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第一單元原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)核心知識點回顧原子結(jié)構(gòu)的研究圍繞核外電子排布規(guī)律(構(gòu)造原理、泡利原理、洪特規(guī)則)與元素性質(zhì)遞變(電離能、電負(fù)性)展開。能層、能級的填充遵循構(gòu)造原理;電離能反映原子失電子難度,電負(fù)性體現(xiàn)原子得電子能力,二者共同決定元素的金屬性、非金屬性及化合價。練習(xí)題及解析例題1:電子排布與軌道表示題目:寫出基態(tài)鐵原子(Fe,原子序數(shù)26)的電子排布式與價電子的軌道表示式。解析:根據(jù)構(gòu)造原理,電子填充順序為$\boldsymbol{1s\to2s\to2p\to3s\to3p\to4s\to3d}$。鐵原子的核外電子數(shù)為26,因此電子排布式為$\boldsymbol{1s^22s^22p^63s^23p^64s^23d^6}$(或簡化為$\boldsymbol{[Ar]4s^23d^6}$)。價電子為最外層(4s)與次外層d電子(3d),軌道表示式需體現(xiàn)泡利原理(自旋相反)與洪特規(guī)則(等價軌道先分占、后成對):4s軌道(1個軌道):$\boldsymbol{\uparrow\downarrow}$(全滿,更穩(wěn)定);3d軌道(5個等價軌道):前4個軌道各1個電子(自旋平行),第5個軌道容納第6個電子(自旋相反),即$\boldsymbol{\uparrow\downarrow}\\\boldsymbol{\uparrow}\\\boldsymbol{\uparrow}\\\boldsymbol{\uparrow}\\\boldsymbol{\uparrow}$。例題2:電離能的應(yīng)用題目:某主族元素的逐級電離能(單位:kJ/mol)為:$I_1=578$、$I_2=1817$、$I_3=2745$、$I_4=____$。該元素最可能的化合價是()A.+1B.+2C.+3D.+4解析:電離能的突變點反映電子層(或亞層)的穩(wěn)定性變化。觀察數(shù)據(jù),$I_4$遠(yuǎn)大于$I_3$,說明失去3個電子后,原子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(如全滿、半滿),再失電子難度劇增。因此該元素易失去3個電子,化合價為$\boldsymbol{+3}$,選C。例題3:電負(fù)性與化學(xué)鍵類型題目:結(jié)合電負(fù)性(Al:1.61,Cl:3.16,Na:0.93,H:2.20),判斷化合物$\boldsymbol{AlCl_3}$、$\boldsymbol{NaCl}$、$\boldsymbol{HCl}$的化學(xué)鍵類型,并分析$\boldsymbol{AlCl_3}$與$\boldsymbol{NaCl}$鍵型不同的原因。解析:化學(xué)鍵類型由電負(fù)性差值($\boldsymbol{\Delta\chi}$)判斷:$\Delta\chi>1.7$為離子鍵,否則為共價鍵。$\boldsymbol{NaCl}$:$\Delta\chi=3.16-0.93=2.23>1.7$,離子鍵(Na?與Cl?通過靜電作用結(jié)合)。$\boldsymbol{HCl}$:$\Delta\chi=3.16-2.20=0.96<1.7$,共價鍵(H與Cl通過共用電子對結(jié)合)。$\boldsymbol{AlCl_3}$:$\Delta\chi=3.16-1.61=1.55<1.7$,共價鍵(雖為金屬與非金屬,但電負(fù)性差值小,電子對偏向Cl但未完全轉(zhuǎn)移,形成共價鍵,因此$\boldsymbol{AlCl_3}$為分子晶體)。第二單元分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)核心知識點回顧分子結(jié)構(gòu)的研究圍繞共價鍵類型(σ/π鍵、極性鍵/非極性鍵)、分子構(gòu)型(價層電子對互斥理論、雜化軌道理論)、分子間作用力(氫鍵、范德華力)展開。價層電子對互斥理論通過“價層電子對數(shù)(成鍵+孤電子對)”判斷構(gòu)型;雜化軌道理論解釋鍵的形成與分子構(gòu)型的關(guān)系。練習(xí)題及解析例題1:價層電子對互斥理論題目:判斷$\boldsymbol{SO_2}$分子的立體構(gòu)型,計算中心S原子的價層電子對數(shù)、孤電子對數(shù)。解析:價層電子對數(shù)公式:$\boldsymbol{\text{價層電子對數(shù)}=\text{成鍵電子對數(shù)}+\text{孤電子對數(shù)}}$。成鍵電子對數(shù):S與2個O形成σ鍵,故為$\boldsymbol{2}$。孤電子對數(shù):中心S的價電子數(shù)為6(ⅥA族),與O成鍵時,O作為配位原子不提供電子(O的價電子數(shù)為6,成鍵后達(dá)穩(wěn)定結(jié)構(gòu))。因此孤電子對數(shù)$=\frac{6-2\times2}{2}=\boldsymbol{1}$(“2×2”表示2個O各與S共用2個電子,形成雙鍵)。價層電子對數(shù)$=2+1=3$,價層電子對構(gòu)型為平面三角形;由于存在1對孤電子對,分子構(gòu)型為V形(角形)。例題2:雜化軌道類型判斷題目:指出下列分子中心原子的雜化類型:①$\boldsymbol{CH_4}$②$\boldsymbol{BF_3}$③$\boldsymbol{H_2O}$。解析:雜化類型由價層電子對數(shù)決定:$\boldsymbol{CH_4}$:C的價層電子對數(shù)$=4$(4個σ鍵,無孤電子對),故為$\boldsymbol{sp^3}$雜化(正四面體構(gòu)型)。$\boldsymbol{BF_3}$:B的價層電子對數(shù)$=3$(3個σ鍵,無孤電子對,B的價電子數(shù)為3,3個F各提供1個電子,共$3+3=6$,$6/2=3$),故為$\boldsymbol{sp^2}$雜化(平面三角形)。$\boldsymbol{H_2O}$:O的價層電子對數(shù)$=4$(2個σ鍵,孤電子對數(shù)$=\frac{6-2\times1}{2}=2$),故為$\boldsymbol{sp^3}$雜化(V形,因2對孤電子對壓縮鍵角)。例題3:氫鍵對沸點的影響題目:解釋$\boldsymbol{H_2O}$的沸點遠(yuǎn)高于$\boldsymbol{H_2S}$的原因(O、S同主族,$\boldsymbol{H_2S}$相對分子質(zhì)量更大)。解析:分子間作用力包括范德華力和氫鍵。范德華力隨相對分子質(zhì)量增大而增強(qiáng),但$\boldsymbol{H_2O}$分子間存在氫鍵(O的電負(fù)性大,H與O相連后帶正電,可與另一個$\boldsymbol{H_2O}$分子的O形成氫鍵),而$\boldsymbol{H_2S}$分子間僅存在范德華力。氫鍵強(qiáng)度遠(yuǎn)大于范德華力,因此$\boldsymbol{H_2O}$的分子間作用力更強(qiáng),沸點更高。第三單元晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)核心知識點回顧晶體的本質(zhì)是粒子(原子、離子、分子)的周期性排列。晶胞是晶體的基本重復(fù)單元,通過“均攤法”可計算晶胞中粒子數(shù);四種晶體類型(離子、分子、原子、金屬)的性質(zhì)由粒子間作用力(離子鍵、共價鍵、分子間作用力、金屬鍵)決定。練習(xí)題及解析例題1:晶胞粒子數(shù)的均攤法計算題目:如圖為$\boldsymbol{NaCl}$的晶胞結(jié)構(gòu),計算一個晶胞中含有的$\boldsymbol{Na^+}$和$\boldsymbol{Cl^-}$數(shù)目。解析:均攤法規(guī)則:頂點粒子占$\boldsymbol{1/8}$,棱上占$\boldsymbol{1/4}$,面上占$\boldsymbol{1/2}$,內(nèi)部占$\boldsymbol{1}$。$\boldsymbol{Cl^-}$的位置:頂點(8個)、面心(6個)。數(shù)目$=8\times\frac{1}{8}+6\times\frac{1}{2}=1+3=\boldsymbol{4}$。$\boldsymbol{Na^+}$的位置:棱上(12個)、體心(1個)。數(shù)目$=12\times\frac{1}{4}+1\times1=3+1=\boldsymbol{4}$。因此,一個$\boldsymbol{NaCl}$晶胞中含4個$\boldsymbol{Na^+}$和4個$\boldsymbol{Cl^-}$,化學(xué)式為$\boldsymbol{NaCl}$。例題2:晶體熔點比較題目:比較晶體熔點:①金剛石②$\boldsymbol{NaCl}$③干冰($\boldsymbol{CO_2}$)④銅($\boldsymbol{Cu}$)。解析:晶體熔點由粒子間作用力強(qiáng)度決定:金剛石(原子晶體):共價鍵結(jié)合,鍵能極大,熔點最高。銅(金屬晶體):金屬鍵結(jié)合,熔點較高(金屬鍵強(qiáng)度與離子電荷、半徑有關(guān),Cu的金屬鍵較強(qiáng))。$\boldsymbol{NaCl}$(離子晶體):離子鍵結(jié)合,熔點較高,但弱于原子晶體和部分金屬晶體。干冰(分子晶體):分子間作用力(范德華力)結(jié)合,熔點最低。因此熔點順序:$\boldsymbol{金剛石>銅>NaCl>干冰}$(實際熔點:金剛石>3500℃,銅1083℃,NaCl801℃,干冰-56.6℃)。例題3:晶胞密度計算題目:某金屬晶體為面心立方堆積,晶胞邊長為$a\\text{pm}$,摩爾質(zhì)量為$M\\text{g/mol}$,阿伏加德羅常數(shù)為$N_A$,求晶體密度(單位:$\text{g/cm}^3$)。解析:面心立方晶胞中,金屬原子數(shù)(均攤法):$8\times\frac{1}{8}+6\times\frac{1}{2}=\boldsymbol{4}$。晶胞體積:$V=(a\times10^{-10}\\text{cm})^3=a^3\times10^{-30}\\text{cm}^3$($1\\text{pm}=10^{-10}\\text{cm}$)。晶胞質(zhì)量:$m=\frac{4M}{N_A}\\text{g}$(4個原子的總質(zhì)量)。密度:$\rho=\frac{m}{V}=\frac{\frac{4M}{N_A}}{a^3\times10^{-30}}=\boldsymbol{\frac{4M\times10^{30}}{N_A\cdota^3}\\text{g/cm}^3}$??偨Y(jié)與學(xué)習(xí)建議選修三的學(xué)習(xí)需緊扣“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的核心邏輯,從原子、分子到晶體,層層遞進(jìn)理解粒子間的相互作用:1.模型化理
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