化學(xué)選修三教材完全解讀

第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)【科學(xué)探究】每個(gè)原子軌道里最多只能容納2個(gè)電子。當(dāng)電子排布在同一能級(jí)時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)不同的軌道而且自旋方向相同。【學(xué)與問】原子核外電子的每一個(gè)能層最多可容納的電子數(shù)為2n2。每個(gè)能層所具有的能級(jí)數(shù)等于能層的序數(shù)（n）。英文字母相同的不同能級(jí)中所容納的最多電子數(shù)相同?！舅伎寂c交流】銅、銀、金的外圍電子排布不符合構(gòu)造原理。符號(hào)［Ne］表示Na的內(nèi)層電子排布與稀有氣體元素Ne的核外電子排布相同。O：［He］2s22p4Si：［Ne］3s23p2Fe：［Ne］3s23p63d64s2或［Ar］3d64s2四、習(xí)題參考答案1.A、D2.D3.B4.C5.C6.C是Mg的基態(tài)原子的電子排布式，而A、B、D都不是基態(tài)原子的電子排布。7.第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)【科學(xué)探究1】元素周期表共有7個(gè)周期，每個(gè)周期包括的元素?cái)?shù)目分別為：第一周期2種；第二周期8種；第三周期8種；第四周期18種；第五周期18種；第六周期32種；第七周期為不完全周期。每個(gè)周期開頭第一個(gè)元素的最外層電子的排布通式為ns1，結(jié)尾元素的最外層電子的排布通式為ns2np6。因?yàn)榈谝恢芷谠刂挥幸粋€(gè)1s能級(jí)，其結(jié)尾元素的電子排布式為1s2，跟其他周期的結(jié)尾元素的電子排布式不同。元素周期表共有18個(gè)縱列；每個(gè)縱列的價(jià)電子層的電子總數(shù)相等。s區(qū)有2個(gè)縱列，d區(qū)有8個(gè)縱列，p區(qū)有6個(gè)縱列；從元素的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)可以看出，s區(qū)、d區(qū)和ds區(qū)的元素在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)容易失去最外層電子及倒數(shù)第二層的d電子，呈現(xiàn)金屬性，所以s區(qū)、d區(qū)和ds區(qū)的元素都是金屬。元素周期表可分為主族、副族和0族；從教科書中圖1-16可知，副族元素（包括d區(qū)和ds區(qū)的元素）介于s區(qū)元素（主要是金屬元素）和p區(qū)（主要是非金屬元素）之間，處于由金屬元素向非金屬元素過渡的區(qū)域，因此，把副族元素又稱為過渡元素。這是由元素的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)和元素周期表中元素性質(zhì)遞變規(guī)律決定的，在元素周期表中，同周期元素從左到右非金屬性逐漸增強(qiáng)，金屬性逐漸減弱，同主族元素從上到下非金屬性逐漸減弱，金屬性逐漸增強(qiáng)，結(jié)果使元素周期表右上角三角區(qū)域內(nèi)的元素主要呈現(xiàn)出非金屬性。由于元素的金屬性和非金屬性之間并沒有嚴(yán)格的界線，處于非金屬三角區(qū)邊緣的元素既能表現(xiàn)出一定的非金屬性，又能表現(xiàn)出一定的金屬性，因此，這些元素常被稱為半金屬或準(zhǔn)金屬。【科學(xué)探究2】8.2.鋰和鎂在過量的氧氣中燃燒，不形成過氧化物，只生成正常氧化物；鈹和鋁的氫氧化物都是兩性氫氧化物；硼和硅的含氧酸酸性的強(qiáng)度很接近，都是弱酸。教科書上幾對(duì)處于對(duì)角的元素在性質(zhì)上相似，可以粗略認(rèn)為它們的電負(fù)性相近的緣故8.【學(xué)與問1】同周期的主族元素從左到右，元素最高化合價(jià)和最低化合價(jià)逐漸升高；金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)?！緦W(xué)與問2】同周期主族元素從左到右，原子半徑逐漸減小。其主要原因是由于核電荷數(shù)的增加使核對(duì)電子的引力增加而帶來原子半徑減小的趨勢(shì)大于增加電子后電子間斥力增大帶來原子半徑增大的趨勢(shì)。同主族元素從上到下，原子半徑逐漸增大。其主要原因是由于電子能層增加，電子間的斥力使原子的半徑增大?！緦W(xué)與問3】第一電離能越小，越易失電子，金屬的活潑性就越強(qiáng)。因此堿金屬元素的第一電離能越小，金屬的活潑性就越強(qiáng)。氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第一電離能（用I表示），從一價(jià)氣態(tài)基態(tài)正離子中再失去一個(gè)電子所需消耗的能量叫做第二電離能（用I1 2表示），依次類推，可得到I、I……同一種元素的逐級(jí)電離能的大小關(guān)系：I<I<I<……即一個(gè) 3 4 123原子的逐級(jí)電離能是逐漸增大的。這是因?yàn)殡S著電子的逐個(gè)失去，陽離子所帶的正電荷數(shù)越來越大，再要失去一個(gè)電子需克服的電性引力也越來越大，消耗的能量也越來越多。Na的I比I小很多，電離能差值很大，說明失去第一個(gè)電子比失去第二電子容易得多，所以Na 1 2容易失去一個(gè)電子形成＋1價(jià)離子；Mg的I和I相差不多，而I比I小很多，所以Mg容易失去 1 2 2 3兩個(gè)電子形成＋2價(jià)離子；Al的I、I、I相差不多，而I比I小很多，所以Al容易失去三個(gè)電子 1 2 3 3 4形成＋3價(jià)離子。四、習(xí)題參考答案能層數(shù)最外層電子數(shù)最外層電子數(shù)能層數(shù)堿金屬稀有氣體3.4.（1）三ⅦA1s22s22p63s23p5ClHClO4（2）四ⅡA1s22s22p63s23p64s2CaCa(OH)2復(fù)習(xí)題參考答案1.A2.A3.A4.B5.（1）NaKMgAlCOClBrArAr（2）NaOH（3）K>Na>Mg（4）H2O2H2O+2Na＝2NaOH+H2↑>（5）NaBr（6）186.CO2和SO2。7.X在第二周期ⅥA族，Y在第三周期ⅥA族；SO2和SO35.主族元素的核外電子排布復(fù)習(xí)題參考答案1.A2.A3.A4.B5.（1）NaKMgAlCOClBrArAr（2）NaOH（3）K>Na>Mg（4）H2O2H2O+2Na＝2NaOH+H2↑>（5）NaBr（6）186.CO2和SO2。7.X在第二周期ⅥA族，Y在第三周期ⅥA族；SO2和SO3元素的金屬性與非金屬性隨核電荷數(shù)遞增呈現(xiàn)周期性變化，在同一周期中，從左到右元素的金屬性遞減非金屬性遞增。例如，第三周期元素：根據(jù)Na、Mg、Al與水的反應(yīng)越來越困難，以及NaOH、Mg(OH)、Al(OH)堿性遞減，說明Na、Mg、Al的金屬性逐漸 2 3減弱；根據(jù)Si、P、S、Cl形成氫化物越來越容易，且生成的氫化物穩(wěn)定性依次增強(qiáng)，以及HSiO、HPO、HSO、HClO酸性遞增，說明Si、P、S、Cl的非金屬性逐漸增強(qiáng)。 2 3 3 4 2 4 4金屬元素越容易失電子，對(duì)鍵合電子的吸引能力越小，電負(fù)性越小，其金屬性越強(qiáng)；非金屬元素越容易得電子，對(duì)鍵合電子的吸引能力越大，電負(fù)性越大，其非金屬性越強(qiáng)；故可以用電負(fù)性來度量金屬性與非金屬性的強(qiáng)弱。元素原子的最外層電子數(shù)隨原子的核電荷數(shù)遞增呈現(xiàn)周期性的變化，由于原子的最外層電子數(shù)決定了元素的化合價(jià)，所以元素的化合價(jià)就會(huì)隨著原子的核電荷數(shù)遞增呈現(xiàn)周期性變化。*10.第八周期總共應(yīng)有50種元素。第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)共價(jià)鍵【科學(xué)探究】1.從表2-1的數(shù)據(jù)可知，N—H鍵、O—H鍵與H—F鍵的鍵能依次增大，意味著形成這些鍵時(shí)放出的能量依次增大，化學(xué)鍵越來越穩(wěn)定。所以N、O、F與H的反應(yīng)能力依次2 2 2 2增強(qiáng)。22.3.乙烷的分子中，有一個(gè)碳碳σ鍵和六個(gè)碳?xì)洇益I；乙烯分子中，有一個(gè)碳碳σ鍵和一個(gè)碳碳π鍵，還有四個(gè)碳?xì)洇益I；乙炔分子中有一個(gè)碳碳σ鍵和兩個(gè)碳碳π鍵，還有兩個(gè)碳?xì)洇益I?！緦W(xué)與問】四、習(xí)題參考答案2.氧原子最外層有6個(gè)電子，還差兩個(gè)電子達(dá)到e8-穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，氫原子只有一個(gè)電子，差一個(gè)電子達(dá)到e2-穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以一個(gè)氧原子只能與兩個(gè)氫原子成鍵，氫氣和氧氣化合生成的分子為H2O。.3二氧化碳的結(jié)構(gòu)為O=C=O，所以其分子中有兩個(gè)碳氧σ鍵和兩個(gè)碳氧π鍵。.4鍵能和鍵長(zhǎng)都是對(duì)共價(jià)鍵穩(wěn)定程度的描述，Cl2、Br2、I2的鍵能依次下降，鍵長(zhǎng)依次增大，表明Cl、Br2、I分子中的共價(jià)鍵的牢固程度依次減弱。5.鍵能數(shù)據(jù)表明，N≡N鍵能大于N—N鍵能的三倍，N≡N鍵能大于N—N鍵能的兩倍；而C=C鍵能卻小于C—C鍵能的三倍，C=C鍵能小于C—C鍵能的兩倍，說明乙烯和乙炔中的π鍵不牢固，容易被試劑進(jìn)攻，故易發(fā)生加成反應(yīng)。而氮分子中N≡N非常牢固，所以氮分子不易發(fā)生加成反應(yīng)。6.（注：此題的鍵長(zhǎng)數(shù)據(jù)和熱分解溫度，需要通過查閱課外資料獲得）第二節(jié)分子的立體結(jié)構(gòu)【科學(xué)探究】【思考與交流】【思考與交流】1.經(jīng)過計(jì)算可知：1molH2與1molCl2反應(yīng)生成2molHCl放熱184.9kJ，而molH12與molBr12反應(yīng)生成2molHBr放熱102.3kJ。顯然生成氯化氫放熱多，或者說溴化氫分子更容易發(fā)生熱分解。簡(jiǎn)言之，分子的鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，該分子越穩(wěn)定。

HCN中的C為sp雜化；CHO中的C為sp2雜化。2HCN分子中有2個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵，即C—H和C—N之間各有1個(gè)σ鍵，另外，C—N之間還有2個(gè)π鍵；甲醛分子中C—H之間有2個(gè)σ鍵，C—O之間有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵。注：陰影小球?yàn)楣聦?duì)電子對(duì)。四、習(xí)題參考答案1.2.2.【思考與交流】根據(jù)各分子或離子的電子式和結(jié)構(gòu)式，分析中心原子的孤對(duì)電子對(duì)數(shù)，依據(jù)中心原子連接的原子數(shù)和孤對(duì)電子對(duì)數(shù)，確定VSEPR模型如下表。碳原子采取sp2雜化，甲醛分子中有2個(gè)C—Hσ鍵，而C—O之間有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵。.4氫離子接受水分子中氧原子上的孤對(duì)電子以配位鍵形成H3O+，電子對(duì)給予體是H2O，接受體是H+。5.銀離子與氯離子形成難溶的氯化銀沉淀。加入氨水后，銀離子接受氨分子中氮原子給出的孤對(duì)電子以配位鍵形成［Ag（NH3）2］+，由于生成了可溶性的［Ag（NH3）2］+，繼續(xù)加入氨水時(shí)氯化銀就溶解了。甲醛分子的立體結(jié)構(gòu)：第三節(jié)分子的性質(zhì)1.極性分子：HCl非極性分子：H2O2Cl22.都是非極性分子3.極性分子：HCNH2ONH3CH3Cl非極性分子：CO2BF3CH4【思考與交流2】1.NH3為極性分子，CH4為非極性分子，而水是極性分子，根據(jù)“相似相溶”規(guī)則，NH3易溶于水，而CH4不易溶于水。并且NH與水之間還可形成氫鍵，使得NH更易溶于水。【思考與交流1】油漆是非極性分子，有機(jī)溶劑（如乙酸乙酯）也是非極性溶劑，而水為極性溶劑，根據(jù)“相似相溶”規(guī)則，應(yīng)當(dāng)用有機(jī)溶劑溶解油漆而不能用水溶解油漆。。實(shí)驗(yàn)表明碘在四氯化碳溶液中的溶解性較好。這是因?yàn)榈夂退穆然级际欠菢O性分子，非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑，而水是極性分子?！緦W(xué)與問】當(dāng)分子結(jié)構(gòu)相似時(shí)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大。因此，由于F～I(xiàn)的相對(duì)分子質(zhì)量逐 2 2漸增大，范德華力也逐漸增大，使F～I(xiàn)的熔、沸點(diǎn)越來越高。2 2三、習(xí)題參考答案水是角形分子，氫氧鍵為極性鍵，所以水分子中正電荷的中心和負(fù)電荷的中心不重合，為極性分子。而二氧化碳為直線形分子，雖然碳氧鍵為極性鍵，但分子的正電荷的中心和負(fù)電荷的中心重合，所以為非極性分子。低碳醇如甲醇或乙醇，其中的—OH與水分子的—OH相近，因而能與水互溶，而高碳醇的烴基較大，使其中的—OH與水分子的—OH的相似因素少多了，因而它們?cè)谒械娜芙舛让黠@減小。水是極性分子，而汽油是非極性分子，根據(jù)“相似相溶”規(guī)則，汽油在水中的溶解度應(yīng)很小。（1）氫鍵不是化學(xué)鍵，而是較強(qiáng)的分子間作用力；由于甲烷中的碳不是電負(fù)性很強(qiáng)的元素，故甲烷與水分子間一般不形成氫鍵；乙醇與水分子間不但存在范德華力，也存在氫鍵；碘化氫的沸點(diǎn)比氯化氫高是由于碘化氫的相對(duì)分子質(zhì)量大于氯化氫的，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，沸點(diǎn)越高。兩張圖表明氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)一般是隨相對(duì)分子質(zhì)量增加而增大的，這是由于相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，沸點(diǎn)越高。但氟化氫、水和氨的沸點(diǎn)反常地高，表明在它們的分子間存在較強(qiáng)的相互作用，即氫鍵。對(duì)羥基苯甲酸的沸點(diǎn)高。因?yàn)閷?duì)羥基苯甲酸在分子間形成氫鍵，而鄰羥基苯甲酸在分子內(nèi)形成了氫鍵，分子之間不存在氫鍵。復(fù)習(xí)題參考答案1.B2.CDAB3.D4.D5.ACCl的中心原子為碳，它的最外層電子都用于形成σ鍵，屬AB型分子，其立體結(jié)構(gòu)為正四面 4 4體形；NH和HO的中心原子上分別有1對(duì)和2對(duì)孤對(duì)電子，跟中心原子周圍的σ鍵加起來都是4， 3 2它們相互排斥，形成四面體，因而略去孤對(duì)電子對(duì)后，NH呈三角錐形，HO呈角形。 3 2白磷分子的空間構(gòu)型為正四面體，四個(gè)磷原子間共有6個(gè)σ鍵，當(dāng)氧氣不足時(shí)，每個(gè)單鍵中插入一個(gè)氧原子成為PO，當(dāng)氧氣充足時(shí)，每個(gè)磷原子還可再結(jié)合一個(gè)氧原子成46為PO（參看教科書中的圖2-12）。410乙烷分子中的碳原子采取sp3雜化軌道形成σ鍵。乙烯分子的碳原子采取sp2雜化軌道形成σ鍵，在乙烯分子中，2個(gè)碳原子各以2個(gè)sp2雜化軌道與氫原子形成2個(gè)碳?xì)洇益I，而2個(gè)碳原子之間又各以1個(gè)sp2雜化軌道形成1個(gè)碳碳σ鍵，除此之外，2個(gè)碳原子中未參加雜化的p軌道形成了1個(gè)π鍵，因此，乙烯的雙鍵中有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵。乙炔分子的碳原子采取sp雜化軌道形成σ鍵，在乙炔分子中，2個(gè)碳原子各以1個(gè)sp雜化軌道與氫原子形成1個(gè)碳?xì)洇益I，同時(shí)又各以其另1個(gè)sp雜化軌道形成1個(gè)碳碳σ鍵，除此之外，每個(gè)碳原子通過2個(gè)未參加雜化的p軌道形成了2個(gè)π鍵，因此，乙炔的三鍵中有1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵。乙炔加氫變成乙烯時(shí)，碳原子由sp雜化轉(zhuǎn)為sp2雜化，當(dāng)繼續(xù)加氫生成乙烷時(shí)，碳原子雜化轉(zhuǎn)為sp3雜化。乙烯分子中碳原子采取sp2雜化，雜化后的3個(gè)sp2雜化軌道呈平面三角形，而剩下的未雜化的2p軌道垂直于3個(gè)sp2雜化軌道構(gòu)成的平面。2個(gè)碳原子各以2個(gè)sp2雜化軌道與氫原子形成2個(gè)碳?xì)洇益I，而2個(gè)碳原子之間又各以1個(gè)sp2雜化軌道形成1個(gè)碳碳σ鍵，因而四個(gè)氫原子在同一平面上。另外，每個(gè)碳原子還有一個(gè)未參與雜化的p軌道，兩個(gè)p軌道肩并肩重疊形成π鍵，π鍵是不能旋轉(zhuǎn)的，所以乙烯分子中的雙鍵是不容旋轉(zhuǎn)的。OF與HO的立體結(jié)構(gòu)相似，同為角形，但水分子的極性很強(qiáng)，而OF的極性卻很小， 2 2 2這是因?yàn)椋海?）從電負(fù)性上看，氧與氫的電負(fù)性差大于氧與氟的電負(fù)性差；（2）OF中2氧原子上有兩對(duì)孤對(duì)電子，抵消了F—O鍵中共用電子對(duì)偏向F而產(chǎn)生的極性。*11（略）*12（略）第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)晶體的常識(shí)【學(xué)與問1】晶體與非晶體的根本區(qū)別在于構(gòu)成固體中的粒子在微觀空間里是否呈現(xiàn)周期性的有序排列。觀察教科書中的圖3-5玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖，構(gòu)成玻璃的粒子無周期性的排列，是無序的，所以玻璃是非晶體。利用晶體與非晶體的性質(zhì)差異來鑒別玻璃和寶石。寶石是晶體，具有固定的熔點(diǎn)和各向異性，可用硬度、熔點(diǎn)、折光率等性質(zhì)來鑒別寶石。可觀察寶石的形狀，具有多面體的外形；實(shí)驗(yàn)它的硬度，可在玻璃上劃出痕跡，初步確定它是晶體?？衫脤毷恼酃饴疏b別；可利用X-射線衍射儀鑒別。【學(xué)與問2】問題給出了金屬鈉、金屬鋅、碘、金剛石的晶胞示意圖，要求確定每個(gè)晶胞中平均所含原子的個(gè)數(shù)，這是學(xué)習(xí)有關(guān)晶體常識(shí)的一個(gè)難點(diǎn)，最重要的是學(xué)生要有空間想象力。開始可借助于模型分析，慢慢再建立模型想象。碘：所含碘原子為2×［8×1/8＋6×1/2］=8金剛石：一個(gè)晶胞平均所含碳原子數(shù)為8×1/8+6×1/2+4＝8四、習(xí)題參考答案晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別在于構(gòu)成固體的粒子在微觀空間里是否呈現(xiàn)周期性的有序排列。（1）所有晶胞都是平行六面體，晶體可以看作是晶胞在三維空間里（1）所有晶胞都是平行六面體，晶體可以看作是晶胞在三維空間里共面堆積而成。每個(gè)晶胞的上、下、左、右、前、后共有六個(gè)與之共面的晶胞。處于晶胞頂點(diǎn)的粒子，同時(shí)為8個(gè)晶胞所共有，每個(gè)粒子只有1/8屬于晶胞；處于棱上的粒子，同時(shí)為4個(gè)晶胞所共有，每個(gè)粒子只有41/屬于晶胞；處于面上的粒子，同時(shí)為兩個(gè)晶胞所共有，每個(gè)粒子只有21/屬于晶胞；處于晶胞內(nèi)部的粒子，則完全屬于該晶胞。（2）應(yīng)用以上方法，便可確定四種晶胞中平均所含原子（或分子）個(gè)數(shù)。金屬鈉：8×1/8＋1=2金屬鋅:8×1/8＋1=2（1）頂點(diǎn)：8×1/8=1面心：6×1/2=3所含原子數(shù)為1＋3＝4（2）頂點(diǎn)：8×1/8=1面心：6×1/2=3體內(nèi)：4所含原子數(shù)為1＋3＋4＝8（3）頂點(diǎn):8×1/8=1面心：6×1/2=3所含原子數(shù)為3×［1+3］=124.2種第二節(jié)分子晶體與原子晶體【學(xué)與問】由于金剛石、硅和鍺的晶體都是原子晶體，形成晶體的粒子均為原子，粒子間的相互作用是共價(jià)鍵，所以熔、沸點(diǎn)和硬度的大小由共價(jià)鍵的強(qiáng)弱決定。由于碳、硅、鍺三種原子的半徑依次增大，各個(gè)原子之間的共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)依次增大，鍵的強(qiáng)度依次減弱，所以金剛石、硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降。此說法不對(duì)?！熬哂泄矁r(jià)鍵”并不是原子晶體判定的唯一條件，分子晶體的分子內(nèi)部也有共價(jià)鍵，如冰和干冰晶體都是分子晶體，但H2O和CO2中存在共價(jià)鍵。對(duì)原子晶體的認(rèn)識(shí)除了要求“具有共價(jià)鍵”外，還要求形成晶體的粒子是原子。四、習(xí)題參考答案分子晶體原子晶體分子