硅氧烷键(Sｉ－O－Sｉ)得形成与性质yd1３6０7
全文转载:杜作栋,有机硅化学,第七章207－
自然界中有许多无机物如玻璃、石英、陶瓷等都含有Ｓi-O-Ｓi键,但没有有机基团,因此属于无机聚硅氧烷类。本章就是讨论在硅原子上联有有机基团(R)得硅氧烷类化合物。这类化合物在有机硅化学中就是精髓,无论就是低分子物还就是高分子物(特别就是后者)都占有十分重要得地位。可以这样说,没有有机硅氧烷(Ｓｉloxaｎe)或聚硅氧烷(polysｉｌoxane)就没有现代有机硅工业。
第一节有机硅氧烷类化合物得制备
含硅氧烷链最少得化合物为二硅氧烷,其中只含有一个Si-Ｏ-Ｓi链。更多得话,可以用(Ｓｉ－O)ｎSi表示、n＝２,3,４,…,称为三硅氧烷、四硅氧烷、多硅氧院成聚硅氧烷。硅氧烷键可以直链型、环型.网状交链等形式存在。在制备时,由于使用得原料或反应条件得不同,所获得得多硅氧烷含有不同数量与类型得硅氧烷键。
制备方法大致可分为两大类,即水解法与非水解法。水解法就是指含硅官能基有机硅烷水解形成Si－Ｏ-Ｓi键化合物得方法;非水解法就是指含有相同官能基或不同官能基硅比合物之间通过相互缩合形成Si—Ｏ－Ｓi键,以及某些含硅—碳键化合物,通过硅-碳键得断裂而形成Si-0-Ｓｉ键得方法。
一、水解硅官能有机硅烷
这一制备方法与硅醇得制备方法有密切得关系,凡就是不稳定得硅醇,都能缩合成硅氧烷化合物。硅官能有机硅烷得水解首先经过硅醇,因此硅醇就是由硅官能有机硅烷经过水解法制备有机硅氧烷得中间体、几乎所有硅醇都有某种程度得自发地缩合成为硅氧烷得倾向。由此瞧来,水解就是硅烷变成硅氧烷工序中小得一个特别重要得步骤。
硅官能有机硅烷能水解以制取SiＯSi化合物得大致有下列几种:
Si—Ｘ(X＝F、C1、Br、I、CＮ、SＣN等);SiＯＲ;SｉOＣＯR;Sｉ-Ｎ;Ｓi-S;Si-H等。其中以Si-C1化合物水解最有实用意久,Si－OR次之,ＳｉＯCＯＲ,Si－N,Sｉ—H又次之、在此我们将详细地讨论一下Sｉ－C1得水解。
(一)有机硅烷得水解有机氯硅烷最简单得水解形式就是将有机氯硅烷加入过量得水中进行反应、水得过量通常就是使生成得盐酸浓度控制在不超过２０％为宜、该反应由于生成得HＣｌ溶于水而放热、盐酸溶液及生成得热都加速了中间体硅醇得自发缩合反应。因此其水解产物主要为硅氧烷如三甲基氯硅烷水解生成六甲基二硅氧烷:
2(CH3)3SiCl+H2O→(ＣＨ3)3SｉOSi(CH3)3+２ＨCｌ
二甲基二氯硅烷水解时,依操作方法与条件得不同,会生成各式各样得化合物,其中主要产物,包括2０—50％得环型硅氧烷与8０－５0%得线型聚二甲基硅氧烷-α,ω－二醇。
水解缩合过程大致如下
由反应过程可以瞧出,水解反应所生成得Ｒ2S(ＯH)2或Ｒ2ＳiＣlＯＨ在质子得作用下,或者各自缩合或者相互缩合,最后都能形成Ｓi－O—Si键。在水解过程中,如果所用得水量不足,或者水量虽足,但反应条件十分温与,则所得产物其末端将含有氯原子、如二甲基二氯硅院得乙醚溶液,用二氧六环与水得混合物水解(1mｏ1氯硅烷用不到1mｏl水),则生成聚硅氧烷组成如下:
二烷基二氯硅烷得水解产物不仅随水用量得改变而有影响,而且与使用得酸碱助剂与溶剂得种类不同而有所改变。
当用６ｍo1/ＬHCｌ水溶液代替水进行水解肘,低聚得环型硅氧烷得含量可增加到大约７0%;
相反,若用5０—85%得H２SO4代替水来水解二甲基二氯硅烷时,仅产生含少量环体得高分子量得聚硅氧烷,原因就是H2SO4对缩聚有促进作用。
而当在碱存在下,水解二乙基二氯硅烷与二甲基二氯硅烷时,前者只能获得(C2H5)2Ｓi-(OH)2而后者可以获得HOSi(CH3)2OSi(CH3)2OＨ。有些不易水解得氯硅烷,如CF3C6H ４)3·SiCl,只有在碱存在下才能水解,有些烃基氯硅烷由于Si—C键具有弱极性,在酸中易受亲电试剂进攻而不稳,在这种情况下,宜在碱中进行水解,如(ＣＨ3)3ＳiＦ,ＣＨ2＝ＣH-CH ２－SｉC1３等。
过量得碱会加速水解时得缩合反应。因此,把有机卤硅烷加到过量得碱溶液中时,得到得基本上就是高分子量得聚硅氧烷、原因就是产生得盐有盐析作用,硅二醇浓度相对增加,有利于分子间缩合而成大分子。
除直接用水解外,无机盐得水合物以及含水得ＳiO2等,亦可作为水得来源来水解氯硅院。如(CＨ３)2SiCl２用上述化合物水解时,产生得水解产物只含少量得低分子量硅氧烷,常压、200℃以下可蒸出得组分通常不到10％,其余皆为高分子量聚硅氧烷。常用无机盐水合物有:FeSO4·7H２Ｏ,CuSＯ4·5Ｈ２O,CuＣｌ2·2Ｈ2O,Ｎa２SO4·1０H2O,Ca(NO３)2·6Ｈ2O 等。
水解时有否溶剂存在,对水解产物有很大得影响、有机溶剂大致可分为二类:一类就是与水混溶得,如;另一类就是不混溶或微溶得,如甲苯、二甲苯、二乙醚、二丁醚与三氯乙烯等。如氯硅烷在与水混溶得溶剂存在下水解时,一般说来,可得较高产率得环硅氧烷;同样在惰性得
而不混溶于水得有机镕剂中水解,结果也一样,环体产量增加。这就是因为它们既就是有机氯硅烷得良溶剂,又就是产物得良溶剂,因此一方面有机氯硅烷能充分稀释而水解,从而得到较好得分布;另一方面水解产物又能进入溶剂层而保护起来,不受酸得水溶液作用。这样带羟基封端得硅氧烷相被稀释,分子内缩合胜过分子间结合倾向,故环型化合物优先生成、
当三官能基硅烷水解时,有无溶剂存在,对产物得结构影响更大。如甲基三氯硅烷在无溶剂下水解,得到得就是高度交联得疑胶状或粉末状聚硅氧烷;若在水中加入惰性溶剂进行水解,则有利于分子内缩合,特别像含有大得有机基团如(CH３)3Ｃ—得RSiCl3在过量得乙醚中水解时,能产生低分子量得聚合物(RSｉＯ1、6)４,其结构类似于六次甲基四胺:
用醇类作为溶剂,由于它们与其它惰性溶剂不同,可以参与反应,所得结果也较特殊。可以单独使用它们,也可以与其它溶剂混合使用、(C2H5)2SiCl2在水与乙醇中水解,可生成较好收率得三元坏或四元环体。此外,应当特别指出,用水与醇水解由二、三或四氯硅烷得混合物时可得到高度交联、但仍可溶解得聚硅氧烷而无凝胶形成。其原因可能就是由于氯硅烷在水与醇得混合物中同时发生醇解与水解,形成得ＳiOR水解较慢,阻碍了聚合物分子链得增长加入醇后,似乎拉平了不同硅烷水解速度得差异从而造成了均匀得共水解与共缩合得条件。
假若有两种氯硅烷在一体系中进行共水解所得产物随原料结构而定,若两原料结构相似如R3ＳiCｌ,R’３SiCl,则所得二硅氧烷有对称得,也有不对称得:
若二者结构相差很大,如(ＣH3)３S1C1与Ph3SiCl,前者水解速度甚速,缩合也快,所以主要产物为对称得二硅氧婉、如要得较多得不对称二硅氧烷,则需多加Ｐｈ3ＳiＣl。下列反应就是制备一些不对称二硅氧烷得实例;
不同卤硅烷对水解速度得影响顺序如下
所以要想用共水解来制备共聚物时,一般说要求两种卤硅烷得结构相近,其水解速率也近似、
水解方式不同,对水解产物也有影响。连续法进行水解时,将氯硅烷与水按计算量混合,此时反应体系pＨ较恒定,故反应比较均匀,形成得环体也较多;若用间歇法,即将氢硅烷加到水中,一直至反应结束,这样反应体系HCｌ浓度会逐渐增加、另一种方法,所谓逆水解方式,即把水加到氯硅烷中去,这样反应体系得ＨCｌ浓度很大,足以裂解一般得硅氧烷键、所以逆水解方式对于制备共聚物特别有利,如Me２SiCl2与Ph２SiＣ12在一起进行逆水解,即可得较高产率得共聚物。
(二)其它硅官能有机硅烷得水解氯硅烷就是工业上用直接法得到得产物,所以制备硅氧烷用这类物质较为经济。但有时由于各种原因,不得不用水解其它硅宫能有机硅烷得方法来制备硅氧烷。
1、烷氧基硅烷得水解此法本来就是制取硅醇得好方法,因水解时,介质呈中性,S１-OＨ不易再缩合、在某些场合,如需要制备一些含有烷氧基得聚硅氧烷时,从烷氧基硅烷出发进行水解就较为方便。有些碳官能基不稳定得氯硅烷进行水解比也需先将氯原子换成烷氧基。
水解方法与有机氯硅烷所用水解方法相似,只就是要加入少量催化剂以加速水解与缩合反应、常用催化剂有盐酸、草酸.乙酸、三氯乙酸等。若希望获得较多低分子量得环体,亦需在体系中加入情性溶剂。如从甲基三乙氧基硅烷在苯中完全水解得产物中,分离出了少量可升华得、低分子量得硅氧烷,其组成为(CH3)ＳiO1。5］6与[(ＣH3)SiO1.５]8、水解甲基三正丁氧基硅烷与乙基三乙氧基硅烷亦得到类似得产物、
如果水量不足,在聚合链中会有一部分烷氧基保留。如水解(CH3)３Si(OC２H５)２时,生成两端以C２H5Ｏ-封端得α,ω－双(二甲基乙氧基硅氧基)聚二甲基硅氧烷:
其中合硅原子最多可至11个。部分水解CH3Si(OC2Ｈ5)3时,同样可产生α,ω-双(二甲基乙氧基硅氧基)聚甲基乙氧基硅氧烷:
这一系列得化合物,己制出得有四种即n＝0～3。
二、同官能缩合法
以同宫能缩合反应制备ＳiＯSｉ化合物有下列数种类型:
在这四种反应中,以≡SiＯＨ得组合最为重要。这在上章讲得很多了,在此处再补充一下形成环型硅氧烷得一些事例、Ph2Si(OＨ)2在乙醇中或乙酸中缩合能形成三环体(Ph２SiO)3,而在ＯH－催化下,却能形成四环体(Ph2SiO)4,Ｅt2Si(OH)2在离子交换树脂催化剂下形成三环与四环得混合物在缩合过程中,除了生成环体外,尚有HＯ-［—SｉR2O－］—nSiR2OＨ。乙酰氯能使Ｐｈ２Sｉ(OＨ)3、HOSiPh2OSiＰh2OH形成(Ph2SiO)４、
烷氧基硅烷得均聚合,一般就是在加热、加压下进行,并需有催化剂,如A1Ｘ３、BＸ3等存在。如二乙基二乙氧基硅烷在上述条件下缩合,能生成线型聚硅氧烷与环三硅氧烷、烷氧基硅烷缩合得催化剂,尚有有机酸及其酸酐,如二甲基二乙氧基硅烷与乙酸酐或乙酸在一起加热能形成环硅包烷,反应机理比较复玖中间可能经过杂缩合反应、
乙酰氧基硅烷均聚合,就是在较高温度下进行得,如二烃基二乙酰氧基硅烷热至200℃以上时,就有液体硅氧烷产生、
(六)烷氧基硅烷与有机硅醇反应
所用催化剂很多,如ＨCl,CＦ3Ｃ00Ｈ,CＨ３C6H４SＯ３H,C2H５ONa,Aｌ(OR)3,≡SiON ａ,(ＲCＯO)2Sn等、其它如:
这种反应同样也就是用来合成含不同聚硅氧烷链节得共聚物得。曾用此法制得甲基乙基,甲基丙基以及甲基苯基硅氧烷共聚物。而这种共聚物用共水解法就是难以得到得。
联结在硅原子上得羟基、甲氧基、乙氧基,借助于高级脂肪酸得锡化合物或别得催化剂得作用,能在室温下起反应,这一性质就是若干室温硫化硅橡胶硫化得基础。
(二)氨基代有机硅烷氨基代有机硅烷目前已发表得有上百种化合物,它们得制造方法很多,其中氨基取代得烃基有脂肪族、芳香族之众因而合成路线不尽相同。
1。氨基代脂肪烃基硅烷具有实用意义得氨基代脂肪烃基硅烷就是。α—取代甲基型硅烷与γ-取代丙基型硅烷,其制备方法各有不同,现分别描述如下:
(1)卤代烃基硅烷与胺或氨反应此反应特别适合于α－氨基代甲基型硅烷偶联剂得制备、南京大学化学系在α—取代甲基型硅烷偶联剂方面进行了很多研究工作与应用开发。南大－42,南大－73,南大-22等都就是通过α-氯化甲基硅烷得氨或胺解来制备得,例如:
氯甲基硅烷与NＨ3反应,而且要得到伯胺为主得产物,则必须采用地量20倍得氨:
三嗪氯中一个氯原子被有机硅基甲氧基取代,保留两个氯苯原子与织物反应,可以作透气防水雨衣:
(CH3)3ＳiＣＨ2NH２及(CH3)3SｉCH2ＳH也有同样得反应。
(一)硝基代有机硅烷有机硅化合物中对脂肪烃基得硝化研究得比较少,关于有机硅化合物中芳香基得消化,主要侧重于寻找硝化条件,力求硝化产率提高,而不断裂硅碳键。因为芳香基联在硅原子上与联在碳原于上大不相同,硅-碳键很易被亲电试剂所裂解,硝化时绝不能使用硫酸,反应条件也必须特别温与,因而硝化反应常在低温下并在有机溶剂中进化,不过产率也不高。
三甲硅基苯在乙酐中被90％HNO3硝化可得邻.间、对位硝化产物,当温度改变时,其产物比例也不同
2021届高三化学三轮复习——化学键与物质的性质 一、单选题 1.下列属于强电解质的共价化合物是（ ） A. H 2SO 4 B. NaCl C. CH 3COOH D. Mg 3N 2 2.下列物质中不含化学键的是（ ） A. Si B. S C. Ar D. Fe 3.下列关于NH 4Cl 的描述错误的是（ ） A. 含有极性共价键 B. 属于铵态氮肥 C. 加热分解产物是N 2和HCl D. 溶于水吸热 4.下列说法正确的是（ ） A. BCl 3 和 PCl 3 中，每个原子的最外层都具有 8 电子稳定结构 B. 所有共价化合物熔化时需克服微粒间的作用力类型都相同 C. NaHSO 4 晶体熔融时，离子键被破坏，共价键不受影响 D. NH 3 和 CO 2 两种分子中，每个原子的最外层都具有 8 电子稳定结构 5.金刚石的熔点为a ℃，晶体硅的熔点为b ℃，足球烯(分子式为C 60)的熔点为c ℃，三者熔点的大小关系是（ ） A. a>b>c B. b>a>c C. c>a>b D. c>b>a. 6.在“ HI (s )→HI (g )→H 2 和 I 2 ”的变化过程中，被破坏的作用力依次是（） A. 范德华力、范德华力 B. 范德华力、共价键 C. 共价键、离子键 D. 共价键、共价键 7.一定量 CuCl 2 固体加水溶解后，以石墨为电极电解该溶液。上述变化过程中会放出热量的是 ( ) A. CuCl 2 向水中扩散 B. Cu 2+ 形成水合离子 C. Cu 2+ 发生水解 D. 电解产生Cu 和 Cl 2 8.已知黑火药爆炸的反应：S+2KNO 3+3C → K 2S+3CO 2+ N 2↑，下列说法正确的是（ ） A. 该反应中氧化剂只有硝酸钾 B. 该反应中还原剂只有碳 C. 每生成0.1 mol N 2转移电子1 mol D. 产物中有两种共价化合物 9.关于 Cl 2+H 2O ?HClO +HCl 中的相关微粒，下列化学用语表示正确的是( ) A. Cl - 的结构示意图： B. HClO 的电子式： H ∶Cl ·?··?·∶O ∶·?· ·?· C. H 2O 的中心原子杂化轨道类型： sp 3 D. 中子数为20的氯原子： 1720Cl
化学高考真题 选修3 2011-2017 全国卷1．[化学—选修3：物质结构与性质]（15分） 硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。 请回答下列问题： （1）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号 为，该能层具有的原子轨道数为、 电子数为。 （2）硅主要以硅酸盐、等化合物的形式 存在于地壳中。 （3）单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子 与原子之间以相结合，其晶胞中共有8个 原子，其中在面心位置贡献个原子。 （4）单质硅可通过甲硅烷（SiH4）分解反应来制备。工 业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4， 该反应的化学方程式 为。 （5）碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和 化学键C— C C— H C— O Si—S i Si— H Si— O 键能 /(kJ?mol- 1 356 413 336 226 318 452 ①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是。 ②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是。 （6）在硅酸盐中，SiO4- 4 四面体（如下图（a））通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图（b）为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为，Si与O的原子数之比为，化学式为。 2．[化学—选修3：物质结构与性质]（15分） 前四周期原子序数依次增大的元素A，B，C，D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，平且A-和B+的电子相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2。 回答下列问题： （1）D2+的价层电子排布图为_______。 （2）四种元素中第一电离最小的是________，电负性最大的是________。（填元素符号） （3）A、B和D三种元素责成的一个化合物的晶胞如图所示。 ①该化合物的化学式为_________________；D的配位数为___________； ②列式计算该晶体的密度_______g·cm-3。 （4）A-、B+和C3+三种离子组成的化合物B3CA6，其中化学键的类型有_____________；该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为_______________，配位体是____________。 3．〔化学—选修3：物质结构与性质〕(15分) 早期发现的一种天然准晶颗粒由三种Al、Cu、Fe元素组成。回答下列问题： （1）准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过方法区分晶体、准晶体和非晶体。 （2）基态铁原子有个未成对电子，三价铁离子的电子排布式为：可用硫氰化钾奉验三价铁离子，形成配合物的颜色为 （3）新制备的氢氧化铜可将乙醛氧化为乙酸，而自身还原成氧化亚铜，乙醛中碳原子的杂化轨道类型为；一摩尔乙醛分子中含有的σ键的数目 为：。乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是：。氧化亚铜为半导体材料，在其立方晶胞内部有四个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有个铜原子。 （4）铝单质为面心立方晶体，其晶胞参数a＝0．405nm，晶胞中铝原子的配位数为。列式表示铝单质的密度g·cm－3(不必计算出结果) 4．[化学—选修3：物质结构与性质]（15分）A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元索，A2-和B+具有相同的电子构型；C、D为同周期元索，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。
第1节化学键与物质构成目标与素养：1.了解化学键的含义。(模型认知)2.了解离子键、共价键的形成过程与形成条件。(证据推理)3.熟悉化学键类型与物质间的关系。(宏观辨识)4.了解化学反应中物质变化的实质，学会从微观的角度认识化学反应。(微观探析) 一、化学键及其分类 1．化学键 (1)定义：相邻原子间的强相互作用称为化学键。 (2)类型：分为离子键和共价键。 (3)化学反应的实质 化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键形成。化学变化中还伴随着能量的变化，旧化学键断裂需要吸收能量，新化学键形成会释放能量。 微点拨：(1)化学键中的相互作用是“吸引”和“排斥”相平衡的一种结果，不能理解为相互吸引。 (2)在化学反应的过程中只是原子间的结合方式发生了改变，而原子的种类和个数不会改变。 2．离子键 (1)概念：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。 (2)成键微粒：阴离子和阳离子之间，一般是活泼金属元素原子与活泼非金属元素原子之间形成离子键。 3．共价键
(1)概念：原子之间通过共用电子形成的化学键。 (2)成键微粒：一般是非金属原子之间。 4．电子式 (1)概念：一种由元素符号和用于表示该元素原子最外层电子的“·”或“×”组成的式子。 (2)写法：用电子式表示氯化氢分子、氯化钠分子的形成过程。 二、化学键与物质分类 1．离子化合物 (1)概念：由阳离子与阴离子构成的化合物。 (2)常见物质类别 ①活泼金属元素(ⅠA族氢除外、ⅡA族)与活泼非金属元素(ⅥA族、ⅦA族)形成的化合物，如NaCl、CaO、KBr等； ②大多数的含氧酸盐，如Na2CO3、KNO3等； ③可溶性强碱，如NaOH、Ba(OH)2等； ④铵盐，如NH4Cl、NH4HCO3等； ⑤金属氧化物、金属过氧化物，如Na2O、Na2O2等。 2．共价化合物 (1)概念：由原子通过共价键构成的化合物。 (2)常见物质类别 ①非金属元素的氢化物，如H2S、HCl等； ②酸类，如H2SO4、HNO3、HCl等； ③非金属氧化物，如CO2、SiO2等； ④弱碱，如NH3·H2O等； ⑤大多数有机化合物，如CH4、CH3CH2OH等。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)只要是原子间形成的相互作用一定是化学键。()
新课标高中化学选修教材《物质结构与性质》—三种版本的比较研究作者：蔡文联文章来源：：《化学教学》2007年01期点击数：31 更新时间：2008-3-24 新课标高中化学选修教材《物质结构与性质》—三种版本的比较研究 蔡文联饶志明余靖知 摘要：根据2003年出版的《普通高中化学课程标准(实验》)编定的高中化学教材已通过审定的有三种版本，分别由人民教育出版社、江苏教育出版社、山东科技出版社出版。高中化学课程8个模块中选修3“物质结构与性质”是属于化学基本理论知识的模块。本文将对新版三种教材(选修3“物质结构与性质”)的设计思路、体系结构、栏目设置等方面进行比较研究，以期有助于教师理解新课标、选择教材、教法以及把握教学尺度。 为了适应我国21世纪初化学课程发展的趋势，化学课程标准研制组经过深入的调查研究，多次讨论修改，于2003年出版了《普通高中化学课程标准（实验）》。他们将高中化学课程采用模块的方式分为必修和选修两部分，共8个模块，其中必修模块2个，选修模块6个。新课程“在保证基础的前提下为学生提供多样的、可供选择的课程模块”，兼顾“学生个性发展的多样化需要”，适应不同地区和学校的条件。目前以高中化学课程标准和基础教育课程改革纲要为指导编写的新版高中化学教材经全国中小学教材审定委员会初审通过的共有3种，分别是由人民教育出版社出版（宋心琦主编，以下简称人教版），江苏教育出版社出版（王祖浩主编，以下简称苏教版），山东科技出版社出版（王磊主编，以下简称山东科技版）。 在6个选修模块中，选修3“物质结构与性质”模块突出化学学科的核心观念、基本概念原理和基本思想方法。在以“提高学生的科学素养”为主旨的高中化学课程改革中，如何将新课程理念很好地融合进化学基本概念和基础理论的教学中，转变学生的学习方式，培养学生的逻辑思维能力，提高学生学习本课程的意义，是值得广大化学教师研究、推敲的。因此，针对上述三种版本的教材（选修3物质结构与性质）进行具体的分析、比较、评价， 对教师在选择教材、教法以及把握教学尺度方面都具有十分重要的意义。 1.“物质结构与性质”模块教材的简介
物质结构与性质 第一章原子结构与性质 第一节原子结构 第二节原子结构与元素的性质 归纳与整理复习题 第二章分子结构与性质 第一节共价键 第二节分子的立体结构 第三节分子的性质 归纳与整理复习题 第三章晶体结构与性质 第一节晶体的常识 第二节分子晶体与原子晶体 第三节金属晶体 第四节离子晶体 归纳与整理复习题 （人教版）高中化学选修3 《物质结构与性质》全部教学案 第一章原子结构与性质 教材分析： 一、本章教学目标 1．了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。 2．了解能量最低原理，知道基态与激发态，知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱。 3．了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。 4．认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值。 5．能说出元素电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。 6．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，在抽象思维、理论分析的过程中逐步形成科学的价值观。 本章知识分析： 本章是在学生已有原子结构知识的基础上，进一步深入地研究原子的结构，从构造原理和能量最低原理介绍了原子的核外电子排布以及原子光谱等，并图文并茂地描述了电子云和原子轨道；在原子结构知识的基础上，介绍了元素周期系、元素周期表及元素周期律。总之，本章按照课程标准要求比较系统而深入地介绍了原子结构与元素的性质，为后续章节内容的学习奠定基础。尽管本章内容比较抽象，是学习难点，但作为本书的第一章，教科书从内容和形式上都比较注意激发和保持学生的学习兴趣，重视培养学生的科学素养，有利于增强学生学习化学的兴趣。 通过本章的学习，学生能够比较系统地掌握原子结构的知识，在原子水平上认识物质构成的规律，并能运用原子结构知识解释一些化学现象。 注意本章不能挖得很深，属于略微展开。
本章重难点专题突破 1化学键类型及其与物质类别的关系 1.化学键类型及其比较 A.SiO2和CO2中，Si和O、C和O之间都是共价键 B.C、Si和Ge的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8 C.CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应 D.该族元素的主要化合价是＋4价和＋2价 解析C的原子序数为6，最外层电子数是4，次外层电子数为2，所以B不正确；CO2和SiO2都是共价化合物、酸性氧化物，因此A、C正确；第ⅣA族元素的主要化合价为＋4价和＋2价，D正确。 答案 B 2.化学键与物质类别的关系 (1)只含非极性共价键的物质：同种非金属元素构成的单质，如金刚石、晶体硅、氮气等。
(2)只含极性共价键的物质：一般是不同非金属元素构成的化合物，如HCl、NH3等。 (3)既有极性键又有非极性键的物质，如H2O2、C2H2、C2H6等。 (4)离子化合物中一定有离子键，可能还有共价键。如MgO、NaCl中只含有离子键，NaOH、Na2O2、NH4Cl中既含有离子键，又含有共价键。 (5)共价化合物中只有共价键，一定没有离子键。 (6)构成稀有气体的单质分子，由于原子已达到稳定结构，在这些原子的分子中不存在化学键。 (7)非金属元素的原子之间也可以形成离子键，如NH4Cl等。 (8)金属键只存在于金属单质或合金中。 3.离子键、共价键与离子化合物、共价化合物的关系 极性分子： 非极性分子：、O==C==O A.两种非金属原子间不可能形成离子键 B.非金属原子间不可能形成离子化合物 C.离子化合物中不可能有共价键 D.共价化合物中可能有离子键 解析两种非金属原子间不能得失电子，不能形成离子键，A对；当非金属原子组成原子团时，可以形成离子化合物，如NH4Cl，B错；离子化合物中可以有共价键，如：NaOH中的O—H键，C错；有离子键就是离子化合物，D错。 答案 A
词义的性质和构成（一）词义的性质 1.客观性 词义是客观事物客观世界的反映，但是这种反映不是照镜子成的，而是通过人的认识的反映。人的认识会受时代的局限，会随着社会实践的深入而深化。 世界上并不存在的事物，有的也用词表示它，也有词义，这些词义是关于世界的歪曲反映。 2.概括性 词义反映的是一类事物，同类事物，不是单个事物。词义为了准确地反映某个词所表示的对象的范围，便需舍弃其他个体的个别特征，概括出对象的共同的，本质的特征。这就是词义的概括性。 任何一个词的意义都是有概括性的，即使专有名词也不例外。 当然，不同词的概括程度是不一样的，有强弱之分。 3.模糊性 词义所反映的客观对象的范围，有的非常精确，外延清晰，有的缺少严格的边界。 它来源于词所指的事物边界不清。词义的模糊性是客观事物连续性的反映。事物的核心部分一般来说还是比较明确的，但它与邻近事物的差异是逐步扩大的，其间本不存在明确的界限。 模糊与精确是相对而言的。要求不同，所用词语模糊的程度便不
同。 模糊词义是客观存在的，但不是消极现象，模糊词义还是构成艺术语言的基础。 4.民族性 表现在两个方面，一是：把哪些事物、动作、性状概括为一个义位，不同民族语言有不同的做法。二是：哪些义位结合在一起组成一个词，不同民族语言有不同的做法。 词义的民族性，这是不同民族对词义概括方式不同所致。 词义不仅在理性意义上具有民族性，在附加色彩也可以显示民族性。 （二）词义的分类 1.理性意义 词义表达概念的部分。理性认识的成果反映在词义里就是理性意义。实词都有理性意义，是其他意义附着的基础。词的理性意义，在分析时也比较容易把握。 2.色彩意义 （1）评价意义又称感情色彩 所谓词的褒义，贬义，中性义 有时候，褒贬意义是隐含的，评价意义可以起变化（2）语体意义又称语体色彩 词语因适用于不同的交际场合，不同的语体而形成的特 殊情味和格调。
第一单元 金属键 金属晶体 金 属 键 与 金 属 特 性 [基础·初探] 1.金属键 (1)概念：金属离子与自由电子之间强烈的相互作用称为金属键。 (2)特征：无饱和性也无方向性。 (3)金属键的强弱 ①主要影响因素：金属元素的原子半径、单位体积内自由电子的数目等。 ②与金属键强弱有关的性质：金属的硬度、熔点、沸点等(至少列举三种物理性质)。 2.金属特性 特性 解释 导电性 在外电场作用下，自由电子在金属内部发生定向移动，形成电流 导热性 通过自由电子的运动把能量从温度高的区域传 到温度低的区域，从而使整块金属达到同样的 温度 延展性 由于金属键无方向性，在外力作用下，金属原 子之间发生相对滑动时，各层金属原子之间仍 保持金属键的作用 [核心·突破] 1.金属键????? 成键粒子：金属离子和自由电子 成键本质：金属离子和自由电子间 的静电作用 成键特征：没有饱和性和方向性存在于：金属和合金中
2.金属晶体的性质 3.金属键的强弱对金属物理性质的影响 (1)金属键的强弱比较：金属键的强度主要取决于金属元素的原子半径和外围电子数，原子半径越大，外围电子数越少，金属键越弱。 (2)金属键对金属性质的影响 ①金属键越强，金属熔、沸点越高。 ②金属键越强，金属硬度越大。 ③金属键越强，金属越难失电子。如Na的金属键强于K，则Na比K难失电子，金属性Na比K弱。 【温馨提醒】 1.并非所有金属的熔点都较高，如汞在常温下为液体，熔点很低，为－38.9 ℃；碱金属元素的熔点都较低，K-Na合金在常温下为液态。 2.合金的熔点低于其成分金属。 3.金属晶体中有阳离子，无阴离子。 4.主族金属元素原子单位体积内自由电子数多少，可通过价电子数的多少进行比较。
选修三物质结构与性质总结 一.原子结构与性质. 1、认识原子核外电子运动状态，了解电子云、电子层（能层）、原子轨道（能级）的含义. 电子云：用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图.离核越近，电子出现的机会大，电子云密度越大；离核越远，电子出现的机会小，电子云密度 越小. 电子层（能层）：根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，核外电子分别处于不同的电子 层.原子由里向 外对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P、Q. 原子轨道（能级即亚层）：处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动，分别用 s、p、d、f表示不同形状的轨道，s轨道呈球形、p轨道呈纺锤形，d轨道和f 轨道较复杂.各轨道的伸展方向个数依次为1、3、5、7. 2.(构造原理） 了解多电子原子中核外电子分层排布遵循的原理，能用电子排布式表示1～36号元素原子核外电子的排布. (1).原子核外电子的运动特征可以用电子层、原子轨道(亚层)和自旋方向来进行描述 .在含有多个核外电子的原子中，不存在运动状态完全相同的两个电子. (2).原子核外电子排布原理. ①.能量最低原理:电子先占据能量低的轨道，再依次进入能量高的轨道. ②.泡利不相容原理:每个轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子. ③.洪特规则:在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同. 洪特规则的特例:在等价轨道的全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）、全空时(p0、d0、f0)的状态，具 有较低的能量和较大的稳定性.如24Cr[Ar]3d54s1、29Cu[Ar]3d104s1. (3).掌握能级交错1-36号元素的核外电子排布式. ns<(n-2)f<(n-1)d 第78课时 化学键与物质的性质 一、 知识回顾与记忆 原子晶体与金属晶体的比较 【课内练习】 1．下列关于金属的叙述中，不正确的是（ ） A ．金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，其实质也是一种静电作用 B ．金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键类似也有方向性和饱和性 C ．金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性 D ．构成金属的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动 二、能力提升与练习 （一）利用键能、键长等数据解释原子晶体结构相似时熔点高低及硬度大小的能力 【课内练习】 2．氮化碳部分结构示意图如下，其中-氮化碳硬度超过金刚石晶体，是首屈一指的超硬新材料。请回答下列问题： （1）氮化碳晶体属于 晶体 （2）晶体中每个碳原子与 个氮原子 相连，每个氮原子与 个碳原子相连，则氮 化碳的化学式为 ，氮原子数与化学键数之比为 。 （3）试说明其硬度超过金刚石的可能原因 。 （二）利用金属键理论解释金属的物理性质的能力 【课内练习】 3．试比较Na、Mg、Al三种金属熔点高低，并用金属键的知识加以解释。 课后达标练习 1．在单质的晶体中一定不存在的粒子是（） A．原子 B．分子 C．阴离子 D．阳离子 2．下列有关晶体的叙述中，错误的是（） A．离子晶体在熔化时，离子键被破坏 B．白磷晶体中，结构粒子之间通过分子间作用力结合 C．石英晶体是直接由硅原子和氧原子通过共价键所形成的空间网状结构的晶体 D．构成分子晶体的结构粒子中一定存在共价键 3．合金有许多优点，如Na-K合金为液体，而Na和K的单质均为固体，据此，推测生铁、纯铁、石墨三种物质中，熔点最低的是( ) A．纯铁B．生铁C．石墨D．无法确定4．在下列四种有关性质的叙述中，可能属于金属晶体的是() A．由分子间作用力结合而成，熔点低 B．固体或熔融后易导电，熔点在1 000℃左右 C．由共价键结合成网状结构，熔点高 D．固体不导电，但溶于水或熔融后能导电 5.下列说法中错误的是( ) A．SO2、SO3都是极性分子 B．在NH＋4和[Cu(NH3)4]2＋中都存在配位键 C．元素电负性越大的原子，吸引电子的能力越强 D．原子晶体中原子以共价键结合，具有键能大、熔点高、硬度大的特性 6．据美国《科学》杂志报道：在40 GPa高压下，用激光器加热到1 800 K，制得具有高熔点、高硬度的二氧化碳晶体。下列关于该晶体的说法正确的是() A．该晶体属于分子晶体 B．该晶体易汽化，可用作制冷材料 C．一定条件下，该晶体可跟氢氧化钠反应 D．每摩尔该晶体中含2 mol C—O键 7．下图为金刚石的网状结构，请回答下列问题： 2 高中化学选修3知识点总结 主要知识要点： 1、原子结构 2、元素周期表和元素周期律 3、共价键 4、分子的空间构型 5、分子的性质 6、晶体的结构和性质 （一）原子结构 1、能层和能级 （1）能层和能级的划分 ①在同一个原子中，离核越近能层能量越低。 ②同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级s、p、d、f，能量由低到高依次为s、p、d、f。 ③任一能层，能级数等于能层序数。 ④s、p、d、f……可容纳的电子数依次是1、3、5、7……的两倍。 ⑤能层不同能级相同，所容纳的最多电子数相同。 （2）能层、能级、原子轨道之间的关系 每能层所容纳的最多电子数是：2n2（n：能层的序数）。 2、构造原理 （1）构造原理是电子排入轨道的顺序，构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。 （2）构造原理是书写基态原子电子排布式的依据，也是绘制基态原子轨道表示式的主要依据之一。 （3）不同能层的能级有交错现象，如E（3d）＞E（4s）、E（4d）＞E（5s）、E （5d）＞E（6s）、E（6d）＞E（7s）、E（4f）＞E（5p）、E（4f）＞E（6s）等。原子轨道的能量关系是：ns＜（n-2）f ＜（n-1）d ＜np （4）能级组序数对应着元素周期表的周期序数，能级组原子轨道所容纳电子数目对应着每个周期的元素数目。 根据构造原理，在多电子原子的电子排布中：各能层最多容纳的电子数为2n2 ；最外层不超过8个电子；次外层不超过18个电子；倒数第三层不超过32个电子。 （5）基态和激发态 ①基态：最低能量状态。处于最低能量状态的原子称为基态原子。 ②激发态：较高能量状态（相对基态而言）。基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级时的状态。处于激发态的原子称为激发态原子。 ③原子光谱：不同元素的原子发生电子跃迁时会吸收（基态→激发态）和放出（激发态→较低激发态或基态）不同的能量（主要是光能），产生不同的光谱——原子光谱（吸收光谱和发射光谱）。利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素。 3、电子云与原子轨道 （1）电子云：电子在核外空间做高速运动，没有确定的轨道。因此，人们用“电子云”模型来描述核外电子的运动。“电子云”描述了电子在原子核外出现的概率密度分布，是核外电子运动状态的形象化描述。 高中化学物质结构与性质知识点总结 一.原子结构与性质. 一.认识原子核外电子运动状态，了解电子云、电子层（能层）、原子轨道（能级）的含义. 1.电子云：用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图.离核越近，电子出现的机会大，电子云密度越大；离核越远，电子出现的机会小，电子云密度越小. 电子层（能层）：根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，核外电子分别处于不同的电子层.原子由里向外对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P、Q. 原子轨道（能级即亚层）：处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动，分别用s、p、d、f表示不同形状的轨道，s轨道呈球形、p轨道呈纺锤形，d轨道和f轨道较复杂.各轨道的伸展方向个数依次为1、3、5、7. 2.(构造原理） 了解多电子原子中核外电子分层排布遵循的原理，能用电子排布式表示1～36号元素原子核外电子的排布. (1).原子核外电子的运动特征可以用电子层、原子轨道(亚层)和自旋方向来进行描述.在含有多个核外电子的原子中，不存在运动状态完全相同的两个电子. (2).原子核外电子排布原理. ①.能量最低原理:电子先占据能量低的轨道，再依次进入能量高的轨道. ②.泡利不相容原理:每个轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子. ③.洪特规则:在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同. 洪特规则的特例:在等价轨道的全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）、全空时(p0、d0、f0)的状态，具有较低的能量和较大的稳定性.如24Cr [Ar]3d54s1、29Cu [Ar]3d104s1. (3).掌握能级交错图和1-36号元素的核外电子排布式. ①根据构造原理，基态原子核外电子的排布遵循图⑴箭头所示的顺序。 ②根据构造原理，可以将各能级按能量的差异分成能级组如图⑵所示，由下而上表示七个能级组，其能量依次升高；在同一能级组内，从左到右能量依次升高。基态原子核外电子的排布按能量由低到高的顺序依次排布。 3.元素电离能和元素电负性 第一电离能：气态电中性基态原子失去1个电子，转化为气态基态正离子所需要的能量叫做第一电离能。常用符号I1表示，单位为kJ/mol。 物质结构与性质 原子结构与性质 考点1、原子核外电子排布原理 [知识梳理] 1．能层、能级与原子轨道之间的关系 (1)轨道形状 ①s电子的原子轨道呈_____。 ②p电子的原子轨道呈________。 (2)能量关系 ①相同能层上原子轨道能量的高低：ns (2)泡利原理：在一个原子轨道中，最多只能容纳____个电子，而且它们的__________相反。 (3)洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先_________________，而且自旋状态______。 洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在_______ (p6、d10、f14)、________ (p3、d5、f7)和________ (p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。 4．原子(离子)核外电子排布式(图)的书写 (1)核外电子排布式：按电子排入各能层中各能级的先后顺序，用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数的式子。如Cu：1s22s22p63s23p63d104s1，其简化电子排布式为[Ar]3d104s1。 (2)价电子排布式：如Fe原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2，价电子排布式为3d64s2。价电子排布式能反映基态原子的能层数和参与成键的电子数以及最外层电子数。 (3)电子排布图：方框表示原子轨道，用“↑”或“↓”表示自旋方向不同的电子，按排入各能层中的各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写。 例如：S的电子排布图为 核外电子排布图能直观地反映出原子的核外电子的自旋情况以及成对电子对数和未成对的单电子数。 5．基态原子、激发态原子和原子光谱 (1)基态原子：处于__________的原子。 (2)激发态原子：当基态原子的电子__________后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。 (3)原子光谱 ①当电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，释放一定频率的光子，这是产生原子发射光谱的原因。 ②不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。 【习题练习】 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)硫原子的价电子排布式是3s23p4。( ) (2)多电子原子中，在离核较近区域运动的电子能量较高。( ) (3)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。( ) (4)电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理。( ) (5)2s和3s轨道形状均为球形对称，能量也相同。( ) (6)基态磷原子的核外电子排布图为( ) 高考化学练习题：化学键与物质的性质 一．选择题（共11小题） 1．（2015?安徽）碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构如图，下列有关该物质的说法正确的是（） A．分子式为C3H2O3 B．分子中含6个σ键 C．分子中只有极性键 D．8.6g该物质完全燃烧得到6.72LCO2 考点：化学键；真题集萃． 分析：A、为有机物的结构简式，其中顶点省略的是C原子，每个C原子均形成4对共 价键，每个O原子形成2对共价键，C原子价键不饱和的用H原子补充，据此判断分子式； B、单键即为σ键，依据此结构简式判断σ键的个数； C、相同原子之间形成非极性共价键，不同原子之间形成极性共价键，据此解答； D、依据C的完全燃烧产物为二氧化碳，依据此有机物物质的量判断标准状况下生成二氧化碳的体积． 解答：解：A、，此有机物中含有3个C、3个O和2个H，故分子式为：C3H2O3，故 A正确； B、此分子中存在4个C﹣O键、1个C=O双键，还存在2个C﹣H键，1个C=C双键，总共8个σ键，故B错误； C、此有机物中存在C=C键，属于非极性共价键，故C错误； D、8.6g该有机物的物质的量为：=0.1mol，由于未指明标准状况，故生成的二氧化碳的体 积不一定是6.72L，故D错误， 故选A． 点评：本题主要考查的是有机物结构简式的判断，涉及分子式书写、化学键类型判断、有机物的燃烧等，综合性较强，但是难度不大． 2．（2014?上海）下列各组中两种微粒所含电子数不相等的是（） A．H3O+和OH﹣B．CO和N2C．HNO2和NO2﹣D．CH3+和NH4+ 考点：“等电子原理”的应用． 专题：原子组成与结构专题． 分析：粒子中质子数等于原子的质子数之和，中性微粒中质子数=电子数，阳离子的电子数=质子数﹣电荷数，阴离子的电子数=质子数+电荷数． 解答：解：A、H3O+的质子数为11，电子数为11﹣1=10，OH﹣的质子数为9，电子数为9+1=10，电子数相同，故A错误； B、CO的质子数为14，电子数为14，N2的质子数为14，电子数为14，电子数相同，故B错误； C、HNO2的质子数为1+7+8×2=24，电子数为24，NO2﹣的质子数为7+8×2=23，电子数为23+1=24，电子数相同，故C错误； D、CH3+的质子数为6+1×3=9，电子数为9﹣1=8，NH4+的质子数为11，电子数为11﹣1=10，电子数不同，故D正确． 故选：D． 点评：本题主要考查微粒的质子数和电子数的关系，明确中性微粒、阳离子、阴离子的电子的数目计算是解答的关键，并注意中性微粒中质子数等于电子数． 3．（2013?上海）氰酸铵（NH4OCN）与尿素[CO（NH2）2]（） A．都是共价化合物B．都是离子化合物 C．互为同分异构体D．互为同素异形体 考点：离子化合物的结构特征与性质；同素异形体；共价键的形成及共价键的主要类型． 专题：化学键与晶体结构． 分析：A．共价化合物中只含共价键； B．离子化合物中一定含有离子键，可能含有共价键； C．分子式相同结构不同的化合物属于同分异构体； D．同种元素组成的不同单质属于同素异形体． 解答：解：A．氰酸铵（NH4OCN）属于铵盐，是离子化合物，故A错误； B．尿素[CO（NH2）2]中只含共价键，属于共价化合物，故B错误； C．氰酸铵（NH4OCN）与尿素[CO（NH2）2]的分子式相同但结构不同，所以属于同分异构体，故C 正确； D．同素异形体是单质，氰酸铵（NH4OCN）与尿素[CO（NH2）2]都是化合物，所以不是同素异形体，故D错误； 故选C． 点评：本题考查基本概念，明确这几个概念的含义是解本题关键，注意同素异形体、同分异构体的区别，难度不大． 4．（2013?海南）下列化合物中，含有非极性共价键的离子化合物是（） A．CaC2B．N2H4C．Na2S2D．NH4NO3 考点：共价键的形成及共价键的主要类型；离子化合物的结构特征与性质． 专题：化学键与晶体结构． 分析：活泼金属和活泼金属元素之间易形成离子键； 不同非金属元素之间易形成极性共价键，同种非金属元素之间易形成非极性共价键； 含有离子键的化合物为离子化合物，离子化合物中可能含有共价键； 只含共价键的化合物是共价化合物． 物质结构与性质补充练习 1．（1）中国古代四大发明之一——黑火药，它的爆炸反应为： 2KNO3 + 3C + S == A + N2↑+ 3CO2↑ (已配平) ①除S外，上列元素的电负性从大到小依次为； ②在生成物中，A的晶体类型为，含极性共价键的分子的中心原子轨道杂化类型 为； ③已知CN-与N2结构相似，推算HCN分子中σ键与π键数目之比为； （2）原子序数小于36的元素Q和T，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且原子序数T比Q 多2。T的基态原子外围电子（价电子）排布为，Q2+的未成对电子数是（3）在CrCl3的水溶液中，一定条件下存在组成为[CrCl n(H2O)6-n]x+（n和x均为正整数）的配离子，将其通过氢离子交换树脂（R-H），可发生离子交换反应： 交换出来的H+经中和滴定，即可求出x和n,确定配离子的组成。 将含0．0015 mol [CrCl n(H2O)6-n]x+的溶液，与R-H完全交换后，中和生成的H+需浓度为0．1200 mol·L-1 NaOH溶液25．00 mL，该配离子的化学式为。 2．（2010省质检）X元素在第3周期中电负性最大，Y、Z元素同主族且位置相邻，Y原子的最外层电子排布为ns n np n+2。请填写下列空白。 （1）第一电离能：Y Z（填“>”、“<”或“=”）； （2）XY2是一种高效安全的消毒剂，熔点-59.5℃，沸点10℃，构成该晶体的微粒之间的作用力是； （3）ZX2常用于有机合成。已知极性分子ZX2中Z原子采用np3杂化，则该分子的空间构型是，分子中X、Z原子之间形成键（填“σ”或“π”）； （4）胆矾晶体（CuSO4·5H2O）中4个水分子与铜离子 形成配位键，另一个水分子只以氢键与相邻微粒结合。 某兴趣小组称取2.500g胆矾晶体，逐渐升温使其失水， 并准确测定不同温度下剩余固体的质量，得到如右图所示 的实验结果示意图。以下说法正确的是（填标号）； A．晶体从常温升至105℃的过程中只有氢键断裂 B．胆矾晶体中形成配位键的4个水分子同时失去 C．120℃时，剩余固体的化学式是CuSO4·H2O D．按胆矾晶体失水时所克服的作用力大小不同， 晶体中的水分子可以分为3种 （5）右图中四条曲线分别表示H2、Cl2、Br2、I2分子的 形成过程中能量随原子核间距的变化关系，其中表示v的是 曲线（填“a”、“b”或“c”），理由是。 3．（2010年厦门质检卷）A、B、C、D、E、F、G七种前 四周期元素，其原子序数依次增大。A的原子中没有成对 电子；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道， 第一单元金属键金属晶体 金属键与金属特性 [基础·初探] 1.金属键 (1)概念：金属离子与自由电子之间强烈的相互作用称为金属键。 (2)特征：无饱和性也无方向性。 (3)金属键的强弱 ①主要影响因素：金属元素的原子半径、单位体积内自由电子的数目等。 ②与金属键强弱有关的性质：金属的硬度、熔点、沸点等(至少列举三种物理性质)。 2.金属特性 [核心·突破] 1.金属键????? 成键粒子：金属离子和自由电子 成键本质：金属离子和自由电子间 的静电作用 成键特征：没有饱和性和方向性存在于：金属和合金中 2.金属晶体的性质 3.金属键的强弱对金属物理性质的影响 (1)金属键的强弱比较：金属键的强度主要取决于金属元素的原子半径和外围电子数，原子半径越大，外围电子数越少，金属键越弱。 (2)金属键对金属性质的影响 ①金属键越强，金属熔、沸点越高。 ②金属键越强，金属硬度越大。 ③金属键越强，金属越难失电子。如Na 的金属键强于K ，则Na 比K 难失电子，金属性Na 比K 弱。 【温馨提醒】 1.并非所有金属的熔点都较高，如汞在常温下为液体，熔点很低，为－38.9 ℃；碱金属元素的熔点都较低，K-Na合金在常温下为液态。 2.合金的熔点低于其成分金属。 3.金属晶体中有阳离子，无阴离子。 4.主族金属元素原子单位体积内自由电子数多少，可通过价电子数的多少进行比较。 金属晶体 [基础·初探] 1.晶胞：反映晶体结构特征的基本重复单位。 2.金属晶体 (1)概念：金属阳离子和自由电子之间通过金属键结合而形成的晶体叫金属晶体。 (2)构成微粒：金属阳离子和自由电子。 (3)微粒间的作用：金属键。 (4)常见堆积方式 ①平面内 金属原子在平面上(二维空间)紧密放置，可有两种排列方式。 《物质结构与性质》精华知识点 课本：1、熟记1-36号元素电子排布 1、核电荷数从1到18的元素的原子结构示意图 H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si p S Cl Ar 2、原子的核外电子排布式和外围电子（价电子）排布式（原子核外电子排布时，先排4s 后排3d，形成离子时先失去最外层电子） 核外电子排布式外围电子排布式核外电子排布式外围电子排布式 26Fe：[Ar]3d64s2 3d64s2 26 Fe2+：[Ar]3d6 3d6 26Fe3+：[Ar]3d5 3d5 29 Cu：[Ar]3d104s1 3d104s1 29Cu +：[Ar]3d10 3d10 29 Cu 2+：[Ar]3d9 3d9 24Cr： [Ar]3d54s1 3d54s1 24 Cr3＋[Ar] 3d3 3d3 30Zn : [Ar]3d104s2 3d104s2 30 Zn2+ [Ar]3d10 3d10 22Ti2+ [Ar]3d2 3d2 25 Mn [Ar]3d54s2 3d5 4s2 31Ga[Ar]3d104s24P1 4s24P1 32 Ge[Ar]3d104s24P2 4s24P2 33 As: [Ar]3d 104s 24P 3 4s 24P 3 24Se : [Ar]3d 104s 24P 3 4s 24P 3 3、元素周期表（对应选择第11题） （1）同周期，原子半径减小，同主族原子半径增加；对于电子层结构相同的离子来说，核电荷数越大，离子半径越小：Al 3+＜Mg 2+＜Na +＜F －＜O 2- Ca 2+＜K +＜Cl －＜S 2- （2）p 轨道有2个未成对电子，有P 2和P 4。C:2S 22P 2 、Si:3S 23P 2、O ：2S 22P 4、S ：3S 23P 4 （3）（3S 23P 6 3d 10）第三周期内层电子全充满，Cu 和Zn （4）Cr ：3d 54s 1， 6个未成对电子数，第四周期未成对电子数最多 （5）氟元素的非金属性最强，因此：①F 无正价②气态氢化物中最稳定的是HF 。 （6）最高价含氧酸酸性最强的是：高氯酸（HClO 4） （7）Al 元素：原子有三个电子层，简单离子在本周期中半径最小 （8）某元素的最高价氧化物对应的水化物能与其气态氢化物化合生成盐，则该元素是：氮 （氨气和硝酸反应生成硝酸铵）。 （9）气态氢化物的稳定性：（同周期增强，同主族减弱）CH 4< NH 3< H 2O 78、化学键与物质的性质
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