蘇教版高中化學(xué)選擇性必修2全冊教學(xué)課件

蘇教版高中化學(xué)選擇性必修2全冊教學(xué)課件專題1揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘蘇教化學(xué)選擇性必修218-19世紀(jì)西方的工業(yè)革命極大地推動了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，也帶動了實驗技術(shù)的不斷革新，在物理學(xué)領(lǐng)域取得了前所未有的重大突破。X射線、電子、天然放射現(xiàn)象的先后發(fā)現(xiàn)，促使人們對經(jīng)典物理學(xué)進(jìn)行深刻反思，提出了革命性的見解，形成了新的理論體系。20世紀(jì)初，量子力學(xué)的建立，有力地推動了化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論及其實驗技術(shù)的發(fā)展，為從微觀層面研究物質(zhì)及其反應(yīng)的本質(zhì)提供了理論和方法。本專題讓我們循著科學(xué)家探索的足跡，去揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)蘊藏的奧秘。專題1揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘第一單元物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的內(nèi)容在我們生活的世界中，物質(zhì)資源豐富多樣：有大自然賜予我們的，有人類通過自身的不斷努力創(chuàng)造產(chǎn)生的。新物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)與人類的文明密切地聯(lián)系在一起。要合理利用自然賜予我們的物質(zhì)，創(chuàng)造性能更優(yōu)異的物質(zhì)，必須深入研究物質(zhì)的組成以及物質(zhì)結(jié)構(gòu)與其性質(zhì)之間的相互關(guān)系。物質(zhì)的性質(zhì)和變化都與其組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)。例如，石墨和金剛石的組成一樣，在純氧中燃燒的產(chǎn)物也都是CO2，但為什么石墨質(zhì)軟、易傳熱、能導(dǎo)電，而金剛石卻不導(dǎo)電、硬度最大?這就需要我們揭示物質(zhì)構(gòu)成的奧秘以及物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，從中獲得答案。通過本單元內(nèi)容的學(xué)習(xí)，要求同學(xué)們努力達(dá)到：能結(jié)合已有知識描述常見物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)與其性質(zhì)之間的關(guān)系；能從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)解釋或預(yù)測物質(zhì)的宏觀性質(zhì)；認(rèn)識物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究對化學(xué)科學(xué)發(fā)展的重要意義。認(rèn)識物質(zhì)的特征結(jié)構(gòu)我們已經(jīng)知道，元素原子最外層電子排布的周期性是元素性質(zhì)周期性變化的主要原因。元素的原子結(jié)構(gòu)是如何決定元素性質(zhì)的呢?元素的原子結(jié)構(gòu)與元素的金屬性和非金屬性的強弱之間有什么關(guān)系?原子由原子核和核外電子構(gòu)成，原子核一般由質(zhì)子和中子構(gòu)成,最外層電子數(shù)決定元素的化學(xué)性質(zhì)。元素的金屬性和非金屬性的強弱主要與原子最外層電子數(shù)和原子半徑等有關(guān)。電子層數(shù)越多,原子半徑越大，原子失電子能力越強，元素的金屬性越強，非金屬性越弱。要回答上述問題，必須深入研究原子的結(jié)構(gòu)，特別是最外電子層上發(fā)生的變化，以此判斷元素的性質(zhì)。例如，鈉原子、氯原子核外電子的結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。鈉原子在化學(xué)反應(yīng)中容易失去最外電子層上的1個電子，形成帶1個單位正電荷的陽離子(Na＋)，鈉元素表現(xiàn)出強的金屬性；氯原子最外層上有7個電子，不容易失去電子，在化學(xué)反應(yīng)中傾向于獲得1個電子，形成帶1個單位負(fù)電荷的陰離子(Cl－)，氯元素表現(xiàn)出強的非金屬性。因此，在鈉與氯氣的反應(yīng)中，鈉原子和氯原子通過電子的轉(zhuǎn)移，分別形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的鈉離子和氯離子，再通過靜電作用力形成氯化鈉晶體。研究物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)，其本質(zhì)就是研究從一種結(jié)構(gòu)(反應(yīng)物)如何轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N新的結(jié)構(gòu)(生成物)，這就需要對反應(yīng)物、生成物的特征結(jié)構(gòu)進(jìn)行針對性的研究，考察反應(yīng)物中什么原子或原子團上的化學(xué)鍵容易發(fā)生斷裂，繼而在什么位置上生成新的化學(xué)鍵。上述反應(yīng)發(fā)生在乙醇分子的羥基官能團上，即－OH失去1個H，與－OH相連的C上也失去1個H，形成新的C＝O雙鍵，乙醇轉(zhuǎn)化成乙醛分子(乙醛中含有醛基官能團)，這個過程也被稱為氧化(去氫)反應(yīng)。氮分子含有氮氮三鍵，在通常條件下很穩(wěn)定，難以參加化學(xué)反應(yīng)，因此，在固氮研究中，需要通過改變反應(yīng)條件，如升溫、加壓、使用催化劑等，氮分子才能轉(zhuǎn)化為氮的化合物。因此，研究物質(zhì)的特征結(jié)構(gòu)，可以幫助我們獲得很多有用的信息，設(shè)計反應(yīng)的條件，解釋反應(yīng)生成的產(chǎn)物等。研究物質(zhì)的特征結(jié)構(gòu)，必須思考相關(guān)的一系列問題：同一元素或不同種元素的原子之間為什么能彼此結(jié)合?為什么物質(zhì)中直接相鄰原子之間的化學(xué)鍵類型不同?為什么原子、分子或離子可以構(gòu)成不同的晶體?品體中的微粒間是通過怎樣的相互作用結(jié)合的?為什么分子具有一定的空間構(gòu)型?為什么有機化合物有同分異構(gòu)體現(xiàn)象?為什么有些元素能形成幾種同素異形體?請從物質(zhì)的結(jié)構(gòu)入手分析下列問題：1.從分子組成上看，乙醇比乙烷多了1個氧原子，但性質(zhì)差異很大。試依據(jù)兩種物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)作分析。乙醇分子中存在羥基，羥基中O－H鍵易斷裂，同時羥基的存在使得鄰位碳上的C－H鍵變得活潑。所以乙醇和乙烷性質(zhì)不同。2.過氧化氫具有強氧化性，其水溶液是醫(yī)療上常用的一種消毒液，生活中常用的漂白劑。過氧化氫中的氫原子和氧原子是怎樣結(jié)合在一起的?過氧化氫的結(jié)構(gòu)式為H－O－O－H，氫原子和氧原子間形成極性共價鍵，兩個氧原子間以非極性共價鍵結(jié)合。揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系白磷在潮濕的空氣中發(fā)生緩慢的氧化反應(yīng)，在40℃左右即可發(fā)生自燃；而紅磷在300℃左右才能與氧氣反應(yīng)。兩者組成的元素相同，為什么表現(xiàn)出的性質(zhì)有如此明顯的差異?主要是白磷和紅磷的結(jié)構(gòu)不同造成的。物質(zhì)的結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了該物質(zhì)的某些性質(zhì)。例如，白磷晶體是由白磷分子(P4)組成的分子品體，分子呈正四面體結(jié)構(gòu)，分子中P－P鍵鍵長是221pm，鍵角∠PPP是60°。因其中的P－P鍵彎曲而具有較大的張力，其鍵能較小，易斷裂，所以白磷在常溫、常壓下就有很高的反應(yīng)活性。而紅磷的鏈狀結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，室溫下不與氧氣反應(yīng)。為揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)之間的關(guān)系，必須研究有關(guān)的問題。例如，在晶體中，微粒和微粒間作用力的類型是怎樣影響它們性質(zhì)的?為什么金屬晶體表現(xiàn)出導(dǎo)電性、延展性?分子的空間結(jié)構(gòu)對物質(zhì)性質(zhì)有什么影響?為什么某些原子或離子可以和另一些原子、離子結(jié)合成像[Ag(NH3)2]＋這樣比較復(fù)雜的離子?因此，科學(xué)家從結(jié)構(gòu)入手預(yù)測物質(zhì)可能的性質(zhì)，再通過反復(fù)實驗，以闡明物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。由相同的碳元素可以組成不同的單質(zhì)，為什么金剛石、石墨、富勒(C60)和碳納米管等物質(zhì)，它們的性質(zhì)差異很大?圖1-3從結(jié)構(gòu)上分析了各類物質(zhì)的性質(zhì)和用途。1.為什么分子組成都是C2H6O的乙醇和二甲醚在性質(zhì)上差異很大?例如，乙醇能與金屬鈉反應(yīng)放出氫氣而二甲醚卻不能，乙醇易溶于水而二甲醚卻不溶于水。乙醇和二甲醚在性質(zhì)上差異很大是由于二者的結(jié)構(gòu)不同，乙醇的結(jié)構(gòu)為，二甲醚的結(jié)構(gòu)為。2.許多磷的化合物的結(jié)構(gòu)與P4

的正四面體有關(guān)，如白磷在空氣中燃燒，生成的產(chǎn)物之一是P4O6。試從結(jié)構(gòu)上對該反應(yīng)進(jìn)行解釋。1.下列有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識中，正確的是()A.物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)，物質(zhì)的性質(zhì)反映物質(zhì)的結(jié)構(gòu)B.物質(zhì)的結(jié)構(gòu)僅包括構(gòu)成物質(zhì)的微粒間的相互作用和分子的結(jié)構(gòu)C.物質(zhì)的結(jié)構(gòu)隨著人們的認(rèn)識或研究的發(fā)展經(jīng)常發(fā)生變化D.物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有宏觀和微觀兩個方面的認(rèn)識，從宏觀上說物質(zhì)是由元素組成的，從微觀上說物質(zhì)是由分子構(gòu)成的A2.下列有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的說法中，不正確的是()A.N2

通常條件下很穩(wěn)定的原因是氮分子中氮氮三鍵的鍵能大B.根據(jù)石墨易傳熱、能導(dǎo)電的性質(zhì)，可以推測出石墨品體中有自由移動的電子C.熔融的氯化鈉能導(dǎo)電是因為其中有自由移動的電子D.研究材料結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，有助于新材料的研發(fā)C3.最近醫(yī)學(xué)界通過用放射性14C來標(biāo)記C60，發(fā)現(xiàn)C60

的一種羧酸衍生物在特定條件下可通過斷裂DNA來殺死細(xì)胞，從而抑制艾滋病(AIDS)。下列有關(guān)14C的敘述中，正確的是()A.與12C原子的化學(xué)性質(zhì)不同B.與14N含有的中子數(shù)相同C.是C60

的同素異形體D.與12C互為同位素D4.C60

與金剛石互為同素異形體，兩者的物理性質(zhì)差異較大。下列關(guān)于C60的說法中，正確的是()A.易溶于水B.易溶于氯化鈉溶液C.易溶于氨水D.可溶于苯等有機溶劑D5.根據(jù)你學(xué)過的知識，說說物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究對發(fā)現(xiàn)新物質(zhì)和預(yù)測新物質(zhì)性質(zhì)的作用和意義。略6.試結(jié)合實例，談?wù)勀銓ξ镔|(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的認(rèn)識。略同學(xué)們，通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛心.誠心.細(xì)心.耐心，讓家長放心.孩子安心。專題1揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘蘇教化學(xué)選擇性必修2專題1揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘第二單元物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法確定研究對象后，需要運用一定的范式與方法開展研究。根據(jù)分類依據(jù)的不同，物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法各異。從研究范式上看，可分為歸納法和演繹法兩種。從研究方法上看，可分為實驗方法、模型方法和假說方法等。認(rèn)識和掌握這些研究范式和方法，對我們研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)具有極為重要的指導(dǎo)意義。通過本單元內(nèi)容的學(xué)習(xí)，要求同學(xué)們努力達(dá)到：認(rèn)識物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的兩種范式及其相互關(guān)系;能舉例說明科學(xué)假說和論證實驗方法、模型方法等在物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究中所起的重要作用；能描述現(xiàn)代儀器和手段為測定物質(zhì)結(jié)構(gòu)、建立相關(guān)理論作出的重要貢獻(xiàn)；初步學(xué)會從宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知等角度解決化學(xué)問題。物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究有兩種常見的范式：一是歸納范式，二是演繹范式。歸納范式歸納范式，其過程為“從個別到一般”。具體而言，根據(jù)事實進(jìn)行概括歸納，抽象出共同點，上升為本質(zhì)規(guī)律。例如，我們在學(xué)習(xí)有機化學(xué)知識時，就是利用歸納的方法，從甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)等的分子式中歸納出了飽和烷烴的碳鏈結(jié)構(gòu)，寫出其通式為CnH2n＋2。我們在學(xué)習(xí)元素周期律時，通過比較1~20號元素的原子核外電子排布來認(rèn)識前20號元素對應(yīng)原子結(jié)構(gòu)的不同，從中歸納出元素的原子核外電子排布的規(guī)律，并從結(jié)構(gòu)上解釋了同族元素性質(zhì)相似的原因。又如，研究含有雙鍵和三鍵的不飽和烴時，大量的實驗發(fā)現(xiàn)這類物質(zhì)容易發(fā)生加成反應(yīng)和氧化反應(yīng)，結(jié)構(gòu)特征分析也發(fā)現(xiàn)不飽和鍵具有不穩(wěn)定的性質(zhì)，最后根據(jù)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系歸納得出這類有機物的通性。演繹范式演繹范式，其過程通常為“從一般到個別”。具體而言，它是從某個一般結(jié)論出發(fā)，向從屬于這一結(jié)論的多個要素進(jìn)行推理的過程。例如，門捷列夫建立了元素周期表，為人們提供了元素間聯(lián)系的一般理論。在元素理論的指導(dǎo)下，人們于1875年發(fā)現(xiàn)了“類鋁”(鎵)，1879年發(fā)現(xiàn)了“類硼”(鈧)，1886年發(fā)現(xiàn)了“類硅”(鍺)。這些都證明了運用演繹范式獲得的成功。在物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究中，難以對所有可能的結(jié)論一一加以實驗論證。有時人們根據(jù)元素周期律和微粒間作用力的特征等，預(yù)測物質(zhì)可能具有的某些性質(zhì)，采用的往往就是演經(jīng)法。例如，根據(jù)鈉原子最外電子層上1個電子極易失去表現(xiàn)出強還原性的特點，可以推出同族半徑更大的鉀、銣、銫元素具有更強的還原性的結(jié)論。又如，水是極性較強的分子，水分子之間存在較強的氫鍵，水分子既可為生成氫鍵提供H，又有孤電子對接受H。因此，從分子的結(jié)構(gòu)可以推知，凡能為生成氫鍵提供和接受H的溶質(zhì)分子，極性與水相似，如CH3CH2OH、CH3COOH等，均可通過氫鍵和水結(jié)合，在水中溶解度較大；碳?xì)浠衔飿O性較小，也難以和水形成氫鍵，在水中溶解度很小。這就是著名的“相似相溶規(guī)則”。歸納范式和演繹范式作為一對普遍適用的邏輯方法，在化學(xué)研究中得到了廣泛應(yīng)用兩者不是孤立使用的，在實際研究中常常融合在一起。歸納與演繹的關(guān)系從科學(xué)研究的途徑來看歸納和演繹的使用，一般為先歸納、后演繹。人們往往根據(jù)自己的研究目標(biāo)，依據(jù)一定的理論基礎(chǔ)，設(shè)計并進(jìn)行實驗；再從實驗數(shù)據(jù)或現(xiàn)象中得出假說；通過實驗或理論證明假說正確與否，使之上升為新的理論；最后運用新理論指導(dǎo)實驗，獲得新的結(jié)論。“實驗—假說—理論—新實驗”的過程，本質(zhì)上就是從個別到一般，再到個別的過程。演繹是從一般到個別，從理論推出新的事實。然而，演繹需要依賴于前提，而歸納恰好具備這種功能。盡管歸納的結(jié)果并不一定普遍準(zhǔn)確，但它恰恰提供某種前提，這就為從歸納過渡到演繹準(zhǔn)備了必要條件，這正是歸納和演繹往往綜合使用的原因。歸納需要演繹作指導(dǎo)，以解決歸納研究的目的性、方向性和結(jié)果的正確性問題；而演繹需要歸納提供前提。在演繹的指導(dǎo)下歸納，在歸納的基礎(chǔ)上演繹，兩者互相聯(lián)系、互為前提。在實際的化學(xué)研究中，研究的具體對象千差萬別，使得歸納和演繹的關(guān)系也更為復(fù)雜，往往需要歸納和演繹的串聯(lián)、交叉運用，有時還需要與其他邏輯方法并用或交替使用。物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的方法在物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究中，除借助科學(xué)儀器等物質(zhì)手段，還需要借助化學(xué)研究的方法。常用的化學(xué)研究方法有科學(xué)假設(shè)和論證、實驗、模型建構(gòu)等。構(gòu)成物質(zhì)的微粒和物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)難以直接觀測。但是，人們在長期的探索過程中，運用實驗、模型等方法，通過分析、觀察、推理，借助科學(xué)假說和論證，在揭示物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)奧秘的探索中取得了巨大成就。陰極射線的發(fā)現(xiàn)、α粒子散射實驗、氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)和研究，對揭示原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的奧秘具有極為重要的作用。道爾頓、湯姆生、盧瑟福、玻爾等人提出的原子結(jié)構(gòu)模型對人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)作出了巨大貢獻(xiàn)。請你根據(jù)這些事例和科學(xué)家的研究說明科學(xué)假說和論證實驗方法、模型方法對探索物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)的重要性?？茖W(xué)假設(shè)和論證科學(xué)家研究問題的第一步是觀察，運用感官或借助儀器觀察物質(zhì)的宏觀表現(xiàn)。在觀察的基礎(chǔ)上，科學(xué)家提出假設(shè)(hypothesis)，即根據(jù)已有知識，對所研究的事物或現(xiàn)象作出初步的解釋。它是人們關(guān)于某一事物或現(xiàn)象的一種理性推測。例如，1825年，英國科學(xué)家法拉第(M.Faraday，1791-1867)首先發(fā)現(xiàn)了苯，但如何確定其結(jié)構(gòu)成為化學(xué)家的難題。德國化學(xué)家凱庫勒(F.A.Kekulé，1829-1896)經(jīng)過大量猜想假設(shè)，于1865年提出了苯分子的六元環(huán)結(jié)構(gòu)，再經(jīng)過后人的驗證，確認(rèn)了苯分子具有六邊形結(jié)構(gòu)。這是化學(xué)史中提出假說、推斷和得出推論的典型實例。為了證明假設(shè)是否正確，必須通過不斷的重復(fù)實驗進(jìn)行論證。凱庫勒苯環(huán)假說的提出，雖具有非邏輯的直覺成分，但它也有一定的實驗根據(jù)。若實驗證明假設(shè)是正確的，科學(xué)家就接受這個假設(shè)；如果實驗不支持假設(shè)，則必須對假設(shè)進(jìn)行修改，并設(shè)計新的實驗進(jìn)行反復(fù)驗證。經(jīng)實驗證明正確的假設(shè)還需通過建立理論來將這些知識組織起來，使之成為知識體系。理論(theory)是建立在大量的觀察基礎(chǔ)之上并為實驗所證實的解釋。例如道爾頓的原子理論，就是建立在很多化學(xué)家一次又一次觀察和實驗的基礎(chǔ)之上的。當(dāng)反?，F(xiàn)象大量出現(xiàn)，而原有理論又不能很好地作出解釋時，就需對原有理論加以修改，甚至需要提出新的理論(圖1-6)。實驗方法化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，人們往往需要借助實驗觀測的事實對假設(shè)的正確與否進(jìn)行檢驗。為了進(jìn)一步了解原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，往往需要依賴新的實驗方法。盧瑟福的α粒子散射實驗，啟迪人們開始用粒子轟擊和對撞的實驗來研究物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為我們提供了一種研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的思想方法。20世紀(jì)20年代，量子力學(xué)為化學(xué)研究提供了分析原子和分子結(jié)構(gòu)的理論基礎(chǔ)，極大地推進(jìn)了物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究，包括物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的實驗方法和實驗技術(shù)，均取得很大的進(jìn)步。17世紀(jì)發(fā)明的光學(xué)顯微鏡，雖然不能觀察分子層次的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，但為研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)提供了非常重要的思想方法。到20世紀(jì)中后期，掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡等一系列研究分子結(jié)構(gòu)的儀器問世，各種光譜和品體X射線衍射實驗方法應(yīng)用于研究原子、分子和品體結(jié)構(gòu)，使得原子和分子的微觀世界不斷被揭示。通過這些儀器與手段所獲得的信息，為建立物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型和相關(guān)理論提供了堅實的支撐?，F(xiàn)在，研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的實驗方法和技術(shù)已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，為化學(xué)家認(rèn)識原子、分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)積累了大量的實驗資料，有力地推動了化學(xué)科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。模型方法科學(xué)家需要運用一定的邏輯推理與模型思維對實驗結(jié)果進(jìn)行處理。模型既可以是對原型的簡化和純化、抽象和近似，也可以是結(jié)合某種理論形態(tài)下建立的思維模型。常見的實物模型，有利于人們對事物作出整體認(rèn)識，如汽車模型、飛機模型和建筑模型等，都是可觀察到的物體的宏觀模型；物質(zhì)的微觀層次結(jié)構(gòu)，難以直接觀察到，需要通過思維加工使抽象的微觀世界以可視化的形式展現(xiàn)出來，也稱微觀結(jié)構(gòu)模型(圖1-9)。模型研究對科學(xué)家探索物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)具有非常重要的意義。在必修課程的學(xué)習(xí)中，我們接觸到了很多物質(zhì)結(jié)構(gòu)的模型，最熟悉的就是各種原子結(jié)構(gòu)模型，表示微粒間作用力的離子鍵模型、共價鍵模型和氫鍵模型，有機化合物的分子結(jié)構(gòu)模型等。模型抽取了物質(zhì)原型的關(guān)鍵要素，是對原型的簡化。科學(xué)家從實驗中獲得的大量原始數(shù)據(jù)出發(fā)，抽象出一定的模型，然后選擇合理的方法進(jìn)行計算，最后得出科學(xué)的規(guī)律。因此，模型對溝通科學(xué)現(xiàn)象與其本質(zhì)的認(rèn)識過程，起到了重要的橋梁作用。同時，它給人以簡單、清晰的物理圖像和直觀明確的物理含義，因此被廣泛采用。利用模型深刻地認(rèn)識物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)特點，揭示結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，是模型研究的重要功能。在化學(xué)學(xué)習(xí)中常用球棍模型來幫助我們觀察和思考。例如，我們僅知道乙烯分子結(jié)構(gòu)是平面形的，乙炔分子結(jié)構(gòu)是直線形的，有時很難想象這些分子的空間形態(tài)，以及化學(xué)反應(yīng)過程中化學(xué)鍵斷裂的情況，有了球棍模型的配合，就一目了然了(圖1-11)。1.在探索微觀世界的過程中，科學(xué)家們常通過提出假說來把握物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及特點，不斷拓展認(rèn)識的新領(lǐng)域。關(guān)于假說，下列表述中正確的是()A.假說是對現(xiàn)實中已知事物或現(xiàn)象的一種簡化處理B.假說是根據(jù)已知的科學(xué)事實和原理對未知領(lǐng)域的事物或現(xiàn)象的本質(zhì)提出的一種推測C.假說是對一個問題的所有幻想和假定D.假說最終都可以變成科學(xué)理論B2.原子結(jié)構(gòu)模型經(jīng)歷了五個主要階段：1803年實心球模型→1904年“葡萄干面包模型→1911年原子核式結(jié)構(gòu)模型→1913年軌道模型→20世紀(jì)初量子力學(xué)的原子結(jié)構(gòu)模型。對軌道模型貢獻(xiàn)最大的科學(xué)家是()A.玻爾B.湯姆生C.盧瑟福D.道爾頓A3.結(jié)合已有知識和實例，分別闡述歸納法和演繹法在化學(xué)學(xué)習(xí)中的作用。歸納法是根據(jù)事實進(jìn)行概括歸納，抽象出共同點，上升為本質(zhì)規(guī)律。如烷烴的通式，可以從甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等的分子式中歸納出。演繹法是從某個一般結(jié)論出發(fā)，向從屬于這一結(jié)論的多個要素進(jìn)行推理的過程，如學(xué)習(xí)堿金屬、鹵族元素的化學(xué)性質(zhì)時可運用演繹法。(合理即可)4.請從物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的歷史中選取一個主題，仔細(xì)查閱資料，整理出參與研究的科學(xué)家所作的貢獻(xiàn)，闡述研究的方法，體會科學(xué)家堅持不懈、敢于批判的精神。略同學(xué)們，通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛心.誠心.細(xì)心.耐心，讓家長放心.孩子安心。專題1揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘蘇教化學(xué)選擇性必修2專題1揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘第三單元物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的意義科學(xué)家運用化學(xué)研究的不同范式和方法，借助現(xiàn)代儀器與手段對物質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷地探索，揭示了物質(zhì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)在特征，設(shè)計并合成了大量的新物質(zhì)，極大地提高了人類社會生產(chǎn)與生活的水平?？茖W(xué)家對于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索步伐永不會停歇。通過本單元內(nèi)容的學(xué)習(xí)，要求同學(xué)們努力達(dá)到：認(rèn)識物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究對各種性能的新物質(zhì)發(fā)現(xiàn)、設(shè)計與合成的重要意義；感受物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究對推動人類文明作出的巨大貢獻(xiàn)；建立“物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索無止境”的觀念，形成探索未知、崇尚真理的意識。促進(jìn)了化學(xué)科學(xué)的發(fā)展化學(xué)科學(xué)的發(fā)展離不開對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索和研究。1811年，意大利科學(xué)家阿伏加德羅(J.Avogadro，1776-1856)在總結(jié)氣體參加化學(xué)反應(yīng)時體積變化的基礎(chǔ)上，提出了分子的概念，認(rèn)為氣體分子可以由幾個原子組成。1860年，國際化學(xué)界接受了50年前阿伏加德羅提出的分子假說，確立了“原子一分子論”，即不同元素代表不同原子，原子按一定方式結(jié)合成分子，分子組成物質(zhì)，分子的結(jié)構(gòu)直接決定分子的性質(zhì)。到1869年，已有63種元素為科學(xué)家們所認(rèn)識，測定相對原子質(zhì)量的工作也取得了很大進(jìn)展，對各種元素的物理及化學(xué)性質(zhì)的研究成果也越來越豐富。在此基礎(chǔ)上，俄國化學(xué)家門捷列夫(Д.И.MeΗдeлeeв，1834-1907)又把似乎互不相干的化學(xué)元素，按照相對原子質(zhì)量的變化聯(lián)系起來，發(fā)現(xiàn)了自然界的重要規(guī)律——元素周期律，從而把化學(xué)元素及其相關(guān)知識納入一個自然序列變化的規(guī)律之中，有助于從理論上指導(dǎo)化學(xué)元素的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用。到20世紀(jì)40年代，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了自然界中存在的92種化學(xué)元素。與此同時，人們又開始用粒子高能加速器來人工制造化學(xué)元素。19世紀(jì)中葉，化學(xué)家對有機化合物的認(rèn)識也取得了重大進(jìn)展。碳原子的四價、有機物中碳原子成鍵的立體結(jié)構(gòu)、有機化合物分子中價鍵的飽和性等相繼被發(fā)現(xiàn)，有機合成在一定程度上已可以做到“按圖索驥”，而用不著僅憑經(jīng)驗摸索了。這些進(jìn)展為有機立體化學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，對有機化學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展意義重大。從1900年至今，通過化學(xué)合成和分離手段得到的新物質(zhì)的數(shù)量急劇增加，2003年達(dá)到4500萬種，2015年突破1億，到2018年高達(dá)1.4億種(圖1-13)。這一事實充分說明化學(xué)合成技術(shù)的巨大成就。合成或從自然界分離出更多的新物質(zhì)，能更好地滿足人類的生活和社會可持續(xù)發(fā)展的需要。研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)，既能夠為設(shè)計與合成新物質(zhì)提供理論基礎(chǔ)，也可以幫助我們預(yù)測物質(zhì)的性能。例如，物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論和方法是研究材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的重要工具，有助于信息材料、納米材料、新型合金、超導(dǎo)材料、可降解高分子材料等諸多新型材料的研制和應(yīng)用(圖1-14)。物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索無止境進(jìn)入21世紀(jì)以來，對手性藥物的研究已成為全世界醫(yī)藥工業(yè)中最引人注目的領(lǐng)域之一；合成具有生物活性的分子是生命科學(xué)的研究前沿。你了解這些方面的信息嗎?請查閱有關(guān)資料并與同學(xué)交流。探尋人類和其他生物生命運動的化學(xué)機理，無疑是21世紀(jì)化學(xué)科學(xué)亟待解決的重大課題之一。20世紀(jì)經(jīng)典生物學(xué)的最大突破是在分子水平上探索生命現(xiàn)象的本質(zhì)，這一過程也離不開對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究。到2017年，在已頒發(fā)的106次諾貝爾化學(xué)獎中，獲獎最多的屬干物化學(xué)領(lǐng)域，高達(dá)50次。這些工作絕大多數(shù)與物質(zhì)結(jié)構(gòu)鑒定有關(guān)。研究配體小分子和受體生物大分子相互作用的機理，有助于進(jìn)行手性生物分子和手性藥物的開發(fā)，特別是人類亟待解決的抗癌藥物的設(shè)計、制備和篩選，以及合成一大批高效、無毒副作用的藥物；搞清楚食草動物胃內(nèi)的酶是如何把植物纖維分解為小分子的，為充分利用自然界豐富的植物纖維資源打下基礎(chǔ):合成具有生物活性的分子，可幫助人類揭示生命的奧秘；了解生物體內(nèi)信息分子的運動規(guī)律和生理調(diào)控的化學(xué)機理，創(chuàng)造“新陳代謝”的目標(biāo)就能得以實現(xiàn)……而這些研究都需要物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論與分析測試技術(shù)的支持?；瘜W(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是舊化學(xué)鍵斷裂與新化學(xué)鍵形成的過程。那么，人們?nèi)绾螐奈镔|(zhì)的結(jié)構(gòu)入手有效地調(diào)控化學(xué)反應(yīng)呢?能否建立新的理論來指導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)的設(shè)計?能否找到在溫和條件下即可反應(yīng)、對環(huán)境友好的一系列催化劑?量子化學(xué)是結(jié)構(gòu)化學(xué)最重要的理論基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)化學(xué)是量子化學(xué)最直接的實驗基礎(chǔ)和推動力量?；瘜W(xué)家利用化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，制備人類生活和生產(chǎn)所需要的物質(zhì)，需要回答一系列與化學(xué)鍵相關(guān)的問題：兩個或多個分子之間能否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?能否生成預(yù)期的分子?需要什么催化劑才能在溫和條件下進(jìn)行反應(yīng)?如何在理論指導(dǎo)下控制化學(xué)反應(yīng)?如何預(yù)測化學(xué)反應(yīng)的速率?如何探索化學(xué)反應(yīng)的途徑?等等。這需要化學(xué)家建立精確有效而又普遍適用的化學(xué)反應(yīng)的量子力學(xué)理論。隨著化學(xué)反應(yīng)的量子力學(xué)理論的進(jìn)一步發(fā)展和技術(shù)的改善，人類將進(jìn)入一個嶄新的世界：合成氨不再需要高溫、高壓，光合作用不再是植物的“專利”，化工生產(chǎn)不再生成無實際用途的副產(chǎn)物，沒有能源危機，也沒有環(huán)境污染……物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究對于保護(hù)生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展亦具有重大意義。為了滿足生活和生產(chǎn)的需要，人們每年都從實驗室或工廠制造出成千上萬種化學(xué)物質(zhì)。新物質(zhì)的制造，在提高人們生活質(zhì)量的同時，也可能帶來環(huán)境污染，人們迫切希望找到新物質(zhì)的綠色合成方法，期望可以用簡單、安全、對環(huán)境友好的操作，快速、定量地把價廉、易得的起始原料轉(zhuǎn)化為人類所需求的物質(zhì)。綠色合成方法的設(shè)計和實施，合成具有高活性和選擇性的催化劑，都依賴于對物質(zhì)轉(zhuǎn)化規(guī)律、催化劑結(jié)構(gòu)和催化機理的研究。環(huán)境的改善，將進(jìn)一步提高人類的生活質(zhì)量，促進(jìn)社會的可持續(xù)發(fā)展。物質(zhì)結(jié)構(gòu)探索的三重意義人們對物質(zhì)結(jié)構(gòu)永無止境的探索，有三重意義。一是哲學(xué)上的意義，證明世界的物質(zhì)性和人類認(rèn)識自然世界的永無止境。世界是由物質(zhì)構(gòu)成的，物質(zhì)是由不同層次的微粒構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)。物質(zhì)運動是永恒的，小到諸如電子這樣的微粒也在不停地運動，其運動規(guī)律符合微觀世界的特征。在認(rèn)識自然的過程中，人們找到了描述豐富多彩、變化萬千的物質(zhì)世界的最重要的概念--元素，從而使物質(zhì)世界變得簡單、有序。二是科學(xué)理論和方法上的意義，豐富了人們關(guān)于物質(zhì)世界的基本認(rèn)識?？茖W(xué)家通過一系列實驗，提出了原子結(jié)構(gòu)模型、化學(xué)鍵模型、分子間作用力模型、分子結(jié)構(gòu)模型等，可以用來解釋和預(yù)測物質(zhì)所表現(xiàn)的宏觀性質(zhì)，如物質(zhì)的熔點、沸點、硬度、溶解性的大小，化學(xué)反應(yīng)中具有特殊結(jié)構(gòu)的反應(yīng)物表現(xiàn)的活性，生命體的某些特征現(xiàn)象等，逐漸形成了從微觀分析到揭示宏觀現(xiàn)象的思維范式，也就是常說的“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”。三是實踐上的意義，物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究獲得的知識和方法可以指導(dǎo)人們解決很多實踐中的問題。在搞清楚新物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征的基礎(chǔ)上，才能有目的地進(jìn)行合成。如制備高效手性催化劑，必須運用立體選擇性反應(yīng)的方法獲得手性分子的單一異構(gòu)體，才能實現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)“環(huán)境友好”的需要;探明了特定物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)、手性、溶解性、基團的位置等具體信息，才能合成具有特效的藥物。因此，探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)，不僅能豐富化學(xué)學(xué)科的知識和方法，而且能揭示紛繁復(fù)雜的物質(zhì)變化現(xiàn)象背后的本質(zhì)，從中也能幫助人們形成認(rèn)識物質(zhì)世界的方法論。在過去的100多年里，化學(xué)作為一門中心的、實用的、創(chuàng)造性的科學(xué)，已經(jīng)為人類認(rèn)識物質(zhì)世界和人類文明的進(jìn)步作出巨大貢獻(xiàn)。用化學(xué)方法合成的數(shù)以千萬計的物質(zhì)，為闡明生命的起源、制備生物活性物質(zhì)、合成新藥物以及開發(fā)新材料奠定了理論和實驗基礎(chǔ)。化學(xué)創(chuàng)立了物質(zhì)結(jié)構(gòu)的理論、研究方法和實驗手段，初步揭示了物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關(guān)系和規(guī)律，為設(shè)計具有各種特殊功能的新物質(zhì)提供了有效的方法和手段。對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步研究，將會使明天的世界變得更加絢麗多彩。1.由下列事實得出的結(jié)論中，不正確的是()A.維勒利用無機物合成了尿素，突破了無機物與有機物的界限B.門捷列夫在前人工作的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了元素周期律，表明科學(xué)研究既要繼承又要創(chuàng)新C.C60是英國和美國化學(xué)家共同發(fā)現(xiàn)的，體現(xiàn)了國際科技合作的重要性D.1998年，科恩和波普爾因理論化學(xué)方面的貢獻(xiàn)獲諾貝爾化學(xué)獎，意味著化學(xué)已成為以理論研究為主的學(xué)科D2.否閱相關(guān)資料，了解人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的價值，說出你對“物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索是無止境的”這一觀點的認(rèn)識，并闡述在原子、分子層次上研究物質(zhì)的意義。略

3.閱讀下面一段文字，并查閱相關(guān)資料，回答問題。2001年10月10日，瑞典皇家科學(xué)院宣布將本年度諾貝爾化學(xué)獎獎金的一半授予美國科學(xué)家諾爾斯(W.S.Knowles)和日本科學(xué)家野依良治(RyojiNoyori)，以表彰他們在“手性催化氫化反應(yīng)”領(lǐng)域所作出的貢獻(xiàn)；獎金另一半授予美國科學(xué)家夏普萊斯(K.B.Sharpless)，以表彰他在“手性催化氧化反應(yīng)”領(lǐng)域所取得的成就。過去想要合成手性化合物的某一個異構(gòu)體是非常困難的。正是由于諾爾斯、野依良治和夏普萊斯三位有機化學(xué)家開創(chuàng)了不對稱催化合成，我們現(xiàn)在能夠很方便地合成許多手性化合物的單個異構(gòu)體。1968年，諾爾斯應(yīng)用手性催化劑催化烯烴的氫化反應(yīng)，第一次實現(xiàn)了用少量手性催化劑控制氫化反應(yīng)的對映異構(gòu)體的選擇性。經(jīng)過不斷改進(jìn)，很快他就將這一反應(yīng)的選擇性提高，該反應(yīng)從1974年起被用于生產(chǎn)治療帕金森氏癥的藥物——左旋多巴。1980年，野依良治等發(fā)現(xiàn)了一類能夠適用于各種雙鍵化合物氫化的有效手性催化劑，現(xiàn)在這類手性催化劑已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于手性藥物及其中間體的合成。同年，夏普萊斯發(fā)現(xiàn)用鈦和酒石酸二乙酯形成的手性催化劑可以有效地催化烯丙醇化合物的環(huán)氧化反應(yīng)，選擇性非常高。后來，他又發(fā)現(xiàn)了催化不對稱烯烴雙羥基化的反應(yīng)。(1)為什么手性催化合成又稱不對稱催化合成?可從手性的含義進(jìn)行理解。手性是自然界中的普遍特征。構(gòu)成自然界物質(zhì)的一些活性分子雖然從原子組成上看是一模一樣的，但其空間結(jié)構(gòu)完全不同，和人們照鏡子一樣，它們構(gòu)成了實物和鏡像的關(guān)系，也可以比作左手與右手的關(guān)系，所以叫手性分子。正如人的左手與右手不能完全重合一樣,一對于性異構(gòu)體在空間上也不能完全重合，因此手性又和不對稱有某種相似之處，于是，人們把手性催化合成又稱為不對稱催化合成。(2)不對稱催化合成有何重要意義?不對稱催化合成在合成藥物領(lǐng)域有非常重要的應(yīng)用。

4.20世紀(jì)80年代以來，我國科學(xué)家在物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究方面取得了令人矚目的成就。請分小組查閱并收集資料，出一期墻報。略

同學(xué)們，通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛心.誠心.細(xì)心.耐心，讓家長放心.孩子安心。專題2原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)蘇教化學(xué)選擇性必修2隨著人類對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系認(rèn)識的不斷深入，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)之間存在著密切的關(guān)系。物質(zhì)的元素組成相同，微粒的結(jié)合方式不同，物質(zhì)的性質(zhì)往往也不同。為了認(rèn)識物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，化學(xué)家從構(gòu)成物質(zhì)的基本微粒“原子”入手，采用多種方法揭示了原子結(jié)構(gòu)的特征和原子核外電子的運動規(guī)律，分析了元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，開啟了對物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的研究之門。專題2原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)第一單元原子核外電子的運動化學(xué)反應(yīng)的能量一般不足以引起原子核的變化，因此化學(xué)家對原子結(jié)構(gòu)的研究主要集中在原子核外電子的行為上，即原子核外電子的運動狀態(tài)與變化規(guī)律。與日常接觸的事物大不一樣，電子很小、運動速度很快，我們不能利用研究宏觀物體運動的方法對其進(jìn)行研究。那么科學(xué)家又是如何認(rèn)識和研究核外電子的呢?通過本單元內(nèi)容的學(xué)習(xí)，要求同學(xué)們努力達(dá)到：能舉例說明原子結(jié)構(gòu)模型發(fā)展演變的歷程，基于實驗證據(jù)建構(gòu)和優(yōu)化模型；能用軌道和能級概念描述核外電子的運動狀態(tài)；能舉例說明原子核外電子排布的構(gòu)造原理，能用電子排布式、軌道表示式表征1~36號元素基態(tài)原子的核外電子排布。人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識1.原子是由哪些微粒構(gòu)成的?原子是由原子核和核外電子構(gòu)成的，原子核一般由質(zhì)子和中子構(gòu)成。2.構(gòu)成原子的各種微粒是否帶有電荷?為什么原子呈電中性?原子核中的質(zhì)子帶正電，中子不帶電，核外電子帶負(fù)電，原子核帶的正電荷與核外電子帶的負(fù)電荷數(shù)量剛好相等，因此整個原子呈電中性。3.構(gòu)成原子的各種微粒在數(shù)量上有什么規(guī)律?這些微粒的體積和質(zhì)量有什么特點?原子中，質(zhì)子數(shù)＝核電荷數(shù)＝核外電子數(shù)。原子的質(zhì)量主要集中在原子核上，由質(zhì)子和中子的總質(zhì)量決定。質(zhì)子、電子、中子的體積都非常的小。相對于原子和電子的體積而言，電子運動的空間很大。原子的內(nèi)部世界充滿著無窮的奧秘，吸引了無數(shù)的科學(xué)家去探索。19世紀(jì)，英國科學(xué)家道爾頓(J.Dalton，1766-1844)提出了近代原子論，認(rèn)為原子有質(zhì)量，不可分割但該理論無法解釋很多事實。19世紀(jì)末，英國物理學(xué)家湯姆生(J.J.Thomson，1856-1940)發(fā)現(xiàn)了電子，提出電子普遍存在于原子中。自20世紀(jì)初以來，科學(xué)家在實驗基礎(chǔ)上，提出了多種原子結(jié)構(gòu)模型，并不斷加以優(yōu)化。1911年，英國物理學(xué)家盧瑟福(E.Rutherford，1871-1937)根據(jù)α粒子散射實驗，修正了湯姆生的“葡萄干面包式”原子結(jié)構(gòu)模型，提出了原子結(jié)構(gòu)的有核模型。盧瑟福認(rèn)為原子的質(zhì)量主要集中于原子核上，電子在原子核外空間做高速運動。由于盧瑟福對原子結(jié)構(gòu)研究的杰出貢獻(xiàn)，人們稱他為“原子之父”。1913年，丹麥物理學(xué)家玻爾(N.Bohr，1885-1962)研究了氫原子的光譜后，根據(jù)量子力學(xué)的觀點，大膽突破傳統(tǒng)思想的束縛，提出了新的原子結(jié)構(gòu)模型(圖2-2)：(1)原子核外電子在一系列穩(wěn)定的軌道上運動，這些軌道稱為原子軌道。核外電子在原子軌道上運動時，既不放出能量，也不吸收能量。(2)不同的原子軌道具有不同的能量，原子軌道的能量變化是不連續(xù)的。(3)原子核外電子可以在能量不同的軌道上發(fā)生躍遷。玻爾的這一原子結(jié)構(gòu)模型在當(dāng)時引起了科學(xué)界的高度重視。玻爾認(rèn)為，原子軌道的能量變化是不連續(xù)的，即量子化的。當(dāng)電子吸收了能量(如光能、熱能等)后，就會從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道上。處于能量較高軌道的電子不穩(wěn)定，會回到能量較低的軌道上，當(dāng)電子從能量較高的軌道回到能量較低的軌道時，就會發(fā)射出光子，發(fā)出光的波長取決于兩個軌道的能量之差。氫原子光譜與原子結(jié)構(gòu)模型氫原子是最簡單的原子。若在真空放電管中充入少量氫氣，通過高壓放電，能發(fā)出不同波長的光，利用三棱鏡可觀察到不連續(xù)的線狀光譜。1885年，瑞士的一位中學(xué)教師巴爾末(J.J.Balmer)在研究氫原子的可見光譜譜線時發(fā)現(xiàn)，氫原子的可見光譜譜線的波長符合一定規(guī)律，他將其歸納為一個數(shù)學(xué)公式。然而，當(dāng)時誰也無法解釋氫原子光譜譜線的特征。湯姆生和盧瑟福的學(xué)生——玻爾分析了巴爾末的研究。他認(rèn)為，巴爾末能用數(shù)學(xué)公式表示出氫原子光譜譜線波長的規(guī)律，說明氫原子光譜的產(chǎn)生必有它的結(jié)構(gòu)原因。受普朗克量子論和愛因斯坦的光子學(xué)說的啟發(fā)，玻爾吸收了盧瑟福的原子有核模型的合理成分，于1913年提出了新的原子結(jié)構(gòu)假說，較好地解釋了氫原子線狀光譜的特征，因此獲得了1922年的諾貝爾物理學(xué)獎。然而，玻爾原子結(jié)構(gòu)模型也存在著很大的局限性，如該模型無法解釋原子線狀光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)，更無法解釋多電子原子的光譜。玻爾原子結(jié)構(gòu)假說很快就被后來建立的量子力學(xué)有關(guān)理論所取代。電子的體積和質(zhì)量非常小，運動速度卻快得驚人，并且不停地運動著。由于電子具有這樣的特性，其運動不遵循宏觀物體所具有的運動規(guī)律，因此不能用處理宏觀物體的辦法來描述電子的運動。那么，應(yīng)該如何描述原子核外電子的運動狀態(tài)呢?科學(xué)家采用統(tǒng)計方法來描述電子在原子核外某一區(qū)域出現(xiàn)的機會。電子在原子核外空間出現(xiàn)的機會是有規(guī)律的。如氫原子的核外電子，當(dāng)處于能量最低狀態(tài)時(簡稱基態(tài))，電子主要在原子核周圍的球形區(qū)域內(nèi)運動。運動區(qū)域距離核近，電子出現(xiàn)的機會大；運動區(qū)域距離核遠(yuǎn)，電子出現(xiàn)的機會小(圖2-5)。人們用統(tǒng)計圖示的方法來形象地描繪電子在原子核外空間出現(xiàn)機會的大小。用小點代表電子在核外空間區(qū)域出現(xiàn)的機會，小點的疏密與電子在該區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的機會大小成正比。用小點的疏密來描述電子在原子核外空間出現(xiàn)的機會大小所得到的圖形叫做電子云(electroncloud).基于實驗證據(jù)建構(gòu)和優(yōu)化模型科學(xué)家根據(jù)實驗事實，經(jīng)過分析和推理，提出原子結(jié)構(gòu)模型；再根據(jù)新的實驗事實對提出的原子結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行修正，進(jìn)而提出新的原子結(jié)構(gòu)模型。依據(jù)一系列的實驗事實，科學(xué)家對模型不斷進(jìn)行優(yōu)化，直至形成更符合原型特點的模型。經(jīng)過近一個世紀(jì)的探索，科學(xué)家已經(jīng)揭開了原子結(jié)構(gòu)的面紗，但尚未完全明核外電子運動的能量和化學(xué)反應(yīng)的關(guān)系，現(xiàn)有的理論還需要不斷修正和完善。原子核外電子的運動特征我們已經(jīng)知道，不同元素的原子所含有的電子數(shù)是不同的。例如，碳原子核外有6個電子。那么在含有多個電子的原子中，這些電子在原子核外的運動狀態(tài)是否相同呢?各個電子具有的能量是否一樣呢?請回憶原子序數(shù)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，并在下表中填入與原子序數(shù)對應(yīng)的原子的元素符號、原子結(jié)構(gòu)示意圖。原子序數(shù)元素符號原子結(jié)構(gòu)示意圖8111318原子中，原子序數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)。原子序數(shù)元素符號原子結(jié)構(gòu)示意圖8111318ONaAlAr在含有多個核外電子的原子中，電子的能量往往是不同的。人們根據(jù)電子能量差異和主要運動區(qū)域的不同，認(rèn)為原子核外電子處于不同的電子層上。習(xí)慣上人們用英文字母n表示電子層。原子中由內(nèi)向外的電子層數(shù)n

可依次取1、2、3、4、5等正整數(shù)，對應(yīng)的電子層符號分別為K、L、M、N、O等。實驗和量子力學(xué)研究表明，處于同一電子層的原子核外電子，可以在不同類型的原子軌道上運動，其能量也不相同，故可將同一電子層進(jìn)一步劃分為不同的能級。軌道的類型不同，能量不同，形狀也不同。人們常用小寫的英文字母s、p、d、f分別表示不同形狀的軌道。原子軌道的形狀和空間伸展方向s軌道呈球形，p軌道呈紡錘形，d軌道和f軌道的形狀更為復(fù)雜。原子軌道的形狀是將這個能級上的電子在核外出現(xiàn)概率P＝90%的空間圈出來所得的電子云輪廓圖。形狀相同的原子軌道在原子核外空間還有不同的伸展方向。s軌道是球形對稱的，所以s軌道只有1個軌道；p軌道在空間有x、y、z3個伸展方向，所以p軌道包括px、py、pz3個軌道。d軌道有5個伸展方向(5個軌道)，f軌道有7個伸展方向(7個軌道)。為了表明原子核外電子所處的軌道，人們將表示電子層的n和表示原子軌道形狀的s、p、d、f結(jié)合起來表示原子軌道，如1s、2s、2p(2px、2py、2pz)、3d等。各電子層包含的原子軌道數(shù)目和可容納的電子數(shù)如表2-1所示。經(jīng)過科學(xué)家的深入研究，發(fā)現(xiàn)原子軌道能量的高低存在如下規(guī)律：(1)處于相同電子層的原子軌道能量的高低：ns＜np＜nd＜nf。(2)形狀相同的原子軌道能量的高低：1s＜2s＜3s＜4s···(3)電子層和形狀均相同的原子軌道的能量相等，如2px、2py、2pz

軌道的能量相等。1.比較下列多電子原子的原子軌道的能量高低。(1)1s、3d_____________________________(2)3s、3p、3d_________________________(3)2p、3p、4p_________________________2.將下列多電子原子的原子軌道按軌道能量由高到低的順序排列。1s、4p、2s、3s、5f、4s。_____________________________________________________1s＜3d3s＜3p＜3d2p＜3p＜4p5f＞4p＞4s＞3s＞2s＞1s原子核外電子還存在一種稱為“自旋”的運動。原子核外電子的自旋可以有兩種不同的狀態(tài)，通常人們用向上的箭頭“↑”和向下的箭頭“↓”來表示這兩種不同的自旋狀態(tài)。當(dāng)然，“電子自旋”并非真像地球繞軸自轉(zhuǎn)一樣，它只是代表電子的兩種不同狀態(tài)。原子核外電子的排布原子核外電子運動狀態(tài)的描述涉及電子層、原子軌道和電子自旋。為了確定原子核外電子所處的原子軌道，人們需要討論原子核外電子排布?？茖W(xué)家經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，電子是按一定順序填充的，填滿一個能級之后再填下一個能級，這種規(guī)律稱為構(gòu)造原理。原子核外電子的運動(也稱原子核外電子的排布)遵循構(gòu)造原理的三大內(nèi)容：能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則。原子核外電子排布的構(gòu)造原理1.原子核外電子先占據(jù)能量低的軌道，然后依次進(jìn)入能量較高的軌道(圖2-7)，這樣使整個原子處于能量最低的狀態(tài)，從而滿足能量最低原理。2.每個原子軌道最多容納兩個自旋狀態(tài)不同的電子，稱為泡利不相容原理。3.原子核外電子在能量相同的各個軌道上排布時，電子盡可能分占在不同的原子軌道上，且自旋狀態(tài)相同，這樣整個原子的能量最低，這個規(guī)則稱為洪特規(guī)則。根據(jù)原子核外電子排布的原則，我們可以用電子排布式和軌道表示式表示原子的核外電子排布。為了避免電子排布式書寫過繁，可以把內(nèi)層電子已達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分寫成“原子實”，以稀有氣體的元素符號外加方括號表示。例如，基態(tài)鈉原子的電子排布式可以表示為1s22s22p63s1或[Ne]3s1鈉原子的軌道表示式可以表示為在化學(xué)反應(yīng)中，一般是原子的外圍電子(對于主族元素的原子而言，外圍電子就是最外層電子)發(fā)生變化。所以，描述原子核外電子排布時，也可以僅寫出原子的外圍電子排布式。1~36號元素的原子外圍電子排布式如圖2-8所示。1.根據(jù)原子核外電子的排布原則，你認(rèn)為氟原子核外的9個電子應(yīng)該排布在哪些軌道上?1s、2s、2p2.試根據(jù)原子核外電子排布所遵循的規(guī)律分析下列各元素原子的核外電子排布情況，按照原子結(jié)構(gòu)示意圖、電子排布式和軌道表示式的書寫規(guī)則，將下列表格填寫完整。原子原子結(jié)構(gòu)示意圖電子排布式軌軌道表示式氮(N)鎂(Mg)溴(Br)3.與同學(xué)討論第4周期元素鉻(原子序數(shù)為24)原子和鐵(原子序數(shù)為26)原子的電子排布式，將你寫的電子排布式與圖2-8中給出的原子外圍電子排布式進(jìn)行比較。Cr：1s22s22p63s23p63d54s1

或

[Ar]3d54s1Fe：1s22s22p63s23p63d64s2

或[Ar]3d64s2第4周期的19號元素鉀的原子核外共有19個電子。根據(jù)光譜實驗的結(jié)果，鉀原子的最外層電子處于4s軌道而不是3d軌道，鉀原子的電子排布式為1s22s22p63s23p64s1

或[Ar]4s1同樣，20號元素鈣原子的最外層兩個電子也處于4s軌道，鈣原子的電子排布式為1s22s22p63s23p64s2

或[Ar]4s2根據(jù)實驗測定，24號元素鉻原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1

或[Ar]3d54s1請回答下列問題，并予以合理解釋。(1)為什么鉻原子的核外電子排布式是[Ar]3d54s1，而不是[Ar]3d44s2?鉻(24Cr)的外圍電子排布式是3d54s1，3d軌道為半充滿狀態(tài)，而具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性。(2)銅原子的核外電子排布有兩種可能：[Ar]3d104s1

和[Ar]3d94s2。哪一種是合理的?銅(29Cu)的外圍電子排布式合理的是3d104s1，因為3d軌道全充滿較穩(wěn)定多電子原子的原子軌道的能量高低順序，是概括了大量實驗事實后總結(jié)出的一般規(guī)律，適用于絕大多數(shù)原子的核外電子排布。然而，第5、6、7周期的某些元素的原子核外電子排布的實驗測定結(jié)果，并不符合圖2-7所示的原子核外電子排布的軌道能量順序。因此，原子的核外電子排布，要以實驗測定的結(jié)果為準(zhǔn)。夜幕降臨，我們會看到五光十色的霓虹燈將城市的夜景裝扮得分外美麗；盛大節(jié)日時，我們常能觀賞到五彩斑斕的焰火將都市的夜空點綴得絢麗奪目。此時你是否想過，這番美景是如何產(chǎn)生的?為什么會產(chǎn)生各種顏色的光?在通常情況下，原子核外電子的排布總是使整個原子處于能量最低的狀態(tài)。當(dāng)處于能量最低狀態(tài)的原子吸收能量后，電子從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道上，如從1s躍遷到2s、3p……相反，電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，將釋放出能量。我們在日常生活中看到的霓虹燈光、激光、焰火等，都與原子核外電子躍遷釋放能量有關(guān)。原子光譜分析原理當(dāng)原子中的電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，放出光子，將發(fā)出的光通過棱鏡就得到原子發(fā)射光譜。將特定波長范圍的光通過某種物質(zhì)的蒸氣，原子中的電子吸收光子，從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道上，然后將透過光通過棱鏡，就得到原子吸收光譜。不同元素的原子中電子發(fā)生躍遷時吸收或放出的光是不同的，可以用光譜儀攝取各種元素的原子的發(fā)射光譜或吸收光譜。在現(xiàn)代化學(xué)中，人們可通過原子發(fā)射光譜或吸收光譜來檢測元素，稱為光譜分析。歷史上許多元素是通過原子光譜分析發(fā)現(xiàn)的，如稀有氣體氨(其拉丁文的原意是“太陽元素”)就是1868年分析太陽光譜時發(fā)現(xiàn)的。1.下列各組多電子原子的原子軌道能量高低比較中，不正確的是()A.2s＜2pB.3px＜3pyC.3s＜3dD.4s＞3p2.第4周期元素的原子中，未成對電子數(shù)最多可達(dá)()A.4個B.5個C.6個D.7個BC3.下列軌道表示式能表示基態(tài)氮原子的核外電子排布的是()C4.下列各原子或離子的電子排布式，不正確的是()A.K＋:1s22s22p63s23p6B.F:1s22s22p5C.S2－:1s22s22p63s23p4D.Ar:1s2s22p63s23p65.下列粒子中，電子排布式為1s22s22p63s23p6

的是()Na＋B.Mg2＋

C.Cl－

D.Br－CC6.某基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2，下列說法中不正確的是()A.該元素基態(tài)原子中共有25個電子B.該元素原子核外有4個電子層C.該元素原子最外層共有2個電子D.該元素原子M電子層共有8個電子7.某基態(tài)原子的第4電子層有3個電子，則第3電子層的電子數(shù)有()2個B.8個C.10個D.18個DD8.下列選項中，X、Y肯定屬于同族元素且性質(zhì)相似的是()A.原子核外電子排布式：X為1s22s2，Y為1s2B.結(jié)構(gòu)示意圖：X為，Y為C.X原子基態(tài)時2p軌道上有1個未成對電子，Y原子基態(tài)時3p軌道上也有1個未成對電子D.X原子基態(tài)時2p軌道上有一對成對電子，Y原子基態(tài)時3p軌道上也有一對成對電子D9.寫出下列原子的軌道表示式。(1)O_____________________________(2)Al_____________________________(3)P______________________________(4)C______________________________10.按示例填寫下表。微粒符號原子序數(shù)電子排布式外圍電子排布式Si141s22s22p63s23p23s23p2Ca2＋—S2－—ZnFe2＋201s22s22p63s23p6161s22s22p63s23p6301s22s22p63s23p63d104s23d104s2261s22s22p63s23p63d63d611.若某元素原子核外有4個電子層，最外層有1個電子。請寫出滿足上述條件的該元素的元素符號。K、Cr、Cu。同學(xué)們，通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛心.誠心.細(xì)心.耐心，讓家長放心.孩子安心。專題2原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)蘇教化學(xué)選擇性必修2專題2原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)第二單元元素性質(zhì)的遞變規(guī)律元素的主要化學(xué)性質(zhì)由原子核外電子排布及價電子數(shù)目決定，因此原子核外電子排布的周期性變化導(dǎo)致元素的金屬性和非金屬性、元素的主要化合價、原子半徑以及元素的第一電離能、電負(fù)性等呈現(xiàn)周期性變化。通過本單元內(nèi)容的學(xué)習(xí)，要求同學(xué)們努力達(dá)到：能從電子排布的角度解釋元素周期表的分區(qū)、周期和族的劃分，解釋主族元素第一電離能、電負(fù)性變化的一般規(guī)律；能利用電負(fù)性判斷周期表中元素性質(zhì)遞變規(guī)律，推斷化學(xué)鍵的類型；初步形成不同事物之間存在內(nèi)在聯(lián)系的觀點。原子核外電子排布的周期性原子核外電子排布的周期性變化導(dǎo)致元素性質(zhì)的周期性變化。你能根據(jù)原子核外電子排布的周期性變化規(guī)律，嘗試對第3周期的元素進(jìn)行歸納嗎?請?zhí)顚懴卤?。?周期從左到右，元素原子的核外價電子排布呈現(xiàn)從3s1

到3s23p6

的變化。主族ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA原子核外價電子排布ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5最高正化合價＋1＋2＋3＋4＋5＋6＋7最低負(fù)化合價———－4－3－2－1化合價的變化規(guī)律元素的化合價隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化金屬性和非金屬性的變化規(guī)律同一周期，從左到右，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強；同一主族，從上到下，金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱原子半徑的變化規(guī)律同一周期，從左到右，原子半徑逐漸減??；同一主族從上到下，原子半徑逐漸增大除第1周期外，每隔一定數(shù)目的元素，元素原子的最外層電子數(shù)重復(fù)出現(xiàn)從1逐漸增加到8的周期性變化。分析元素周期表中元素原子的外圍電子排布，可以發(fā)現(xiàn)：第2、3周期從左到右，元素原子的外圍電子排布呈現(xiàn)從ns1

到ns2np6

的變化；第4周期從左到右，元素原子的外圍電子排布從4s1

經(jīng)過3d1~104s1~2

逐漸過渡到4s24p6；第5周期元素原子的外圍電子排布也有與第4周期元素相似的變化規(guī)律。因此，核外電子排布的周期性變化規(guī)律也可以表示為：每隔一定數(shù)目的元素，元素原子的外圍電子排布重復(fù)出現(xiàn)從ns1

到ns2np6的周期性變化。根據(jù)元素原子的外圍電子排布的特征，可將元素周期表分成五個區(qū)域：s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)ds區(qū)和f區(qū)，如圖2-11所示。從圖2-11中可以看出，s區(qū)包含IA、ⅡA兩族元素，除氫元素外，其余都是較活潑的金屬元素。p區(qū)包含ⅢA~ⅦA族以及0族元素，除元素外，所有的非金屬元素都在p區(qū)。d區(qū)包含ⅢB~ⅦB族、Ⅷ族，ds區(qū)包含IB和ⅡB族，d區(qū)、ds區(qū)全是金屬元素。鑭系和錒系元素屬于f區(qū)。元素第一電離能的周期性變化某元素的氣態(tài)原子失去一個電子形成＋1價氣態(tài)陽離子所需要的最低能量，叫做該元素的第一電離能，用符號I1

表示。M(g)－e－→M＋(g)用第一電離能可以衡量元素的氣態(tài)原子失去一個電子的難易程度。第一電離能數(shù)值越小，原子越容易失去一個電子；第一電離能數(shù)值越大，原子越難失去一個電子。圖2-12是1~36號元素的第一電離能數(shù)值的變化曲線。1.根據(jù)1~36號元素第一電離能的相對大小，總結(jié)元素的第一電離能的變化規(guī)律。(1)請以第2、3周期元素為例，總結(jié)同周期元素第一電離能的變化規(guī)律。(2)請以堿金屬元素、鹵族元素為例，總結(jié)同主族元素第一電離能的變化規(guī)律。(1)同周期元素，從左到右，元素的第一電離能在總體上是增大的趨勢。(2)同主族元素，自上而下第一電離能逐漸減小。2.觀察圖2-13中第3周期各元素第一電離能的大小，可以發(fā)現(xiàn)鎂的第一電離能比鋁大，磷的第一電離能比硫大。從核外電子排布的規(guī)律來看，可能是什么原因?Mg的外圍電子排布為3s2，3s軌道處于全充滿狀態(tài)；P的外圍電子排布為3s23p3，3p軌道處于半充滿狀態(tài)，兩種狀態(tài)下原子的能量較低，較穩(wěn)定，因此Mg、P的第一電離能比同周期相鄰元素大。一般來說，同主族元素的原子最外層電子數(shù)相同，隨著核電荷數(shù)的增大，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，失電子能力逐漸增強，第一電離能逐漸減小。同一周期的主族元素具有相同的電子層數(shù)，隨著核電荷數(shù)的遞增，最外層電子數(shù)增加，原子半徑逐漸減小，失電子能力逐漸減弱，第一電離能呈現(xiàn)增大的趨勢。因此，對于同周期元素來說，堿金屬的第一電離能最小，而稀有氣體的第一電離能最大。元素的第一電離能大小還與其原子的核外電子排布(特別是外圍電子排布)有關(guān)。通常情況下，當(dāng)原子核外電子排布在能量相等的軌道上形成全空(p0、d0、f0)、半充滿(p3、d5、f7)和全充滿(p6、d10、f14)結(jié)構(gòu)時，原子的能量較低，該元素具有較大的第一電離能。例如，Mg的外圍電子排布為3s2，s軌道處于全充滿狀態(tài)，P的外圍電子排布為3s23p3，p軌道處于半充滿狀態(tài)，因此Mg、P的第一電離能相對較高。第一個稀有氣體化合物的發(fā)現(xiàn)1962年，英國化學(xué)家巴特列(N.Bartlett)在研究鉑和的反應(yīng)時，發(fā)現(xiàn)生成了一種深紅色固體。經(jīng)X射線分析和其他實驗證明，此化合物由陽離子O2＋和陰離子PtF6－結(jié)合而成，化學(xué)式為O2PtF6。由此，巴特列聯(lián)想到氧分子的第一電離能(O2→O2＋＋e－)為1175.5kJ·mol－1，與氙(Xe)的第一電離能1170kJ·mol－1

非常接近，這表明氙也可能被PtF6

氧化發(fā)生類似的化學(xué)反應(yīng)。于是他仿照合成O2PtF6

的方法，使氙和六化鉑蒸氣在室溫下直接反應(yīng)，立即生成了橙黃色固體，實驗分析其化學(xué)式為XePtF6。這就是人工合成的第一個稀有氣體化合物，是化學(xué)史上一次重大突破，巴特列為開拓稀有氣體化學(xué)作出了歷史性的貢獻(xiàn)。＋1價氣態(tài)離子失去1個電子，形成＋2價氣態(tài)離子所需要的最低能量稱為該元素的第二電離能，用I2

表示。＋2價氣態(tài)離子再失去1個電子，形成＋3價氣態(tài)離子所需要的最低能量稱為該元素的第三電離能，用表示。鈉和鎂的第一、二、三電離能如表2-2所示。分析表2-2中的數(shù)據(jù)，請試著解釋：為什么鈉元素的原子容易形成Na＋，而不易形成Na2＋，鎂元素的原子易形成Mg2＋，而不易形成Mg3＋?從表中數(shù)據(jù)可知：Na元素的I2

遠(yuǎn)大于I1，因此Na容易失去第一個電子，而不易失去第二個電子，即Na易形成Na＋，而不易形成Na2＋。鎂元素的I1、I2

相差不大，I3

遠(yuǎn)大于它們，說明鎂容易失去兩個電子，而不易失去第三個電子，因此鎂易形成Mg2＋，而不易形成Mg3＋。元素電負(fù)性的周期性變化鈉原子與氯原子結(jié)合生成的氯化鈉是離子化合物，而氫原子與氯原子結(jié)合生成的氯化氫是共價化合物，這是為什么?我們知道，化合物中相鄰原子都是通過化學(xué)鍵結(jié)合在一起的。一般情況下，活潑非金屬元素與活潑金屬元素以離子鍵結(jié)合形成離子化合物，非金屬元素之間以共價鍵結(jié)合形成共價化合物。成鍵原子之間是形成離子鍵還是形成共價鍵，主要取決于成鍵原子吸引電子能力的差異。為了比較元素的原子在化合物中吸引電子能力的大小，美國化學(xué)家鮑林(L.C.Pauling，1901-1994)于1932年首先提出了用電負(fù)性

(electronegativity)來衡量元素在化合物中吸引電子的能力。他指定氟的電負(fù)性為4.0，并以此為標(biāo)準(zhǔn)確定其他元素的電負(fù)性(如圖2-14)。1.元素電負(fù)性數(shù)值的大小可用于衡量元素的金屬性、非金屬性的強弱。一般認(rèn)為，電負(fù)性大于1.8的元素為非金屬元素，電負(fù)性小于1.8的元素為金屬元素。請在圖2-14中找出電負(fù)性最大和電負(fù)性最小的元素，并總結(jié)元素電負(fù)性的周期性變化規(guī)律。_________________________________________________________電負(fù)性最大的元素是F，電負(fù)性最小的元素是Cs。對主族元素而言，同一周期從左到右，元素的電負(fù)性逐漸增大；同一主族自上而下，元素的電負(fù)性逐漸減小。2.電負(fù)性數(shù)值的大小能夠衡量元素在化合物中吸引電子能力的大小。電負(fù)性數(shù)值小的元素在化合物中吸引電子的能力弱，元素的化合價為正值；電負(fù)性數(shù)值大的元素在化合物中吸引電子的能力強，元素的化合價為負(fù)值。請指出下列化合物中化合價為正值的元素。CH4NaHNF3NH3SO2H2SIClHBr化合價為正值的元素依次為H、Na、N、H、S、H、I、H。3.兩種成鍵元素的電負(fù)性差值，可用于判斷兩種元素的原子間形成化學(xué)鍵的類型。請查閱有關(guān)元素的電負(fù)性數(shù)值，計算下列兩種成鍵元素間電負(fù)性的差值：Na—F、C—H、N—H。_________________________________________________________________________________________________________________________Na－F、C－H、N－H鍵中成鍵元素間電負(fù)性的差值依次為3.1、0.4、0.9。一般認(rèn)為兩種成鍵元素的電負(fù)性差值大于1.7，它們之間通常形成離子鍵；如果兩種成鍵元素的電負(fù)性差值小于1.7，它們之間通常形成共價鍵。例如，Na元素和F元素的電負(fù)性差值是3.1，它們之間通過離子鍵形成NaF；而C元素和H元素的電負(fù)性差值是0.4，它們之間通過共價鍵形成CH4。電負(fù)性與原子所處的具體的化學(xué)環(huán)境緊密相關(guān)。有機化合物CH3I和CF3I發(fā)生水解時的主要反應(yīng)分別是：CH3I＋H2O→CH3OH＋HI和CF3I＋H2O→CF3H＋HIO。從電負(fù)性的角度分析，為什么CF3I水解的產(chǎn)物不是HI?請與同學(xué)交流你的想法。F的電負(fù)性很大，在CF3I中I為＋1價，水解產(chǎn)物為HIO，而不是HI。電負(fù)性是判斷元素金屬性和非金屬性強弱的重要參數(shù)之一。分析主族元素的電負(fù)性變化規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)：同一周期，主族元素的電負(fù)性從左到右依次增大，表明其吸引電子的能力逐漸增強，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強；同一主族，元素的電負(fù)性從上到下呈現(xiàn)減小的趨勢，表明其吸引電子的能力逐漸減弱，金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱。1.比較下列大小或強弱，并從原子結(jié)構(gòu)角度解釋。(1)原子半徑：Mg___Al，O___S。(2)第一電離能：Mg___Al，O___S。(3)電負(fù)性：Mg___Al，O___S。(4)金屬性：Mg___A1。非金屬性：O___S。＞＜＞＞＜＞＞＞同周期主族元素，從左至右原子半徑逐漸減小，電負(fù)性逐漸增大，金屬性逐漸減弱；第一電離能呈增大趨勢，但第ⅡA族元素由于原子軌道處于全充滿狀態(tài)，第一電離能大于同周期相鄰元素。同主族元素，從上至下原子半徑逐漸增大，電負(fù)性逐漸減小，非金屬性逐漸減弱,第一電離能逐漸減小。2.元素原子核外電子排布的周期性變化決定了元素性質(zhì)的周期性變化，元素的原子半徑、第一電離能、電負(fù)性等從不同角度對元素性質(zhì)進(jìn)行了描述，請你查閱第3周期及IA族和ⅦA族元素的原子半徑、第一電離能、電負(fù)性數(shù)據(jù)，分析這些數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，并與同學(xué)分享你的體會。略元素周期律是人們在對原子結(jié)構(gòu)和元素性質(zhì)的長期研究中總結(jié)出來的科學(xué)規(guī)律，它對人們認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系具有指導(dǎo)意義，也為人們尋找新材料提供了科學(xué)的途徑。例如，在IA族可以找到制造光電材料的元素，在ⅢA、ⅦA、VA族可以找到制造優(yōu)良的半導(dǎo)體材料的元素?！皩蔷€”規(guī)則“對角線”規(guī)則又稱斜線關(guān)系，指元素周期表中某一元素及其化合物的性質(zhì)與它左上方或右下方的另一元素及其化合物的性質(zhì)相類似，這種現(xiàn)象稱為“對角線”規(guī)則。在第2、3周期中，具有典型“對角線”規(guī)則的元素有三對:鋰與鎂，鈹與鋁，硼與硅。有人從元素的電負(fù)性值相近解釋“對角線”規(guī)則：鋰1.0、鎂1.2；鈹1.5、鋁1.5；硼2.0、硅1.8?！皩蔷€”規(guī)則的表現(xiàn)，舉例如下：鋰和鎂的相似性：①在氧氣中燃燒生成氧化物，而其他堿金屬則易生成過氧化物、超氧化物；②能直接與氮作用，生成氮化物L(fēng)i3N、Mg3N2，而其他堿金屬不與氮直接反應(yīng)；③氟化物、碳酸鹽、磷酸鹽都難溶于水，而其他堿金屬的相應(yīng)鹽易溶于水等。鈹和鋁的相似性：①單質(zhì)在冷的濃硝酸中鈍化;2氧化物、氫氧化物都有兩性；③氯化物都是共價化合物，易汽化，能升華，能溶于有機溶劑等。硼和硅的相似性：①硼和硅的密度分別為2.35g·cm－3

和2.336g·cm－3，兩者相近；②硼和硅的簡單氣態(tài)氫化物都能直接被氧氣氧化。③最高價氧化物的水化物都是弱酸等1.下列排列順序中，不正確的是()A.原子半徑：Na＞S＞OB.熱穩(wěn)定性：PH3＜H2S＜H2OC.離子半徑：Al3＋＞Mg2＋＞Na＋

D.第一電離能：O＜F＜NeC2.已知短周期元素的離子aA2＋、