化學必修3第一章.doc

第一章 原子結構與性質第一節(jié) 原子結構（第 1 課時） 講演者：劉玉玲學習目標：1、進一步認識原子核外電子的分層排布。 2、知道原子核外電子的能層分布及其能量關系。3、了解原子結構的構造原理，能用構造原理認識原子的核外電子排布。4、能用電子排布式表示、簡化電子排步式常見元素（136號）原子核外電子的排布。5、了解元素周期表的排布規(guī)律及相關知識。教學內(nèi)容：決定材料性能的最根本的因素是組成材料的各元素的原子結構，原子間的相互作用、相互結合，原子或分子在空間的排列分布和運動規(guī)律以及原子集合體的形貌特征等。為此，我們需要了解材料的微觀構造，即其內(nèi)部結構和組織狀態(tài)，以便從其內(nèi)部的矛盾性找出改善和發(fā)展材料的途徑。1.1 原子結構 1. 物質的組成一切物質都是由無數(shù)微粒按一定的方式聚集而成的。這些微?？赡苁欠肿印⒃踊螂x子。原子結構直接影響原子間的結合方式。2 原子的結構近代科學實驗證明：原子是由質子和中子組成的原子核，以及核外的電子所構成的。原子的體積很小，直徑約為10-10m數(shù)量級，而其原子核直徑更小，僅為10-15m數(shù)量級。然而，原子的質量恰主要集中在原子核內(nèi)。因為每個質子和中子的質量大致為1.67X10-24g，而電子的質量約為9.11X10-28g，僅為質子的1/1836。(1)原子的組成及性質每個質子帶1個單位的正電荷質子 相對質量約為1.007質子的數(shù)目決定元素的種類 中子不帶電 相對質量約為1.008 與質子共同決定原子質量 電子圍繞原子核運動每個電子帶1個單位的負電荷相對質量為一個質子的 主要由最外層電子數(shù)決定元素的化學性質。 (2)構成原子的微粒間的關系質量關系 原子的質量主要集中在原子核上，可看作原子核戶質子和中子的質量之和。將原子核中質子數(shù)和中產(chǎn)數(shù)之和稱為質量數(shù)，用符號A表示。電子層的含義 在含有多個電子的原子里,電子分別在能量不同的區(qū)域內(nèi)運動,這種不同的區(qū)域稱為電子層。 核外電子運動的特殊性：質量小帶負電荷，運動范圍小，速度快，與宏觀物體不同。3、原子核外電子排布有哪些規(guī)律？(1)核外電子總是盡量先排布在能量較低的電子層，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的電子層(能量最低原理)。(2)原子核外各電子層最多容納2n2個電子。(3)原于最外層電子數(shù)目不能超過8個(K層為最外層時不能超過2個電子)。(4)次外層電子數(shù)目不能超過18個(K層為次外層時不能超過2個)，倒數(shù)第三層電子數(shù)目不能超過32個。3、能層 一 二 三 四 五 六 七 符號 K L M N O P Q最多電子數(shù)2 8 18 32 50 72 每層所容納的最多電子數(shù)是：2n2(用n表示，n為能層的序數(shù)) 。1原子半徑 4、 原子間的鍵合 （1）金屬鍵金屬中的自由電子和金屬正離子相互作用所構成鍵合稱為金屬鍵。金屬鍵的基本特點是電子的共有化。 金屬鍵既無飽和性又無方向性，因而每個原子有可能同更多的原子相結合，并趨于形成低能量的密堆結構。當金屬受力變形而改變原子之間的相互位置時，不至于使金屬鍵破壞，這就使金屬具有良好延展性，并且，由于自由電子的存在，金屬一般都具有良好的導電和導熱性能。（2）離子鍵 大多數(shù)鹽類、堿類和金屬氧化物主要以離子鍵的方式結合。離子鍵鍵合的基本特點是以離子而不是以原子為結合單元。 一般離子晶體中正負離子靜電引力較強，結合牢固。因此。其熔點和硬度均較高。另外，在離子晶體中很難產(chǎn)生自由運動的電子，因此，它們都是良好的電絕緣體。但當處在高溫熔融狀態(tài)時，正負離子在外電場作用下可以自由運動，即呈現(xiàn)離子導電性。（3） 共價鍵 圖1.6 SiO2中硅和氧原子間的共價鍵示意圖兩個或多個電負性相差不大的原子間通過共用電子對而形成的化學鍵。共價鍵鍵合的基本特點是核外電子云達到最大的重疊，形成“共用電子對”，有確定的方位，且配位數(shù)較小。 共價鍵在亞金屬（碳、硅、錫、鍺等）、聚合物和無機非金屬材料中均占有重要地位。 共價鍵晶體中各個鍵之間都有確定的方位，配位數(shù)比較小。共價鍵的結合極為牢固，故共價晶體具有結構穩(wěn)定、熔點高、質硬脆等特點。共價形成的材料一般是絕緣體，其導電性能差。（4） 范德華力 屬物理鍵，系一種次價鍵，沒有方向性和飽和性。比化學鍵的鍵能少12個數(shù)量級。不同的高分子聚合物有不同的性能，分子間的范德華力不同是一個重要因素。（5） 氫鍵 是一種特殊的分子間作用力。它是由氫原子同時與兩個電負性很大而原子半徑較小的原子（，等）相結合而產(chǎn)生的具有比一般次價鍵大的鍵力，具有飽和性和方向性。氫鍵在高分子材料中特別重要。5、元素周期表具有相同核電荷數(shù)的同一類原子為一種元素。元素周期表是元素周期律的具體表現(xiàn)形式，它反映了元素之間相互聯(lián)系的規(guī)律，元素在周期表中的位置反映了那個元素的原子結構和一定的性質。（1）除第1周期外，其他周期元素（惰性氣體元素除外）的原子半徑隨原子序數(shù)的遞增而減小； （2）同一族的元素從上到下，隨電子層數(shù)增多，原子半徑增大。 2元素化合價 （1）除第1周期外，同周期從左到右，元素最高正價由堿金屬+1遞增到+7，非金屬元素負價由碳族-4遞增到-1（氟無正價，氧無+6價，除外）； （2）同一主族的元素的最高正價、負價均相同 (3) 所有單質都顯零價 3單質的熔點 （1）同一周期元素隨原子序數(shù)的遞增，元素組成的金屬單質的熔點遞增，非金屬單質的熔點遞減； （2）同一族元素從上到下，元素組成的金屬單質的熔點遞減，非金屬單質的熔點遞增 4元素的金屬性與非金屬性 （及其判斷） （1）同一周期的元素電子層數(shù)相同。因此隨著核電荷數(shù)的增加，原子越容易得電子，從左到右金屬性遞減，非金屬性遞增； （2）同一主族元素最外層電子數(shù)相同，因此隨著電子層數(shù)的增加，原子越容易失電子，從上到下金屬性遞增，非金屬性遞減。 判斷金屬性強弱 金屬性（還原性） 1、單質從水或酸中置換出氫氣越容易越強 2、最高價氧化物的水化物的堿性越強（120號，K最強；總體Cs最弱。 非金屬性（氧化性）1、單質越容易與氫氣反應形成氣態(tài)氫化物2、氫化物越穩(wěn)定 3、最高價氧化物的水化物的酸性越強（120號，F(xiàn)最強；最體一樣） 5單質的氧化性、還原性 一般元素的金屬性越強，其單質的還原性越強，其氧化物的陽離子氧化性越弱；元素的非金屬性越強，其單質的氧化性越強，其簡單陰離子的還原性越弱。推斷元素位置的規(guī)律 判斷元素在周期表中位置應牢記的規(guī)律： （1）元素周期數(shù)等于核外電子層數(shù)； （2）主族元素的序數(shù)等于最外層電子數(shù)。 陰陽離子的半徑大小辨別規(guī)律 由于陰離子是電子最外層得到了電子 而陽離子是失去了電子6周期與主族周期：短周期（13）；長周期（46，6周期中存在鑭系）；不完全周期（7）。主族：AA為主族元素；BB為副族元素（中間包括）；0族（即惰性氣體） 所以, 總的說來 (1) 陽離子半徑原子半徑 (3) 陰離子半徑陽離子半徑 (4 對于具有相同核外電子排布的離子，原子序數(shù)越大，其離子半徑越小。 以上不適合用于稀有氣體!4. 每個電子層所能容納的電子數(shù)為2n2（n為電子層數(shù)）。思考第N層最多能容納多少電子？那么教材中氙原子核外電子排布為2、8、18、18、8。N層只有18個電子，為什么？指導學生填表120元素原子的核外電子排布，找出規(guī)律。小結5. 最外層電子數(shù)不超過個（K為最外層時不超過2個），次外層不超過個，倒數(shù)第三層不超過個。2n2、2（n-1）2、2（n-2）2思考： 原子結構示意圖錯在哪里？請大家分析課本稀有氣體元素原子電子層排布。稀有氣體的最外層電子數(shù)有什么特點？元素的化學性質主要決定于哪層電子？主要決定于最外層電子數(shù)。稀有氣體原名為惰性氣體，為什么？因為它們的化學性質懶惰，不活潑，一般不易和其他物質發(fā)生化學反應。分析歸納，得結論原子最外層電子數(shù)為8的結構的原子，不易起化學反應。在化學反應中，具有不穩(wěn)定結構的原子，總是“想方設法”通過各種方式使自己的結構趨向于穩(wěn)定結構。三、穩(wěn)定結構與不穩(wěn)定結構原子的核外電子排布，特別是最外層電子數(shù)決定著元素的主要 。金屬元素的原子最外層電子數(shù)一般少于 個，在化學反應中比較容易失去電子達到相對穩(wěn)定結構，表現(xiàn)出金屬性；而非金屬元素的最外層一般多于 個電子，在化學反應中易得到電子而達 到8個電子的相對穩(wěn)定結構，所以非金屬元素表現(xiàn)出非金屬性。 四離子結構(1)當質子數(shù)(核電荷數(shù)) 核外電子數(shù)時，該粒子是， 電性。(2)當質子數(shù)(核電荷數(shù))核外電子數(shù)時，該粒子是離子，帶電荷。(3)當質子數(shù)(核電荷數(shù))核外電子數(shù)時，該粒子是離子，帶電荷。穩(wěn)定結構、不帶電、陽離子、正、陰離子、負課后小常識：在日常生活中，我們看到許多可見光如燈光、霓虹燈光、激光、焰火與原子結構有什么關系呢？ 這些光現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的?從原子中電子能量變化的角度去認識光產(chǎn)生的原因。能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜原子的電子排布遵循構造原理能使整個原子的能量處于最低狀態(tài)，簡稱能量最低原理。處于最低能量的原子叫做基態(tài)原子，當基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級 ，變成激發(fā)態(tài)原子。電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時，將釋放 能量。光（輻射）是電子釋放 能量的重要形式之一。不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收 光譜或發(fā)射 光譜，總稱_原子 光譜。許多元素是通過原子光譜發(fā)現(xiàn)的。在現(xiàn)代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為_光譜分析_。討論1. 元素的種類由什么決定? 2. 原子由什么組成? 原子種類又是由什么決定的?3. 怎樣表示一個原子? 4. 同位素的性質?探討 同位素的用途(特別放射性同位素)1. 夜光表發(fā)光的原因 2. 醫(yī)學上的放療（治療癌癥）3. 示蹤原子，用于醫(yī)學上的診斷4. 用146C考古或地質勘探5. 23592U用于開發(fā)新能源核能6. 21H 和31H用于制造氫彈7. 農(nóng)業(yè)上射線育種教學習題：1、有A、B、C、D、E 5種元素，它們的核電荷數(shù)依次增大，且都小于20。其中C、E是金屬元素；A和E屬同一族，它們原子的最外層電子排布為ns1。B和D也屬同一族，它們原子最外層的p能級電子數(shù)是s能級電子數(shù)的兩倍，C原子最外層上電子數(shù)等于D原子最外層上電子數(shù)的一半。請回答下列問題：（1）由這五種元素組成的一種化合物是（寫化學式）_。（2）寫出C元素基態(tài)原子的電子排布式_。（3）用軌道表示式表示D元素原子的價電子構型_。2、下列元素的名稱和原子序數(shù)，寫出它們的原子的電子排布式。（1）地殼中含量最高的金屬元素；（2）單質在常溫下為液態(tài)的非金屬元素；（3）最外層為L層、基態(tài)原子中未成對電子數(shù)最多的元素；（4）原子序數(shù)最小、基態(tài)原子具有1個3d電子的元素；（5）基態(tài)原子中次外層有5個未成對電子而最外層只有成對電子的元素；（6）原子基態(tài)時被電子占據(jù)的軌道有9個，其中6個被電子占滿的元素； 1盧瑟福提出的核式原子模型的內(nèi)容是 ； 2原子是由 和 構成的，而 又是由更小的微粒 和 構成的。 3對于一個原子來說：質子數(shù) 。原子的質量幾乎全部 上，這是由于 ； 稱為質量數(shù)。它在數(shù)值上等于 ，可表示為 。4一般用符號X代表 。符號3717Cl的意義是 5、（1）質子數(shù)(Z)+中子數(shù)(N)= (A) 原子的近似相對原子質量=電性關系 原子的核外電子數(shù) = 陽離子核外電子數(shù) 一 陰離子核外電子數(shù) +電荷數(shù)基本概念:元素 核素 同位素： 實戰(zhàn)演練: 1. 下列關于4220 Ca敘述中錯誤的是 （ ）A. 質子數(shù)為20 B. 電子數(shù)為20 C. 中子數(shù)為20 D. 質量數(shù)為422. 某元素二價陰離子的核外有18個電子，質量數(shù)為32，該元素原子的原子核中的中子數(shù)為（ ）A. 12B. 14C. 16D. 183. 質子數(shù)和中子數(shù)相同的原子A，其陽離子An核外共有x個電子，則它的質量數(shù)為（ ）A. 2（xn）B. 2（xn）C. 2x D. n 2x4. 下列各組物質中，互為同位素的是 A. O2、O3 、O4 B. H2、D2、T2 C. H2O、D2O、 T2O D. 4020Ca 和4220 Ca5.(上海，10)H、H、H、H、H2是A.氫的五種同位素 B.五種氫元素 C.氫的五種同素異形體D.氫元素的五種不同粒子6.(上海，4)據(jù)報道，上海某醫(yī)院正在研究用放射性同位素碘I治療腫瘤。該同位素原子核內(nèi)的中子數(shù)與核外電子數(shù)之差是 A.72 B.19C.53D.125五實戰(zhàn)演練:1.下列原子結構示意圖中，正確的是( )2.某元素的原子核外有3個電子層，最外層有4個電子，該原子核內(nèi)的質子數(shù)為( )A.14 B.15 C.16D.173若aAn+與bB2-兩種離子的核外電子層結構相同，則a的數(shù)值為( )A.b+n+2 B.b+n-2 C.b-n-2D.b-n+24.(2002年上海，11)已知自然界氧的同位素有16O、17O、18O，氫的同位素有H、D，從水分子的原子組成來看，自然界的水一共有A.3種B.6種C.9種D.12種5(2001年春，16)氯的原子序數(shù)為17，35Cl是氯的一種同位素，下列說法正確的是A.35Cl原子所含質子數(shù)為18 B.mol的H35Cl分子所含中子數(shù)約為6.021023C.3.5 g的35Cl2氣體的體積為2.24 L D.35Cl2氣體的摩爾質量為70 gmol16(1997年全國,25)X、Y、Z和R分別代表四種元素。如果aXm、bYn、cZn、dR