考點(diǎn)16晶體的類型與性質(zhì)
1. 復(fù)習(xí)重點(diǎn)
1.離子晶體、分子晶體、原子晶體和金屬晶體組成粒子,粒子間作用力、熔沸點(diǎn)、硬度、導(dǎo)電性;
2.影響晶體熔點(diǎn)和沸點(diǎn)的因素;
3.分子間作用力及其對物質(zhì)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等物理性質(zhì)的影響。
2.難點(diǎn)聚焦
(2)晶體類型及性質(zhì)比較
晶體類型
離子晶體
原子晶體
分子晶體
組成晶體的粒子
陽離子和陰離子
原子
分子
組成晶體粒子間的相互作用
離子鍵
共價(jià)鍵
范德華力(有的還有氫鍵)
典型實(shí)例
NaCl
金剛石、晶體硅、SiO2、SiC
冰(H2O)、干冰(CO2)
晶
體
的
物
理
特
性
熔點(diǎn)、沸點(diǎn)
熔點(diǎn)較高、沸點(diǎn)高
熔、沸點(diǎn)高
熔、沸點(diǎn)低
導(dǎo)熱性
不良
不良
不良
導(dǎo)電性
固態(tài)不導(dǎo)電,熔化或溶于水能導(dǎo)電
差
差
機(jī)械加工
性能
不良
不良
不良
硬度
略硬而脆
高硬度
硬度較小
(3)化學(xué)鍵與分子間作用力的比較
化學(xué)鍵
分子間力
概念
相鄰的兩個(gè)或多個(gè)原子間強(qiáng)烈的相互作用
物質(zhì)的分子間存在的微弱的相互作用
范圍
分子內(nèi)或某些晶體內(nèi)
分子間
能量
鍵能一般為:120~800 kJ?mol-1
約幾個(gè)至數(shù)十個(gè)kJ?mol-1
性質(zhì)影響
主要影響分子的化學(xué)性質(zhì)
主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)
(4)晶體性質(zhì)的比較:比較晶體的硬度大小、熔沸點(diǎn)高低等物理性質(zhì)的依據(jù)是:
(5)非極性分子和極性分子
分子空間構(gòu)型對稱,正負(fù)電荷重心重合的分子叫非極性分子。
分子空間構(gòu)型不對稱,正負(fù)電荷重心不重合的分子叫極性分子。
(6)共價(jià)鍵與離子鍵之間沒有絕對的界限
3.例題精講
[例1](
A. 光氣() B. 六氟化硫
C. 二氟化氙 D. 三氟化硼
分析:從光氣的結(jié)構(gòu)式可以看出各原子最外層都滿足8電子結(jié)構(gòu),應(yīng)選A。
硫最外層有6個(gè)電子,氟已然形成8個(gè)電子,分別形成共價(jià)的二氟化物,六氟化物后,最外層必然超過8個(gè)電子。
中B原子最外層只有6個(gè)電子,可見是一種“缺電子化合物”。
[例2] 下圖是晶體結(jié)構(gòu)的示意圖:(1)若用 ,請將位置表示出來;(2)每個(gè)周圍與它最接近且距離相等的有 個(gè)。
分析:解答此類問題常用的是“分割法”――從晶體中分出最小的結(jié)構(gòu)單元,或?qū)⒆钚〉慕Y(jié)構(gòu)單元分成若干個(gè)面。
答案:12
x―平面
y―平面
z―平面
[例3] 在金剛石結(jié)構(gòu)中,碳原子與共價(jià)鍵數(shù)目之比 。
分析:取一結(jié)構(gòu)單元,1個(gè)C原子連4條鍵,一條鍵為二個(gè)原子所共用,為每個(gè)C原子只提供,所以C原子與鍵數(shù)目之比:
答案:
[例4] 如下圖,是某晶體最小的結(jié)構(gòu)單元,試寫出其化學(xué)式。
分析:此題采用延伸法:
頂點(diǎn)上的原子,被8個(gè)晶體所共用,對每一個(gè)晶體只提供
棱邊上的原子,被4個(gè)晶體所共用,對每一個(gè)晶體只提供
面心上的原子,被2個(gè)晶體所共用,對每一個(gè)晶體只提供
體心上的原子,被1個(gè)晶體所共用,對每一個(gè)晶體只提供1
據(jù)此:
化學(xué)式為
[例5] 下圖是超導(dǎo)化合物----鈣鈦礦晶體中最小重復(fù)單元(晶胞)的結(jié)構(gòu)。請回答:
(1)該化合物的化學(xué)式為 。
(2)在該化合物晶體中,與某個(gè)鈦離子距離最近且相等的其他鈦離子共有 個(gè)。
(3)設(shè)該化合物的式量為M,密度為ag/cm3,阿伏加德羅常數(shù)為NA,則晶體中鈣離子與鈦離子之間的最短距離為 。
解析:(1)這個(gè)晶胞對位于頂點(diǎn)上的每個(gè)鈦原子占有的份額為1/8,所以,它單獨(dú)占有的鈦原子個(gè)數(shù)為8×1/8=1個(gè);它對位于棱上的每個(gè)氧原子占有的份額為1/4,所以,它單獨(dú)占有的氧原子個(gè)數(shù)為12×1/4=3個(gè);它全部擁有體內(nèi)的那一個(gè)鈣原子,所以,該晶胞中單獨(dú)占有的鈦原子、氧原子和鈣原子的個(gè)數(shù)分別為:1、3、1;所以,該化合物的化學(xué)式為CaTiO3。
(2)鈦位于立方體的頂點(diǎn)上,與一個(gè)鈦離子距離最近的鈦離子是與它共棱的。從上面立方晶胞進(jìn)行堆積的圖2和圖3可以看出,在X軸或Y軸或Z軸上,與它共棱的離子都是二個(gè),所以,共6個(gè)。
(3)這是個(gè)綜合性較大的習(xí)題。設(shè)這種立方晶胞的邊長是b,那么,鈣離子與鈦離子之間
的距離是體對角線的一半,即。
下面求b。因?yàn)槊總(gè)立方體的體積為b3,而NA個(gè)這樣的立方體堆積到一起就是1mol晶體,其質(zhì)量為Mg,其體積為Mg/ag/cm3=M/a cm3。所以,NA?b3=M/a cm3,所以,,
所以,題中所求距離為 。
4.實(shí)戰(zhàn)演練
考點(diǎn)15化學(xué)鍵 非極性分子和極性分子(下)
考點(diǎn)15化學(xué)鍵 非極性分子和極性分子(上)
1. 復(fù)習(xí)重點(diǎn)
1.化學(xué)鍵、離子鍵、共價(jià)鍵的概念和形成過程及特征;
2.非極性共價(jià)鍵、極性共價(jià)鍵,非極性分子、極性分子的定義及相互關(guān)系。
2. 難點(diǎn)聚焦
一.化學(xué)鍵:
1.概念:化學(xué)鍵:相鄰的原子之間強(qiáng)烈的相互作用.
離子鍵(有電子轉(zhuǎn)移)
②陰、陽離子間的相互結(jié)合: (無電子轉(zhuǎn)移)
(5)成鍵原因:
①原子相互作用,得失電子形成穩(wěn)定的陰、陽離子;
②離子間吸引與排斥處于平衡狀態(tài);
③體系的總能量降低。
(6)存在:離子化合物中一定存在離子鍵,常見的離子化合物有強(qiáng)堿、絕大多數(shù)鹽(PbCl2/Pb(CH3COO)2等例外),強(qiáng)的金屬的氧化物,如:Na2O/Na2O2/K2O/CaO/MgO等。
三.電子式:
1.概念:由于在化學(xué)反應(yīng)中,一般是原子的最外層電子發(fā)生變化,所以,為了簡便起見,我們可以在元素符號(hào)周圍用小黑點(diǎn)(或×)來表示原子的最外層電子。這種式子叫做電子式
例如:
2.離子化合物的電子式表示方法:
在離子化合物的形成過程中,活潑的金屬離子失去電子變成金屬陽離子,活潑的非金屬離子得到電子變成非金屬陰離子,然后陰陽離子通過靜電作用結(jié)合成離子鍵,形成離子化合物。所以,在離子化合物的電子式中由陽離子和帶中括號(hào)的陰離子組成且簡單的陽離子不帶最外層電子,而陰離子要標(biāo)明最外層電子多少。
如:
3.離子化合物的形成過程:
注:①不是所有的離子化合物在形成過程中都有電子的得失,如NH4+與Cl-結(jié)合成NH4Cl的過程。
②對于離子化合物化學(xué)式不等于分子式,在離子化合物中不存在分子,如NaCl的晶體結(jié)構(gòu)為:
在這個(gè)結(jié)構(gòu)中Na+和Cl-的個(gè)數(shù)比為1:1,所以氯化鈉的化學(xué)式為NaCl。
四.共價(jià)鍵:
1.概念:原子之間通過共用電子所形成的相互作用。
2.成鍵粒子:原子
3.成鍵性質(zhì):共用電子對兩原子的電性作用
4.成鍵條件:同種非金屬原子或不同種非金屬原子之間,且成鍵的原子最外層電子未達(dá)到飽和狀態(tài)
5.成鍵原因:①通過共用電子對,各原子最外層電子數(shù)目一般能達(dá)飽和,由不穩(wěn)定變穩(wěn)定;②兩原子核都吸引共用電子對,使之處于平衡狀態(tài);③原子通過共用電子對形成共價(jià)鍵后,體系總能量降低。
6.存在范圍:
①非金屬單質(zhì)的分子中(除稀有氣體外):如O2/F2/H2/C60
②非金屬形成的化合物中,如SO2/CO2/CH4/H2O2/CS2
③部分離子化合物中,如Na2SO4中的SO42-中存在共價(jià)鍵,NaOH的OH-中存在共價(jià)鍵,NH4Cl中的NH4+存在共價(jià)鍵
五.共價(jià)化合物的電子式表示方法:
在共價(jià)化合物中,原子之間是通過共用電子對形成的共價(jià)鍵的作用結(jié)合在一起的,所以本身沒有陰陽離子,因此不會(huì)出現(xiàn)陰陽離子和中括號(hào)
如:
共價(jià)化合物的形成過程:
六、極性鍵和非極性鍵:
共價(jià)鍵根據(jù)成鍵的性質(zhì)分為非極性共價(jià)鍵和極性共價(jià)鍵。
1.極性鍵:
不同種原子,對成鍵電子的吸引能力不同,共用電子對必然偏向吸引電子能力強(qiáng)(即電負(fù)性大)的原子一方,使該原子帶部分負(fù)電荷(δ-),而另一原子帶部分正電荷(δ+)。這樣,兩個(gè)原子在成鍵后電荷分布不均勻,形成有極性的共價(jià)鍵。
(1)不同種元素的原子形成的共價(jià)鍵叫極性共價(jià)鍵,簡稱極性鍵。
(2)形成條件:不同非金屬元素原子間配對(也有部分金屬和非金屬之間形成極性鍵)。
(3)存在范圍:氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物、酸根、氫氧要、有機(jī)化合物。
2.非極性共價(jià)鍵:
(1)定義:(同種元素的原子)兩種原子吸引電子能力相同,共用電子對不偏向任何一方,成鍵的原子不顯電性,這樣的共價(jià)鍵叫非極性鍵。簡稱非極性鍵。
(2)形成條件:相同的非金屬元素原子間電子配對
(3)存在范圍:非金屬單質(zhì)(稀有氣體除外)及某些化合物中,如
H2、N2、O2、H2O2中的O-O鍵、Na2O2中的O-O鍵。
3.物質(zhì)中化學(xué)鍵的存在規(guī)律:
(1)離子化合物中一定有離子鍵,可能還有共價(jià)鍵。簡單離子組成的離子化合物中只有離子鍵,如MgO、NaCl等,復(fù)雜離子(原子團(tuán))組成的離子化合物中既有離子鍵又有共價(jià)鍵,既有極性共價(jià)鍵,又有非極性共價(jià)鍵。如:
只含有離子鍵:MgO、NaCl、MgCl2
含有極性共價(jià)鍵和離子鍵:NaOH、NH4Cl、Na2SO4
含有非極性共價(jià)鍵和離子鍵:Na2O2、CaC2、Al2C3等
(2)共價(jià)化合物中只有共價(jià)鍵,一定沒有離子鍵。
(3)在非金屬單質(zhì)中只有共價(jià)鍵:
(4)構(gòu)成稀有氣體的單質(zhì)分子,由于原子已達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),在這些原子分子中不存在化學(xué)鍵。
(5)非金屬元素的原子之間也可以形成離子鍵,如NH4Cl
4.化學(xué)鍵強(qiáng)弱的比較:
(1)離子鍵:離子鍵強(qiáng)弱的影響因素有離子半徑的大小的離子所帶電荷的多少,既離子半徑越小,所帶電荷越多,離子鍵就越強(qiáng)。離子鍵的強(qiáng)弱影響物質(zhì)的熔沸點(diǎn)、溶解性,其中離子鍵越強(qiáng),熔沸點(diǎn)越高。如:離子化合物AlCl3與NaCl比較,r(Al3+)<r(Na+),而陰離子都是Cl-,所以AlCl3中離子鍵比NaCl中離子鍵強(qiáng)。
(2)共價(jià)鍵:影響共價(jià)鍵強(qiáng)弱的因素有成鍵原子半徑和成鍵原子共用電子對數(shù),成鍵原子半徑越小,共用電子對數(shù)目越多,共價(jià)鍵越穩(wěn)定、越牢固。例如:r(H)<r(Cl),所以H2比Cl2穩(wěn)定,N2中含有N≡N共價(jià)三鍵,則N2更穩(wěn)定。
3. 例題精講
[題型一]化學(xué)鍵類型、分子極性和晶體類型的判斷
[ 例1 ]下列各組物質(zhì)的晶體中,化學(xué)鍵類型相同、晶體類型也相同的是 [ ]
(A)SO2和SiO2 (B)CO2和H2 (C)NaCl和HCl (D)CCl4和KCl
[點(diǎn)撥]首先根據(jù)化學(xué)鍵、晶體結(jié)構(gòu)等判斷出各自晶體類型。A都是極性共價(jià)鍵,但晶體類型不同,選項(xiàng)B均是含極性鍵的分子晶體,符合題意。C NaCl為離子晶體,HCl為分子晶體
D中CCl4極性共價(jià)鍵,KCl離子鍵,晶體類型也不同。
規(guī)律總結(jié) 1、含離子鍵的化合物可形成離子晶體
2、含共價(jià)鍵的單質(zhì)、化合物多數(shù)形成分子晶體,少數(shù)形成原子晶體如金剛石、晶體硅、二氧化硅等。
3、金屬一般可形成金屬晶體
[例2]、.關(guān)于化學(xué)鍵的下列敘述中,正確的是( ).
(A)離子化合物可能含共價(jià)鍵 (B)共價(jià)化合物可能含離子鍵
(C)離子化合物中只含離子鍵 (D)共價(jià)化合物中不含離子鍵
[點(diǎn)撥]化合物只要含離子鍵就為離子化合物。共價(jià)化合物中一定不含離子鍵,而離子化合物中還可能含共價(jià)鍵。答案 A、D
[鞏固]下列敘述正確的是
A. P4和NO2都是共價(jià)化合物
B. CCl4和NH3都是以極性鍵結(jié)合的極性分子
C. 在CaO和SiO2晶體中,都不存在單個(gè)小分子
D. 甲烷的結(jié)構(gòu)式: ,是對稱的平面結(jié)構(gòu),所以是非極性分子
答案:C
題型二:各類晶體物理性質(zhì)(如溶沸點(diǎn)、硬度)比較
[例3]下列各組物質(zhì)中,按熔點(diǎn)由低到高排列正確的是( )
A O2 、I2 Hg B、CO2 KCl SiO2 C、Na K Rb D、SiC NaCl SO2
[點(diǎn)撥]物質(zhì)的熔點(diǎn)一般與其晶體類型有關(guān),原子晶體最高,離子晶體(金屬晶體)次之,分子晶體最低,應(yīng)注意汞常溫液態(tài)選B
[例4]碳化硅(SiC)的一種晶體具有類似金剛石的結(jié)構(gòu),其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三種晶體①金剛石、②晶體硅、③碳化硅中,它們的熔點(diǎn)從高到低的順序是
A. ①③② B. ②③① C. ③①② D. ②①③
[解析]由于題給的三種物質(zhì)都屬于原子晶體,而且結(jié)構(gòu)相似都是正四面體形的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),所以晶體的熔點(diǎn)有微粒間的共價(jià)鍵強(qiáng)弱決定,這里共價(jià)鍵強(qiáng)弱主要由鍵長決定,可近似地看作是成鍵原子的半徑之和,由于硅的原子半徑大于碳原子,所以鍵的強(qiáng)弱順序?yàn)镃―C>C―Si>Si―Si,熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)榻饎偸?gt;碳化硅>晶體硅。本題正確答案為A。
[題型三]成鍵原子最外層8電子結(jié)構(gòu)判斷,離子化合物、共價(jià)化合物電子式書寫判斷
[例5] 下列分子中所有原子都滿足最外層8電子結(jié)構(gòu)的是
A、光氣(COCl2) B、六氟化硫
C、二氟化氙 D、三氟化硼
[解析]光氣從結(jié)構(gòu)式可看出各原子最外層都是8電子結(jié)構(gòu),硫最外層6個(gè)電子,氙最外層已有8個(gè)電子分別形成二氟化物、六氟化物最外層電子數(shù)必超過8,硼最外層3個(gè)電子,分別與氟形成3個(gè)共價(jià)單鍵后,最外層只有6個(gè)電子。
[題型四]根據(jù)粒子、晶體的空間結(jié)構(gòu)推斷化學(xué)式,將掌握晶體結(jié)構(gòu)知識(shí)在新情境下進(jìn)行應(yīng)用。
[例6]第28屆國際地質(zhì)大會(huì)提供的資料顯示,海底有大量的天然氣水合物,可滿足人類 1000年的能源需要。天然氣水合物是一種晶體,晶體中平均每46個(gè)水分子構(gòu)建成8個(gè)籠,每個(gè)籠可容納五個(gè)CH4分子或1個(gè)游離H2O分子。根據(jù)上述信息,完成第1、2題:
(1).下列關(guān)于天然氣水合物中兩種分子極性的描述正確的是
A 兩種都是極性分子 B 兩種都是非極性分子
C CH4是極性分子,H2O是非極性分子 D H2O是極性分子,CH4是非極性分子
(2).若晶體中每8個(gè)籠只有6個(gè)容納了CH4分子,另外2個(gè)籠被游離H2O分子填充,則天然氣水合物的平均組成可表示為
ACH4?14H2O B CH4?8H2O C CH4?(23/3)H2O D CH4?6H2O
[點(diǎn)撥]晶體中8個(gè)籠只有6個(gè)容納CH4分子,另外2個(gè)籠被水分子填充,推出8個(gè)籠共有6個(gè)甲烷分子,46+2=48個(gè)水分子。答案(1)D(2)B
[例7]⑴中學(xué)化學(xué)教材中圖示了NaCl晶體結(jié)構(gòu),它向三維空間延伸得到完美晶體。NiO(氧化鎳)晶體的結(jié)構(gòu)與NaCl相同,Ni2+與最鄰近O2-的核間距離為a×10-8cm,計(jì)算NiO晶體的密度(已知NiO的摩爾質(zhì)量為74.7g/mol)。
⑵天然和絕大部分人工制備的晶體都存在各種缺陷,例如在某氧化鎳晶體中就存在如圖4-4所示的缺陷:一個(gè)Ni2+空缺,另有兩個(gè)Ni2+被兩個(gè)Ni3+所取代。其結(jié)果晶體仍呈電中性,但化合物中Ni和O的比值卻發(fā)生了變化。某氧化鎳樣品組成為Ni0.97O,試計(jì)算該晶體中Ni3+與Ni2+的離子數(shù)之比。
圖4-1
Ni2+―O2-離子數(shù)為:4×=(個(gè)),所以1molNiO晶體中應(yīng)含有
此結(jié)構(gòu)的數(shù)目為6.02×1023÷=12.04×1023(個(gè)),又因一個(gè)此結(jié)構(gòu)的體積為(a×10-8cm)3,所以1molNiO的體積應(yīng)為12.04×1023×(a×10-8cm)3,NiO的摩爾質(zhì)量為74.7g/mol,所以NiO晶體的密度為
⑵解法一(列方程):設(shè)1molNi0.97O中含Ni3+為xmol,Ni2+為ymol,則得
的化合物N5AsF6,下列敘述中錯(cuò)誤的是
A.N共有34個(gè)核外電子?
B.N中氮―氮原子間以共用電子對結(jié)合?
C.化合物N5AsF6中As化合價(jià)為+1?
D.化合物N5AsF6中F的化合價(jià)為-1
7.氫化銨(NH4H)與氯化銨的結(jié)構(gòu)相似,已知NH4H與水反應(yīng)有H2生成,下列敘述不正確的是?
A.NH4H是離子化合物,含有離子鍵和共價(jià)鍵?
B.NH4H溶于水,所形成的溶液顯堿性?
C.NH4H與水反應(yīng)時(shí),NH4H是氧化劑?
D.將NH4H固體投入少量水中,有兩種氣體產(chǎn)生
8.1998年中國十大科技成果之一是合成一維納米氮化鎵。已知鎵是第三主族元素,則氮化鎵的化學(xué)式可能是?
A.Ga3N2 B.Ga2N3?
C.GaN D.Ga3N
9.三氯化氮NCl3在常溫下是一種淡黃色氣體,其分子呈三角錐型,以下關(guān)于NCl3敘述正確的是
A.NCl3分子中的電荷分布是均勻、對稱的?
B.NCl3分子是非極性分子?
C.NCl3分子中不存在孤對電子?
D.分子中所有原子最外層都達(dá)到8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
考點(diǎn)14元素周期表
1.復(fù)習(xí)重點(diǎn)
1.周期表的結(jié)構(gòu)。理解位置、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)三者之間的關(guān)系。
2.依據(jù)“位―構(gòu)―性”之間的關(guān)系,會(huì)進(jìn)行元素推斷和確定幾種元素形成化合物形式。
2.難點(diǎn)聚焦
考點(diǎn)13元素周期律
1. 復(fù)習(xí)重點(diǎn)
1.同周期元素及其化合物性質(zhì)的遞變規(guī)律;
2.同主族元素及其化合物性質(zhì)的遞變規(guī)律,理解元素周期律的實(shí)質(zhì)
3..理解元素周期律與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。
4..能根據(jù)元素周期律預(yù)測元素的性質(zhì)。
2.難點(diǎn)聚焦
元素周期律:
(1)元素原子核外電子排布的周期性變化:
隨著原子充數(shù)的增加,元素排列呈周期性變化
原子序數(shù)
電子層數(shù)
最外層電子數(shù)
1~2
1個(gè)
由1~2個(gè)達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
3~10
2個(gè)
由1~8個(gè)達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
11~18
3個(gè)
由1~8個(gè)達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
19,20~31,36
4個(gè)
由1~8個(gè)達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
37,38~49,54
5個(gè)
由1~8個(gè)達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
55,56~81,86
6個(gè)
由1~8個(gè)達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
87~88
7個(gè)
結(jié)論:隨著原子序數(shù)的遞增,元素原子的最外層電子排布呈現(xiàn)周期性變化。
(2)元素原子半徑的周期性變化:
原子序數(shù)
原子半徑的變化
3~9
0.512nm 0.071nm
大 小
11~17
0.186nm 0.099nm
大 小
結(jié)論:隨著原子序數(shù)的遞增,元素原子半徑呈現(xiàn)周期性的變化:電子層數(shù)相同,隨著原子序數(shù)的遞增,原子半徑逐漸減小(除稀有氣體外)
(3)元素主要化合價(jià)的周期性變化:
原子序數(shù)
主要化合價(jià)的變化
1~2
+1 0
3~10
+1 +5
-4 -1 0
11~18
+1 +7
-4 -1 0
結(jié)論:隨著原子序數(shù)的遞增,元素主要化合價(jià)呈現(xiàn)周期性的變化。
注:①元素重要化合價(jià)的變化中O一般無正價(jià),F(xiàn)無正價(jià),最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)的關(guān)系;
②最高正化合價(jià)+|最低負(fù)化合價(jià)|=8(僅適用于非金屬元素)
③金屬無正價(jià)
④有些非金屬有多種化合價(jià),如:C元素有+2,+4,-4價(jià)(在有機(jī)物中也可以有-3,-2,-1價(jià));S元素有+4,+6,-2價(jià);Cl元素有-1,+1,+3,+5,+7價(jià);N元素有-3,+1,+2,+3,+4,+5價(jià)。
(4)元素的金屬性和非金屬性的周期性變化:
電子層數(shù)相同,隨著原子序數(shù)的遞增,原子半徑遞減,核對核外電子的引力逐漸增強(qiáng),失電子能力逐漸減弱,得電子能力逐漸增強(qiáng),即元素的金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強(qiáng)。
①.元素的金屬性:指元素氣態(tài)原子失去電子的能力。
元素金屬性強(qiáng)弱判斷的實(shí)驗(yàn)依據(jù):
a.金屬單質(zhì)跟水或酸反應(yīng)置換出氫氣的難易程度:越容易則金屬性越強(qiáng),反之,金屬性越弱;
b.最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的堿性強(qiáng)弱:最高價(jià)氫氧化物的堿性越強(qiáng),這種金屬元素金屬性越強(qiáng),反之,金屬性越弱;
c.金屬單質(zhì)間的置換反應(yīng)
例:
比較1:①鎂與2mL1mol/L鹽酸反應(yīng)
②鋁與2mL1mol/L鹽酸反應(yīng)
所以金屬性:
比較2:
⑴鈉與水反應(yīng)(回憶)
⑵鎂與水反應(yīng)【實(shí)驗(yàn)5-1】
堿性:
金屬性:
②元素的非金屬性:指元素氣態(tài)原子得到電子的能力。
元素非金屬性強(qiáng)弱判斷的實(shí)驗(yàn)依據(jù):
a.非金屬元素單質(zhì)與氫氣化合的難易程度及生成氫化物的穩(wěn)定性強(qiáng)弱:如果元素的單質(zhì)跟氫氣化合生成氣態(tài)氫化物容易且穩(wěn)定,則證明這種元素的非金屬性較強(qiáng),反之,則非金屬性較弱;
b.最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱:酸性越強(qiáng)則對應(yīng)的元素的非金屬性越強(qiáng);
c.非金屬單質(zhì)間的置換反應(yīng)
例:
非金屬性:
對于同一周期非金屬元素:
如等非金屬單質(zhì)與反應(yīng)漸趨容易,其氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性為:
上述非金屬元素最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱順序?yàn)椋?/p>
非金屬性:
結(jié)論:
金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強(qiáng)
(5)元素周期律的實(shí)質(zhì):
元素性質(zhì)的周期性變化是元素原子的核外電子排布的周期性變化的必然結(jié)果。換言之,元素性質(zhì)的周期性變化是由元素原子核外電子排布的周期性變化所決定的。
元素周期律的實(shí)質(zhì):元素原子核外電子排布的周期性變化規(guī)律
3.例題精講
【 例1】(2003年全國高考題)根據(jù)中學(xué)化學(xué)教材所附元素周期表判斷,下列敘述不正確的是( )
A.K層電子為奇數(shù)的所有元素所在族的序數(shù)與該元素 原子的K層電子數(shù)相等
B.L層電子為奇數(shù)的所有元素所在族的序數(shù)與該元素原子的L層電子數(shù)相等
C.L層電子為偶數(shù)的所有主族元素所在族的序數(shù)與該元素原子的L層電子數(shù)相等
D.M 層電子為奇數(shù)的所有主族元素所在族的序數(shù)與該元素原子的M層電子數(shù)相等
【解析】 A項(xiàng)為H元素,根據(jù)最外層電子數(shù)=主族序數(shù),B和D項(xiàng)最外層電子數(shù)為1、3、5、7,也為主族序數(shù)。對于C項(xiàng)如最外層電子數(shù)為8,則與說法不符。
【答案】C
【命題意圖】本題考查原子結(jié)構(gòu)與周期表結(jié)構(gòu)的關(guān)系。 周期數(shù)=電子層數(shù), 主族數(shù)=最外層電子數(shù)
2.元素周期律的遷移應(yīng)用
該類題目的主要特點(diǎn)是,給出一種不常見的主族元素,分析推測該元素及化合物可能或不可能具有的性質(zhì)。解答該類題目的方法思路是:先確定該元素所在主族位置,然后根據(jù)該元素性質(zhì)變化規(guī)律進(jìn)行推斷判斷。
【例2】 (1997年全國高考題)已知Be的原子序數(shù)為4。下列對鈹及其化合物的敘述中,正確的是 ( )
A.鈹?shù)脑影霃酱笥谂鸬脑影霃?/p>
B.氯化鈹分子中鈹原子的最外層電子數(shù)是8
C.氫氧化鈹?shù)膲A性比氫氧化鈣的弱
D.單質(zhì)鈹跟冷水反應(yīng)產(chǎn)物為氫氣
【解析】由Be的原子序數(shù)為4,可推知它位于第二周期、第ⅡA族。根據(jù)其位置及同周期、同主族元素原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的遞變規(guī)律,其原子半徑大于B,A正確;堿性Be(OH)2比Ca(OH)2弱,C正確;Be的金屬性小于Mg,已知Mg跟冷水不反應(yīng),Be就更不可能,故D錯(cuò)誤;Be原子的最外層電子數(shù)是2個(gè),在BeCl2分子中Be最外層2個(gè)電子跟Cl共用兩對電子,其最外層電子數(shù)為4個(gè),B錯(cuò)誤。
【答案】A、C
【命題意圖】本題考查同周期、同主族元素原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的遞變規(guī)律 ,根據(jù)元素周期律預(yù)測元素的性質(zhì)。
3.確定“指定的幾種元素形成的化合物”的形式
該類題目的主要特點(diǎn)是,給出幾種元素的原子結(jié)構(gòu)或性質(zhì)特征,判斷它們形成化合物的形式。解答該類題目的方法思路是:推價(jià)態(tài)、定元素、想可能、得形式。該類題目也可由化合物形式判斷元素的原子序數(shù)。
【例3】 (1999年全國高考題)X、Y、Z為短周期元素,這些元素原子的最外層電子數(shù)分別為1、4、6,則由這3種元素組成的化合物的化學(xué)式不可能是 ( )
A. XYZ B. X2YZ C. X2YZ2 D. X2YZ3
【解析】原子最外層電子數(shù)為1、4、6的短周期元素分別是:“1”――H、Li、Na,“4”――C、Si,“6”――O、S?蓪、C、O三元素作為代表,它們可組成的物質(zhì)有:H2CO3、HCHO、HCOOH等,將其與題中選項(xiàng)對照,即得答案。
【答案】A
【命題意圖】本題考查1―18元素的原子核外電子排布的特點(diǎn)及核外電子排布規(guī)律。
[例4]砹(At)是原子序數(shù)最大的鹵族元素,推測砹或砹的化合物不可能具有的性質(zhì)是
A. HAt很穩(wěn)定 B. 易溶于某些有機(jī)溶劑
C. AgAt不溶于水 D. 是有色固體
[解析]由題意,砹在周期表中與碘相鄰,故它的性質(zhì)與碘具有相似性,但它的非金屬性應(yīng)比碘弱。HAt的穩(wěn)定不如HI,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;碘易溶于某些有機(jī)溶劑,則砹也應(yīng)溶解;AgI不溶于水,則AgAt也不溶于水;碘是紫黑色固體,根據(jù)相似性砹也是有色固體。
本題正確選項(xiàng)為A。
[例5]銅有兩種天然同位素Cu和Cu,參考銅的原子量(63.5)估算Cu的百分含量約是
A. 20% B. 25% C. 50% D. 66.7% E. 75%
[解析]用十字交叉法可求得兩種同位素的原子個(gè)數(shù)比
65 0.5 (65Cu)
63.5
63 1.5 (63Cu)
即65Cu與63Cu的原子個(gè)數(shù)比為1:3,所以Cu%=,故應(yīng)選B。
[例6]若短周期中的兩種元素可以形成原子個(gè)數(shù)比為2:3的化合物,則這兩種元素的原子序數(shù)之差不可能是
A.
1
B.
[解析]設(shè)兩種元素的符號(hào)分別為X和Y,則化合物的化學(xué)式為X2Y3,即X為+3價(jià),Y為-2價(jià),在短周期元素中滿足此要求的X元素有5B、7N、13Al,Y元素有8O和16S,原子序數(shù)差值見下表
X
原子序數(shù)差
Y
5
13
7
8
3
5
1
16
11
3
9
本題正確答案為D。
[例7]X和Y兩元素的陽離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu),X元素的陽離子半徑大于Y元素的陽離子半徑,Z和Y兩元素的原子核外電子層數(shù)相同,Z元素的原子半徑小于Y元素的原子半徑。X、Y、Z三種元素原子序數(shù)的關(guān)系是
A. X>Y>Z B. Y>X>Z C. Z>X>Y D. Z>Y>X
[解析]對于電子層結(jié)構(gòu)相同的離子,核電荷數(shù)越大,半徑越小,現(xiàn)X元素的陽離子半徑大于Y,故核電荷數(shù)應(yīng)是Y>X。Z和Y的電子層數(shù)相同,則它們在同一周期,隨著核電荷數(shù)的遞增,原子半徑逐漸減小,現(xiàn)Z的原子半徑小于Y,則核電荷數(shù)是Z>Y。綜合以上關(guān)系得Z>Y>X。
本題正確答案為D。
六、原子結(jié)構(gòu)知識(shí)的綜合推斷
[例8]周期表中相鄰的A、B、C三元素中,A、B同周期,A、C同主族。已知三種元素的原子最外層電子數(shù)之和為19,三種元素的原子核中質(zhì)子數(shù)之和為41。則這三種元素是A______、B_______、C________、D_________(填元素符號(hào))。
[解析]本題采用平均值法解答比較簡單。由A、B、C三元素為相鄰元素以及它們的平均質(zhì)子數(shù)41/3≈14<18,可知A、B、C三元素為短周期元素;又根據(jù)最外層電子數(shù)的平均值19/3≈6.3<7,推知其中必有最外層電子數(shù)為7的元素,所以A、B、C三種元素應(yīng)分布在ⅥA、ⅦA族,經(jīng)推斷A為S,B為Cl、C為O符合題意。
[例9]已知某主族金屬元素X的原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之比為1:1,含該金屬陽離子
[解析]周期表中質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)相等的金屬元素只有Mg和Ca兩種,它們都是+2價(jià)金屬。設(shè)金屬的相對原子質(zhì)量為M,由關(guān)系式 X2+~Na2CO3得:M:1=0.192:(0.4×0.02),解得M=24。則X為鎂,位于第3周期第ⅡA族。
4.實(shí)戰(zhàn)演練
考點(diǎn)12原子結(jié)構(gòu)
1.復(fù)習(xí)重點(diǎn)
1. 了解原子的組成及同位素的概念;
2. 掌握原子序數(shù)、核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、核外電子數(shù)等基本量間的相互關(guān)系 ;了解原子核外電子排布規(guī)律
3.關(guān)于原子的組成及各粒子間的關(guān)系;分子、原子、離子核外電子數(shù)的比較;
4。同位素的質(zhì)量數(shù)和平均相對原子質(zhì)量,求同位素的原子個(gè)數(shù)比 ;粒子半徑大小
2.難點(diǎn)聚焦
一、原子結(jié)構(gòu)
1.幾個(gè)量的關(guān)系(X)
質(zhì)量數(shù)(A)=質(zhì)子數(shù)(Z)+中子數(shù)(N)
質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù)=原子序數(shù)=原子的核外電子數(shù)
離子電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)-核外電子數(shù)
2.同位素
⑴要點(diǎn):同――質(zhì)子數(shù)相同,異――中子數(shù)不同,微粒――原子。
⑵特點(diǎn):同位素的化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同;自然界中穩(wěn)定同位素的原子個(gè)數(shù)百分?jǐn)?shù)不變。
注意:同種元素的同位素可組成不同的單質(zhì)或化合物,如H2O和D2O是兩種不同的物質(zhì)。
3.相對原子質(zhì)量
⑴原子的相對原子質(zhì)量:以一個(gè)
⑵元素的相對原子質(zhì)量:是按該元素的各種同位素的原子百分比與其相對原子質(zhì)量的乘積所得的平均值。元素周期表中的相對原子質(zhì)量就是指元素的相對原子質(zhì)量。
4.核外電子排布規(guī)律
⑴核外電子是由里向外,分層排布的。
⑵各電子層最多容納的電子數(shù)為2n2個(gè);最外層電子數(shù)不得超過8個(gè),次外層電子數(shù)不得超過18個(gè),倒數(shù)第三層電子數(shù)不得超過32個(gè)。
⑶以上幾點(diǎn)互相聯(lián)系。
核外電子排布規(guī)律是書寫結(jié)構(gòu)示意圖的主要依據(jù)。
5.原子和離子結(jié)構(gòu)示意圖
注意:①要熟練地書寫1~20號(hào)元素的原子和離子結(jié)構(gòu)示意圖。
②要正確區(qū)分原子結(jié)構(gòu)示意圖和離子結(jié)構(gòu)示意圖(通過比較核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù))。
6.微粒半徑大小比較規(guī)律
⑴同周期元素(稀有氣體除外)的原子半徑隨原子核電荷數(shù)的遞增逐漸減小。
⑵同主族元素的原子半徑和離子半徑隨著原子核電荷數(shù)的遞增逐漸增大。
⑶電子層結(jié)構(gòu)相同的離子,核電荷數(shù)越大,則離子半徑越小。
⑷同種元素的微粒半徑:陽離子<原子<陰離子。
⑸稀有氣體元素的原子半徑大于同周期元素原子半徑。
⑹電子層數(shù)多的陰離子半徑一定大于電子層數(shù)少的陽離子半徑,但電子層數(shù)多的陽離子半徑不一定大于電子層數(shù)少的陰離子半徑。
7.知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
3. 例題精講
例1.(全國高考)科學(xué)家最近制造出第112號(hào)新元素,其原子的質(zhì)量素為277,這是迄今已知元素中最重的原子。關(guān)于該新元素的下列敘述正確的是( )
A.其原子核內(nèi)中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)都是112 B.
其原子核內(nèi)中子數(shù)為165,核外電子數(shù)為
解析:原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)等于原子的核外電子數(shù),等于原子序數(shù)。質(zhì)量數(shù)等于原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和。第112號(hào)元素有112個(gè)質(zhì)子,其原子有112個(gè)電子。因它的質(zhì)量數(shù)是277,所以中子數(shù)為277-112=165,故A不正確,B正確。某種原子的相對原子質(zhì)量,是該原子的質(zhì)量與
命題意圖:本題意在考查組成原子的微粒間的關(guān)系。本題只涉及一種同位素原子的質(zhì)量數(shù)和相對原子質(zhì)量,如果涉及多種天然同位素時(shí),其相對原子質(zhì)量是各有關(guān)天然穩(wěn)定同位素的原子所占的原子百分?jǐn)?shù)(即豐度)與各上述同位素的相對原子質(zhì)量算出來的平均值。
例2.有A、B、C、D四種元素,A元素的原子得2個(gè)電子,B元素的原子失去2個(gè)電子后所形成的微粒均與氖原子有相同的電子層結(jié)構(gòu)。C元素的原子只有1個(gè)電子,D元素原子的電子層電子數(shù)比層電子數(shù)多6個(gè)。試寫出A、B、C、D的元素符號(hào)和名稱,并畫出A、B兩元素的離子結(jié)構(gòu)示意圖。
解析:A原子得2e-和B原子失去2e-形成的陰、陽離子和氖原子具有相同的電子層結(jié)構(gòu),(即核外有10e-),所以A的核電荷數(shù)為10-2=8;B的核電荷數(shù)為10+2=12,因此A為氧元素、B為鎂元素。C的原子只有1e-,所以C為氫元素。而D原子第M層電子數(shù)比N層電子數(shù)多6個(gè),因此D原子的K層有2e-,L層有8e-,核外共有20e-,質(zhì)子數(shù)為20,應(yīng)為鈣元素。
答案:A:O(氧)B:Mg(鎂)C:H(氫)D:Ca(鈣)A2-: B2+:
命題意圖:原子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和規(guī)律是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本題的主要考查意圖在于檢查考生能否靈活運(yùn)用有關(guān)規(guī)律進(jìn)行分析和推斷元素。
例3:X和Y屬短周期元素,X原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半,Y位于X的前一周期,且最外層只有一個(gè)電子,則X和Y形成的化合物的化學(xué)式可能表示為( )A.XY B.XY2 C.XY3 D.X2Y3
解析:根據(jù)題意X可能為Li或Si。若X為Li,則Y是H,可組成LiH即XY;若X為Si,則Y為Li,Li和Si不能形成化合物。答案:A
命題意圖:本題主要考查1∽18號(hào)元素的原子核外電子排布的特點(diǎn)及核外電子的排布規(guī)律
例4設(shè)某元素某原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)為m,中子數(shù)為n,則下述論斷中正確的是
A. 不能由此確定該元素的相對原子質(zhì)量
B. 這種原子的相對原子質(zhì)量為m+n
C. 若碳原子質(zhì)量為wg,此原子的質(zhì)量為(m+n)wg
D. 核內(nèi)中子的總質(zhì)量小于質(zhì)子的質(zhì)量
[解析]元素的相對原子質(zhì)量和原子的相對原子質(zhì)量是兩個(gè)不同的概念,要求元素的相對原子質(zhì)量,必須知道其各種同位素的相對原子質(zhì)量和原子個(gè)數(shù)百分?jǐn)?shù),否則無法求解,故選項(xiàng)A正確。質(zhì)子數(shù)m+中子數(shù)n應(yīng)為質(zhì)量數(shù),不是相對原子質(zhì)量,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。由相對原子質(zhì)量的數(shù)學(xué)表達(dá)式可知,某原子的質(zhì)量=×一種碳原子質(zhì)量×該原子的相對原子質(zhì)量,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。1個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量略小于1個(gè)中子的質(zhì)量,但核內(nèi)質(zhì)子的總質(zhì)量與中子的總質(zhì)量還要取決于質(zhì)子和中子數(shù)目的多少,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
本題正確答案為A。本題要求熟悉有關(guān)的基本概念,要注意區(qū)分一些易混淆的概念,如相對原子質(zhì)量與質(zhì)量數(shù),元素的相對原子質(zhì)量與原子的相對原子質(zhì)量,核素與同位素等。
例5周期表中相鄰的A、B、C三元素中,A、B同周期,A、C同主族。已知三種元素的原子最外層電子數(shù)之和為19,三種元素的原子核中質(zhì)子數(shù)之和為41。則這三種元素是A______、B_______、C________、D_________(填元素符號(hào))。
[解析]本題采用平均值法解答比較簡單。由A、B、C三元素為相鄰元素以及它們的平均質(zhì)子數(shù)41/3≈14<18,可知A、B、C三元素為短周期元素;又根據(jù)最外層電子數(shù)的平均值19/3≈6.3<7,推知其中必有最外層電子數(shù)為7的元素,所以A、B、C三種元素應(yīng)分布在ⅥA、ⅦA族,經(jīng)推斷A為S,B為Cl、C為O符合題意。
例6已知某主族金屬元素X的原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之比為1:1,含該金屬陽離子
[解析]周期表中質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)相等的金屬元素只有Mg和Ca兩種,它們都是+2價(jià)金屬。設(shè)金屬的相對原子質(zhì)量為M,由關(guān)系式 X2+~Na2CO3得:M:1=0.192:(0.4×0.02),解得M=24。則X為鎂,位于第3周期第ⅡA族。
4.實(shí)戰(zhàn)演練
1.與OH- 有相同質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)的微粒是( ) A.Cl- B.F- C.NH2- D.NH3
A
B
C
D
質(zhì)子
u夸克
1
2
1
2
d夸克
2
1
2
1
中子
u夸克
1
1
2
1
d夸克
2
2
1
1
2.(02全國理科綜合測試)目前普遍認(rèn)為,質(zhì)子和中子都是由被稱為u夸克和d夸克的兩類夸克組成。u夸克的帶電量為2e/3,d夸克的帶電量為-1e/3,e為基本電荷。下表中關(guān)于質(zhì)子和中子組成的兩類夸克數(shù)目論斷可能確的是 ( )
3. (03.廣州.五月) 中國科學(xué)院近代物理研究所合成了23991Pa原子,在世界尚屬首次,下列有關(guān)該原子的說法不正確的是 ( )
A.該原子屬于一種金屬原子B.該原子核內(nèi)中子數(shù)
為
4. (03.上海)
C.15N 與14N互為同位素 D. 15N的核外電子數(shù)與中子數(shù)相同
5. (02.宣武) 下列說法是報(bào)紙和廣告中的用語,其中正確的是 ( )
A. 某報(bào)紙報(bào)道“從尿液中分離出的‘青春素’是一種對人體有益的元素”
B. 長期飲用純凈的蒸餾水比飲用礦泉水對人體有益
C. 某廣告稱:負(fù)氧離子發(fā)生器由于產(chǎn)生O3,對人體有益無害
D. 與夏季比較,冬季大氣中的SO2含量偏高,這主要是燃燒含硫煤造成的
6. (02全國高考) 周期表中16號(hào)元素和4號(hào)元素的原子相比較,前者的下列數(shù)據(jù)是后者的4倍的是 ( ) A.電子數(shù) B.最外層電子數(shù) C.電子層數(shù) D.次外層電子數(shù)
7. (02廣州模擬) 與羥基具有相同的質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)的微粒是 ( )
A. OH- B. N C. -NH2 D. CH4
8 . (02上海高考) 已知自然界氧元素的同位素有16O、17O、18O,氫的同位素有H、D,從水分子中原子的組成來看,自然界中的水分子一共有( )A.3種 B.6種 C.9種 D .12種
9. (02高考試測) 已知硼化物BxHyz-,與B
10. (03高考試測) 具有相同質(zhì)子數(shù)的兩種粒子( )
A.一定是同種元素 B.一定是一種分子和一種離子 C.一定是不同的離子 D.無法判斷
11. (03揚(yáng)州模擬) ( ) 1999年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者哈邁得.澤維爾開創(chuàng)了“飛秒(10-15s)化學(xué)”的新領(lǐng)域,使運(yùn)用激光光譜觀測化學(xué)反應(yīng)中原子的運(yùn)動(dòng)成為可能.你認(rèn)為運(yùn)用該技術(shù)能觀測到的是 A. 化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)鍵的斷裂 B. Na+與 Na中電子層的差別
C. 化學(xué)反應(yīng)中新分子的形成 D. 同位素原子中中子數(shù)的差別
12.(01.石家莊) 近期,科學(xué)家用NaNO3和Na2O在573K反應(yīng)制得了離子化合物Na3NO4.
(1) 經(jīng)測定Na3NO4中的各原子的最外層電子都達(dá)到了8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),則NO43-的電子式為
(2) Na3NO4與二氧化碳或水都能劇烈反應(yīng)而轉(zhuǎn)化為常見物質(zhì),寫出這兩個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式
13. (02上海高考)
14. 有若干克某金屬,其各原子核內(nèi)共有3.5x6.02x1023個(gè)中子,同質(zhì)量的該金屬和足量稀硫酸反應(yīng)共有0.2mol e-發(fā)生轉(zhuǎn)移,生成6.02x1022個(gè)陽離子,這些陽離子共有3.0x6.02x1023個(gè)質(zhì)子,則該金屬在反應(yīng)中表現(xiàn)的化合價(jià)為 ,它的摩爾質(zhì)量為 (不考慮它的同位素),其核組成符號(hào)為(元素符號(hào)用X表示)
15. 有A、B、C、D四種單質(zhì),在一定條件下,A、B、C與D分別發(fā)生化合反應(yīng),相應(yīng)的生成X、Y、Z (X、Y、Z 每個(gè)分子中都含有10個(gè)電子),而B和C 發(fā)生化合反應(yīng)生成W,另外又知這些單質(zhì)化合物之間發(fā)生如下反應(yīng):①A+Y?―→B+X, ② B+Z―――→Y+W ③ Z+W――――――→C+Y , 試回答下列問題:
(1) 單質(zhì)D和化合物X、Y、Z、W的化學(xué)式是
(2) 反應(yīng)①②③的化學(xué)方程式是①
② ③
16. (03.崇文) (1)A+、B+、C-、D、E五種微粒(分子或離子),它們都分別含有10個(gè)電子,已知它們有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系; ①A++ C-→D+E, ②B++ C-→2D Ⅰ.寫出①的離子方程式 ,寫出②的離子方程式 ,Ⅱ.除外,請?jiān)賹懗龆N含10個(gè)電子的分子 ,Ⅲ.除A+ 、B+外,請?jiān)賹懗龆N含10個(gè)電子的陽離子 .(2) 在相同條件下進(jìn)行與反應(yīng)的對照實(shí)驗(yàn),相關(guān)數(shù)據(jù)如下:
Mg的質(zhì)量
酸量
開始時(shí)反應(yīng)速率
產(chǎn)生H2總量
Ⅰ
HClmolL-1100ml
V1
n1
Ⅱ
HAcmolL-1100ml
V2
n2
① 試比較有關(guān)量的大小:V1 V2,n1 n2 (填“?”“?”“?”),②現(xiàn)欲改變有關(guān)條件,使實(shí)驗(yàn)Ⅰ中V1降低,但不改變n1的值,試寫出兩種可行的方法。方法Ⅰ.
方法Ⅱ.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
BC
B
C
C
D
D
C
C
D
D
AC
考點(diǎn)11鹵素
1. 復(fù)習(xí)重點(diǎn)
1.鹵素單質(zhì)在物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)上的主要差異及遞變規(guī)律;
2.鹵族元素的化合物性質(zhì)的遞變性;
3.鹵化銀的性質(zhì)、用途及碘與人體健康的關(guān)系。
4.重點(diǎn)考查鹵素性質(zhì)的變化規(guī)律。
2.難點(diǎn)聚焦
1.鹵族元素
鹵族元素包括:F、Cl、Br、I、At。 它們的原子最外電子層都有7個(gè)電子, 因此它們的化學(xué)性質(zhì)相似,都具有強(qiáng)氧化性。由于原子核外電子層數(shù)不同, 因此它們的性質(zhì)也存在著差異。
(1)相似性
①與金屬反應(yīng):2Fe+3Br2=2FeBr3,F(xiàn)e+I2=FeI2
②與非金屬反應(yīng):H2+F2=2HF,2P+3Br2=2PBr3
③與水反應(yīng):H2O+Br2=HBr+HBrO(程度更小);
④ 與堿反應(yīng):2NaOH+Br2=NaBr+NaBrO+H2O;2NaOH+I2=NaI+NaIO+H2O(注:也可生成NaI和NaIO3)
(2) 相異性(變化規(guī)律)注意點(diǎn):
①F2 的氧化性特別強(qiáng),因此F-的還原性特別弱。
②Br-、I- 都有較強(qiáng)的還原性,都能被濃H2SO4和HNO3氧化,因此用NaBr和濃H2SO4反應(yīng)制HBr時(shí),其中含有Br2蒸氣和SO2氣體,應(yīng)用濃H3PO4代替濃H2SO4制HBr。用濃H2SO4幾乎不能制取HI, 所以必須用濃H3PO4和KI等反應(yīng)制HI。
③HX都極易溶于水,在空氣中形成白霧。
2.兩類置換反應(yīng)
(1)金屬間的置換: 活潑金屬置換不活潑金屬。
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu反應(yīng)意義:①說明金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱;②制備金屬。
(2) 非金屬間的置換:活潑非金屬置換不活潑非金屬。
2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2;2KI+Br2=2KBr+I2;
注: 溶液的顏色與濃稀有關(guān),濃溶液顏色深,稀溶液顏色淺,如飽和溴水為紅棕色,而很稀的溴水則為淺黃色。
4.萃取
(1)原理: 利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同,用一種溶劑把溶質(zhì)從它與另一種溶劑所組成的溶液中提取出來。
(2)操作步驟:①混合振蕩,②靜置分層,③分液。使用的儀器是分液漏斗。
(3)注意點(diǎn):①萃取劑必須具備兩點(diǎn):a.與溶劑不相溶,b.溶質(zhì)在萃取劑中的溶解度較大。
注:酒精易溶于水不能做水溶液萃取劑,苯和汽油比水輕,CCl4比水重。②萃取常在分液漏斗中進(jìn)行,分液是萃取操作中的一個(gè)步驟。③ 分液時(shí),打開分液漏斗的活塞,將下層液體從漏斗頸放出,當(dāng)下層液體剛好放完時(shí)要立即關(guān)閉活塞,不要讓上層液體流出,上層液體從分液漏斗上口倒出。
5.氟化氫(1)性質(zhì)
①有劇毒的無色氣體,極易溶于水。氫氟酸為弱酸(其它氫鹵酸均為強(qiáng)酸)。
②與SiO2反應(yīng):SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
注: 此反應(yīng)為HF的特性, 換成HCl則與SiO2不反應(yīng)。 氫氟酸能腐蝕玻璃,用于玻璃刻字。 氫氟酸應(yīng)保存在鉛制容器或塑料容器中。
(2)制法 CaF2+H2SO4(濃)=2HF↑+CaSO4 此反應(yīng)不能在玻璃器皿中進(jìn)行,為什么?CaF2是螢石的主要成分,它不溶于水,是氟元素的重要資源。
6.鹵化銀
除AgF外, 其它鹵化銀均不溶于水和稀HNO3,是檢驗(yàn)X-的原理。
Ag++Cl-=AgCl↓(白色);Ag++Br-=AgBr↓(淺黃色);Ag++I-=AgI↓(黃色)
注意點(diǎn):①3Ag++PO43-=Ag3PO4
(黃色)。但Ag3PO4溶于HNO3:Ag3PO4+2H+=3Ag++H2PO4-
②AgX(除AgF) 見光易分解成銀和鹵素單質(zhì)。 AgBr和AgI可做感光材料或變色鏡。反應(yīng)及現(xiàn)象為:2AgCl = 2Ag+Cl2;2AgBr = 2Ag+Br2;2AgI = 2Ag+I2 固體逐漸變成黑色,這是單質(zhì)銀的小顆粒。
1.鹵素單質(zhì)在不同的溶劑中分別呈什么顏色?Cl2在水中溶解度較大,它在水中和有機(jī)溶劑中均呈黃綠色,與氣態(tài)顏色相近。Br2、I2在水中溶解度較小,所以它們在水中顏色較在有機(jī)溶劑中的顏色淺。具體為:
3.例題精講
【例1】在100mL含等物質(zhì)的量HBr和H2SO3的溶液里通入0.01molCl2,有一半Br-變?yōu)锽r2。原溶液中HBr和H2SO3的濃度都等于 ( )
A.0.0075mol/L B.0.0018mol/L C.0.075mol/L D.0.08mol/L
【解析】解此題時(shí)首先要明確:H2SO3的還原性比Br-強(qiáng),氯氣先氧化H2SO3,再氧化Br-,設(shè)原溶液中HBr和H2SO3的濃度都為x,則:,x=0.08mol/L。
【答案】D
【評(píng)析】鹵素單質(zhì)(氯、溴、碘)能和SO2在水溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng):X2+SO2+2H2O=HX+H2SO4,由方程式可知氧化性X2>SO2(H2SO3)。
【關(guān)鍵詞】鹵族元素/氧族元素
【例2】雙球洗氣管是一種多用途儀器,常用于去除雜質(zhì)、氣體干燥、氣體吸收(能防止倒吸)等實(shí)驗(yàn)操作。右圖是用水吸收下列某氣體時(shí)的情形,根據(jù)下面附表判斷由左方進(jìn)入的被吸收氣體是 ( )
A.Cl2 B.HCl C.H2S D.CO2
附:四種氣體的溶解度表(室溫下)。
氣體
Cl2
HCl
H2S
CO2
l體積水約能吸收氣體體積數(shù)
2
500
2.6
1
【解析】由四種氣體的溶解度表可以看出,HCl溶解度最大,溶解的速率大于氣體進(jìn)入洗氣管的速率,導(dǎo)致左側(cè)洗氣管氣壓降低,出現(xiàn)如圖所示情形。
【答案】B
【評(píng)析】一定要從原理上分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的可能性才能得出正確的答案。
【關(guān)鍵詞】鹵族元素/氧族元素/碳族元素
【例3】漂白粉在潮濕的空氣中易變質(zhì)失效,請回答:存放環(huán)境中①有水蒸氣無二氧化碳②有二氧化碳無水蒸氣,哪種情況下漂白粉更易變質(zhì)?為什么?
【解析】漂白粉變質(zhì)的原因是↑。
【答案】①有水蒸氣無二氧化碳易變質(zhì)。因?yàn)樵冖谒f的環(huán)境中,即使有二氧化碳,由于沒有水份參加,二氧化碳與漂白粉仍然不會(huì)發(fā)生反應(yīng);但在有水蒸氣存在的情況下,即使沒有二氧化碳,也會(huì)由于漂白粉中Ca(ClO)2的水解而使漂白粉變質(zhì)。
【評(píng)析】在最后總復(fù)習(xí)的時(shí)候一定要注意知識(shí)的橫向和縱向的聯(lián)系和比較,這樣所學(xué)的知識(shí)就系統(tǒng)化,條理化,有理于提高解題能力。這里涉及了鹽類水解的知識(shí),有一定的跨度,學(xué)生不容易得到正確的解釋。
【關(guān)鍵詞】鹵族元素/電解質(zhì)溶液
【例4】AgF易溶于水,AgCl、AgBr、AgI都具有感光性,在光照條件下容易發(fā)生分解,F(xiàn)將5mLAg+的物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L的溶液與等物質(zhì)的量的堿金屬鹽混合,恰好完全反應(yīng)。待鹵化物沉淀后過濾,并在200W燈泡下烘干,得到固體物質(zhì)
(1)試分析溶液中析出的沉淀是不是鹵化銀?
(2)試通過計(jì)算確定溶液中析出的沉淀物的相對分子質(zhì)量是多少?并寫出它的化學(xué)式。
【解析】(1)不可能。若為AgX,其物質(zhì)的量為:。光照,AgX分解生成Ag的質(zhì)量為:。故沉淀不可能為鹵化銀。(2)沉淀應(yīng)為堿金屬陽離子與銀鹽溶液中的陰離子結(jié)合而生成,其相對分子質(zhì)量為:堿金屬只能為Li。其化學(xué)式故為LiF。
【答案】(1)不是 (2)LiF
【評(píng)析】此題的焦點(diǎn)是沉淀物為何物。學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí),多數(shù)會(huì)認(rèn)為是鹵化銀。這樣就陷入思維的誤區(qū)。此題為此在設(shè)問時(shí)分為兩步,引導(dǎo)學(xué)生從兩個(gè)層面上去分析求解。
【關(guān)鍵詞】鹵族元素/堿金屬元素
【例5】已知Cl-和Ag+反應(yīng)生成AgCl,每次新生成的AgCl中又有10%見光分解成單質(zhì)銀和氯氣,氯氣又可在水溶液中岐化成HClO3(為強(qiáng)酸)和HCl。而這樣生成的Cl-又與剩余的Ag+作用生成沉淀,如此循環(huán)往復(fù),直至最終,F(xiàn)有含1.1molNaCl的溶液,向其中加入足量AgNO3,求最終能生成多少克難溶物(AgCl和Ag)?若最后溶液體積為
【解析】本題涉及三個(gè)化反應(yīng):Ag++Cl-=AgCl↓,2AgCl2Ag+Cl2;3Cl2+3H2O=6H++ClO3-+5Cl-,
若有①60Ag++60Cl-=60AgCl,則應(yīng)有②6AgCl6Ag+3Cl2,③3Cl2+3H2O=ClO3-+5Cl-+6H+,消去循環(huán)量,可運(yùn)用總反應(yīng)式求解,①+②+③得:60Ag++55Cl-+3H2O=54AgCl↓+6Ag↓+ClO3-+6H+。
據(jù)此易得:;
難溶物AgCl和Ag的質(zhì)量為:
【答案】
【評(píng)析】本題還可以運(yùn)用數(shù)學(xué)上的等比數(shù)列法求解。
【關(guān)鍵詞】鹵族元素
(【例6】現(xiàn)有某純凈氣體A,取標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積均為
【解析】①=20×2=40,故MA<40;
②A氣體為0.1mol,若生成的氣體為CO2,則生成CaCO3的沉淀質(zhì)量應(yīng)為
③若生成氣體為SO2,生成CaSO3,其質(zhì)量應(yīng)為
④若既生成CaCO3沉淀又生成CaSO3沉淀,是否可行呢?也不行,因?yàn)锳中若含C、S兩元素,其相對分子質(zhì)量已大于40;
⑤只能從Ca2+相應(yīng)的難溶性鹽進(jìn)行思維發(fā)散:有CaF2、CaSiO3、Ca3(PO4)2等;
⑥思維輻合:CaSiO3、Ca3(PO4)2與題意不符,因?yàn)樵谌紵龝r(shí)硅、磷變成了固體氧化物;
⑦只含F(xiàn)是不行的;
⑧很可能既含有C、又含有F的F鹵代烴,且都只有一個(gè)原子(因受相對分子質(zhì)量的制約);
⑨代入求算,生成的沉淀恰好為
⑩最后確定A的分子式為CH
【答案】A為CH
【評(píng)析】此題屬于推理計(jì)算題,我們只要選擇問題的切入點(diǎn),由表及里地分析、推理就不難解答。
【關(guān)鍵詞】鹵族元素/烴的衍生物
4.實(shí)戰(zhàn)演練
考點(diǎn)10氯氣
1.復(fù)習(xí)重點(diǎn)
1.Cl2的化學(xué)性質(zhì)以及Cl2的實(shí)驗(yàn)室制法和主要用途。
2.重點(diǎn)是氯水性質(zhì)的多重性,難點(diǎn)是Cl2的實(shí)驗(yàn)室制法。
2.難點(diǎn)聚焦
1.氯元素的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
2.次氯酸、漂白粉的性質(zhì)
HClO分子的結(jié)構(gòu)式為H-O-Cl(氧處于中心),所以電子式為 。次氯酸、次氯酸鈣等有多方面的性質(zhì),經(jīng)常用到以下幾方面性質(zhì):
。1)HClO是一種弱酸,與碳酸比較電離能力有如下關(guān)系:H2CO3>HClO>HCO3-,請分析下列反應(yīng):
少量二氧化碳通入NaClO溶液中:NaClO + CO2 + H2O = NaHCO3 + HClO
氯氣通入碳酸氫鈉溶液中: Cl2
+ NaHCO3 = NaCl + CO2↑+ HClO
(2)ClO-是一種弱酸的酸根離子,能發(fā)生水解反應(yīng):ClO-+H2O
HClO+OH-,所以次氯酸鈣溶液顯堿性。
若遇到鐵鹽、鋁鹽易發(fā)生雙水解:3ClO-+Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3HClO
。3)HClO和ClO-都具有強(qiáng)氧化性,無論酸性、堿性條件下都可以跟亞鐵鹽、碘化物、硫化物等發(fā)生氧化還原反應(yīng),但不能使品紅溶液褪色。如:
硫酸亞鐵溶液遇漂白粉:2Fe2+
+ 5ClO- + 5H2O = 2Fe(OH)3↓+ Cl- + 4HClO
漂白粉遇亞硫酸酸鹽:ClO- + SO32- = Cl- + SO42-
。4)HClO見光易分解:2HClO 2HCl + O2↑
。5)次氯酸鈣中的Ca2+、ClO-可以表現(xiàn)出一些綜合性質(zhì)。如少量二氧化碳通入次氯鈣溶液中:
Ca(ClO)2
+ CO2 + H2O = CaCO3↓+ 2HClO
注意理解二氧化碳、碳酸鈉、碳酸氫鈉分別跟次氯酸鈣溶液反應(yīng)的差異:
Ca(ClO)2
+ Na2CO3 = CaCO3↓+ 2NaClO
Ca(ClO)2
+ NaHCO3 = CaCO3↓+ HClO + NaClO
3. 例題精講
例1:下列物質(zhì)中,能使紫色石蕊試液因漂白而褪色的是( )
A. B.活性炭 C.氯水 D.鹽酸
選題角度:考查氯氣的性質(zhì)。此題學(xué)生往往因不清楚 在酸性、堿性條件下均具有氧化性,從而具有漂白能力而失分。
解析: 具有漂白作用,能使紫色石蕊試液褪色,A正確;活性碳具有吸附作用(物理現(xiàn)象),能吸附有機(jī)色素等,故B不正確;鹽酸是一種常見酸,可使紫色石蕊試液變紅,但沒有漂白性,不會(huì)使之褪色,故D不正確。氯水因其成分中有 及 等, 能使紫色石蕊試液變紅, 又具有漂白性,使之漂白褪色。
解答:A、C
啟示: 關(guān)于 學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)注意下列幾點(diǎn):
氯的含氧酸有高氯酸( ),氯酸( ),亞氯酸( )和次氯酸( ),其中次氯酸最為重要,是高考中的熱點(diǎn),在學(xué)習(xí)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
。1)它的化學(xué)式為 ,電子式為 ,結(jié)構(gòu)式為H―O―Cl
。2)它僅存在于溶液中,濃時(shí)呈黃色,稀時(shí)無色,有強(qiáng)烈的刺激性氣味。
。3)氯的含氧酸中,它是最弱的酸( ),
,比碳酸還弱( )。
。4)它具有不穩(wěn)定性,見光分解,
。5)次氯酸的生成:將氯氣通入到熟石灰溶液里,以制得次氯酸鈣。再與稀鹽酸或空氣里的二氧化碳和水蒸氣反應(yīng)便可得到次氯酸;瘜W(xué)反應(yīng)方程式如下:
。6)次氯酸及其鹽的主要用途是作漂白劑和消毒劑。次氯酸的漂白作用主要有以下三種形式:
、俅温人嵊泻軓(qiáng)的氧化性,某些有色物質(zhì)被次氯酸氧化,破壞了其中的顯色結(jié)構(gòu)而褪色。
、谀承┯猩镔|(zhì)分子中存在著不飽和鍵,次氯酸與它們起加成反應(yīng)而褪色。
、勰承┯猩镔|(zhì)的有機(jī)物分子與次氯酸發(fā)生氯化作用而褪色。
。7)次氯酸鹽有強(qiáng)氧化性,如在 固體中滴加濃鹽酸,會(huì)生成 (注意與5中比較)
。8) 易發(fā)生水解
所以漂白粉在水中沒有酸存在的條件下,也有一定的漂白性、殺菌性。
例2:氯氣通入石灰乳制得漂白粉,其主要成分是 ,一定質(zhì)量的漂白粉和一定濃度的鹽酸完全反應(yīng),生成 的質(zhì)量與參加反應(yīng)的漂白粉質(zhì)量之比可標(biāo)志“有效氯”的多少。如果某漂白粉測其“有效氯”的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%,該漂白粉的組成和上述化學(xué)式相符時(shí),求式中的n值是( )
A.0.5 B.8 C.8.5 D.10
選題角度:考查對于氯氣化學(xué)性質(zhì)的掌握。學(xué)生往往不清楚漂白粉與鹽酸反應(yīng)實(shí)質(zhì)而導(dǎo)致錯(cuò)誤。
解析: 題給信息有:①漂白粉的化學(xué)式: ;②有效氯
該漂白粉與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為:
3×71
解答: C
啟示:(1)漂白粉制備
工業(yè)上制漂白粉通常以石灰石、食鹽、水為主要原料,歷經(jīng)四步反應(yīng)制源白粉。最后一步是將氯氣通入到石灰乳中:
或
。2)漂白粉的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
按它的有效氯以及它能在長時(shí)期保持有效氯的能力來決定的。
有效氯
。3)漂白粉的使用
漂白粉是混和物,它的有效成分是 。商品漂白粉往往含有 、 、 和 等雜質(zhì)。
次氯酸鈣很不穩(wěn)定,遇水就發(fā)生水解反應(yīng)
當(dāng)溶液中堿性增大時(shí),漂白作用進(jìn)行緩慢。要短時(shí)間收到漂白的效果,必須除去 ,所以工業(yè)上使用漂白粉時(shí)要加入少量弱酸,如醋酸等,或加入少量的稀鹽酸。家庭使用漂白粉不必加酸,因?yàn)榭諝饫锏亩趸既茉谒镆财鹑跛岬淖饔谩?/p>
。4)漂白粉保存一定要密封否則易變質(zhì)(硬化)
例3:氯化碘(ICl)的化學(xué)性質(zhì)與鹵素相似,預(yù)計(jì)它跟水反應(yīng)的最初生成物是( )
。ˋ)HI和HClO (B)HCl和HIO
(C)HClO3和HIO (D)HClO和HIO
選題角度:此題屬于一道信息遷移題,給出氯化碘與鹵素性質(zhì)形似,根據(jù)鹵素的化學(xué)性質(zhì),推斷氯化碘的性質(zhì)。
解析:由Cl2+H2O=HCl+HClO知識(shí)點(diǎn)出發(fā),遷移H2O+I(xiàn)Cl=HCl+HIO,在ICl中I為+1價(jià),Cl為-1價(jià), ICl與H2O反應(yīng)沒有元素化合價(jià)不變。
答案:B
點(diǎn)評(píng):ICl為擬鹵素,與鹵素化學(xué)性質(zhì)相似但并不相同,這是該題解答時(shí)容易出錯(cuò)的地方。
例4: 標(biāo)準(zhǔn)狀況下的 混合氣體a L,經(jīng)光照充分反應(yīng)后,所得氣體恰好使溶液中b mol NaOH完全轉(zhuǎn)變?yōu)辂},則a、b的關(guān)系不可能為( )
A. B. C. D.
選題角度:討論法是化學(xué)題中常用的一種解題方法。當(dāng)題中隱含某一條件或某一條件不確定,結(jié)果可能是兩個(gè)或兩個(gè)以上,也可能在某個(gè)范圍內(nèi)取值,就要運(yùn)用討論法分別對所用可能性一一論證。
解析: 混合氣在標(biāo)況下光照充分反應(yīng)可能有三種情況:
設(shè)混合氣中 、 ,
若為第①種情況 則
若為第②種情況,過量 與 以1:2的物質(zhì)的量反應(yīng):
則
若為第③種情況
則
解答 D
啟示:(1)有一類特殊的過量問題即:整個(gè)變化過程中可用兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)來描述。且兩個(gè)反應(yīng)滿足:a.連續(xù)進(jìn)行(兩個(gè)反應(yīng)一前一后);b.前者的生成物是后者的反應(yīng)物;c.前一反應(yīng)的兩個(gè)反應(yīng)物中,必須有某個(gè)反應(yīng)物過量。
例5,①將 通入澄清的石灰水,溶液先渾濁,后澄清;②將稀鹽酸逐滴滴入 溶液中,開始時(shí)無現(xiàn)象,后產(chǎn)生氣泡;③將氯氣慢慢的推入裝有火柴頭大小紅磷的反應(yīng)器中,先有白霧,后有白煙生成等很多實(shí)例。
研究此類習(xí)題要:利用兩個(gè)化學(xué)方程式找等點(diǎn);根據(jù)等點(diǎn)劃區(qū)間(二點(diǎn)三段式),兩頭各段利用過量討論法求解;中間一段利用不定方程求解。
(2)例5亦可運(yùn)用極端假設(shè)法求解
①若a L全部是 ,則生成 為0,消耗 為0;②若a L全部是 ,生成 為0,但 要和 反應(yīng):
但無論生成何種鹽, ,即
現(xiàn) ,所以消耗 最多為 。
綜上分析,消耗 的量應(yīng)大于0,小于 ,即: 。故答案為(D)。
4.實(shí)戰(zhàn)演練
考點(diǎn) 6 物質(zhì)的量
1. 復(fù)習(xí)重點(diǎn)
1.理解質(zhì)量守恒定律的涵義。
2.明確摩爾的概念,掌握摩爾質(zhì)量與相對分子質(zhì)量、相對原子質(zhì)量之間的區(qū)別與聯(lián)系、理解阿伏加德羅常數(shù)的涵義,其中阿伏加德羅常數(shù)是命題的熱點(diǎn)
2.難點(diǎn)聚焦
考點(diǎn) 22硅酸鹽工業(yè) 新型無機(jī)非金屬材料
1.復(fù)習(xí)重點(diǎn)
水泥工業(yè)和玻璃工業(yè)的基本原理;新型無機(jī)非金屬材料的特性及主要用途
2.難點(diǎn)聚焦
1.硅酸(H2SiO3)
酸性很弱(弱于碳酸)溶解度很小,由于SiO2不溶于水,硅酸應(yīng)用可溶性硅酸鹽和其他酸性比硅酸強(qiáng)的酸反應(yīng)制得。
Na2SiO3+2HCl == H2SiO3+2NaCl
硅膠多孔疏松,可作干燥劑,催化劑的載體。
四.硅酸鹽
硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱,分布廣,結(jié)構(gòu)復(fù)雜化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。一般不溶于水。(Na2SiO3 、K2SiO3除外)最典型的代表是硅酸鈉Na2SiO3 :可溶,其水溶液稱作水玻璃和泡花堿,可作肥皂填料、木材防火劑和黏膠劑。 常用硅酸鹽產(chǎn)品:玻璃、陶瓷、水泥。
2.硅單質(zhì)與碳相似,有晶體和無定形兩種。晶體硅結(jié)構(gòu)類似于金剛石,有金屬光澤的灰黑色固體,熔點(diǎn)高(
五.氯元素:位于第三周期第ⅦA族,原子結(jié)構(gòu): 容易得到一個(gè)電子形成氯離子Cl-,為典型的非金屬元素,在自然界中以化合態(tài)存在。
3.例題精講
[例1] 熔融氫氧化鈉反應(yīng)選用的器皿是 [ ]
A.陶瓷坩堝
B.石英坩堝
C.普通玻璃坩堝
D.生鐵坩堝
分析:陶瓷的成分中含有SiO2,石英的成分就是SiO2,玻璃的主要成分中也含有SiO2,而SiO2在高溫下可以跟NaOH發(fā)生如下反應(yīng):
SiO2+2NaOHNa2SiO3
所以A、B、C的器皿都不能選用,只能內(nèi)生鐵坩堝。
答案:D
[例2] 下列溶液中可以盛放在玻璃瓶中,但不能用磨口玻璃塞的是 [ ]。
A.硅酸鈉溶液
B.氫氟酸
C.氫氧化鈉溶液
D.氯化鈉溶液
分析:玻璃的主要成分之一二氧化硅,它能跟氫氟酸迅速反應(yīng),所以,氫氟酸不能盛放在玻璃、陶瓷容器中,只能保存在鉛皿或塑料瓶中。氫氧化鈉溶液與二氧化硅在常溫下反應(yīng)十分緩慢,所以可以盛放在玻璃瓶中,但瓶的磨口處的二氧化硅跟氫氧化鈉緩慢反應(yīng)后,生成的硅酸鈉是一種礦物膠,使瓶塞與瓶口粘在一起,因此不能用磨口玻璃塞。硅酸鈉溶液可以用玻璃瓶盛放,只是不能用磨口玻璃塞(原因同氫氧化鈉溶液)。氯化鈉溶液不跟玻璃中各種成分反應(yīng)。
答案:AC
[例3] 普通玻璃的主要成分為Na2SiO3?CaSiO3?4SiO2
。1)試計(jì)算普通玻璃中相當(dāng)含有Na2O,CaO和SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)各是多少?
(2)制造50kg普通玻璃,需要純堿、碳酸鈣和二氧化硅各多少千克?
分析:Na2SiO3?CaSiO3?4SiO2可用二氧化硅和金屬氧化物的形式表示其組成為:Na2O?CaO?6SiO2。
。1)Na2O的摩爾質(zhì)量為62g/mol,CaO的摩爾質(zhì)量為56g/mol,SiO2的摩爾質(zhì)量為60g/mol。
(2)由第(1)題求出普通玻璃中各氧化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù),可計(jì)算50kg普通玻璃中Na2O、CaO和SiO2的含量:
m(Na2O):50kg×13%=6.5kg
m(CaO):50kg×11.7%=5.85kg
m(SiO2):50kg×75.3%=37.65kg
再求需純堿、碳酸鈣和二氧化硅的質(zhì)量:
m(SiO2):37.65kg
答案:(1)普通玻璃中Na2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%,CaO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.7%,SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75.3%。
(2)制造50kg普通玻璃,需要純堿11.11kg、碳酸鈣10.45kg、二氧化硅37.65kg。
[例4] 有A、B、C三種不溶于水的固體。A是某元素的一種單質(zhì),它在氧氣中完全燃燒得到一種無色氣體,此氣體能使澄清石灰水變渾濁,另外測得這種氣體密度為同溫、同壓下氧氣密度的1.375倍。B固體能溶于熱氫氧化鈉溶液,再往所得溶液中加入過量鹽酸時(shí),析出白色膠狀沉淀。此沉淀干燥后,成為不溶于水的白色粉末,這是一種比碳酸酸性還弱的酸。將B與石灰石、純堿按比例混合加熱得到C,C在高溫時(shí)軟化,無固定熔點(diǎn)。
根據(jù)以上事實(shí),判斷A為哪種元素的單質(zhì)?B、C各是什么物質(zhì)?寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。
分析:先求出A燃燒后生成的氣體的相對分子質(zhì)量,根據(jù)該氣體的相對分子質(zhì)量及其反應(yīng)現(xiàn)象可推出單質(zhì)A;再根據(jù)B的有關(guān)反應(yīng)現(xiàn)象可推出B;最后根據(jù)制取C的方法及C的性質(zhì)可推出C。
A物質(zhì)燃燒后生成的氣體的相對分子質(zhì)量為:
32×1.375=44
該氣體能使澄清石灰水變渾濁,所以該氣體為二氧化碳,A為碳元素的一種單質(zhì)。
根據(jù)B物質(zhì)能與氫氧化鈉反應(yīng),且能繼續(xù)與過量的鹽酸反應(yīng)生成一種比碳酸還弱的酸,可推出B物質(zhì)為二氧化硅。
C物質(zhì)由石灰石、純堿、B物質(zhì)(二氧化硅)混合加熱而得,結(jié)合C物質(zhì)在高溫時(shí)軟化且無固定熔點(diǎn),可推知C物質(zhì)為普通玻璃。
答案:A為碳元素的一種單質(zhì)。
C+O2CO2
B為SiO2
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓
C為普通玻璃
Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑
[例5] 某硅酸鋅樣品含58.6%的鋅,而ZnO%與SiO2%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的總和為100%,寫出這樣品的化學(xué)式(最簡式)。
分析:題目要求寫出這樣品的化學(xué)式(最簡式),即是要求通過計(jì)算找出ZnO與SiO2的物質(zhì)的量之比值,然后用SiO2和ZnO的形式表示此硅酸鋅樣品的組成。
可先由Zn%求算出ZnO%,并求出SiO2%。然后再運(yùn)用求最簡式最基本的方法求出此硅酸鋅的組成。
SiO2%=1-73.0%=27.0%
該硅酸鋅樣品的化學(xué)式為:2ZnO?SiO2。
[例6] 兩個(gè)原硅酸分子的OH原子團(tuán)之間可以相互作用而脫去一分子水:
2H4SiO4===H6Si2O7+H2O
原硅酸結(jié)構(gòu)為:
則在所得的H6Si2O7分子的結(jié)構(gòu)中,含有的硅氧鍵數(shù)目為 [ ]
A.5
B.6
C.7
D.8
分析:此題是一道選擇題,也是一道信息遷移題。給出的新情境是原硅酸結(jié)構(gòu)及脫水反應(yīng),考查內(nèi)容是H6Si2O7分子中的硅氧鍵數(shù)目。兩個(gè)原硅酸共有8個(gè)硅氧鍵,當(dāng)它們相互作用時(shí),雖然有一個(gè)硅氧鍵斷裂,但又形成一個(gè)新的硅氧鍵,如圖所示:
故硅氧鍵的總數(shù)目沒有變,仍然是8個(gè)。
答案:D
[例7] 下列離子方程式書寫不正確的是 [ ]
A.往NaOH溶液中通入過量CO2
B.單質(zhì)硅與燒堿溶液反應(yīng)
C.石英砂與燒堿反應(yīng)制水玻璃
D.往水玻璃中通入二氧化碳
分析:往NaOH溶液中通入適量CO2生成正鹽Na2CO3,正鹽能與酸反應(yīng)變?yōu)樗崾禁},所以當(dāng)CO2過量時(shí)即溶液中H2CO3過量時(shí),生成物為NaHCO3,故A式正確。
單質(zhì)硅能和燒堿溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和氫氣,NaOH是易溶于水的強(qiáng)堿,Na2SiO3。是易溶于水的鹽,均完全電離,故Na+可以簡化掉,B式正確。
石英的成分是二氧化硅與燒堿液發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成硅酸鈉和水。故C式正確。
碳酸比硅酸酸性強(qiáng),所以往水玻璃即硅酸鈉的水溶液中通入二氧化碳可以制硅酸。反應(yīng)物中的Na2SiO3和生成物中的Na2CO3均為易溶于水的鹽,能完成電離寫成離子式,并且Na+可以簡化掉,故D式不正確。
答案:D
[例8] 有一鉛錫合金質(zhì)量為100g,完全氧化后得到氧化物的混合物質(zhì)量為116g,求合金中鉛、錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)各為多少?
解法一:
分析:設(shè)100g鉛錫合金中含錫xg,則含鉛(100-x)g。①Sn氧化后的穩(wěn)定產(chǎn)物是SnO2(+4價(jià)氧化物穩(wěn)定),Sn的相對原子質(zhì)量為
Pb氧化后的穩(wěn)定產(chǎn)物是PbO(+2價(jià)氧化物穩(wěn)定), Pb的相對原子質(zhì)量為207,PbO的式量為223,(100-x)g Pb氧化生成的PbO質(zhì)量必
因?yàn)镾nO2與PbO質(zhì)量共為116g,故可列一元一次方程,解方程求出Sn、Pb質(zhì)量。
[解] 設(shè)100g錫鉛合金中含錫xg,含鉛為(100-x)g。
根據(jù)化學(xué)式所表示的元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及題意,列代數(shù)方程式:
解得x=43.2(g)
100-x=100-43.2=56.8(g)
答:合金中錫、鉛質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為43.2%、56.8%
解法二:
分析:此題利用物質(zhì)的量計(jì)算也很方便。設(shè)100g合金中含xg,含鉛為(100-x)g
將SnO2與PbO由物質(zhì)的量換算成質(zhì)量,質(zhì)量和為116g。
解:設(shè)100g錫鉛合金中含錫為xg,含鉛為(100-x)g
Sn的物質(zhì)的量=SnO2的物質(zhì)的量
Pb的物質(zhì)的量=PbO的物質(zhì)的量
SnO2與PbO質(zhì)量和為116g
解得 x=43.2(g)
(錫的質(zhì)量)
100-x=56.8(g)
。ㄣU的質(zhì)量)
Pb%=1-43.2%=56.8%
答:合金中鉛、錫分別占56.8%、43.2%
[例9] 稱取兩份由碳酸鈉、碳酸氫鈉和碳酸氫銨組成的混合物7.06g。其中:一份加入過量的鹽酸,可得CO2為1792mL(在標(biāo)準(zhǔn)狀況下),另一份加熱至質(zhì)量不再減少時(shí)為止。冷卻后再跟過量鹽酸反應(yīng),可得CO2為896mL(在標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。求原混合物中,碳酸鈉、碳酸氫鈉和碳酸氫銨的物質(zhì)的量之比。
分析:此題是根據(jù)化學(xué)方程式,計(jì)算混合物成分物質(zhì)的量之比的題。解題關(guān)鍵在于正確判斷反應(yīng)物與生成物、反應(yīng)物的量與生成物的量之間的關(guān)系。
第一份7.06g混合物,各成分都跟過量的鹽酸充分反應(yīng),均生成CO2。CO2體積之和為1792mL;第二份7.06g混合物加熱后,除碳酸氫鈉轉(zhuǎn)化為碳酸鈉外,碳酸氫銨則因全部轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)物質(zhì)而不存在固體物質(zhì)了;旌衔镏性刑妓徕c及生成的碳酸鈉共同跟過量鹽酸反應(yīng),生成896mLCO2。
解 全過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為:
Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑
(1)
NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑
(2)
NH4HCO3+HCl==NH4Cl+H2O+CO2↑
(3)
(4)
(5)
設(shè)7.06g該混合物中含Na2CO3、NaHCO3、NH4HCO3分別為x、y、zmol
從化學(xué)方程式(1)(2)(3)可知,第一份7.06g混合物與過量鹽酸反應(yīng),共生成CO2為(x+y+z)mol
從化學(xué)方程式(4)、(5)可知,第二份7.06g混合物加熱,其中
x∶y∶z=0.02∶0.04∶0.02=1∶2∶1
答:Na2CO3、NaHCO3、NH4HCO3的物質(zhì)的量之比為1∶2∶1。
新型無機(jī)非金屬材料
[例10] 新型無機(jī)非金屬材料跟傳統(tǒng)硅酸鹽材料相比,有什么特性?
【分析】 (1)能承受高溫,強(qiáng)度高。如氮化硅陶瓷在1200℃時(shí)仍具有高強(qiáng)度。
。2)具有電學(xué)特性。有的可作絕緣體,有的可作半導(dǎo)體、導(dǎo)體、超導(dǎo)體。
。3)具有光學(xué)特性。有的能發(fā)出各色光,有的能透過可見光,有的能使紅外線、雷達(dá)射線穿過。
(4)具有生物功能。有些對人體組織有較好的適應(yīng)性,且硬度高、無毒、不溶于水,可直接植于人體內(nèi)。
【答案】 略。
[例11] 請比較紅寶石和藍(lán)寶石成分的異同。人造紅寶石和人造藍(lán)寶石各有何用途?
【解答】 兩者的主要成分都是Al2O3(剛玉)。剛玉中混有少量鉻時(shí),呈現(xiàn)紅色,就形成紅寶石;剛玉中混有少量鈦時(shí),呈現(xiàn)藍(lán)色,就形成藍(lán)寶石。
人造紅寶石硬度高,可制鐘表的軸承,它能放大某一波長的光而產(chǎn)生激光,可作固體激光器。人造藍(lán)寶石因能使紫外線和可見光通過,可用于制造光學(xué)儀器。
[例12] 下列說法正確的是 [ ]
A.二氧化硅溶于水顯酸性
B.光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)光的能力非常強(qiáng),利用光纜通訊,能同時(shí)傳送大量信息
C.因?yàn)楦邷貢r(shí)二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出CO2,所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)
D.二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸。
分析 二氧化硅不溶于水,不溶于強(qiáng)酸,但溶于氫氟酸。因?yàn)樗芘c堿反應(yīng)生成鹽和水,所以它是酸性氧化物。硅酸酸性比碳酸弱,它反映在CO2通入Na2SiO3溶液可生成硅酸。而SiO2能和Na2CO3高溫下反應(yīng)生成CO2,它可說明不揮發(fā)的SiO2可把氣體CO2制出,但不能說明碳酸和硅酸的相對強(qiáng)弱。
答案:B
4.實(shí)戰(zhàn)演練
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