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物质结构

物质结构. 主讲教师：赵怀元. 一、原子结构. 决定分子的稳定性. 原子序数. 随着原子序数的递增，原子结构 原子半径、主要化合价呈周期性变化. 1. 按序数从左到右 2. 电子层同则同行 3. 最外电子数同则同纵. 编排原则. 质子. 原子核. 核电荷数. 元素周期律. 元素周期表. 短（ 1.2.3 ） 长（ 4.5.6 ） 不完全（ 7 ）. 质量数. 元素. 周期. 原子. 中子. 同位素. 原子量. 族： 7 主、 7 副、零、 VIII. 核外电子. 运动状态（电子云）

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  1. 物质结构 主讲教师：赵怀元

  2. 一、原子结构 决定分子的稳定性 原子序数 随着原子序数的递增，原子结构 原子半径、主要化合价呈周期性变化 1.按序数从左到右 2.电子层同则同行 3.最外电子数同则同纵 编排原则 质子 原子核 核电荷数 元素周期律 元素周期表 短（1.2.3） 长（4.5.6） 不完全（7） 质量数 元素 周期 原子 中子 同位素 原子量 族：7主、7副、零、VIII 核外电子 运动状态（电子云） 排布规律：最多2n2；最外层<8；次外层<18;能量最低原理 最外层电子决定元素化学性质 性质递变规律：同周期、同族 物质结构 键长 键角 键能 原子通过电子转移或共用电子对 决定分子构型 描述 化学键 分子的形成 分子的极性 分子的作用力 极性键 非极性键 配位键 极性分子 非极性分子 分子 离子键 离子化合物 离子晶体 金属键 金属晶体 共价键 网状结构 原子晶体 分子晶体 范德华力 影响物质的物理性质

  3. 三种微粒六种量，两素概念算清帐. 1.三种微粒1）比较 微粒 质量 相对质量 电性 意义 质子 1.6726×10-27kg 1.007 一个单位正电荷 决定元素的种类 中子 1.6743 ×10-27kg 1.008 不带电、中性 决定同位素和质量数 电子 9.1095×10-27kg 1/1836 一个单位负电荷 价电子决定元素化性 原子核 原子 2）核组成符号 AZX 表示核电荷数为Ｚ，质量数为Ａ的一个原子 质子：Z 个 中子：A-Z 个 核外电子：Z个 3）四个关系式 对于原子：质子数(Z)=核外电子数=核电荷数=原子序数 质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N） 对于阴离子：Ｚ＝核外电子数－电荷数 对于阳离子：Ｚ＝核外电子数＋电荷数

  4. 推断序数的常见题型 AB型： NaCl、HCl、MgO、CO、NO、NaH…… A2B型： Na2S、H2O、N2O…… AB2型： CaCl2、CO2、NO2、OF2(CaC2、FeS2)…… A2B2型： H2O2、Na2O2、C2H2…… A2B3型： Al2O3、Al2S3、N2O3…… A3B2型： Mg3N2…… AB3型： AlCl3、NH3、PCl3、BF3……

  5. 例1（99）“铱星”计划中的铱的一种同位素是19177Ir其核内中子数是 A. 77 B. 114 C. 191 D. 268 例2（99）已知铱有两种同位素191Ir和193Ir，而铱的平均原子量为192.22，则两种同位素的原子个数比是 A.39:61 B. 61:39 C.1:1 D.39:11 则两种同位素的 原子质量比是— 1.B 2.A 191x+193(1-x)=192.22 (或用十字交叉法) 例3(00)136C— NMR(核磁共振)可以用于含碳化合物的结构分析，136C表示的碳原子 A.核外有13个电子，其中6个能参与成键 B.核内有6个质子,核外有7个电子 C.质量数为13，原子序数为6，核内有7个质子 D.质量数为13，原子序数为6，核内有7个中子 D

  6. 例4.(20g)1999年新发现114号元素的同位素，其中子数为184，该同位素的质量数是 A.70 B.114 C.228 D.298 D 例5(93s)核内中子数为N的R2+离子，质量数为A，则n g它的氧化物中所含质子的物质的量(mol) A.n(A-N+8)/(A+16) B.n(A-N+10)/(A+16) C.(A-N+2) D.n(A-N+6)/A 氧化物为RO,质子数=A-N+8;式量=A+16；选A 例6(95)178O和168O原子的核外电子数的比较 A. 大于 B.小于 C.等于 D.不能确定 C 例7(99s)12553I可治疗肿瘤，其核内中子数与核外电子数之差是 A.72 B.19 C.53 D.125 B

  7. 2.六种量 量 概念 意义 质子数 质子的数目 决定元素的种类和“位置” 中子数 中子的数目 决定原子的物性和质量数 电子数 电子的数目 价电子决定元素的化学性质 质量数 质子数与中子数之和 决定原子的近似原子量 元素平均原子量:A=A1•x1+ A2•x2+ A3•x3…… 元素近似平均原子量：A=A’1•x1+ A’2•x2+ A’3•x3…… 其中 A1 A2 A3……为各同位素的相对原子量 A’1 A’2 A’3……为各同位素的质量数 x1 x2 x3…… 为各同位素的丰度或摩尔分数

  8. 相对原子质量 以1个碳—12原子的质量的1/12为标准，其它原 子的质量与它比较所得的数值即是该原子的相 对原子质量。 该值为“某原子的相对原子质量”， 即“同位素的相对原子质量”。 元素的相对原子质量 是按元素各种天然同位素原子所占的原子个 数百分比算出来的平均值。 Ar(x)=Ar(x1) ·a%+Ar(x2) ·b%+……

  9. 近似原子量 用元素同位素的质量数代替同位素原子量与 其丰度的乘积之和求得的近似值。 ①同位素原子量不是元素的原子量。 ②某些时候，同位素原子量可代替元素原子 量进行必要的计算。 ③必要时，元素的原子量可用质量数代替。

  10. 氯元素有35Cl和37Cl两种同位素，在自然界中，它们各占75.77%和24.23%,它们的相对原子质量分别是34.969和36.966氯元素有35Cl和37Cl两种同位素，在自然界中，它们各占75.77%和24.23%,它们的相对原子质量分别是34.969和36.966 氯元素的相对原子质量= 34.969X0.7577+36.966X0.2433 氯元素的近似相对原子质量= 35X0.7577+37X0.2433

  11. 一种状态二原理，一套规律要记详 1.一种状态：核外电子运动状态 1）电子云：电子在核外空间一定范围内出现，好像带负电荷的云雾笼罩原子核周围，人们形象地称它为电子云。 概念：能量高低不同和离核远近不同的空间区域 符号： K L M N O P Q 电子层数： 1 2 3 4 5 6 7 能量： 低—————————高 离核距离：近—————————远 2）电子层 记忆

  12. 2.二原理 1）最大容纳原理：每个电子层最多容纳2n2个电子。 2）能量最低原理：电子在填入电子层时，先占能量低的电子 层，后占能量高的电子层。 3.一套规律要记详：核外电子排布规律 1）每个电子层最多排2n2个电子 2）最外层 8个电子，次外层 18个电子，倒第三层 32 3）先占内层，后占外层 要求：主族元素和第四周期元素原子结构简图会写 方法：记住每周期稀有气体的结构简图 IA IIA外延；IIIA~IIVA内推

  13. 例1(96)M电子层与L电子层最多可容纳的电子数的比较 A. 大于 B.小于 C.等于 D.不能确定 A 熟练掌握１－１８号元素原子核外排布特点：专题４Ｐ３２一、３

  14. 1～18号元素的结构性质特点： 1H：原子半径最小；外层电子数=周期数；电子 总数=电子层数；第IA族中能形成共价化合物的元素；在化合物中其数目改变质量分数变化不大；原子序数最小；没有中子；成酸、碱的必须元素；单质密度最小；单质可由金属与水或酸反应得到；单质是电解水产物之一；与O可生成两种液体H2O、H2O2。

  15. 2He：最外层属饱和结构，但不是8个电子；电子总数是电子层数的两倍。2He：最外层属饱和结构，但不是8个电子；电子总数是电子层数的两倍。 3Li：最外层电子数是次外层的一半；碱金属中不能形成过氧化物；有机催化剂；热核反应原料之一；密度最小最轻的金属；保存于石蜡中。 4Be：最外层电子数=次外层电子数；最外层电子数=电子层数；氧化物为BeO；价态为+2价。 5B：最外层电子数比次外层多一个；BF3属非极性分子；氢化物B2H6；硼酸(H3BO3)为一元酸；硼砂(Na2B4O7·10H2O)是硼酸盐玻璃材料。

  16. 6C：最外层电子数是次外层的二倍；是形成化合物最多的元素；有金刚石、石墨与同素异形体(C60)；氧化物CO、CO2；简单氢化物CH4；正四面体结构键角109°28′；最高价含氧酸H2CO3；氧炔焰；C2H2(乙炔)；CaC2俗名电石；尿素CO(NH2)2含氮46%；除稀有气体外，既难得电子，又难失电子，难以形成离子；CH4中C占3/4(75%)，H占1/4(25%)；CaCO3式量为100；CO2通入石灰水生成沉淀再消失；CO2灭火；CO2充汽水。6C：最外层电子数是次外层的二倍；是形成化合物最多的元素；有金刚石、石墨与同素异形体(C60)；氧化物CO、CO2；简单氢化物CH4；正四面体结构键角109°28′；最高价含氧酸H2CO3；氧炔焰；C2H2(乙炔)；CaC2俗名电石；尿素CO(NH2)2含氮46%；除稀有气体外，既难得电子，又难失电子，难以形成离子；CH4中C占3/4(75%)，H占1/4(25%)；CaCO3式量为100；CO2通入石灰水生成沉淀再消失；CO2灭火；CO2充汽水。

  17. 7N：最外层电子比次外层多3个；单质空气中含量最多，除稀有气体外难以与其他物质反应；化肥三元素之一；氢化物NH3；氧化物形式最多(六种)；含氧酸有HNO3、HNO2;气态氢化物水溶液唯一呈碱性；常见离子化合物NH4Cl中含配位健；NH4+属正四面体结构；NH3喷泉；液氨冷冻剂。7N：最外层电子比次外层多3个；单质空气中含量最多，除稀有气体外难以与其他物质反应；化肥三元素之一；氢化物NH3；氧化物形式最多(六种)；含氧酸有HNO3、HNO2;气态氢化物水溶液唯一呈碱性；常见离子化合物NH4Cl中含配位健；NH4+属正四面体结构；NH3喷泉；液氨冷冻剂。 8O：最外层电子是次外层的三倍;地壳含量最多;占空气体积21%;与金属生成金属氧化物;有H2O2 H2O,Na2O,Na2O2等特殊化合物形式；O2能助燃。

  18. 9F：最外层电子数比次外层多5个，除H外前18号元素原子半径最小；无正价；不能被任何物质氧化；能与水反应置换出水为的氧；CaF2难溶，AgF能溶于水；没有含氧酸；HF为弱酸。9F：最外层电子数比次外层多5个，除H外前18号元素原子半径最小；无正价；不能被任何物质氧化；能与水反应置换出水为的氧；CaF2难溶，AgF能溶于水；没有含氧酸；HF为弱酸。 10Ne：略。 11Na：最外层电子数是次外层的1/8，最内层的1/2；前18号元素原子半径最大；碱为NaOH；有Na2O、Na2O2等； Na2O2漂白及与H2O、CO2反应放O2；与K的合金是原子能反应堆的导热剂。

  19. 12Mg：最外层电子数=最内层电子数，次外层电子数是最外层电子的4倍，Mg(OH)2难溶性中强碱；Mg遇冷水难反应，遇热水能放H2；MgCl2苦卤。12Mg：最外层电子数=最内层电子数，次外层电子数是最外层电子的4倍，Mg(OH)2难溶性中强碱；Mg遇冷水难反应，遇热水能放H2；MgCl2苦卤。 13Al：最外层比次外层少5个电子；最外层电子数=电子层数；Al是两性金属；Al2O3是两性氧化物；Al(OH)3是两性氢氧化物；地壳中含量最多的金属；KAl(SO4)2·12H2O明矾净水；Al2(SO4)3与NaHCO3灭火。

  20. 14Si：最外层电子数是次外层的一半，最内层的两倍；地壳中含量排第二位；SiO2唯一原子晶体氧化物(中学)；气态氢化物SiH4；含氧酸H4SiO4、H2SiO3(比碳酸弱)；SiO2是硅酸盐水泥、玻璃的主要成分。14Si：最外层电子数是次外层的一半，最内层的两倍；地壳中含量排第二位；SiO2唯一原子晶体氧化物(中学)；气态氢化物SiH4；含氧酸H4SiO4、H2SiO3(比碳酸弱)；SiO2是硅酸盐水泥、玻璃的主要成分。 15P：最外层比次外层少3个电子；PH3鬼火燃烧；P4白磷分子晶体键角60°；含氧酸有二：H3PO4、HPO3等，磷酸盐有三种形式；磷酸通常为固体；式量为98。

  21. 16S：最外层电子比次外层少2个电子；1～18号中离子半径最大；最外层与最内层电子数之和=次外层电子数；氢化物H2S有臭鸡蛋气味；硫铁矿(黄)FeS2中S呈—1价；SO2、SO3中S各占50%和40%；H2SO4与NaCl制HCl；NaHSO4与NaCl反应，常见钠盐：Na2S、NaHS、Na2SO3、NaHSO3、Na2SO4、NaHSO4；对应酸： H2SO4 、H2SO3，还有H2S2O3特殊形式；硫黄通常为黄色晶体或粉末，易溶于CS2；S用于除去液态金属Hg。

  22. 17Cl：最外层比次外层少1个电子，比最内层多5个电子；单质黄绿色；含氧酸形式有HClO、HClO2、HClO3、HClO4；HClO4是最强酸，有漂白、杀菌、消毒作用；电解食盐水制Cl2。17Cl：最外层比次外层少1个电子，比最内层多5个电子；单质黄绿色；含氧酸形式有HClO、HClO2、HClO3、HClO4；HClO4是最强酸，有漂白、杀菌、消毒作用；电解食盐水制Cl2。 18Ar：略。 重点是：H、C、N、O、F、Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl 此外还应记主族的一些常见元素如：Br、I及其化合物的特性，还有过渡元素Ag、Fe、Cu等的性质。

  23. 化学键 离子键 形成离子化合物 极性键 非极性键 共价键 化学键 配位键 金属键

  24. 离子化合物一定含离子键 共价化合物一定不含离子键 离子化合物可能含共价键 且 离子化合物可能含极性共价键 离子化合物可能含非极性共价键 离子化合物可能含配位键

  25. 化 合 物 的 判 别 ⑴只要有阴阳离子，即可判断为离子化合物； 强碱：NaOH等；大多数盐：NaCl、BaSO4等; 氧化物：Na2O等；类盐：Mg3N2、NaH、Na2O2等; ⑵非金属元素间形成的化合物为共价化合物。 注意：NH4+的盐除外。

  26. 用电子式表示离子键、共价键的形成过程 H ＋ × H H 2 ＋ × ×

  27. 相邻的两个或多个原子或离子之间的强烈相互作用相邻的两个或多个原子或离子之间的强烈相互作用 二.三键一力四数据，两种分子四晶体 1.三键比较 化学键 概念 作用点 特征 形成条件和规律 示例 阴阳离子间静电作用 无方向性无饱和性 金属(NH4+)与非金属或酸根 盐、碱金属氧化物 离子 离子键 原子有未成对电子电子云要重叠 不同原子 相同原子 特殊原子 不同非金属元素之间 CO HX X2 O2 H2O2 H3O+ NH4+ 极性键 原子间共用电子对 有方向性和饱和性 偏 不偏 一方提供 共 价 键 非极性键 同种非金属元素之间 一方有孤对电子，一方有空轨道 配位键 金属离子和自由电子间的静电作用 金属离子和自由电子间 无方向性无饱和性 金属单质和合金 金属键

  28. 3）影响因素： 2.一力：分子间作用力（又叫） 1）概念：存在于分子之间的微弱作用力。（只有分子晶体有） 2）意义：决定分子晶体的物理性质。如力越大熔沸点越高 注意与氢键比较 组成和结构相似：分子量越大，力越大。 如熔沸点 CF4<CCl4<CBr4<CI4; HF>HCl<HBr<HI 同分异构体：支链越多，力越小。 如熔沸点 正戊烷>异戊烷>新戊烷 4）与化学键的比较 化学键 分子间力 概念 原子或离子间强烈相互作用 分子间微弱的相互作用 范围 分子内或离子、原子、金属晶体内 分子间 能量 键能一般为120~800kJ/mol 约几个~十几个kJ/mol 性质影响 主要影响物质的化学性质 主要影响物质的物理性质

  29. 3.四数据 概念：成键原子核间距离的一半。 同周期由左至右逐渐变小 变化规律： 无同不比 同主族由上而下逐渐增大 1）原子半径 与离子半径关系：原子半径<相应的阴离子半径 原子 半径>相应的阳离子半径 高价离子半径小于其低价离子半径 意义：原子半径的大小可判断得失电子的难易，大易失。 比较微粒大小的依据（三看） 一看电子层数：电子层数越多半径越大 Na>Na+ 二看核电荷数：电子层数相同时，核电荷数越大半径越小。 S2->Cl->Ar>K+>Ca2+; O2->F->Ne>Na+>Mg2+>Al3+ 三看电子数：电子层和核电荷数都相同时，电子数越多半径越大。 Cl->Cl;Fe2+>Fe3+ 电子层结构相同的微粒 核电荷越多半径越小；

  30. 2）键长、键角、键能 概念 意义 键长 成键两原子核间的平均距离 键长越短键越强结合越牢固 键能 形成1mol化学键所放出的能量 键能越大键越强结合越牢固 键角 分子内相邻两共价键之间的夹角 决定分子构型，判断分子极性 三.两种分子 极性物质易溶于极性溶剂中（水）非极性物质易溶于非极性溶剂中如CS2、CCl4、苯 分子 极性分子 非极性分子 概念 正负电荷中心不重和 正负电荷中心重和 判断 极性键、结构不对称 非极性键或极性键、结构对称 实例 双原子 CO NO HX X2 H2 O2 N2 叁原子(AB2) V型 H2O H2S NO2 SO2直线型 CO2 CS2 肆原子(AB3) 三角锥型 NH3 PH3平面正三角 BF3 SO3 ( P4,C2H2) 五原子(AB4) CHCl3 CH2Cl2 CH3Cl 正四面体 CH4 CCl4 相似相溶原理

  31. 五.四晶体 晶体类型 离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体 概念 离子间离子键 原子间共价键 分子间分子力 金属离子和e金属键 晶体质点 阴、阳离子 原子 分子 金属离子原子和e 作用力 离子键 共价键 分子间力 金属键 物理性质 熔沸点 较高 最高 很低 一般高少数低 硬度 较硬 最硬 硬度小 多数硬少数软 溶解性 易溶于水 难溶任何溶剂 相似相溶 难溶 导电性 溶、熔可 硅、石墨可 部分水溶液可 固、熔可 实例 盐MOH MO C Si SiO2 SiC HX XOn HXOn金属或合金

  32. 物质熔沸点高低的比较 1.晶体内微粒间作用力越大，熔沸点越高，只有分子晶体熔化时不破坏化学键 2.不同晶体（一般）：原子晶体>离子晶体>分子晶体 熔点范围 ： 上千度~几千度>近千度~几百度>多数零下最多几百度 离子晶体：比较离子键强弱，离子半径越小，电荷越多，熔 沸点越高 MgO>MgCl2>NaCl>KCl>KBr 原子晶体：比较共价键强弱（看键能和键长） 金刚石(C) > 水晶(SiO2) > SiC > Si 分子晶体：比较分子间力 1）组成和结构相似时，分子量越大熔沸点越高 F2<Cl2<Br2<I2 ; HCl< HBr <HI; CF4< CCl4 < CBr4 < CI4;N2<O2 ; 同系物熔沸点的比较 2）同分异构体：支链越多熔沸点越低 正戊烷>异戊烷>新戊烷 金属晶体：比较金属键，熔沸点同族从上到下减小，同周期 从左到右增大。Li>Na>K>Rb>Cs ;Na<Mg<Al 3.同种晶体

  33. 例1(99s)下列化合物中阳离子与阴离子半径比最小的是 A. NaF B. MgI2 C.BaI2 D.KBr B (阳离子小阴离子大) 例2(99)下列各分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是 A. BeCl2 B. PCl3 C. PCl5 D. N2 B.D 例3(98)下列各分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是 A.光气(COCl2) B.六氟化硫 C.二氟化氙D.三氟化硼 A. 用排除法 例4(93)下列各分子中所有原子不能都满足最外层8电子结构的是 A.CO2 B.PCl3 C.CCl4 D.NO2 D.用排除法

  34. 例5(92s)下列晶体中金属阳离子与自由电子作用最强的是 A. Na B. Mg C. Al D.Si C 例6(92s)下列叙述正确的是 A.离子化合物中可能含有共价键 B.构成分子晶体的微粒一定含有共价键 C.共价化合物中可能含有离子键 D.非极性分子中一定含有非极性键 A. B(He) 例7(93s)下列性质中可证明某化合物一定存在离子键的是 A.可溶于水 B.具有较高的熔点 C.水溶液能导电 D.熔融状态能导电 D

  35. 例8(92)下列分子中含有极性键的非极性分子的是 A. H2O B. Cl2 C. NH3 D.CCl4 D. 例9(93s)下列叙述正确的是 A.P4和NO2都是共价化合物 B.CCl4和NH3都是以极性键结合的极性分子 C.在CaO和SiO2晶体中都不存在单个小分子 D.甲烷是对称平面结构，所以是非极性分子 C. 例10(93)下列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型也相同的是 A.SO2和SiO2 B.CO2和H2O C.NaCl和HCl D.CCl4和KCl B.

  36. 例11(93s)A元素的阴离子、B元素的阴离子和C元素的阳离子具有相同的电子层结构。已知A的原子序数大于B的原子序数。则A B C三种离子半径大小的顺序是 A. A>B>C B. B>A>C C. C>A>B D. C>B>A B. 例12(96)关于化学键的下列叙述中正确的是 A.离子化合物中可能含有共价键 C.离子化合物中只含离子键B.共价化合物中可能含有离子键 D.共价化合物不含离子键 A.D 例13(96s)下列过程中共价键被破坏的是 A.碘升华 B.溴蒸气被木炭吸附 C.酒精溶于水 D.HCl气体溶于水 D.

  37. 专题四突破训练参考答案 B C D C C B Ａ AD C B D D B C A D

  38. 请大家课后务必认真复习！ 强化对知识的 把握、理解、应用,完成学案有关习题。

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