高中化学 物质结构与性质课件 新人教版选修3.ppt

问题1原子结构与性质问题2分子结构与性质问题3晶体结构与性质 选修3中的知识点及知识背景解读 成都石室中学任德怀 一 原子结构与元素性质的知识背景分析1 原子的诞生与原子光谱2 能层 能级 电子层 电子亚层 简单比喻 楼层与楼梯 3 构造原理 电子排布的经验规律 不要求知道其中的道理即能级交错现象 在构造原理基础上引出能量最低原理 并由此引出基态 激发态和光谱 第一部分原子结构与元素性质 h e ns e np e nd e nf 以fe为例如何理解电子填充顺序与失 即 电离 电子顺序 26fe1s22s22p63s23p64s23d6写作 ar 3d64s2而不是 ar 3d8fe2 1s22s22p63s23p64s03d6 ar 3d6而不是 ar 3d44s2 构造原理有多种表述 ns n 2 f n 1 d np 21sc ar 3d14s221sc2 ar 3d1而不是 ar 4s1当z足够大时能级一般只与n有关26fe1s22s22p63s23p64s23d6改写为 1s22s22p63s23p63d64s2注意 电子排布式简化电子排布式原子仁 实 价电子 或外围电子排布 以35br为例 1s22s22p63s23p64s23d104p51s22s22p63s23p63d104s24p5 ar 3d104s24p5 4 量子力学模型 掌握原子轨道的形状 解释化学键的形成 5个典型的电子排布偏差29cu47ag79au24cr42mo 29cu ar 3d104s124cr ar 3d54s1 注意 掌握1 36号核外电子排布规律电子排布的轨道表示式 简并轨道 洪特规则及特例 泡利不相容原理 电子对 附表 能级 轨道数与电子数关系 为什么最外层不超过8e 倒数第二层不超过18e 倒数第三层不超过32e 5 电子运动的实验基础 锂 氦 汞的发射光谱 线状光谱 锂 氦 汞的吸收光谱对光谱的理解及应用 动态平衡基态激发态 原子结构与元素周期表分区 除ds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 6 元素周期表与电子排布 各区价电子层排布规律 构造原理推断每一周期元素种类1s2s2p3s3p4s4p3d5s5p4d6s6p5d4f 电离能 电负性的应用 电离能的应用 he na mg与al的第一电离能 同周期元素 从左往右第一电离能呈增大趋势的理解 电负性的应用 二原子结构与元素的性质的新课标要求与高考试题举例1 原子结构与元素的性质的新课标要求 了解原子核外电子的排布原理及能级分布 能用电子排布式表示常见元素 1 36号 原子核外电子 价电子的排布及洪特规则及特例 泡利不相容原理 了解能量最低原理 知道基态与激发态 知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱 了解原子核外电子的运动状态 知道电子云和原子轨道 认识原子结构与元素周期系的关系 了解元素周期系的应用价值 能说出元素电离能 电负性的涵义 能应用元素的电离能说明元素的某些性质 2 原子结构与元素的性质的高考试题举例1 2011年全国统一卷37 基态b原子的电子排布式为 b和n相比 电负性较大的是 bn中b元素的化合价为 2 2011山东卷 氧是底壳中含量最多的元素 1 氧元素基态原子核外未成对电子数为 个 3 2009 宁夏 已知x y和z三种元素的原子序数之和等于42 x元素原子的4p轨道上有3个未成对电子 y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子 x跟y可形成化合物x2y3 z元素可以形成负一价离子 请回答下列问题 1 x元素原子基态时的电子排布式为 该元素的符号是 2 y元素原子的价层电子的轨道表示式为 该元素的名称是 4 2010 山东 ch4中共用电子对偏向c sih4中共用电子对偏向h 则c si h的电负性由大到小的顺序为 第二部分分子结构与性质一分子结构与性质的背景知识分析1 共价键的形成与属性 电子配对法 vb原理 对共价键的贡献 键合原子双方各提供自旋方向相反的未成对电子 彼此配对能量降低以h2 cl2为例 根据泡林原理已经键合电子不能再形成新的化学键 共价键饱和性以he ne及h3为例 轨道最大重叠原理 共价键方向性以h2s为例 注意 电子配对法的不足 如对c元素原子成键的理解 对分子如h2o空间结构的解释 c原子的2s电子有一个跃迁到2p形成4个单电子 共价键的分类 键 键的形成与价键轨道 形状与对称性 双黄鸡蛋型葫芦型糖果型双冬瓜型 键的判断 两原子总是优先成 键多重键一定有且只有一个 键 其余为 键例分析下列分子成化学键 o o px px 及 py py h cl s pxn n px px 及 py py pz pz h2o s px和 s pyph3 s px s py和 s pz 特殊共价键 配位键 几种概念 孤对电子对空轨道a b 配位键是 或 键例 coc o 与n n不同 nh4 看作 hnh3 h3o 看作 hoh2 al2cl6看作alcl3 alcl3 共价键的键参数及应用比较h2c ch2和hc ch中 键的键能分析加成反应难易 离子键与晶格能附后 等电子体内容及应用预测分子的立体结构以con2为例 成键方式相似空间结构相似部分性质相似 等电子体的判断c on n注意 co32 和sio32 不是等电子体co2sio2不是等电子体 2 分子的立体结构 红外光谱 价层电子对互斥理论模型 价层电子对互斥理论 分子中价电子对因相互排斥而远离 价电子对尽可能采取对称的空间构型 分子 或离子 的立体构型是价层电子对相互排斥的结果 配位原子与中心原子配位原子与中心原子的确定 如hclo中心原子的价层电子对 孤对电子 的电子 及计算方法 中心原子的价层电子对 a x b 1 2a 中心原子的价电子数b 配位原子提供的电子数x 分子 或离子 的电荷数当配位原子 a时提供1e a提供0e 一价基团均提供1e 中心原子 键电子对数由配位原子数决定 价层电子对互斥模型只要求价层电子数小于或等于4 不要拓展 vsepr模型由于价层电子对的相互排斥 价层电子对相互尽可能远离以减小排斥力 价层电子对在空间将尽可能采取对称的构型方式 这种方式就称为vsepr模型价层电子对与vsepr模型的关系 价层电子对轨道间位置关系 例 计算下列微粒中心原子的价层电子对co24 2 2nh3 5 3 2 4h2o 6 1 1 2 4ch4 4 4 2 4bf3 3 3 2 3nh4 5 4 1 2 4so2 6 0 2 3co32 4 2 2 3no25 2 2 5 3 利用价层电子对互斥理论推测分子或离子的立体构型配位原子借助价层电子与中心原子形成 键 注意 中心原子上无孤电子对的分子空间构型确定方法 价层电子对数等于配位原子数 vsepr简明 直观 应用范围比较广泛 对于我们经常遇到的分子或离子 特别是以非金属原子为中心的单核 即单中心 分子或离子 vsepr预测的立体结构很少与事实不符 中心原子上有孤电子对的分子空间构型确定方法 价层电子对数大于配位原子数 思考 co2 ch2o ch4 bf3 nh4 h3o co32 等分子分子的空间结构分析 第一步计算微粒中心原子的价层电子对数co24 2 2第二步分子构型分析2 2 直线型又如 ch4 4 4 2 4bf3 3 3 2 3nh4 5 4 1 2 4co32 4 2 2 3ch2o 4 2 2 3no25 2 2 5 3 杂化理论对分子空间构型的解释及化学键的推断 轨道的杂化理论 几种杂化轨道 sp杂化轨道 sp2杂化轨道 sp3杂化轨道 以ch2o nh3 h2o ch4 hclobf3 nh4 h3o ccl4 为例分析分子的杂化方式并解释分子的空间构型 注意 中心原子的杂化轨道类型预测 是 借助vsepr模型对分子的立体结构作出预测 杂化轨道数 价层电子对数例co2 4 2 2sp杂化两个 夹角1800分子为直线型 是 事先知道它的立体结构如苯环 杂化轨道理论是一种价键理论 杂化仅仅是描述给定分子结构中成键的一种理论方式 它只是对分子形状的理论解释之一 vsepr模型与中心原子杂化轨道类型的对应关系 3 分子中化学键的推断 简单分子中化学键的推断 以nh3 h2o co2 ncl3 pcl5 超纲 为例第一步 分析中心原子的杂化方式ch2oc为sp2杂化第二步 有几个配位原子就成几个 键3个杂化轨道与3个配位原子成3个 键第三步 剩余p轨道参与成 键c剩余p轨道与o剩余p轨道成 键 关于碳的杂化及简单推断例 h2c ch2h2c ohcoohhc chch3c cch2hc chcoohhcn根据分子空间构型推断苯分子中c的杂化方式 石墨苯金刚石路易斯结构式 小黑点表示未键合的电子 资料卡片 形形色色的分子 了解 3 配合物理论 配合物的定义与构成配位原子 主要是非金属元素c n o s 卤素等原子 如何计算配离子的电荷 fe scn x x 3 cu nh3 42 pb ch3coo 2配位数fe c0 5无外界 配合物的分类 命名与中学常见配合物例如 cu nh3 4 so4 cu nh3 4 2 so42 na3alf6ag nh3 2ohfe scn x x 3 cu nh3 4 oh 2cu nh3 2so4h2ptcl4k4 fe cn 6 配合物的稳定性 配位能力 与螯合物 叶绿素 配位原子 c n o x中心原子 过渡元素 主族元素 形成条件 配位键形成 配合物的性质 键的极性与分子的极性 o3键有极性与分子也有极性 范德华力及其对物质性质的影响 范德华力的产生范德华力的种类 氢键及其对物质性质的影响 4 分子的性质 氢键对物质性质的影响构成物质的分子若能与水分子之间形成氢键 使该物质在水中的溶解度增大 形成分子间氢键使物质的熔 沸点升高 形成分子内氢键使物质的熔 沸点降低 例如 nahco3溶解性差 hno3易挥发 乙酸与苯混合 体积增大 手性分子与手性异构 不对称异构 镜像异构如下 无机含氧酸分子的酸性 无机含氧酸酸性强弱的变化规律例 如何理解硫酸 磷酸酸性强弱 非羟基氧越多 吸电子能力越强 h o电子云密度越小越易电离如何解释h2co3为弱酸 二分子结构与物质性质新课标要求与高考题举例1 化学键与物质的性质新课标要求 知道共价键的主要类型 键和 键 能用键参数 键能 键长 键角等说明简单分子的某些性质 能举例说明 等电子原理 的含义及应用 认识共价分子结构的多样性和复杂性 能根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型 能说明简单配合物的成键情况 了解常见的杂化轨道类型 sp sp2 sp3 了解极性共价键和非极性共价键 极性分子和非极性分子 举例说明化学键和分子间作用力的区别 分子间作用力对物质性质的影响 氢键对物质性质的影响 以及了解 手性分子 在生命科学等方面的应用 知道 相似相溶 规则的实际应用和运用分子结构的知识解释无机含氧酸分子的酸性 1 2011海南卷 19物质结构20分19 1 6分 下列分子中属于非极性的是a so2b becl2c bbr3d cocl219 2so32 的立体构型 s的杂化方式 2 2010 海南 下列描述中正确的是 a cs2为v形的极性分子b clo3 的空间构型为平面三角形c sf6中有6对完全相同的成键电子对d sif4的中心原子均为sp3杂化 3 2011年全国统一卷37 在bf3分子中 f b f的键角是 b原子的杂化轨道类型为 bf3和过量naf作用可生成nabf4 bf4 的立体结构为 在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中 层内b原子与n原子之间的化学键为 层间作用力为 b n均属于非金属元素 二者形成的化学键是极性共价键 根据石墨结构可知六方氮化硼晶体中 层与层之间靠分子间作用力结合 4 2011 山东 2 h2o分子内的o h键 分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为 的沸点比高 原因是 6 2011 江苏 原子序数小于36的x y z w四种元素 其中x是形成化合物种类最多的元素之一 y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍 z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子 w的原子序数为29 回答下列问题 1 y2x2分子中y原子轨道的杂化类型为 1moly2x2含有 键的数目为 2 化合物zx3的沸点比化合物yx4的高 其主要原因是 3 元素y的一种氧化物与元素z的一种氧化物互为等电子体 元素z的这种氧化物的分子式是 第三部分晶体结构与性质一晶体结构与性质的知识背景分析1 晶体结构 x射线衍射 与性质 晶体与非晶体 局部单晶 整体物固定外形 如何理解晶体的自范性 何理解晶胞 六面体 具有8个完全相同顶点 3组完全相同的面 3组完全相同的棱边 晶胞判断不要求 只要求学生认识简单晶胞及计算一个晶胞平均占有的原子数 2 晶体的堆积与性质 分子晶体 若无氢键 大多密堆h2oco2的堆积模型 为什么不是立方面心 原子晶体的堆积模型金刚石的堆积模型 金属晶体的堆积模型 等径圆球的一维密堆 二维密堆 三维密堆 堆积方式 简单立方堆积如 po 非密置层 配位数为4 密置层 配位数为6 钾型 镁型abab 铜型 abcabc a b a b 镁型 六方密堆积 铜型 面心立方密堆积 了解晶胞的空间利用率的计算 以简单立方堆积为例 具有代表性的是 简单立方 体心立方 面心立方 六方密堆 设立方晶胞的边长为a 金属原子的半径为r 由于原子沿边长方向相互接触 则a 2r 晶胞的体积为a3 每个金属原子的体积为4 r3 3 每个晶胞中只含有1个原子 所以空间利用率为 4 r3 34 r3 3 52 a3 2r 3 简单立方体心立方 简单立方堆积 配位数空隙种类空间占有率6立方体52 体心立方堆积 配位数空隙种类空间占有率8四面体和正八面体68 02 六方密堆 配位数空隙种类空间占有率12正四面体和八面体74 05 立方面心堆积 配位数空隙种类空间占有率12正四面体和八面体74 05 3 离子晶体结构与性质 离子晶体的堆积方式 含配位数空隙填充率 桔黄色球为f绿色球为ca 离子晶体的稳定性 了解 以碳酸盐为例 晶格能及影响因素 4 离子键 共价键和金属键的比较 5 分子晶体与原子晶体 离子晶体 金属晶体的结构微粒 微粒间作用力的区别 二晶体结构与性质新课标要求与高考题举例1 晶体结构与性质新课标要求 了解分子晶体和原子晶体的特征 能以典型的物质为例描述分子晶体和原子晶体的结构与性质的关系 知道金属键的涵义 能用金属键理论解释金属的一些物理性质 能列举金属晶体的基本堆积模型 简单立方堆积 钾型 镁型和铜型 能说明离子键的形成 能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质 了解离子晶体的特征 了解晶格能的应用 知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱 知道分子晶体与原子晶体 离子晶体 金属晶体的结构粒子 粒子间作用力的区别 在晶体结构的基础上进一步知道物质是由粒子构成的 并了解研究晶体结构的基本方法 1 2011年全国统一卷37 化