《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》熱點(diǎn)聚焦

山東 王 波

《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》熱點(diǎn)聚焦

山東 王 波

《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊在高考中一般以選考題的形式呈現(xiàn)，此題主要通過拼盤式設(shè)問，綜合考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)內(nèi)容。分析近幾年高考試題，簡答題是此題設(shè)問的熱點(diǎn)，既能考查考生對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論的理解能力，又能考查考生的文字（或圖形、符號(hào)、表達(dá)式）表達(dá)能力，已成為此題的失分點(diǎn)和區(qū)分點(diǎn)。現(xiàn)結(jié)合近幾年高考試題，對(duì)《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》模塊的簡答題進(jìn)行歸納，并對(duì)教材知識(shí)進(jìn)行解讀。

一、原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

1．元素電離能比較

例1 （2011福建，改編）C、N、O三種元素第一電離能從大到小的順序是________，其原因?yàn)開_________________。

分析：同周期元素從左到右第一電離能逐漸增大，但N由于最外層2p3處于半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其第一電離能比O的大。

答案：N＞O＞C 同周期從左到右隨原子序數(shù)遞增，元素的第一電離能依次增大，但 N原子的價(jià)電子排布為2s22p3，屬于半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，導(dǎo)致氮元素的第一電離能大于氧

【知識(shí)歸納】同一周期中，從左向右，元素的第一電離能總體上逐漸增大，其中電子層處于半充滿、全充滿狀態(tài)的原子的第一電離能比相鄰的后者還要大。

（1）由于S軌道全滿，同周期中ⅡA族元素的第一電離能大于ⅢA族元素的第一電離能，例如Be＞B，Mg＞Al。

（2）由于p軌道半滿，同周期中ⅤA族元素的第一電離能大于ⅥA族元素的第一電離能，例如：N＞O，P＞S。

銜接練習(xí)1：銅、鋅兩種元素的第一電離能、第二電離能如表所示

電離能/kJ·mol－1 I1 I 2銅906 1 733 746 1 958鋅

銅的第一電離能（I1）小于鋅的第一電離能，而銅的第二電離能（I2）卻大于鋅的第二電離能，其主要原因是____ ___________________________。

提示：根據(jù)Cu、Zn失去一個(gè)電子后的結(jié)構(gòu)，分析再失去一個(gè)電子的難易，從而比較Cu、Zn的第二電離能。

答案：Cu失去一個(gè)電子變成結(jié)構(gòu)為［Ar］3d10的Cu＋，屬于能量較低穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以Cu的第二電離能相對(duì)較大（或氣態(tài)Zn失去一個(gè)電子變成結(jié)構(gòu)為［Ar］3d104s1的Zn＋，易再失去一個(gè)電子，所以Zn的第二電離能相對(duì)較小或Cu原子失去一個(gè)電子后，核外電子排布為［Ar］3d10，而鋅為［Ar］3d104s1，銅達(dá)到了較穩(wěn)定狀態(tài)，所以Cu的第二電離能相對(duì)較大）

2．物質(zhì)穩(wěn)定性比較

例2 （2016陜西質(zhì)檢）從原子結(jié)構(gòu)說明＋3價(jià)鐵的化合物比＋2價(jià)鐵的化合物穩(wěn)定的原因：__________________。

分析：基態(tài)Fe的核外有26個(gè)電子，電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，＋3價(jià)鐵的結(jié)構(gòu)為3d5，＋2價(jià)鐵的結(jié)構(gòu)為3d6，3d5半滿更穩(wěn)定。

答案：＋3價(jià)鐵原子結(jié)構(gòu)是3d5半滿穩(wěn)定，而＋2價(jià)鐵原子結(jié)構(gòu)是3d6不穩(wěn)定，易轉(zhuǎn)化為3d5

【知識(shí)歸納】從原子結(jié)構(gòu)的角度，在同一亞層的軌道上當(dāng)電子全充滿、半充滿、全空時(shí)能量最低，體系較穩(wěn)定。如s2、p3、p6、d5、d10、f7、f14等軌道，都是較穩(wěn)定的。

銜接練習(xí)2：在高溫下CuO能分解生成Cu2O，試從原子結(jié)構(gòu)角度解釋其原因：________。

提示：根據(jù)＋1價(jià)銅、＋2價(jià)銅的結(jié)構(gòu)，比較CuO、Cu2O穩(wěn)定性。

答案：結(jié)構(gòu)上Cu2＋為3d9，而Cu＋為3d10全充滿更穩(wěn)定

二、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

例3 （2016全國Ⅰ，節(jié)選）Ge與C是同族元素，C原子之間可以形成雙鍵、三鍵，但Ge原子之間難以形成雙鍵或三鍵。從原子結(jié)構(gòu)角度分析，原因是_____________。

分析：Ge原子半徑大，原子間形成的σ單鍵較長，p－p軌道肩并肩重疊程度很小或幾乎不能重疊，難以形成π鍵。

答案：Ge原子半徑大，原子間形成的σ單鍵較長，p－p軌道肩并肩重疊程度很小或幾乎不能重疊，難以形成π鍵

【知識(shí)歸納】在形成共價(jià)鍵時(shí)，原子間總是盡可能地沿著原子軌道最大重疊的方向成鍵。成鍵電子的原子軌道重疊程度越高，電子在兩核間出現(xiàn)的概率密度也越大，形成的共價(jià)鍵也越穩(wěn)固，這就是最大重疊原理。

銜接練習(xí)3：CO2中C與O原子間形成σ鍵和π鍵，SiO2中Si與O原子間不形成上述π鍵。從原子半徑大小的角度分析，為何C、O原子間能形成π鍵，而Si、O原子間不能形成上述π鍵？__________________________________

1．共價(jià)鍵的形成

提示：根據(jù)C、Si原子結(jié)構(gòu)的差別，從二者與O原子“肩并肩”重疊的難易，分析π鍵形成的難易。

答案：C的原子半徑較小，C、O原子能充分接近，p－p軌道肩并肩重疊程度較大，形成較穩(wěn)定的π鍵；而Si的原子半徑較大，Si、O原子間距離較大，p－p軌道肩并肩重疊程度較小，不能形成上述穩(wěn)定的π鍵

2．分子的立體構(gòu)型

例4 （2011山東，節(jié)選）H3O＋中H—O—H的鍵角比H2O中H—O—H的鍵角大，原因是___________________。

分析：共價(jià)鍵鍵角的大小取決于分子中共用電子對(duì)之間斥力的大小，H2O中O原子有2對(duì)孤對(duì)電子，而H3O＋中O原子只有1對(duì)孤對(duì)電子，排斥力較小，因此 H3O＋中H—O—H鍵角比H2O中H—O—H鍵角大。

答案：H2O中的O原子有2對(duì)孤對(duì)電子，而H3O＋中的O原子只有1對(duì)孤對(duì)電子，排斥力較小，故 H3O＋中H—O—H的鍵角比H2O中H—O—H的鍵角大

【知識(shí)歸納】對(duì)于ABn型的分子或離子，中心原子A價(jià)層電子對(duì)（包括成鍵的σ鍵電子對(duì)和未成鍵的孤對(duì)電子對(duì)）之間由于存在排斥力，將使分子的幾何構(gòu)型總是采取電子對(duì)相互排斥力最小的那種構(gòu)型，以使彼此之間斥力最小，分子體系能量最低，最穩(wěn)定。分子中價(jià)層電子對(duì)之間的斥力主要順序?yàn)椋孩俟聦?duì)電子之間的斥力＞孤對(duì)電子對(duì)與共用電子對(duì)之間的斥力＞共用電子對(duì)之間的斥力；②雙鍵與雙鍵之間的斥力＞雙鍵與單鍵之間的斥力＞單鍵與單鍵之間的斥力。

答案：大 NH＋4中的氮原子上均為成鍵電子，而NH3分子中的氮原子上有一對(duì)孤對(duì)電子，孤對(duì)電子和成鍵電子之間的排斥力強(qiáng)于成鍵電子和成鍵電子之間的排斥力，導(dǎo)致NH＋4中H—N—H的鍵角比NH3中大

3．配位鍵的穩(wěn)定性

例5 （2014全國Ⅱ，節(jié)選）［Cu（NH3）4（H2O）2］SO4加熱時(shí)首先失去的組分是________，判斷理由是_________。

分析：根據(jù)CuSO4溶液中逐滴滴加氨水，先生成藍(lán)色沉淀，后沉淀消失，形成深藍(lán)色溶液，變化過程為［Cu（H2O）4］2＋→Cu（OH）2→［Cu（NH3）4］2＋，說明NH3比H2O更容易與Cu2＋形成配位鍵，即H2O與Cu2＋的配位鍵比NH3與Cu2＋的弱，因此［Cu（NH3）4（H2O）2］SO4加熱時(shí)首先失去的組分是H2O。

答案：H2O H2O與Cu2＋的配位鍵比NH3與Cu2＋的弱

【知識(shí)歸納】配位鍵越強(qiáng)，配合物越穩(wěn)定。由教材可知配位鍵的穩(wěn)性：Cu2＋←H2O＞Cu2＋←NH3＞H＋←NH3，其中電子對(duì)給予體形成配位鍵的能力：NH3＞H2O；接受體形成配位鍵的能力：H＋＞過渡金屬＞主族金屬。

銜接練習(xí)5：（2016鄭州質(zhì)檢）NH3與Cu2＋可形成［Cu（NH3）4］2＋配離子。已知NF3與NH3具有相同的空間構(gòu)型，但NF3不易與Cu2＋形成配離子，其原因是______。

答案：F的電負(fù)性比N大，N—F成鍵電子對(duì)偏向F，導(dǎo)致NF3中氮原子核對(duì)其孤電子對(duì)的吸引能力增強(qiáng)，難以形成配位鍵

三、晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

例6 （2016全國Ⅰ，節(jié)選）比較下列鍺鹵化物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，分析其變化規(guī)律及原因：____________。

GeCl4 GeBr4 GeI 4熔點(diǎn)/400℃ －49．5 26 146沸點(diǎn)/℃ 83．1 186 約

分析：根據(jù)提供數(shù)據(jù)，GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點(diǎn)依次增高。原因是三者均為分子晶體。分子結(jié)構(gòu)相似，分子量依次更大，分子間相互作用力逐漸增強(qiáng)。

答案：GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點(diǎn)依次增高。原因是分子結(jié)構(gòu)相似，分子量依次增大，分子間相互作用力逐漸增強(qiáng)

【知識(shí)歸納】晶體熔沸點(diǎn)的高低，取決于晶體類型及微粒間作用力。

（1）不同類型的晶體，熔沸點(diǎn)高低的比較規(guī)律：原子晶體＞離子晶體＞分子晶體。金屬晶體熔、沸點(diǎn)相差很大，有的很高，如鎢；有的很低，如汞。

（2）同種類型的晶體，熔沸點(diǎn)高低的比較規(guī)律：

晶體類型 微粒間作用力 熔沸點(diǎn)比較規(guī)律分子晶體 分子間作用力組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，晶體熔沸點(diǎn)越高原子晶體 共價(jià)鍵 原子半徑越小，形成共價(jià)鍵的鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔沸點(diǎn)越高金屬晶體 金屬鍵 金屬陽離子的半徑越小，電荷越多，金屬鍵越強(qiáng)，晶體熔沸點(diǎn)越高熔沸點(diǎn)越高離子晶體 離子鍵 陰陽離子的半徑越小，電荷越多，晶格能越大，

銜接練習(xí)6：（2016湖北黃岡質(zhì)檢）碳酸鹽在一定溫度下會(huì)發(fā)生分解，實(shí)驗(yàn)證明碳酸鹽的陽離子不同，分解溫度不同，如下表所示：

碳酸鹽 MgCO3CaCO3BaCO3SrCO3熱分解溫度/m 66 99 112 135℃ 402 900 1172 1360陽離子半徑/p

試解釋為什么隨著陽離子半徑的增大，碳酸鹽的分解溫度逐步升高？________。

（作者單位：山東省高青縣第一中學(xué)）