高考化學復習課件：第4單元第17講從微觀結構看物質的多樣性

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歡迎進入化學課堂 第17講從微觀結構看物質的多樣性 一 同素異形體 同分異構體1 同素異形體同一種元素形成的不同單質 互稱為同素異形體 形成的同素異形體可能是分子中原子的個數(shù)不同 可能是原子間的化學鍵不同 可能是原子的排列方式不同 幾種單質的同素異形體比較如下 1 金剛石 石墨 富勒烯的比較 2 氧氣與臭氧的比較 3 紅磷與白磷的比較 2 同分異構體具有相同的分子式而結構式不同的化合物互稱同分異構體 由于分子結構不同 所以物理性質 化學性質都不同 有機化合物中形成同分異構體的原因是每個碳原子可形成4個共價鍵 碳原子可形成碳鏈 也可形成碳環(huán) 還可與其他原子形成化學鍵 同分異構現(xiàn)象的存在是有機物種類繁多的一個重要原因 典型的同分異構體對比如下 3 同分異構體 同素異形體 同位素和同一物質之間的區(qū)別 二 離子晶體 原子晶體 分子晶體具有規(guī)則幾何外形的固體叫晶體 晶體中的粒子按一定的規(guī)則排列 常見的晶體有原子晶體 離子晶體 分子晶體 金屬晶體 1 離子晶體離子化合物中的陰 陽離子按一定的方式有規(guī)則的排列形成的晶體 離子化合物是陰陽離子通過離子鍵結合形成的 如NaCl CaCl2 KNO3 CsCl等 在常溫下均為離子晶體 離子晶體中均含陰 陽離子 溶于水或加熱熔化時可電離出自由移動的陰 陽離子 能夠導電 熔 沸點較高的原因是離子鍵鍵能較大 2 分子晶體分子之間依靠分子間作用力按一定的方式有規(guī)則的排列形成的晶體 干冰 硫磺 碘和固態(tài)稀有氣體均為分子晶體 由于分子晶體是由分子構成的 所以它們在固態(tài)和熔融狀態(tài)時都不導電 3 原子晶體相鄰原子間以共價鍵相結合而形成空間網狀結構的晶體 原子間以很強的共價鍵相結合 而且形成空間網狀結構 要破壞它需要很大的能量 所以原子晶體的熔沸點高 硬度很大 如SiO2 晶體硅 金剛石等 4 金屬晶體金屬離子與自由電子之間的作用 三 物質熔 沸點的比較1 不同類晶體 一般情況下 原子晶體 離子晶體 分子晶體 大多數(shù)金屬晶體熔 沸點較高 如 金剛石 氧化鎂 鐵 水 2 同種類型晶體 構成晶體質點間的作用大 則熔沸點高 反之則小 離子晶體 離子所帶的電荷數(shù)越高 離子半徑越小 則其熔沸點就越高 分子晶體 對于組成與結構相似的分子晶體 相對分子質量越大 則熔沸點越高 原子晶體 鍵長越小 鍵能越大 則熔沸點越高 金屬晶體 在同類金屬晶體中 金屬離子半徑越小 陽離子所帶的電荷數(shù)越多 金屬鍵越強 熔 沸點越高 如Li Na K Rb Cs 3 常溫常壓下狀態(tài) 熔點 固態(tài)物質 液態(tài)物質 沸點 液態(tài)物質 氣態(tài)物質中學階段應熟知幾種典型晶體的結構 干冰晶體中 每個CO2分子周圍距離最近且相等的CO2分子有12個 分子之間無化學鍵 晶體中有單個分子 石英晶體中 每個硅原子與相鄰4個氧原子以共價鍵相結合 形成正四面體結構 硅原子在正四面體的中心 每個氧原子連接2個硅原子 硅氧原子交替連接形成空間網狀結構 晶體中無分子存在 晶體中最小環(huán)有6個硅原子 6個氧原子 金剛石中 每個碳原子與相鄰的4個碳原子以共價鍵結合 形成空間網狀結構 晶體中的最小碳環(huán)上有6個碳原子 這6個碳原子不在同一平面內 考點一同素異形體 同分異構體 同位素 例1幾種1 18號元素的原子半徑和主要化合價見下表 A 白磷和紅磷B 16O與18OC O2與O3D H2O與D2O F CH3 CH2 O CH2 CH3 乙醚 和CH3CH2CH2CH2OH 丁醇 1 互為同位素的是 填字母編號 下同 2 互為同素異形體的是 3 互為同分異構體的是 解析 白磷和紅磷 O2與O3是同一種元素組成的不同性質的單質 16O與18O同種元素的不同原子 E F中的兩種物質分子式是一樣的 但結構是不同的 B AC EF 方法技巧點撥 同素異形體 同分異構體 同位素幾個概念是學生易混淆的 一定要從本質上去掌握其內涵和外延 要用對比的方法分清它們的區(qū)別和聯(lián)系 考點二晶體性質分析 例2碳化硅 SiC 的一種晶體具有類似金剛石的結構 其中碳原子和硅原子的位置是交替的 在下列三種晶體 金剛石 晶體硅 碳化硅中 它們的熔點從高到低的順序是 A B C D A 解析 由于題給的三種物質都屬于原子晶體 而且結構相似都是正四面體形的空間網狀結構 所以晶體的熔點由微粒間的共價鍵強弱決定 這里共價鍵強弱主要由鍵長決定 可近似地看作是成鍵原予的半徑之和 由于硅的原子半徑大于碳原子 所以鍵的強弱順序為C C C Si Si Si 熔點由高到低的順序為金剛石 碳化硅 晶體硅 方法技巧點撥 解答此類題型必須理清晶體中的基本粒子 熟悉晶體中成鍵粒子之間的作用力 掌握影響晶體熔點高低的因素 明了物質的狀態(tài)變化與化學鍵變化的關系 例3近年來科學家發(fā)現(xiàn)了由100個碳原子構成一個具有完美對稱性的C100原子團 其中每個碳原子仍可形成4個化學鍵 最內層是由20個碳原子構成的正十二面體 即每個碳與其他三個碳相連 外層的60個碳原子形成12個單獨的正五邊形 即每個碳原子與其他2個碳相連 處于中間層次的碳原子連接內外層碳原子 當它與氫氣或氟氣發(fā)生化合反應形成分子時 其產物的分子式為 A C100H20和C100F20B C100H60和C100F60C C100H12和C100F12D C100H40和C100F40 考點三晶體結構分析 B 解析 C100中 最內層20個碳原子構成正十二面體時 每個碳原子與其他三個碳原子相連 再分別與處在中間層次的20個碳原子以共價鍵相連 故最內層20個碳原子中 每個碳原子都形成4個單鍵 不能再與H或F形成共價鍵 最外層60個碳原子 每個碳原子與其他2個碳原子相連 故60個碳原子少成60 2 120個共價鍵 中間20個碳原子與最內層碳成20個共價鍵 與最外層碳成60個共價鍵 即可達每個碳成4個共價鍵的要求 所以最外層碳原子少成的共價鍵數(shù)目為120 60 60 即1個C100還可與60個H原子或F原子形成60個共價單鍵 方法技巧點撥 富勒烯系列中 有多種碳的同素異形體 其結構特點與C60相似 按每個碳原子可成4個單鍵的要求考查它們 可發(fā)現(xiàn)它們可與H原子或鹵素原子形成單鍵 從而可推知它們分子中碳碳鍵的類型與個數(shù) 考點四晶胞中實際擁有微粒的數(shù)目 例4在高溫超導領域中 有一種化合物叫鈣鈦礦 其晶體結構中有代表性的最小單位結構如圖所示試回答 1 在該晶體中每個鈦離子周圍與它最近且相等距離的鈦離子有多少個 2 在該晶體中氧 鈣 鈦的粒子個數(shù)比是多少 解析 在該晶體中每個鈦離子周圍與它最近且相等距離的鈦離子 相當于取八個鈣鈦 礦的最小單位結構進行堆積 共有前后 左右 上下 共6個 鈣鈦礦的最小單位結構中 n Ti 8 1 n O 12 3 n Ca 1 1 1 n Ti n O n Ca 1 3 1 答案 1 6個 2 1 3 1 方法技巧點撥 一個晶胞中實際擁有微粒的數(shù)目 頂點微粒數(shù) 棱上微粒數(shù) 面上微粒數(shù) 內部微粒數(shù) 1 1 下列說法正確的是 可用丁達爾現(xiàn)象區(qū)分溶液與膠體 生石灰與水混合的過程只發(fā)生物理變化 O3是由3個氧原子構成的化合物 CuSO4 5H2O是一種混合物 和互為同位素 性質相似 常溫下 pH 1的水溶液中Na Fe2 可以大量共存 A A B C D 明礬和漂白粉常用于自來水的凈化和殺菌消毒 兩者的作用原理相同 C 石墨 s C 金剛石 s H 0 所以石墨比金剛石穩(wěn)定 解析 中生石灰與水混合生成熟石灰 反應的方程式為CaO H2O Ca OH 2 中的O3是一種單質 中的CuSO4 5H2O是一種帶有結晶水的化合物 同位素的研究對象是原子 核素 現(xiàn)提供是單質分子 錯 在酸性條件下將轉化為CO2氣體而不能大量存在 與Fe2 將發(fā)生氧化還原反應而不能大量共存 錯 明礬的凈水原理是Al3 水解生成Al OH 3膠體而具有吸附懸浮雜質的功能 漂白粉的殺菌消毒作用是由于生成的HClO具有強氧化性 很顯然兩者的原理是不同的 錯 石墨轉化為金剛石要吸收熱量 說明金剛石能量高于石墨 能量越高越活潑 因此有石墨比金剛石穩(wěn)定 正確 2 2011 新課標全國 短周期元素W X Y和Z的原子序數(shù)依次增大 元素W是制備一種高效電池的重要材料 X原子的最外層電子數(shù)是內層電子數(shù)的2倍 元素Y是地殼中含量最豐富的金屬元素 Z原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍 下列說法錯誤的是 A 元素W X的氯化物中 各原子均滿足8電子的穩(wěn)定結構B 元素X與氫形成的原子比為1 1的化合物有很多種C 元素Y的單質與氫氧化鈉溶液或鹽酸反應均有氫氣生成D 元素Z可與元素X形成共價化合物XZ2 A 解析 元素W是制備一種高效電池的重要材料 說明W是Li X原子的最外層電子數(shù)是內層電子數(shù)的2倍 說明X是碳元素 元素Y是地殼中含量最豐富的金屬元素 因此Y是Al 短周期元素電子層數(shù)最多是3層 如果原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍 所以可能是He C和S 又因為W X Y和Z的原子序數(shù)依次增大 所以Z只能是S 元素W X的氯化物分別是LiCl和CCl4 前者鋰原子不能滿足8電子的穩(wěn)定結構 A不正確 X與氫形成的原子比為1 1的化合物可以是C2H2 C6H6或C8H8 B正確 單質鋁與氫氧化鈉溶液或鹽酸反應均有氫氣生成 C正確 C和S均屬于非金屬元素 二者可以形成共價化合物CS2 D正確 B 3 2011 四川 下列推論正確的 A SiH4的沸點高于CH4 可推測PH3的沸點高于NH3B 為正四面體結構 可推測出也為正四面體結構C CO2晶體是分子晶體 可推測SiO2晶體也是分子晶體D C2H6是碳鏈為直線型的非極性分子 可推測C3H8也是碳鏈為直線型的非極性分子 解析 氨氣分子之間存在氫鍵 沸點高于PH3的 SiO2晶體也是原子晶體 C3H8不是直線型的 碳鏈呈鋸齒形且為極性分子 4 現(xiàn)有一種新型的無機非金屬材料BN 它的一種同分異構體a BN晶體為層狀結構 平面結構示意圖如圖所示 則關于該物質的結構 性質和用途的敘述 正確的是 B A a BN是一種堅硬耐磨材料 類似于金剛石B 若層狀結構中有n個硼原子 則有n個六元環(huán)C 已知a BN在水蒸氣作用下能微弱水解 則水解產物為B2H6和HNO3D a BN晶體中各原子均達到八電子穩(wěn)定結構 解析 由題給信息可知 a BN是一種層狀結構的無機材料 其結構應該類似于石墨 其硬度不會大 選項A不正確 由圖可知 每個B由三個六邊形共用 則折算后每個六邊形中B個數(shù)為3 1 3 1個 所以選項B正確 a BN中 B顯 3 N為 3價 根據(jù)水解機理可知 水分子中的氫應該與顯負價N結合成NH3另一產物為B OH 3 所以選項C不正確 B原子沒有達到八電子穩(wěn)定結構 所以選項D不正確 5 X Y Z W是原子序數(shù)依次增大的短周期元素 且互不同族 其中只有兩種為金屬 X原子的最外層電子數(shù)與次外層電子數(shù)相等 X與W Y與Z這兩對原子的最外層電子數(shù)之和均為9 單質Y和W都可與濃的NaOH溶液反應 下列說法不正確的是 A 原子半徑Y Z WB XW2熔點為 107 沸點為12 5 說明固態(tài)XW2為分子晶體C YW3水溶液蒸干并灼燒可得YW3固體D ZW2分子結構如右圖 說明ZW2是極性分子 C 解析 由題干可以推出X Y Z W對應的元素分別為Be Al S Cl 所以很容易得出C項是不正確的 因為AlCl3的溶液蒸干并灼燒后得到的是Al2O3 C 6 氟化氫鉀 KHF2 熔點225 晶體結構與NaCl類似 易溶于水 水溶液呈酸性 加熱至310 時有氟化氫逸出 用以制造無水氟化氫 熔融電解時可制得單質氟等 下列說法不正確的是 A 氟化氫鉀晶體中每個K 緊鄰的K 有12個B 氟化氫鉀晶體中的陽離子和陰離子的個數(shù)比為1 1C 電解時可在陰極析出氟氣D 氟化氫鉀溶液中 c K c 解析 在A選項中 根據(jù)提示氟化氫鉀晶體結構與NaCl類似 則每個K 緊鄰的K 有12個 在B選項中氟化氫鉀中的陽離子為K 陰離子為HF 其個數(shù)比為1 1 在C選項中 F 在陽極放電析出氟氣 在D選項中 由題意 溶液顯酸性 可知HF要電離 故溶液中c K c 7 1 有五列同族元素的物質 在101 3kPa時測得它們的沸點 如下表所示 對應表中內容 回答下列問題 a b c的化學式分別為 第 行物質均有氧化性 其氧化性從左到右 填 增強 或 減弱 第 行物質對應水溶液均是酸 其中 是弱酸 第 橫行中各化合物的穩(wěn)定性順序為 H2S的沸點比HI Ne Br2 HF 減弱 氫氟酸 或HF H2O H2S H2Se H2Te 低 2 下表為長式周期表的一部分 其中的編號代表對應的元素 元素g與h形成的化合物的晶體類型是 元素d與元素a形成的X分子的空間構型為 請寫出與N2互為等電子體的分子 離子的化學式 各寫一種 離子晶體 三角錐形 CO 在測定a與f形成化合物的相對分子質量時 實驗測得的值一般高于理論值的主要原因是 元素d的最高價氧化物對應的水化物稀溶液與元素g的單質反應時 元素 被還原到最低價 該反應的化學方程式是 將過量的X通入含有元素j的藍色硫酸鹽溶液中 其離子方程式為 HF氣態(tài)時會形成 HF n分子 或 HF分子間形成氫鍵 4Mg 10HNO3 4Mg NO3 2 NH4NO3 3H2O Cu2 4NH3 Cu NH3 4 2 解析 1 本題以元素周期律為主要命題點 考查元素周期表 元素周期律的有關知識 由元素周期表可知 a b c的化學式分別為Ne Br2 HF 第 行為鹵素單質 均有氧化性 其氧化性從左到右減弱 第 行為鹵化氫 其水溶液除氫氟酸為弱酸 其余為強酸 第 行為氧族元素的氫化物 由元素周期律知識可知穩(wěn)定性順序為H2O H2S H2Se H2Te H2S的相對分子質量小 H2S的沸點比HI低 2 元素g與h形成的化合物是MgCl2 是典型的離子晶體 元素d與元素a形成的X分子為NH3分子 其空間構形為三角錐形 與N2互為等電子體的分子 離子有CO CN NO 等 元素a與f形成化合物時 容易形成締合分子即 HF n 實際上就是較強的分子間作用力即氫鍵作用 據(jù)題意 元素d的最高價氧化物對應的水化物稀溶液即為稀HNO3 與Mg作用 根據(jù)題意即可寫出方程式 要注意質量守恒與得失電子守恒 4Mg 10HNO3 4Mg NO3 2 NH4NO3 3H2O 元素j為29號元素Cu Cu2 通過配位鍵與NH3結合 形成配位化合物 Cu2 4NH3 Cu NH3 4 2 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全