化学新教材优质课课件物质结构与性质复习

04010203石墨烯结构决定性质石墨烯的优越性能强导电、导热性强度高透光性强比表面积大【问题1-1】根据基态原子核外电子排布规律，画出轨道表示式（电子排布图），可以从哪些角度描述基态碳原子核外电子的运动状态？【任务一】基于构成微粒和微粒间作用力认识石墨烯能量最低泡利原理洪特规则能层、能级、轨道、自旋

【问题1-2】结合碳的原子结构特点分析碳原子的成键情况？共价键共用电子对数：共用电子对偏移：轨道重叠方式：单、双、三键非极性键、极性（电负性）σ、π键【思考】1、C、Si、Ge是同族元素，Si原子之间可以形成双键、三键，

为什么Si、Ge原子之间都难以形成双键或三键？2、C原子中只有2个未成对电子，为什么却可以形成4条σ键？【任务一】基于构成微粒和微粒间作用力认识石墨烯Si、Ge原子半径大，原子之间形成的σ单键较长，p-p轨道肩并肩重叠的程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键判断杂化方式的思维模型σ键电子对数=成键原子数孤电子对数=(价电子-成键电子)/2价层电子对数234...=容纳σ键和孤电子对杂化轨道数234...杂化类型spsp2sp3...直线

平面三角

四面体...【任务一】基于构成微粒和微粒间作用力认识石墨烯【迁移应用】太阳能电池板主要材料为晶体硅：（1）Si的价电子中自旋方向相反的电子数之比为____________,价电子占据的轨道有_______种伸展方向；（2）SiCl4是生产高纯硅的前驱体，SiCl4可发生水解反应，机理如下：含s、p、d轨道的杂化类型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为________（填标号）。【任务一】基于构成微粒和微粒间作用力认识石墨烯3:1(或1:3)3②【方法】杂化轨道数=价层电子对数【问题1-3】结合碳原子结构和成键情况分析哪些方面会影响共价键的强度？【任务一】基于构成微粒和微粒间作用力认识石墨烯A（代表C\N\O）CH3-CH3H2N-NH2HO-OHA-A键能/kJ·mol-1346247207【思考】结合下表数据，分析A-A键能逐渐降低的原因？键

能键

长反比原子半径(正比)成键数目(反比)一般规律特殊性：成键原子的孤电子对间的斥力(反比)【任务一】基于构成微粒和微粒间作用力认识石墨烯【迁移应用】（1）一氯乙烯（C2H3Cl）分子中，C的一个_______杂化轨道与Cl的3px轨道形成C-Cl_______键，并且Cl的3pZ轨道与C的2pZ轨道形成3中心4电子的大π键（π34）。（2）一氯乙烷（C2H5Cl）、一氯乙烯（C2H3Cl）、一氯乙炔（C2HCl）分子中，C-Cl键长的顺序是___________________________。sp2σ一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔信息利用平面三角形sp2杂化

未杂化p轨道形成大π键【思考】结合组装过程，总结应该从哪些方面着手才能迅速准确组装石墨烯的球棍模型。【问题1-4】石墨烯中存在哪些化学键？【小组活动】基于石墨烯的平面结构，试组装石墨烯的球棍模型。【任务一】基于构成微粒和微粒间作用力认识石墨烯中心原子(点)—σ键数(线)—键长、键角—空间结构(面)空间结构VSEPR模型价层电子对数空间结构去孤电子对键角比较孤电子对数(反比)成键电子对间斥力(正比)理论模型杂化类型：sp＞sp2＞sp3结构稳定【任务一】基于构成微粒和微粒间作用力认识石墨烯中心原子【迁移应用】LiCH3、LiC(CH3)3在合成化学上应用广泛:（1）

H3C-的空间结构为____________；（2）(CH3)3C-、H3C-、F3C-的稳定性随中心C原子上电子云密度增大而减小，其中稳定性最强的是____，键角最大的是________。三角锥形(CH3)3C-【任务一】基于构成微粒和微粒间作用力认识石墨烯F3C-模型认知证据推理【任务二】基于微粒空间排布认识石墨烯【问题2】结合晶胞在晶体中排列特点，试在图中画出石墨烯的二维晶胞(平行四边形)，每个晶胞占有几个C原子？碳碳键长为apm，则石墨烯的密度是多少g/cm2？apm【任务二】基于微粒空间排布认识石墨烯晶胞:晶体结构的基本单元——无隙并置【问题2】结合晶胞在晶体中排列特点，试在图中画出石墨烯的二维晶胞(平行四边形)，每个晶胞占有2个C原子，碳碳键长为142pm，则石墨烯的密度是7.61×10-8g/cm2总比表面积=2×1/ρ=2628m2/g142pm【任务三】基于结构视角解释和预测石墨烯的典型性质【问题3-1】石墨烯作为非金属单质，如何从结构角度解释它的高强度、强导电性和导热性？高强度——碳碳共价键强度大强导电、导热性——形成大π键，电子流动(移动)性强【问题3-2】石墨烯、足球烯（C60）、金刚石同为碳的同素异形体，试分析三者的熔沸点高低？142pm154pm【任务三】基于结构视角解释和预测石墨烯的典型性质【思考】结合影响物质溶解性的因素预测石墨烯水溶性如何？探讨改良石墨烯材料水溶性的方案？【溶解性影响因素】(极性、结构)相似相溶、氢键、化学反应氧化石墨烯（GO）【任务三】基于结构视角解释和预测石墨烯的典型性质【任务四】石墨烯的共价键功能化应用与结构改性GOGO材料遇热发生的结构变化图示COCO2恢复导电性【问题4-1】阅读材料一：从结构角度分析GO遇热后恢复导电性的过程中C原子的杂化方式发生了怎样的变化？并解释为什么在室温下GO是绝缘体，火情发生时却又能够导电？【问题4-2】阅读材料二：钯（Pd）是第五周期VIII族元素，从微粒间作用力解释二价钯离子（Pd2+）是如何负载到GO-2N表面合成催化剂GO-2N-Pd（II）的？N原子的杂化方式有没有发生改变？配合物的形成条件金属中心(空轨道)配体(配位原子)(孤电子对)配位键杂化方式不变【任务四】石墨烯的共价键功能化应用与结构改性【问题4-3】阅读材料三：分析DXR药物分子之间存在的作用力有哪些？试从结构的角度分析DXR能够负载在GO上的主要原因可能是什么？氧化石墨烯(GO）负载氢键：X-H···Y