高二化学物质结构的探索

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1、1。 物质结构的探索历程与研究价值(专题1与5) 专题1 揭示物质结构的奥秘（绪言） 从人类探索性质结构的历程中了解人类研究物质结构的常用方法（理论研究、实验研究、 假说、模型等）、取得进展的缘由。了解人类研究物质结构的，所取得的成果 在科学发展和社会进步中的积极作用，激发对“ 物质结构与性质”学习的自主性和积极性。教学内容分析编写 思路创设问题情景你是否想过：物质是由什么 构成的？为什么物质会发生变化 ？为什么不同的物质具有不同的 性能？如何才能获得优异性能的 新物质？从探索历程了解 研究方法原子分子论 元素周期律 碳的价键 量子力学 假说法 经验归纳法 实验验证法了解研究成果的作 用激发学

2、习兴趣合成化学 生命科学从物质结构研究历程，了解化学科学的发展：1803年 道尔顿原子学说 1811年 分子概念1860年 确立原子分子论 1869年 发现元素周期律1903年 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 微观粒子的波粒二象性 量子力 学模型（原子轨道） 物质结构研究的几个重要历程专题5 物质结构的探索无止境1研究物质结构与性能的关系2研究化学反应的量子力学理论3研究生命现象的化学机 了解人类探索物质结构的价值，认同 “物质结构的探索是无止境的”观点。 认识在分子等层次研究物质的意义。 进一步

3、激发学习化学兴趣，树立从事化 学化工研究的志向。#2。从三个层次认识物质结构与性质关系(专题2-4)内容 结构知识 性质知识 结构性质关系 原子结 构与元 素性质原子结构模型的演 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）的周 期性变化具体表现 与规律性质周期性变化的本 质；主族元素原子结 构、（非）金属性、 主要化合价、成键类 型的判断 微粒间 作用力 与物质 性质三种化学键的本质 、形成条件与类型 、键的强弱，离子 半径与电荷数，共 价分子空间结构及 其表示，分子间作 用力的特征共价分子的热稳定性 、分子空间构型、分 子的极性， 价

4、键类型、强弱对物 质热稳定性、分子空 间结构的影响；分子 间作用力大小对分子 晶体对性质的影响晶体结 构与物 质性质四种晶体结构的构 成微粒、作用力类 型四种晶体结构的性质 特点晶体结构对物质导电 性、熔沸点、硬度等 物理性质的影响了解并能描述元素原子核外电子的运动状态（电 子云、原子轨道） 、排布规律了解原子核外电子的 运动。了解s、p原子轨道的形状。认识并能说明描述不同元素（1-36号元素，周期 表中各分区元素）原子结构的变化规律（核外电子排 布的周期性、第1电离能的周期性）认识并能描述元素电负性的周期性能认识并能运用上述知识说明、解释元素的金属 性、非金属性差异、形成化学键的类型、对成键

5、电子 的吸引力（1）从原子结构知识认识为什么元素组成是决定物质 性质的重要因素编写思路原子结构从学生已有经验出发让学生通过学习活动 建构知识帮助学生了解知识的应用原子模型：行星模型 玻尔模型 量子力学模型（统计方法、测不准原理 、互补原理） 电子运动状态与排布： 原子轨道 电子在核外的填充与排布原子核外电子排布 原子半径 第一电离能 化合价 电负性 金属性和非金属性元素性质 （周期性 变化）决定原子轨道玻尔认为，原子核外电子在原子 核外一系列稳定轨道上运动。量子力学用原子轨道描述原子中 单个电子的空间运动状态。每个原子 轨道由3个量子数（n、l、m）来描述 。原子轨道示意图表示电子在核外 运动

6、的主要区域。1s（1个轨道 ）3p（3px 3py 3pz 3个轨 道4d （5个轨道）n=1，l=0 ， m=0n=3，l=1， m=0、+1 、-1n=4、l=2 m=0、+1 、-1、+2、-2原子轨道的描述（举例）原子轨道示意图能级交错ns (n-2)f (n-1)d np原子核外电子排布是以实验事实为依据。 价 电子在外层分布时存在能 级交错。它是多电子体系 电子相互作用（排斥）的 结果。 轨道能量的差值 与核电荷数的大小有关。电子填充的顺序与原子失去电子的顺序不同。4s3d4p 5S4d4p 6s4f5d6p1-36号元素的电子填充1-18号（各电子层可填充最多电子 数-2n2；

7、各能级可填充最多电子 数2(2l+1)） 1s1- 1s22s22p63s23p619-36号（能级交错与洪特规则）1s22s22p63s23p6 4s1-1s22s22p63s23p6 3d104s23p6 Cr 1s22s22p63s23p6 3d5 4s1 Cu 1s22s22p63s23p6 3d10 4s1Fe原子的轨道能级和 核外电子排布1s22s22p63s23p6 3d64s2 电子在原子轨道上的填充和排布 知道应用排布原则（能量最低原理、泡利不相容原理、洪特 规则）和基态原子的原子轨道能级高低书写电子排布式。外围电子排布式 3d6 4s2电离能及应用M（g) e- = M+(

8、g) H=I1 电离能是原子核外电子分层 排布的实验验证。第一电离能可 衡量元素原子失去1个电子的难易 程度。值越小，元素的金属性越 强。（注意区别气态原子的金属 性与金属活动性-固体金属单质 的金属性）第一电离能呈周期性变化。 是原子核外电子排布周期性变化 的必然结果。当电子在原子轨道 上呈全空、全满、半满时第一电 离能较大。判别元素的金属性、非金属性强弱一般说，金属元素的电负性在2.0以下,非金属元素的电 负性在2.0以上。元素的电负性呈周期性变化。电负性及其应用电负性的周期性变化鲍林首先用电负性衡量元素在化合物中吸引电子的 能力。此后不同科学家提出 度量元素电负性的不同标度 。如，除鲍林

9、提出的标度外 ，还有以元素的电离能和电 子亲合能的平均值来度量的 ，根据核对电子的静电引力 计算电负性的等。结合其它键参数判别化学键型电负性相差较大（x1.7)的两种元素的原子结合形成化合物， 通常形成离子 键。电负性相差较小（x1.7)的两种元 素的原子结合形成化合物，通常形成共价 键，且电负性不相等的元素原子间一般形 成极性共价健。专题3 微 粒间作用力 与物质的性 质第1单元 金属键 金 属晶体 第2单元 离子键 离 子晶体第3单元 共价键 原子晶体第4单元 分 子间作用力 1金属键与金属特性（交流与讨论：影响金属键的 因素；理解金属的特性 2金属晶体（活动与探究 ：认识金属晶体的密堆积

10、）1离子键的形成 2离子晶体（交流与讨论：离 子晶体晶格能与其物理性质的关系）（ 拓展视野：离子晶 体中离子的配位数）1共价键的形成 （价键理论、键和键等） 2共 价键的类型 3共价键的键能与化学反应热（问题 解决：利用共价键的键能计算化学反应热） 4原子晶 体 整理与归纳：比较三种化学键1范德华力（交流与讨论：以卤素单质、卤化氢的熔、 沸点变化规律为例认识范德华力对物质性质的影响） 2 氢键的形成(分子间、分子内氢键) 交流与讨论：以氨 、氟化氢、邻（对）羟基苯甲酸、羟基苯甲酸的性质为例讨 论氢键对物质性质的影响 3分子晶体 整理与归 纳：比较四种类型晶体理解并能描述三种化学键的形成与三类晶

11、体的特点，能说 明晶体中化学键类型对晶体性质的决定作用；认识说明金属晶体的密堆积，了解晶胞与晶体的关系 ；了解什么是离子晶体晶格能，了解它与离子晶体性质的关 系，能应用晶格能说明物质的某些性质，了解怎样运用晶胞结 构模型说明晶体的组成；认识共价键的类型（ 、键、极性键、非极性键）能从 成键原子核外电子排布特点分析共价键的方向性、饱和性、共 价分子的组成与键型，能运用共价键的参数说明共价键的稳定 性；了解原子晶体熔点、硬度与其结构的关系；系统认识三种 化学键本质、影响键强弱的因素、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的影响；比较四类晶体结构与性质特点 。 中心内容：微粒

12、间作用力类型与物质性质的关系编写 思路金属 金属键、金属 键的强弱金属晶体 金属原子在晶体中的 堆积方式 晶体物理性质特 点（金属原子化 热）离子化 合物离子键的形成 、特点离子晶体 离子晶 体的晶格能、晶胞晶体物理性质特 点（晶格能）共价化 合物、 共价分 子共价健的形成 共价键的类型 共价键的键能 键长 原子晶体 分子晶体晶体物理性质特 点 （共价化合 物的稳 定性与 反应热）分子分子间作用力 （范德华力、 氢键的形成）分子晶体晶体物理性质特 点（氢键对物质 性质的影响）学习情景作用力物质性质晶体结构认识共价键的类型键与键杂化键极性键与非极性键（ 含义、判断与推测方 法）拓展视野： 三种分

13、子间作 用力-帮助学 生认识分子间 作用力存在的 原因和普遍性+- 取向力诱导力色散力范德华力 联系实例认识存在的意义、与化学键的区别、作用大 小对物质性质的影响共价分子为什么可以以凝聚态存在？NaCl HCl的熔 点（801、-112）为什么差别大？卤素单质常温下存在 状态差异的原因。干冰融化与CO2分解的难易。为什么氡 在水中溶解度（230cm3L-1）比其他稀有气体大？氢键与物质的性质对物质熔点和沸点的影响氢键对物质溶解度的 影响氢键对酸性的影响水的独特性质-沸点反常升高、冰密度小于水、水密度在4 0C最大 DNA双螺旋结构中的氢键认识氢键的存在，了解氢键的形成，从具体事例认识氢 键对物

14、质的性质影响氢键的形成当分子中的H和电负性大、半径小的有孤对电子的 元素(F,O,N)结合时，共用电子对强烈偏向电负性大的 原子一侧，几乎裸露的H原子核可以与分子中另一个电 负性大、半径小的原子产生吸引作用，形成氢键。因 此，在这种情况下，一个氢原子是被两个原子强有力 地吸引着，可以把氢键看作是在两个原子之间的键， 可表示为X-HY 。氢键是一种弱键，键能在2-10kcal/mol范围，因 为键能小，它在形成和分离时所需的活化能也很小， 特别适合在常温下的反应. 氢键能使蛋白质分子限制 在它的天然构型上。在氢键中，氢原子总是比较靠近两个原子中的一 个，例如冰的晶体中，质子离一个氧原子的距离为

15、100pm，离另一个氧原子为176pm。形成氢键的物质的 物理性质，如沸点、熔点会发生明显的变化-由此得 出结论， HF、NH3、H2O晶体中的氢键在熔化时一部分 被破坏，还有一部分（超过半数）还留在液体中，最 后汽化时才破坏。只有HF中的氢键特别强，在蒸汽中 仍有部分聚合体。有些液态物质如NH3、H2O，观察到反常的高介电常 数，可归结为氢键产生的连续聚合作用。氢键的特点 键长特殊 297pm 键能小 E 28kJ/mol) 具有饱和性和方向性 不仅同种分子 间可形成氢键，不 同种分子间也可以 形成氢键。如NH3和 H2O间的氢键。除了HF、H2O、NH3 有分子间氢键外，在有机羧酸、 醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有氢键的存在。例如： 甲酸、乙酸靠氢键形成二聚体。HCO OHHO OHC除了分子间氢键外，还有分子 内氢键。例如， 邻硝基苯酚、邻羟 基苯甲酸、NaHCO3晶体、硝酸等。硝 酸的分子内氢键使其熔、沸点较低。尿素的氢键尿素CO(NH2)2有两个N 和一个羰基氧原子, 每个N与 另一个尿素分子的氢形成一 个氢键,氧也可形成一个氢键 ,共可形成三个氢键。这使得它的熔点比分子 量相近的醋酸、硝酸高。 www.