化学：选修3人教版精品PPT课件（2套13份）
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化学：选修3人教版精品PPT课件（2套13份）,化学,选修,人教版,精品,PPT,课件,13
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章末优化总结 章末优化总结 知识网络构建 章末综合检测 知识网络构建 第一节原子结构 学习目标1 了解原子核外电子的运动状态 2 了解原子结构的构造原理 3 知道原子核外电子的能级分布 能用电子排布式表示常见元素 1 36号 原子核外电子的排布 4 知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁 了解其简单应用 课堂互动讲练 课前自主学案 知能优化训练 第一节原子结构 课前自主学案 一 开天辟地 原子的诞生1 原子的诞生 氢 氦 锂 2 宇宙的组成与各元素的含量 1 3 地球的组成元素地球上的元素绝大多数是 包括稀有气体 仅22种 二 能层与能级1 能层 1 分类依据根据多电子原子的核外电子的 将核外电子分成不同的能层 金属 非金属 能量差异 2 能层的表示方法及各能层最多容纳的电子数如下 K L N O 2n2 2 能级 1 分类依据根据多电子原子中同一能层电子 的不同 将它们分成不同的能级 2 能级的表示方法及各能级最多容纳的电子数如下 能量 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 思考感悟1 1 能层离核远近与能量高低有何关系 2 第n能层中的不同能级的能量有何关系 提示 1 由K层到Q层 离核由近到远 能量由低到高 2 E ns E np E nd E nf 三 构造原理与电子排布式1 构造原理 1 含义在多电子原子中 电子在能级上的排布顺序是 电子先排在能量 的能级上 然后依次排在能量 的能级上 低 较高 2 构造原理示意图 思考感悟2 1 能层越大 能级的能量越高 对吗 2 为什么K原子的原子结构示意图不是 提示 1 从构造原理图中可以看出能级的能量高低除了符合E ns E 4s E 4d E 5s E 5d E 6s E 6d E 7s E 4f E 5p E 4f E 6s 等 2 由于出现能级交错现象 K原子排满第一层和第二层后 在排第三层时 先排满3s能级 3p能级 最后一个电子进入4s能级而不是3d能级 所以它的原子结构示意图为 2 电子排布式将 上所容纳的电子数标在该能级符号 并按照能层从左到右的顺序排列的式子 称电子排布式 如氢元素的电子排布式为 右上角 能级 四 能量最低原理 基态与激发态 光谱1 能量最低原理现代物质结构理论证实 原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态 简称 能量最低原理 2 基态原子与激发态原子 最低能量 吸收 释放 较高 3 光谱与光谱分析 1 光谱形成原因不同元素的原子发生 时会吸收或释放不同的光 2 光谱分类根据光是被吸收或释放 可将光谱分为 和 总称 3 光谱分析在现代化学中 利用 上的特征谱线来鉴定元素的分析方法 跃迁 吸收光谱 发射光谱 原子光谱 原子光谱 五 电子云与原子轨道1 电子云 1 含义电子云是处于一定空间运动状态的 在原子核外空间的 的形象化描述 2 形状 电子 概率密度分布 球形 哑铃状 思考感悟3 电子云图中的小黑点密度的大小是否表示电子的多少 提示 不是 电子云图中的一个小黑点并不代表一个电子 而是表示电子在此位置出现过一次 小黑点密度的大小 表示在一定时间内电子出现的概率的大小 2 原子轨道 1 定义量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道 2 数目ns能级各有 个轨道 np能级各有 个轨道 nd能级各有 个轨道 nf能级各有 个轨道 1 3 5 7 六 泡利原理和洪特规则1 泡利原理在一个原子轨道里最多只能容纳 个电子 而且自旋方向 用 表示 2 洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时 基态原子中的电子总是优先 一个轨道 而且自旋状态 2 相反 单独占据 相同 课堂互动讲练 能层与能级的组成及能量关系 1 不同能层的能级组成任一能层的能级总是从s能级开始 能层的能级数等于该能层的序数 第一能层只有1个能级 1s 第二能层有2个能级 2s和2p 第三能层有3个能级 3s 3p和3d 依次类推 2 不同能层中各能级之间的能量大小关系 1 不同能层中同一能级 能层序数越大能量越高 例如 1s 2s 3s 2p 3p 4p 2 同一能层中 各能级之间的能量大小关系是s p d f 例如 第四能层中4s 4p 4d 4f 3 能层和能级都相同的各原子轨道的能量相等 例如 2px 2py 2pz 3 各能层 能级所容纳电子数及能量关系 特别提醒 决定电子能量高低的因素有 能层 能级符号相同时 能层数越高 电子能量越高 能级 在同一能层的不同能级中 s p d f能级能量依次升高 在多电子原子中会发生能级交错现象 2011年天津高二检测 下列关于能层 能级和原子轨道的说法正确的是 A 各能层含有的能级数等于能层序数减1B 各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束C 各能层所含有的电子数一定是该能层序数平方的2倍D 各能级的原子轨道数按s p d f的顺序依次为1 3 5 7 解析 各能层中所含有的能级数等于其能层序数 A项错误 当为第一能层时 只含s能级 第二能层只含s p能级 B项错误 每个能层最多能填充该能层序数平方的2倍个电子 但不一定含有这些电子 答案 D 规律方法 在理解能层与能级的有关知识时要从以下两方面入手 1 能量规律 多电子原子的核外电子按能量不同划分为不同能层 在同一能层中根据能量的不同划分为不同能级 2 数量规律 每一个能层 电子层 中最多容纳电子数为2n2 每一个轨道最多容纳2个电子 所以每个能层所含的轨道总数为n2 变式训练1下列说法中正确的是 A 1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布B 3p2表示3p能级有两个轨道C 同一原子中 1s 2s 3s电子的能量逐渐减小D 同一原子中 2p 3p 4p能级的轨道数依次增多 解析 选A A项中 1个2s电子被激发到2p能级上 表示的是激发态原子 B项中3p2表示3p能级上填充了2个电子 C项中 同一原子中能层数越大 能量也就越高 离核越远 故1s 2s 3s电子的能量逐渐升高 在同一能级中 其轨道数是一定的 而不论它在哪一能层中 核外电子排布的原则 3 洪特规则 基态原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时 电子尽可能分占不同的原子轨道 且自旋状态相同 这样整个原子的能量最低 如2p3的电子排布图为 不能表示为或 特别提醒 1 根据能量最低原理排布电子时 注意能级交错现象 2 根据此原则进行排布或进行判断时 要三者兼顾 综合评价 不可顾此失彼以偏概全 下列元素原子的电子排布式各违背了哪一规律 1 6C1s22s22p2p2p 2 21Sc1s22s22p63s23p63d3 3 22Ti1s22s22p63s23p10 解析 从电子排布遵循的原则入手 看是否符合能量最低原理 泡利原理 洪特规则及其特例 答案 1 洪特规则 2 能量最低原理 3 泡利原理 互动探究 写出 3 的正确的电子排布式 并写出其电子排布图 若 2 中21Sc的电子排布式为1s22s22p63s23p64s24p1正确吗 若不正确违反哪一条规则 提示 误区警示 1 在书写基态原子的电子排布图时 常出现以下几种错误 2 当出现d轨道时 虽然电子按ns n 1 d np顺序填充 但在书写电子排布式时 仍把 n 1 d放在ns前 例如 Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 正确 Fe 1s22s22p63s23p64s23d6 错误 变式训练2比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低 1 2s 3s 2 2s 3d 3 3px 3pz 4 3p 3s 5 4f 6f 6 3d 4s 7 4f 6p 解析 本题所考查的是不同原子轨道的能量高低 相同电子层上原子轨道能量的高低 ns np nd nf 形状相同的原子轨道能量的高低 1s 2s 3s 4s 能层 能级均相同的原子轨道能量相等 3px 3py 3pz 对于处在不同能层的不同的能级 电子排布的先后次序为 ns n 2 f n 1 d np 答案 1 2 3 4 5 6 7 原子的核外电子排布的表示方法 特别提醒 1 电子排布式在书写时特别注意如Cr Cu等符合洪特规则特例的元素 2 上述五种表示核外电子排布的方法中 电子排布图最能反映电子的排布情况 按要求填空 1 11Na的电子排布式 2 20Ca的价电子排布式 3 35Br 的离子结构示意图 4 7N的电子排布图 思路点拨 本题在书写核外电子排布式时注意以下三点 1 确定原子序数 2 按照能量最低原理将电子排在能量由低到高的原子轨道上 3 排布中遵循泡利原理 洪特规则 解析 本题主要考查电子排布式 电子排布图和微粒结构示意图 其中 电子排布式是书写其余两种排布图的基础 11Na 1s22s22p63s1 20Ca 1s22s22p63s23p64s2 其价电子排布式为 4s2 35Br 的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p6 故离子结构示意图为 7N的电子排布式为 1s22s22p3 电子排布图为 答案 1 1s22s22p63s1 2 4s2 规律方法 1 刚接触此类题目时 若直接书写电子排布式有困难 可先写出原子的原子结构示意图 再据此写出电子排布式 如 2 1 36号元素核外电子排布的特殊性 最外层只有1个未成对电子的元素 A族 ns1 H Li Na K A族 ns2np1 B Al Ga A族 ns2np5 F Cl Br 及Cr 3d54s1 Cu 3d104s1 最外层有2个未成对电子的元素 A族 ns2np2 C Si Ge A族 ns2np4 O S Se 最外层有3个未成对电子的元素 A族 ns2np3 N P As 核外电子排布中 未成对电子数最多的元素 Cr 3d54s1 共有6个未成对电子 变式训练3下列3d能级的电子排布图正确的是 解析 选B A D中同一个原子轨道内电子的自旋方向相同 违反了泡利不相容原理 C违反了洪特规则 第一节共价键 学习目标1 知道共价键的主要类型 键和 键 2 能用键能 键长 键角等说明简单分子的某些性质 3 结合实例说明 等电子原理 的应用 课堂互动讲练 课前自主学案 知能优化训练 第一节共价键 课前自主学案 一 共价键1 概念原子间通过 形成的化学键 共用电子对 3 类型 1 键 头碰头 连线 不变 轴对称 较大 2 键 肩并肩 镜像对称 两原子核 镜像 不能 断裂 思考感悟1 所有的共价键都有方向性吗 提示 并不是所有的共价键都有方向性 如s s 键就没有方向性 二 键参数 键能 键长与键角 气态基态 释放 稳定 被打断 核间距 共价键 越大 稳定 方向性 立体构型 思考感悟2 试从键长和键能的角度分析卤素氢化物稳定性逐渐减弱的原因 提示 卤素原子从F到I原子半径逐渐增大 分别与H原子形成共价键时 按H F H Cl H Br H I 键长逐渐增长 键能逐渐减小 故分子的稳定性逐渐减弱 三 等电子原理1 等电子原理及等电子体等电子原理 相同 相同的分子具有相似的 它们的许多性质是相近的 满足等电子原理的分子称为等电子体 原子总数 价电子总数 化学键特征 2 等电子体实例CO和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数 属于等电子体 其性质对比如下 思考感悟3 根据所学知识和等电子原理 试举出几种等电子体 提示 H2O和H2S SO2和O3 CO2和CS2 卤素的氢化物 课堂互动讲练 共价键的特征和类型 1 共价键的特征 1 饱和性因为每个原子所能提供的未成对电子的数目是一定的 因此在共价键的形成过程中 一个原子中的一个未成对电子与另一个原子中的一个未成对电子配对成键后 一般来说就不能再与其他原子的未成对电子配对成键了 即每个原子所能形成共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的 所以共价键具有饱和性 2 方向性除s轨道是球形对称的外 其他的原子轨道在空间都具有一定的分布特点 在形成共价键时 原子轨道重叠的愈多 电子在核间出现的概率越大 所形成的共价键就越牢固 因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成 所以共价键具有方向性 2 类型 3 键与 键 特别提醒 1 s轨道与s轨道重叠形成 键时 电子不是只在两核间运动 而是电子在两核间出现的概率增大 2 因s轨道是球形的 故s轨道和s轨道形成 键时 无方向性 两个s轨道只能形成 键 不能形成 键 3 两个原子间可以只形成 键 但不能只形成 键 解析 A项S原子的价电子构型是3s23p4 有2个未成对电子 并且分布在相互垂直的3px和3py轨道中 当与两个H原子配对成键时 形成的两个共价键间夹角接近90 这体现了共价键的方向性 是由轨道的伸展方向决定的 B项N2分子中有三个化学键 其中有一个 键 两个 键 C项 两个原子形成的共价键 首先有一个 键 其余为 键 D项 键的重叠程度比 键大 故键能 键大于 键 答案 D 规律方法 键存在的规律 1 共价单键全部是 键 2 共价双键中 一个是 键 一个是 键 3 共价三键中 一个是 键 两个是 键 变式训练1关于乙醇分子的说法正确的是 A 分子中共含有8个极性键B 分子中不含非极性键C 分子中只含 键D 分子中含有1个 键 解析 选C 乙醇的结构式为共含有8个共价键 其中C H C O O H键为极性键 共7个 C C键为非极性键 由于全为单键 故无 键 键参数与分子性质 1 一般来讲 形成共价键的两原子半径之和越小 共用电子对数越多 则共价键越牢固 含有该共价键的分子越稳定 如HF HCl HBr HI中 分子的共用电子对数相同 1对 因F Cl Br I的原子半径依次增大 故共价键牢固程度H F H Cl H Br H I 因此 稳定性HF HCl HBr HI 2 键长越短 往往键能越大 共价键越稳定 3 键能与键长是衡量共价键稳定性的参数 键角是描述分子立体构型的参数 一般来说 如果知道分子中的键长和键角 这个分子的立体构型就确定了 如氨分子的H N H键角是107 N H键的键长是101pm 就可以断定氨分子是三角锥形分子 如图 4 F F键键长短 键能小的解释氟原子的半径很小 因此其键长短 而由于键长短 两氟原子形成共价键时 原子核之间的距离很近 排斥力很大 因此键能不大 F2的稳定性差 很容易与其他物质反应 特别提醒 1 通过键长 键角可以判断分子的立体构型 2 键长不是成键两原子半径的和 而是小于其半径的和 5 键能与化学反应的能量变化关系 1 化学反应过程中 旧键断裂吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量 则反应为吸热反应 吸热反应使反应体系的能量增加 故规定反应的热量变化 H为 化学反应过程中 旧键断裂所吸收的总能量小于新键形成放出的总能量 则反应为放热反应 放热反应使反应体系的能量降低 故规定反应的热量变化 H为 2 利用键能计算反应的热量变化 H H 反应物的键能总和 生成物的键能总和 从实验测得不同物质中氧 氧键之间的键长和键能数据如下表 其中X Y的键能数据尚未测定 但可根据规律推导键能的大小顺序为W Z Y X 该规律是 A 成键时电子数越多 键能越大B 键长越长 键能越小C 成键所用的电子数越少 键能越大D 成键时电子对越偏移 键能越大 思路点拨 解答本题要注意以下两点 1 键长越长键能越小 2 共价键的本质 自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对时 原子轨道发生重叠 答案 B 误区警示 1 键能与键长反映键的强弱程度 键长与键角用来描述分子的立体构型 2 对键能的概念把握不准 容易忽略键能概念中的前提条件 气态基态原子 变式训练2 2011年黄冈高二检测 能够用键能的大小作为主要依据来解释的是 A 常温常压下氯气呈气态而溴单质呈液态B 硝酸是挥发性酸 而硫酸 磷酸是不挥发性酸C 稀有气体一般难发生化学反应D 空气中氮气的化学性质比氧气稳定 解析 选D 共价分子构成物质的状态与分子内共价键的键能无关 物质的挥发性与分子内键能的大小无关 稀有气体是单原子分子 无化学键 难发生化学反应的原因是它们的价电子已形成稳定结构 氮气比氧气稳定是由于N2分子中形成共价键的键能 946kJ mol 比O2分子中共价键键能 497 3kJ mol 大 在化学反应中更难于断裂 第二节分子的立体构型 学习目标1 了解共价键分子结构的多样性和复杂性 2 认识价层电子对互斥理论 杂化轨道理论和配合物理论 3 能根据有关理论判断简单分子或离子的立体构型 4 会判断简单配合物的成键情况 了解简单配合物的命名方法 5 简单了解分子立体结构的测定办法 课堂互动讲练 课前自主学案 知能优化训练 第二节分子的立体构型 课前自主学案 一 形形色色的分子分子的立体构型 两个以上原子构成的分子中的原子的空间关系问题 1 三原子分子的立体构型有直线形和V形两种 如 180 105 直线形 V形 2 四原子分子大多数采取平面三角形和三角锥形两种立体构型 如 120 107 平面三角形 三角锥形 3 五原子分子的可能立体构型更多 最常见的是正四面体形 如 109 28 109 28 正四面体形 正四面体形 思考感悟1 五原子分子都是正四面体结构吗 提示 不是 如CH3Cl CH2Cl2 CHCl3等 虽为四面体结构 但由于碳原子所连的四个原子不相同 四个原子电子间的排斥力不同 使四个键的键角不再相等 所以并不是正四面体结构 二 价层电子对互斥理论1 价层电子对互斥理论 VSEPR 分子中的价层电子对 包括 和 由于 作用 而趋向尽可能彼此远离以减小 分子尽可能采取 的立体构型 电子对之间的夹角越大 排斥力 键电子对 中心原子上的孤电子对 相互排斥 斥力 对称 越小 2 价层电子对的确定方法 思考感悟 3 VSEPR模型的用途预测分子或离子的 1 中心原子上的价电子都用于形成共价键的分子的立体构型 立体构型 2 直线形 平面三角形 正四面体形 3 4 2 中心原子上有孤电子对的分子的立体构型对于中心原子上有孤电子对 未用于形成共价键的电子对 的分子 中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间 并互相排斥使分子呈现不同的立体构型 见下表 V形 三角锥形 直线形 三角锥形 V形 三 杂化轨道理论简介1 杂化与杂化轨道 1 概念 轨道的杂化原子内部 的原子轨道重新组合生成与原轨道数 的一组新轨道的过程 杂化轨道杂化后形成的新的 的一组原子轨道 能量相近 相等 能量相同 2 类型 2 3 4 2 杂化轨道类型与分子空间构型的关系 180 120 109 28 直线形 平面三角形 正四面体形 思考感悟3 用杂化轨道理论分析NH3呈三角锥形的原因 提示 NH3分子中的N原子价电子排布图为 1个2s轨道与3个2p轨道杂化后 形成4个sp3杂化轨道 其中3个杂化轨道中是单电子 分别与3个H原子形成 键 一个杂化轨道中是成对电子 不形成共价键 sp3杂化轨道应为正四面体构型 但由于孤电子对不形成化学键 故NH3分子为三角锥形 四 配合物理论简介1 配位键 1 概念 由一个原子 提供而另一个原子提供空轨道而形成的共价键 即 电子对给予 接受键 是一类特殊的 2 表示配位键可以用A B来表示 其中A是 孤电子对的原子 叫做给予体 B是 电子对的原子 叫做接受体 孤电子对 单方面 共价键 提供 接受 2 配位化合物 1 概念 与某些分子或离子 称为 以 结合形成的化合物 简称配合物 金属离子 或原子 配体 配位键 2 配合物的形成举例 蓝色沉淀 溶解 深蓝色晶体 变红 思考感悟4 配制银氨溶液时 向AgNO3溶液中滴加氨水 先生成白色沉淀 后沉淀逐渐溶解 为什么 课堂互动讲练 用价层电子对互斥理论确定分子或离子立体构型的方法 2 确定价层电子对的立体构型由于价层电子对之间的相互排斥作用 它们趋向于尽可能的相互远离 于是价层电子对的立体构型与价层电子对数目的关系如下表 这样已知价层电子对的数目 就可以确定它们的立体构型 3 分子立体构型的确定价层电子对有成键电子对和孤电子对之分 价层电子对的总数减去成键电子对数 得孤电子对数 根据成键电子对数和孤电子对数 可以确定相应的较稳定的分子立体构型 如下表所示 特别提醒 利用上表判断分子立体构型时注意 1 如果在价层电子对中出现孤电子对时 价层电子对立体构型还与下列斥力顺序有关 孤电子对 孤电子对 孤电子对 成键电子对 成键电子对 成键电子对 因此价层电子对立体构型为三角形和四面体形时 孤电子对的存在会改变成键电子对的分布空间 所以H2O分子的键角应小于109 28 2 对于分子中有双键 三键等多重键时 使用价层电子对理论判断其分子构型时 双键的两对电子和三键的三对电子只能作为一对电子来处理 或者说在确定中心原子的价层电子对总数时不包括 电子 思路点拨 解答本题需注意以下两点 1 确定每个结构中成键电子及孤电子对 2 根据VSEPR模型判断分子或离子的立体构型 解析 根据各分子的电子式和结构式 分析中心原子的孤电子对数 依据中心原子连接的原子数和孤电子对数 确定VSEPR模型和分子的立体构型 答案 直线形V形平面三角形三角锥形正四面体形三角锥形 误区警示 使用价层电子对互斥理论判断分子立体构型时需注意 价层电子对互斥构型是价层电子对的立体构型 而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型 不包括孤电子对 两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对 未用于形成共价键的电子对 当中心原子上无孤电子对时 两者的构型一致 当中心原子上有孤电子对时 两者的构型不一致 变式训练1若ABn分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对 根据价层电子对互斥理论 下列说法正确的是 A 若n 2 则分子的立体构型为V形B 若n 3 则分子的立体构型为三角锥形C 若n 4 则分子的立体构型为正四面体形D 以上说法都不正确 解析 选C 若中心原子A上没有未成键的孤电子对 则根据斥力最小的原则 当n 2时 分子的立体构型为直线形 n 3时 分子的立体构型为平面三角形 当n 4时 分子的立体构型为正四面体形 分子立体构型和杂化轨道类型的关系 1 杂化类型的判断因为杂化轨道只能用于形成 键或者用来容纳孤电子对 而两个原子之间只能形成一个 键 故有下列关系 杂化轨道数 中心原子孤电子对数 中心原子结合的原子数 再由杂化轨道数判断杂化类型 例如 2 共价键全部为 键的分子构型与杂化类型 3 含 键和 键的分子构型和杂化类型 特别提醒 1 杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同 中心原子杂化类型相同时孤电子对越多 键角越小 例如 NH3中的氮原子与CH4中的碳原子均为sp3杂化 但键角分别为107 和109 28 2 杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同 但能量不同 3 杂化轨道也符合价层电子对互斥模型 应尽量占据整个空间 使它们之间的排斥力最小 元素X和Y属于同一主族 负二价的元素X和氢的化合物在通常状况下是一种液体 其中X的质量分数为88 9 元素X和元素Y可以形成两种化合物 在这两种化合物中 X的质量分数分别为50 和60 1 确定X Y两种元素在周期表中的位置 2 在元素X和元素Y两种元素形成的化合物中 写出X质量分数为50 的化合物的化学式 该分子的中心原子以 杂化 分子构型为 3 写出X的质量分数为60 的化合物的化学式 该分子的中心原子以 杂化 分子构型为 4 由元素氢 X Y三种元素形成的化合物常见的有两种 其水溶液均呈酸性 试分别写出其分子式 并比较酸性强弱 两种酸的阴离子分别为 和 立体构型分别为 和 5 由氢元素与X元素形成的化合物中 含有非极性键的是 写分子式 分子构型为V形的是 写分子式 依据成键电子对和孤电子对数目判断分子构型 答案 1 X 第二周期 A族 Y 第三周期 A族 2 SO2sp2V形 3 SO3sp2平面三角形 4 H2SO3H2SO4H2SO4 H2SO3SOSO三角锥形正四面体形 5 H2O2H2O 规律方法 判断分子的中心原子杂化轨道类型的方法 1 根据杂化轨道的空间分布构型判断 若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形 则分子的中心原子发生sp3杂化 若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形 则分子的中心原子发生sp2杂化 若杂化轨道在空间的分布呈直线形 则分子的中心原子发生sp杂化 2 根据杂化轨道之间的夹角判断若杂化轨道之间的夹角为109 28 则分子的中心原子发生sp3杂化 若杂化轨道之间的夹角为120 则分子的中心原子发生sp2杂化 若杂化轨道之间的夹角为180 则分子的中心原子发生sp杂化 变式训练2 2011年秦皇岛高二检测 氨气分子的立体构型是三角锥形 而甲烷是正四面体形 这是因为 A 两种分子的中心原子的杂化轨道类型不同 NH3为sp2型杂化 而CH4是sp3型杂化B NH3分子中N原子形成3个杂化轨道 CH4分子中C原子形成4个杂化轨道C NH3分子中有一对未成键的孤电子对 它对成键电子的排斥作用较强D 氨气分子是4原子化合物 甲烷为5原子化合物解析 选C NH3和CH4都是sp3杂化 故A B错误 跟分子中原子个数无关 故D错误 配位键与配位化合物 1 配位键与非极性键 极性键的区别与联系 特别提醒 1 不是所有的配合物都具有颜色 如 Ag NH3 2 OH溶液无色 而Fe SCN 3溶液呈红色 2 过渡金属原子或离子都有接受孤电子对的空轨道 对多种配体具有较强的结合力 因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多 2 配合物的组成 一般中心原子 或离子 的配位数为2 4 6 3 形成配合物的条件 1 配体有孤电子对 2 中心原子有空轨道 4 配合物的稳定性配合物具有一定的稳定性 配合物中的配位键越强 配合物越稳定 当作为中心原子的金属离子相同时 配合物的稳定性与配体的性质有关 5 配合物形成时的性质改变 1 颜色的改变 如Fe SCN 3的形成 2 溶解度的改变 如AgCl Ag NH3 2 气态氯化铝 Al2Cl6 是具有配位键的化合物 分子中原子间成键关系如图所示 请将图中你认为是配位键的斜线加上箭头 解析 解答本题要善于挖掘 提炼题目所给的有用信息 弄清配位键的概念及形成条件 Cl原子最外层有7个电子 Al原子最外层有3个电子 上图中每个键代表1对共用电子对 据此可判断氯化铝 Al2Cl6 中与两个铝形成共价键的氯原子中 有一个键是配位键 氯原子提供电子对 铝原子提供空轨道 配位键的箭头指向提供空轨道的一方 答案 规律方法 要想准确解答此类题目 需要掌握好配位键的形成条件 一种原子有空轨道 另一种原子有孤电子对 因此正确分析原子的最外层电子排布和成键情况是解答该类题目的关键 变式训练3下列现象与形成配合物无关的是 A 向FeCl3中滴入KSCN溶液 溶液呈红色B 向Cu与Cl2反应后的集气瓶中加少量H2O 溶液呈绿色 再加水 溶液呈蓝色C Cu与浓HNO3反应后 溶液呈绿色 Cu与稀HNO3反应后 溶液呈蓝色D 向FeCl3中滴加氨水产生红褐色沉淀 解析 选D Fe3 与SCN 形成配合物Fe SCN 3 显红色 Cu2 在水溶液中形成配离子 Cu H2O 2 2 显绿色 Cu H2O 4 2 显蓝色 故A B C项均与形成配合物有关 D项中 FeCl3与氨水反应生成Fe OH 3红褐色沉淀 与形成配合物无关 章末优化总结 章末优化总结 知识网络构建 章末综合检测 知识网络构建 第二节分子晶体与原子晶体 学习目标1 掌握分子晶体 原子晶体的概念及结构特点 2 掌握晶体类型与性质之间的关系 3 了解氢键对物质物理性质的影响 课堂互动讲练 课前自主学案 知能优化训练 第二节分子晶体与原子晶体 课前自主学案 一 分子晶体1 结构特点 1 构成微粒及微粒间的作用力 分子 分子间作用力 2 微粒堆积方式 若分子间只有范德华力 则分子晶体有 特征 即每个分子周围有 个紧邻分子 若分子间含有其他作用力 如氢键 由于氢键具有 使分子不能采取密堆积的方式 则每个分子周围紧邻的分子要少于12个 如冰中每个水分子周围只有4个紧邻的水分子 分子密堆积 12 方向性 2 属于分子晶体的物质 1 所有 如H2O NH3 CH4等 2 部分非金属单质 如卤素 X2 O2 N2 白磷 P4 硫 S8 稀有气体等 3 部分 如CO2 P4O6 P4O10 SO2等 4 几乎所有的 如HNO3 H2SO4 H3PO4 H2SiO3等 5 绝大多数有机物的晶体 如苯 乙醇 非金属氢化物 非金属氧化物 酸 二 原子晶体1 结构特点 1 构成微粒及微粒间的作用力 原子 共价键 2 微粒堆积方式 整块晶体是一个三维的 结构 不存在单个小分子 是一个 巨分子 又称 2 属于原子晶体的物质 1 某些 如晶体硼 晶体硅 晶体锗 金刚石等 2 某些 如碳化硅 SiC 二氧化硅 SiO2 氮化硅 Si3N4 氮化硼 BN 等 共价键网状 共价晶体 非金属单质 非金属化合物 思考感悟 1 含有共价键的晶体都是原子晶体吗 2 SiO2是二氧化硅的分子式吗 提示 1 原子晶体中都有共价键 但含有共价键的不一定是原子晶体 如CO2 H2O等分子晶体中也含有共价键 2 二氧化硅为原子晶体 晶体中不存在单个分子 其化学式为Si与O的最简个数比 而不是分子式 课堂互动讲练 分子晶体与原子晶体的比较 特别提醒 分子晶体熔化时一定会破坏范德华力 有一些晶体还破坏氢键 如冰的熔化 还有少数晶体会破坏共价键 如S8晶体熔化时 除破坏范德华力外 S8分子也会分解 破坏共价键 下列各组晶体物质中 化学键类型相同 晶体类型也相同的是 SiO2和SO3 晶体硼和HCl CO2和SO2 晶体硅和金刚石 晶体氖和晶体氮 硫磺和碘A B C D 解析 本题考查了化学键的类型与晶体类型的判断 解题时应注意化学键类型的判断 属于分子晶体的有SO3 HCl CO2 SO2 晶体氖 晶体氮 硫磺和碘 属于原子晶体的有SiO2 晶体硼 晶体硅和金刚石 但晶体氖是由稀有气体分子组成 稀有气体为单原子分子 分子间不存在化学键 答案 C 规律方法 判断非金属元素组成的晶体是分子晶体还是原子晶体的方法有 1 依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断 原子晶体的构成粒子是原子 质点间的作用是共价键 分子晶体的构成粒子是分子 质点间的作用是范德华力 2 记忆常见的 典型的原子晶体 常见的原子晶体有 某些非金属单质如硼 硅 锗等 某些非金属化合物如碳化硅 氮化硼 二氧化硅等 3 依据晶体的熔 沸点判断 原子晶体熔 沸点高 常在1000 以上 分子晶体熔 沸点低 常在几百度以下至很低的温度 4 依据导电性判断 分子晶体为非导体 但部分分子晶体溶于水后能导电 原子晶体多数为非导体 但晶体硅 晶体锗是半导体 5 依据硬度和机械性能判断 原子晶体硬度大 分子晶体硬度小且较脆 变式训练1 2011年黄冈高二检测 下列说法正确的是 A 原子晶体中只存在非极性共价键B 因为HCl的相对分子质量大于HF 所以HCl的熔点高于HFC 干冰升华时 分子内共价键不会发生断裂D 金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物 解析 选C 原子晶体中可能存在非极性共价键 也可能存在极性共价键 如SiO2 SiC等 A不正确 HF晶体中存在氢键 熔点高于HCl晶体 B不正确 干冰升华是物理变化 分子间作用力被破坏 但分子内共价键不断裂 C正确 金属元素和非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物 也可能是共价化合物 如AlCl3等 D不正确 分子晶体和原子晶体熔 沸点比较 1 不同类型的晶体 原子晶体 分子晶体 2 同一类型的晶体 1 分子晶体 分子间作用力越大 物质的熔 沸点越高 具有氢键的分子晶体 熔 沸点反常的高 如H2O H2Te H2Se H2S 组成和结构相似的分子晶体 相对分子质量越大 熔 沸点越高 如SnH4 GeH4 SiH4 CH4 组成和结构不相似的物质 相对分子质量接近 分子的极性越大 其熔 沸点越高 如CO N2 CH3OH CH3CH3 同分异构体 支链越多 熔 沸点越低 2 原子晶体晶体的熔 沸点高低取决于共价键的键长和键能 键长越短 键能越大 共价键越稳定 物质的熔 沸点越高 如熔点 金刚石 碳化硅 晶体硅 2011年黄石高二检测 据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60 已知 N60分子中每个氮原子均以N N键结合三个N原子而形成8电子稳定结构 N N键的键能为167kJ mol 1 请回答下列问题 1 N60分子组成的晶体为 晶体 其熔 沸点比N2 填 高 或 低 原因是 2 1molN60分解成N2时吸收或放出的热量是 kJ 已知N N键的键能为942kJ mol 1 表明稳定性N60 填 或 N2 3 由 2 列举N60的用途 举一种 思路点拨 3 由于反应放出大量的热同时生成大量气体 因此N60可用作高能炸药 答案 1 分子高N60 N2均形成分子晶体 且N60的相对分子质量大 分子间作用力大 故熔 沸点高 2 13230 3 N60可作高能炸药 误区警示 比较分子晶体熔 沸点高低时 要充分考虑影响分子晶体熔 沸点的各种因素 如相对分子质量对组成和结构都相似的分子晶体熔 沸点的影响 相对分子质量越大 分子间作用力越大 熔 沸点越高 在同分异构体中 支链越多 熔 沸点越低 不要漏了氢键的影响 氢键的存在使得相应的氢化物的熔 沸点比同族元素氢化物的熔 沸点高得多 变式训练2下列分子晶体 关于熔 沸点高低叙述中 正确的是 A Cl2 I2B SiCl4 CCl4C NH3 PH3D C CH3 4 CH3 CH2 3CH3 解析 选B 比较物质熔 沸点 先搞清该物质属于哪一类晶体 再分析决定晶体熔 沸点的因素 A B选项属于无氢键存在的分子结构相似的情况 相对分子质量大的熔 沸点高 C选项属于有氢键存在但分子结构相似的情况 存在氢键的熔 沸点高 D选项属于相对分子质量相同 但分子结构不同的情况 支链越多的熔 沸点越低 第四节离子晶体 学习目标1 了解离子晶体的结构特点 2 能根据离子晶体的结构特点解释其物理性质 3 了解晶格能的含义及其应用 课堂互动讲练 课前自主学案 知能优化训练 第四节离子晶体 课前自主学案 一 离子晶体1 结构特点 阳离子 阴离子 离子键 2 决定晶体结构的因素 半径比 电荷比 离子键 3 性质熔 沸点 硬度 难溶于有机溶剂 较高 较大 思考感悟1 离子晶体中存在共价键吗 提示 有些离子晶体如NaOH NH4Cl Na2SO4中存在共价键 有些离子晶体中不存在共价键如NaCl MgO等 二 晶格能1 概念 形成1摩离子晶体 的能量 通常取 单位为 2 影响因素3 晶格能对离子晶体性质的影响晶格能越大 形成的离子晶体越 而且熔点越 硬度越 气态离子 释放 正值 kJ mol 1 越多 越小 稳定 高 大 思考感悟2 NaCl与KCl NaCl与MgCl2哪一个晶格能更大 提示 r Na r Mg2 所以MgCl2的晶格能大于NaCl 课堂互动讲练 离子晶体及常见的类型 1 离子键 1 定义 阴 阳离子间通过静电作用所形成的化学键叫做离子键 2 成键元素 活泼金属元素 如K Na Ca Ba等 主要是第 A族和第 A族元素 和活泼非金属元素 如F Cl Br O等 主要是第 A族和第 A族元素 相互结合时多形成离子键 3 成键原因 活泼金属原子容易失去电子而形成阳离子 活泼非金属原子容易得到电子形成阴离子 当活泼金属遇到活泼非金属时 电子发生转移 分别形成阳 阴离子 再通过静电作用形成离子键 4 离子键只存在于离子化合物中 5 强碱 活泼金属氧化物 大多数盐类是离子化合物 2 离子晶体 1 离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体 2 离子晶体微粒之间的作用力是离子键 由于静电作用没有方向性 故离子键没有方向性 只要条件允许 阳离子周围可以尽可能多地吸引阴离子 同样 阴离子周围可以尽可能多地吸引阳离子 故离子键也没有饱和性 根据静电作用大小的影响因素可知 在离子晶体中阴 阳离子半径越小 所带电荷数越多 离子键越强 3 离子晶体的化学式只表示晶体中阴 阳离子的个数比 而不是表示分子的组成 3 几种离子晶体模型 1 NaCl型晶体结构模型 左下图 配位数为6 在NaCl晶体中 每个Na 周围同时吸引着6个Cl 每个Cl 周围也同时吸引着6个Na 每个Na 周围与它最近且等距的Na 有12个 每个Na 周围与它最近且等距的Cl 有6个 2 CsCl型晶体结构模型 右下图 配位数为8 在CsCl晶体中 每个Cs 周围同时吸引着8个Cl 每个Cl 周围也同时吸引着8个Cs 每个Cs 与6个Cs 等距离相邻 每个Cs 与8个Cl 等距离相邻 2011年黄冈高二检测 有下列八种晶体 A SiO2 水晶 B 冰醋酸 C 氧化镁 D 白磷 E 晶体氩 F 氯化铵 G 铝 H 金刚石 用序号回答下列问题 1 属于原子晶体的化合物是 直接由原子构成的晶体是 直接由原子构成的分子晶体是 2 由极性分子构成的晶体是 含有共价键的离子晶体是 属于分子晶体的单质是 3 在一定条件下能导电并发生化学变化的是 受热熔化后化学键不发生变化的是 需克服共价键的是 思路点拨 判断晶体类型需要注意以下两点 1 晶体的构成微粒 2 微粒间的相互作用力 答案 1 AA E HE 2 BFD E 3 B C FB D EA H 互动探究 1 上述物质中均含有化学键吗 2 B与F所含化学键类型是否相同 提示 1 不是 稀有气体为单原子分子 分子内无化学键 2 B项冰醋酸分子中的化学键为共价键 而F项所含化学键为离子键 共价键 配位键 所以两者所含化学键类型不同 规律方法 判断晶体类型的方法判断晶体的类型一般是根据物质的物理性质 1 在常温下呈气态或液态的物质 其晶体应属于分子晶体 Hg除外 如H2O H2等 对于稀有气体 虽然构成物质的微粒为原子 但应看作单原子分子 因为微粒间的相互作用力是范德华力 而非共价键 2 在熔融状态下能导电的晶体 化合物 是离子晶体 如 NaCl熔融后电离出Na 和Cl 能自由移动 所以能导电 3 有较高的熔 沸点 硬度大 并且难溶于水的物质大多为原子晶体 如晶体硅 二氧化硅 金刚石等 4 易升华的物质大多为分子晶体 还要强调的是 对于教材上每种晶体类型的例子 同学们一定要认真掌握其结构 把握其实质和内涵 在解题中灵活运用 变式训练1如图 直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na 或Cl 所处的位置 这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都是等距离排列的 1 请将其中代表Cl 的圆圈涂黑 不必考虑体积大小 以完成NaCl晶体结构示意图 2 晶体中 在每个Na 的周围与它最接近的且距离相等的Na 共有 个 3 在NaCl晶胞中正六面体的顶角上 面上 棱上的Na 或Cl 为该晶胞与其相邻的晶胞所共有 一个晶胞中Cl 的个数等于 即 填计算式 Na 的个数等于 即 填计算式 解析
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