苏教版高三化学选修3物质结构与性质(全套)精品课件

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

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

1．下列有关化学史知识错误的是( D ) A．原子分子学说的建立是近代化学发展的里程碑 B．俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律，编制 了 元素 周 期表 C．意大利科学家阿伏加德罗在总结气体反应体 积比的 基 础 上提出了分子的概念 D．英国科学家道尔顿首先发现了电子 解析：英国科学家汤姆生首先发现了电子。
•1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。 •2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 •3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。 •4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 •5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
象是原子，而后者的对象是单质；其次要了解同位素 的物 理
性质有差别，而化学性质基本相同。14C与12C质子数相 同, 中
子数不同，故D正确。
3．18世纪初提出的原子论的基本内容有如下几点： ①物质是由最小的微粒——原子组成的。原子就是不能再分 的最小微粒。 ②同种元素的原子在重量、大小和其他性质上相同。 ③一切原子都处在不停地运动的状态。 根据目前掌握的知识，你认为不正确的有几点？ 解析：古代对物质结构奥秘的探索,只能靠想象和思考。原子 是不是真的存在呢？原子是不是构成物质大厦的“基本砖石” 呢？一种原子是否能转变成另一种原子呢?直到18世纪中叶, 俄国人罗黎诺索夫(1711～1765)才把原子观点复活起来；
你能说出原子结构模型的演变过程吗？ 提示：原子结构模型大致经历了五个发展阶段的变化：道 尔 顿原子模型→汤姆生原子模型→卢瑟福原子模型→玻尔原 子 模型→量子力学原子模型。
二、研究物质结构的意义 1．从物质的结构，可以认识物质的性能。例如：金刚石、石 墨、C60、碳纳米管等均由碳元素组成，但是它们的性能却有 很大差别，这是由于____碳__原__子__之__间__的__排__列__方__式__不__同______。 2．研究物质的结构,能够为设计与合成新物质提供理论基础. 3．揭示物质的结构与性能的关系，可帮助我们预测物质的 性能。

•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。

时会释放出能量。
吸收 (2)原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会 18 ________
释放 出不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子 或 19 ________
的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。
1．[2016· 全国新课标卷Ⅱ]镍元素基态原子的电子排布式
1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2) 为________________________________________ ，3d能级上的
考点
原子核外电子的排布规律
1．电子层、能级与原子轨道
能量 (1)电子层(n)：在多电子原子中，核外电子的 1 ________ 能量 差异将其分成不同电子层。 是不同的，按照电子的 2 ________
通常用K、L、M、N„„表示，能量依次升高。
能量 也可能不同， (2)能级：同一电子层里的电子的 3 ________ s、p、d、f 等表示，同 又将其分成不同的能级，通常用 4 _____________
3．电子的跃迁与原子光谱 (1)电子的跃迁： ①基态→激发态：
低能级 跃迁到 当基态原子的电子吸收能量后，会从 14 ________
15 __________ 较高能级 ，变成激发态原子。 ②激发态→基态：
较高能级 跃迁到 17 __________ 低能级 激发态原子的电子从 16 __________
s、p、d、f 的顺序升高， 一电子层里，各能级的能量按 5 ______________
即： 6 E(s)<E(p)<E(d)<E(f) 。
s 第一电子层(K)，只有 7 ________ 一种能级；第二电子层
(L)，有 8 三种能级。
s、 p

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！

分子构型与物质的性质
CH4分子中C原子的杂化和成键情况 CH4分子中的C原子是sp3杂化，4个sp3杂 化轨道指向正四面体的4个顶点，与4个H 原子的1s轨道形成4个相同的σ键。
CH4分子具有正四面体的空间构型
分子构型与质的性质
关于杂化轨道的注意点
（1）只有能量相近的轨道才能相互杂化。 （2）形成的杂化轨道数目等于参加杂化的 原子轨道数目。 （3）杂化轨道成键能力大于原来的原子轨 道。因为杂化轨道的形状变成一头大一头小 了，用大的一头与其他原子的轨道重叠，重 叠部分显然会增大。
杂化轨道 空间取向
直线
平面 三角形
正四面体
实例
BeCl2 BF3
CH4
分子构型与物质的性质
思考题：观察书本P62图，回答乙烯 与乙炔分子的成键情况。 乙烯 sp2杂化 5个σ键，1个π键 乙炔 sp杂化 3个σ键，2个π键
分子构型与物质的性质
挑战自我：NH3、H2O分子分别是三角锥 形分子、V形分子，如何用杂化轨道的知 识解释。
分子构型与物质的性质
请完成下列各题:
甲烷分子的空间构型是什么？
思考：甲烷分子中的C原子的电子排布 式是1s22s22p2，只能形成两个共价键， 且键角应该是大约900，而现在形成四个 共价键，且键角是109.50，怎么解释？
分子构型与物质的性质
杂化轨道
原子在形成分子时，为了增强成键能 力，使分子的稳定性增加，趋向于将不同 类型的原子轨道重新组合成能量、形状和 方向与原来不同的新原子轨道。这种重新 组合称为杂化；杂化后的原子轨道称为杂 化轨道。
分子构型与物质的性质
思考题：为了满足生成BF3和BeCl2的 要求，B和Be原子的价电子排布应如何改 变？用轨道式表示B和Be原子的价电子结 构的改变。

(2) 化学键 理论知识和分子间作用力知识。 (3)分子的 空间结构 知识。 3.探索物质微观结构的方法 探索物质微观结构的方法主要有 实验方法 、 模型化方法 、科学假说 和论证方法、量子力学研究方法、 光谱和衍射实验方法 等。
归纳总结
人类探索物质结构的历史 1.由于道尔顿最早提出了原子论，合理地解释了当时的一些化学现象和规 律，给化学奠定了唯物主义理论基石，所以道尔顿被誉为近代化学之父。 2.从原子结构模型的演变过程可以看出，人类对原子结构的认识过程是逐 步深入的。虽然很多科学家得到了一些错误的结论，但对当时发现真相 作出了一定的贡献。 3.随着现代科学技术的发展，科学家已能利用电子显微镜和扫描隧道显微 镜来拍摄表示原子图像的照片并且能在晶体硅表面上用探针对原子进行 “搬迁”。
D.H＋＋OH－===H2O 解析 抓住中和反应和反物质的特征即可，常见H＋带正电荷，其反物
质为H－；OH－带负电荷，其反物质为OH＋。
1
2
3
4
5
解析
答案
(3)画出氢离子反物质的原子结构示意图________。
解析 书写H－的原子结构示意图时要注意电子带正电荷。
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3
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解析
答案
本课结束
1
2
3
4
5
解析
答案
4.(1)19 世纪末，人们开始揭示原子内部的秘密，最早发现电子的科学
汤姆生 。 家是________
(2)道尔顿的原子学说曾起了很大的作用。他的学说包含下列三个论点：
①原子是不能再分的粒子
②同种元素的原子的各种性质和质量都相同
③原子是微小的实心球体
①②③ 。 从现代的观点看，你认为三个论点中不确切的是__________

③分子晶体： a．分子间作用力越 55 ___大_____，物质的熔、沸点越 56 ___高____；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地 57 ___高_____。 如H2O 58 __>__H2Te 59 __>__H2Se 60 __>__H2S。 b．组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大， 熔、沸点越 61 ___高_____，如SnH4 62 __>__GeH4 63 _>___SiH4 64 _>___CH4。
第41讲 晶体结构与性质
考纲展示 KAOGANGZHANSHI
1.了解原子晶体的特征，能描述金刚 石、二氧化硅等原子晶体的结构与 性质的关系。 2.了解分子晶体、原子晶体、离子晶 体、金属晶体的结构微粒和微粒间 作用力的区别。 3.理解离子键的形成，能根据离子化 合物的结构特征解释其物理性质。 4.理解金属键的含义，能用金属键理 论解释金属的一些物理性质。了解 金属晶体常见的堆积方式。了解晶 格能的概念及其对离子晶体性质的 影响。 5.能根据晶胞确定晶体的组成并进行 相关的计算。
3．[2015·全国新课标卷Ⅰ]碳及其化合物广泛存在于自然 界中。CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253 K， 沸点为376 K，该固体属于_分__子_____晶体。
4．[2015·全国新课标卷Ⅱ]A、B、C、D 为原子序数依次增 大的四种元素，A2－和 B＋具有相同的电子构型，C、D 为同周 期元素，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。
回答下列问题： 单质 A 有两种同素异形体，其中沸点高的是___O_3____(填分 子式)，原因是__O_3_的_相__对_分__子_质__量_较__大_，__范_德__华_力__大_____________； A 和 B 的 氢 化 物 所 属 的 晶 体 类 型 分 别 为分__子_晶__体___ 和 离__子_晶__体___。

三、手性分子
1．手性异构现象：具有完全相同的组成和原子排列的分子， 如左手和右手一样互为_____镜__像______，在三维空间里 __不__能__重__叠_____的现象。 2．手性分子：具有___手__性__异__构__体__的分子。
3．手性碳原子：在有机物分子中，连接 ____四__个__不__同__的__原__子__或__基__团___________的碳原子。
一、分子的空间构型
1．杂化轨道理论
(1)轨道的杂化 原子内部___能__量__相__近____的原子轨道重新组合生成与原轨道 数___相__等________的一组新轨道的过程。
(2)杂化轨道 杂化后形成的新的__能__量__相__同__、__成__分__相__同__的一组原子轨道。
(3)杂化类型
解析：苯分子中的碳原子采取 sp2 杂化，六个碳碳键完全相 同，呈平面正六边形结构，键角皆为 120°；在苯分子中有一 个六电子的大 π 键，因此苯分子中的碳碳键并不是单、双键 交替结构，也就不能使溴水和酸性 KMnO4 溶液因发生化学 反应而褪色。
2．下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的是
3．手性碳原子有什么特点？
提示：连接四个不同的原子或基团的碳原子称 为手性碳原子。具有手性的有机物，是因为其 含有手性碳原子造成的。如右图中碳原子称为 手性碳原子，用*C 表示，R1、R2、R3、R4 是互 不相同的原子或基团。所以，判断一种有机物 是否具有手性异构体，就看其含有的碳原子是否连有四个不 同的原子或基团。
合而成的，每个 sp2 杂化轨道都含有13s 和23p 轨道的成分，杂化轨道 间的夹角为____1_2_0_°______，呈_平__面__三__角__形____。