苏教版高中化学选修3物质结构与性质

材料结构和性能一.原子结构1.物理粒子(分子、原子、质子、中子、电子等)的运动特征波粒二象性物理粒子没有同时确定的坐标和动量，所以不可能区分每个粒子的轨迹。能量只能处于某些确定的状态。能量变化不能采用任何连续变化的数值。量子力学被要求描述它的运动规律。2.原子核外的电子运动状态用波函数Y来描述，它被称为原子轨道。表示电子出现在原子核外的空间点的概率密度，即电子出现在单位体积中的概率(也称为电子云)。3.在求解原子薛定谔方程的过程中，引入了三个量子数n，l，m，它们之间的关系是，n，l，m的值分别是：n=1，2，3，4电子外壳： K L M N=0，1，2，3，n-1，n个值子层： s、p、d、fm=0，1，2，3 (2 1)4.电子的自旋运动用自旋量子数ms来描述，其值为5.周期表中每个周期元素原子的最外层电子构型显示从ns1到ns2np6的周期重复。问题1。在一定时期内，稀有气体原子的最外层电子构型是4s24p6。这一时期有四个要素：甲、乙、丙、丁。众所周知，它们的最外层电子数分别是2、2、1、7、A和C，它们的最外层电子数分别是8、B和D，它们的最外层电子数是18，然后是A、Ca、B、Zn、C、K、D、Br。主题2: 1999年是人造元素丰收的一年。在一年中，获得了三个新元素114、116和118。根据已知的原子结构定律，元素118应该是第七个循环中的第0族元素，其元素物质在正常温度和压力下最可能的状态是气体状态(气体、液体、固体填充)。最近，有传言说俄罗斯合成了元素166。如果已知原子结构不变，该元素应该是_ 8 _周期的VIA族元素。主题3:尝试基于原子结构理论的预测；(1)第八周期将包括多少要素？50(2)原子核外第一个5g电子的元素的原子序数是多少？121(3)根据电子组态定律，推导出原子序数为114的新元素的外围电子组态，并指出它可能具有与已知元素最相似的性质。外围电子配置7s2 7p2应该与引线最相似。问题4:从元素周期表每个周期最后一个元素的原子序数2、10、18、36和54可以推断，第十个周期最后一个元素的原子序数是(1)200 (2)770 (3)290 (4) 292二。晶体结构晶体是由原子或原子团、离子或分子组成的固体物质，按照一定的规则在空间中周期性地重复排列。晶体的特性(1)均匀性；(2)各向异性；(3)自律；(4)具有明确定义的熔点；(5)有一个特定的对称性，(6) X射线被衍射。晶胞是晶体中最小的结构重复单元，形状为平行六面体。整个晶体是由单元电池并排堆叠而成的。根据粒子间的作用力，晶体可分为金属晶体、离子晶体、原子晶体和分子晶体。金属晶体可以用等直径球体堆积模型来讨论。离子晶体可以看作是大离子填充在等直径的球体中，而小离子填充在相应的空隙中。金属晶体堆积模式及性质综述堆叠模式单元电池类型空间利用率配位数例子面心立方最近包装(A1)面心立方74%12铜、银、金这六个政党是最接近的。堆叠(A3)六角形的74%12镁、锌、钛体心立方密堆积(A2)体心立方68%8(或14)钠、钾、铁钻石堆积(A4)面心立方34%4锡简单立方体包装简单立方体52%6邮局主题5。硼化镁已被发现在39K时具有超导性，这可能是人类理解超导性的一个新里程碑。在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子像华夫饼干一样分层排列，镁层和硼层相互交替。下图显示了从晶体的微观空间中取出的一些原子沿C轴方向的投影，白色球体是镁原子的投影，黑色球体是硼原子的投影，而b(2)在图右侧的方框中画出硼化镁晶胞的透视图，并标出可能存在于晶胞内表面、边缘和顶角的所有硼原子和镁原子(镁原子用白色大球表示，硼原子用黑色小球表示)。A=b c，c轴向硼化镁晶体结构示意图问题6。离子晶体的晶胞结构如图所示。x位于立方体的顶点，Y位于立方体的中心。尝试分析：(1)晶体中的每个Y同时吸引了多少个X？(4)每个X同时吸引多少个Y？(8)晶体的化学式是什么？(xy2)(2)晶体中有多少个X离每个X最近且等距？(12)(3)晶体中最近的2个x和1个y形成的角度xyx是多少？(10928)(4)如果晶体的摩尔质量是M gmol-1，晶体密度是 gcm-3，阿伏伽德罗常数是NA，晶体中两个最近的x中心之间的距离是多少？()主题7。在离子晶体的研究中，经常研究离子周围不同距离处离子的静电引力或斥力。如果钠离子与氯化钠晶体中最近的氯离子之间的距离为d，且钠离子为中心，则：(1)第二层有2个离子，离中心离子的距离为D，它们是离子。(2)已知晶体中钠离子和氯离子的半径分别为116pm和167pm，它们在晶体中紧密接触。计算占据整个晶体空间的离子百分比。(3)表面原子在纳米材料总原子数中的比例非常大，这是纳米材料具有许多特殊性质的原因。假设某个氯化钠纳米粒子的大小和形状正好等于氯化钠晶胞的大小和形状，计算表面原子在此类纳米粒子总原子数中的百分比。(4)假设氯化钠颗粒的形状是立方体，边长是氯化钠晶胞边长的10倍，试着估计表面原子在原子总数中的百分比。问题8。众所周知，铁氧晶体的晶胞结构是氯化钠型的。由于晶体缺陷，X值小于1。FexO晶体密度R被确定为5.71gcm-3，电池边长为4.2810-10m(铁原子量55.9，氧原子量16)。请：(1)x在1)FexO中的值(精确到0.01)。(x=0.92)(2)晶体中的铁分别是Fe2和Fe3。Fe2在Fe2和Fe3总数中所占的比例是多少？(精确到0.001。)(82.6%)写出这种晶体的化学式。(Fe2 0.76Fe3 0.16)(4)描述该晶体中由铁占据的空隙的几何形状(即由最接近O2且等距的铁离子包围的空间形状)。(占据晶体空隙的铁的几何形状是规则的八面体)。(5)晶体中铁离子之间的最短距离是多少？(3.0310-10m)Iii .分子结构和分子间作用力1.混合轨道理论(1)当原子形成分子时，为了增强成键能力和增加分子稳定性，它们倾向于将同一原子中具有相似能量的不同类型的原子轨道重组成具有不同能量、形状和方向的新原子轨道。这种重组过程称为杂化，杂化的原子轨道称为杂化轨道。(2)混合轨道：的性质(1)只有能量相近的轨道才能相互杂交。常见的是：ns np nd。(n-1)d ns np(2)杂化轨道的成键能力大于非杂化轨道。(3)参与杂化的原子轨道数与形成的杂化轨道数相同。不同类型的杂交具有不同的杂交轨道空间取向2.价电子对排斥理论对于ABm分子或离子来说，中心原子的价层A中的电子对(包括成键电子对和孤对)之间存在排斥力，这将使分子中的原子尽可能处于相对位置，从而使彼此之间的排斥力和分子系统的能量最小化。3.分子轨道理论当原子结合形成分子时，原子轨道以某种方式重叠形成分子轨道。能量低于原子轨道的分子轨道是成键分子轨道。能量高于原子轨道的分子轨道是反键分子轨道。分子轨道的数量等于组成分子的原子轨道的数量之和。原子轨道形成分子轨道应遵循三个条件：(1)对称匹配(2)相似能量(3)最大重叠。分子轨道中电子的排列遵循泡利不相容原理、最小能量原理和洪德法则。主题9。Xe元素不是化学惰性的。它能与一些电负性大的元素形成一系列化合物，如氧和氟。氙与不同量的氟反应生成二氟化氙和四氟化氙。这些化合物在不同的条件下进一步与水反应，生成三氧化二氙、四氧化三氙和其他与四氟化氙等化合物混合的化合物。上述五种氙化合物的结构由VSEPR模型估算。主题10。根据同核双原子分子的电子构型，可以预测分子和离子的性质。O2及其离子的键能已知如下。请画出它们的对应关系。O2 O2- O22- O2键能/千焦摩尔-1 493.5 626.1 138.1 392.9话题11:事实证明，中国的南海和世界上其他许多海域一样，蕴藏着丰富的甲烷资源。这个总量超过了中国陆地上已知天然气总量的一半。据报道，海底的这些甲烷沉积物是在高压下形成的固体，是看起来像冰的甲烷水合物。试着想象一下，如果把它从海底取出并带到地面，它会有什么变化？为什么？它的晶体是分子的、离子的还是原子的？你判断的依据是什么？图1显示了问题12 a和b中两种物质的溶解之间的关系。横坐标表示系统的总组成，纵坐标表示温度，温度从底部到顶部逐渐升高。在T1，a是b在a中的饱和溶液的组成，b是a在b中的饱和溶液的组成(分别在T2，c和d)。T3是甲和乙完全混溶的临界温度。在图中，曲线中有两相，曲线外有一相(不饱和液体)。一些物质，如H2O和(C2H5)3N、C3H5(OH)3和m -