《化学键与分子结构》课件(旧人教版).ppt

1,第一节 原子结构,第五章 原子结构和元素周期律,綦江实验中学高三化学备课组,2010级高考第一轮复习,2,1.三种微粒 1）比较,微粒 质量 相对质量 电性 意义质子 1.672610-27kg 1.007 一个单位正电荷 决定元素的种类中子 1.6743 10-27kg 1.008 不带电、中性 决定同位素和质量数 电子 9.109510-31kg 1/1836 一个单位负电荷 价电子决定元素化性,原子核,原子,2）原子组成符号 AZX,质子：Z 个中子：A-Z 个核外电子：Z个,3）两个关系式对于原子（呈电中性）：质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）原子序数=核电荷数=质子数=原子核外电子数,三种微粒六种量，两素概念算清帐.,3,原子(电中性):核电荷数=质子数=原子核外电子数质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）,阳离子:核电荷数=质子数=原子核外电子数+n 质子数核外电子数,阴离子:核电荷数=质子数=原子核外电子数n 质子数核外电子数,三种微粒六种量，两素概念算清帐.,4,1.X、Y、Z和R分别代表四种元素。如果 aXm+、bYn+cZn、dRm四种离子的电子层结构相同（a、b、c、d为元素的原子序数），则下列关系正确的是A a c=m n B a b=n mC c d=m+n D b d=m+n,5,六种量,(1)原子质量：指原子的真实质量，也称绝对质量，是通过精密的实验测得的。如一个168O原子的质量为2.657X10-26kg，一个126C原子的质量为1.99310-26kg等。(2)原子量(相对原子质量)，以12C原子质量的1/12(作为标准，其他原子的质量跟它比较所得的值。(3)原子质量数：如果忽略原子中电子的质量，将原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似整数值为1，则它们加起来的数叫质量数(为正整数值)。A=Z+N(4)同位素原子量，各同位素原子的质量与126C原子的质量的1/12的比值。近似等于其质量数(5)元素的平均原子量(即元素的原子量)，指该元素各种天然同位素原子的原子量与所占的原子个数百分比乘积的加和(6)元素的近似平均原子量：指该元素各种天然同位素原子的质量数与所占的原子个数百分比乘积的加和,三种微粒六种量，两素概念算清帐.,6,讨论:,元素、核素、同位素的关系,1.元素的定义,具有相同核电荷数(质子数)的同一类原子叫做元素。,具有相同质子数和不同中子数的同一元素的不同原子互称为同位素。,人们把具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子叫做核素。,2.同位素的定义,3.核素的定义,核素,核素,同位素,元素,7,一种状态二原理，一套规律要详记1.一种状态：核外电子运动状态1）电子云：电子在核外空间一定范围内出现，好象带负电荷的云雾笼罩原子核周围，人们形象地称它为电子云。,2）电子层,概念：能量高低不同和离核远近不同的空间区域符号：K L M N O P Q电子层数：1 2 3 4 5 6 7能量：低高离核距离：近远,记忆,8,氢原子的电子云示意图,1、形状：。2、含义：。3、一个小黑点表示：。4、小黑点的疏密表示：。,氢原子的电子云呈球形对称，在离核近的地方电子云密度大，离核远的地方电子云密度小，说明在离核近的地方单位体积内电子出现的机会多，在离核远的地方单位体积内电子出现的机会少。一个小黑点表示电子在这里出现过一次。小黑点的疏密表示电子出现的几率。,9,2.二原理1）最大容纳原理：每个电子层最多容纳2n2个电子。2）能量最低原理：电子在填入电子层时，先占能量低的电子 层后占能量高的电子层。3.一套规律要详记：核外电子排布规律1）每个电子层最多排2n2个电子2）最外层 8个电子，次外层 18个电子，倒第三层 323）先占内层，后占外层要求：会写主族元素和短周期元素原子结构示意图方法：记住每周期稀有气体的结构示意图,一种状态二原理，一套规律要详记,10,1、10电子结构阳离子有：Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+阴离子有：N3-、O2-、F-、OH-、NH2-分子有：Ne、HF、H2O、NH3、CH4,11,2、18电子微粒（共16种）阳离子有：K+、Ca2+阴离子有：P3-、S2-、Cl-、HS-分子有：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2 O2、C 2H 6、CH3 OH、N2 H4。,12,一、元素周期律,随着原子序数(核电荷数)递增：原子核外电子排布呈周期性变化原子半径呈周期性变化元素主要化合价呈周期性变化元素的金属性与非金属呈周期性变化,元素的性质随着元素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。,元素性质的周期性变化的实质是：元素原子的核外电子排布的周期性变化。,13,不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量（设其为E）如下图所示。试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题。,其它周期性变化的规律,例如,14,(1)同主族内不同元素的E值变化的特点是_。各主族中E值的这种变化特点体现了元素性质的_变化规律。,随着原子序数增大，E值变小,周期性,15,(2)同周期内，随原子序数增大，E值增大。但个别元素的E值出现反常现象，试预测下列关系式中正确的是_ E(砷)E(硒)E(砷)E(硒)E(溴)E(硒),16,(3)估计1mol气态 Ca 原子失去最外层一个电子所需能量E值的范围 _ E _(4)10号元素E值较大的原因是_,419kJ/mol,738kJ/mol,它具有8电子稳定结构,17,二、元素周期表,1、编排原则 按 递增的顺序从左向右排列 把 相同的排为同一横行 把 相同的排为同一纵行,原子序数,电子层数,最外层电子数,18,1,2,4,3,5,6,7,镧系,锕系,族,周期,过渡元素,2、结构,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,1,2,4,3,5,6,7,B硼,Al铝,Si硅,Ge锗,As砷,Sb锑,Te碲,Po钋,At砹,He 2,Ne10,Ar18,Kr36,Xe54,Rn86,镧系,锕系,族,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18,元素数目,周期,过渡元素,38,He 2,1,2,4,3,5,6,7,B硼,Al铝,Si硅,Ge锗,As砷,Sb锑,Te碲,Po钋,At砹,H氢,镧系,锕系,第IIA族,第VIIA族,第2周期,Ne10,Ar18,Kr36,Xe54,Rn86,非金属,过渡元素,39,40,小结：,元素周期表,族,周期,三长三短一不全,短周期长周期不完全周期,七个主族(A)七个副族(B)VIII族 0族,七主七副零八族,(由长周期、短周期共同构成)(完全由长周期构成),(第8、9、10共3个纵行),(稀有气体),第1周期：种元素第2周期：种元素第3周期：种元素,第4周期：种元素第5周期：种元素第6周期：种元素,第7周期：最多容纳 种元素,288181832,32,41,练 习,1、国际无机化学命名委员会在1999年做出决定，把长式周期表原先的主、副族及族序数取消，由左及由改为18列，碱金属族为第1列，稀有气体为第18列。按这个规定，下列说法不正确的是()A、第16列元素的最高价氧化物的化学式为RO3 B、第2列元素中一定没有非金属元素 C、第15列元素的最高价氧化物对应水化物的化学式均为H3RO4 D、第14列元素所形成的化合物种类最多,C,第四,A,45,MgBr2,42,3、根据叙述判断，下列各元素一定属于主族元素的是（）A、X元素能形成+7价的含氧酸及其盐 B、Y元素的原子最外层上有2个电子 C、Z元素的阴离子与同一周期惰性气体元素原子的电子层结构相同 D、R元素在化合物中无变价,C,4、下列各图若为元素周期表中的一部分（表中数字为原子序数），其中X为35的是(),AD,43,5、某周期IIA族元素的原子序数为x，则同周期的IIIA 族元素的原子序数为()A、只能是x+2 B、可能是x+8或x+18 C、只能是x+1 D、可能是x+1或x+11或x+25,6、(05年全国)同一主族的两种元素的原子序数之差不可能是（）A、16 B、26 C、36 D、46,D,D,44,3、原子结构、化合价与元素周期表的关系,（1）原子序数=核电荷数=质子数（2）周期数=电子层数（3）主族序数=最外层电子数=最高正价=价电子数（4）主族元素负价=主族序数8（5）主族序数的奇偶性与化合价的奇偶性（价奇序奇，价偶序偶）如：S：-2，0，+2，+4，+6 Cl：-1，0，+1，+3，+5，+7 N：-3，0，+1，+3，+5,+2（NO），+4（NO2、N2O4）,45,例.X、Y是短周期元素，两者能组成化合物 X2Y3,已知 X 的原 子序数为n，则Y的原子序数不可能为（）A、n+1 B、n+4 C、n+3 D、n-5,B,46,金属性增强,金属性增强,非金属性增强,稀有气体元素,非金属性增强,4、元素周期表中元素性质的递变规律,47,元素的金属性判断依据1、根据元素周期表2、与水（或酸）反应的难易3、与盐溶液之间的置换反应4、金属阳离子的氧化性强弱5、最高价氧化物对应水化物的碱性强弱6、原电池的正负极反应7、电解池的放电顺序,元素的非金属判断依据1、根据元素周期表2、非金属单质与氢气化合的难易以及氢化物的稳定性3、非金属的置换反应4、非金属阴离子还原性的强弱5、最高价氧化物对应水化物的酸性强弱,元素金属性以及非金属性的判断依据,48,例、运用元素周期律分析下面的推断，其中正确的是（）A、铍的氧化物的水化物可能具有两性 B、At2为无色固体，HAt不稳定，AgAt感光性很强，但不溶于水也不溶于稀酸 C、硫酸锶是难溶于水的白色固体 D、硒化氢是无色、有毒、比H2S稳定的气体,三、元素周期表的考查,1、元素周期律知识的应用,AC,49,寻找用于制取农药的元素,寻找半导体材料,寻找催化剂、耐高温、耐腐蚀的合金材料,寻找用于制取农药的元素,寻找半导体材料,寻找催化剂、耐高温、耐腐蚀的合金材料,寻找用于制取农药的元素,寻找半导体材料,寻找催化剂、耐高温、耐腐蚀的合金材料,50,例1、短周期元素A、B、C原子序数依次递增。已知：A、C同主族，而且三种元素原子的最外层电子数之和为15，B原子最外层电子数等于A原子最外层电子数的一半。下列叙述正确的是（）A、原子半径：ABC B、沸点：A的氢化物低于C的氢化物 C、B的硫酸盐溶液pH7 D、5.6g铁与足量的C化合，转移0.3mol电子,C,2、位、构、性的推导,51,例2、已知A、B、C、D、E是核电荷数依次增大的五种短周期元素，原子半径按D、E、B、C、A的顺序依次减小，B和E同主族。下列推断不正确的是（）A.A、B、E一定在不同周期 B.C的最高价氧化物的水化物可能显碱性 C.A、D可能在同一主族 D.C和D的单质可能化合形成离子化合物,B,1.化学键的定义和分类,化学键,定义,相邻原子间强烈的相互作用,极性键,共价键,分类,离子键,非极性键,HCl,ClCl,下列原子序数所对应的元素组中，两者可形成离子键的是（）,A.1和17 B.12和9C.14和6 D.15和8,B,基础知识,激活思维1,2.物质分类与化学键的关系,纯净物,离子键,共价键,金属键,离子化合物,共价化合物,非金属单质,金属单质,化合物,单质,化学键,下列物质中含离子键的是（）,A.Cl2 B.CO2C.NaCl D.CH4,C,基础知识,激活思维2,3.离子键 使阴、阳离子结合成化合物的静电作用，叫做离子键。离子键强弱可用库仑定律比较。阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强。离子键越强，该离子化合物熔、沸点越高。,熔点：Al2O3()MgO(填“”或“”)。,基础知识,激活思维3,4.共价键(1)定义：原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。(2)表示：电子式和结构式。,写HCl、N2、CO2的电子式和结构式：,电子式：_、_、_,结构式：_、_、_,HCl,NN,O=C=O,上述物质中：含有极性键的是_；所有原子最外层均满足8电子结构的是_。,N2、CO2,HCl、CO2,基础知识,激活思维4,氢元素与其他元素形成的二元化合物称为氢化物，下面关于氢化物的叙述正确的是(),A.一个D2O分子所含的中子数为8B.NH3的结构式为C.HCl的电子式为D.热稳定性：H2SHF,B,基础知识,激活思维5,下列分子中，所有原子均为8电子结构的是(),A.BeCl2 B.H2S C.NCl3 D.SF6,C,基础知识,激活思维6,5.电子式书写方法(1)阴、阳离子要注明电荷数和电性种类。(2)阴离子或多原子构成的阳离子要加括号。(3)要注意化学键中原子是否直接相邻(如：Na2O、Na2O2、Mg3N2、CaC2等)。(4)要注意离子化合物和共价化合物表示的区别。(5)要注意电子式与结构式的关系。,基础知识,A.写出下列物质的电子式：,KOH_,H2O_,H2O2_,Na2O2_,B.上述物质中，既含有离子键，又含有极性键的是_；既含有离子键，又含有非极性键的是_；既含有极性键，又含有非极性键的是_。,Na2O2,H2O2,KOH,基础知识,激活思维7,6.分子结构和分子间作用力(1)分子间作用力(范德华力)：使分子聚集在一起的 作用力。对于组成和结构相似的物质，相对分子质量 越大，分子间作用力越大。(2)氢键：是一种特殊的分子间作用力，其能量介于化 学键与分子间作用力之间。氢键存在于原子半径很小 的元素(F、O、N)与氢结合的化合物之中，如NH3、H2O、HF、C2H5OH等分子间可以形成氢键，使其物 质的熔沸点升高，溶解度增大。,基础知识,下图中每条折线表示周期表AA中的某一族元素氢化物的沸点变化，每个小黑点代表一种氢化物，其中a点代表的是(),沸点/oC,A.H2S B.HClC.PH3 D.SiH4,D,基础知识,激活思维8,(3)分子的分类据整个分子的电荷分布是否均匀、对称可以分为：,非极性分子(分子内电荷分布均匀、对称)极性分子(分子内电荷分布不均匀、不对称),分子,注意：根据相似相溶原理，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。在物质的分离、提纯过程中，常依据“相似相溶原理”来选取萃取剂。,基础知识,下列叙述正确的是(),A.NH3是极性分子，分子中N原子处在3个 H原子所组成的三角形的中心B.CCl4是非极性分子，分子中C原子处在4 个Cl原子所组成的正方形的中心C.H2O是极性分子，分子中O原子不处在2 个H原子所连成的直线的中央D.CO2是非极性分子，分子中C原子不处 在2个O原子所连成的直线的中央,C,基础知识,激活思维9,化学键概念与分子结构,1.离子键、共价键、金属键的比较,离子键,金属键,成键元素,成键粒子,活泼的金属元素与活泼的非金属元素之间,极性共价键,非极性共价键,一般是不同的非金属元素之间,一般是同种非金属元素之间,同种金属元素,阴、阳离子,原子,原子,金属阳离子与电子,粒子间相互作用,静电作用,共用电子对,共用电子对,静电作用,电子式举例,H:H,Na.,重点知识,2.氢键(1)形成条件：原子半径较小，非金属性很强的原子X(N、O、F)与H原子形成强极性共价键，另一个分子中的原子半径较小，非金属性很强的原子Y(N、O、F)，在分子间H与Y产生较强的静电吸引，形成氢键。(2)表示方法：XHY(X，Y可相同也可不同，一般为N、O、F)。(3)氢键能级：比化学键弱很多，但比范德华力稍强。,重点知识,(4)氢键作用：使物质有较高的熔沸点(例：HF、H2O、NH3等)；使物质易溶于水(例：NH3、C2H5OH、CH3COOH等)；解释一些反常现象(例：水结冰体积膨胀、水和乙醇的恒沸混合物等)。(5)结合力强度顺序：范德华力氢键化学键 缔合分子的形成如(H2O)n、(HF)n等、某些分子晶体反常的熔沸点(如HF、H2O、NH3等)、密度的反常变化(如冰的密度比水小)等都能用氢键解释。,重点知识,(6)氢键又分两种：分子间氢键，一个分子的XH键与另一个分子的原子Y相结合而形成的氢键，称为分子间氢键；分子间形成的氢键会使物质的熔点和沸点升高。分子内氢键，一个分子的XH键与它内部的原子Y相结合而形成的氢键，称为分子内氢键；分子内氢键的形成往往使化合物熔沸点降低。通常把氢键看作是一种比较强的分子间作用力。,重点知识,3.化学键、分子间作用力、氢键的比较,重点知识,重点知识,3.化学键、分子间作用力、氢键的比较,重点知识,3.化学键、分子间作用力、氢键的比较,重点知识,3.化学键、分子间作用力、氢键的比较,重点知识,3.化学键、分子间作用力、氢键的比较,4.分子空间构型、键的极性与分子极性的关系,重点知识,重点知识,4.分子空间构型、键的极性与分子极性的关系,重点知识,4.分子空间构型、键的极性与分子极性的关系,重点知识,4.分子空间构型、键的极性与分子极性的关系,重点知识,4.分子空间构型、键的极性与分子极性的关系,由非极性键构成的分子一般都是非极性分子。由极性键构成的分子，若能空间对称，分子中电荷不显电性，分子则无极性，这样的空间对称有三种：一是直线形对称，有：CO2、CS2、C2H2等；二是平面对称，分子构型为平面正三角形，有BF3、BBr3等；三是立体对称，分子构型为正四面体，常见有CH4、CCl4、SiH4等。,重点知识,【例1】下列关于粒子结构的描述不正确的（）A.H2S和NH3均是价电子总数为8的极性分子 B.HS-和HCl均是含一个极性键的18电子粒子 C.CH2Cl2和CCl4均是四面体构型的非极性分子 D.1mol D216O中含中子、质子、电子各10NA（NA代表阿伏加德罗常数）,常见题型,【解析】本题主要考查原子与分子的组成与结构。H2S、NH3的价电子总数皆为8，H2S为三角形分子，NH3为三角锥形，故二者皆为极性分子，A项正确；不同元素间所形成的共价键皆为极性键，显然HS-、HCl均含有18个电子，B项正确；CH2Cl2、CCl4均为四面体结构，但因CH2Cl2正负电荷的重心不重合为极性分子，故C项不正确；经简单计算可知D选项正确。【答案】C,常见题型,最新研究表明生命起源于火山爆发，是因为火山爆发产生的气体中含有1%的羰基硫(COS)，已知羰基硫分子中所有原子均满足八电子结构，结合周期表知识，有关说法正确的是()A.羰基硫属于非极性分子B.羰基硫沸点比CO2低C.羰基硫的电子式为D.羰基硫分子中三个原子处于同一直线上,D,常见题型,举一反三1,粒子半径大小的比较,1.在中学要求的范畴内可按“三看”规律来比较粒子半径的大小。“一看”电子层数：当电子层数不同时，电子层越多，半径越大。“二看”核电荷数：当电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小。“三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。,常见题型,2.判断粒子半径大小的规律：同周期，从碱金属到卤素，原子半径依次减小。同主族，从上到下，原子或同价态离子半径均增大。同一种元素的不同粒子，核外电子数越多，粒子半径越大。例如：H-HH+；FeFe2+Fe3+电子层结构相同的离子，随核电荷数增大，离子半径减小，如r(S2-)r(Cl-)r(K+)r(Ca2+)对于电子数、电子层数、核电荷数均不相同的粒子则可通过参照物进行比较。,常见题型,【例2】短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W与Y、X与Z位于同一主族，W与X可形成共价化合物WX2，Y原子的内层电子总数是其最外层电子数的2.5倍。下列叙述中不正确的是（）A.WZ2分子中所有原子最外层都为8电子结构B.WX2、ZX2的化学键类型和晶体类型都相同C.WX2是以极性键结合成的非极性分子D.原子半径大小顺序为XWYZ,常见题型,【解析】本题主要考查元素周期表和原子核外电子的排布及晶体结构等内容。由短周期元素Y原子的内层电子总数是其最外层电子总数的2.5倍，所以Y为14号元素硅，由于W、X、Y、Z的原子序数依次增大，且W、Y为同一主族元素，所以W为碳元素；又同于W与X可形成共价化合物WX2，则X为氧元素；又由X、Z同主族知Z为硫元素；在CS2分子中所有原子最外层都是8电子结构，A正确；CO2与SO2都是共价化合物，且它们都是分子晶体，B正确；在CO2分子中CO键为极性键，而CO2分子为非极性分子，C正确；显然，C、O、Si、S四种原子的原子半径的大小关系为SiSCO,故D选项不正确。,【答案】D,常见题型,A、B、C为三种短周期元素，A、B在同周期，A、C的最低价离子分别为A2-和C-，B2+和C-具有相同的电子层结构。下列说法中正确的是（）A.原子序数：ABCB.原子半径：ABCC.离子半径：A2-CB2+D.原子核外最外层电子数：ACB,AC,常见题型,举一反三2,1.有关极性分子和非极性分子判断(1)单质分子均为非极性分子(2)AB型分子全为极性分子(3)根据同主族元素的相似性，由已知分子的极 性推断未知分子的极性(4)根据衍生物关系推断(5)根据已知的分子结构，结合“力的合成”方法 理解键的抵消推断,整和反思拓展,整和反思拓展,整和反思拓展,整和反思拓展,整和反思拓展,整和反思拓展,整和反思拓展,整和反思拓展,整和反思拓展,96,氯化钠的晶体结构,晶格扩展,回离子晶体,结束,氯化钠的晶体结构,97,氯化钠的晶格扩展,回离子晶体,结束,98,氯化铯的晶体结构,回离子晶体,结束,99,干冰晶体结构示意图,回分子晶体,由此可见，每个二氧化碳分子周围有12个二氧化碳分子。,结束,回题目,100,二氧化硅晶体结构,二氧化硅中SiO键夹角为10928，,回原子晶体,结束,101,石墨的晶体结构,返回原处,石墨中CC夹角为120，CC键长为(0.142nm)1.421010 m,分子间作用力,层间距3.35 1010 m,CC 共价键,结束,