高中化学竞赛讲义《物质结构》

《物质结构基础》第一部分原子的结构和性质第一节原子的结构1、能层（1）原子核外的电子是分层排布的。

根据电子的能级差异，可将核外电子分成不同的能层。

（2）每一能层最多能容纳的电子数不同：最多容纳的电子数为2n2个。

（3）离核越近的能层具有的能量越低。

（4）能层的表示方法：能层一二三四五六七……符号K L M N O P Q ……最多电子数 2 8 18 32 50 ……离核远近由近————————————→远能量高低由低————————————→高2、能级在多电子的原子中，同一能层的电子，能量也可以不同。

不同能量的电子分成不同的能级。

【提示】①每个能层所包含的能级数等于该能层的序数n，且能级总是从s能级开始，如：第一能层只有1个能级1s，第二能层有2个能级2s和2p，第三能层有3个能级3s、3p、3d，第四能层有4个能级4s、4p、4d和4f，依此类推。

②不同能层上的符号相同的能级中最多所能容纳的电子数相同，即每个能级中最多所能容纳的电子数只与能级有关，而与能层无关。

如s能级上最多容纳2个电子，无论是1s还是2s；p能级上最多容纳6个电子，无论是2p还是3p、4p能级。

③在每一个能层（n）中，能级符号的排列顺序依次是ns、np、nd、nf……④按s、p、d、f……顺序排列的各能级最多可容纳的电子数分别是1、3、5、7……的两倍，即分别是2、6、10、14……3、基态原子与激发态原子（1）基态原子为能量最低的原子。

基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。

（2）基态原子与激发态原子相互转化与能量转化关系：4、构造原理与基态原子的核外排布随着原子核电荷数的递增，绝大多数元素的原子核外电子的排布将遵循如图的排布顺序，我们将这个顺序成为构造原理。

（1）它表示随着原子叙述的递增，基态原子的核外电子按照箭头的方向在各能级上依此排布：1s，2s，2p，3s，3p，4s，3d，4p，5s，4d，5p，6s……这是从实验得到的一般规律，适用于大多数基态原子的核外电子排布。

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。

现吨市安达阳光实验学校高中化学竞赛辅导《第一章物质结构》练习及答案第一章物质结构1、在有机溶剂里令n摩尔五氯化磷与n摩尔氯化铵量地发生完全反，释放出4n摩尔的氯化氢，同时得到一种白色的晶体A。

A的熔点为113℃，在减压下，50℃即可升华，在1Pa下测得的A的蒸汽密度若换算成状况下则为15.5g/L。

（1）通过计算给出A的分子式。

（2）分子结构测的结论表明，同种元素的原子在A分子所处的环境毫无区别，试画出A的分子结构简图（即用单键一和双键＝把分子里的原子连接起来的路易斯结构式）。

2、PCl5是一种白色固体，加热到160℃不经过液态阶段就变成蒸气，测得180℃下的蒸气密度（折合成状况）为9.3g/L, 极性为零，P—Cl键长为204pm 和211pm两种。

继续加热到250℃时测得压力为计算值的两倍。

PCl5在加压下于148℃液化，形成一种能导电的熔体，测得P—Cl的键长为198pm和206pm 两种。

（P、Cl相对原子质量为31.0、35.5）回答如下问题：（1）180℃下PCl5蒸气中存在什么分子？为什么？写出分子式，画出立体结构。

（2）在250℃下PCl5蒸气中存在什么分子？为什么？写出分子式，画出立体结构。

（3）PCl5熔体为什么能导电？用最简洁的方式作出解释。

（4）PBr5气态分子结构与PCl5相似，它的熔体也能导电，但经测其中只存在一种P-Br键长。

PBr5熔体为什么导电？用最简洁的形式作出解释。

3、NO的生物活性已引起家高度。

它与超氧离子（O2—）反，该反的产物本题用A为代号。

在生理pH值条件下，A的半衰期为1～2秒。

A被认为是人生病，如炎症、中风、心脏病和风湿病引起大量细胞和组织毁坏的原因。

A在巨噬细胞里受控生成却是巨噬细胞能够杀死癌细胞和入侵的微生物的重要原因。

家用生物拟态法探究了A的基本性质，如它与硝酸根的异构化反。

他们发现，当16O 标记的A在18O标记的水中异构化得到的硝酸根有11% 18O，可见该反历程复杂。

第三节金属晶体
第二课时
知识目标：
1. 了解金属晶体内原子在平面中的几种常见排列方式。

2．了解金属晶体内原子在立体空间中的常见排列方式。

3．训练学生的动手能力和空间想象能力，培养学生的合作意识。

过程与方法：
1．建立金属原子为等径球体的模型观念。

2．通过亲自排列小球，探究金属原子在平面中的排列方式，以及排列的密集程度。

3．通过粘贴小球，体会原子在三维空间中的堆积过程。

情感态度价值观：
1．通过对金属原子的实际排列过程，锻炼同学的动手能力，在活动过程中，培养学生思考问题，解决问题的能力。

2．养成务实求真、勇于探索的科学态度，重点培养学生“主动参与、乐于探究、交流合作”的精神。

学习重难点：
1．金属晶体的4种基本堆积模型。

2．面心立方最密堆积和六方最密堆积的区别与联系。

3．4种堆积方式所对应的晶胞结果特点。

教学过程
板书设计
第三节金属晶体
一、金属键
二、金属晶体的原子堆积模型
1．简单立方堆积a=2R
空间利用率=52.36%
2．体系立方堆积√3 a = 4R 空间利用率=68.02% 3．体心立方堆积√2 a = 4R 空间利用率=74.05%
4．六方最密堆积a=b=2R 空间利用率=74.05%。

高中化学《选修三物质结构与性质》知识归纳选修三《物质结构与性质》是高中化学课程中的一本重要教材。

本书主要介绍了物质的结构与性质的关系，以及有机化合物、配位化学、无机材料等内容。

下面是关于该教材的知识归纳。

第一章物质的结构和性质1.物质的微观结构：原子、离子和分子是物质的微观结构。

2.物质的宏观性质：密度、熔点、沸点、导电性、导热性、溶解性等是物质的宏观性质。

3.物质的宏观性质与微观结构的关系：物质的性质与其微观结构相关，如金属的导电性、晶体的硬度等。

第二章有机化合物的结构和性质1.有机化合物的元素组成：有机化合物主要由碳、氢和少量氧、氮、硫等元素组成。

2.有机化合物的结构：有机化合物由分子构成，分子由原子通过共价键连接。

3.有机化合物的性质：有机化合物具有燃烧性、酸碱性、氧化还原性、流动性、挥发性等特性。

4.有机物的分类：根据分子中所含的官能团，有机物可分为醇、酮、醛、酸、酯、醚、芳香化合物等不同类型。

第三章有机反应与有机合成1.有机反应的定义：有机反应是指有机化合物在适当条件下发生变化，形成具有新性质的有机化合物。

2.脱水反应：脱水反应是指有机化合物中的水分子与有机分子发生反应，生成新的有机化合物。

3.氢化反应：氢化反应是指有机化合物中的氢气与有机分子发生反应，生成新的有机化合物。

4.酸碱催化：酸碱催化是指在酸碱存在的条件下，有机化合物的反应速率增加。

第四章金属配合物1.配位化合物的概念：配位化合物是指由一个或多个给体与一个或多个受体之间通过配位键结合形成的化合物。

2.配位键：配位键是指由配体中的一个或多个电子对与金属离子形成的共价键。

3.配位数：配位数是指一个金属离子周围配位体的数目。

4.配位化合物的性质：配位化合物具有明显的颜色、溶解度、稳定性等特性。

第五章无机材料1.无机材料的分类：无机材料可分为金属材料、非金属材料和无机非金属材料。

2.无机材料的性质：金属材料具有导电性、延展性、塑性等特性；非金属材料主要用于绝缘材料、陶瓷材料等；无机非金属材料具有耐高温、耐腐蚀等特性。

高中化学物质结构讲解教案主题：物质结构目标：通过本节课的学习，学生能够掌握物质结构的概念，了解常见物质的结构类型，并能够进行简单的结构分析。

一、引入：（5分钟）讲师通过展示一些常见物质的结构模型或图片，引导学生思考物质是如何组成的，让其明白结构对物质性质的影响。

二、概念讲解：（15分钟）1.物质结构的概念：物质结构是指物质内部原子或分子的排列方式，决定了物质的性质。

常见的物质结构类型包括晶体结构、分子结构、离子结构等。

2.晶体结构：晶体是由原子或分子周期性排列而成的固体。

晶体结构可以分为简单晶体结构和复杂晶体结构，如面心立方结构、体心立方结构等。

3.分子结构：分子是由原子通过共价键连接而成的物质。

分子结构的示范以水分子为例进行讲解，让学生了解分子的构成和排列方式。

4.离子结构：离子是由带正电荷或负电荷的原子或分子组成的物质。

通过氯化钠晶体的结构示范让学生认识离子结构的特点。

三、案例分析：（15分钟）让学生观察一些实际物质的结构模型或图片，并根据所学知识进行结构分析，了解不同结构类型对物质性质的影响。

四、练习及讨论：（15分钟）1.让学生参与简单的结构分析练习，如识别晶体、分子和离子结构在实际物质中的应用。

2.组织学生分组讨论不同结构类型的物质在化学反应中的表现和性质，引导他们进行深入思考和讨论。

五、总结与拓展：（5分钟）通过总结本节课的知识点，强调物质结构对物质性质的重要性，激发学生对物质结构研究的兴趣。

鼓励学生主动拓展相关知识，加深对物质结构的理解。

六、作业布置：（5分钟）布置作业内容，如复习本节课所学知识点或找寻更多关于物质结构的资料，以便下节课进一步深入学习。

七、课堂反馈：（5分钟）收集学生对本节课的反馈意见和建议，及时调整教学方法和内容，为下次课的教学提供参考。

高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座 第5讲 分子结构【典型例题】例1、写出POCl 3的路易斯结构式。

分析：应当明确在POCl 3里，P 是中心原子。

一般而言，配位的氧和氯应当满足八偶律。

氧是二价元素，因此，氧原子和磷原子之间的键是双键，氯是1价元素，因此，氯原子和磷原子之间的键是单键。

然而使配位原子满足八偶律，即画出它们的孤对电子。

解：例2、给出POCl 3的立体构型。

分析：应用VSEPR 模型，先明确中心原子是磷，然后计算中心原子的孤对电子数：n = 5 － 2 －3 × 1 = 0所以，POCl 3属于AX 4E 0 = AY 4型。

AY 4型的理性模型是正四面体。

由于氧和磷的键是双键，氯和磷的键是单键，所以∠POCl ＞109°28’,而∠ClPCl ＜109°28’。

解：POCl 3，呈三维的四面体构型，而且，∠POCl ＞109°28’，而∠ClPCl ＜109°28’。

例3、给出POCl 3的中心原子的杂化类型。

分析：先根据VSEPR 模型确定，POCl 3属于AY 4型（注意：不能只考虑磷原子周围有四个配位原子，杂化类型的确定必须把中心原子的孤对电子考虑在内。

本题恰好AX n + m = AY n （m = 0），如果不写解题经过，可能不会发现未考虑孤对电子的错误。

）AY 4的VSEPR 模型是正四面体。

因此，POCl 3属于三维的不正的四面体构型。

解：POCl 3是四配位的分子，中心原子上没有孤对电子，所以磷原子取sp 3杂化类型，但由于配位原子有两种，是不等性杂化（∠POCl ＞109°28’， 而∠ClPCl ＜109°28’ ）。

例4、BF 3分子有没有p –p 大π键？分析：先根据VSEPR 模型确定BF 3分子是立体构型。

然后根据立体构型确定BF 3分子的B 原子的杂化轨道类型。

再画出BF 3分子里的所有轨道的图形，确定有没有平行的p 轨道。