2019-2020学年高中化学三维设计江苏专版选修3讲义:专题3 第一单元 金属键 金属晶体 Word版含答案
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第一单元⎪⎪ 脂肪烃第一课时 脂肪烃的性质[课标要求]1.以典型的脂肪烃为例,比较它们在组成、结构和性质上的差异。
2.根据脂肪烃的组成和结构特点认识加成、加聚和取代反应。
,1.烃的分类(1)根据分子中是否含有苯环⎩⎪⎨⎪⎧脂肪烃:不含苯环芳香烃:含有苯环(2)脂肪烃的分类⎩⎪⎨⎪⎧不饱和烃:含有双键或叁键等不饱和键的脂肪烃饱和烃:不含不饱和键的脂肪烃,如烷烃(3)链状烃:烃分子中碳和碳之间的连接呈链状,可以含有支链。
(4)环状烃:烃分子中含有碳环。
分子中含有的碳环不是苯环的烃,称为脂环烃,如环己烷 。
分子中含有一个或多个苯环的一类碳氢化合物,称为芳香烃,如苯 。
2.脂肪烃的物理性质1.分子中含有苯环的烃称为芳香烃,不含苯环的烃称为脂肪烃。
脂肪烃包括烷烃、烯烃和炔烃,其中烷烃属于饱和烃,烯烃、炔烃和芳香烃属于不饱 和烃。
2.饱和烃(烷烃)的特征反应是取代反应,特点是“一上一下”;不饱和烃的特征反应是加成反应,特点是“只上不下”。
3.单双键交替的烯烃(共轭二烯烃)可以按物质的量1∶1与溴发生1,4-加成或1,2-加成。
也可以按物质的量比1∶2与溴发生1,2,3,4-加成。
烃的分类和脂肪烃的物理性质[特别提醒]当碳原子数超过5个的烃类,不可用于气体摩尔体积的计算。
如己烷、戊烷、苯等均为液体,1 mol 的该物质其体积不等于22.4 L。
1.下列不属于脂肪烃的是()A.B.C. CH3—CH3D. CH3—CH===CH2解析:选B A中不存在苯环,属于脂肪烃;B中含有苯环,属于芳香烃;C项属于烷烃,D属于烯烃,都属于脂肪烃。
2.①丁烷②2-甲基丙烷③正戊烷④2-甲基丁烷⑤2,2-二甲基丙烷,它们的沸点排列顺序正确的是()A.①>②>③>④>⑤B.⑤>④>③>②>①C.③>④>⑤>①>②D.②>①>⑤>④>③解析:选C丁烷和2-甲基丙烷碳原子数为4, 正戊烷、2-甲基丁烷、2,2-二甲基丙烷碳原子数都为5,2-甲基丙烷含支链,丁烷不含支链,故沸点:丁烷>2-甲基丙烷。
专题复习课1.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8C.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和+2B2.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:、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A性等。
而晶体的类型本质上又是由构成晶体的微粒及微粒间作用力决定的,通常可以由晶体的特征性质来判定晶体所属类型。
1.四类晶体的结构和性质比较_______________________________________________________________。
[答案]离子晶体的熔点大于分子晶体,Li2O、MgO为离子晶体,P4O6、SO2为分子晶体;晶格能MgO>Li2O,分子间作用力(分子量)P4O6>SO22.晶体类型与化学键的关系(1)离子晶体与化学键的关系①离子晶体中一定含有离子键,可能含有共价键。
注意,可以再细化:离子晶体中一定含有离子键,可能含有极性共价键、非极性共价键、配位键。
目标与素养:1.认识化学是在原子、分子上研究物质的组成、结构、性质、变化及应用的一门基础科学,其特征是认识物质和创造物质。
(宏观辨识与微观探析)2.了解人类探索物质结构的历史与价值,能列举人类认识原子结构的历史进程,能列举研究物质结构的一般方法。
(科学态度与社会责任)一、探索物质的微观结构1.学习物质结构知识的意义(1)物质的组成、结构物质的性质与变化。
――→决定 (2)学习有关物质结构的知识,可以帮助我们更好地解释和预测物质的性质与变化。
2.研究物质结构的一般方法(1)(2)分析原子、分子结构的理论基础:量子力学。
(3)现代研究物质结构的实验方法:光谱和衍射实验。
(4)几种测定物质组成和结构的仪器①红外光谱仪、②电子显微镜、③原子吸收光谱仪、④X 射线衍射仪等。
3.原子结构模型的演变模型名称道尔顿(1803)汤姆生(1904)卢瑟福(1911)玻尔(1913)量子力学(1926)模型图示实验事实元素化合时的质量比阴极射线α粒子的散射实验氢原子光谱微观粒子的波粒二象性二、研究物质结构的意义1.人类探索物质结构的历史2.研究物质结构的意义(1)研究物质结构,能够为设计与合成新物质提供理论基础。
揭示物质的结构与性能的关系,也可以帮助我们预测物质的性能。
(2)寻找性能优异的材料,需要研究物质的结构。
(3)从分子水平探索生命现象的本质离不开对物质结构的研究。
(4)实现社会的可持续发展期待着物质结构研究方面的新成果。
1.道尔顿的原子学说曾经起了很大的作用,他的学说包含有下述三个论点:①原子是不能再分的粒子;②同种元素原子的各种性质和质量都相同;③原子是微小的实心球体。
从现在的观点看,你认为这三个论点中,哪些不确切?[答案] ①②③均不确切。
从现在的观点看:原子是由原子核和核外电子构成;大多数元素存在同位素,不同同位素的质量不同;原子核体积只占原子极小一部分,而核外电子的运动区域非常“空旷”。
2.目前,人们能够合成自然界中不存在的物质,人们能不能制造出自然界中不存在的元素?[答案] 能。
第一单元 分子构型与物质的性质第1课时 分子的空间构型目标与素养:1.能准确判断共价分子中中心原子的杂化轨道类型,能用杂化轨道理论和价层电子对理论判断分子的空间构型。
(宏观辨识与微观辨析)2.利用“等电子原理”推测分子或离子中中心原子的杂化轨道类型及空间构型。
(证据推理与模型认知)一、杂化轨道理论与分子的空间构型1.sp3杂化与CH4分子的空间构型(1)杂化轨道的形成碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道,1个2s轨道和3个2p轨道“混合”,形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道。
(2)sp3杂化轨道的空间指向碳原子的4个sp3杂化轨道指向正四面体的4个顶点,每个轨道上都有一个未成对电子。
(3)共价键的形成碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠形成4个相同的σ键。
(4)CH4分子的空间构型CH4分子为空间正四面体结构,分子中C—H键之间的夹角都是109.5°。
(1)杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相同,但形状不同。
(2)杂化轨道为使相互间的排斥力最小,故在空间取最大夹角分布,不同的杂化轨道伸展方向不同。
(3)杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。
(4)未参与杂化的p轨道,可用于形成π键。
2.sp2杂化与BF3分子的空间构型(1)sp2杂化轨道的形成硼原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道。
1个2s轨道和2个2p轨道发生杂化,形成能量相等、成分相同的3个sp2杂化轨道。
(2)sp2杂化轨道的空间指向硼原子的3个sp2杂化轨道指向平面三角形的三个顶点,3个sp2杂化轨道间的夹角为120°。
(3)共价键的形成硼原子的3个sp2杂化轨道分别与3个氟原子的1个2p轨道重叠,形成3个相同的σ键。
(4)BF3分子的空间构型BF3分子的空间构型为平面三角形,键角为120°。
3.sp杂化与BeCl2分子的空间构型(1)杂化轨道的形成Be原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道,1个2s轨道和1个2p轨道发生杂化,形成能量相等、成分相同的2个sp杂化轨道。
第二单元元素性质的递变规律[课标要求]1.了解原子核外电子排布的周期性变化。
2.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。
原子核外电子排布的周期性1.核外电子排布的周期性每一周期外围电子排布由n s 1递增到n s 2n p 6。
2.元素周期表的分区 1.原子外围电子排布呈现从n s 1到n s 2n p 6的周期性变化。
2.根据原子外围电子排布特征将元素周期表分为5个区:s 区:ⅠA 族、ⅡA 族;p 区:ⅢA 族~0族;d 区:ⅢB 族~Ⅷ族; ds 区:ⅠB 族、ⅡB 族;f 区:镧系、锕系 3.主族元素:外围电子数=主族序数过渡元素:外围电子数=纵列数(不一定是族序数) 4.第一电离能可以衡量元素的气态原子失去一个电子的难易程度。
同周期从左到右元素的第一电离能呈增大的趋势,同主族从上到下元素的第一电离能逐渐减小。
5.电负性可以衡量元素在化合物中吸引电子的能力。
同周期从左到右,元素的电负性逐渐增大,同主族从上到下,元素的电负性逐渐减小。
1.元素周期表中周期和族的划分与原子结构的哪一部分有关。
提示:周期与电子层数有关;族与外围电子排布有关。
2.元素周期表的分区与原子结构的哪一部分有关?提示:与元素原子电子排布中电子最后填充的原子轨道类型有关。
1.周期的划分与核外电子排布原子核外电子排布与元素周期表中周期划分的联系如下表所示:等于一个周期所包含的元素种数,所以周期表中的7个周期分别对应7个能级组。
各周期所包含的元素种数分别是2、8、8、18、18、32,第7周期为不完全周期。
周期与电子层数n相关,最外电子层数为n时,该原子对应元素属于第n周期。
2.族的划分与外围电子排布1.已知某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,则该元素在周期表中的位置是()A.第3周期第Ⅷ族,p区B.第3周期ⅤB族,ds区C.第4周期第Ⅷ族,d区D.第4周期ⅤB族,f区解析:选C+3价离子的核外有23个电子,则原子核外有26个电子,26号元素是铁元素,价电子排布为3d64s2,位于第4周期第Ⅷ族,位于d区。
第一单元金属键 金属晶体 [课标要求]1.知道金属键的涵义,能用金属键理论解释金属的一些物理性质。
2.能列举金属晶体的基本堆积模型。
金属键与金属特性1.金属键1.金属离子与自由电子之间强烈的相互作用,叫做金属键。
2.金属晶体有简单立方、体心立方、六方和面心立方四种堆积模型。
3.立方晶胞中微粒个数的计算。
(1)处于顶点的粒子,每个粒子有18属于该晶胞。
(2)处于棱上的粒子,每个粒子有14属于该晶胞。
(3)处于面上的粒子,每个粒子有12属于该晶胞。
(4)处于晶胞内部的粒子,则完全属于该晶胞。
1.金属导电和电解质溶液导电有什么本质区别?提示:金属导电是自由电子的定向移动,是物理变化;电解质溶液导电实际是电解过程,为化学变化。
2.金属键的成键特点是什么?提示:整块金属中的金属离子与其中的所有自由电子存在相互作用,即自由电子不属于一个或几个金属离子。
3.金属键对金属的物理性质有什么影响?提示:金属键越强,金属的熔、沸点越高,硬度越大。
金属键对金属性质的影响金属的硬度和熔、沸点等物理性质与金属键的强弱有关,即与金属离子和自由电子之间的作用大小有关。
(1)同一周期,从左到右,金属元素的原子半径逐渐减小,价电子数逐渐增多,单位体积内自由电子数逐渐增多,金属键逐渐增强,金属的熔、沸点逐渐升高,硬度逐渐增大。
(2)同一主族,从上到下,金属元素原子的价电子数不变,原子半径逐渐增大,单位体积内自由电子数逐渐减少,金属键逐渐减弱,金属的熔、沸点逐渐降低,硬度逐渐减小。
(3)1 mol金属固体完全气化成相互远离的气态原子时吸收的能量,叫做金属的原子化热。
金属的原子化热数值越大,金属键越强。
1.与金属的导电性和导热性有关的是()A.原子半径大小B.最外层电子数C.金属的活泼性D.自由电子解析:选D金属的导电性是由于自由电子在外加电场中的定向移动造成的。
金属的导热性是因为自由电子热运动的加剧会不断和金属离子碰撞而交换能量,使热能在金属中迅速传递。
2.物质结构理论指出:金属晶体中金属离子与“自由电子”之间存在的强的相互作用,叫金属键。
金属键越强,金属的硬度越大,熔、沸点越高,一般说来金属离子半径越小,价电子数越多,则金属键越强。
由此判断下列说法错误的是()A.镁的硬度大于铝B.镁的熔点高于钙C.镁的硬度大于钾D.钙的熔点高于钾解析:选A根据题目所给条件:镁和铝的电子层数相同,价电子数Al>Mg,离子半径Al3+<Mg2+,Al的硬度大于镁;镁、钙最外层电子数相同,但离子半径Ca2+>Mg2+,金属键Mg强于Ca;用以上比较方法可推出:价电子数Mg>K,离子半径Mg2+<Ca2+<K+,金属键Mg>K,硬度Mg>K;钙和钾位于同一周期,价电子数Ca>K,离子半径K+>Ca2+,金属键Ca>K,熔点Ca>K。
金属晶体1.晶体与晶胞(1)晶体:具有规则的几何外形的固体,晶体外形规则是其内部结构规则的外部表现,构成晶体的微粒的排列是规则的。
(2)晶胞:能够反映晶体结构特征的基本重复单位,它在空间是连续重复延伸的。
2.金属晶体中原子的堆积方式(1)金属晶体中原子平面堆积模型金属晶体中原子是以紧密堆积的形式存在的。
(2)三维空间堆积模型金属原子在三维空间按一定的规律堆积,有4种基本堆积方式。
3.合金(1)概念:由金属与金属或金属与非金属混合形成具有金属性质的物质称为合金。
如钠钾合金、铜锌合金等。
(2)合金的性质①合金的熔、沸点一般比组成它的各成分金属的熔、沸点低。
②形成合金后硬度、强度增大(一般情况下)。
[特别提醒](1)由于金属键没有饱和性和方向性,金属原子能从各个方向相互靠近,彼此相切,尽量紧密堆积成晶体,密堆积能充分利用空间,使晶体能量降低,所以金属晶体绝大多数采用密堆积方式。
(2)配位数是指晶体中一种微粒周围和它紧邻的其他微粒的数目。
1.常见的晶胞有几种类型?提示:长方体(正方体)晶胞和非长方体(非正方体)晶胞。
2.计算晶胞中微粒数目为什么采用均摊法?提示:晶体中的晶胞无隙并置,位于晶胞顶点上、棱上、面上的微粒,不完全归该晶胞所有,只占其中的1/n,故采用均摊法。
1.晶胞中微粒的计算方法——均摊法均摊是指每个晶胞中平均拥有的微粒数目。
若每个微粒为n个图形(晶胞)所共有,则该微粒就有1n个微粒属于该图形(晶胞)。
(1)长方体(正方体)晶胞中微粒数的计算。
(2)非长方体(非正方体)晶胞中微粒对晶胞的贡献视具体情况而定。
如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形,其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为1 3。
2.晶胞密度的有关计算假设某晶体的晶胞如下:以M表示该晶体的摩尔质量,N A表示阿伏加德罗常数,N表示一个晶胞中所含的微粒数,a表示晶胞的棱长,ρ表示晶体的密度,计算如下:该晶胞的质量用密度表示:m=ρ·a3用摩尔质量表示:m=NN A M则有:ρ·a3=NN A M,ρ=NN A a3M1.金属晶体的形成是因为晶体中存在()A.金属离子间的相互作用B.金属原子间的相互作用C.金属离子与自由电子间的相互作用D.自由电子间的相互作用解析:选C金属晶体中存在金属离子和自由电子,其相互作用即为金属键。
2.已知下列金属晶体:Na、Po、K、Fe、Cu、Mg、Zn、Au。
其堆积方式为:(1)简单立方堆积的是________;(2)体心立方堆积的是________;(3)六方最密堆积的是________;(4)面心立方最密堆积的是________。
解析:(1)采用简单立方堆积的金属为Po;(2)采用体心立方堆积的金属为K、Na、Fe;(3)采用六方最密堆积的金属有Mg、Zn;(4)采用面心立方最密堆积的有Cu、Au等。
答案:(1)Po(2)Na、K、Fe(3)Mg、Zn(4)Cu、Au3.如图为一个金属铜的晶胞,请完成以下各题。
(1)该晶胞“实际”拥有的铜原子数是________个。
(2)该晶胞称为________(填序号)。
A.六方晶胞B.体心立方晶胞C .面心立方晶胞D .简单立方晶胞(3)此晶胞立方体的边长为a cm ,Cu 的摩尔质量为64 g·mol -1,金属铜的密度为ρ g·cm-3,则阿伏加德罗常数为________(用a 、ρ表示)。
解析:(1)根据“均摊法”可计算晶胞中的原子个数:8×18+6×12=4。
(2)该晶胞为面心立方晶胞。
(3)根据公式ρ·a 3=NN AM 可得: N A =N ρ·a 3M ,将N =4和M =64代入该式,可得N A =256ρ·a 3。
答案:(1)4 (2)C (3)256ρ·a 3[方法技巧][三级训练·节节过关]1.在金属晶体中,自由电子与金属离子的碰撞中有能量传递,可以由此来解释的金属的物理性质是( )A .延展性B .导电性C .导热性D .硬度解析:选C 自由电子与金属离子碰撞中有能量的传递,这表现了金属的导热性。
2. 下列金属中,金属离子与自由电子间的作用最强的是( ) A .Na B .Mg C .AlD .K解析:选C 金属原子的半径小、单位体积内自由电子数目多,则其作用力越强。
Na 、Mg 、Al 均位于第3周期,原子半径逐渐减小,价电子数目逐渐增多,所以金属键逐渐增强,其中铝的金属键最强,钠的金属键最弱,而K 和Na 位于同一主族,且K 的半径比Na 大,所以钾的金属键比钠弱。
3.下列关于金属晶体的叙述正确的是( ) A .常温下,金属单质都以金属晶体形式存在B .金属离子与自由电子之间的强烈作用,在一定外力作用下,不因形变而消失C .钙的熔、沸点低于钾D .温度越高,金属的导电性越好解析:选B A 项,Hg 在常温下为液态;D 项,金属的导电性随温度升高而降低;C 项,r (Ca)<r (K)且价电子数Ca>K ,所以金属键Ca>K ,故熔、沸点Ca>K 。
4.某离子化合物的晶胞如图所示。
阳离子位于晶胞的中心,阴离子位于晶胞的8个顶点上,则该离子化合物中阴、阳离子的个数比为( )A .1∶8B .1∶4C .1∶2D .1∶1解析:选D 阴离子位于晶胞的8个顶点,个数为8×18=1,阳离子位于晶胞的中心,个数为1。
5.连线题。
答案:A —(4)—① B —(1)—② C —(2)—③ D —(3)—③1.金属晶体的堆积密度大,原子配位数高,能充分利用空间的原因是( ) A .金属原子的价电子数少 B .金属晶体中有自由电子 C .金属原子的原子半径大 D .金属键没有饱和性和方向性解析:选D 因金属键没有饱和性和方向性,故在金属晶体中,原子可以尽可能多地吸引其他原子分布于周围,并以密堆积的方式排列以降低体系的能量,使晶体变得比较稳定。
2.下列物质的熔、沸点依次升高的是( ) A .Na 、Mg 、Al B .Na 、Rb 、CsC .Mg 、Na 、KD .硅铝合金、单晶硅、铝解析:选A同一周期自左至右金属键增强,同一主族从上而下金属键减弱,因此,熔沸点,Na<Mg<Al,Na>Rb>Cs,Mg>Na>K;合金的熔点会低于各组分的熔点。
3.下列有关金属的叙述正确的是()A.金属受外力作用时常常发生变形而不易折断,是由于金属离子之间有较强的作用B.通常情况下,金属里的自由电子会发生定向移动,而形成电流C.金属是借助金属离子的运动,把能量从温度高的部分传到温度低的部分D.金属的导电性随温度的升高而降低解析:选D金属受外力作用时变形而不易折断是因为金属晶体中各原子层会发生相对滑动,但保持金属离子与自由电子之间相互作用,故A项不正确;自由电子要在外加电场作用下才能发生定向移动产生电流,B项不正确;金属的导热性是由于自由电子碰撞金属离子将能量进行传递,故C项不正确。
4.对图中某晶体结构的模型进行分析,有关说法正确的是()A.该种堆积方式为六方最密堆积B.该种堆积方式称为体心立方堆积C.该种堆积方式称为面心立方堆积D.金属Mg就属于此种最密堆积方式解析:选C由图示知该堆积方式为面心立方堆积,A、B错误,C正确;Mg是六方堆积,D错误。
5.关于金属钾晶体(如图)结构的叙述中正确的是()A.是密置层的一种堆积方式B.晶胞是六棱柱C.每个晶胞内含2个原子D.每个晶胞内含6个原子解析:选C钾晶体是非密置层的一种堆积方式,为立方体形晶胞,其中有8个顶点,一个体心,晶胞所含原子数为8×18+1=2。
6.要使金属晶体熔化必须破坏其中的金属键。
金属晶体熔、沸点高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱,而金属键与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关。