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文档简介
1、1-1元素周期表【基础部分】概述(1)门捷列夫周期表:按相对原子质量由小到大依次排列,由俄国门捷列夫提出(2)常用周期表的排列原则 横行:同电子层数的原子按原子序数递增顺序从 左到右排列 纵行:最外层电子数相同的原子按电子层数递增顺序从上到下排列(3)元素周期表的信息(如右图)元素周期表的结构(1)周期定义:具有相同电子层数的元素按照原子序数递增顺序排列的横行分类:(起止元素和元素序数之外都重要)周期数起止元素起止原子序数元素种数电子层数稀有元素序数短周期第1H-He1-2212第2Li-Ne3-108210第3Na-Ar11-188318长周期第4K-Kr19-3618436第5Rb-Xe3
2、7-5418554第6Cs-Rn55-8632686第7Fr-Uub87-11226(理论上32)7118(理论上的)(2)族定义:将最外层电子数相同的元素,按电子层数递增顺序从上到下排成的纵行分类:主族短周期元素与长周期元素共同构成,符号A 从A排到A(A到A分别对应 1、2、13、14、15、16、17纵行) 副族完全仅由长周期元素构成的族,符号B 从B排到B(B到B分别对应11、12、3、4、5、6、7纵行) 族对应8、9、10三个纵行 0族18纵行,稀有气体元素族的别称:A碱金属族(除H外) A碱土金属族 A卤族元素 B稀土金属族(3)一些元素金属性最强的元素(不计不完全周期元素):C
3、s 非金属性最强的元素:F半导体元素:Si、Ge 所有副族元素和族元素统称为过渡金属元素B中第6、7周期有所谓镧系、锕系元素,各有15种元素原子序数大于92(铀)的元素,称超铀元素,都有放射性,多为人工制得金属元素和非金属元素的分界线:沿B-Si-As-Te-At的阶梯状分界线,右侧是非金属,左侧是金属,其中两侧元素具有金属元素和非金属元素的一些性质(B、Al、Si、As、Ge、Te、Sb、Po、At)(4)一些关系:周期序数=电子层数 主族序数=原子最外层电子数=元素最高正化合价数 原子序数=核电荷数=质子数=原子核外电子数元素的性质与原子结构(1)碱金属元素(Li、Na、K、Rb、Cs、F
4、r) 1.随着核电荷数增大,电子层数逐渐增加,原子半径增大;碱金属元素原子最外层电子数都是1 2.Na、K与O2、H2O的反应 Na:与O2剧烈燃烧,黄色火焰 与H2O熔成小球,浮于水面,四处游动,发出嘶声 K:与O2更剧烈燃烧,紫色火焰 与H2O熔成小球,浮于水面,四处游动,发出轻微爆炸声 结论:K比Na活泼 注意点: Na、K易与O2和H2O反应,实验室中Na、K都保存在煤油中 实验时必须用滤纸擦净表面煤油,用小刀切取后立即投入水中 用于加热的坩埚必须干燥,因为Na、K都会与水反应 Na、K与水反应剧烈,一般Na取黄豆大小,K取绿豆太小,如果过大有发生火灾、爆炸的危险,过小则产生气体量太小
5、,不易检验生成气体3.化学性质:相似性:易失去最外层的单电子,化学性质活泼,都能与O2等非金属单质反应 关于Li、Na、K的氧化物:LiLi2O,NaNa2O、Na2O2,KK2O、K2O2、KO2差异性:核电荷数增加原子层数增多原子核对最外层电子引力逐渐减弱从Li到Cs金属性(金属元素原子失电子的能力)增强、单质还原性增强,与水反应更容易,与氧反应更容易且生成产物更复杂4.物理性质:硬度小、密度小、熔点低、沸点低,除Cs略带金色光泽外,其余均为银白色,均较柔软(可以用小刀切割),从Li到Cs熔点、沸点下降,密度增大(但K的密度小于Na的密度),与其他金属单质一样都有延展性,有良导电、导热性(
6、液态Na可作核反应堆传热介质)(2)卤素元素(F、Cl、Br、I、At) 1.原子结构:同最外层有7电子,异随核电荷数增加,电子层数增加,半径增大 2.物理性质:从F到I,颜色由浅到深(淡黄绿黄绿深红棕紫黑),密度由小到大,熔沸点从低到高(常温下气体气体液体固体),溶于水,更易溶于有机溶剂 溴碘溶解于各种溶剂后颜色变化如下 水苯/汽油(与水混合在上层)四氯化碳(与水混合在下层)Br2橙橙橙红橙橙红I2深黄褐淡紫紫红紫深紫 3.化学性质 与H2:F2在暗处反应,产物很稳定(HF);Cl2光照或者点燃,产物较稳定(HCl);Br2加热,产物不稳定(HBr);I2不断加热,产物不稳定(HI),是可逆
7、反应。 与水:2F2+2H2O=4HF+O2,X2+H2O=HX+HXO(X=Cl、Br、I) 与碱:X2+2NaOH=NaX+NaXO+H2O(X=Cl、Br、I) 银盐:AgF溶于水;AgCl(白)、AgBr(浅黄)、AgI(黄)既不溶于水又不溶于酸 置换反应:Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2,Cl2+2KI=2KCl+I2,Br2+2KI=2KBr+I2 1.实验步骤:加入置换用卤素水溶液,振荡后加CCl4,再振荡,静置后溶液分层,颜色不同 2.卤素单质氧化性:F2>Cl2>Br2>I2,卤素非金属性(非金属元素原子得电子能力):F>Cl>Br>
8、I 3.F2不会参与置换反应,因其与H2O直接反应延伸结论部分(1)根据0族位置定位其他原子0族元素在周期中的定位序数:2、10、18、36、54、86、118 原子序数-稀有气体原子序数(最接近的)=元素纵行数;周期数=稀有气体周期数+1 (如果得到第6、7周期的B族,要再减14定位) 稀有气体原子序数-原子序数=18-该元素纵行数(2)根据序差定位 短周期原子序数差=族序数差 两元素分布在过渡元素同侧时,原子序数差=族序数差;两侧时4、5周期元素有原子序数差=族序数差+10,6、7周期有原子序数差=族序数差+24 2、3周期同族原子序数差8;3、4周期A、A同族原子序数差8,其他同族差18
9、; 4、5周期同族差18;5、6周期A、A同族原子序数差18,其他同族差32 6、7周期同族差32核素与同位素(1)元素:具有相同核电荷数(质子数)的同一类原子的总称(2)核素:具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子叫核素 1.核素用AZX表示,一种核素即一种原子,只有确定了原子数和中子数才能确定核素 2.质量数不是判断核素种类的标准(3)同位素:质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称同位素1.同位素总数>元素总数2.同位素质子数一定相同,中子数一定不同,原子核外电子层结构相同,化学性质基本相同,物理性质可能不同3.同位素属于同一种元素,但不是同种原子;是一种元
10、素的不同核素同素异形体:同种元素组成的不同单质,如O2与O3、红磷和白磷、金刚石和石墨(4)同位素的用途1.146C考古文物工作中用于测定文物年代 2.23592U原子弹、核反应堆发电3.氢的三种同位素11H(氕)、21H(氘)、31H(氚),后两者可以做氢弹4.放射线育种、治疗癌症和肿瘤、放射性同位素标记(5)核素(原子)的相对原子质量、元素的相对原子质量、质量数1.原子(即核素)的相对原子质量:以126C原子质量的1/12作为标准,原子的质量与其相比所得数值2.元素的相对原子质量:该元素的各种核素的原子数百分比与其相对原子质量乘积所得平均值(近似相对原子质量对象是元素相对原子质量近似值对象
11、是一种核素)3.质量数:a.是一个近似值:质子、中子相对质量1,电子相对质量忽略不计 b.指原子核内所有质子、中子相对质量取近似整数值相加所得值 c.A(质量数)=Z(质子数)+N(中子数) d.相对原子质量之比两原子质量之比=质量数之比 e.元素的近似相对原子质量:该元素的各种核素的原子数百分比与其质量数乘积所得平均值特殊位置(常见元素): 1.最高正化合价不等于族序数的:O、F 2.族序数=周期序数:H、Be、Al、Ge 3.族序数为周期序数2倍:C、S 4.周期序数是族序数2倍:Li、Ca 5.族序数是周期序数3倍:O 6.周期序数是族序数3倍:Na、Ba 7.最高正价与最低负价代数和为
12、0:C、Si 8.最高正价是最低负价的绝对值的3倍:S 9.同主族两元素原子序数为2倍关系:S、O 10.除H外原子半径最小元素:F 11.短周期中离子半径最大元素:P特征元素常考5种元素:H、C、O、N、S,尤以后两者最易考O:地壳中含量最多,氢化物沸点最高且通常情况下呈液态N:空气中含量最多,气态氢化物呈碱性且与其最高价氧化物对应水化物化合反应,单质在常见双原子分子中共价键最多C:自然界中形成化合物种类最多,单质硬度最大,气态氢化物中氢的质量分数最高Al:地壳中含量最多的金属元素,最高价氧化物及其水合物是两性的F:最活泼的非金属元素,与水反应放出气体的短周期非金属元素(放出气体可使木条复燃
13、)Cs:最活泼的金属元素 H:单质密度最小元素,自然界中形成化合物种类次多Na:焰色反应为黄色 K:焰色反应为紫色 Li:金属单质密度最小Cl:元素体现的化合价最多 S:气态氢化物与其最高价氧化物的水化物发生氧化还原反应Li、Na、F:常温下单质与水反应放出气体的短周期元素Hg、Br:常温下单质呈液态 O、N、H:短周期中单质是无色气体二元化合物N的氧化物:NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5K的氧化物:K2O、K2O2、KO2Cl的氧化物:Cl2O、Cl2O3、Cl2O5、Cl2O7Na的氧化物:Na2O、Na2O2H的氧化物:H2O、H2O2原子以1:1、1:2(2:1)组成
14、化合物Na2O、Na2O2/H2O、H2O2/CO、CO2/NO、NO2/Na2S、Na2S2/FeS、FeS2/CuO、Cu2O/C2H2、C2H4XY2型化合物:A与A,氧化物(CO2、SO2),硫化物(CS2)、CaC2XY3型化合物:氢化物(NH3、PH3)、卤化物(BF3、BCl3、AlF3、AlCl3、PCl3)、氧化物(SO3)、氮化物(LiN3、NaN3)X2Y型化合物:主要考虑A与AX3Y型化合物:主要考虑A与AX2Y3型化合物:主要考虑A与A,A与A1-2元素周期律【基础部分】原子的组成和核外电子排布规律(1)原子的组成原子AZX:原子核质子:有Z个,每个1.6
15、73×10-27kg,相对质量1.007 中子:有(A-Z)个,每个1.675×10-27kg,相对质量1.008 核外电子:有Z个,每个9.041×10-31kg,相对质量1/1836A(质量数)=Z(质子数)+N(中子数),质子数=核电荷数=核外电子数(2)原子结构示意图画一个圆表示原子核,其中写上+n表示有n个质子,在右边画上弧表示电子层,在弧中间写上数字表示电子层上的电子数(3)原子核外运动核外电子运动用电子云模型描述,该模型的要点如下1.电子高速运动,无确定轨迹2.用电子在一定时间内在核外空间出现机会的模型描述核外电子运动3.黑点密度=电子出现频率大小电
16、子数4.H的电子云:球形,对称;离核远密,离核近疏(4)核外电子排布规律:核外电子分层排布的实质是核外电子分层运动电子层1234567符号KLMNOPQ 离核渐远,能量渐高 (5)核外电子排布一般规律1.能量最低原理:核外电子总是尽可能排布在能量最低的电子层里,然后再排布在能量较高的电子层里2.各核外电子层最多容纳2n2个电子3.最外层电子8(K层时2),次外层18(K层时2),倒数第三层32(K层时2)元素周期律(1)内容:原子序数递增导致的最外层电子排布、原子半径、主要化合价周期性变化(2)金属性、非金属性变化(验证Na、Mg、Al的金属性变化需要水、盐酸)NaMgAl与水冷水,剧烈反应冷
17、水缓慢反应,沸水剧烈反应与水几乎不反应与酸剧烈反应剧烈反应缓慢反应最高价氧化物对应水化物NaOH(强碱)Mg(OH)2(中强碱)Al(OH)3(两性)Na>Mg>Al(金属性)SiPSCl与H2高温可反应P蒸汽可反应加热可反应光照、点燃(发生爆炸)最高价氧化物对应水化物(含氧酸)H2SiO3(弱酸)H3PO4(中强酸)H2SO4(强酸)HClO4(强,比H2SO4强)Si<P<S<Cl(非金属性)原子序数递增金属性、非金属性周期性变化;元素最高价氧化物对应水化物碱性减小、酸性增大(3)元素周期律:元素的性质随原子序数递增而呈周期性变化1.实质:核外电子排布周期性变
18、化(原子结构决定原子性质在周期表中位置)2.元素性质指元素化合价、金属性、非金属性、最高价氧化物对应水化物的酸碱性、气态氢化物的稳定性等3.变化规律同周期(从左到右):原子半径减小,离子半径减小,主要化合价从+1到+7、-4到-1,金属性减小,非金属性增大,单质氧化性增大,单质还原性减小,阳离子氧化性增大,阴离子还原性减小,非金属与氢气反应变容易、氢化物稳定性增大,元素最高价氧化物对应水合物酸性增大、碱性减小同主族(从上到下):原子半径增大,离子半径增大,主要化合价相同,金属性增大,非金属性减小,单质氧化性减小,单质还原性增大,阳离子氧化性增大,阴离子还原性减小,非金属与氢气反应变困难、氢化物
19、稳定性减小,元素最高价氧化物对应水合物酸性减小、碱性增大(4)元素周期律的原理(要了解)原子结构元素在周期表中位置、元素的性质同位素相同的化学性质;同主族的相似性和递变性;同周期的递变性同主族从上到下:电子层数越多原子半径越大原子核对核外电子吸引力越小失电子能力增强、得电子能力减弱金属性增强、非金属性减弱同周期从左到右:电子层数相同,核电荷数增大原子半径越小原子核对核外电子吸引力越大失电子能力减弱、得电子能力增强金属性减弱、非金属性增强元素周期律的应用(1)判断金属性与非金属性的强弱(2)判断单质氧化还原性强弱(3)判断最高价氧化物对应水合物酸碱性 同主族碱:NaOH>Mg(OH)2&g
20、t;Al(OH)3,酸:H2SiO3<H3PO4<H2SO4<HClO4 同周期碱:NaOH<KOH<RbOH<CsOH,酸:HClO4>HBrO4>HIO4(4)判断化合价1.最高正价=主族序数2.正化合价+|负化合价|=8,最高正价=族序数(注意O、F一般认为无正化合价,只有一个例外:OF2,其中O显+2价但一般不考虑)(5)寻找新物质1.为发现新物质及预测其原子结构、性质提供线索2.在金属与非金属分界线处寻找半导体材料3.农药中As、F、Cl、S、P等集中于周期表右上4.在过渡元素中寻找催化剂,耐高温、腐蚀材料5.发现物质的新用途【延伸结论
21、部分】一些决定与被决定的关系1.最外层电子数决定主族元素化学性质、化合价2.族序数决定最高正化合价3.质子数、中子数决定同位素种类、核素相对原子质量4.质子数决定元素种类、核电荷数 5.中子数决定元素有无同位素6.最外层电子数、电子层数决定原子得失电子能力相对强弱7.价电子数:原子结构中与化合价有关的电子(参与化合反应时可以成键的原子) 对于主族元素和稀有气体而言,最外层电子就是价电子。 对于副族元素而言,除了最外层电子外,次外层的部分电子也是价电子。 对于镧系和锕系元素而言,除了最外层和次外层的部分电子外,倒数第三层的部分电子也是价电子。特征电子排布(1-20号元素)1.无中子:H 2.最外
22、层电子数是次外层的:1倍Be、Ar;2倍C;3倍O;4倍Ne3.次外层电子数量是最外层2倍:Li、Si 4.内层电子总数是最外层2倍:Li、P5.电子层数是最外层:1倍H、Be、Al;2倍Li、Ca6.最外层电子数是电子层数:2倍He、C、S;3倍O7.最外层:一个电子H、Li、Na、K;两个电子He、Be、Mg、Ca1-20号元素粒子结构(重要)(1)与稀有气体原子核外电子排布相同的常见离子He:H-、Li+、Be2+ Ne:F-、O2-、N3-、Na+、Mg2+、Al3+ Ar:Cl-、S2-、P3-、K+、Ca2+(2)核外电子总数为2、10、14、18的粒子2e-:He、H-、Li+、
23、Be2+、H210e-:阳离子Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+ 阴离子F-、O2-、N3-、OH-、NH2- 分子Ne、HF、H2O、NH3、CH414e-:Si、N2、CO、C2H218e-:阳离子K+、Ca2+、N2H5+、N2H6+ 阴离子S2-、P3-、Cl-、HS- 分子Ar(单核);HCl、F2、H2S(双核);PH3(三核);H2O2(四核);CH3F、SiH4、NH2OH(五核);N2H4(六核);CH3NH2(七核)、C2H6(八核)(3)核外电子总数与质子总数相同Na+、NH4+、H3O+ F-、OH-、NH2- HS-、Cl- N2、CO、C2H2粒子半径大
24、小比较(1)同周期从左到右原子半径递减(稀有气体除外);同主族从上到下原子半径递增(2)阳离子半径小于相应离子半径(少一个电子层);阴离子半径大于相应离子半径(多一个电子)(3)在共价化合物中相同元素原子显示不同价态时,价态越高,原子半径越小(例:S原子半径:H2SO4<H2SO3)(4)同主族离子,从上到下随核电荷数增加,电子层数增多,离子半径增大(5)同周期离子,离子半径从左到右递减,同周期中阳离子半径始终小于阴离子半径(6)核外电子排布相同时,核电荷数越大,离子半径越小(7)同元素不同电荷量离子,电荷量多的半径小几个规律AB 若元素排列如左,则CD 原子半径C>A>B,
25、金属性C>A>B,非金属性B>A>CA 若元素排列如左,则A、B化学性质相似:B 需注意的几组:Li与Mg相似,Be与Al相似,Si与B相似(中间这组最重要) Be(OH)2+2OH-=BeO22-+2H2O,Be(OH)2+2H+=Be2+2H2O Be+2OH-=BeO22-+H2,Be+2H+=Be2+H2如果Xn+与Yn-电子结构相同,则原子序数X>Y且X在Y的下一周期主族序数比周期序数<1是金属元素(越小金属性越强),=1是两性元素,>1是非金属元素(越大非金属性越强)金属性与非金属性的判断(重要)金属性:1.单质与水/酸置换出氢气的反应难易
26、(越易,元素金属性越强,与置换出的氢气多少无关)2.最高价氧化物的水化物碱性(越强,元素金属性越强)3.金属元素单质与盐置换反应(置换者比被置换者强)4.金属活动性顺序表中排在前面的强于排在后面的5.金属阳离子(Fe对应Fe2+)氧化性越强,单质还原性、元素金属性越弱非金属性:1.与氢气反应越易越强,气态氢化物稳定性越强,元素非金属性越强2.最高价氧化物水化物酸性越强,元素非金属性越强越强3.非金属元素单质与盐在水溶液中置换,A置换出B且A具有氧化性则A比B强4.非金属元素阴离子还原性越强,单质氧化性、元素非金属性越弱原子结构与物质的一些其他性质A族元素:Mg(OH)2难溶,Ca(OH)2微溶
27、,Ba(OH)2易溶 MgCO3微溶,CaCO3难溶,BaCO3难溶 MgSO4易溶,CaSO4微溶,BaSO4难溶0族:熔沸点随原子序数升高而升高毒性:PH3>NH3,H2S>H2O,CS2>CO2,CCl4>CF41-3化学键基础部分分子形成的“八隅律”:原子结合形成分子时,原子的最外层要达到8电子稳定结构例外:H元素,少电子分子(BeCl2中Be、BF3中B),多电子分子(PCl5中P、XeFn中Xe)离子键(1)Na与Cl2反应的实验方法1.取绿豆大小的Na,用滤纸洗净煤油,放在石棉网上,酒精灯微热,观察到Na熔成球状时撤火,将盛有Cl2的集气瓶倒扣在Na上方,
28、剧烈燃烧,产生黄色火焰和白烟方法2.玻璃管与Cl2发生器相连,底部放Na(已擦净煤油),管尾塞一团浸NaOH溶液的棉花球,Na预热至熔成圆球,撤火,通入Cl2注意点1.Na加热过久/温度过高会导致燃烧生成Na2O2 2.浸NaOH的棉花球用于吸收多余的Cl2(2)离子键1.概念:带相反电荷的离子间的相互作用(不仅仅只有引力)2.成键微粒:阴阳离子3.成键本质:静电作用阴阳离子间静电吸引作用电子间、原子核间静电排斥作用4.成键条件:活泼金属(A、A)与活泼非金属(A、A)化合形成阴阳离子,互相吸引、排斥,达到平衡时即形成离子键5.成键原因:原子相互得失电子形成稳定阴阳离子 离子间吸引排斥处于平衡
29、状态 体系总能量因成键而降低6.存在:大多数强碱、盐、典型金属氧化物中(3)关于阳离子误区1.阳离子不都由金属原子失去电子形成2.非金属原子也能形成阳离子3.电子排布不一定和稀有气体元素相同,不一定处于稳定结构4.金属元素也可能形成阴离子(比如偏铝酸根、高锰酸根)(4)离子键的强弱决定条件:离子半径(越小越强)、得电子能力差距(越强越强)与性质关系:化合物熔沸点(越强越高)、溶解性离子化合物(1)概念:由离子键构成的化合物叫离子化合物(含离子键的化合物一定是离子化合物)(2)含金属元素的化合物不一定是离子化合物(AlCl3、BeCl2),不含金属元素的化合物不一定不是金属化合物(如铵盐)(3)
30、常见的金属化合物组成:1.活泼金属+活泼非金属2.活泼金属离子+酸根/酸式根3.铵根+活泼非金属4.铵根+酸根/ 酸式根5.氢+活泼金属电子式(1)概念:在元素符号周围用小黑点或叉表示原子或离子最外层电子的式子(2)书写1.原子:一般写在上下左右四个位置上,先满足四周都有电子,再满足电子两两成对2.简单阳离子:就是阳离子的化学符号本身3.简单阴离子:在元素符号周围标出八个电子,用中括号括起,在右上角标明所带的电荷4.复杂离子:要标明电子,用中括号括起,在右上角标明所带电荷5.离子化合物:阳离子与阴离子电子式按比例混合,相同离子不得合并,电子式应对称(3)表示离子化合物的形成:左边写出电子式,用
31、箭头标出电子转移位置,用连接共价键(1)概念:原子之间通过共用电子对(实质是电子云重叠)所形成的相互作用(2)成键粒子:原子(3)成键性质:共用电子对对两原子的电性作用(4)成键条件:非金属元素原子之间;成键原子最外层电子未达到饱和(5)成键原因:1.通过共用电子对,各原子最外层电子数达到饱和,由不稳定变稳定 2.两原子核都吸引共用原子对,使之处于平衡状态 3.形成共价键后,体系总能量降低(6)电子式表达共价键的形成:无需写明电子转移,两边写上各物质化学式,共价化合物的共用电子对写在原子中间 结构式(用短线表示共用原子对的表示方法):ClCl,OCO,NN(7)存在:绝大多数非金属
32、单质、共价化合物、某些离子化合物 一般而言非金属元素间常形成共价键(8)键强:原子半径越小,共用电子对越多,共价键越强,该物质越稳定(9)极性键与非极性键(内容重要) 极性键非极性键定义同种元素原子形成共价键,共用电子对不发生偏移不同种元素原子形成的共价键共用电子对发生偏移原子吸引电子能力同不同共用电子对不偏向任一方偏向吸引电子强的一方成键原子电性电中性有微电性依据由同种非金属元素组成由不同种非金属元素组成配位键:如NH4+,有一对共用电子对完全由成键一方提供存在既有极性键又有非极性键的物质(H2O2、C2H2等)共价化合物不同原子间以共用原子对形成分子的化合物1.含共价键的分子不一定是共价化
33、合物2.含共价键的化合物不一定是共价化合物3.共价化合物中不含离子键,但含离子键的化合物可能含共价键化学反应的本质化学反应的本质:旧化学键断裂、新化学键形成1化学反应过程(1)化学反应过程中反应物一定有旧化学键被破坏和产物中新化学键的形成。(2)化学反应时,并不是反应物中所有的化学键都被破坏,如(NH4)2SO4BaCl2=BaSO42NH4Cl,只破坏反应物中的离子键,而共价键未被破坏。2离子化合物的溶解或熔化过程离子化合物(溶解或熔化)电离(离子键被破坏)阴、阳离子3共价化合物的溶解或熔化过程(1)溶解过程 (2)熔化4单质的熔化或溶解过程(1)由分子构成的固体单质,如I2的升华、P4的熔
34、化只破坏分子间作用力,而不破坏化学键。(2)由原子构成的单质,如金刚石、晶体硅,熔化时破坏共价键。(3)对于某些活泼的非金属单质,溶于水后,能与水反应,其分子内共价键被破坏,如Cl2、F2等。HCl溶于水、NaCl的熔融与溶解等只是破坏而没有生成了化学键的反应不是化学反应分子间作用力与氢键(了解即可)(1)分子间作用力(范德华力)1.概念:把分子聚集在一起的作用力2.本质:电性吸引力3.广泛存在于分子间,只存在于共价键形成的多数共价化合物及绝大多数非金属单质及稀有气体分子间,不存在于离子化合物及金刚石、SiC、SiO2等物质之间4.范围小,仅在分子充分接近时才体现,作用力弱,主要影响熔沸点、溶
35、解性等物理性质5.对组成与结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大,物质熔沸点越高如熔沸点F2<Cl2<Br2<I2,CF4<CCl4<CBr4<CI4(2)氢键(略强于分子间作用力)1.概念:含强极性键的氢化物分子间的相互作用2.形式:化合物中与H结合的原子吸引电子能力强,使H原子几乎成为H+,与其他带负电荷(吸引电子能力强)的原子吸引(可以是分子内的也可以是分子外的)3.本质:静电吸引作用4.N、O、F的氢化物易形成氢键(如H2O、HF、NH3、CH3OH)5.表示:XH6.与氢键有关的现象缔合分子的形成:(H2O)n(在液态和固态中)、(HF
36、)n密度反常变化:冰密度小于水(水分子缔合形成疏松晶体,体积膨胀,密度减小)熔沸点:氢键会使物质熔沸点升高(因需要破坏分子中氢键要耗费更多能量)沸点:A族CH4<SiH4<GeH4<SnH4(全部是范德华力) A族PH3<AsH3<NH3<SbH3(NH3有氢键) A族H2S<H2Se<H2Te<H2O(H2O有氢键) A族HCl<HBr<HI<HF(HF有氢键) H2O>HF>NH3熔点:A族PH3<AsH3<SbH3<NH3(NH3有氢键) A族H2S<H2Se<H2Te<
37、;H2O(H2O有氢键) A族HCl<HBr<HF<HI(HF有氢键) H2O>NH3>HF(键强:NH<OH<FH)水中溶解度:NH3极易溶于水因其与水分子易形成氢键熔点比较(非绝对)网状固体>离子固体化合物>共价固体化合物有氢键共价化合物>无氢键共价化合物相对分子质量大的共价化合物>相对分子质量小的共价化合物化学键概念:相邻原子间强烈的相互作用(强度比氢键、分子间作用力大得多)1.稀有气体单质分子原子已形成稳定结构,在这些单质分子中不存在化学键2.多原子非金属单质中存在共价键3.离子化合物中必定有离子键,可能有共价键延伸结论
38、部分常考的化合物:1、离子化合物 几种常考到的酸根离子(NO3-、CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3-、SO42-、HSO4-、HS-、PO43-、H2PO42-、HPO4-、SiO32-、AlO2-)与Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Al3+等形成的多元离子化合物是常见的考察内容。其中常见的命题内容有:NO3-在酸性条件下的氧化性,CO32-和HCO3-、SO32-和HSO3-、Al3+、AlO2-和Al(OH)3的相互转化,SO32-、HSO3-、HS-的还原性,弱酸根的水解方程式的书写(尤其是负二价弱酸根的分步水解)。当题目问到上面这些离子之间的相互反应时,我们应马上想到它。
39、HSO4-最大的特性是它是唯一有强酸性的阴离子,它的性质是H+和SO42-的共同性质,2、共价化合物 元素推断题中对多元共价化合物的考察主要是对氧化物的水化物的考察,高中阶段常见的有H2CO3、HNO3、NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3、H2SiO3、H3PO4、H2SO3、H2SO4、HClO4、KOH、Ca(OH)2,应熟悉他们之间酸性、碱性、氧化性、还原性的基本比较。离子化合物与共价化合物的判断1根据元素性质判断一般来说,活泼金属与活泼非金属化合时形成的化合物是离子化合物,反之是共价化合物。例如:NaCl、CaO、Mg3N2是离子化合物。注:活泼金属有:A族和A族元素;活泼非金属
40、有:N、O、S及A族元素。2根据化合物的导电性判断熔融状态下能导电的化合物是离子化合物。3根据化合物的熔沸点判断熔沸点较高的化合物是离子化合物,熔沸点较低的化合物是共价化合物。注:原子晶体的熔点很高,在今后的学习中会接触到。4根据化合物的类型判断(1)常见的盐中绝大多数都是离子化合物,少数的盐是共价化合物。如AlCl3是共价化合物。(2)常见的强碱都是离子化合物,弱碱是共价化合物。如NaOH、KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2等强碱是离子化合物,NH3·H2O、Al(OH)3等弱碱是共价化合物。(3)活泼金属的氧化物、过氧化物是离子化合物,其他的氧化物、过氧化物一般是共价化合物。
41、如MgO、CaO、Na2O、K2O、Na2O2等是离子化合物,SO2、NO2、CO2、SiO2、H2O、H2O2等是共价化合物。(4)活泼金属的氢化物是离子化合物,其他的氢化物是共价化合物。如NaH、CaH2是离子化合物,HCl、H2O、NH3、CH4是共价化合物。物质中各粒子最外层满足8电子结构的判断一、形成8电子稳定结构的元素原子结构特点1若最外层电子数小于4时,应有8电子的次外层。H、B、Be原子达不到8电子稳定结构。2若最外层电子数大于或等于4时,次外层不一定是8个电子。二、判断物质中粒子是否具有8电子稳定结构方法1简单离子化合物的判断方法阳离子:满足“次外层电子数+最外层电子数化合价
42、=8”的具有8电子结构阴离子:满足“最外层电子数+|化合价|=8”的具有8电子结构2简单共价化合物的判断方法形成共价化合物的各原子满足“最外层电子数|化合价|=8”的具有8电子结构3特殊类型物质的判断方法单质由于单质中元素化合价为零,但可能含有不能表现化合价的非极性键,要判断单质中元素是否满足8电子结构,应加上没有表现化合价的共用电子对数目,即满足“最外层电子数+共有电子对数目=8”的原子具有8电子结构。含有非极性键的化合物若是离子化合物:阴离子是否具有8电子结构,还应加上没有表现化合价的共用电子对数目,即阴离子:满足“最外层电子数+|化合价|+共有电子对数8”的具有8电子结构;共价化合物的处
43、理方法相同,即也要加上形成非极性共用电子对数目。稀有气体的形成化合物由于价键的形成而使稀有气体元素的原子肯定不为8电子结构。2-1化学能与热能化学反应与能量变化(1)物质中的原子之间通过化学键互相结合,断开化学键要吸收能量,形成化学键要放出能量。形成/断裂同量的同一种键,其放出/吸收热量在数值上相等。化学键的形成和断裂是反应过程是能量变化的根本原因,任何化学反应都伴随能量变化。(2)键能:拆开1mol某化学键所吸收的能量(形成1mol某化学键所放出的能量)Eg.H-H键436kJ/mol;C-H键415kJ/mol;H-Cl键431kJ/mol;Si-Si键176kJ/molSi晶体1mol中
44、含2mol的Si-Si键(3)各种物质中都储存着化学能,不同物质所含的化学能不同,物质的键能越大,能量越低,越稳定。(4)反应物与生成物必有能量不同键能不同反应物总能量>生成物总能量则放能;反应物总能量<生成物总能量则吸能反应物总键能<生成物总键能则放能;反应物总键能>生成物总键能则吸能(5)从3个方面认识化学反应1.反应物分子分裂成原子,原子重新结合成分子的过程2.反应物分子旧化学键断裂,生成物分子新化学键形成的过程(本质)3.其他形式的能量转化为化学能或化学能转化为其他形式的能量可逆反应不能完全反应能量变化不会完全进行化学能与热能的转化(1)化学反应中能量变化主要体
45、现在热量变化上。(2)Al与HCl反应的实验 现象:有气泡产生,反应后试管发热,温度计测得反应后温度升高 若反应试管放入澄清石灰水中,会有晶体析出(因温度升高Ca(OH)2溶解度降低) 反应方程式:2Al+6HCl=2AlCl3+3H2(3)Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 现象:将晶体混合,立即快速搅拌,放出有刺激性气味并可使湿润紫色石蕊试纸变蓝的气体(证明生成NH3),用手摸烧杯下部,感到烧杯变凉(证明反应吸热),用手拿起烧杯,烧杯和玻璃片黏在一起(反应使体系温度降低,水结冰),将粘有玻璃瓶的烧杯放在盛有热水的烧杯上,玻璃片脱离(冰融化),移走烧杯上有浸稀H2SO4的棉
46、花的多孔塑料片,观察反应物,发现反应物呈糊状(有水生成) 若反应烧杯放入有KNO3的饱和溶液的烧杯中,会有晶体析出(因温度降低KNO3溶解度降低)主要现象是放出气体、烧杯变凉、反应物呈糊状三个 反应方程式:Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O(4)放热反应与吸热反应(表中内容重要)反应热:反应物的键能和-生成物的键能和,用H表示 反应热与反应途径(反应开始加热与否、反应过程)无关,只和初始状态和最后状态有关 放热反应吸热反应定义有热量放出的化学反应吸收热量的化学反应成因H(反应物)>H(生成物)H(反应物)<H(生成物)化学键生成物成键
47、放能>反应物断键吸能生成物成键放能<反应物断键吸能反应热H<0H>0图示四种基本反应类型与放热反应和吸热反应的关系(一)化合反应中的放热反应和吸热反应绝大多数的化合反应是放热反应,少数化合反应是吸热反应。1、化合反应中常见的放热反应:(1)氢化物的生成反应是放热反应的实例氢气与氟气黑暗处就爆炸放热氢气在氯气中燃烧放热氢气和氯气的混合光照爆炸放热氢气在氧气或空气中燃烧放热氮气和氢气合成氨气是体积缩小的放热反应(2)氧化物的生成是放热反应的实例木炭在空气或氧气中燃烧放热一氧化碳在空气或氧气中燃烧放热氨气催化氧化生成一氧化氮和水放热硫在空气或氧气中燃烧放热二氧化硫与氧气催化氧
48、化反应放热(3)含氧酸的生成反应是放热的实例三氧化硫溶于水生成硫酸是放热反应(4)强碱的生成反应是放热反应的实例氧化钠与水反应生成氢氧化钠放热过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气放热生石灰氧化钙和水放应生成氢氧化钙放热(5)活泼金属的含氧酸盐的生成是放热反应的实例氧化钠与二氧化碳生成碳酸钠放热生石灰氧化钙与二氧化碳生成碳酸钙放热2、化合反应中常见的少数吸热反应(1)氢化物的生成反应是吸热反应的实例氢气与碘持续加热生成碘化氢吸热氢气和硫蒸气加热反应生成硫化氢吸热(2)氧化物的生成是放热反应的实例铜在空气中加热生成氧化铜吸热二氧化碳与碳加热生成一氧化碳吸热(二)分解反应中的放热反应和吸热反应分解反应
49、少数是放热反应,大多数是放热反应。1、分解反应中少数的放热反应(1)航天飞机用铝粉与高氯酸铵的混合物为燃料,点燃时铝粉氧化放出的热引发高氯酸铵的分解放热(2)硝酸铵受热或受到撞击爆炸发生分解反应放热2、分解反应中多数是吸热反应(1)不活泼金属氧化物的分解反应吸热的实例氧化铜受热分解生成氧化亚铜和氧气时吸热氧化汞受热分解产生汞和氧气时吸热(2)氧化性酸受热分解时吸热的实例:4HNO3(浓)分解成NO2、O2、H2O(3)弱碱受热分解时吸热的实例氢氧化镁受热分解产生氧化镁和水时吸热氢氧化铝受热分解产生三氧化二铝和水时吸热氢氧化铁受热分解产生三氧化二铁和水时吸热氢氧化铜受热分解产生氧化铜和水时吸热氨
50、水受热分解产生氨气和水时吸热(4)碳酸盐受热分解时吸热的实例碳酸氢铵受热分解产生氨气、水和二氧化碳时吸热碳酸氢钠受热分解产生碳酸钠、二氧化碳和水时吸热碳酸钙高温分解产生氧化钙和二氧化碳时吸热(5)硝酸盐受热分解时吸热的实例硝酸钾受热分解生成亚硝酸钾和氧气时吸热硝酸镁受热分解生成氧化镁、二氧化氮和氧气时吸热硝酸银受热分解生成银、二氧化氮和氧气时吸热(6)铵盐受热分解时吸热的实例氯化铵受热分解产生氨气和氯化氢时吸热碳酸铵受热分解产生氨气、二氧化碳和水时吸热(三)置换反应中的反热反应和吸热反应1、大多数置换反应是放热反应(1)活泼金属与水发生置换反应放热的实例钠与水发生置换反应时放热钾与水发生置换反
51、应时放热(2)活泼非金属与水发生置换反应放热的实例氟气与水发生置换反应时放热氯气与水发生岐化反应时放热(3)单质铝与某些金属氧化物发生的铝热反应放热的实例在高温条件下铝粉与四氧化三铁发生置换反应时放热在高温条件下铝粉与三氧化二铬发生置换反应时放热 在高温条件下铝粉与二氧化锰发生置换反应时放热(4)活泼金属与酸发生的置换反应放热的实例金属钠与盐酸发生置换反应时放热金属镁与盐酸发生置换反应时放热金属铝与盐酸发生置换反应时放热2、少数置换反应是吸热放应(1)中等活泼金属与水蒸汽高温条件下反应时吸热的实例在高温条件下铁与水蒸汽发生置换反应时吸热 在高温条件下铅与水蒸汽发生置换反应时吸热 (2)还原性非
52、金属单质碳与水蒸汽高温条件下发生置换反应时吸热的实例在高温条件下红热炭与水蒸汽发生置换反应时吸热 (四)、复分解反应中的放热反应和吸热反应1、酸碱中和反应是放热反应(1)盐酸和氢氧化钠溶液反应是放热反应2、强碱和铵盐的复分解反应是吸热反应(1)氯化铵和熟石灰发生复分解反应时吸热(2)氯化铵和八水合氢氧化钡发生复分解反应时吸热:化学反应放热或吸热的判断1、根据具体化学反应实例判断(1)常见的放热反应:所有可燃物的燃烧、所有金属与酸的反应、所有中和反应、绝大多数化合反应、少数分解反应、多数置换反应、某些复分解反应、物质的缓慢氧化、中强酸和强酸的对应酸性氧化物或中强碱和强碱的对应碱性氧化物与水反应,
53、具体见部分归纳。(2)常见的吸热反应:极个别的化合反应(CO2和C的反应)、绝大多数的分解反应、少数置换反应C+H2O(g)、Fe+H2O(g)、某些复分解反应(铵盐与强碱的反应)、以C、H2、CO作为还原剂的氧化还原反应,具体见部分归纳。2、根据反应物和生成物的相对稳定性判断:由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应,反之为释放能量的反应。3、根据反应条件判断,凡是持续加热才能进行的反应一般就是吸热反应,反之,一般为释放能量的反应。4、根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断,若反应物的总能量大于生成物的总能量,反应时释放能量,否则吸收能量。放热反应不一定不需加热,吸热反应不一定需要加热前者需要加热实例:Fe与S,H2与O2等等(提供反应起始所需能量)前者不需加热实例:H2与F2、P4(白磷)自燃等等后者需要加热实例:CaCO3的分解后者不需加热实例:Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl中和热的测定(1)中和热:在稀溶液(实质:溶于大量水的离子)中,酸与碱发生中和反应生成1mol H2O时所放出的热。对于
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