第一章 物质的结构及变化.ppt

第一节物质的结构第二节氧化还原反应,丰富多彩的物质世界是由一百多种元素组成的。初中化学中，我们已初步认识到物质在不同条件下表现出来的各种性质，都与它们的化学组成和微观结构有关。例如：用来刻画玻璃的金刚石，碳原子呈立方体结构；用作铅笔芯的石墨，碳原子呈鳞片形层状结构。,用于绿色植物光合作用的二氧化碳分子，呈直线形结构,可再生能源沼气的主要成分甲烷，其分子呈正四面体结构,氯化钠晶体，呈立方体结构,第一节物质的结构,原子是由带正电荷的原子核和核外带负电荷的电子构成的，原子核是由质子和中子组成的。每个质子带一个单位正电荷，中子呈电中性，所以原子核所带的正电荷数即核电荷数等于核内质子数。每个电子带一个单位的负电荷，原子核所带的正电荷数与核外电子所带的负电荷数相等。因此，原子作为一个整体不显电性。,一、原子结构,核电荷数(Z)=核内质子数=核外电子数,原子的组成,原子结构,原子的质量主要集中在原子核上。质子和中子的相对质量都近似为1，如果忽略电子的质量，将核内所有质子和中子的相对质量取近似值加起来，所得的数值叫做质量数。质量数（A）质子数（Z）中子数（N）,第一节物质的结构,一、原子结构,原子的组成,例如，氯原子的核电荷数为17，质量数为35，则中子数351718。,第一节物质的结构,一、原子结构,原子的组成,综上所述，原子组成可表示为,第一节物质的结构,一、原子结构,原子的组成,某一价阴离子，核外有18个电子，质量数为35，中子数为（）。A16B17C18D19,第一节物质的结构,一、原子结构,原子的组成,在含有多个电子的原子里，电子的能量并不相同。在离核较近的区域内运动的电子能量较低，在离核较远的区域内运动的电子能量较高，这些不同的“区域”称之为电子层，按从内到外的顺序分别用n1、2、3、4、5、6、7或K、L、M、N、O、P、Q来表示。,第一节物质的结构,一、原子结构,原子核外电子的排布,原子核外电子总是尽可能地先从内层（能量最低的第1电子层）排起，当第1层排满后再排第2层，即按由内到外的顺序依次排列。那么，每个电子层上最多可以排布多少个电子呢？,第一节物质的结构,一、原子结构,原子核外电子的排布,表1-1列出了核电荷数118的元素原子核外电子的排布情况，表1-2列出了稀有气体元素原子核外电子的排布情况。通过讨论，总结一下，原子核外电子的排布有哪些规律？,第一节物质的结构,一、原子结构,原子核外电子的排布,原子核外电子的排布规律：（1）各电子层最多容纳的电子数是2n2个。（2）最外层的电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。（3）次外层的电子数不超过18个，倒数第三层的电子数不超过32个。,第一节物质的结构,一、原子结构,原子核外电子的排布,原子核外电子的排布,随着科学技术的发展，人们发现的元素种类也在不断地增加，在这些众多的元素中是否存在着内在的联系或是某种规律呢？为了研究方便，科学家们把元素按照核电荷数由小到大的顺序编号，这个序号称为元素的原子序数。,第一节物质的结构,二、元素周期律与元素周期表,元素周期律,表1-4列出了118号元素原子的核外电子排布、原子半径和主要化合价。图1-1是元素原子半径的变化。观察表1-4、图1-1，思考并讨论：随着原子序数的递增，原子的核外电子排布、元素的原子半径以及元素的主要化合价（最高正化合价和最低负化合价）呈现怎样的规律性变化？,第一节物质的结构,二、元素周期律与元素周期表,元素周期律,元素原子的核外电子排布、原子半径和主要化合价等元素的性质都与原子序数的递增有密切关系。根据大量实验事实，归纳出一条重要规律，这就是元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化。这个规律叫做元素周期律。,第一节物质的结构,二、元素周期律与元素周期表,元素周期律,猜一猜（1）财迷（打一化学元素）（2）抵押石头（打一化学元素）（3）金属之冠（打一化学元素）（4）水上作业（打一化学元素）（5）气盖峰峦（打一化学元素）（6）宝贝姑娘（打一化学元素）,第一节物质的结构,二、元素周期律与元素周期表,元素周期表,把电子层数目相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行；把不同横行中最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序由上而下排成纵列，这样就得到一个元素周期表。元素周期表是元素周期律的具体表现形式。,第一节物质的结构,二、元素周期律与元素周期表,元素周期表,元素周期表,元素周期表中，每一横行称为一个周期，共有7个周期。每一周期中元素的电子层数相同，周期的序数就是该周期元素具有的电子层数，即：周期序数电子层数,第一节物质的结构,二、元素周期律与元素周期表,元素周期表,第一周期最短，只有两种元素；第二、三周期各有8种元素，这三个周期所含元素较少，称为短周期；第四、五、六周期所含元素较多，分别为18、18、32种，称为长周期；第七周期还未填满，称为不完全周期。,第一节物质的结构,二、元素周期律与元素周期表,元素周期表,元素周期表中有18个纵列，除第8、9、10三个纵列为一族外，其余每个纵列称为一族，共有16个族，即7个主族、7个副族、1个零族和1个第族。,第一节物质的结构,二、元素周期律与元素周期表,元素周期表,由短周期元素和长周期元素共同构成的族叫主族，分别用A、A、A表示。元素周期表中，主族的序数就是该主族元素的最外层电子数，即：主族序数最外层电子数,第一节物质的结构,二、元素周期律元素周期表,元素周期表,完全是由长周期元素构成的族叫副族，分别用B、B、B表示。由稀有气体元素构成的族叫零族，用“0”表示。由第8、9、10三个纵列的元素构成的族叫第族，用“”表示。,第一节物质的结构,二、元素周期律与元素周期表,元素周期表,同一周期的元素，从左到右随着核电荷数的递增，金属性逐渐减弱，如NaMgAl；非金属性逐渐增强，如PMg(OH)2Al(OH)3；非金属元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐增强，例如H3PO4H2SO4H3PO4。,第一节物质的结构,二、元素周期律与元素周期表,元素周期表中元素性质的递变规律,到目前为止，人们已发现的元素有一百多种。然而，由这一百多种元素的原子组成的物质却数以千万计。那么，元素的原子是通过什么作用形成这么多形形色色的物质呢？我们将分子中相邻原子之间强烈的相互作用称为化学键。化学键的主要类型有离子键、共价键等。,第一节物质的结构,三、化学键,金属钠可以在氯气中燃烧，发生剧烈反应，生成氯化钠（NaCl）。,第一节物质的结构,三、化学键,离子键,这两种带有相反电荷的离子之间，通过静电作用结合在一起，形成了性质与单质钠和氯完全不同的物质氯化钠。像这样，阴、阳离子通过静电作用所形成的化学键，叫做离子键。由离子键结合成的化合物称为离子化合物。如KCl、ZnSO4、NaOH。,第一节物质的结构,三、化学键,离子键,离子化合物,以两个氢原子结合形成一个氢分子为例。当两个氢原子相互作用时，由于它们得失电子的能力相同，都不能失去或得到电子，只有各提供1个电子，形成共同电子对（H:H），使2个氢原子都达到稳定结构，这种电子对称为共用电子对。,第一节物质的结构,三、化学键,共价键,像氢分子（H2）那样，原子间通过共用电子对所形成的化学键，叫做共价键。分子中只有共价键的化合物称为共价化合物。例如，HCl、H2O、NH3等都是共价化合物。,第一节物质的结构,三、化学键,共价键,离子键和共价键的形成,1根据原子序数，下列各组原子能以离子键结合的是（）。A10与19B6与16C11与17D14与82根据元素在元素周期表中的位置，判断下列化合物水溶液的酸性强弱。H2CO3和H3BO3（硼酸）,第一节物质的结构,氧化还原反应在人们生产、生活中有着广泛的应用。例如，金属的冶炼、燃料的燃烧等。但并不是所有的氧化还原反应都能造福于人类，想一想，在我们身边有没有发生给人类带来危害的氧化还原反应呢？,第二节氧化还原反应,CuOH2=CuH2O反应中，氧化铜失去氧变成了单质铜，发生了还原反应；氢气得到了氧化铜中的氧变成了水，发生了氧化反应。这两个反应是同时发生的。像氢气与氧化铜的反应，就称之为氧化还原反应。,第二节氧化还原反应,一、氧化反应和还原反应,2NaCl2=2NaCl反应中，钠元素的化合价从0价升高到1价，氯元素的化合价从0价降低到1价。虽然没有得氧和失氧的过程，但本质上与氢气还原氧化铜的反应是相同的，都属于氧化还原反应，,第二节氧化还原反应,一、氧化反应和还原反应,点燃,结合前面所学氯化钠的形成，不难看出，钠原子失去电子，钠元素的化合价升高了，发生了氧化反应，被氧化；氯原子得到电子，氯元素的化合价降低了，发生了还原反应，被还原。,第二节氧化还原反应,一、氧化反应和还原反应,H2Cl2=2HCl反应中，氢原子最外层有1个电子，氯原子最外层有7个电子，只能各提供最外层的1个电子形成一个共用电子对，达到稳定结构。由于氯原子吸引共用电子对的能力比氢原子强一些，所以在氯化氢分子中，共用电子对偏向于氯原子而偏离于氢原子。因此，氢元素的化合价从0价升高到1价，发生了氧化反应；氯元素的化合价从0价降低到1价，发生了还原反应。,第二节氧化还原反应,一、氧化反应和还原反应,点燃,元素化合价升高（表现为失去电子或共用电子对偏离）的反应称为氧化反应；元素化合价降低（表现为得到电子或共用电子对偏向）的反应称为还原反应。因此，我们把有电子得失或共用电子对偏移的反应叫做氧化还原反应。在氧化还原反应中，得电子总数等于失电子总数。,第二节氧化还原反应,一、氧化反应和还原反应,在氧化还原反应中，凡是失去电子（或共用电子对偏离），化合价升高的物质叫做还原剂；凡是得到电子（或共用电子对偏向），化合价降低的物质叫做氧化剂。,第二