化学(苏教版选修3)：《物质结构与性质》课件
合集下载
高中化学《《选修3物质结构与性质》》教材
高中化学 <<选修3物质结构与性质>>教材分析
物质结构理论是现代化学的重要组成部分，也是医学、生命科学，材料科学、环境科学、能源科学、信息科学的重要基础。
它揭示了物质构成的奥秘。
物质结构与性质的关系，有助于人们理解物质变化的本质，预测物质的性质，为分子设计提供科学依据
在本课程模块中，我们将从原子、分子水平上认识物质构成的规律，以微粒之间不同的作用力为线索，侧重研究不同类型物质的有关性质，帮助高中学生进一步丰富物质结构的知识，提高分析问题和解决问题的能力。
一、模块的功能
高中化学选修3是在在必修课程基础上为满足学生的不同需要而设置的。
我省理工方向的学生必须选修本模块，它是学业水平考试和高考的内容。
本模块选修课程旨在让学生了解人类探索物质结构的重要意义和基本方法，研究物质构成的奥秘，认识物质结构与性质之间的关系，提高分析问题和解决问题的能力。
二、模块的课程目标
通过本课程模块的学习，学生应主要在以下几个方面得到发展：
1．从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，增强学习化学的兴趣；
2．进一步形成有关物质结构的基本观念，初步认识物质的结构与性质之间的关系；
3．能从物质结构决定性质的视角解释一些化学现象，预测物质的有关性质；
4．在理论分析和实验探究过程中学习辩证唯物主义的方法论，逐步形成科学的价值观。
三、模块的内容标准及学习要求
学习要求分为基本要求和发展要求：
基本要求：全体学生应在本节学习时掌握。
发展要求：有条件的学生可在选修3结束时掌握。
节。
高中化学选修3《物质结构和性质》第一单元第二节《原子结构与元素的性质》课件
二、元素周期律
元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性 变化——元素周期律
1、原子半径（r）
（1）共价半径rc：单质分子中，共价 单键结合的两原子核间距离的一半 （2）van der Waals半径rv：单质分子 晶体中相邻分子间两个非键合原子核 间距离的一半 （3）金属半径是指金属单质的晶体 中相邻两个原子核间距离的一半
同理
例如：
E+ (g) - e- E 2+ (g)
I2
Li(g) e Li (g)
2 3
I1 520.2kJ mol
1
Li (g) e Li2 (g)
I 2 7298 .1kJ mol1
1
Li (g) e Li (g) I3 11815 kJ mol
S区
p区 d区
ⅠA、ⅡA
ns1-2 ns2np1-6
ⅢA～ⅦA和零族
ⅢB～ⅦB和Ⅷ族 （n-1）d1-9ns1-2
ds区 ⅠB、ⅡB
（n-1）d10ns1-2
f区 镧系和锕系（n-2）f0-14（n-1）d0-2ns2
4、过渡元素
①全部副族元素都称为过渡元素。包括d区、ds 区和f区的元素。其中镧系和锕系元素称为内过 渡元素 ②过渡元素原子的最外层电子数较少，除钯外都 只有1~2个电子，所以它们都是金属元素。 ③它们的(n-1)d轨道未充满或刚充满，或f轨道也未充 满，所以在化合物中常有多种氧化值，性质与主族元 素 有较大的差别。
IA 1 IIA IIIA IVA VA VIA VIIA
VIIIA
2
3 4 5 6 7 IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB
高中化学选修三-物质结构与性质-全套课件
nd能级的电子云轮廓图：多纺锤形
b.电子云扩展程度
同类电子云能层序数n越大，电子能量越 大，活动范围越大电子云越向外扩张
2、原子轨道
①定义
电子在原子核外的一个空间运动状态
②原子轨道与能级
ns能级 ns轨道
npx轨道 简
np能级 npy轨道 npz轨道
并 轨 道
nd能级
ndz2轨道
ndx2—y2轨道
从K至Q ，能层离核越远，能层能量越大 每层最多容纳电子的数量：2n2
2、能级
同一个能层中电子的能量相同的电子亚层
能级名称：s、p、d、f、g、h…… 能级符号：ns、np、nd、nf…… n代表能层 最多容纳电子的数量 s:2 p:6 d:10 f:14
能层: 一 二
三
KL
M
四…… N ……
能级： 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
全满规则 半满规则
四、电子云与原子轨道
1、电子云 以量子力学为基础
①电子云 处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间 的概率密度分布的形象化描述
小黑点：概率密度 单位体积内出现的概率 小黑点越密概率密度越大
小黑点不是电子！
②电子云轮廓图 电子出现的概率约为90%的空间 即精简版电子云
③电子云轮廓图特点 a.形状 ns能级的电子云轮廓图：球形 np能级的电子云轮廓图：双纺锤形
2s
2p
F ↑↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑
原子结构的表示方法 原子结构示意图
电子排布式 O原子：1s2 2s2 2p4
电子排布图
1s2 2s2
2p4
O原子
六、能量最低原理、基态与激发态、光谱
1、能量最低原理
b.电子云扩展程度
同类电子云能层序数n越大，电子能量越 大，活动范围越大电子云越向外扩张
2、原子轨道
①定义
电子在原子核外的一个空间运动状态
②原子轨道与能级
ns能级 ns轨道
npx轨道 简
np能级 npy轨道 npz轨道
并 轨 道
nd能级
ndz2轨道
ndx2—y2轨道
从K至Q ，能层离核越远，能层能量越大 每层最多容纳电子的数量：2n2
2、能级
同一个能层中电子的能量相同的电子亚层
能级名称：s、p、d、f、g、h…… 能级符号：ns、np、nd、nf…… n代表能层 最多容纳电子的数量 s:2 p:6 d:10 f:14
能层: 一 二
三
KL
M
四…… N ……
能级： 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
全满规则 半满规则
四、电子云与原子轨道
1、电子云 以量子力学为基础
①电子云 处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间 的概率密度分布的形象化描述
小黑点：概率密度 单位体积内出现的概率 小黑点越密概率密度越大
小黑点不是电子！
②电子云轮廓图 电子出现的概率约为90%的空间 即精简版电子云
③电子云轮廓图特点 a.形状 ns能级的电子云轮廓图：球形 np能级的电子云轮廓图：双纺锤形
2s
2p
F ↑↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑
原子结构的表示方法 原子结构示意图
电子排布式 O原子：1s2 2s2 2p4
电子排布图
1s2 2s2
2p4
O原子
六、能量最低原理、基态与激发态、光谱
1、能量最低原理
化学：高考一轮复习《物质结构与性质·第一单元》课件(苏教版选修3)
•热 点 透 视
•1. 原子核外电子排布式与原子核外电子排布 的关系。 •2. 元素性质周期性变化的规律，包括原子半 •5. 晶胞的概念及晶胞中微粒数的求算。 径、电离能、电负性等。 •6. 晶体结构的确定及晶体物理性质的比较， •3. 通过共价键的形成过程，了解共价键的本 晶体中微粒间的相互作用，晶体 质，能用键参数(键角、键能、 • 的空间结构。 • 键长)解释分子的空间结构和性质。
• 5．原子轨道的图形描述 • 原子轨道图形是描述原子核外电子在空 间的运动状态的图形。s轨道在三维空间分 • 布图形为球形。p轨道在空间的分布特点是 6．核外电子的运动特征 没有 • 分别相对于x、y、z轴对称，呈纺锤形。电 (1)在原子核外很小的空间做高速运动， 子的运动状态决定了电子的能量，电子在 (填“有”或“没有”)确定的轨道。 原子轨道上的特点决定了它的反应性能。 • (2)不能准确测定其所处的位置和速度，
• 2．电离能 一个 • 元素周期表中的同周期主族元素从左到 • (1)第一电离能：气态电中性基态原子失 右，原子半径逐渐减小；同主族元素从上 去 电子转化为气态基态一价阳离子所 到下，原子半径逐渐 。
•(2)规律
最小
•同周期：第一个元素的第一电离能
小
，最后
一个元素的第一电离能最大，同周期中第ⅡA
大
族元素比ⅢA族元素，ⅤA族元素比ⅥA族元素 的第一电离能大。 •同族元素：从上到下第一电离能变 。
•3.电负性
键合电子
• (1)含义：用来描述不同3) 变 化 规 律 ： 在 元 素 周 期 表 中 ， 合电子的吸引力越大。 减小 从左到右元素的电负性逐渐增大，同主族 • (2)标准：以氟的电负性为4.0和锂的电负 中从上到下元素的电负性逐渐 。 性为1.0作为标准，得出了各元素的电负 •(4)应用：判断元素金属性、非金属性的强 性。
高二化学《物质结构与性质》精品课件2：1.2.1基态原子的核外电子排布
第2节 原子结构与元素周期表 第1课时 基态原子的核外电子排布
一 基态原子的核外电子排布原则
1．能量最低原则 (1)核外电子的排布轨按道能量由低 到 高 ，由 里 到 外 依次排列，使整个原子处于 最低 的能量状态。 (2)基态原子核外电子在原子轨道上的排列顺序为 1s,2s,2p,3s, 3p,4s, 3d,4p,5s,4d,5p,6s ，适用于大多数基态原子 的核外电子排布。
(2)根据轨道能量高低顺序可知E4s<E3d，对于21Sc来说， 最后3个电子应先排满4s，再排3d，应为 1s22s22p63s23p63d14s2，违反了能量最低原则。
(3)对于22Ti来说，3p共有3个轨道，最多可以排6个电 子，如果排10个电子，则违反了泡利不相容原理。
[答案] (1)洪特规则 (2)能量最低原则 (3)泡利不相 容原理
(2)洪特通过分析光谱实验的结果进一步指出，能量相同 的原子轨道在 全充满 (d10)、半充满 (d5)和 全空 (d0)状态时，
体系能量低，原子较稳定。
归纳总结
(1)泡利原理可叙述成：在同一原子中，不可能有两个 电子处于完全相同的状态，或者说，一个原子中不会存在四 个量子数(n、l、m、ms)完全相同的两个电子。
2．泡利不相容原理 (1)每个原子轨道上最多容纳 两个 电子，且一个原子轨 道上的电子自旋方向必须 相反 。
(2)在原子中，每个电子层最多能容纳2n2个电子，每个
能级最多能容纳2(2l＋1)个电子。
3．洪特规则 (1)对于基态原子，电子在 能量相同 的轨道上排布时， 应尽可能分占 不同 的轨道并且自旋方向 相同 。
[答案] D
二 基态原子电子排布的表达方式
[例3] 已知锰的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的
一 基态原子的核外电子排布原则
1．能量最低原则 (1)核外电子的排布轨按道能量由低 到 高 ，由 里 到 外 依次排列，使整个原子处于 最低 的能量状态。 (2)基态原子核外电子在原子轨道上的排列顺序为 1s,2s,2p,3s, 3p,4s, 3d,4p,5s,4d,5p,6s ，适用于大多数基态原子 的核外电子排布。
(2)根据轨道能量高低顺序可知E4s<E3d，对于21Sc来说， 最后3个电子应先排满4s，再排3d，应为 1s22s22p63s23p63d14s2，违反了能量最低原则。
(3)对于22Ti来说，3p共有3个轨道，最多可以排6个电 子，如果排10个电子，则违反了泡利不相容原理。
[答案] (1)洪特规则 (2)能量最低原则 (3)泡利不相 容原理
(2)洪特通过分析光谱实验的结果进一步指出，能量相同 的原子轨道在 全充满 (d10)、半充满 (d5)和 全空 (d0)状态时，
体系能量低，原子较稳定。
归纳总结
(1)泡利原理可叙述成：在同一原子中，不可能有两个 电子处于完全相同的状态，或者说，一个原子中不会存在四 个量子数(n、l、m、ms)完全相同的两个电子。
2．泡利不相容原理 (1)每个原子轨道上最多容纳 两个 电子，且一个原子轨 道上的电子自旋方向必须 相反 。
(2)在原子中，每个电子层最多能容纳2n2个电子，每个
能级最多能容纳2(2l＋1)个电子。
3．洪特规则 (1)对于基态原子，电子在 能量相同 的轨道上排布时， 应尽可能分占 不同 的轨道并且自旋方向 相同 。
[答案] D
二 基态原子电子排布的表达方式
[例3] 已知锰的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的
高二化学-选修3-杂化类型及空间构型-物质结构与性质
中心原子最外层电子数 – 电荷数 + 配位数
2
价电子对
杂化类型
2
sp
3
sp2
单个 O / S = 0
CO32-
sp3
4
单个 氢原子 / 卤素 = 1
=
sp3d 不考
5
SO3 =
-
NO3 =
5+1+3╳0
2
=3
SO2 =
4 – (-2) + 3 ╳ 0
2
6+0+3╳0
2
6+0+2╳0
2
=3
=3
=3
二、杂化与空间构形
一、共价键
4. σ键和π键
N 1s22s22p3
下载后，图案可以编辑
N2的成键过程
z
σ键
z
π键
y
x
y
x
π键
一、共价键
4. σ键和π键
键类型
σ键
π键
原子轨道重叠方式
沿键轴方向“头碰头”重叠
沿键轴方向“肩并肩”重叠
原子轨道重叠部位
两原子核之间
键轴上方和下方
原子轨道重叠程度
键的强度
分类
化学活泼性
稳定性
3
sp2
2
1
平面三角形
V型
CO2
2
sp
2
0
直线形
直线形
甲烷 CH4
二、杂化与空间构形
1. 轨道杂化和杂化轨道
二、杂化与空间构形
C 1s22s22p2
甲烷 CH4
2s
相同
2p
sp3
二、杂化与空间构形
选修3物质结构与性质课件第03章晶体结构与性质第3节 金属晶体
资料 金属之最
熔点最低的金属是-------- 汞 [-38.87℃]
熔点最高的金属是-------- 钨 [3410℃]
密度最小的金属是-------- 锂 [0.53g/cm3]
密度最大的金属是-------- 锇 [22.57g/cm3]
硬度最小的金属是-------- 铯 [0.2]
硬度最大的金属是-------- 铬 [9.0] 延性最好的金属是-------- 铂[铂丝直径：50100 mm] 展性最好的金属是-------- 金[金箔厚： 1001m00m] 最活泼的金属是---------- 铯 最稳定的金属是---------- 金
[2016·全国卷Ⅱ，37(3)节选]单质铜及镍都是由______键形成的晶体。
晶体熔、沸点高低的比较 [2017·全国卷Ⅰ，35(2)节选]K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同， 但 金 属 K 的 熔 点 、 沸 点 等 都 比 金 属 Cr 低 ， 原 因 是 __K__的__原__子__半__径__较__大__且__价__电___子__数__较__少__，__金__属__键__较__弱__________________。
【小结】：三种晶体类型与性质的比较
晶体类型 概念
作用力
原子晶体
分子晶体
相邻原子之间以共价 分子间以分子 键相结合而成具有空 间作用力相结 间网状结构的晶体 合而成的晶体
共价键
范德华力
构成微粒
熔沸点 物 理 硬度 性 质 导电性
原子 很高 很大
无（硅为半导体）
分子 很低 很小
无
金属晶体
通过金属键 形成的晶体
a
aa
a
a=2r
晶胞中平均分配的原子数：1 配位数：6 空间利用率：52% 空间利用率太低！
物质结构与性质(选修3)
另外，将一些现代化的物质结构测试 技术以“科学视野”栏目的形式作了通 俗易懂的初步介绍，以使学生感受到21 世纪初的科学技术状况。
3.理论联系实际。结构联系性质， 具体结构联系具体性质，对比不同结 构的不同性质，学科知识联系社会进 步、科技发展以及生活实际等。 例如，在原子结构中介绍了激发态、 原子光谱、激光等初步知识。
晶体结构与性质
晶体的常识 分子晶体与原子晶体 金属晶体 离子晶体
原子结构与性质： 力求简单易懂，通过有关物理知识和物理 实验背景的知识，以能够用来使学生形成共价 键和分子结构的基础为限度。 分子结构与性质：
重点介绍了共价键和共价分子，适当补充 了配位键和配合物的知识；金属键则在讨论金 属晶体时介绍。
历史与现代的结合：认识到每一种原子结构模 型都有其产生的历史背景和合理性，但又都不 是完善的，具有局限性（玻尔原子模型）。 形成物质结构的基本观念：“物质结构的探索 是无止境的”（课标）
图画的功能和作用（分析数据）
图 3-14 左边家用燃气灶的中心部位很容 易生锈，而右边的食品罐头 放在南极已差不 多90年了，却很少生锈，你知道为什么吗
在已有知识基础上引出能 层，引入新概念能级 在能层和能级的基础上， 直接给出构造原理，并练 习核外电子排布 在构造原理基础上引出能 量最低原理，并由此引出 基态、激发态和光谱
构造原理
（电子排布规律）
能量最低原理
电子云与 原子轨道
在电子云基础上引出原子轨 道，为后面共价键打基础
本节内容选材依据
（课标主题1第1、2、4条）
●金属性：金属元素的原子在化学反应中， 通常表现出失去电子成为阳离子的倾向。 金属性的强弱通常用金属元素原子的最外 层电子的电离能大小（气态原子失去电子 成为气态阳离子时所需要的能量）来衡量。 ●金属的活动性：金属的活动性是反映金 属在水溶液里形成水合离子倾向的大小， 是以金属的标准电极电势为依据的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
原子核 电子
中子
1
2、原子核外电子的运动（排布）
描述核外电子的运动状态涉及电子层（能 层）、原子轨道（能级）、电子自旋；核外电 子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理、 洪特规则及特例。
熟悉前36号元素原子的电子排布式、轨道表示 式、外围电子（价电子排布式）排布式、轨道 表示式；了解各族的外围电子排布特点及分区 情况。
能力逐渐增强，即失去电子的能力：Cs＞Na；选项D
中根据同主族元素的最高价氧化物对应的水化物的酸
性逐渐减弱，碱性逐渐增强，所以酸性：H3PO4＞
H3AsO4。
9
二、微粒间作用力与物质的性质
化学键
离子键
共价键
金属键
离子化合物
极性键 极性分子
非极性键 空间网状结构
非极性分子
金属单质
离子晶体
分子晶体
原子晶体 金属晶体
向与其它电子的自旋方向相反；D的原子第三能
层上有8个电子，第四能层上只有1个电子；E原
子的外围电子排布为3s23p6。 则各元素是何种
元素？
3
3、应在周期表的哪个位置寻找优良的半导体材料 A.s区 B.p区 C.d 区 D.ds区
4、具有下列最外层电子排布的原子，其相应的元素 一定属于主族的是
A．nsl B．ns2 C．ns2np6 D．Ns2np2
D．P和As属于第ⅤA族元素，H3PO4酸性比H3AsO4的弱
解析：选项A中C与Si属于同主族元素，其氢化物的稳
定性逐渐减弱，即CH4比SiH4稳定；选项B中O2－与F－ 的电子层结构相同，根据电子层相同－半径；选项C中Na
与Cs同主族，随着核电荷数的增大，原子失去电子的
10
化学键：直接相邻的原子之间的强烈的相互作用力。
化学键 离子键 共价键 金属键
概念
阴阳离子 间通过静 电作用所 形成的化 学键
原子间通 过共用电 子对所形 成的化学 键
金属离子 与自由电 子间的强 烈的相互 作用
成键 微粒 阴、 阳 离 子
原子
金属离 子、自 由电子
特征
无无 饱方 和向 性性 有有 饱方 和向 性性 无无 饱方 和向 性性
金属 单质、 合金
11
共价键： 成键 成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，自旋 本质： 方向相反的未成对电子形成共用电子对，两原子
核间电子云密度增加，体系能量降低。
共价键类型：
原子轨道沿核间连线方向以“头碰
σ键：头”的方式重叠，电子云呈轴对称。
《物质结构与性质》的复习
结构决定着性质，因此要研究物质的结构。本书主 要从两方面研究有关结构的，一是研究原子的结构， 二是研究构成物质微粒之间的作用力的。
一、原子结构与元素的性质
1、人类对原子的认识从道尔顿提出原子学
说到汤姆生发现了电子到卢瑟福的核式模型到
玻尔的原子结构模型到量子力学模型……
质子
原子
2
1、 某电子层n，当它为最外电子层时，容纳的
最多电子数与n-1层相同，当它为次外电子层时，
其电子数比n+1层最多能多10个，则此电子层应
是
A.K层 B.L层 C.M层
D.N层
2、A的原子中只有一个能层且只含1 个电子；B
的原子3p轨道上得到1个电子后不能再容纳外来
电子；C的原子的2p轨道上有1个电子的自旋方
5
元素第一电离能
1、概念：气态原子失去一个电子形成＋1价气态阳离子
所需的最低能量。 符号：I1
2、意义：衡量元素原子失去一个电子的难易程度
3、I1的周期性变化 I1最大的为 He ，最小的为 Cs 。 同周期：从左到右， 元素的I1呈增大的趋势 同主族：从上到下， 元素的I1逐渐减小 I1(Mg)>I1(Al)、I1(P)>I1(S)
7、X和Y是原子序数大于4的短周期元素，Xm＋和 Yn—两种离子的核外电子排布相同，下列说法中正 确的是 A．X的原子半径比Y小 B．第一电离能X<Y C．X和Y的核电荷数之差为m-n D．电负性X>Y
8
8、（08山东卷）下列说法正确的是（ ）
A．SiH4比CH4稳定 B．O2-半径比F-的小
C．Na和Cs属于第ⅠA族元素，Cs失电子能力比Na的强
判断元素金属性、非金属性的强弱
判断化学键的类型 判断成键元素化合价的正负
第一电离能大，不一定电负性就大 第一电离能要考虑稀有气体元素，电负性则不考虑。7
6、（08江苏卷）下列排列顺序正确的是（ ） ①热稳定性：H2O＞HF＞H2S ②原子半径：Na＞Mg＞O ③酸性：H3PO4＞H2SO4＞HClO4 ④结合质子能力：OH-＞CH3COO-＞ClA．①③ B．②④ C．①④ D．②③
4、电离能的应用
判断原子核外电子排布 判断元素的主要化合价 判断元素金属性、非金属性的强弱6
元素的电负性 1、意义：衡量元素在化合物中吸引电子的能力。 2、电负性的周期性变化
同周期：从左到右， 元素电负性逐渐增大
同主族：从上到下， 元素电负性呈减小的趋势
电负性最大的为 F ，最小的为 Cs 。
3、电负性的应用 注意
形成 条件
一般为活 泼金属与 活泼非金 属
一般为非 金属元素 的原子
影响因素
存在 范围
离子所带电荷 越多、离子半 径越小，键越 强
大多数盐 碱及金属 氧化物等 离子化合 物
原子半径越小、 键长越短、键 能越大，键越 强
大多数非 金属单质 及共价、 离子化合 物
金属原子半径越 小、单位体积内 自由电子数目 （即价电子数） 越多，键越强
DEC．lnE中位E于与元C素l之周间期形表成的共I价VA键族。
4
3、原子核外电子排布的周期性变化与元素性 质的递变规律
⑴原子核外电子排布的周期性变化
⑵元素性质的周期性变化 ①元素的金属性和非金属性的周期性变化 ②元素的主要化合价的周期性变化 ③原子半径的周期性变化 ④元素的第一电离能的周期性变化 ⑤元素电负性的周期性变化
5、（08宁夏卷）短周期元素E的氯化物ECln的熔点为 -78℃，沸点为59℃；若0.2molECln与足量的AgNO3溶 液完全反应后可以得到57.4g的AgCl沉淀。下列判断
错误的是（ ）
A解．析E：是n一(A种gC非l)金＝属0.4元m素ol，由Cl－守恒得n＝2，所以E
B为．＋在2价EC，ln属中于E与ⅡCAl族之元间素形，成即共E价为键金属元素，ECln的 C熔．点E为的-7一8℃种，氧沸化点物为5E9O℃，属于分子晶体，所以在