·mol-1,計算說明N2 中
的 鍵比_鍵穩定(填“σ ”或“π ”)。
( 3 ) ( CH3 )3 NH+ 和AlCl4-可形成離子液體。離子液體由陰、陽離子組成,熔點低于 100 ℃ ,其揮發性一般比有機溶劑_(填“大”或“小” ) ,可用作_(填代號)。
a .助燃劑
b . “綠色”溶劑
c .復合材料
d .絕熱材料
( 4 ) x+中所有電子正好充滿 K 、 L 、 M 三個電子層,它
與 N3-形成的晶體結構如圖所示。 X的元素符號是_,與同一個N3-相連的 x+今有_個。
解析:本題主要考查物質結構的原理及其應用,較難。
⑴基態N3-核外電子數目是10,根據核外電子排布規律推斷,電子排布式為:1s22s22p6。
⑵根據題給數據可知,N-N單鍵即σ鍵的鍵能為247kJ/mol,N≡N的鍵能為942kJ/mol,其中包含一個σ鍵和兩個π鍵,則π鍵的鍵能是(942-247)/2=347.5kJ/mol,鍵能越大,化學鍵越穩定,由數據可以判斷π鍵比σ鍵穩定。
⑶有機溶劑多是共價化合物,二離子液體由陰、陽離子組成,則其性質應與離子晶體相似,揮發性小于共價化合物,有導熱性。題給離子液體中不含氧,則其不助燃,其屬于無機物,一般不用做復合材料,選b。
⑷已知X+所有電子正好充滿K(2個)、L(8個)、M層(18個),則其電子總數為:28,則X原子的核外電子數目是29,故核電荷數是29,是銅元素的原子;根據題給圖示晶體結構可知,N3-位于小立方體的頂點上,Cu+位于正方體每條棱的中點上,則與同一個N3-相連的Cu+有6個。
答案:32 ( l ) 1s22s22p6 ( 2 )π σ ( 3 )小 b ( 4 ) Cu 6
2.根據物質在同條件下的狀態不同.
一般熔、沸點:固>液>氣.
如果常溫下即為氣態或液態的物質,其晶體應屬分子晶體(Hg除外).如惰性氣體,雖然構成物質的微粒為原子,但應看作為單原子分子.因為相互間的作用為范德華力,而并非共價鍵.
試題枚舉
1.由晶體結構來確定.首先分析物質所屬的晶體類型,其次抓住決定同一類晶體熔、沸點高
低的決定因素.
① 一般規律:原子晶體>離子晶體>分子晶體
如:SiO2>NaCl>CO2(干冰)
② 同屬原子晶體,一般鍵長越短,鍵能越大,共價鍵越牢固,晶體的熔、沸點越高.
如:金剛石>金剛砂>晶體硅
③ 同類型的離子晶體,離子電荷數越大,陰、陽離子核間距越小,則離子鍵越牢固,晶體的
熔、沸點一般越高.
如:MgO>NaCl
④ 分子組成和結構相似的分子晶體,一般分子量越大,分子間作用力越強,晶體熔、沸點越
高.
如:F2<Cl2<Br2<I2
⑤ 金屬晶體:金屬原子的價電子數越多,原子半徑越小,金屬鍵越強,熔、沸點越高.
如:Na<Mg<Al
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