选择性必修2

书

!" 原子结构与性质 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !

第一节 原子结构 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !

第!课时 能层与能级 构造原理与电子排布式 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !

第"课时 电子云与原子轨道 泡利原理"洪特规则"能量最低原理 !!!!!!!!!!!!!!!!!! #

第二节 原子结构与元素的性质 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! $

第!课时 原子结构与元素周期表 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! $

第"课时 元素周期律#一$!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !%

第%课时 元素周期律#二$!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !&

微专题! 元素推断技巧 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! "!

!# 分子结构与性质 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! "%

第一节 共价键 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! "%

第!课时 共价键 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! "%

第"课时 键参数%%%键能"键长与键角 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! "'

第二节 分子的空间结构 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! %(

第!课时 价层电子对互斥理论 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! %(

第"课时 杂化轨道理论简介 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! %%

第三节 分子结构与物质的性质 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! %)

第!课时 共价键的极性 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! %)

第"课时 分子间的作用力 分子的手性 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! *(

微专题" 分子的空间结构与杂化轨道理论 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! **

!$ 晶体结构与性质 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! *'

第一节 物质的聚集状态与晶体的常识 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! *'

第二节 分子晶体与共价晶体 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! #!

第!课时 分子晶体 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! #!

第"课时 共价晶体 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! #*

第三节 金属晶体与离子晶体 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! #&

第!课时 金属晶体 离子晶体 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! #&

第"课时 过渡晶体与混合型晶体 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! '"

第四节 配合物与超分子 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! '#

微专题% 晶胞的计算 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ')

书

书

!"

原子结构与性质

第一节 原子结构

"

第""

!

"

课""

时"""

能""

层"

与""

能""

级"""

构"

造""

原""

理"

与""

电"

子""

排""

布"

式""

学习目标 学科素养

!"通过认识原子结构与核外电子的排布!理解能层与能级的关系!理解核外电子

的排布规律" 宏观辨识与微观探析

#"理解基态与激发态的含义与关系!能辨识光谱与电子跃迁之间的关系" 证据推理与模型认知

$"结合构造原理形成核外电子排布式书写的思维模型!并能根据思维模型熟练书

写!!$%号元素的电子排布式" 证据推理与模型认知

一!能层与能级

!"能层

#!$核外电子按能量不同分成能层!电子的能层由内向外排序!其

序号%符号以及所能容纳的最多电子数如下&

能层 一 二 三 四 五 六 七

符号

最多电子数

##$能层越高!电子的能量越高!能量的高低顺序为!#&$

!#'$ !#($ !#)$ !#*$ !#+$ !#,$"

#"能级

#!$定义&根据多电子原子中!同一能层的电子能量也可能不同!将

它们分为不同能级"

##$表示方法&分别用相应能层的序数和字母 等表示!如 "能层的能级按能量由低到高的排列顺序为"-% % %".等"

#$$能层%能级与最多容纳的电子数

能层#"$ 一 二 三 四 五 六 七

符号 & ' ( ) * + ,

能级 !- #-#/$-$/$01-1/101.2- '' '' ''

最多电

子数

# # %

# 3

# % !4

!3

# % !4!1

$#

# '' '' ''

'' '' ''

"微思考#

!"硫原子有多少个能层( 每个能层多少个

电子( 能量最高为第几能层(

"微点拨#

能层好比楼层!能级好比楼梯的台阶"

"微点拨#

!"在相同能层各能级能量由低到高的顺序

是"-#"/#"0#"."

#"不同能层中同一能级!能层数越大!能量

越高"例如&!-##-#$-#1-''"

"微思考#

#"$0%10%20能级所能容纳的最多电子数是

否相同(

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!

第一章

原

子

结

构

与

性

质

由上表可知&

"能层序数 该能层所包含的能级数!如第三能层有

个能级"

#-%/%0%.各能级可容纳的电子数分别为 % % %

的#倍"

$原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数与能层的序数

#"$间存在的关系是 "

二!基态与激发态原子光谱

!"基态原子与激发态原子

#!$基态原子&处于 状态的原子"

##$激发态原子&基态原子 能量!电子会跃迁到

能级!变为激发态原子"

#$$基态%激发态相互间转化的能量变化

基态原子 吸收能量

释放能量! %'''''

主'

要'

形'

式'为'光&激发态原子

#"光谱

#!$光谱的成因及分类

##$光谱分析&在现代化学中!常利用原子光谱上的 来鉴

定元素!称为光谱分析"

三!构造原理与电子排布式

!"构造原理

随着原子核电荷数的递增!绝大多数元素的原子核外电子排布遵

循下列顺序&

即电子所排的能级顺序&!-%#-%#/%$-%$/%1-% %1/%2-% %

2/%%-% % %%/%5-''"

#"电子排布式

#!$电子排布式中能级符号右上角的数字表示该能级的电子数"

如&67原子电子排布式为!-##-##/%$-#$/!!各符号%数字的意义为

8原子电子排布式为 )可简写为 "

"微点拨#

!"电子从较高能量的激发态跃迁到较低能

量的激发态乃至基态时!将释放能量)反之!将吸

收能量"光#辐射$是电子释放能量的重要形式"

#"电子的跃迁是物理变化"

$"一般在能量相近的能级间发生电子跃迁"

"微拓展#

!"霓虹灯发光原理&充有氖气的霓虹灯能发

出红光!产生这一现象的原因是通电后在电场作

用下!放电管里氖原子中的电子吸收能量后跃迁

到能量较高的能级!且处在能量较高的能级上的

电子会很快地以光的形式释放能量而跃迁回能

量较低的能级上!该光的波长恰好处于可见光区

域中的红色波段"

#"焰色试验中产生的焰色是电子跃迁的结

果!焰色的产生与消失是物理变化"

"微点拨#

原子核外电子排布构造易记图 "- #"9#$. #"9!$0 "/

5- 2. %0 5/

%- 1. 20 %/

2- 10 2/

1- $0 1/

$- $/

#- #/

!-

自左往右%自下而上!依次填充"

"微点拨#

基态原子的核外电子排布

#!$绝大多数元素的原子核外电子的排布顺

序遵循构造原理"

##$*能级交错+现象&当出现0轨道时!电子

按"-%#"9!$0%"/的顺序在原子轨道上排布)当

出现.轨道时!电子按"-%#"9#$.%#"9!$0%"/

的顺序在原子轨道上排布"从第三能层开始!各

能级不完全遵循能层顺序!产生了能级交错排

列!即产生*能级交错+现象"

"微思考#

$"写出下列原子或离子的电子排布式&

"* #& $:7 %8#9 &(;

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"

!"电子排布式书写

#!$*三步法+书写电子排布式

构造原理是书写基态原子电子排布式的依据"

第一步&按照构造原理写出电子填入能级的顺序!!-(#-(#/($-

($/(1-($0(1/(2-(10(2/(%-''

第二步&根据各能级容纳的电子数填充电子"

第三步&去掉空能级!并按照能层顺序排列即可得到电子排布式"

##$简化的电子排布式

将电子排布式中的内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加方

括号来表示而得到的式子称为简化的电子排布式"如氮%钠%钙的简化

电子排布式分别为,<=-#-##/$%,)=-$-!%,6>-1-#"

#$$特例&:>&,6>-$021-!%:?&,6>-$0!41-!"

#"离子的电子排布式书写

基态原子转化为相应离子时的一般规律&原子失去电子时总是先

失去最外层电子!然后失去次外层电子!之后是倒数第三层电子''对

于主族元素的原子来说!一般只失去最外层电子!而过渡元素的原子可

能还会进一步失去内层电子)原子得到电子时!一般总是填充到最外能

层未填满的能级上"如@=位于第四周期第'族!其原子的核外电子排

布式为 !@=#A 的核外电子排布式为 !@=$A 的核外电

子排布式为 "

$"价层电子排布式书写

#!$价层

将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层#简称价

层$"

##$价层电子排布式

"主族元素原子最外层电子为价电子!价电子排布式即最外层电

子排布式"主族元素原子的价层电子排布式为"-!!#或"-#"/!!2"如

钙的价层电子排布式为 !溴的价层电子排布式为 "

#过渡元素原子次外层电子常常参与成键!其价电子包括0能级

#镧系%锕系特殊$上的电子!价层电子排布式为#"9!$0!!!4"-!!##钯

为10!4$"如铬的价层电子排布式为 !铜的价层电子排布为 "

"微点拨#

当/%0%.能级处于全空%全充满或半充满状

态时!能量相对较低!原子结构较稳定"例如&

#!$#1:>的电子排布式的书写

"微思考#

1"#!$B的电子排布式 )B的价层电

子排布式 )

##$CD的电子排布式 )CD的价层电

子排布式 )

#$$:E的电子排布式 ):E的价层电

子排布式 )

#1$@=的价层电子排布式 )@=#A 的

价层电子排布式

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"

能层与能级

"例!# 下列有关能层%能级的认识正确的是#"表示能层序数$

# $

6"各能级最多可容纳的电子数按-%/%0%.''的顺序依次为!%$%

2%5''的#倍

B"各能层的能级都是从-能级开始至.能级结束

:"各能层含有的能级数为"9!

F"各能层含有的电子数为#"#

"例## #GH.+!5.教材改编题$下列能级符号错误的是# $

6"2- B"#.

:"$0 F"%/

基态与激发态!原子光谱

"例$# 电子由$0能级跃迁至1/能级时!可通过光谱仪直接摄

取到 # $

6"电子的运动轨迹图像

"微点拨#

!""-%"/%"0%".''所能容纳电子数依次为

#%%%!4%!1''!与"的取值无关"

#"-%/%0%.''最早出现的能层依次为!%#%

$%1''"

"微点拨#

从原子的变化看吸收光谱和发射光谱

#!$吸收光谱

原子的变化&基态(激发态!

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$ 或较低激发态

#

第一章

原

子

结

构

与

性

质

B"原子的吸收光谱

:"电子体积大小的图像

F"原子的发射光谱

构造原理与电子排布式

"例1# 构造原理揭示的电子排布能级顺序!实质是各能级能量

高低"若以!#"7$表示某能级的能量!以下各式中正确的是 # $

6"!#2-$)!#1.$)!#1-$)!#$0$

B"!#$0$)!#1-$)!#$/$)!#$-$

:"!#1-$#!#$-$#!##-$#!#!-$

F"!#2-$)!#1-$)!#1.$)!#$0$

"例2# ##4#!年北京大兴区高二月考$下列各原子或离子的电子

排布中!不正确的是 # $

6")!-##-##/$

B"6>!-##-##/%$-#$/%

:")DA !-##-##/%

F":79 !-##-##/%$-#$/2

综合提升

"例%# ##4#!年河南驻马店市高二模拟$#4#4年!#月!5日!我

国*嫦娥五号+返回器携月壤成功着陆"研究发现!月壤中存在天然的

铁%金%银%铅%锌%铜%锑%铼等矿物颗粒"

#!$要证明月壤中含有这些元素!可采用的方法是 "

##$写出铜的基态原子的电子排布式& "

#$$与铜位于同一周期的元素原子中最外层电子数与铜原子的相

同的元素有 #填元素符号$"

#1$铁在周期表中位于 周期 族!铁的基态原子的

价层电子排布式为 "

(较高激发态"

##$发射光谱

原子的变化&激发态(基态!或较高激发态 (较低激发态"

"微点拨#

当比较不同能层%不同能级的能量高低时!

要注意能级交错现象"

"微思考#

2"所有元素的原子核外电子排布都符合构

造原理吗(

"微点拨#

可以用光谱分析法鉴定元素的原因&一种元

素有一种原子光谱!一种原子光谱对应着一种元

素!可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱

或发射光谱总称原子光谱!所以可以用光谱分析

法鉴定元素"

"微点拨#

书写电子排布式的关键是熟悉构造原理!各

能级能量由低到高可记为"-##"9#$.##"9!$0

#"/!最后要把同一能层的不同能级移到一起

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"

!"符号为( 的能层所含的能级有几种 # $

6"# B"$

:"3 F"!3

#"下列能级中!可容纳电子数最多的是 # $

6"%- B"1/

:"$0 F"1.

$"电子在一个原子的下列能级中排布时!最后一个排布的

是 # $

6""- B""/

:"#"9!$0 F"#"9#$.

1"对充有氖气的霓虹灯管通电!灯管发出红色光"产生这 一现象的主要原因是 # $

6"电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量

B"电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线

:"氖原子获得电子后转变成发出红光的物质

F"在电流的作用下!氖原子与构成灯管的物质发生反应

2"根据构造原理写出下列基态原子或离子的核外电子排布

式或价层电子排布式"

#!$6 元素原子核外( 层电子数是' 层电子数的一半&

"

##$B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的!"2

倍& "

#$$基态)I#A %@=$A %)$9 的电子排布式分别为 % % "

#1$6-的价层电子排布式为 "

#2$##4#4年高考.课标全国卷($基态JI原子的核外电

子排布式为 "

#%$##4#4年高考.江苏卷$@=基态核外电子排布式为 "

#5$##4#4年高考.天津卷$@=%:E%)I在周期表中的位置

为 !基态@=原子的电子排布式为 "

#3$##4!K年高考.江苏卷$:?#A 基态核外电子排布式为 "

#K$##4!K年高考.课标全国卷($8L 的价层电子排布式

为1.%%-#!8L$A 的价层电子排布式为

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第#课时电子云与原子轨道泡利原理!洪特规则! """""""""""""""""""""""""""""""""""""""

能""

量"

最""

低"

原""

理""

学习目标 学科素养

!"了解原子核外电子的运动状态!知道电子云和原子轨道" 证据推理与模型认知

#"知道原子核外电子的排布遵循泡利原理%洪特规则和能量最低原理" 宏观辨识与微观探析

$"掌握!!$%号元素的原子核外电子排布图#或叫轨道表示式$" 证据推理与模型认知

一!电子云与原子轨道

!"电子云

由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾!因而被形象地

称作电子云"

#"电子云轮廓图

为了表示电子云轮廓的形状!对核外电子的 有一 个形象化的简便描述"把电子在原子核外空间出现概率#M 的空

间圈出来!即电子云轮廓图"

$"原子轨道

#!$定义&电子在原子核外的 称为一个原子轨道"

##$形状

"-电子的原子轨道呈 形!能层序数越大!原子轨道的半径越 "

#除-电子云外!其他电子云轮廓图都不是球形的"例如!/电子

云轮廓图是 状的"无论#/%$/还是1/''都有$个相互垂

直的电子云分别称为+$%+%%+&!如下图所示"

#$$各能级所含有原子轨道数目

能级符号"- "/ "0 ".

轨道数目

二!泡利原理!洪特规则!能量最低原理

!"泡利原理

在一个原子轨道里!最多只能容纳 个电子!它们的自旋 "

#"电子排布图#电子排布的轨道表示式$

#!$在电子排布图中!用方框表示原子轨道!能量相同的原子轨道

#简并轨道$的方框相连!箭头表示一种自旋状态的电子!**++称 !**+或*++称单电子#或称未成对电子$"

##$表示方法&以铝原子为例!轨道表示式中各符号%数字的意义为

"链接旧知#电子运动的特点

#!$质量极小)

##$运动空间极小)

#$$高速运动"

"微点拨#

!"电子云图表示电子在核外空间出现概率

的相对大小"电子云图中的小点越密!表示电子

出现的概率越大"

#"电子云图中的小点并不代表电子!小点的

数目也不代表电子真实出现的次数"

$"电子云图很难绘制!使用不方便!故常使

用电子云轮廓图"

"微点拨#

原子轨道与能层序数的关系

#!$不同能层的同种能级的原子轨道形状相

同!只是半径不同"能层序数" 越大!原子轨道

的半径越大"如&

同一原子的-电子的电子云轮廓图

##$-能级只有!个原子轨道"/能级有$个

原子轨道!它们互相垂直!分别以+$%+%%+& 表

示"在同一能层中+$%+%%+& 的能量相同"

#$$原子轨道数与能层序数#"$的关系&原子

轨道数M"#"

"微思考#

!"N;原子中电子占有的能层数%能级数和

原子轨道数分别为几(

"微点拨#

电子自旋&自旋是微观粒子普遍存在的一种

如同电荷%质量一样的内在属性!电子自旋在空

间有顺时针和逆时针两种取向!简称自旋相反"

常用上下箭头#*和+$表示自旋相反的电子

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%

第一章

原

子

结

构

与

性

质

$"洪特规则

#!$内容&当电子排布在同一能级的不同轨道时!基态原子中填入

简并轨道的电子总是先优先单独分占!且自旋平行#即自旋状态相同$!

称为洪特规则"

##$特例

在简并轨道#同一能级$上的电子排布处于全充满%半充满和全空

状态时!具有较低的能量和较大的稳定性"

相对稳定的状态

全充满&/%%0!4%.!1

全空&/4%04%.4

半充满&/$%02%.

,

-

.

5 /

如#1:>的电子排布式为 !$0%1-为半充满状

态!易错写为!-##-##/%$-#$/%$011-#"

1"能量最低原理

在构建基态原子时!电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道!使

整个原子的能量最低"

核外电子排布的表示方法

原子

#离子$

结构

示意图

含义 将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子

实例

电子

排布式

含义 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电

子数!这就是电子排布式

实例&&!-##-##/%$-#$/%1-!

简化电

子排

布式

含义

为了避免电子排布式书写过于繁琐!把内层电子达

到稀有气体原子结构的部分以相应稀有气体元素

符号外加方括号表示

实例&&,6>-1-!

价电子

排布式

含义 主族元素的价层电子指最外层电子!主族元素价层

电子排布式即最外层电子排布式

实例67&$-#$/!

电子排

布图#即

轨道表

示式$

含义 每个方框代表一个原子轨道!每个箭头代表一个电

子

实例67 *+

!-

*+

#-

*+*+*+

#/

*+

$-

*

$/

电子式

含义 化学中常在元素符号周围用*.+或*O+来表示元

素原子的最外层电子!相应的式子叫做电子式

实例 . +

.

..

. & . . 8

..

..

.

"微点拨#

在电子排布图中!通常应在方框下方或上方

标记能级符号!有时画出的能级上下错落!以表

达能量高低不同"

"微点拨#

洪特规则不仅适用于基态原子!也适用于基

态离子"洪特规则是针对电子填入简并轨道而

言!并不适用于电子填入能量不同的轨道"

"微点拨#

基态原子的核外电子在原子轨道上排布要

遵循三个原则!即泡利原理%洪特规则和能量最

低原理"这三个原则并不是孤立的!而是相互联

系相互制约的!也就是说!核外电子在原子轨道

上排布要同时遵循这三个原则"

"微思考#

#"$1号元素的核外电子排布式为 !原子结构示意图为 !价电子排布式为 !价电子的

轨道表示式为 !氢化物的电子式

为 "

"微思考#

$"#K号元素的核外电子排布式为 !原子结构示意图为 !

:?#A 价电子排布式为 !价电子

的轨道表示式为

$

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&

电子云与电子轨道

"例!# 图!和图#分别是!-电子的概率密度分布图和原子轨道

图"下列有关说法正确的是 # $

6"图!中的每个小点表示!个电子

B"图#表示!-电子只能在球体内出现

:"图#表明!-轨道呈球形!有无数对称轴

F"图!中的小点表示电子在核外所处的位置

"例## ##4#!年天津河北区高二质检$下列说法中!正确的是

# $

6"$-# 表示$-能级有两个轨道

B"基态) 原子中有5个运动状态不同的电子

:"#/%$/%1/能级的轨道数依次增多

F"同一原子中!!-%#-%$-电子的能量相同

泡利原理!洪特规则!能量最低原理

"例$# 下列说法错误的是 # $

6""-电子的能量不一定高于#"9!$/电子的能量

B"%:的电子排布式!-##-##/#

$ 违反了洪特规则

:"#!8P的电子排布式!-##-##/%$-#$/%$0$ 违反了能量最低原理

F"##JI的电子排布式!-##-##/%$-#$/!4违反了泡利原理

"例1# 指出下列核外轨道表示式的书写分别违背了什么原则(

"#/轨道上有$个电子的原式&* + *

##/轨道上有#个电子的原子&*+

$基态+原子&!-##-##/%$-#$/#

$$/!

&

%1-轨道上有#个电子的原子&**

&$0轨道上有3个电子的原子&+*+*+*

核外电子排布表示方法

"例2# ##4#!年北京西城区高二模拟$下列化学用语表示正确的

是 # $

6":D#A 的结构示意图&

B"基态碳原子的轨道表示式&*+

!-

*+

#-

*+

#/

:"水的电子式&<A ,0*

..

..0-#9 <A

F"基态铬原子##1:>$的价层电子排布式&$021-!

综合提升

"例%# #!$氧原子有 个能层! 个原子轨道!

种形状不同的原子轨道!核外电子云有 种不同的伸展

方向!有 种不同的空间运动状态!有 种不同运动状态

的电子"

"微点拨#

电子云图与电子云轮廓图不是同一概念!电

子云轮廓图实际上是电子云图的大部分区域!电

子云轮廓图就是我们通常所说的原子轨道图"

"微点拨#

核外电子运动状态的描述

!"描述电子运动状态的*四要素+///能层%

原子轨道%轨道伸展方向和电子自旋状态"

#"同一原子核外不同电子的运动状态不同!

因此一个原子核外有' 个电子!就有' 个不同

运动状态的电子!或者说!一个原子核外不可能

有两个及以上运动状态完全相同的电子"

"微点拨#

对于核外电子排布*三原则+的再认识

!"能量最低原理

电子先占据能量低的轨道!然后进入能量高

的轨道!使整个原子的能量处于最低状态"

#!$电子按能量由低到高在各能级填入的顺

序依次为!-%#-%#/%$-%$/%1-%$0%1/%2-%10%2/%

%-%1.%20%%/%5-''"

##$注意#"9!$0和"-轨道的*能级交错+现

象"

#"泡利原理

抓住两个要点&#!$一个原子轨道最多只能

容纳#个电子)##$电子自旋相反"

$"洪特规则

理解应用*洪特规则+!要抓住两个要点&

#!$电子排布在同一能级的不同原子轨道

时!基态原子中的电子总是优先单独占据!个轨

道"

##$不同轨道单电子的自旋状态相同"

1"洪特规则特例

#!$能量相同的原子轨道在全充满#/%%0!4%

.!1$%半充满#/$%02%.5$和全空#/4%04%.4$状态

时!整个原子一般具有较低能量!原子比较稳定"

##$不考虑-轨道的半充满状态!实际上"-!

是很不稳定的状态"

"微点拨#

同一轨道中的电子的空间运动状态相同!即

!个轨道就有!个空间运动状态

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'

第一章

原

子

结

构

与

性

质

##$基态铁原子有 个未成对电子!二价铁离子的价电子排

布图为 "

#$$#K:?A 的价层电子排布式为 "

#1$下列电子排布的轨道表示式所表示的元素原子中!能量处于最

低状态的是 # $

6"

B"

:"

F"

#2$$/轨道上只有!个空轨道的原子是 #填元素符号!下

同$!$/轨道上只有!个未成对电子的原子是 !$/轨道上只有

!对电子对的原子是 !( 能层电子全满且) 能层只有!个电

子的原子是 "

"微点拨#

书写轨道表示式时的*四+注意

#!$一个方框表示一个原子轨道!一个箭头

表示一个电子"

##$不同能级中的要相互分开!同一能级中

的要相互连接"

#$$整个轨道表示式中各能级的排列顺序要

与相应的电子排布式一致"

#1$当中有#个电子时!它们的自旋状态必

须相反"

"微点拨#

"主族元素的最外层电子就是外围电子!又称

价电子"过渡元素的外围电子一般包括最外层的电子和次外层的0电子!有的还包括倒数第三层的.

电子"#电子排布图又称轨道表示式!是描述核外

电子运动状态最详尽的化学用语

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"

!"##4#!年北京东城区高二模拟$下列关于原子结构的说法

中!不正确的是 # $

6"原子结构决定元素的性质

B"#/$%#/%%#/& 轨道相互垂直!且能量相等

:"随核电荷数递增!电子总是填满一个能层!再填下一个

能层

F"电子云是电子在原子核外空间的概率密度分布的形象

化描述

#"G元素的原子!其最外层的/能级电子数等于所有的能层 -能级电子总数!则G可能是 # $

6"'I B"B=

:"8 F"6>

$"##4#!年江苏泰州市高二月考$实验室常用铁氰化钾溶液

来检验@=#A !反应的离子方程式&A A @=#A A

,@=#:)$%-$9 111&@=,@=#:)$%-+#蓝色$)下列化学用

语表示正确的是 # $

6"中子数为#4的& 原子&#4

!K&

B"基态:原子的电子排布图&

:"@=#A 结构示意图&

F") 原子#/能级电子云轮廓图&

1"以下是一些原子的#/能级和$0能级中电子排布的情况!

其中违反了洪特规则的是 # $

6""#% B""$%

:"$%& F"#%&

2"#!$##4#4年高考.课标全国卷)$基态@=#A 与@=$A 离

子中未成对的电子数之比为 "

##$##4!3年高考.课标全国卷)$下列'I原子电子排布

图表示的状态中!能量最低和最高的分别为 %

#填标号$"

6"

B"

:"

F"

#$$##4!3年高考.课标全国卷($基态@=原子价层电子

的电子排布图#轨道表达式$为 !

基态8原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为

形

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"

(

第二节 原子结构与元素的性质

"""

第""

!

"

课""

时"""

原""

子"

结""

构"

与""

元""

素"

周""

期""

表"""

学习目标 学科素养

!"能从微观角度理解原子结构与元素周期表中位置的关系!能从原子价电子数

目%价电子排布的角度解释元素周期表中元素的分区及周期和族的划分" 宏观辨识与微观探析

#"通过原子结构和元素在周期表中的位置分析推理其他元素的位置及性质!培养

学生的模型认知能力" 证据推理与模型认知

一!元素周期律!元素周期系和元素周期表

!"元素周期律&元素性质随着原子序数递增发生周期性的重复"

#"元素周期系&元素按其原子 递增排列的

序列称为元素周期系"

$"元素周期表&呈现元素周期系的表格"

二!构造原理与元素周期表

!"核外电子排布与周期的关系

周期

外围电子排布

)6 族 4族最外层最多

容纳电子数

各周期增加

的能级 元素种数

一

二

三

四

五

六

七

#"核外电子排布与族的关系

#!$将下列各主族元素的价层电子排布式%价电子数填入表中

主族数 )6 (6 *6 +6 ,6 -6 .6

价电子排布式

列数 ! # !$ !1 !2 !% !5

价电子数

##$以第四周期副族元素为例!填写下表

副族元素 #!8P ##JI #$Q #1:> #2(;

族数 *B +B ,B -B .B

价电子排布式

价电子数目

#$$稀有气体元素&价电子排布为 #<=除外$"

"微点拨#

!"元素周期系的形成

#"元素周期系形成的原因

元素周期系的形成是由于元素的原子核外

电子排布发生周期性的重复"

$"元素周期系只有一个!元素周期表多种多

样"

"微思考#

!"由左侧表格*核外电子排布与周期的关

系+!你能得到哪些规律(

"微思考#

#"由左侧表格*核外电子排布与族的关系+!

你能得到哪些规律(

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)

第一章

原

子

结

构

与

性

质

三!再探元素周期表

!"元素周期表的结构

元

素

周

期

表

周期

#5个$

短周期

第一周期# 种$

第二周期# 种$ 2

第三周期# 种

,

- $

长周期

第四周期# 种$

第五周期# 种$

第六周期# 种$

第七周期# 种

2

,

-

2

,

-

$

3

.

/

元素原子

核外电子

排布的周

期性变化

的结果

族

#!%个$

主族#)6!.6$&价电子数M

副族#)B!.B$

'族#第3%K%!4纵列$0价电子数与次外

层电子数有关

4族#稀有气体$&

2

,

-

2

,

-

各能级均排满

#"元素周期表的分区

#!$根据核外电子排布!可把周期表里的元素划分成2个区&-区%

/区%0区%0-区和.区"除0-区外!区的名称来自按构造原理最后填

入电子的能级的符号"

##$根据元素金属性与非金属性

"金属元素和非金属元素的分界线为沿 元素与

元素之间所画的一条连线!非金属性较强的元素处于元素周期表

的 位置!金属性较强的元素处于元素周期表的 位置"

#处于0区%0-区和.区的元素全部是 元素"-区的元

素除 外!也全部是金属元素"

原子结构与元素周期表分区的关系

#!$元素周期表分区的简图如下所示&

"微思考#

$"根据周期表分区的依据!除0-区外!区的

名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符

号"则/区元素价电子都是"-#"/!!%吗( 价电

子为"-!!#的元素一定都在-区吗(

"微点拨#

元素周期表是元素原子核外电子排布的周

期性变化的结果"

"微思考#

1"金属与非金属交界处元素的性质有什么

特点(

"微思考#

2"为什么副族元素又称为过渡元素(

"微思考#

%"为什么在元素周期表中非金属元素主要

集中在右上角三角区内(

"微思考#

5"最外层电子排布为"-!的元素一定是碱金

属元素吗(

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!*

##$各区元素的特点

包括的元素 价电子排布 化学性质

-区 第)6%

(6 族"-!!##最后的电

子填在"-上$

除氢外!都是活泼金属元素

#碱金属和碱土金属元素$

/区 第*6!

.6 族%4族

"-#"/!!%#最后的

电子填在"/上$

随着最外层电子数目的增

加!非金属性增强!金属性

减弱

0区 第*B!

.B%'族

#"9!$0!!K"-!!#

,最后的电子填在

#"9!$0上均为过渡金属!由于0轨道

都未充满电子!因此0轨道

可以不同程度地参与化学

键的形成

0-区 第)B%

(B族

#"9!$0!4"-!!#

,#"9!$0 全充

满均为过渡金属!0轨道已充

满电子!因此0轨道一般不

再参与化学键的形成

.区 镧系%

锕系

#"9#$.4!!1#"9

!$04!#"-#

镧系元素的化学性质非常

相近!锕系元素的化学性质

也非常相近

"微思考#

3"最外层电子排布式为"-# 的一定是金属元

素吗( 金属元素最外层电子排布一定为"-!!#

吗(

"微思考#

K"族序数一定等于最外层电子数吗(

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元素周期表与原子结构的关系

"例!# #GH.+#3.教材改编题$元素周期表中铋元素的数据见

图!下列说法正确的是 # $

6"铋原子%/能级有!个未成对电子

B"铋原子最外层有2个能量相同的电子

:"铋元素的一种核素质量数是#4K"4

F"铋原子的价层电子排布是%-#%/$

核外电子排布与元素周期表的分区

"例## 某元素简化电子排布式为,R=-1.1%-#!其应在 # $

6"-区 B"/区

:"0区 F".区

根据核外电子排布确定元素在周期表中的位置

"例$# 已知某元素A# 价离子的核外电子排布式为

!-##-##/%$-#$/%$0K!该元素在元素周期表中的位置是 # $

6"第三周期第'族!/区

B"第三周期第,B族!0区

:"第四周期第)B族!0-区

F"第四周期第,B族!.区

综合提升

"例1# 下图所示为元素周期表的大致框架&

"微思考#

!4"某元素原子的最外层电子数为#!价电子

数为2!并且是同族中原子序数最小的元素!关于

该元素的电子排布式为 !在周期表中位

置是 !属于 区元素"

"微点拨#

核外电子排布与元素周期表的关系

注意$!"-区只有一种非金属元素///氢!其

余均为金属元素"

#"除氢元素外!其余非金属元素都在/区"

$"0区%0-区和.区都是金属元素#过渡元

素$"

"微点拨#

根据核外电子排布确定元素在周期表中的

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$位置

!!

第一章

原

子

结

构

与

性

质

#!$在上图所示元素周期表中画出金属元素与非金属元素的分界

线"

##$鉴于)D< 的存在!有人建议可把氢元素归到.6 族"根据氢

元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等!也可把氢元素归到

元素周期表中的 族"

#$$现有甲%乙两种元素!甲元素原子核外$/能级上有2个电子!

乙元素的焰色呈黄色"在上图所示的元素周期表中!将甲%乙两元素的

元素符号填在元素周期表中的相应位置"

#1$#双选$近年来*铊中毒+事件屡屡发生!铊再次成为公众关注的

焦点"铊元素的相关信息如图所示"下列叙述不正确的是

#填字母$"

6"铊元素在元素周期表中的位置是第六周期(6 族

B"铊原子的中子数为#4193!M!#$

:"%-#%/!表示铊原子有%个电子层!最外电子层上有$个电子

F"铊元素的金属性比铝元素的强

S"铊元素是/区元素

!"结合核外电子排布规律写出基态原子的

核外电子排布式"

#"确定核外电子所占的最高能级符号!确定

元素所在的周期序数&周期序数M最高能级所在

能层序数"

$"分析价层电子排布式!确定元素所在的族

序数&

#!$若价层电子排布式是"-$ 或"-#"/%!则

元素处于主族或4族"

##$若价层电子排布式是#"9!$0!4"-! 或

#"9!$0!4"-#!则元素处于第)B族或第(B族"

#$$若价层电子排布式是#"9!$0!!!4"-4!#!

则元素处于第*B!.B族或第'族"

"微拓展#元素周期系的远景

元素的存在与原子结构的稳定性#特别是与

原子核的稳定性$有关"人们发现!原子序数大

于3$的元素都是放射性元素!而原子序数在K2

及之后的元素全部是用人工方法合成的元素"

物理学家根据原子核结构理论计算!认为周期

系最后可能出现的是原子序数为!52的元素"人工

合成的元素!已完成第七周期#4族元素的原子序数

为!!3$!并将进入第八周期!甚至第九周期!在未来

的第八%九周期中!原子中的电子依次填充新的电子

亚层///2T亚层和%T亚层"依照已有的规律!可

以推知T亚层最多能容纳!3个电子"

由此可以预见!第八%九周期都将有24种元

素!是超长周期

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$ "

!"电子排布式为,6>-$021-# 的元素是 # $

6"稀有气体元素 B"过渡元素

:"主族元素 F"卤族元素

#"硒#$18=$是人体必需的微量元素!适当摄入能有效提高人

体免疫机能并能预防癌症和心脑血管疾病"下列有关硒

元素的说法不正确的是 # $

6"8=元素处于元素周期表的第!2列

B"8=原子的价电子排布式为1-#1/1

:"8=元素处于元素周期表中的/区

F"基态8=原子的核外电子排布中共有3个能级

$"某元素基态原子的最外层电子排布式为"-#!该元素

# $

6"一定是第(6 族元素

B"一定是金属元素

:"不是第(6 族元素就是副族元素

F"可能是金属元素也可能是非金属元素

1"元素R%U%N在周期表中的相对位置如图所示"已知U

元素原子最外层电子排布式为"-#"9!$

"/#"A!$!则下列说

法不正确的是 # $

R

U

N

6"U 元素原子的价电子排布式为$-#$/1

B"U 元素在周期表的第三周期第+6 族

:"N元素原子的核外电子排布式为!-##-##/%$-#$/%$0!4

1-#1/$

F"R元素位于元素周期表的/区

2"在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时!人们

发现价电子排布相似的元素集中在一起"据此!人们将

元素周期表分为五个区!并以最后填入电子的能级符号

作为该区的符号!如图所示"

#!$在-区中!族序数最大%原子序数最小的元素!原子的

价电子的电子云形状为 "

##$在0区中!族序数最大%原子序数最小的元素!常见离

子的电子排布式为 !其

中较稳定的是 "

#$$在0-区中!族序数最大%原子序数最小的元素!原子的

价电子排布式为 "

#1$在/区中!第二周期第,6 族元素原子价轨道表示式

为 "

#2$当今常用于核能开发的元素是铀和钚!它们在

区中

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!"

""

第""

#

"

课""

时"""

元""

素"

周""

期"

律""

%

"

一"""

&

学习目标 学科素养

!"能从原子结构的角度理解原子半径%电离能的递变规律" 宏观辨识与微观探析

#"通过原子半径%电离能递变规律的学习!建立*结构决定性质+的认知模型!并能

利用该认知模型解释元素性质的规律性和特殊性" 证据推理与模型认知

一!原子半径

!"影响因素

#"递变规律

#!$同周期&从左到右!核电荷数越大!半径 #稀有气体除

外$"

##$同主族&从上到下!能层数越多!半径 "

二!电离能

!"元素第一电离能的概念

失去一个电子转化为 所需

要的 能量叫做第一电离能"

#"元素第一电离能的意义

可以衡量元素的原子失去一个电子的 "第一电离能数值

越小!原子越易失去一个电子!元素金属性越 )第一电离能越大!越

难失去一个电子!元素金属性越 "

$"元素第一电离能变化规律

#!$对同一周期的元素而言! 的第一电离能

最小! 的第一电离能最大)从左到右!

元素的第一电离能在总体上呈现从 到 的变化趋势!表示元素

原子越来越难失去电子"

"微思考#

!"电子的能层数多的元素的原子半径是否 一定大于电子的能层数小的元素的原子半径(

"微点拨#

稀有气体元素与其它元素的原子半径的判

断依据不同!一般不将稀有气体元素原子半径与

其它元素原子的半径比较"

"微点拨#

第一电离能中*气态+*基态+*电中性+*失去 一个电子+等都是保证*能量最低+的条件"

"微思考#

#"依据左图数据分别写出第二%三周期元素

第一电离能由小到大的顺序"

"微思考#

$"试解释同周期第一电离能的变化趋势"

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!#

第一章

原

子

结

构

与

性

质

##$同族元素!自上而下第一电离能变 !表明自上而下原

子越来越易失去电子"

1"逐级电离能

#!$含义&原子的A!价气态离子

所需要的最低能量叫做第二电离能!以此类推"

(#T$111(A #T$A=9 (!#第一电离能$

(A #T$111(#A #T$A=9 (##第二电离能$

(#A #T$111($A #T$A=9 ($#第三电离能$

##$变化规律

同一元素的逐级电离能是逐渐 的!即 !这是由

于原子失去一个电子变成A!价阳离子!半径变 !核电荷数未变而

电子数变 !核对外层电子的吸引作用 !使第二个电子比第一 电子 失去!失去第二个电子比失去第一个电子需要更 的能量"

2"电离能的应用

#!$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)反之越弱"

##$判断元素的化合价#(!%(#%(" 表示各级电离能$

如果某元素的("A!4V"!则该元素的常见化合价为A"价"

如钠元素(#4(!!所以钠元素的常见化合价为A!价"

#$$判断核外电子的分层排布情况

多电子原子中!元素的各级电离能逐渐增大!有一定的规律性"当

电离能的变化出现突变时!电子层数就有可能发生变化"

#1$反映元素原子的核外电子排布特点

同周期元素从左向右!元素的第一电离能并不是逐渐增大的!当能

量相同的原子轨道在全空%半充满和全充满状态时!第一电离能就会反

常得大!如(!#)$)(!#*$!(!#(T$)(!#67$"

比较离子半径大小的方法

原

子

半

径

#!$同周期元素#除稀有气体元素外$!随着原子序数递增!原子

半径逐渐 "

例如&)#)D$ )#(T$ )#67$ )#8I$ )#+$

)#8$ )#:7$

##$同主族元素!随着电子层数递增!原子半径逐渐 "

例如&)#'I$ )#)D$ )#&$ )#GW$ )#:-$

离

子

半

径

#!$同种元素的粒子半径&阴离子 原子 低价阳离子

高价阳离子"

例如&)#:79 $ )#:7$!)#@=$ )#@=#A $ )#@=$A $

##$电子层结构相同的离子!核电荷数越大!半径越 "

例如)#*#9 $ )#@9 $ )#)DA $ )#(T#A $

)#67$A $

#$$带等量相同电荷的离子!电子层数越多!半径越 "

例如&)#'IA $ )#)DA $ )#&A $ )#GWA $

)#:-A $

#1$核电荷数%电子层数均不同的离子!可选一种离子参照比

较"

例如!比较)#&A $与)#(T#A $可选)#)DA $为参照&)#&A $

)#)DA $ )#(T#A $

"微思考#

1"据图可知!第(6 族和,6 族元素的第一 电离能比同周期的相邻元素都高!解释原因"

"微思考#

2"试解释同族第一电离能的变化趋势"

"微思考#

%"为什么)D%(T%67的化合价分别为A!%

A#%A$(

"微点拨#

*三看+法比较微粒半径的大小 *一看+电子的能层数&当电子的能层数不同

时!一般能层数越多半径越大)

*二看+核电荷数&当电子的能层数相同时!

核电荷数越大!半径越小)

*三看+核外电子数&当电子的能层数和核电

荷数均相同时!核外电子数越多!半径越大

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"

!$

离子半径大小比较

"例!# 下列四种元素的基态原子的电子排布式如下&

"!-##-##/%$-#$/# #!-##-##/%$-#$/$ $!-##-##/$

%!-##-##/2

则下列有关原子半径的比较中正确的是 # $

6"")#)$)% B"%)$)#)"

:"#)")%)$ F"")#)%)$

"例## 下列微粒半径的大小关系!不正确的是 # $

6")D)B=):)@ B"8#9 )8)*)@

:"8#9 ):79 )&A ):D#A F"*)@))D)(T

离子半径大小比较与元素推断的综合应用

"例$# 根据下表信息!判断以下叙述正确的是 # $

部分短周期元素的原子半径及主要化合价&

元素代号 ' ( , G J

原子半径1;L 4"!%4 4"!1$ 4"!!# 4"!41 4"4%%

主要化合价 A# A$ A# A%%9# 9#

6"氢化物的沸点&<#J#<#G!金属性'),

B"( 元素具有两性

:"'#A 与G#9 的核外电子数不相等

F"2种元素全部位于/区

电离能及其应用

"例1# #GH.+#3.教材改编题$下表列出了某短周期元素G 的

各级电离能数据#用(!%(# 表示!单位为XH.LE79!$

(! (# ($ (1 ''

G 514 !244 5544 !4244

下列关于元素G的判断中一定正确的是 # $

6"G的最高正价为A$价

B"G元素位于元素周期表中第(6 族

:"G元素的原子最外层共有1个电子

F"G元素基态原子的电子排布式为!-##-#

"例2# 不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的最低

能量!设其为!!如图所示"试根据元素在周期表中的位置!分析图中

曲线的变化特点!并完成下列问题"

#!$同主族内不同元素的! 值的变化特点是 "

##$同一周期内!随着原子序数的增大!! 值增大!但个别元素的!

"微点拨#

根据电子排布式比较原子半径的方法

给出原子的电子排布式!比较原子半径的大

小!需要根据电子的能层数和价电子数确定在元

素周期表中的相对位置关系!然后结合同周期%

同主族原子半径的递变规律进行比较)若原子不

在同周期%同主族!则可找到参照物或根据电子

的能层数的多少判断"

"微思考#

5"比较下列1种微粒原子半径大小#用元素

符号表示$

"基态R的原子结构示意图&

#基态U 的价电子排布式&$-#$/2

$基态N#A 的电子排布图&

%Y 基态原子有#个能层!电子式为&. Y

..

..

.

.

"微思考#

3"第三周期中!原子半径最大%最小的分别

是什么( 离子半径最大%最小的分别是什么#不

考虑稀有气体$(

"微思考#

K"第三周期元素第一电离最大%最小的分别

是哪种元素(

"微思考#

!4"第三周期元素中第一电离能介于67和

:7之间的元素有几种( 分别是什么(

"微点拨#

影响电离能的因素及变化规律

电离能数值的大小主要取决于原子的核电

荷数%原子半径及原子的核外电子排布

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$ "

!%

第一章

原

子

结

构

与

性

质

值出现反常现象"试预测下列关系式中正确的是 #填编号$"

"!#砷$)!#硒$ #!#砷$#!#硒$

$!#溴$)!#硒$ %!#溴$#!#硒$

#$$估计!LE7气态钙原子失去最外层一个电子所需最低能量!

值的范围& #!# "

#1$!4号元素! 值较大的原因是 "

综合提升

"例%# ##4#!年山东滨州市高二月考$R%U%N%Y%,%G 均为元

素周期表前1周期元素!原子序数依次增大!其相关信息如下&

R元素的基态原子中!电子分布在三个不同的能级!且每个

能级的电子总数相等

U 原子的#/轨道有$个未成对电子

N元素的族序数是其周期数的$倍

Y 原子的第一至第六电离能分别为&(!M253XH.LE79!

(#M!3!5XH.LE79! ($M#512XH.LE79!

(1M!!252XH.LE79! (2M!13$4XH.LE79!

(%M!3$5%XH.LE79!

, 为前1周期中第一电离能最大的元素

G元素位于元素周期表的第!!列

请回答下列问题&

#!$元素R%U%N中&第一电离能最大的为 #填元素符号!

下同$!原子半径最大的是 "

##$基态Y 原子的价电子轨道表示式为 !基态

, 原子核外电子占据最高能级的电子云轮廓图为 形"

#$$G在元素周期表中的位置是 !属于

区!基态G原子的电子排布式为 "

#!$核电荷数%原子半径对电离能的影响

"同周期元素具有相同的电子层数!从左到

右核电荷数增大!原子半径减小!(!总体上有增

大的趋势#而非逐渐增大!因(6%,6 族元素出

现特殊情况$"

#同主族元素从上到下!原子半径增大起主

要作用!元素的(!逐渐减小"

##$核外电子排布对电离能的影响

"某原子或离子具有全充满%半充满%全空

的电子排布时!电离能较大"各周期稀有气体元

素的(!最大!原因是稀有气体元素的原子各轨

道具有全充满的稳定结构"

#通常情况下!同种元素的逐级电离能逐渐

增大"因此离子的电荷正值越来越大!离子半径

越来越小!所以失去这些电子逐渐变难!需要的

能量越来越高"

$当相邻电离能突然变大时!说明电子的电

子层发生了变化!即同一电子层中电离能相近!

不同电子层中电离能有很大的差距"

"微点拨#

在理论上!原子有几个电子!它就有对应的

第几电离能"如氢原子只有第一电离能

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"

!"##4#!年辽宁锦州市高二模拟$下列有关原子结构与性质

的叙述中!不正确的是 # $

6"#/和$/轨道形状均为哑铃形

B"第三周期元素中第一电离能介于(T和8之间的元素

只有!种

:"第四能层有1个能级!最多容纳$%个电子

F"主族元素处于元素周期表的-区和/区

#"下列关于粒子半径的说法中!正确的是 # $

6"电子层数少的元素!其原子半径一定小于电子层数多

的元素的原子半径

B"核外电子层结构相同的单核粒子的半径相同

:"质子数相同的不同单核粒子!电子数越多半径越大

F"原子序数越大!原子半径越大

$"##4#!年辽宁锦州市高二模拟$如图为元素周期表中短周

期的一部分!下列说法正确的是 # $

6"第一电离能&N)(

B"离子半径&(9 )N#9 )U9

:"U 和( 元素基态原子的未成对电子数均为!

F"N元素基态原子的简化电子排布式为,6>-$-#$/1

1"下列关于元素第一电离能的说法不正确的是 # $

6"钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能!故钾

的活泼性强于钠

B"因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小!故第一 电离能必依次增大

:"最外层电子排布为"-#"/%#若只有& 层时为!-#$的原

子!第一电离能较大

F"对于同一元素而言!原子的逐级电离能越来越大

2"#!$##4#4年高考.课标全国卷*$氨硼烷#)<$B<$$含

氢量高%热稳定性好!是一种具有潜力的固体储氢材料"

<%B%) 中!原子半径最大的是 "

##$##4!K年高考.课标全国卷($比较离子半径&@9

*#9 #填*大于+*等于+或*小于+$"

#$$##4!K年高考.课标全国卷)$下列状态的镁中!电离

最外层一个电子所需能量最大的是 #填标号$"

6" B"

:" F"

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!&

#1$##4!3年高考.课标全国卷)$'IA 与<9 具有相同的

电子构型!)#'IA $#)#<9 $!原因是 "

#2$##4#4年高考.江苏卷$:%)%* 元素的第一电离能由

大到小的顺序为 "

#%$##4#4年高考.课标全国卷)$'I及其周期表中相邻

元素的第一电离能#(!$如表所示"(!#'I$)(!#)D$!原因

是 "(!#B=$)(!#B$)(!#'I$!原因是

"

(!#XH.LE79!$

'I

2#4

B=

K44

B

34!

)D

1K%

(T

5$3

67

253

#5$##4!3年高考.课标全国卷*$黄铜是人类最早使用

的合金之一!主要由N;和:?组成"第一电离能(!#N;$

(!#:?$#填*大于+或*小于+$"原因是

$

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"

""

第""

$

"

课""

时"""

元""

素"

周""

期"

律""

%

"

二"""

&

学习目标 学科素养

!"能从原子结构的角度理解元素电负性的递变规律" 宏观辨识与微观探析

#"通过电离能%电负性与元素金属性%非金属性之间的关系"建立*结构决定性

质+的认知模型!并能利用该认知模型解释元素性质的规律性和特殊性" 证据推理与模型认知

$"了解元素的对角线规则!能列举实例予以说明" 证据推理与模型认知

电负性

!"键合电子和电负性的含义

#!$键合电子&元素相互化合时!原子中用于形成 的电子"

##$电负性&用来描述不同元素的原子对 吸引力的大小"

电负性越大的原子!对 的吸引力 "

#"衡量标准

以氟的电负性为 和锂的电负性为 作为相对标准!得出各

元素的电负性#稀有气体未计$"

$"递变规律#一般情况$

#!$同周期!自左到右!元素的电负性逐渐 "

##$同主族!自上到下!元素的电负性逐渐 "

1"元素电负性的应用

#!$判断元素的金属性和非金属性及其强弱

"金属的电负性一般小于!"3!非金属的电负性一般大于!"3!而

位于非金属三角区边界的*类金属+#如锗%锑等$的电负性则在!"3左

右!它们既有金属性!又有非金属性"

#金属元素的电负性越小!元素的金属性越 )非金属元素的

电负性越大!元素的非金属性越 "

##$判断元素的化合价

"电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱!元素的化

合价为 值)

#电负性数值大的元素在化合物中吸引电子的能力强!元素的化

合价为 值"

#$$判断化学键的类型 一般认为&

"如果两个成键元素原子间的电负性差值大于!"5!它们之间通

常形成 键"

"微拓展#

电负性综合考虑了电离能和电子亲合能!首

先由莱纳斯.卡尔.鲍林于!K$#年引入电负性

的概念!用来表示两个不同原子间形成化学键时

吸引电子能力的相对强弱!是元素的原子在分子

中吸引共用电子的能力"通常以希腊字母R 表

示电负性的符号"

"微思考#

!"解释同周期元素的电负性递变原因( 同

主族元素的电负性递变原因(

"微思考#

#"预测元素周期表中电负性最大的元素是

哪种元素( 电负性最小的元素是哪种元素#放射

性元素除外$(

"微思考#

$"利用表中元素电负性数据回答下列问题"

元素 < B= B ) * )D 67 :7

电负性

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#"!!"2#"4$"4$"24"K!"2$"4

!'

第一章

原

子

结

构

与

性

质

#如果两个成键元素原子间的电负性差值小于!"5!它们之间通

常形成 键"

#1$对角线规则&在元素周期表中!某些主族元素与其右下方的主

族元素#如下图所示$的有些性质是相似的#如硼和硅的含氧酸盐都能

形成玻璃且互熔$!被称为*对角线规则+"

'I%(T的电负性分别为!"4%!"#)B=%67的电负性分别为!"2%

!"2)B和8I的电负性分别为#"4%!"3"它们的电负性接近!说明它们

对键合电子的吸引力相当!表现出的性质相似"'I%(T在空气中燃烧

的产物分别为 和 )B=#*<$#%67#*<$$ 均属于 溶

的 )B%8I的最高价氧化物对应的水化物都是

酸"

元素周期表的说明

性质 同周期#从左到右!主族$ 同主族#从上到下$

核电荷数 逐多 逐渐

电子层结构 电子层数 !最外层电

子数

电子层数 !最外层

电子数

原子核外最外层

电子的吸引力 逐渐 逐渐

原子半径

元素得失电子的

能力

失电子能力 !得电子

能力

失电子能力 !得电

子能力

主要化合价

最高正价 (

#*%@除外$

非金属负价 (

最高正价M

#*%@除外$

最高价氧化物对

应水

化物的酸碱性

碱性 !酸性 碱性 !酸性

气态氢化物的稳

定性

第一电离能 逐渐 #但(6 *

6!,6 -6$ 逐渐

电负性 逐渐 逐渐

#!$判断下列加*.+元素化合价

)<$

. B#<

.% <

.:7 )D<

.

##$判断下列物质中的化学键类型

)D:7 67:7$ <:7

"微思考#

1"根据周期表对角线规则!金属铍与铝的单

质及其化合物性质相似!又已知氯化铝的熔%沸

点较低!易升华"

回答下列问题&

#!$写出铍与氢氧化钠反应的离子方程式&

"

##$氢氧化铍与氢氧化镁可用

鉴别!发生反应的离子方程式是 !氯化铍属于 #填*离子+或 *共价+$化合物"

#$$据对角线规则!锂和镁性质也相似"锂

在空气中燃烧主要产物的电子式是 "

#1$氯化铍的水溶液呈 性!原因是 "

"微点拨#

原子结构与元素的性质

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电负性及其应用

"例!# 下列有关电负性的说法中!不正确的是 # $

6"元素的电负性越大!原子在化合物中吸引电子的能力越强

B"主族元素的电负性越大!元素原子的第一电离能一定越大

:"在元素周期表中!元素电负性从左到右呈现递增的趋势

F"形成化合物时!电负性越小的元素越容易显示正价

"例## #GH.+#3.教材改编题$以下有关元素性质的说法中错

"微思考#

2"元素的电负性越强!第一电离能越大!这

种说法合理吗(

$

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$

!(

误的是 # $

6"元素电负性&)D#+#*

B"第一电离能&8)+)8I

:"最高化合价&(;):>)Q

F"离子半径&:79 )&A ))DA

"例$# 下表给出了!1种元素的电负性&

元素电负性元素电负性元素电负性

67 !"2 B #"4 B= !"2

: #"2 :7 $"4 @ 1"4

'I !"4 (T !"# ) $"4

)D 4"K * $"2 + #"!

8 #"2 8I !"3

运用元素周期律知识完成下列各题"

#!$已知&两成键元素间的电负性差值大于!"5时!通常形成离子

键!两成键元素间的电负性差值小于!"5 时!通常形成共价键"则

(T$)#%B=:7#%67:7$%8I: 中为离子化合物的是 !为共价化合物的是 "

##$:7*# 中氧元素的化合价为 "

#$$元素周期表中!某些主族元素与右下方的主族元素#如图$的性

质具有相似性!这种规律被称为*对角线规则+"则下列叙述不正确的

是 # $

6"'I在)# 中燃烧生成'I$)

B"'I在空气中燃烧生成'I#*#

:"B=#*<$# 既能溶于强酸又能溶于强碱溶液

F"硼酸钠溶液显碱性

元素周期律综合应用

"例1# 如图是元素周期表前四周期的一部分!下列有关G%Y%

R%U%N五种元素的叙述中!正确的是 # $

6"通常情况下五种元素的单质中!N单质的沸点最高

B"Y 的气态氢化物比U 的气态氢化物稳定

:"Y 的电负性比R的电负性大

F"第一电离能&G)Y)U

"例2# D%W%P%0是四种短周期元素!D%W%0同周期!P%0同主族"D

的原子结构示意图为 !W 与P形成的化合物的电子式为

WA ,.

. P

W..

A

..

.

.-$9WA "下列说法中正确的是 # $

6"原子半径&D)P)0)W

B"电负性&D)W)0)P

:"原子序数&0)D)P)W

F"最高价含氧酸的酸性&P)0)D

"微点拨#

一般来说!电负性的变化规律与元素的非金

属性的变化规律是一致的!而第一电离能的大

小!还需考虑原子的能层结构"

"微拓展#

电负性是相对值!所以没有单位"而且电负

性的计算方法有多种#即采用不同的标度$!因而

每一种方法的电负性数值都不同!所以利用电负

性值时!必须是同一套数值进行比较"比较有代

表性的电负性计算方法有$种&

#!$!K$#年'":"鲍林提出的标度"根据热

化学数据和分子的键能!指定氟的电负性为1"4

#后人改为$"K3$!计算其他元素的相对电负性

#稀有气体未计$"

##$!K$1年G"8"马利肯从电离势和电子亲

合能计算的绝对电负性!即电离能和电子亲和能

的平均值"

#$$!K2%年6"'"阿莱和S"罗周提出的建立在

核和成键原子的电子静电作用基础上的电负性"

"微点拨#

电负性差值大于!"5的两元素之间不一定

都形成离子化合物!如@ 的电负性与< 的电负

性之差为!"K!但<@为共价化合物"

"微点拨#

方法主族元素金属性强

弱的判断

主族元素非金属性

强弱的判断

在元素

周期表

中的

位置

同周期从左到右元

素金属性减弱!同主

族从上到下元素金

属性增强

同周期从左到右元

素非金属性增强!同

主族从上到下元素

非金属性减弱

第一

电离能

第一电离能越小!元

素金属性越强#注意

同周期(6 族与*

6 族元素例外$

第一电离能越大!元

素非金属性越强#注

意同周期,6 族与

-6 族元素例外$

电负性电负性越小!元素金

属性越强

电负性越大!元素非

金属性越强

其他常

用方法

单质与水或酸反应

置换出<# 的能力

大小)最高价氧化物

对应水化物的碱性

强弱)金属单质间的

置换反应)对应金属

阳离子的氧化性强

弱等

单质与<# 化合的

难易程度)氢化物稳

定性)最高价氧化物

对应水化物的酸性

强弱)非金属单质间

的置换反应)对应阴

离子的还原性强弱

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等

!)

第一章

原

子

结

构

与

性

质

综合提升

"例%# 有6%B%:%F%S五种元素!它们的核电荷数依次增大!且

都小于#4!其中:%S是金属元素!其他均为非金属元素"6 和S属于

同一族!它们原子的最外层电子排布为"-!"B和F 也属于同一族!它

们原子最外层的/能级电子数是-能级电子数的两倍!: 原子最外层

上电子数等于F原子最外层上电子数的一半"6%B%:%F%S五种元素

的电负性为#"2%$"2%4"3%#"!%!"2中之一"请回答下列问题&

#!$6 是 !B是 !:是 !F 是 !S

是 "#填元素符号$

##$由电负性判断!以上五种元素中金属性最强的是 !非

金属性最强的是 "

#$$当B与6%:%F分别形成化合物时!B显 价!其他元素

显 价"#填*正+或*负+$

#1$当B与6%:%F%S#与S形成S#B$分别形成化合物时!化合物

中有离子键的是 !有共价键的是 "#填化学式$

"微点拨#

*两步+快速突破元素推断题

挖掘题干信

息确定元素

名称

根据元素周

期律判断递

+

555

变规律

在判断出各元素名称的基础上!

确定出各元素在周期表中的位置!

依据同周期%同主族元素性质的递

变规律!

6

判断各选项描述的正误

依据题目给出的题干信息!

找到首先能判断出的元素!

然后再根据元素在周期表

中的相对位置及原子结构特

点!

666

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确定出各元素的名称

!"下列说法中不正确的是 # $

6"第一电离能%电负性的周期性递变规律是原子核外电

子排布周期性变化的结果

B"元素电负性&)#*

:"电负性是相对的!所以没有单位

F"分析元素电负性数值可以看出!金属元素的电负性较

大!非金属元素的电负性较小

#"##4#!年湖北黄冈市高二模拟$现有四种元素的基态原子

的核外电子排布式如下&

"!-##-##/%$-#$/1)#!-##-##/%$-#$/$)$!-##-##/$)

%!-##-##/2"则下列有关比较中正确的是 # $

6"电负性&%)$)")#

B"原子半径&%)$)#)"

:"第一电离能&%)$)")#

F"最高正化合价&%)")$M#

$"已知R%U 同周期!且电负性的值R为$"4!U 为!"3!下列

说法错误的是 # $

6"R与U 形成化合物时!R显负价%U 显正价

B"R与U 形成的化合物可能为共价化合物

:"最高价含氧酸的酸性&R对应的酸性弱于U对应的酸性

F"气态氢化物的稳定性&<'U#<"R

1"短周期元素R%U%N%Y 的原子序数依次增大!且原子最外

层电子数之和为!%"U 的原子半径比R的大!R 与Y 同

主族!N是地壳中含量最高的金属元素"下列说法正确的

是 # $

6"原子半径的大小顺序&)#Y$))#N$))#U$

B"元素R%U 只能形成一种化合物

:"元素Y 的简单气态氢化物的热稳定性比R的强

F"U%Y 最高价氧化物所对应的水化物均能溶解N的氢

氧化物

2"#!$##4#!年高考.全国乙卷$过渡金属元素铬#:>$是不

锈钢的重要成分!在工农业生产和国防建设中有着广泛

应用"对于基态:>原子!下列叙述正确的是

#填标号$"

6"轨道处于半充满时体系总能量低!核外电子排布应为

,6>-$021-!

B"1-电子能量较高!总是在比$-电子离核更远的地方运

动

:"电负性比钾高!原子对键合电子的吸引力比钾大

##$##4#4年高考.课标全国卷($:DJI*$ 组成元素的电

负性大小顺序是 )

#$$##4#4年高考.课标全国卷*$氨硼烷#)<$B<$$含

氢量高%热稳定性好!是一种具有潜力的固体储氢材料"

)<$B<$ 分子中!与) 原子相连的< 呈正电性#</A $!

与B原子相连的< 呈负电性#</9 $!电负性大小顺序是 "

#1$##4!K年高考.课标全国卷*$)<1<#+*1 中!电负

性最高的元素是 )

#2$##4#4年高考.课标全国卷*$根据对角线规则!B的 一些化学性质与元素 的相似"

#%$##4!K年高考.课标全国卷*$在周期表中!与'I的

化学性质最相似的邻族元素是 !该元素基态原

子核外( 层电子的自旋状态 #填*相同+或*相

反

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+$"

"*

微专题! 元素推断技巧

!"元素推断的一般思路

#"推断元素名称的方法

#!$利用稀有气体元素原子结构的特殊性"

稀有气体元素原子的电子层结构与同周期的非金属元

素原子形成的阴离子的电子层结构相同!与下一周期的金

属元素原子形成的阳离子的电子层结构相同"

"与<=电子层结构相同的离子有<9 %'IA %B=#A 等"

#与)=电子层结构相同的离子有@9 %*#9 %)DA %

(T#A %67$A 等"

$与6>电子层结构相同的离子有:79 %8#9 %&A %

:D#A 等"

##$利用常见元素及其化合物的特征"

"形成化合物种类最多的元素之一%单质是自然界中

硬度最大的物质的元素或气态氢化物中氢的质量分数最高

的元素&:"

#空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱

性的元素&)"

$地壳中含量最多的元素或氢化物在通常情况下呈液

态的元素&*"

%单质密度最小的非金属元素&<)金属元素&'I"

&单质在常温下呈液态的非金属元素&B>)金属元素&<T"

0最高价氧化物及其对应水化物既能与强酸反应!又

能与强碱反应的元素&B=%67"

1元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物

能发生化合反应的元素&))能发生氧化还原反应的元素&8"

2元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期

元素&'I%)D%@"

$"确定元素位置的方法

#!$由基态原子的价电子排布式给元素定位"

周期序数M电子层数M最高能层序数

主族元素的族序数M价电子数

第* B 族! 第. B 族的价电子排布式为

#"9!$0!!!4"-!!##镧系%锕系除外$!族序数M 价电子数"

如锰的价电子排布式为$021-#!它位于元素周期表中第四

周期第.B族"

##$根据原子序数以4族为基准给元素定位"

稀有气体元素<= )= 6> &> R= G; *T

周期序数 一 二 三 四 五 六 七

原子序数 # !4 !3 $% 21 3% !!3

"原子序数9稀有气体元素的原子序数#相近且小$M

元素所在的纵列数"

第!%#纵列为第)6 族%(6 族!第$!5纵列为第*B

族!第.B族!第3!!4纵列为第'族!第!!%!#纵列为第

)B族%(B族!第!$!!5纵列为第*6 族!第.6 族"该

元素的周期数M稀有气体元素的周期数A!"

如判断原子序数为1!的元素在元素周期表中的位置"

分析&1!与$%接近!有1!9$%M2!故该元素位于第五

周期第,B族"

注意&使用此法若为第六%七周期第*B 族#含镧系%锕

系元素$后的元素需再减!1定位"

#稀有气体元素的原子序数#相近且大$9原子序数M

!39该元素所在纵列数"

如判断!!1号元素在元素周期表中的位置"

分析&!!39!!1M1!为第!1纵列或倒数第2纵列!故

!!1号元素位于第七周期第+6 族"

"典例!# ##4#!年济南市山东省实验中学高三月考$

短周期主族元素R%U%N%G 的原子序数依次增大!R 是地壳

中含量最高的元素!单质N在R 单质中燃烧火焰呈黄色!G

基态原子/能级有一对成对电子"下列说法正确的是

# $

6"电负性&R)G)N)U

B"R与N组成的化合物肯定含有共价键

:"原子半径&N)G)R)U

F"气态氢化物的稳定性&R)U)G

"典例## ##4#!年山东泰安市新泰市第一中学高二期

中$有2种元素R%U%N%,%J"R原子( 层上有#个未成对

电子且无空轨道)U 原子的特征电子构型为$0%1-#)N原子

的核外电子总数等于, 原子的最外层电子数), 原子的'

电子层的/能级上只有一对成对电子)J 原子有!个$/空

轨道"下列叙述错误的是 # $

6"元素U 和, 可形成化合物U#,$

B"气态氢化物的稳定性&,)J)N

:"R和, 结合生成的化合物晶体类型为分子晶体

F"J和N的最高价氧化物均为酸性氧化物

元素'位(构(性)关系图解

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"!

第一章

原

子

结

构

与

性

质

!"已知元素周期表中!!!3号元素中的四种元素的简单离

子Y$A %RA %U#9 %N9 都具有相同的电子层结构!下列判

断正确的是 # $

6"元素的第一电离能&R)Y

B"离子的还原性&U#9 )N9

:"氢化物的稳定性&<#U)<N

F"原子半径&R#Y

#"已知R%U 和N三种元素的原子序数之和等于1#"R 元

素原子的1/轨道上有$个未成对电子!U 元素原子的最

外层#/轨道上有#个未成对电子!R 跟U 可形成化合物

R#U$!N元素可以形成负一价离子!下列说法正确的是

# $

6"R元素原子基态时的电子排布式为,6>-1-#1/$

B"R元素是第四周期第,6 族元素

:"U 元素原子的轨道表示式为

F"N元素具有两性

$"##4#!年山东济南市高三模拟$短周期主族元素R%U%N%

Y 的原子序数依次增大!Y 的最外层电子数比R 的最外

层电子数少!个!R%U%N为同一周期元素!R%U%N组成 一种化合物#NRU$# 的结构式为U7R6N

N6R7U

"

下列说法正确的是 # $

6"第一电离能&U)N)R)Y

B"简单离子半径&Y)N)U

:"简单离子的还原性&N)U

F"最简单氢化物的稳定性&R)U)N

1"##4#!年山东日照市高二期中$科学家合成出了一种新化

合物#如图所示$!其中Y%R%U%N为同一短周期元素!N

核外最外层电子数是R核外电子数的一半"下列叙述正

确的是 # $

YA R

N

N 5

N

U

5

R

N

8

9

:

;

N

N

9

6"U 为* 或8元素

B"元素电负性的顺序为R)U)N

:"元素的第一电离能顺序N)U)R)Y

F"对应简单离子的半径顺序Y)R)U)N

2"在元素周期表前四周期中!有6%B%:%F 四种元素!它们

的原子序数依次增大!6 原子有$个未成对电子)B元素

原子次外层有3个电子!!LE7B单质与足量盐酸反应可

生成!LE7<#!B单质不易与冷水反应): 元素的A$价

离子的0轨道是半充满的)F元素易形成9!价离子"

#!$填写下表&

元素 6 B : F

名称

电子排布式

价电子轨道表示式

属于哪个区

##$6 元素位于第 周期 族!B元素位于

第 周期 族"

#$$:元素位于第 周期 族!:#A 的电子

排布式为 "

#1$写出B与F两种元素形成的化合物的电子式&

!此化合物属于 化合物"

#2$四种元素中电负性最大的元素是 #用元素符

号表示!下同$!第一电离能最小的元素是 "6%B

两种元素的原子半径大小关系是 !单核离

子的离子半径大小是

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第一章知识网络构建

""

!#

分子结构与性质

第一节 共价键

"""""""""

第"

!

""

课"

时""""

共"

价""

键"""""""""

学习目标 学科素养

熟知共价键的概念与形成!知道共价键的特征!能够从不同的角度对共价键分类"

能从成键原子轨道类型和重叠方式认识3键和4键的异同点" 宏观辨识与微观探析

一!共价键的形成和特征

!"共价键的形成

#!$概念&原子间通过 所形成的相互作用"

##$成键的粒子&一般为 原子#相同或不相同$或金属原子

与非金属原子"

#$$本质&原子间通过 #即原子轨道重叠$产生的强烈相互作用"

#1$含共价键的物质&大部分非金属单质#稀有气体除外$%共价化

合物%某些离子化合物"

#"共价键的特征

特征/ (饱和性(决定分子的组成 (方向性(决定分子的立体构型

二!共价键的类型%按成键原子的原子轨道重叠方式分类&

!"3键

形成 由成键原子的-轨道或/轨道* +重叠形成

类

型

-Z-型

-Z/型

/Z/型

特征 以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作!共价

键的电子云的图形 !这种特征称为

#"4键

"微点拨#

!"*相互作用+是指原子核之间%电子之间的

相互排斥作用!原子核与电子之间的相互吸引作

用"

#"共价键成键原子通常为电负性相同或差

值较小#小于!"5$的非金属元素原子"特别注意

电负性差值小的金属元素与非金属元素之间也

能形成共价键!如67:7$%B=:7# 等"

"微点拨#

形成共价键应遵循的原则

#!$电子配对原理&两原子各自提供了!个

自旋方向相反的电子彼此配对"

##$最大重叠原理&两个原子轨道重叠部分

越大!形成的共价键越牢固!形成的分子越稳定"

"微点拨#

共价键的方向性决定了分子的立体构型!并

不是所有共价键都具有方向性!如-Z-3键就没

有方向性

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" "#

第

二

章

分

子

结

构

与

性

质

形成 由两个原子的/轨道* +重叠形成

/Z/ 4键

特征

4键的电子云形状与3键的电子云形状有明显差别&

每个4键的电子云由两块组成!它们互为 !这

种特征称为 )4键 旋转)一般不如3

键 !较易

$"判断3键%4键的一般规律

共价单键为 键)共价双键中有一个 键!另一个是

键)共价三键由一个 键和两个 键构成"

!"共价键的类型

分类依据 类型

形成共价键的原子

轨道重叠方式 3键 电子云* +重叠

4键 电子云* +重叠

形成共价键的共用

电子对是否偏移

极性键 共用电子对 偏移

非极性键 共用电子对 偏移

原子间共用电子

对的数目

单键 原子间有 对共用电子对

双键 原子间有 对共用电子对

三键 原子间有 对共用电子对

#"3键与4键的比较

共价键类型 3键 4键

电子云

重叠方式 沿键轴方向相对重叠 沿键轴方向平行重叠

电子云重

叠部位

两原子核之间!在键轴处

键轴上方和下方!键轴

处为零

电子云重

叠程度 大 小

示意图

键的强度 较大 较小

化学活泼性 不活泼 活泼

成键规律 共价单键是 键)共价双键中一个是 键!一个

是 键)共价三键中一个是 键!两个是 键

"微点拨#

3键是轴对称的!可以绕轴旋转!并不破坏3

键的结构!4键是镜面对称!不能自由旋转"

"微思考#

!"乙烷%乙烯和乙炔分子中的共价键分别由

几个3键和几个4键组成(

"微思考#

#"乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活

泼呢(

"微点拨#

!"-轨道与-轨道形成3键时!电子并不是

只在两核间运动!只是电子在两核间出现的概率

大"

#"因-轨道是球形的!故-轨道与-轨道形

成3键时!无方向性"两个-轨道只能形成3键!

不能形成4键"

$"两个原子间可以只形成3键!但不能只形

成4键"

"微思考#

$"3键和4键都只能存在于共价化合物中吗(

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"$ $

共价键的形成和特征

"例!# 下列对共价键的说法中!不正确的是 # $

6"共价键是通过共用电子对形成的

B"形成共价键的原子之间电负性相同或相差不大

:"一般情况下!一个原子有几个未成对电子就会与几个自

旋状态相反的未成对电子成键

F"共价键是通过共用电子对形成的!不属于电性作用

"例## 下列说法正确的是 # $

6":7# 是双原子分子!<#8是三原子分子而不是<$8!这是

由共价键的方向性决定的

B"<#*与<#8的立体结构一样是由共价键的饱和性决定的

:"并非所有的共价键都有方向性

F"两原子轨道发生重叠后!电子出现在两核间的概率减小

3键和4键

"例$# #GH.+$K.教材改编题$关于3键和4键的比较!

下列说法不正确的是 # $

6"3键的电子云图形是轴对称的!4键的电子云图是镜面

对称的

B"3键原子轨道是*头碰头+式重叠!4键原子轨道是*肩并

肩+式重叠

:"3键不能断裂!4键容易断裂

F"氢原子只能形成3键!氧原子可以形成3键和4键

"例1# 有关:<# 1:</:<) 分子中所含化学键数目

的说法正确的是 # $

6"$个3键!$个4键

B"1个3键!$个4键

:"%个3键!#个4键

F"%个3键!$个4键

综合提升

"例2# 有下列十种物质&":<1 #:<$:<#*< $)#

%<:7 &:*# 0:<$:<$ 1:#<1 2:#<# 5<#*#

6<:<*

请按要求回答下列问题#填写编号$&

#!$只有3键的是 !既有3键又有4键的是 "

##$只含有极性键的化合物有 !既含有极性键!又

含有非极性键的化合物有 "

#$$含有双键的有 !含有三键的有 "

#1$<:7分子中原子轨道重叠形成的是 3键"

"微点拨#

共价键形成的本质

成键原子相互接近时!原子轨道发生重叠!自旋相

反的未成对电子形成共用电子对!两原子核间的电子概

率密度增加!体系的能量降低"例如在两个氢原子相互

结合形成氢分子#形成</< 键$过程中体系的能量变

化示意图如下&

由上图可知&

#!$在自由原子间形成共价键过程中体系的能量降

低!在共价键破坏形成自由原子过程中体系的能量升

高"在相同条件下!共价键的形成所释放的能量与断裂

所吸收的能量相等"

##$<A< 6(</< 7*M91$%XH.LE79!!即

</< 键的键能为1$%XH.LE79!"

"微点拨#

两个原子形成共价键时!其原子轨道尽可能达到最

大重叠程度!故两个原子形成共价键时先形成3键!然

后才能形成4键"3键的原子轨道重叠程度较大!电子

在核间出现的概率大!强度较大!不容易断裂)4键原子

轨道重叠程度较小!电子在核间出现的概率小!强度较

小!容易断裂"总之!一般3键比4键强度大!通常含4

键的物质的化学性质更活泼!如乙烯比乙烷活泼"但也

有特殊"如)# 中的4键比3键稳定"

"微思考#

1" 中3键的数目是几个(

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$ "%

第

二

章

分

子

结

构

与

性

质

!"下列不属于共价键成键因素的是 # $

6"形成共用电子对

B"成键原子的原子轨道在空间重叠

:"成键后体系能量降低!趋于稳定

F"两原子核体积大小要适中

#"##4#!年河南洛阳市高二期末$对3键的认识不正确的是

# $

6"3键不属于共价键!是另一种化学键

B"-9-3键与-9/3键的对称性相同

:"分子中含有共价键!则至少含有一个3键

F"含有4键的化合物与只含3键的化合物的化学性质

不同

$"下列分子中!只有3键而没有4键的是 # $

6")# B")#<1

:":<#M:<# F"苯

1"宏微结合是重要的化学学科素养"下列对物质的微观认

识正确的是 # $

6"!LE7<:<:< 分子中所含3键数为2O%"4#O!4#$

B"!'4"!LE71':<$:<#*< 溶液中!含有3键的数目

为4"3+6

:"共价化合物中!电负性大的成键元素表现为负价

F"两个/轨道之间只能形成4键!不能形成3键

2"#!$化合物R是一种新型锅炉水除氧剂!其结构式为

!按原子轨道重叠方式分类其化学键

的类型是 !按共用电子对的

偏移情况分类其化学键的类型是 !R分子中的共用电子对数为 !!LE7R 分

子中所含的3键数目为 "

##$某有机物的结构简式为:<# 1:</:<:<!则分子

中有 个3键! 个4键"

#$$在)#@# 分子中!所有原子均符合3电子稳定结构!

)#@# 的结构式为 !3键和4 键的个数之比为 "

#1$##4#4年高考.江苏卷$柠檬酸的结构简式见图"!

LE7柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的3键的数目为 LE7"

:

:<#

5

:**<

:<#

5

:**<

<*6 6:**<

#2$##4!%年高考.课标全国卷)$C=与:是同族元素!:

原子之间可以形成双键%三键!但C=原子之间难以形成

双键或三键"从原子结构角度分析!原因是

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$ "

第#课时键参数(((键能! """""""""""""""""""""""

键"

长""

与"

键""

角"""

学习目标 学科素养

!"知道键能%键长及键角等键参数的概念!能用键参数说明简单分子的某些性质" 宏观辨识与微观探析

#"知道等电子原理的含义!掌握等电子体的判断方法" 宏观辨识与微观探析

一!键能

!"概念&键能是指 中!LE7化学键解离成

所吸收的能量"键能的单位是 "键能通常是#K3"!2&%!4!

X+D条件下的标准值"例如!</< 的键能为1$%"4XH.LE79!"

#"键能的应用

#!$表示共价键的强弱

键能越大!断开化学键时需要的能量越 !化学键越 "

##$判断分子的稳定性

结构相似的分子中!共价键的键能越大!分子越 "

#$$判断化学反应的能量变化

在化学反应中!旧化学键的断裂 能量!新化学键的形成

能量!因此反应焓变与键能的关系为7*M 键能总和9

键能总和)7*#4时!为 反应)7*)4时!为 反应"

二!键长

!"概念&键长是构成化学键的两个原子的 !因此

"微思考#

!"下表中是</R的键能数据!依据数据回

答下列问题&

共价键 </@ </:7 </B> </V

键能1#XH.LE79!$ 2%3 1$!"3 $%% #K3"5

#!$表中共价键最难断裂的是 !最

易断裂的是 "

##$由表中键能数据大小说明键能与分子稳

定性的关系&<@%<:7%<B>%<V的键能依次减

小!说明四种分子的稳定性依次 !即

分子最稳定!最难分解! 分子最

不稳定!最易分解

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$ "

"&

决定化学键的键长! 越小!共价键的键长越 "

#"键长的应用

键长与共价键的稳定性之间的关系&一般键长越短!键能越 !

共价键越 !分子越 "如下列三种分子中&"@#%

#:7#%$B>#!共价键的键长最长的是 !键能最大的是 "

三!键角

!"概念&在多原子分子中!两个相邻共价键之间的夹角"

#"键角的应用

#!$在多原子分子中的键角是一定的!这表明共价键具有

性"键角是描述分子 的重要参数"

##$常见分子的键角与分子空间结构

分子空间结构 键角 实例

形 :<1%::71

形 苯%乙烯%B@$

形 !45[ )<$

形#或角形$ !42[ <#*

形 :*#%:8#%:<<:<

$"键长和键角的数值可通过晶体的 实验获得"

四!等电子原理

!"相关定义

等电子原理

555

等电子体6 满足等电子原理的分子互称为等电子体

原子总数相同%价电子总数相同的分子具有

相似的化学键特征!它们的许多性质是相近

的!

6

此原理称为等电子原理

#"等电子原理的应用

#!$利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体构型"

如)<$ 和<$*A !原子总数和价电子总数都相等!其立体构型相似

#三角锥形$)8I:71%8*#91 %8I*191 %+*$91 等的原子总数和价电子总数都

相等!互为等电子体!都呈四面体构型"

##$应用于制造新材料"等电子体不仅有相似的立体构型!而且有

相似的物理性质"如晶体硅%锗是良好的半导体材料!它们的等电子体

6V+%CD6-也都是良好的半导体材料"

#$$利用等电子原理针对某物质找等电子体"

!"共价键强弱的判断

#!$由原子半径和共用电子对数判断

成键原子的原子半径越 !共用电子对数越 !则共价键越牢

固!含有该共价键的分子越 "

##$由键能判断

共价键的键能越 !共价键越牢固!破坏共价键消耗的能量越 "

#$$由键长判断

共价键的键长越 !共价键越牢固!破坏共价键消耗的能量越 "

#1$由电负性判断

元素的电负性越 !该元素的原子对共用电子对的吸引力越大!

形成的共价键越 "

"微点拨#

影响键长的因素

!"同类型的共价键!成键原子的原子半径越

小!键长越短"

#"相同的两个原子间形成共价键时!单键键

长)双键键长)三键键长"

"微点拨#

!"键长和键角共同决定分子的空间结构"

#"键长是影响分子空间构型的因素之一"

如:<1 分子的空间构型为正四面体!而:<$:7

分子的空间构型是四面体而不是正四面体!原因

是:/< 键和:/:7键的键长不相等"

"微点拨#

等电子体的性质

根据等电子原理!互为等电子体的物质具有

相似的化学键类型和空间结构!其物理性质相

近!但化学性质差别较大"例如!:* 和)# 互为

等电子体!其结构与某些性质的比较如下表

所示&

分子 )# :*

原子总数 # #

价层电子总数 #O2M!4 1A%M!4

化学键

!个3键%

#个4键

!个3键%

#个4键

分子解离能

1#XH.LE79!$

K1% !452

分子空间结构 直线形 直线形

沸点1\\ 9!K2"3! 9!K!"1K

熔点1\\ 9#!4"44 9#42"42

在水中的溶

解度#室温$

!"%L' #"$L'

"微思考#

#"根据元素周期律可知)<$ 的稳定性强于

+<$!你能利用键参数加以解释吗(

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"'

第

二

章

分

子

结

构

与

性

质

#"等电子体的判断方法

互为等电子体的要求&粒子中原子总数和各原子价电子总数均相

等!其寻找方法通常为&

#!$将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加"和减少"#",

!!#''$的原子!如)# 与:*%)9

$ 和:)*9 均互为等电子体"

##$将粒子中一个或几个原子换成原子序数增加#或减少$"的元

素的带" 个单位电荷的阳离子#或阴离子$!如)#* 和)9

$ 互为等电子

体"

#$$同主族元素原子最外层电子数相等!故可将粒子中原子换成其

同主族元素原子!如*$ 和8*# 互为等电子体"

#1$互为等电子体的微粒分别再增加一个相同的原子或同主族元

素的原子!所得新微粒仍为等电子体!如)# 与:* 互为等电子体!分别

加上!个* 原子!得到)#* 与:*# 也互为等电子体"

"微思考#

$"列举等电子体"

类型 实例 立体

构型

双原子!4价电

子的等电子体)#% 直线形

三原子!%价电

子的等电子体:*#% 直线形

三原子!3价电

子的等电子体)*9

# % Q 形

四原子#1价电

子的等电子体 %:*#9

$ %

B*$9

$ %B@$%8*$#T$

平面

三角形

五原子$#价电

子的等电子体 %8*#91 %

+*$9

1 %8I*19

1 %:7*9

1

正四面

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$ 体形

键参数及其应用

"例!# 下列说法正确的是 # $

6"分子的结构是由键角决定的

B"共价键的键能越大!共价键越牢固!由该键形成的分子熔%沸点

越高

:":@1%::71%:B>1%:V1 中:/R#RM@%:7%B>%V$的键长不同%键角相等

F"<#* 分子中两个*/< 的键角为!34[

"例## 下列说法中正确的是 # $

6"双原子分子中化学键键能越大!分子越稳定

B"双原子分子中化学键键长越长!分子越稳定

:"双原子分子中化学键键角越大!分子越稳定

F"在双键中!3键的键能要小于4键

键能与化学反应中的能量变化

"例$# 已知热化学方程式&)##T$A*##T$111#)*#T$ 7*M

A!34XH.LE79!!其中)<)%* 1* 键的键能分别为K1%XH.

LE79!%1K3XH.LE79!!则氮氧键的键能为 # $

6"!#%1XH.LE79! B"%$#XH.LE79!

:"$!%XH.LE79! F"!%#1XH.LE79!

等电子原理

"例1# ##4#!年朝阳市第一高级中学高二期末$互为等电子体的

微粒具有相似的结构"以下各组微粒结构不相似的是 # $

6":* 和)# B"*$ 和8*#

:":*# 和)#* F")#<1 和:#<1

综合提升

"例2# 从实验测得不同物质中氧/氧键之间的键长和键能数据

如下表!其中$%%的键能数据尚未测定!但可根据规律推导键能的大

小顺序为-)&)%)$"该规律是 # $

*/* 键

数据 *#9

# *9

# *# *A

#

键长1!49!#L !1K !#3 !#! !!#

键能1#XH.LE79!$ $ % &,1K1 -M%#3

已知&*# 中成键所用的电子数为1"

6"成键时电子数越多!键能越大

B"键长越长!键能越小

"微点拨#

由分子构成的物质!其熔%沸点与共价键的

键能和键长无关"而分子的稳定性!由键长和键

能决定"

"微点拨#

!"由于受多种因素的影响!同一种化学键在

不同的分子中的键长不同!通常所用的数据是一 种统计平均值"

#"并不是所有共价键都存在三个键参数!如

双原子分子中不存在键角"

"微点拨#

键参数对物质性质的影响

"微思考#

1"试利用教材+$5表#9!的数据进行计

算!!LE7<# 分别与!LE7:7#%!LE7B>##蒸气$

反应!形成#LE7<:7和#LE7<B>!哪一个反应

释放的能量更多( 如何用计算的结果说明氯化

氢分子和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生

成相应的单质(

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"(

:"成键所用的电子数越少!键能越大

F"成键时电子对越偏移!键能越大

"例%# 已知键能%键长部分数据如下表&

共价键 :7/:7B>/B> V/V </@ </:7 </B> </V </*

键能

#XH.LE79!$

#1#"5 !K$"5 !2#"5 2%3 1$!"3 $%% #K3"5 1%#"3

键长#/L$ !K3 ##3 #%5 K%

共价键 :/: :1: :<: :/< )/< )1* */* *1*

键能

#XH.LE79!$

$15"5 %!2 3!# 1!$"1 $K4"3 %45 !1# 1K5"$

键长#/L$ !21 !$$ !#4 !4K !4!

#!$下列推断正确的是 #填字母!下同$"

6"稳定性&<@)<:7)<B>)<V

B"氧化性&V#)B>#):7#

:"沸点&<#*))<$

F"还原性&<V)<B>)<:7)<@

##$下列有关推断正确的是 "

6"同种元素形成的共价键!稳定性&三键)双键)单键

B"同种元素形成双键键能一定小于单键的#倍

:"键长越短!键能一定越大

F"氢化物的键能越大!其稳定性一定越强

#$$在相同条件下!将乙烯%乙炔以同速率通入等体积同浓度的溴

的四氯化碳溶液中!下列观察到的现象正确的是 "

6"前者和后者同时褪色 B"前者后褪色!后者先褪色

:"前者先褪色!后者后褪色 F"无法判断

#1$在<R 分子中!键长最短的是 !最长的是 )*/*

键的键长 #填*大于+*小于+或*等于+$*1* 键的键长"

"微思考#

2"试利用教材+$5表#9!的数据分析!)#%

*#%@# 跟<# 的反应能力依次增强!从键能的角

度应如何理解这一化学事实(

"微拓展#

键参数的测定

运用衍射谱%光谱等近代物理方法能够测定

分子和晶体中原子间的距离%立体构型以及分子

中化学键的强度等"一般而言!借助于数学和量

子力学方法!可将衍射谱或光谱信息通过简单的

计算转换成键参数"例如!利用转动光谱!可以

测定异核双原子分子的键长)从双原子分子的振

动光谱中!能够分析化学键的相对强度#键能$)

利用R射线衍射%电子衍射和中子衍射方法!能

够测定晶体中各原子间的相对位置

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"

!"反映共价键强弱的物理量是 # $

6"键能 B"键能%键长

:"键能%键长%键角 F"键长%键角

#"能说明B@$ 分子中四个原子在同一平面的理由是# $

6"任意两个键的夹角为!#4[

B"B/@是非极性共价键

:"三个B/@的键能相同

F"三个B/@的键长相等

$"已知几种共价键的键能如表!下列说法错误的是# $

化学键 </) )<) :7/:7 </:7

键能1#XH.LE79!$ $K! K1% $#3 1$!

6"键能&)<)))M)))/)

B"<#T$A:7#T$111<:7#T$该过程会放出1$!XH热量

:"</) 键能小于</:7键能!所以)<$ 的沸点高于

<:7

F"#)<$#T$A$:7##T$111)##T$A%<:7#T$该反应为放

热反应!说明反应物具有的能量比生成物高

1"在下列的比较中错误的是 # $

6"键能&:1:):/:

B"键角&<#*#:*#

:"键长&</@)@/@

F"键能&:/:):/8I

2"#!$##4#!年高考.河北卷$已知有关氮%磷的单键和三键

的键能#XH.LE79!$如表&

)/) )<) +/+ +<+

!K$ K1% !K5 13K

从能量角度看!氮以)#%而白磷以+1#结构式可表示为

$形式存在的原因是

"

##$##4!2年高考.山东卷$@# 与其他卤素单质反应可以

形成卤素互化物!例如:7@$%B>@$ 等"已知反应:7##T$

A$@##T$111#:7@$#T$ 7*M9$!$XH.LE79!!@/@

键的键能为!2KXH.LE79!!:7/:7键的键能为#1#XH.

LE79!!则:7@$ 中:7/@ 键的平均键能为 XH.

LE79!"

#$$##4!3年高考.江苏卷$与*$ 分子互为等电子体的一 种阴离子为 #填化学式

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$"

")

第

二

章

分

子

结

构

与

性

质

第二节 分子的空间结构

""""

第"

!

""

课""

时"""

价"

层""

电""

子"

对""

互"

斥""

理""

论""""

学习目标 学科素养

!"了解分子结构的测定方法!认识共价分子结构的多样性和复杂性" 宏观辨识与微观探析

#"理解价层电子对互斥理论的含义!能根据有关理论判断简单分子或离子的空间

结构" 宏观辨识与微观探析

一!分子结构的测定

!"红外光谱&红外线透过分子时!分子会吸收跟它的某些化学键的

相同的红外线!再记录到谱图上呈现吸收峰"通过和已有谱

图库比对!或通过量子化学计算!可以得知分子中含有何种 或

的信息"

#"质谱仪&现代化学常利用质谱仪测定分子的相对分子质量"在

质谱图中 最大的数据代表所测物质的相对分子质量"

二!多样的分子空间结构

分子

类型化学式空间

结构 结构式 键角 空间填

充模型

球棍

模型

三原子

分子

:*# !34[

<#*

*

< <

!42[

四原子

分子

:<#* *1:

<

<

!#4[

)<$

)

< < 5

<

!45[

五原子

分子

:<1

三!价层电子对互斥模型%Q8S+G模型&

!"价层电子对互斥理论

分子的空间结构是中心原子周围的*价层电子对+ 的结

果"

#"中心原子上价层电子对的计算

#!$价层电子对M3键电子对A孤电子对数

##$3键电子对的计算

"微思考#

!"设<A 的质荷比为8!某有机物样品的质

荷比如图所示#假设离子均带一个单位正电荷!

相对丰度与该离子的质量有关$!则该有机物可

能是 # $

6"甲醇#:<$*<$ B"甲烷#:<1$

:"丙烷#:$<3$ F"乙烯#:#<1$

"微点拨#

从分子的组成看其空间结构

#!$双原子分子一定是直线形"

##$三原子分子有直线形#如:*#$和Q 形

#如<#*$两种不同的空间结构"

#$$大多数四原子分子采取平面三角形#如

:<#*$和三角锥形#如)<$$两种空间结构"

#1$有的四原子分子是直线形!如</:<

:/< 的键角是!34["有的四原子分子是平面三

角形!如B@$ 的键角是!#4["有的四原子分子是

正四面体形!如+1 分子!键角是%4["

#2$五原子分子的形状更多!最常见的是四

面体形!如:<1 是正四面体形"

综上可知!从分子的组成看其空间结构!既

有一般性又有特殊性!分子所含原子数越多!其

空间结构越复杂"

"微拓展#

在!K14年!希吉维克#8I0T]IPX$和坡维尔

#+E]=77$

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$ 在总结实验事实的基础上提出了一种

#*

3键电子对数可由化学式确定!即与中心原子结合的原子数是几!

就有几个3键电子对"如<#* 分子中!* 有 个3键电子对!)<$

分子中!) 有 个3键电子对!8*$ 分子中!8有 个3键电子对!

8*#91 中8有 个3键电子对"

#$$中心原子上的孤电子对的计算

中心原子上的孤电子对数M!

##.9$/$

".表示中心原子的 "

对于主族元素&.M "

对于阳离子&.M 9 "

对于阴离子&.M A "

#$表示 "

$/表示与中心原子结合的原子 !氢为 !

其他原子M !如*%8%8=均为 !卤素原子均为 "

$"Q8S+G模型的应用///预测分子或离子的空间结构

由于价层电子对的相互排斥!可得到含有孤电子对的Q8S+G 模

型!然后!略去Q8S+G 模型中的中心原子上的 !便可得

到分子的空间结构"

#!$中心原子不含孤电子对

分子或

离子3键电

子对数

孤电子

对数

价层电

子对数

Q8S+G模

型及名称

分子#或离子$的

空间结构及名称

:*#

:*#9

$

:<1

##$中心原子含孤电子对

分子或

离子 3键电

子对数

孤电子

对数

价层电

子对数

Q8S+G模

型及名称

分子的空间

结构及名称

)<$

<#*

8*#

简单的理论模型!用以预测简单分子或离子的立

体结构" 这种理论模型后经吉列斯比#G"H!

CI77=-/I=$和尼霍尔姆#)^_E7L$在#4世纪24年

代加以发展!定名为价层电子对互斥模型!简称

Q8S+G模型"

"微思考#

#"填写下表"

分子或

离子3键电

子对数. $ /

孤的对数

!

# #.0$/$

价层电

子对数

:<1

+:7$

)<A

1

<#*

B@$

8*$

8*#9

$

"微点拨#

价层电子对互斥模型认为!分子的空间结构

是中心原子周围的*价层电子对+相互排斥的结

果"分子中的价电子对由于相互排斥作用!而趋

向于尽可能彼此远离以减小斥力!分子尽可能采

取对称的空间构型"例如!价电子对数目分别为

#%$%1时!价电子对的几何分布分别呈直线形%平

面三角形%正四面体构型!如下图所示&

"微思考#

$"分析B:7$ 的价层电子对数%价层电子对

空间结构%分子空间结构是怎样的(

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$ #!

第

二

章

分

子

结

构

与

性

质

6B" 型分子或离子的Q8S+G模型!分子或离子的空间结构

价层电

子对数

Q8S+G

模型名称

孤电子

对数

成键电

子对数

分子或离子

空间结构名称 键角

# 直线形 4 # !34[

$ 平面

三角形

4 $ !#4[

! # #!#4[

1 四面体形

4 1 !4K[#3`

! $ #!4K[#3`

# # #!4K[#3`

价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律&孤电子对9孤电

子对)孤电子对9成键电子对)成键电子对9成键电子对"随着孤电

子对数目的增多!成键电子对与成键电子对之间的斥力减小!键角也减

小"如:<1%)<$ 和<#* 分子中的键角依次减小"

"微思考#

1"):7$ 的价层电子对%价层电子对空间结

构%分子空间结构是怎样的(

"微思考#

2"通过2微思考3$%1分析价层电子对的空间

结构与分子的空间结构一定相同吗( 二者之间

有何规律存在(

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$

分子结构的测定

"例!# 下列说法中不正确的是 # $

6"早年科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律

后推测分子的结构

B":<$:<#*<的红外光谱图中显示含有:/<%:/*%*/<等键

:"质谱仪的基本原理是在质谱仪中使分子得到电子变成分子离

子和碎片离子等粒子

F"化学家根据质谱图中最大质荷比推测被测物的相对分子质量

利用Q8S+G模型判断分子或离子的空间结构

"例## 下列分子或离子的中心原子上带有一对孤电子对的是

# $

"B=:7# #:<1 $)<$ %:<#* &8*#

0<#8 1:*#9

$ 2)<A

1

6""#$&01 B"$12

:"%02 F"$&

"例$# 若6B" 分子的中心原子6 上没有未用于形成共价键的

孤电子对!根据价层电子对互斥理论!下列说法正确的是 # $

6"若"M#!则分子的空间结构为Q 形

B"若"M$!则分子的空间结构为三角锥形

:"若"M1!则分子的空间结构为四面体形

F"以上说法都不正确

"例1# #GH.+24.教材改编题$下列分子或离子的Q8S+G 模

型为四面体形而分子或离子的立体构型为Q 形的是 # $

6")@$ B"+<$

:"<$*A F"*@#

"例2# 下列描述中正确的是 # $

":*# 和8*# 均为直线形分子

#:7*9

$ 的空间结构为平面三角形

$)<$ 的Q8S+G模型为四面体形

%:<$:<$ 和<:<* 中碳原子上均无孤电子对

&:<1%<#* 的键角均为!4K[#3`

6""# B"#$ :"$% F""%&

"微拓展#

分子结构的测定

分子结构最好在接近绝对零度的温度下测

定!因为随着温度升高!分子转动也增加"量子

力学和半经验方法的分子模拟计算可以得出分

子形状!固态分子的结构也可通过R 射线晶体学

测定"

"微点拨#

利用价层电子对互斥理论判断分子或离子

的空间结构解题思路

"微点拨#

应用价层电子对互斥模型的注意事项

运用价层电子对互斥模型能够较好地解释

和判断许多共价分子的空间结构"但应注意以

下两点&

#!$过渡元素形成的化合物!一般不能用价

层电子对互斥模型判断其分子或离子的空间结

构"

##$运用价层电子对互斥模型判断分子或离

子的空间结构!关键是判断中心原子的价电子对

数!而中心原子3键电子对的判断有时也很重

要"如6B' 型分子或离子!6 一般是中心原子!

如:8#%)*#%*@# 的中心原子分别是:%)%*!但

)*# 分子的中心原子不是* 而是)" 同样!

<:) 分子的中心原子是:!而<:7* 分子的中心

原子是* 而不是:7"

#$$对于不符合6B' 型分子或离子的!且已知

结构的判断价电子对的方法&

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利用其电子式或结构

#"

综合提升

"例%# 按要求回答下列问题&

#!$用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的立体构型"

")<9

# ) #BB>$ )

$:<:7$ ) %8I@1 )

&)*9

$ ) 0:*#9

$ )

18*#9$ ) 28*#91 "

##$:<1 分子中</:/< 的键角为!4K[#3`!)<$ 分子中</

)/< 的键角为!45[!<#* 分子中</*/< 的键角为!42["从价层

电子对互斥理论分析导致这三种分子键角差异的原因是

"

#$$科学家研制出可望成为高效火箭推进剂的)#)*#$$!如图所

示"

)

)*# )* )*#

555

#

该分子中)/)/) 键角小于!4K"2[的原因是 "

式判断!如)#<1!电子式为<0)

..

..

<

0)

..

..

<

0<!结构

式为<6)

5

<

6

5

)

<

6< !)原子上有!对孤电子对!$

个3键!故)原子的价电子对数为1"

"微拓展#

计算价电子对数的另一种方法

对于6B' 型分子或离子!其中心原子上价

电子对数"的计算方法&

"M!

##中心原子的价电子数A每个配位原

子提供的价电子数O'a电荷数$"

需要注意&

!"作为配位原子#与中心原子结合的原子$!卤

素原子和氢原子提供!个电子!氧%硫等第-6族元

素的原子不提供电子"

#"作为分子!电荷数为4"

$"若为阳离子!则减去所带的电荷数!如

)<A

1 !"M!

##2A!O19!$M1"

1"若为阴离子!则加上所带的电荷数!如

:7*9

$ !"M!

##5A!$M1"

2"若价电子数出现奇数时!可把这个单电子

当作孤电子对看待

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$ "

!"下列有关价层电子对互斥理论的描述正确的是 # $

6"价层电子对就是3键电子对

B"孤电子对数由分子式来确定

:"分子的空间结构是价层电子对互斥的结果

F"孤电子对数等于4键数

#"用价层电子对互斥理论#Q8S+G$可以预测许多分子或离

子的空间结构!有时也能用来推测键角大小!下列判断错

误的是 # $

6"8*#%:8#%<V都是直线形的分子

B"B@$ 键角为!#4[

:"B@$%8*$ 都是平面三角形的分子

F"+:7$%)<$ 都是三角锥形的分子

$"以下分子或离子的结构为正四面体形!且键角为!4K[#3`

的是 # $

":<1 #)<A

1 $:<$:7 %+1 &8*#9

1

6""#$ B""#%

:""#& F""%&

1"下列叙述正确的是 # $

6"+1 和:*# 分子中都只含有共价键

B"::71 和)<$ 的分子的立体结构都是正四面体形

:"B@$ 分子中各原子均达到3=9 稳定结构

F"甲烷的结构式为

5

5

:

<

<

<6 6< !它是对称的平面形分子

2"#!$三原子分子常见的立体结构有 形#如:*#$

和 形#如<#*$"

##$四原子分子常见的立体结构有 形和

形!如甲醛#<:<*$分子呈 形!键角约为 )氨分子呈 形!键角为 )另外需要注意!

特殊的白磷#+1$分子呈 形!键角为 "

#$$五原子分子最常见的空间构型为 形!如常见

的:<1 键角为

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第""

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课""

时"""

杂""

化"

轨""

道"

理""

论""

简"

介""

学习目标 学科素养

知道杂化轨道理论的基本内容!能根据杂化轨道理论确定简单分子的空间结构!

能判断中心原子的杂化轨道类型" 宏观辨识与微观探析 ##

第

二

章

分

子

结

构

与

性

质

!"用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成

在形成:<1 分子时!碳原子的一个 轨道和三个 轨道发生

混杂!形成1个能量相等的 杂化轨道"1个 杂化轨道分别与1

个< 原子的!-轨道重叠形成1个:/< 键!所以1个:/< 键是

等同的"

#"杂化轨道的形成及其特点

$"杂化轨道类型及其空间结构

#!$-/$ 杂化轨道 -/$ 杂化轨道是由 个-轨道和 个/轨道杂化形成的"-/$

杂化轨道间的夹角是!4K[#3`!空间结构为 #如下图所

示$"

##$-/# 杂化轨道 -/# 杂化轨道是由 个-轨道和 个/轨道杂化而成的"-/#

杂化轨道间的夹角是 !呈 #如下图所示$"

#$$-/杂化轨道 -/杂化轨道是由 个-轨道和 个/轨道杂化而成的"-/

杂化轨道间的夹角是 !呈 #如下图所示$"

#1$Q8S+G模型与中心原子的杂化轨道类型

"微点拨#

轨道杂化与杂化轨道

在形成分子的过程中!由于原子间的相互影

响!若干类型不同而能量相近的原子轨道相互混

杂!重新组合形成一组能量相等%成分相同的新

轨道!这一过程称为轨道杂化"经过轨道杂化所

形成的新的原子轨道称为杂化轨道"

"微思考#

!"孤立的原子能发生杂化吗(

"微思考#

#"杂化后轨道数目和形状是否有变化(

"微思考#

$"某原子的#-轨道与$/轨道能否形成-/# 杂

化轨道(

"微点拨#

B@$ 分子的形成过程

硼原子的电子排布式为!-##-##/!

$!硼原子

的!个#-电子激发到!个空的#/轨道中!使硼

原子的电子排布式变为!-##-!

#/!

$#/!

%"硼原子

的#-轨道和#个#/轨道混杂成$个-/# 杂化轨

道!硼原子的$个-/# 杂化轨道分别与$个氟原

子的#/轨道重叠形成$个-/#9/3键!由于$

个-/# 杂化轨道在同一个平面上!而且夹角为

!#4[!所以B@$ 分子具有平面三角形结构#如图

所示$"

"微点拨#

气态B=:7# 分子的形成过程

铍原子的电子排布式是!-##-#!B=的!个

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#-

#$

杂化轨道类型 Q8S+G模型 典型分子 空间结构

-/ :*# 直线形

-/# 8*$

-/# 8*#

-/$ :<1

-/$ )<$

-/$ <#*

中心原子轨道杂化类型的判断

#!$根据杂化轨道数目判断

杂化轨道只能用于形成3键或者用来容纳未参与成键的孤电子

对!而两个原子之间只能形成一个3键!故有下列关系&杂化轨道数目 M价层电子对数目M3键电子对数目A中心原子的孤电子对数目!再

由杂化轨道数目确定杂化类型"

杂化轨道数目 # $ 1

杂化类型

##$根据杂化轨道的空间分布判断

"若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形!则中心原子

发生 杂化"

#若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形!则中心原子发生

杂化"

$若杂化轨道在空间的分布呈直线线!则中心原子发生 杂化"

#$$根据杂化轨道之间的夹角判断

"若杂化轨道之间的夹角为!4K[#3`!则中心原子发生 杂化"

#若杂化轨道之间的夹角为!#4[!则中心原子发生 杂化"

$若杂化轨道之间的夹角为!34[!则中心原子发生 杂化"

#1$利用等电子原理判断

所含原子数目相同%价电子数目相同的微粒互为等电子体"等电

子体具有相似的结构特征!一般来说等电子体的中心原子的杂化类型

相同"对于结构模糊或复杂的分子%离子!可将其转化成熟悉的等电子

体!然后进行判断"如)*A

# 与:*# 互为等电子体!而:*# 的中心原

子碳原子为-/杂化!则)*A

# 的中心原子氮原子为-/杂化"

电子激发进入空的#/轨道!B=原子上的#-轨道

与!个#/轨道经过杂化形成#个-/杂化轨道!分

别与#个氯原子的$/轨道重叠形成#个-/9/3

键"由于杂化轨道间的夹角为!34[!所以形成的

B=:7# 分子的立体构型是直线形#如图所示$"

"微点拨#

!"杂化轨道为使相互间的排斥力最小!故在

空间取最大夹角分布!不同的杂化轨道伸展方向

不同"

#"杂化轨道只用于形成3键或用于容纳未

参与成键的孤电子对"

$"未参与杂化的/轨道可用于形成4键"

1"双原子分子不存在杂化过程"

"微思考#

1"判断正误!正确的打*=+!错误的打*O+"

#!$中心原子形成$条杂化轨道的分子!其

中心原子一定采取-/# 杂化" # $

##$)<$ 为三角锥形!)发生-/# 杂化"

# $

#$$只要分子的空间结构为平面三角形!中

心原子均采用-/# 杂化" # $

#1$苯中键角为!#4[!则苯中: 发生-/# 杂

化" # $

#2$甲醛和甲烷中碳原子均发生-/$ 杂化"

# $

"微思考#

2"试用等电子原理分别推断)9

$ %VA

$ %*$%

<#@A 中心原子的杂化类型及分子或离子的空间

构型"

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#%

第

二

章

分

子

结

构

与

性

质

杂化轨道理论和杂化轨道类型

"例!# 以下有关杂化轨道的说法中正确的是 # $

6"-/$ 杂化轨道中轨道数为1!且1个杂化轨道能量相同

B"杂化轨道既可能形成3键!也可能形成4键

:"杂化轨道不能容纳孤电子对

F"-/# 杂化轨道最多可形成#个3键

"例## 下列对乙烯分子中化学键的分析正确的是 # $

6"-/# 杂化轨道形成3键%未杂化的#/轨道形成4键

B"-/# 杂化轨道形成4键%未杂化的#/轨道形成3键

:":%< 之间是-/# 杂化轨道形成的3键!:%:之间只有未能参加

杂化的#/轨道形成的4键

F":%:之间是-/# 杂化轨道形成的3键!:%< 之间是未能参加杂

化的#/轨道形成的4键

中心原子轨道杂化类型的判断

"例$# ##GH.+$K.教材改编题$$下列分子的中心原子杂化轨

道类型为-/$ 的是 # $

6"8*# B"<#8

:":8# F"B@$

"例1# 下列一组粒子中心原子杂化轨道类型相同!分子#或离

子$的键角不相同的是 # $

6"::71%8I:71%8I<1 B"<#8=%)@$%:<1

:"B:7$%)<$%:*# F"J=*$%B@$%<$*A

利用杂化轨道理论判断分子或离子的空间构型

"例2# 下列分子中中心原子的杂化方式和分子的空间结构均正

确的是 # $

6":#<#&-/#%直线形 B"8*#91 &-/$%三角锥形

:"<$*A &-/$%Q 形 F"B@$&-/#%平面三角形

综合提升

"例%# 试回答下列问题&

#!$利用价层电子对互斥理论推断下列分子或离子的立体构型&

8=*$ )8:7# )

)*A

# ))*9

# )

<:<* )<:) "

##$利用价电子对互斥理论推断键角的大小&

"甲醛中</:/<的键角 !#4[#填*)+*#+或*M+!下同$)

#8;B># 分子中B>/8;/B>的键角 !#4[)

$+:7$ 分子中!:7/+/:7的键角 !4K"2["

#$$:<$:< 1:<:**< 中:原子杂化方式有 "

"微点拨#

有机物中碳原子杂化类型的判断&饱和碳原

子采取-/$ 杂化!连接双键的碳原子采取-/# 杂

化!连接三键的碳原子采取-/杂化"

"微思考#

%"分析乙醛中碳原子的杂化轨道类型"

"微思考#

5":7*9 %:7*9

# %:7*9

$ %:7*9

1 中!中心原子

:7都是以-/$ 杂化轨道方式与* 原子成键!则

:7*9 的空间结构是 ):7*9

# 的空间结构

是 ):7*9

$ 的空间结构是 )

:7*9

1 的空间结构是 "

"微点拨#

对熟悉结构的分子或离子!写出其结构式直接

判断价电子对数!从而判断杂化轨道类型"如

:<$:<1:<# 分子中碳原子的杂化类型的判断!

:<$:<1:<# 的结构式为<6:

5

5

<

<

"

6

5

:

<

#

1

5

:

<

$

6< !

其中"号碳价电子对数为1!碳原子采用-/$ 杂化!

#%$号碳原子价电子对数为$!碳原子均采用-/#

杂化

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