人教高中化学选修3第一章第一节原子结构教案.ppt

如皋中学2013届高中化学竞赛培训 如皋中学高一化学组 竞赛之路 全国高中学生化学竞赛(江苏赛区)初赛 中学化学奥林匹克竞赛 （江苏赛区）夏令营暨选拔赛 全国高中生化学 奥林匹克竞赛(初赛） 江苏省化学集训队 全国高中生化学奥 林匹克竞赛暨冬令营 国家化 学集训队 国际化学奥林 匹克竞赛(46届) 5月20 日 高二 暑假 9月10日 1月 路漫漫之修远兮，吾将上下而求索! 嚼得菜根，做 得大事 不经历风雨，怎么见彩虹! 如何准备 全国高中学生化学竞赛（江苏赛区）初赛要求 试题范围：以高中化学课程标准为基础， 贴近江苏高考，达到并略超过普通高中课 程标准实验教科书(必修模块加选修模块) 内容要求。 全国高中学生化学竞赛基本要求 初赛基本要求 1有效数字的概念。在化学计算和化学实验中正确使用有效数字。定量 仪器（天平、量筒、移液管、滴定管、容量瓶等）的精度与测量数据有效 数字。运算结果的有效数字。 2理想气体标准状态。理想气体状态方程。气体密度。气体相对分子质 量测定。气体溶解度。 3溶液浓度与固体溶解度及其计算。溶液配制（浓度的不同精确度要求 对仪器的选择）。重结晶估量。过滤与洗涤操作、洗涤液选择、洗涤方式 选择。溶剂（包括混合溶剂）与溶质的相似相溶规律。 4容量分析的基本概念被测物、基准物质、标准溶液、指示剂、滴 定反应等。分析结果的准确度和精密度。滴定曲线与突跃（酸碱强度、浓 度、溶剂极性对滴定突跃影响的定性关系）。酸碱滴定指示剂的选择。高 锰酸钾、重铬酸钾、硫代硫酸钠、EDTA为标准溶液的滴定基本反应与分 析结果计算。 5原子结构。核外电子运动状态。用s、p、d等来表示基态构型（包括中 性原子、正离子和负离子），核外电子排布（构造个、原理）。电离能和 电负性。 6元素周期律与元素周期系。主族与副族。主、副族同族元素从上 到下的性质变化一般规律；同周期元素从左到右的性质变化一般规律 ；s、d、ds、p、f区。元素在周期表中的位置与核外电子结构（电 子层数、价电子层与价电子数）的关系。最高化合价与族序数的关系 。对角线规则。金属性、非金属性与周期表位置的关系。金属与非金 属在周期表中的位置。半金属。主、副族重要而常见元素的名称、符 号及在周期表中的位置、常见化合价及主要形态。过渡元素、铂系元 素的概念。 7分子结构：路易斯结构式（电子式）。价层电子互斥模型对简单 分子（包括离子）立体结构的预测。杂化轨道理论对简单分子（包括 离子）立体结构的解释。共价键。p 键和s 键。大 p 键。共轭（离域 ）的一般概念。等电子体的一般概念。 8配合物。配合物与配离子的基本概念。路易斯酸碱的概念。重要 而常见的配离子的中心离子（原子）和重要而常见的配位体（水、羟 基、卤离子、拟卤离子、氨分子、酸根离子等）、螯合物。重要而常 见的配合剂及其重要而常见的配合反应。配合反应与酸碱反应、沉淀 反应、氧化还原反应的联系（定性说明）。配合物空间结构和异构现 象基本概念。配合物的杂化轨道基本概念。 9分子间作用力。范德华力的数量级（不要求分解为取向力、诱导力 、色散力）。氢键。形成氢键的条件。氢键的键能。氢键与物理性质 关系。其他分子间作用力的一般概念。 10晶体结构。晶胞。原子坐标。晶胞中原子数目或分子数的计算及 与化学式的关系。分子晶体、原子晶体、离子晶体和金属晶体。原子 堆积与晶胞的关系。 11化学平衡。平衡常数与转化率。酸碱平衡常数大小与酸碱强度的 定性关系。溶度积。利用平衡常数的计算。 12离子方程式的正确书写和配平。 13电化学。氧化态。氧化还原的基本概念和反应的书写和配平。原 电池。电极符号、电极反应、原电池符号、原电池反应。标准电极电 势。用标准电极电势判断反应的方向及氧化剂与还原剂的强弱。电解 池的电极符号与电极反应。电解与电镀。电化学腐蚀。常见化学电源 。pH、络合剂、沉淀剂对氧化还原反应的影响的定性说明。 14 元素化学达到国际竞赛一级知识水平。国际竞赛大纲的二、三级 知识不要求记忆。 15 有机化学知识达到国际竞赛一级知识水平，国际竞赛大纲的二、 三级知识不要求记忆。 决赛基本要求 1原子结构在初赛要求基础上增加四个量子数的取值与单电子轨 道能级能量的计算，s、p、d轨道名称。 2分子结构在初赛要求基础上增加分子轨道基本概念。键级。分 子轨道理论对氧的顺磁性的解释。 3晶体结构增加点阵的基本概念。布拉维系与十四种空间点阵形 式。堆积模型与堆积-填隙模型。 4化学热力学基础。热力学能（内能）、焓、热容、自由能和熵 的概念。生成焓、生成自由能、标准熵及有关计算。自由能与反应 的方向性。吉布斯-亥姆霍兹方程及其应用。范特霍夫等温方程及其 应用。标准自由能与标准平衡常数。平衡常数与温度的关系。热化 学循环。热力学分解温度（标态与非标态压力对分解温度的影 响）。相的概念与单组分体系相图。 5稀溶液的通性。 6化学动力学基础。反应速率基本概念。反应级数。用实验数 据推求反应级数。一级反应（的积分式）的有关计算（速率常数 、半衰期、碳-14法推断年代等等）。阿累尼乌斯方程及计算（ 阿累尼乌斯活化能的概念与计算；速率常数的计算；温度对速率 常数影响的计算等）。活化能与反应热的关系。反应机理一般概 念。推求速率方程。催化剂对反应影响的本质。 7酸碱质子理论。缓冲溶液。利用酸碱平衡常数的计算。溶度 积原理及有关计算。 8Nernst方程有关计算。原电池电动势的计算。pH值对原电池 的电动势、电极电势、氧化还原反应方向的影响。沉淀剂、络合 剂对氧化还原反应方向的影响。 9配合物的化学键理论。配合物的磁性。分裂能与稳定化能。 配合物的异构问题（包括顺反异构与光学异构）。利用平衡常数 的计算。络合滴定。 10元素化学描述性知识达到国际竞赛大纲二级水平。 11自然界氮、氧、碳的循环。环境保护、生态平衡、可持续发 展、绿色化学的一般概念。 12有机化学描述性知识达到国际竞赛大纲二级水平。有机合成达到国际竞赛 大纲二级知识水平。不要求四谱。不要求不对称合成。不要求外消旋体拆分。 13氨基酸多肽与蛋白质的基本概念。 14DNA与RNA 15糖的基本概念。葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖。糖 。纤维素和淀粉。 16简单有机物的IUPAC命名（不要求记忆环中原子的序号）。 17有机立体化学基本概念。构型与构象基本概念。顺反异构（trans-、cis-和 Z-、E-构型）。手性异构（R-，S-判断）。endo-和exo-。 18利用无机和有机的基本反应对简单化合物的鉴定和结构推定。 19有机制备与有机合成的基本操作.电子天平、配制溶液、加热、冷却、沉 淀、结晶、重结晶、过滤（包括抽滤）、洗涤、蒸发浓缩、常压蒸馏与回流、 倾析、分液、搅拌、干燥。通过中间过程检测（如pH值、温度、颜色等）对 实验条件进行控制。产率和转化率的计算。实验室安全与事故紧急处置的知识 与操作。废弃物处置。仪器洗涤和干燥。实验工作面的安排和整理。原始数据 的记录。 20常见容量分析的基本操作、基本反应及分析结果的计算。 21分光光度法。比色分析。 国际大纲一级要求 1 电子构型：主族、Pauli摒斥原理、Hund规则 2 周期性（主族）：电负性、原子的大小、最高氧化数 3 物理性质的周期性（主族）：熔点、沸点、金属性 4 命名：主族化合物、过渡金属化合物、配位数 5 计量学：配平方程式、质量与体积关系、实验式、阿佛加德罗数、 浓度计算 5 同位素：核子的计算、放射性衰变 6 s区：，族金属与水反应的产物及产物的碱度、金属与卤素反 应的产物、重元素的反应性更强 7 p区：最简非金属氢化物计量学、CH4，NH3，H2S，H2O，HX的酸 碱性、NO与O2反应生成NO2、NO2与N2O4的平衡、NO2与水反应的产 物、HNO2及其盐作还原剂、HNO3及其盐作氧化剂、B(III) Al(III) Si(IV) P(V) S(IV) S(VI) O(II) F(I) Cl(I) Cl(III),Cl(V) Cl(VII)是第2,3周期 元素与卤素和含氧阴离子的化合物的正常氧化态、非金属氧化物与水 的反应及生成的酸的计量学、从F2到Cl2的卤素氧化性和反应性的递减 8 d区：Cr(III) Cr(VI) Mn(II) Mn(IV) Mn(VII) Fe(II) Fe(III) Co(II) Ni(II) Cu(I) Cu(II) Ag(I) Zn(II) Hg(I) Hg(II)是d区的常见元素的常见氧 化态、Cr 、 Mn 、 Fe 、 Ni 、 Co溶于稀盐酸，而Cu 、 Ag 、 Hg不 溶、Cr(OH)3 、 Zn(OH)2是两性的而其它氢氧化物不呈两性、MnO4 、 CrO4 、 Cr2O72是强氧化剂 9 其它无机化学问题：H2SO4 、NH3 、 Na2CO3 、 Na 、 Cl2和 NaOH的工业制法 10烷：丁烷的异构体、命名（IUPAC）、物理性质的趋势、取代 （例如与Cl2）产物、环烷的命名 11烯：平面结构、E/Z（cis/trans）异构、与Br2，HBr的加成产物 12炔：线性结构 13芳香烃：苯的化学式、电子的离域、共振的稳定化作用 14醇与酚：氢键醇与醚对比、烯烃的氢化、甘油的化学式 15羰基化合物：命名、制备（醇的氧化）、反应（醛的氧化） 16羧酸：与醇反应产物（酯）、草酸（名称与化学式） 17含氮化合物：胺类是碱 18大分子：肥皂的制造；聚合反应的产物（乙烯的） 19氨基酸与肽：氨基酸的离子性结构、肽的结合 20蛋白质：蛋白质的一级结构 21化学平衡：化学平衡的动态模型、化学平衡的相对浓度表达式 22离子平衡：酸碱的Arrhenius理论、质子理论,共轭酸碱、pH的定 义、水的离子积、共轭酸碱的Ka和Kb的相互关系、盐的水解、溶度积 的定义、用溶度积计算溶解度（水中的）、用Ka计算弱酸的pH 23电极平衡：电动势的定义、第一类电极、标准电极电势 24均相体系的动力学：影响反应速率的因素、速率方程、速率常数 25相的体系：理想气体方程、分压的定义 26分析化学：移液管的使用、滴定管的使用、酸度法中指示剂的选 择、Ag+,Ba2+,Cl,SO42的鉴定、Al3+,NO2-,NO3-,Bi3+的鉴定、K,Ca,Sr 的焰色法 27络合物：写出络合反应 下册 下册 第一章 原子的结构与性质 第一节 原子结构 选修三 一、开天辟地原子的诞生 1、原子的诞生 宇宙大爆炸2小时：大量氢原子、少量氦原子 极少量锂原子 140亿年后的今天： 氢原子占88.6% 氦原子为氢原子数1/8 其他原子总数不到1% 2、地球中的元素 绝大多数为金属元素 包括稀有气体在内的非金属仅22种 地壳中含量在前五位：O、Si、Al、Fe、Ca 3、原子的认识过程 古希腊哲学家留基 伯和德谟克立特 原子：源自古希腊语Atom，不可再分的微粒 1803年 道尔顿（英） 原子是微小的不可分割的实心球体 1897年，英国科学家汤姆生 枣糕模型 1897年，英国科学家汤姆生 枣糕模型 1911年，英国物理学家卢瑟福 电子绕核旋转的原子结构模型 1911年，英国物理学家卢瑟福 电子绕核旋转的原子结构模型 1913年，丹麦科学家玻尔 行星轨道的原子结构模型 1926年，奥地利物理学家薛定谔等 以量子力学为基础提出电子云模型 世上最伟大的十个 公式，薛定谔方程 排名第六 二、能层与能级 1、能层 电子层 能层名称 能层符号 一 二 三 四 五 六 七 K L M N O P Q 从K至Q ，能层离核越远，能层能量越大 每层最多容纳电子的数量：2n2 2、能级 能级名称：s、p、d、f、g、h 能级符号：ns、np、nd、nf n代表能层 最多容纳电子的数量 s:2 p:6 d:10 f:14 能层KLMN 能级 能级 电子 数 能层 电子 数 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 2 2 2 2 6 6 6 10 10 14 2 2n2 8 18 32 2n2 2n2 2n2 3、注意问题 能层与能级的关系 每一能层的能级从s开始，s,p,d,f 能层中能级的数量=能层的序数 能量关系 EK EL EM EN Ens Enp End Enf Ens E(n+1) s E(n+2) s E(n+3) s Enp E(n+1)p E(n+2)p E(n+3)p 三、构造原理与电子排布式 1、构造原理 电子排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 元素周期表排 满即为118号 7p排满后总共 是多少个电子 ？ 2、部分原子的电子排布式 简化电子排布 式：Ar4s2 三、电子云与原子轨道 1、电子云 处于一定空间运动状态的电子在原子核外空 间的概率密度分布的形象化描述 小黑点越密概率密度越大 电子云 小黑点不是电子！ H的基 态电子 的概率 分布图 电子云轮廓图 电子出现的概率约为90%的空间 即精简版电子云 电子云轮廓图特点 a.形状 nd能级的电子云轮廓图：多纺锤形 ns能级的电子云轮廓图：球形 np能级的电子云轮廓图：哑铃形 b.电子云扩展程度 同类电子云能层序数n越大，电子能量越大，活动 范围越大,电子云越向外扩张 电子云轮廓图特点 2、原子轨道 量子力学把电子在原子核外的一个空间 运动状态成为一个轨道 ns能级 ns轨道 np能级 npx轨道 npy轨道 npz轨道 简 并 轨 道 不同能层的能级、原子轨道及电子云轮廓图 1、泡利原理 每个轨道最多只能容纳2个电子 且它们的自旋方向相反 2、洪特规则 电子总是优先单独地占据简并轨道 且它们的自旋方向相同 四、泡利原理和洪特规则 怎么填 填多少 3、电子排布图 （轨道表示式） 例：写出O原子的电子排布图 O原子的电子排布式： 1s 2s 2p 1s2 2s2 2p4 原子结构的表示方法 原子结构示意图 电子排布式 O原子：1s2 2s2 2p4 电子排布图 1s 2s 2p O原子 Ar3d54s 1 Ar3d104s1 4、洪特规则特例 对于同一电子亚层中，当电子排布为全充满、 半充满或全空时是比较稳定的 核外电子的基本特征（怎样来描述一个 电子在核外的运动状态） 能层 能级 轨道 自旋 公转 自转 大范围 小范围 磁量子数 自旋量子数 主量子数 角量子数 量子力学 本节总结 第一章 原子的结构与性质 第二节 原子结构与元素性质 选修三 元素：具有相同核电荷数的一类原子的总称 核素：含有一定数目质子和中子的一种原子 同位素：质子数相同中子数不同的 同一种元素的不同原子 核电荷数=核内质子数=核外电子数=原子序数 质量数A= 质子数Z+ 中子数N 复习回忆 一、原子结构与元素周期表 1、周期 元素周期表的横行 特点 同周期元素电子层数相同 同周期元素从左至右原子依次序数递