第二章自然界的物质性

1、第二章第二章 自然界的物质性自然界的物质性第二节第二节 自然界的物质自然界的物质 物质的组成、结构（原子）、分类物质的组成、结构（原子）、分类 物质的量（计算）物质的量（计算） 溶液的浓度（计算）溶液的浓度（计算） 卤族元素卤族元素 氧化氧化-还原反应还原反应 氧族元素氧族元素 碱金属元素碱金属元素 溶液的酸碱性溶液的酸碱性 元素周期律元素周期律 有机化合物有机化合物 分散系分散系一、物质一、物质 （一）物质的组成及结构（一）物质的组成及结构原子结构原子结构 核电荷数核电荷数=质子数质子数=核外电子数核外电子数质子数相同的一类原子是同一种质子数相同的一类原子是同一种元素元素质子数相同而中子数不

2、同的原子称为质子数相同而中子数不同的原子称为同位素同位素 Q P O N L L M K L原子核原子核电子可看作电子可看作在能量不同在能量不同的电子层上的电子层上运动运动核核外电子的分外电子的分层排布层排布（二）物质的分类（二）物质的分类物质分为物质分为纯净物纯净物和和混合物混合物。 纯净物：纯净物：是只由一种物质组成，又分为单质和化合物。是只由一种物质组成，又分为单质和化合物。单质：单质：就是只有一种元素组成的，就是只有一种元素组成的，H2,N2，O2等等。等等。包括金属和非金属包括金属和非金属 化合物：化合物： 则是由多种元素组成，比则是由多种元素组成，比H2O，CO2等等等等 ，包括有

3、机和无机化合物包括有机和无机化合物（三）物质的量（三）物质的量 物质的量是国际单位制中物质的量是国际单位制中7个基本个基本物理量物理量之一，其符之一，其符号为号为n，单位为，单位为摩尔摩尔(mol)，简称摩。，简称摩。 科学上规定用科学上规定用12g碳碳-12所含的碳原子作为物质的量所含的碳原子作为物质的量的单位，称为的单位，称为1摩尔。摩尔。 每摩尔物质均含每摩尔物质均含6.021023个碳原子个碳原子 物质的量是表示物质所含微粒数物质的量是表示物质所含微粒数(N)（如：分子，原（如：分子，原子等）与子等）与阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数(NA)之比，即之比，即n=N/NA。它是把微观粒子与宏

4、观可称量物质联系起来的一种它是把微观粒子与宏观可称量物质联系起来的一种物理量。其表示物质所含粒子数目的多少。物理量。其表示物质所含粒子数目的多少。摩尔质量摩尔质量 1. 定义：单位物质的量的物质所具有的质定义：单位物质的量的物质所具有的质量量(1mol物质的质量）叫物质的质量）叫摩尔质量摩尔质量，即，即1mol该物质所具有的质量与摩尔质量的数该物质所具有的质量与摩尔质量的数值等同。值等同。 物质的量（物质的量（n）、质量（）、质量（m）、摩尔质量）、摩尔质量（M）之间的关系为：）之间的关系为：n=m/M （单位（单位 gmol-1） 二二. 大气和水大气和水（一）大气（一）大气 地球大气在垂直

5、方向上分成五个层次：地球大气在垂直方向上分成五个层次： 即对流层、平流层、中间层、暖层和逃逸即对流层、平流层、中间层、暖层和逃逸层。层。 1.对流层对流层 对流层位置：（对流层位置：（troposphere）处于）处于地球大气圈的最低层，下界与地面相地球大气圈的最低层，下界与地面相接，上界高度随纬度和季节的变化而接，上界高度随纬度和季节的变化而有所不同。有所不同。 对流层最主要的特征：是存在着强烈对流层最主要的特征：是存在着强烈的空气对流运动现象，风、雨、雪、的空气对流运动现象，风、雨、雪、雷电和寒潮等天气现象都发生在这里。雷电和寒潮等天气现象都发生在这里。 2.平流层平流层 平流层位置：从对

6、流层顶部（平流层位置：从对流层顶部（8-18公里）公里）到到55公里高度范围内的气层，称为平流公里高度范围内的气层，称为平流层。层。 平流层特点：层内气体运动是稳定的水平流层特点：层内气体运动是稳定的水平流动状态平流动状态 ；平流层内水汽、杂质很少，；平流层内水汽、杂质很少，云、雨现象少见。平流层气流平稳，能云、雨现象少见。平流层气流平稳，能见度高，有利于飞机的安全飞行；层内见度高，有利于飞机的安全飞行；层内有有 “臭氧层臭氧层”，对太阳紫外线辐射有强，对太阳紫外线辐射有强烈的吸收能力。烈的吸收能力。 3.中间层中间层 位置：中间层的高度范围在位置：中间层的高度范围在55-85公里公里之间。之

7、间。 主要特征：是气温随高度递减，层顶主要特征：是气温随高度递减，层顶部气温降到部气温降到-113。又叫上对流层。又叫上对流层。保护地球不受流星体的撞击。保护地球不受流星体的撞击。4.暖层暖层 位置：暖层的高度范围在位置：暖层的高度范围在85-800公里。公里。 主要特征：气温随高度迅速递增，在主要特征：气温随高度迅速递增，在层顶气温可达到层顶气温可达到1000以上。被称为以上。被称为“电离层电离层”（ionosphere），相当于），相当于一个流动的导体，十分有利于电磁波一个流动的导体，十分有利于电磁波的传输，对于地球上的远距离通讯具的传输，对于地球上的远距离通讯具有重要意义。有重要意义。

8、5.逃逸层逃逸层 位置：位置：800公里以上的大气层称为逃逸公里以上的大气层称为逃逸层，其上界约在层，其上界约在3000公里高度上公里高度上 。 特点：气温随高度递增，空气密度极特点：气温随高度递增，空气密度极小，具有逃逸速度的粒子可以克服地小，具有逃逸速度的粒子可以克服地球引力，不断地逃往太空球引力，不断地逃往太空 。是地球卫。是地球卫星的轨道位置。星的轨道位置。空气的成分：空气的成分：全球变暖全球变暖?（二）水（二）水1. 水的物化性质水的物化性质分子式：分子式： H O 分子量：分子量： 18.016 沸沸 点：点：100 冰冰 点：点：0 最大相对密度时的温度：最大相对密度时的温度：3

9、.98 比热：比热：4.186J/(g.) 0.1MPa 15 2.051J/(g.) 0.1MPa 100 密度：密度：1000kg/ 可用作溶剂可用作溶剂可以电解，放出氧气和氢气可以电解，放出氧气和氢气2.水的作用水的作用 一切生命活动都是起源于水的一切生命活动都是起源于水的. 对人体的作用：运输营养对人体的作用：运输营养 . 排泄废物排泄废物 .润滑关节润滑关节 .平衡体温平衡体温.维护细胞维护细胞 . 在现代工业中，没有一个工业部门是在现代工业中，没有一个工业部门是不用水的。更多的工业是利用水来冷不用水的。更多的工业是利用水来冷却设备或产品，却设备或产品， 3.溶液的浓度溶液的浓度 物

10、质的量浓度：以单位体积溶液里所含物质的量浓度：以单位体积溶液里所含溶溶质质B的物质的量来表示溶液组成的的物质的量来表示溶液组成的物理量物理量，叫做溶质叫做溶质B的物质的量浓度。的物质的量浓度。 单位： mol / L 或 mol*L-1 物质的量浓度物质的量浓度 (mol/L) = 溶质的物质的量溶质的物质的量(mol) / 溶液的体积溶液的体积(L) 4.溶液的配制溶液的配制天平容量瓶容量瓶 操作步骤：操作步骤： （1） 计算：计算配制所需固体溶质的质量计算：计算配制所需固体溶质的质量或液体浓溶液的体积。或液体浓溶液的体积。 （2）称量：用托盘天平称量固体质量或用量）称量：用托盘天平称量固体

11、质量或用量筒（应用移液管，但中学阶段一般用量筒）筒（应用移液管，但中学阶段一般用量筒）量取液体体积。量取液体体积。 （3）溶解：在烧杯中溶解或稀释溶质，冷却）溶解：在烧杯中溶解或稀释溶质，冷却至室温（如不能完全溶解可适当加热）。至室温（如不能完全溶解可适当加热）。 （4）转移：将烧杯内冷却后的溶液沿玻璃棒）转移：将烧杯内冷却后的溶液沿玻璃棒小心转入一定体积的容量瓶中（玻璃棒下小心转入一定体积的容量瓶中（玻璃棒下端应靠在容量瓶刻度线以下）端应靠在容量瓶刻度线以下）。 （5）洗涤：用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒）洗涤：用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒23次，次，并将洗涤液转入容器中，振荡，使溶液混合均并将洗涤液

12、转入容器中，振荡，使溶液混合均匀。匀。 （6）定容：向容量瓶中加水至刻度线以下）定容：向容量瓶中加水至刻度线以下1cm2cm处时，改用胶头滴管加水，使溶液处时，改用胶头滴管加水，使溶液凹面恰好与刻度线相切。凹面恰好与刻度线相切。 （7）摇匀：盖好瓶塞，用食指顶住瓶塞，另一）摇匀：盖好瓶塞，用食指顶住瓶塞，另一只手的手指托住瓶底，反复上下颠倒，使溶液只手的手指托住瓶底，反复上下颠倒，使溶液混合均匀。混合均匀。 最后将配制好的溶液倒入试剂瓶中，贴好最后将配制好的溶液倒入试剂瓶中，贴好标签。标签。 5. 海水淡化海水淡化 常见的方法有常见的方法有 ： 1.蒸馏法蒸馏法 2.反渗透法反渗透法 3.电渗

13、析法电渗析法 4.冷冻法冷冻法蒸馏法蒸馏法特点：方法简单，能量消耗很大。特点：方法简单，能量消耗很大。反渗透法反渗透法三三.单质和无机物单质和无机物1、卤素、卤素2、氧化、氧化还原反应还原反应3、氯素的比较、氯素的比较4、氧族元素、氧族元素5、碱金属、碱金属6、溶液的酸碱度、溶液的酸碱度7、碱金属的结构和性质的关系、碱金属的结构和性质的关系1、卤素、卤素 卤族元素指周期系卤族元素指周期系A族元素。族元素。 包括氟（包括氟（F）、氯（）、氯（Cl）、溴（）、溴（Br）、）、碘（碘（I）、砹（）、砹（At），简称卤素。），简称卤素。原子结构特点：最外电子层有原子结构特点：最外电子层有7个电子，个电

14、子，电子层数逐渐增加电子层数逐渐增加卤族元素特点：卤族元素特点： 在自然界都以典型的盐类存在在自然界都以典型的盐类存在 ，是成盐元素；，是成盐元素； 单质都是双原子分子，易发生氧化还原反应；单质都是双原子分子，易发生氧化还原反应； 它们的物理性质的改变都是很有规律的，随着分它们的物理性质的改变都是很有规律的，随着分子量的增大，卤素分子间的色散力逐渐增强，颜子量的增大，卤素分子间的色散力逐渐增强，颜色变深，它们的熔点、沸点、密度、原子体积也色变深，它们的熔点、沸点、密度、原子体积也依次递增；卤素都有氧化性，氟单质的氧化性最依次递增；卤素都有氧化性，氟单质的氧化性最强；强； 此外，在有机合成等领域

15、也发挥着重要的作用。此外，在有机合成等领域也发挥着重要的作用。氯气物理性质：物理性质：通常情况下为有强烈刺激性气味的黄绿色的气体。密度：比空气密度大。易液化 ，可溶于水，且易溶于有机溶剂 化学性质：化学性质：所有金属和非金属直接反应：所有金属和非金属直接反应：离子化合物共价化合物共价化合物共价键共价键2.氧化还原反应氧化还原反应化合价降低（还原反应）化合价降低（还原反应）2Na + Cl2 = 2Na Cl 点燃00化合价升高（氧化反应）化合价升高（氧化反应）+1-1反应的本质：反应的本质：是化合价有变化，即电子有转是化合价有变化，即电子有转移。移。化合价化合价升高升高的反应是氧化反应；的反应

16、是氧化反应；化合价化合价降低降低的反应是还原反应。的反应是还原反应。化合价升高的物质还原对方，自身被氧化，因化合价升高的物质还原对方，自身被氧化，因此叫此叫还原剂还原剂，其产物叫，其产物叫氧化产物氧化产物；化合价降低的物质氧化对方，自身被还原，因化合价降低的物质氧化对方，自身被还原，因此叫此叫氧化剂氧化剂，其产物叫，其产物叫还原产物还原产物。即：。即： 还原剂还原剂 + 氧化剂氧化剂 - 氧化产物氧化产物 + 还原产物还原产物 例：将氯气通入水中，生成盐酸和放出氧气。写出例：将氯气通入水中，生成盐酸和放出氧气。写出化学反应方程式，说明是否氧化还原反应。用两种方法化学反应方程式，说明是否氧化还原

17、反应。用两种方法来分析氧化剂与还原剂。说明哪种元素被氧化，哪种元素来分析氧化剂与还原剂。说明哪种元素被氧化，哪种元素被还原？被还原？解析：解析： 写出化学方程式：写出化学方程式：2Cl2 + 2H2O = 4HCl + O20-2-10 从化合价变化和电子转移方向分析：从化合价变化和电子转移方向分析：从从化合价化合价来看：来看：氯元素从氯元素从0价价 -1价，化合价降低，被还原，氯气是氧化剂价，化合价降低，被还原，氯气是氧化剂氧元素从氧元素从 2价价 0价，化合价升高，被氧化，水是还原剂价，化合价升高，被氧化，水是还原剂从从电子转移电子转移来看：来看：氧原子把电子转移给氯原子，氯气是氧化剂，水

18、是还原剂氧原子把电子转移给氯原子，氯气是氧化剂，水是还原剂3.氧族元素氧族元素包括：氧、硫、硒、碲、钋（放射性元素）包括：氧、硫、硒、碲、钋（放射性元素）共性：最外电子层都有最外电子层都有6个电子。个电子。核电荷数增多；电子层数增加；原子半径增大。核电荷数增多；电子层数增加；原子半径增大。不同点：不同点：元素周期表中的位置：第元素周期表中的位置：第A族族二二三三四四五五六六七七Li锂锂Na钠钠K钾钾Rb铷铷Cs铯铯Fr钫钫银银白白色色轻轻软软低低活活泼泼性性逐逐渐渐增增强强氢氢氧氧化化物物都都是是可可溶溶性性碱碱氧氧化化物物逐逐渐渐复复杂杂5、碱金属、碱金属共性：最外层只有最外层只有一个一个电

19、子电子,化学反应中易失去，化学反应中易失去，且它们的氧化物对应的水化物都是可溶且它们的氧化物对应的水化物都是可溶于水的强碱，统称于水的强碱，统称碱金属碱金属。钠与氧气反应：钠与氧气反应：4Na + O2 2Na2O (白色白色)2Na + O2 Na2O2(淡黄色淡黄色)2Na + Cl2 2NaCl(钠钠在氯气中在氯气中剧烈剧烈燃烧燃烧，产生白色的烟，产生白色的烟 )2Na + S Na2S(火星四射、发生爆炸火星四射、发生爆炸) 在空气中缓慢氧化在空气中缓慢氧化钠在空气中燃烧钠在空气中燃烧钠与氯气反应钠与氯气反应钠与硫反应钠与硫反应钠与硫反应钠与硫反应钠的存在：钠在自然界里没有游离态，只钠

20、的存在：钠在自然界里没有游离态，只能以化合态存在。如：能以化合态存在。如：食盐（食盐（NaCl）,纯碱（纯碱（Na2CO3 10H2O）芒硝（芒硝（Na2SO4 10H2O）等）等食盐食盐纯碱纯碱芒硝芒硝6、溶液的酸碱性、溶液的酸碱性PH 7 碱性碱性 PH = 7 中性中性 PH 1.010-7(mol/L) PH 7碱性溶液：碱性溶液：H+ 1.010-7(mol/L) PH 7四四 元素周期律元素周期律1、元素周期表和周期律、元素周期表和周期律 （1）把已知元素按照原子核电荷增加的次序和元）把已知元素按照原子核电荷增加的次序和元素的原子核外电子层结构的周期性变化排列起来，得素的原子核外电子层结构的周期性变化排列起来，得到的表到的表元素周期表元素周期表（2）元素的性质随着元素原子核电荷的递增而周期）元素的性质随着元素原子核电荷的递增而周期性的变化性的变化 元素周期律元素周期律 1 2 氢氢 氦氦H