物质结构复习省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

1 1。物质结构探索历程与研究价值物质结构探索历程与研究价值(专题专题1 1与与5)5)专题专题1 1 揭示物质结构奥秘（绪言）揭示物质结构奥秘（绪言）从人类探索性质结构从人类探索性质结构历程历程中了解人类研究物中了解人类研究物质结构惯用质结构惯用方法（方法（理论研究、试验研究、假说、理论研究、试验研究、假说、模型等）、取得进展缘由。模型等）、取得进展缘由。了解人类研究物质结构，所取得结果在科了解人类研究物质结构，所取得结果在科学发展和社会进步中主动学发展和社会进步中主动作用作用，激发对，激发对“物质物质结构与性质结构与性质”学习自主性和主动性。学习自主性和主动性。教学内容分析教学内容分析第1页编写编写思绪思绪创设问题创设问题情景情景你是否想过：物质是由什么你是否想过：物质是由什么组成？为何物质会发生改变？为组成？为何物质会发生改变？为何不一样物质含有不一样性能？何不一样物质含有不一样性能？怎样才能取得优异性能新物质？怎样才能取得优异性能新物质？从探索历程了解从探索历程了解研究方法研究方法原子分子论元素周期律原子分子论元素周期律碳价键量子力学碳价键量子力学假说法假说法经验归纳法经验归纳法试验验证法试验验证法了解研究结果作用了解研究结果作用激发学习激发学习兴趣兴趣合成化学生命科学合成化学生命科学第2页从物质结构研究历程，了解化学科学发展：18 道尔顿原子学说 18 分子概念 1860年 确立原子分子论 1869年 发觉元素周期律 19 汤姆逊模型 1911 卢瑟福模型 1913 玻尔分层排布模型 19世纪中叶 碳键与有机化合物分子结构研究 19世纪末20 世纪初 微观粒子波粒二象性 量子力学模型（原子轨道）物质结构研究几个主要历程物质结构研究几个主要历程第3页专题专题5 5物质结构探索无止境物质结构探索无止境1研究物质结构与性能关系研究物质结构与性能关系2研究化学反应量子力学理论研究化学反应量子力学理论3硕士命现象化学机硕士命现象化学机了了解解人人类类探探索索物物质质结结构构价价值值，认认同同“物质结构探索是无止境物质结构探索是无止境”观点。观点。认识在分子等层次研究物质意义。认识在分子等层次研究物质意义。深深入入激激发发学学习习化化学学兴兴趣趣，树树立立从从事事化化学学化工研究志向。化工研究志向。#第4页 2 2。从三个层次认识物质结构与性质关系。从三个层次认识物质结构与性质关系(专题专题2-4)2-4)内容内容 结构知识结构知识 性质知识性质知识 结构性质关系结构性质关系 原子结原子结构与元构与元素性质素性质原子结构模型演变，主族元素核外电子排布规律、结构示意图 元素性质（金属性、非金属性、主要化合价、成键类型）周期性改变详细表现与规律性质周期性改变本质；主族元素原子结构、（非）金属性、主要化合价、成键类型判断微粒间微粒间作用力作用力与物质与物质性质性质三种化学键本质、形成条件与类型、键强弱，离子半径与电荷数，共价分子空间结构及其表示，分子间作用力特征共价分子热稳定性、分子空间构型、分子极性，价键类型、强弱对物质热稳定性、分子空间结构影响；分子间作用力大小对分子晶体对性质影响晶体结晶体结构与物构与物质性质质性质四种晶体结构组成微粒、作用力类型四种晶体结构性质特点晶体结构对物质导电性、熔沸点、硬度等物理性质影响第5页了解并能描述了解并能描述元素原子核外电子运动元素原子核外电子运动状态状态（电子（电子云、原子轨道）云、原子轨道）、排布规律、排布规律了解原子核外电子了解原子核外电子运动运动。了解了解s、p原子轨道原子轨道形状。形状。认识并能说明描述认识并能说明描述不一样元素（不一样元素（1-361-36号元素，周号元素，周期表中各分区元素）原子结构改变规律（核外电子排期表中各分区元素）原子结构改变规律（核外电子排布周期性、第布周期性、第1 1电离能周期性）电离能周期性）认识并能描述认识并能描述元素电负性周期性元素电负性周期性 能能认识并能利用认识并能利用上述知识说明、解释元素金属性、上述知识说明、解释元素金属性、非金属性差异、形成化学键类型、对成键电子吸引力非金属性差异、形成化学键类型、对成键电子吸引力（1）从原子结构知识认识为何元素组成是决定物质性从原子结构知识认识为何元素组成是决定物质性质主要原因质主要原因第6页编写思绪编写思绪原子结构原子结构从学生已经有经验出发让学生经过学习活从学生已经有经验出发让学生经过学习活动建构知识帮助学生了解知识应用动建构知识帮助学生了解知识应用原子模型：行星模型玻尔模型原子模型：行星模型玻尔模型量子力学模型（统计方法、测不准原理、量子力学模型（统计方法、测不准原理、互补原理）互补原理）电子运动状态与排布：原子轨道电子运动状态与排布：原子轨道电子在核外填充与排布电子在核外填充与排布原子核外电子排布原子半径原子核外电子排布原子半径第一电离能第一电离能化合价化合价电负性电负性金属性和非金属性金属性和非金属性元素性质元素性质（周期性（周期性改变）改变）决定第7页原子轨道原子轨道 玻尔认为，原子核外电子在原子玻尔认为，原子核外电子在原子核外一系列稳定轨道上运动。核外一系列稳定轨道上运动。量子力学用量子力学用原子轨道原子轨道描述原子中描述原子中单个电子空间运动状态。每个原子轨单个电子空间运动状态。每个原子轨道由道由3 3个量子数（个量子数（n n、l l、m m）来描述。）来描述。原子轨道示意图表示电子在核外原子轨道示意图表示电子在核外运动主要区域。运动主要区域。1s（1个轨道）3p（3px 3py 3pz 3个轨道 4d（5个轨道）n=1n=1，l=0 l=0，m=0m=0n=3n=3，l=1l=1，m=0 m=0、+1+1、-1-1n=4n=4、l=2 m=0l=2 m=0、+1+1、-1-1、+2+2、-2-2原子轨道描述（举例）原子轨道描述（举例）原子轨道示意图原子轨道示意图第8页能级交织能级交织ns(n-2)f(n-1)dnp 原子核外电子排布是原子核外电子排布是以试验事实为依据。以试验事实为依据。价价电子在外层分布时存在能电子在外层分布时存在能级交织。它是多电子体系级交织。它是多电子体系电子相互作用（排斥）结电子相互作用（排斥）结果。果。轨道能量差值与核轨道能量差值与核电荷数大小相关。电荷数大小相关。电子填充次序与原子电子填充次序与原子失去电子次序不一样。失去电子次序不一样。4s3d4p5S4d4p6s4f5d6p第9页1-361-36号元素电子填充号元素电子填充1-181-18号（各电子层可填充最多电子号（各电子层可填充最多电子数数-2n-2n2 2；各能级可填充最多电子各能级可填充最多电子数数2(2l+1)2(2l+1)）1s 1s1 1-1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 6 19-3619-36号（能级交织与洪特规则）号（能级交织与洪特规则）1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 6 4s4s1 1-1s-1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 6 3d3d10104s4s2 23p3p6 6 Cr 1sCr 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 6 3d3d5 5 4s 4s1 1 Cu 1s Cu 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 6 3d3d1010 4s 4s1 1FeFe原子轨道能级和核原子轨道能级和核外电子排布外电子排布1s22s22p63s23p63d64s2电子在原子轨道上填充和排布电子在原子轨道上填充和排布知道应用排布标准（能量最低原理、泡利不相容原理、洪特知道应用排布标准（能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则）和基态原子原子轨道能级高低书写电子排布式。规则）和基态原子原子轨道能级高低书写电子排布式。外围电子排布式外围电子排布式3d64s2第10页电离能及应用电离能及应用M M（g)eg)e-=M=M+(g)(g)H=IH=I1 1 电离能是原子核外电子分层电离能是原子核外电子分层排布试验验证。第一电离能可衡排布试验验证。第一电离能可衡量元素原子失去量元素原子失去1 1个电子难易程度。个电子难易程度。值越小，元素金属性越强。（注值越小，元素金属性越强。（注意区分气态原子金属性与金属活意区分气态原子金属性与金属活动性动性-固体金属单质金属性）固体金属单质金属性）第一电离能呈周期性改变。第一电离能呈周期性改变。是原子核外电子排布周期性改变是原子核外电子排布周期性改变必定结果。当电子在原子轨道上必定结果。当电子在原子轨道上呈全空、全满、半满时第一电离呈全空、全满、半满时第一电离能较大。能较大。第11页 判别元素金属性、非金属性强弱判别元素金属性、非金属性强弱 普普通通说说，金金属属元元素素电电负负性性在在2.02.0以以下下,非非金金属属元元素素电电负负性性在在2.02.0以上。元素电负性呈周期性改变。以上。元素电负性呈周期性改变。电负性及其应用电负性及其应用电负性周期性改变电负性周期性改变 鲍林首先用电负性衡量鲍林首先用电负性衡量元素在化合物中吸引电子能元素在化合物中吸引电子能力。今后不一样科学家提出力。今后不一样科学家提出度量元素电负性不一样标度。度量元素电负性不一样标度。如，除鲍林提出标度外，还如，除鲍林提出标度外，还有以元素电离能和电子亲合有以元素电离能和电子亲合能平均值来度量，依据查对能平均值来度量，依据查对电子静电引力计算电负性等。电子静电引力计算电负性等。结合其它键参数判别化学键型结合其它键参数判别化学键型 电负性相差较大（电负性相差较大（x1.7)x1.7)两种元素两种元素原子结合形成化合物，原子结合形成化合物，通常形成离子键。通常形成离子键。电负性相差较小（电负性相差较小（xx1.7)1.7)两种元素原子两种元素原子结合形成化合物，通常形成共价键，且电结合形成化合物，通常形成共价键，且电负性不相等元素原子间普通形成极性共价负性不相等元素原子间普通形成极性共价健。健。第12页专题专题3微微粒间作用力粒间作用力与物质性质与物质性质第第1 1单单元元 金金属属键键 金金属晶体属晶体 第第2 2单元单元 离子键离子键 离离子晶体子晶体第第3 3单元单元 共价键共价键 原子晶体原子晶体第第4 4单单元元 分分子间作用力子间作用力1 1金金属属键键与与金金属属特特征征（交交流流与与讨讨论论：影影响响金金属属键键原原因因；了了解解金金属属特特征征 2 2金金属属晶晶体体（活活动动与与探探究究：认认识金属晶体密堆积）识金属晶体密堆积）1 1离子键形成离子键形成 2 2离子晶体离子晶体（交流与讨论：离子（交流与讨论：离子晶体晶格能与其物理性质关系）（晶体晶格能与其物理性质关系）（拓展视野：离子晶体中拓展视野：离子晶体中离子配位数）离子配位数）1共共价价键键形形成成（价价键键理理论论、键键和和键键等等）2共共价价键键类类型型3共共价价键键键键能能与与化化学学反反应应热热（问问题题处处理理：利利用用共共价价键键键键能能计计算算化化学学反反应应热热）4原原子子晶晶体体整整理与归纳：比较理与归纳：比较三种化学键三种化学键1 1范德华力范德华力（交流与讨论：以卤素单质、卤化氢熔、沸交流与讨论：以卤素单质、卤化氢熔、沸点改变规律为例认识范德华力对物质性质影响）点改变规律为例认识范德华力对物质性质影响）2 2氢键氢键形成形成(分子间、分子内氢键分子间、分子内氢键)交流与讨论：以氨、交流与讨论：以氨、氟化氢、邻（对）羟基苯甲酸、羟基苯甲酸性质为例讨论氢氟化氢、邻（对）羟基苯甲酸、羟基苯甲酸性质为例讨论氢键对物质性质影响键对物质性质影响 3 3分子晶体分子晶体 整理与整理与归纳：比较归纳：比较四种类型晶体四种类型晶体第13页了解了解并能描述三种化学键形成与三类晶体特点，能说明晶并能描述三种化学键形成与三类晶体特点，能说明晶体中体中化学键类型对晶体性质决定化学键类型对晶体性质决定作用；作用；认识说明认识说明金属晶体密堆积金属晶体密堆积，了解了解晶胞与晶体晶胞与晶体关系关系；了解什么是离子晶体了解什么是离子晶体晶格能晶格能，了解它与离子晶体性质关系，了解它与离子晶体性质关系，能应用能应用晶格能说明物质一些性质，了解晶格能说明物质一些性质，了解怎样怎样利用晶胞结构模型利用晶胞结构模型说明晶体组成说明晶体组成；认识认识共价键类型共价键类型（、键、极性键、非极性键）键、极性键、非极性键）能从成能从成键原子核外电子排布特点分析键原子核外电子排布特点分析共价键共价键方向性、饱和性、共价分方向性、饱和性、共价分子组成与键型，子组成与键型，能能利用共价键参数说明利用共价键参数说明共价键稳定性共价键稳定性；了解原了解原子晶体熔点、硬度与其结构关系；系统认识子晶体熔点、硬度与其结构关系；系统认识三种化学键本质、三种化学键本质、影响键强弱原因、影响键强弱原因、是否有方向性、饱和性是否有方向性、饱和性；了解两种常见分子间作用力及其对物质性质影响；了解两种常见分子间作用力及其对物质性质影响；比较四类晶体结构与性质特点比较四类晶体结构与性质特点 。中心内容：微粒间作用力类型与物质性质关系中心内容：微粒间作用力类型与物质性质关系第14页编写编写思绪思绪金属金属金属键、金属键强弱金属晶体金属原子在晶体中堆积方式晶体物理性质特晶体物理性质特点（金属原子化点（金属原子化热）热）离子化离子化合物合物离子键形成、特点离子晶体 离子晶体晶格能、晶胞晶体物理性质特晶体物理性质特点（晶格能）点（晶格能）共价化共价化合物、合物、共价分共价分子子共价健形成共价键类型共价键键能键长 原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体晶体物理性质特点 （共价化合物稳 定性与反应热）分子分子分子间作用力（范德华力、氢键形成）分子晶体分子晶体晶体物理性质特点（氢键对物质性质影响）学习情景学习情景作用力作用力物质性质物质性质晶体结构晶体结构第15页认识共价键类型认识共价键类型 键与键与 键键杂化杂化键键极性键与非极性键极性键与非极性键（含义、判断与推测（含义、判断与推测方法）方法）第16页拓展视野：拓展视野：三种分子间作三种分子间作用力用力-帮助学帮助学生认识分子间生认识分子间作用力存在原作用力存在原因和普遍性因和普遍性+-取向力取向力诱导力诱导力色散力色散力范德华力范德华力 联络实例认识存在意义、与化学键区分、作用大小对联络实例认识存在意义、与化学键区分、作用大小对物质性质影响物质性质影响 共价分子为何能够以凝聚态存在？共价分子为何能够以凝聚态存在？NaCl HClNaCl HCl熔点熔点（801801、-112-112）为何差异大？卤素单质常温下存在状态）为何差异大？卤素单质常温下存在状态差异原因。干冰融化与差异原因。干冰融化与COCO2 2分解难易。为何氡在水中溶解分解难易。为何氡在水中溶解度（度（230cm230cm3 3LL-1-1）比其它稀有气体大？）比其它稀有气体大？第17页氢键与物质性质氢键与物质性质对物质熔点和沸点影响对物质熔点和沸点影响氢键对物质溶解度影氢键对物质溶解度影响响氢键对酸性影响氢键对酸性影响水独特征质水独特征质-沸点反常升高、冰密度小于水、水密度在沸点反常升高、冰密度小于水、水密度在4 4 0 0C C最大最大 DNA DNA双螺旋结构中氢键双螺旋结构中氢键认识氢键存在，了解氢键形成，从详细事例认识认识氢键存在，了解氢键形成，从详细事例认识氢键对氢键对物质性质影响物质性质影响第18页氢键形成氢键形成 当分子中当分子中H H和电负性大、半径小有孤对电子元素和电负性大、半径小有孤对电子元素(F,O,N)(F,O,N)结合时，共用电子对强烈偏向电负性大原子一结合时，共用电子对强烈偏向电负性大原子一侧，几乎裸露侧，几乎裸露H H原子核能够与分子中另一个电负性大、原子核能够与分子中另一个电负性大、半径小原子产生吸引作用，形成氢键。所以，在这种半径小原子产生吸引作用，形成氢键。所以，在这种情况下，情况下，一个氢原子是被两个原子强有力地吸引着，一个氢原子是被两个原子强有力地吸引着，能够把氢键看作是在两个原子之间键，可表示为能够把氢键看作是在两个原子之间键，可表示为X-X-HYHY 。氢键是一个弱键，键能在氢键是一个弱键，键能在2-10kcal/mol2-10kcal/mol范围，因范围，因为键能小，它在形成和分离时所需活化能也很小，尤为键能小，它在形成和分离时所需活化能也很小，尤其适合在常温下反应其适合在常温下反应.氢键能使蛋白质分子限制在它氢键能使蛋白质分子限制在它天然构型上。天然构型上。第19页 在氢键中，氢原子总是比较靠近两个原子中一个，在氢键中，氢原子总是比较靠近两个原子中一个，比如冰晶体中，质子离一个氧原子距离为比如冰晶体中，质子离一个氧原子距离为100pm100pm，离另，离另一个氧原子为一个氧原子为176pm176pm。形成氢键物质物理性质，如沸点、。形成氢键物质物理性质，如沸点、熔点会发生显著改变熔点会发生显著改变-由此得出结论，由此得出结论，HF HF、NHNH3 3、H H2 2O O晶体中氢键在熔化时一部分被破坏，还有一部分（超晶体中氢键在熔化时一部分被破坏，还有一部分（超出半数）还留在液体中，最终汽化时才破坏。只有出半数）还留在液体中，最终汽化时才破坏。只有HFHF中氢键尤其强，在蒸汽中仍有部分聚合体。中氢键尤其强，在蒸汽中仍有部分聚合体。有些液态物质如有些液态物质如NHNH3 3、H H2 2O O，观察到反常高介电常数，观察到反常高介电常数，可归结为氢键产生连续聚合作用。可归结为氢键产生连续聚合作用。第20页 氢键特点氢键特点 键长特殊键长特殊 297pm 297pm 键能小键能小 E E 28kJ/mol)28kJ/mol)含有饱和性和方向性含有饱和性和方向性 不但同种分子不但同种分子间可形成氢键，不间可形成氢键，不一样种分子间也能一样种分子间也能够形成氢键。如够形成氢键。如NHNH3 3和和H H2 2O O间氢键。间氢键。第21页除了除了HFHF、H H2 2O O、NHNH3 3 有有分子间氢键分子间氢键外，在有机羧酸、外，在有机羧酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有氢键存在。比如：甲醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有氢键存在。比如：甲酸、乙酸靠氢键形成二聚体。酸、乙酸靠氢键形成二聚体。HCOOHHOOHC除了分子间氢键外，还有除了分子间氢键外，还有分子分子内氢键内氢键。比如，。比如，邻硝基苯酚、邻羟邻硝基苯酚、邻羟基苯甲酸、基苯甲酸、NaHCO3NaHCO3晶体、晶体、硝酸等。硝硝酸等。硝酸分子内氢键酸分子内氢键使其熔、沸点较低。使其熔、沸点较低。第22页尿素氢键尿素氢键 尿素尿素CO(NHCO(NH2 2)2 2有两个有两个N N和一个羰基氧原子和一个羰基氧原子,每个每个N N与与另一个尿素分子氢形成一个另一个尿素分子氢形成一个氢键氢键,氧也可形成一个氢键氧也可形成一个氢键,共可形成三个氢键。共可形成三个氢键。这使得它熔点比分子量这使得它熔点比分子量相近醋酸、硝酸高。相近醋酸、硝酸高。第23页