結(jié)構(gòu)化學(xué)與中學(xué)化學(xué)教學(xué).ppt
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2019/12/17,結(jié)構(gòu)化學(xué)與中學(xué)化學(xué)教學(xué),許旋13560091753xux04,2019/12/17,教學(xué)內(nèi)容,中學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)教材內(nèi)容原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)相關(guān)習(xí)題的解題思路高考結(jié)構(gòu)化學(xué)題的解題思路和教學(xué)設(shè)計奧賽結(jié)構(gòu)化學(xué)題的解題思路和教學(xué)設(shè)計,2019/12/17,教學(xué)方式,教學(xué)方式:講授,分析與討論,做題考試方式:作業(yè)收集整理題目和解題的教學(xué)思路試講筆試,2019/12/17,第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)知識歸納,2019/12/17,本章知識網(wǎng)絡(luò),原子結(jié)構(gòu),元素周期律,電子層結(jié)構(gòu),能層與能級,電子云與原子軌道,核外電子排布規(guī)律,原子半徑電離能電負性,對角線規(guī)則,各周期元素數(shù)目,周期表中元素的分區(qū),電子排布式原子實外圍電子排布,能量最低原理,泡利原理,洪特規(guī)則,構(gòu)造原理,本章知識網(wǎng)絡(luò),元素的金屬性與非金屬性,基態(tài)與激發(fā)態(tài),2019/12/17,能層、能級、原子軌道之間的關(guān)系,2019/12/17,構(gòu)造原理與電子排布式,關(guān)鍵點:一定要記住電子排入軌道的順序,這是本章最重要的內(nèi)容。從第四能層開始,該能層的ns與np能級之間插入了(n-1)層的d能級,第六能層開始還插入(n-2)f,其能量關(guān)系是:ns(n-2)f(n-1)dnp核外電子排布的表示方法:,2019/12/17,能量最低理泡利原理(電子的自旋)洪特規(guī)則電子按這一能級順序填充,填滿一個能級再填一個新能級,這種規(guī)律稱為構(gòu)造原理。以上使得原子核外電子排布最外層不超過8個電子,次外層最多不超過18個電子等。,核外電子排布原則,2019/12/17,四、核外電子排布規(guī)律,用軌道表示式表示出鐵原子的核外電子排布,洪特規(guī)則,泡利原理,能量最低原理,構(gòu)造原理,2019/12/17,基態(tài)與激發(fā)態(tài),基態(tài)原子處于最低能量狀態(tài)的原子。激發(fā)態(tài)原子當(dāng)基態(tài)原子中的電子吸收能量后,電子會躍到較高能級,變成激發(fā)態(tài)原子。原子光譜可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。,2019/12/17,電子云與原子軌道,電子云處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。原子軌道量子力學(xué)把電子在原子核外的一個空間運動狀態(tài)稱為一個原子軌道。(單電子軌道波函數(shù)),2019/12/17,練習(xí),P.12學(xué)與問習(xí)題思考幾個概念電子排布式,電子排布圖,結(jié)構(gòu)示意圖,2019/12/17,1.原子核外電子排布原理(1)能量最低原理:原子的核外電子排布遵循構(gòu)造原理,使整個原子的能量處于最低狀態(tài)。(2)泡利原理:每個原子軌道最多只能容納2個電子,而且自旋方向相反(自旋只有兩種方向,用、表示)。,2019/12/17,(3)洪特規(guī)則:當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時,總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道,而且自旋方向相同。,2019/12/17,(4)特例有少數(shù)元素的基態(tài)原子的電子排布對于構(gòu)造原理有1個電子的偏差。因為能量相同的原子軌道在全充滿(如p6和d10)、半充滿(如p3和d5)和全空(如p0和d0)狀態(tài)時,體系的能量較低,原子較穩(wěn)定。規(guī)律總結(jié)多電子原子中,原子軌道能量的高低存在以下規(guī)律:相同能層上原子軌道能量的高低:nsnpndnf。,2019/12/17,形狀相同的原子軌道能量的高低:1s2s3s4s同一能層內(nèi)形狀相同而伸展方向不同的原子軌道的能量相等,如2px、2py、2pz軌道的能量相等。2基態(tài)原子中電子在原子軌道上的排布順序:基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序如圖所示。它表示隨著原子序數(shù)的遞增,基態(tài)原子的核外電子按照箭頭的方向依次排布在各原子軌道上:1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s這是從實驗得到的一般規(guī)律,適用于大多數(shù)基態(tài)原子的核外電子排布。,2019/12/17,2019/12/17,3基態(tài)原子核外電子排布的表示方法(1)原子結(jié)構(gòu)示意圖(或稱原子結(jié)構(gòu)簡圖)可表示核外電子分層排布和核內(nèi)質(zhì)子數(shù),如O:。(2)電子式在元素符號周圍用“”或“”表示原子最外層電子數(shù)目的式子,如,2019/12/17,(3)電子排布式用數(shù)字在能級符號右上角表明該能級上排布的電子數(shù),如K:1s22s22p63s23p64s1。為了避免電子排布式書寫過于繁瑣,把內(nèi)層電子達到稀有氣體元素原子結(jié)構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體的元素符號外加方括號表示,如K:Ar4s1。,2019/12/17,(4)電子排布圖(軌道表示式)每個方框代表一個原子軌道,每個箭頭代表一個電子,如氧元素基態(tài)原子的電子排布如圖所示:,2019/12/17,誤區(qū)警示在書寫基態(tài)原子的電子排布圖時,常出現(xiàn)以下幾種錯誤:當(dāng)出現(xiàn)d軌道時,雖然電子按ns、(n1)d、np順序填充,但在書寫電子排布式時,仍把(n1)d放在ns前。例如:Fe:1s22s22p63s23p63d64s2,正確;Fe:1s22s22p63s23p64s23d6,錯誤。,2019/12/17,教學(xué)目標(biāo),1、進一步認識周期表中原子結(jié)構(gòu)和位置、價態(tài)、元素數(shù)目等之間的關(guān)系。2、知道外圍電子排布和價電子層的涵義。3、認識周期表中各區(qū)、周期、族元素的原子核外電子排布的規(guī)律。4、知道周期表中各區(qū)、周期、族元素的原子結(jié)構(gòu)和位置間的關(guān)系。5、掌握原子半徑的變化規(guī)律。6、能說出元素電離能的涵義,能應(yīng)用元素的電離能說明元素的某些性質(zhì)。,2019/12/17,7、進一步形成有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本觀念,初步認識物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系。8、認識主族元素電離能的變化與核外電子排布的關(guān)系。9、認識原子結(jié)構(gòu)與元素周期系的關(guān)系,了解元素周期系的應(yīng)用價值。10、能說出元素電負性的涵義,能應(yīng)用元素的電負性說明元素的某些性質(zhì)。11、能根據(jù)元素的電負性資料,解釋元素的“對角線”規(guī)則,列舉實例予以說明。12、能從物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的視角解釋一些化學(xué)現(xiàn)象,預(yù)測物質(zhì)的有關(guān)性質(zhì)。13、進一步認識物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系,提高分析問題和解決問題的能力。,2019/12/17,一、元素周期表的結(jié)構(gòu),周期,短周期,長周期,第1周期:2種元素,第2周期:8種元素,第3周期:8種元素,第4周期:18種元素,第5周期:18種元素,第6周期:32種元素,不完全周期,第7周期:26種元素,鑭57La镥71Lu共15種元素稱鑭系元素,錒89Ac鐒103Lr共15種元素稱錒系元素,周期序數(shù)=電子層數(shù)(能層數(shù)),(橫行),族,主族:,副族:,A,A,A,A,A,A,A,第VIII族:,稀有氣體元素,主族序數(shù)=最外層電子數(shù)=價電子數(shù)=最高正價數(shù),(縱行),零族:,共七個主族,B,B,B,B,B,B,B,共七個副族,三個縱行(8、9、10),位于B與B中間,一、元素周期表的結(jié)構(gòu),復(fù)習(xí)回憶,2019/12/17,原子半徑:電離能:第一電離能:。電離能反映了不同元素的原子失電子的難易,同時也與元素的金屬性密切相關(guān)。每個周期的第一個元素第一電離能最最后一個元素的第一電離能最。同族元素從上至下,元素的第一電離能逐漸。,原子半徑電離能,2019/12/17,電負性:用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小。以氟的電負性為4.0,鋰的電負性為1.0作為相對標(biāo)準(zhǔn),得出了各元素的電負性。電負性的大小也可以作為判斷金屬性和非金屬性強弱的尺度,金屬的電負性一般小于1.8,非金屬的電負性一般大于1.8,而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”電負性的電負性在1.8左右。它們既有金屬性,又有非金屬性。對角線規(guī)則:元素周期表中各周期最多容納的元素數(shù)目分別為:2、8、8、18、18、32、32、50,電負性對角線規(guī)則,2019/12/17,除ds區(qū)外,區(qū)的名稱來自按構(gòu)造原理最后填入的電子的能級的符號。,2019/12/17,練習(xí),1、以下能級符號不正確的是:A5sB4dC3fD6p2、下列各原子或離子的電子排布式正確的是AF1s22s22p7BNa+1s22s22p6CFeDAl3+1s22s22p63s23、下列核外電子排布屬于基態(tài)的是AC1s22s12p3BC1s22s22p2CFe1s22s22p63s23p63d64s2DMg1s22s22p63s13p14、下列原子結(jié)構(gòu)與洪特規(guī)則有關(guān)的是ACu原子的外圍電子排布是3d104s1而不是3d94s2。BS原子的價電子排布是3s23p4而不是3s13p5。CFe原子的外圍電子排布是3d64s2而不是3d8。DN原子的最外層有3個未成對電子,且自旋方向相同。,2019/12/17,5、氫原子的電子云圖中小黑點表示的是A個小黑點表示一個電子黑點的多少表示電子個數(shù)的多少表示電子運動的軌跡表示電子在核外空間出現(xiàn)機會的多少、仔細研究構(gòu)造原理,得出ns、np、(n-1)d、(n-2)f能級的高低順序是:,這與元素周期表中每個周期所容納的元素個數(shù)有何關(guān)系?,練習(xí),2019/12/17,電子層數(shù):相同條件下,電子層數(shù)越多,半徑越大。,核電荷數(shù):相同條件下,核電荷數(shù)越多,半徑越小。核外電子數(shù):核電荷數(shù)相同條件下,核外電子數(shù)越多,半徑越大。,1、同周期元素的原子半徑隨核電荷數(shù)的增大而減小(稀有氣體除外)如:NaMgAlSiPSCl.2、同主族元素的原子半徑隨核電荷數(shù)的增大而增大。如:LiNa+Mg2+Al3+5、同一元素不同價態(tài)的微粒半徑,價態(tài)越高離子半徑越小。如FeFe2+Fe3+,微粒半徑的比較,判斷的依據(jù),具體規(guī)律,2019/12/17,金屬性強弱,非金屬性強弱,與水反應(yīng)置換氫的難易最高價氧化物的水化物堿性強弱單質(zhì)的還原性或離子的氧化性(電解中在陰極上得電子的先后)互相置換反應(yīng)原電池反應(yīng)中正負極,與H2化合的難易及氫化物的穩(wěn)定性最高價氧化物的水化物酸性強弱單質(zhì)的氧化性或離子的還原性互相置換反應(yīng),判斷依據(jù),元素的金屬性與非金屬性,2019/12/17,、同周期元素的金屬性,隨荷電荷數(shù)的增加而減小,如:NaMgAl;非金屬性,隨荷電荷數(shù)的增加而增大,如:SiClBrI。、金屬活動性順序表:KCaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu,規(guī)律:,元素的金屬性與非金屬性,2019/12/17,1、某元素原子的核電荷數(shù)是電子層數(shù)的5倍,其質(zhì)子數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍,該元素基態(tài)原子的電子排布式。2、寫出下列元素的電子排布式:AlCuFeK寫出下列元素的外圍電子排布式:ClCaZnCr3、試用有關(guān)理論解釋Cu元素原子的外圍電子排布是3d104s1而不是3d94s2,簡述其理由。,練習(xí),2019/12/17,2019/12/17,比較:(1)微粒半徑:Mg2+,Na+,F-(2)第一電離能:Na,Mg,K(3)電負性:F,S,O(4)熱穩(wěn)定性:HF,HCl,HBr,HI(5)酸性:H2SO4,HClO4,H3PO4,H2CO3,2019/12/17,4、一些氣態(tài)原子失去核外不同電子所需的能量(kj.mol-1),(1)為什么鋰原子失去第二個電子所需能量遠大于失去第一個電子所需能量?(2)X元素的硫酸鹽的化學(xué)式為。(3)Y是周期表中族元素。,- 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