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(jì)奧賽結(jié)構(gòu)化學(xué)題的解題思路和教學(xué)設(shè)計(jì),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(shí)歸納,2019/12/17,本章知識(shí)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(jí),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(fù)性,對(duì)角線規(guī)則,各周期元素?cái)?shù)目,周期表中元素的分區(qū),電子排布式原子實(shí)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(shí)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(jí)、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(diǎn)：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(kāi)始，該能層的ns與np能級(jí)之間插入了(n-1)層的d能級(jí)，第六能層開(kāi)始還插入（n-2）f，其能量關(guān)系是：ns＜（n-2）f＜（n-1）d＜np核外電子排布的表示方法：,2019/12/17,①能量最低理②泡利原理（電子的自旋）③洪特規(guī)則電子按這一能級(jí)順序填充，填滿一個(gè)能級(jí)再填一個(gè)新能級(jí)，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(guò)8個(gè)電子，次外層最多不超過(guò)18個(gè)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(huì)躍到較高能級(jí)，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(yùn)動(dòng)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(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為一個(gè)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(wèn)習(xí)題思考幾個(gè)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(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)。(2)泡利原理：每個(gè)原子軌道最多只能容納2個(gè)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(jí)的不同軌道時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)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(duì)于構(gòu)造原理有1個(gè)電子的偏差。因?yàn)槟芰肯嗤脑榆壍涝谌錆M(如p6和d10)、半充滿(如p3和d5)和全空(如p0和d0)狀態(tài)時(shí)，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：①相同能層上原子軌道能量的高低：ns＜np＜nd＜nf。,2019/12/17,②形狀相同的原子軌道能量的高低：1s＜2s＜3s＜4s……③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(shí)驗(yàn)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(jiǎn)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(hào)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①用數(shù)字在能級(jí)符號(hào)右上角表明該能級(jí)上排布的電子數(shù)，如K：1s22s22p63s23p64s1。②為了避免電子排布式書寫過(guò)于繁瑣，把內(nèi)層電子達(dá)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(hào)外加方括號(hào)表示，如K：[Ar]4s1。,2019/12/17,(4)電子排布圖(軌道表示式)每個(gè)方框代表一個(gè)原子軌道，每個(gè)箭頭代表一個(gè)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①在書寫基態(tài)原子的電子排布圖時(shí)，常出現(xiàn)以下幾種錯(cuò)誤：②當(dāng)出現(xiàn)d軌道時(shí)，雖然電子按ns、(n－1)d、np順序填充，但在書寫電子排布式時(shí)，仍把(n－1)d放在ns前。例如：Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，正確；Fe：1s22s22p63s23p64s23d6，錯(cuò)誤。,2019/12/17,教學(xué)目標(biāo),1、進(jìn)一步認(rèn)識(shí)周期表中原子結(jié)構(gòu)和位置、價(jià)態(tài)、元素?cái)?shù)目等之間的關(guān)系。2、知道外圍電子排布和價(jià)電子層的涵義。3、認(rèn)識(shí)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(shuō)出元素電離能的涵義，能應(yīng)用元素的電離能說(shuō)明元素的某些性質(zhì)。,2019/12/17,7、進(jìn)一步形成有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本觀念，初步認(rèn)識(shí)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系。8、認(rèn)識(shí)主族元素電離能的變化與核外電子排布的關(guān)系。9、認(rèn)識(shí)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(jià)值。10、能說(shuō)出元素電負(fù)性的涵義，能應(yīng)用元素的電負(fù)性說(shuō)明元素的某些性質(zhì)。11、能根據(jù)元素的電負(fù)性資料，解釋元素的“對(duì)角線”規(guī)則，列舉實(shí)例予以說(shuō)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(cè)物質(zhì)的有關(guān)性質(zhì)。13、進(jìn)一步認(rèn)識(shí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。,2019/12/17,一、元素周期表的結(jié)構(gòu),周期,短周期,長(zhǎng)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：,ⅠA,ⅡA,ⅢA,ⅣA,ⅤA,ⅥA,ⅦA,第VIII族：,稀有氣體元素,主族序數(shù)=最外層電子數(shù)=價(jià)電子數(shù)=最高正價(jià)數(shù),（縱行）,,零族：,共七個(gè)主族,ⅠB,ⅡB,ⅢB,ⅣB,ⅤB,ⅥB,ⅦB,共七個(gè)副族,三個(gè)縱行(8、9、10），位于ⅦB與ⅠB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(shí)也與元素的金屬性密切相關(guān)。每個(gè)周期的第一個(gè)元素第一電離能最最后一個(gè)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(fù)性：用來(lái)描述不同元素的原子對(duì)鍵合電子吸引力的大小。以氟的電負(fù)性為4.0，鋰的電負(fù)性為1.0作為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn),得出了各元素的電負(fù)性。電負(fù)性的大小也可以作為判斷金屬性和非金屬性強(qiáng)弱的尺度，金屬的電負(fù)性一般小于1.8，非金屬的電負(fù)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(fù)性的電負(fù)性在1.8左右。它們既有金屬性，又有非金屬性。對(duì)角線規(guī)則：元素周期表中各周期最多容納的元素?cái)?shù)目分別為：2、8、8、18、18、32、32、50,電負(fù)性對(duì)角線規(guī)則,2019/12/17,除ds區(qū)外，區(qū)的名稱來(lái)自按構(gòu)造原理最后填入的電子的能級(jí)的符號(hào)。,,2019/12/17,練習(xí),1、以下能級(jí)符號(hào)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(jià)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(gè)未成對(duì)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(diǎn)表示的是A１個(gè)小黑點(diǎn)表示１一個(gè)電子Ｂ黑點(diǎn)的多少表示電子個(gè)數(shù)的多少Ｃ表示電子運(yùn)動(dòng)的軌跡Ｄ表示電子在核外空間出現(xiàn)機(jī)會(huì)的多少６、仔細(xì)研究構(gòu)造原理，得出ns、np、(n-1)d、(n-2)f能級(jí)的高低順序是：，這與元素周期表中每個(gè)周期所容納的元素個(gè)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：Na>Mg>Al>Si>P>S>Cl.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(jià)態(tài)的微粒半徑，價(jià)態(tài)越高離子半徑越小。如Fe>Fe2+>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(qiáng)弱,非金屬性強(qiáng)弱,,①與水反應(yīng)置換氫的難易②最高價(jià)氧化物的水化物堿性強(qiáng)弱③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）④互相置換反應(yīng)⑤原電池反應(yīng)中正負(fù)極,①與H2化合的難易及氫化物的穩(wěn)定性②最高價(jià)氧化物的水化物酸性強(qiáng)弱③單質(zhì)的氧化性或離子的還原性④互相置換反應(yīng),判斷依據(jù),,,元素的金屬性與非金屬性,2019/12/17,①、同周期元素的金屬性，隨荷電荷數(shù)的增加而減小，如：Na>Mg>Al;非金屬性，隨荷電荷數(shù)的增加而增大，如：SiCl>Br>I。③、金屬活動(dòng)性順序表：K>Ca>Mg>Al>Zn>Fe>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>Au,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(jiǎn)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(fù)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(gè)電子所需能量遠(yuǎn)大于失去第一個(gè)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。,