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1、苏教版苏教版 高中课程高中课程标准实验教科书标准实验教科书物质结构与性质物质结构与性质 内容分析与教学建议内容分析与教学建议2012.41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的空间运动状态。每个原子单个电子的空间运动状态。每个原子轨道由轨道由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的主要区域。运动的主要区域。1s（1个轨道）3p（3px3py3pz3个
2、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原子轨道的描述（举例）原子轨道的描述（举例）原子轨道示意图原子轨道示意图2能级交错能级交错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实验事实为依据。以实验事实为依据。 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错。它是多电子体系级交错。它是多电子体系电子相互作用（排斥）的电子相互作用（排斥）的结果。结果。 轨道能量的差值轨道能量的差值与核电荷数的大
3、小有关。与核电荷数的大小有关。 电子填充的顺序与原电子填充的顺序与原子失去电子的顺序不同。子失去电子的顺序不同。4s3d4p5S4d4p6s4f5d6p31-361-36号元素的电子填充号元素的电子填充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（能级交错与洪特规则）号（能级交错与洪特规则）1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 6
4、 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原子的轨道能级和原子的轨道能级和核外电子排布核外电子排布1s22s22p63s23p63d64s2电子在原子轨道上的填充和排布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、洪特知道应用排
5、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。规则）和基态原子的原子轨道能级高低书写电子排布式。外围电子排布式外围电子排布式3d64s24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的实验验证。第一电离能可排布的实验验证。第一电离能可衡量元素原子失去衡量元素原子失去1 1个电子的难易个电子的难易程度。值越小，元素的金属性越程度。值越小，元素的金属性越强。（注意区别气态原子的金属强。（注意区别气态原子的金属性与金属活动性性与金属活动
6、性-固体金属单质固体金属单质的金属性）的金属性） 第一电离能呈周期性变化。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、半满时第一电上呈全空、全满、半满时第一电离能较大。离能较大。5 判别元素的金属性、非金属性强弱判别元素的金属性、非金属性强弱 一一般般说说，金金属属元元素素的的电电负负性性在在2.02.0以以下下, ,非非金金属属元元素素的的电电负性在负性在2.02.0以上。元素的电负性呈周期性变化。以上。元素的电负性呈周期性变化。电负性及其应用电负性及其应用电负性的周期性变化电负性的周
7、期性变化 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的元素在化合物中吸引电子的能力。此后不同科学家提出能力。此后不同科学家提出度量元素电负性的不同标度。度量元素电负性的不同标度。如，除鲍林提出的标度外，如，除鲍林提出的标度外，还有以元素的电离能和电子还有以元素的电离能和电子亲合能的平均值来度量的，亲合能的平均值来度量的，根据核对电子的静电引力计根据核对电子的静电引力计算电负性的等。算电负性的等。 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)的两种元的两种元素的原子结合形成化合物，素的原子结合形成化合物， 通常形成
8、离子通常形成离子键。电负性相差较小（键。电负性相差较小（xx1.7)1.7)的两种元的两种元素的原子结合形成化合物，通常形成共价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键，且电负性不相等的元素原子间一般形成极性共价健。成极性共价健。6专题专题3微微粒间作用力粒间作用力与物质的性与物质的性质质第第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性性（交交流流与与讨讨论论：影影响响金金属属键
9、键的的因因素素；理理解解金金属属的的特特性性 2 2金金属属晶晶体体（活活动动与与探探究究：认识金属晶体的密堆积）认识金属晶体的密堆积）1 1离子键的形成离子键的形成 2 2离子晶体离子晶体（交流与讨论：离（交流与讨论：离子晶体晶格能与其物理性质的关系）（子晶体晶格能与其物理性质的关系）（ 拓展视野：离子晶拓展视野：离子晶体中离子的配位数）体中离子的配位数）1共共价价键键的的形形成成（价价键键理理论论、键键和和键键等等）2共共价价键键的的类类型型3共共价价键键的的键键能能与与化化学学反反应应热热（问问题题解解决决：利利用用共共价价键键的的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
10、整理与归纳：比较整理与归纳：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、卤化氢的熔、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）沸点变化规律为例认识范德华力对物质性质的影响） 2 2氢键氢键的形成的形成( (分子间、分子内氢键分子间、分子内氢键) ) 交流与讨论：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例讨论氢键对物质性质的影响 3 3分子晶体分子晶体 整理与归纳：比较整理与归纳：比较四种类型晶体四种类型晶体7理解理解并能描述三
11、种化学键的形成与三类晶体的特点，能说并能描述三种化学键的形成与三类晶体的特点，能说明晶体中明晶体中化学键类型对晶体性质的决定化学键类型对晶体性质的决定作用；作用； 认识说明认识说明金属晶体的密堆积金属晶体的密堆积，了解了解晶胞与晶体晶胞与晶体的关系的关系； 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的关，了解它与离子晶体性质的关系，能应用系，能应用晶格能说明物质的某些性质，了解晶格能说明物质的某些性质，了解怎样怎样运用晶胞结运用晶胞结构模型说明晶体的组成构模型说明晶体的组成； 认识认识共价键的类型共价键的类型（ 、 键、极性键、非极性键）键、极性键、非极性键）能从能
12、从成键原子核外电子排布特点分析成键原子核外电子排布特点分析共价键的共价键的方向性、饱和性、共方向性、饱和性、共价分子的组成与键型，价分子的组成与键型，能能运用共价键的参数说明运用共价键的参数说明共价键的稳定共价键的稳定性性；了解原子晶体熔点、硬度与其结构的关系；系统认识了解原子晶体熔点、硬度与其结构的关系；系统认识三种三种化学键本质、影响键强弱的因素、化学键本质、影响键强弱的因素、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的影响；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比较四类晶体结构与性质特点 。 中心内容：微粒间作用
13、力类型与物质性质的关系中心内容：微粒间作用力类型与物质性质的关系8编写编写思路思路金属金属金属键、金属金属键、金属键的强弱键的强弱金属晶体金属晶体金属原子在晶体中的金属原子在晶体中的堆积方式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的形成、离子键的形成、特点特点离子晶体离子晶体离子晶离子晶体的晶格能、晶胞体的晶格能、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的形成共价健的形成共价键的类型共价键的类型共价键的键能共价键的键能键长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晶体
14、物理性质特点点（共价化合（共价化合物的稳物的稳定性与定性与反应热）反应热）分子分子分子间作用力分子间作用力（范德华力、范德华力、氢键的形成）氢键的形成）分子晶体分子晶体晶体物理性质特晶体物理性质特点（氢键对物质点（氢键对物质性质的影响）性质的影响）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9认识共价键的类型认识共价键的类型 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）10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的作用力存在的原因和普遍性原因和普遍性+ +
15、+ + + + + + + +-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 联系实例认识存在的意义、与化学键的区别、作用大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小对物质性质的影响 共价分子为什么可以以凝聚态存在？共价分子为什么可以以凝聚态存在？NaCl HClNaCl HCl的熔的熔点（点（801801、-112-112）为什么差别大？卤素单质常温下存在）为什么差别大？卤素单质常温下存在状态差异的原因。干冰融化与状态差异的原因。干冰融化与COCO2 2分解的难易。为什么氡分解的难易。为什么氡在水中溶解度（在水中溶解度（230cm230cm3 3LL-1-1）
16、比其他稀有气体大？）比其他稀有气体大？11氢键与物质的性质氢键与物质的性质对物质熔点和沸点的影响对物质熔点和沸点的影响氢键对物质溶解度的氢键对物质溶解度的影响影响氢键对酸性的影响氢键对酸性的影响水的独特性质水的独特性质-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双螺旋结构中的氢键双螺旋结构中的氢键认识氢键的存在，了解氢键的形成，从具体事例认识认识氢键的存在，了解氢键的形成，从具体事例认识氢氢键对物质的性质影响键对物质的性质影响12氢键的形成氢键的形成 当分子中的当分子中的H H和电负性大、半径小的有孤对电子的和电负性大、
17、半径小的有孤对电子的元素元素(F,O,N)(F,O,N)结合时，共用电子对强烈偏向电负性大的结合时，共用电子对强烈偏向电负性大的原子一侧，几乎裸露的原子一侧，几乎裸露的H H原子核可以与分子中另一个电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，此，在这种情况下，一个氢原子是被两个原子强有力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，地吸引着，可以把氢键看作是在两个原子之间的键，可表示为可表示为X-HYX-HY 。 氢键是一种弱键，键能在氢键是一种弱键，键能在2-10kcal
18、/mol2-10kcal/mol范围，因范围，因为键能小，它在形成和分离时所需的活化能也很小，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特别适合在常温下的反应. . 氢键能使蛋白质分子限制氢键能使蛋白质分子限制在它的天然构型上。在它的天然构型上。13 在氢键中，氢原子总是比较靠近两个原子中的一在氢键中，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个，例如冰的晶体中，质子离一个氧原子的距离为100pm100pm，离另一个氧原子为，离另一个氧原子为176pm176pm。形成氢键的物质的。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
19、物理性质，如沸点、熔点会发生明显的变化-由此得由此得出结论，出结论， HF HF、NH3NH3、H2OH2O晶体中的氢键在熔化时一部分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。只有后汽化时才破坏。只有HFHF中的氢键特别强，在蒸汽中中的氢键特别强，在蒸汽中仍有部分聚合体。仍有部分聚合体。 有些液态物质如有些液态物质如NH3NH3、H2OH2O，观察到反常的高介电，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。常数，可归结为氢键产生的连续聚合作用。14 氢键的特点氢键的特点 键长特殊键长特殊 2
20、97pm297pm 键能小键能小 E E 28kJ/mol) 28kJ/mol) 具有饱和性和方向性具有饱和性和方向性 不仅同种分子不仅同种分子间可形成氢键，不间可形成氢键，不同种分子间也可以同种分子间也可以形成氢键。如形成氢键。如NHNH3 3和和H H2 2O O间的氢键。间的氢键。15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的存在。例如：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。甲酸、乙酸靠氢键形成二聚体。HCOOHHOOHC除了分子间氢键外，还有
21、除了分子间氢键外，还有分子分子内氢键内氢键。例如，。例如，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。硝酸的分子内氢键酸的分子内氢键使其熔、沸点较低。使其熔、沸点较低。16尿素的氢键尿素的氢键 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的氢形成一另一个尿素分子的氢形成一个氢键个氢键, ,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。 这使得它的熔点比分子这使得它的熔点比分子量相近的醋酸、硝酸高。量相近的醋酸、
22、硝酸高。 17晶体结构晶体结构晶体物质晶体物质-四种晶体四种晶体晶体的构成微粒、微粒间的作用力及其强度、晶体的晶体的构成微粒、微粒间的作用力及其强度、晶体的特性；特性； 晶体的密堆积（以金属密堆积为例从微观粒子的排列晶体的密堆积（以金属密堆积为例从微观粒子的排列理解晶体形成）理解晶体形成） （其他聚集状态的物质（其他聚集状态的物质-非晶体、等离子体、液晶、非晶体、等离子体、液晶、纳米聚集体）纳米聚集体）18微粒间作用力的度量微粒间作用力的度量(kJ/mol) (kJ/mol) 金属键金属键- -金属原子化热金属原子化热H M(s)= M(g) H M(s)= M(g) 离子键离子键- -晶格能
23、晶格能U ML(s) = MU ML(s) = M+ +(g)+ L(g)+ L- -(g) (g) 共价键共价键- -键能键能E AB(s) = A(g) + B(g) E AB(s) = A(g) + B(g) ML(s)M+(g)+L-(g)M(g)+L(g)ML(g)M(s)+1/2L2(g)123467851-1-晶格能晶格能 大小大小决定于决定于与离子电荷与距离与离子电荷与距离 表示表示晶体的稳定性晶体的稳定性 影影响响晶体熔点、硬度等晶体熔点、硬度等5-5-金属原子化热金属原子化热 大小大小决定于原子半径、自由决定于原子半径、自由电子密度电子密度 表示表示金属键金属键的强弱的强弱
24、 影响影响晶体熔沸晶体熔沸点硬度点硬度 6-6-共价键的键能共价键的键能（101kPa101kPa、298k298k） 大大小小决定于原子轨道重叠决定于原子轨道重叠程度程度 决定决定共价化合物共价化合物热稳定性、反应的能量热稳定性、反应的能量变化变化 影响影响原子晶体熔原子晶体熔沸点硬度沸点硬度 。 19理解金属晶体中原理解金属晶体中原子的堆积方式子的堆积方式六方堆积六方堆积面心立方堆积面心立方堆积体心立方堆积体心立方堆积立方堆积立方堆积钾钾型型铜铜型型钋钋型型镁镁型型20金属晶体的三种密堆积方式金属晶体的三种密堆积方式备课参考备课参考21简单立方堆积和体心立方堆积简单立方堆积和体心立方堆积非
25、密置层非密置层A2型型体心立方堆积体心立方堆积简单立方堆积简单立方堆积22金属晶体金属晶体中原子密中原子密堆积方式堆积方式的教学的教学让学生动手进让学生动手进行等径圆球的行等径圆球的堆积实验，在堆积实验，在教师启发下认教师启发下认识堆积不同方识堆积不同方式的区别式的区别 两列错开两列错开若两列并排则是非密若两列并排则是非密置层置层第第2 2层各个球堆在第层各个球堆在第1 1层层3 3个个球的空隙上球的空隙上23层上有层上有3个特殊位置：球的顶部个特殊位置：球的顶部A、上三角形空隙上三角形空隙C和下三角形空隙和下三角形空隙B。24红红、蓝蓝球是同种球是同种原子，原子，使用两种使用两种色球只是为了
26、看色球只是为了看清两层的关系清两层的关系。密置双层密置双层25密置双层中间形成两种空隙密置双层中间形成两种空隙:正八面体空隙正八面体空隙(由由3A+3B构成构成)正四面体空隙正四面体空隙(由由3A+1B或或1A+3B构成构成)密置双层密置双层26第三层叠加到第二层第三层叠加到第二层B B上时，可以填在正八面体空隙上，上时，可以填在正八面体空隙上，也可以填在正四面体空隙上。也可以填在正四面体空隙上。27A1型最密堆积型最密堆积:ABCABCA A1 1型第型第3 3层球堆在层球堆在正八面体空隙上正八面体空隙上28ABCABC垂直于密置层观察垂直于密置层观察(俯视图俯视图)平行于密置层观察平行于密
27、置层观察(侧视图侧视图)第第3 3层球堆在正八面层球堆在正八面体空隙上体空隙上A A1 1型型（局部（局部放大）放大）A A1 1型型 面心面心立方堆积立方堆积29BCAABCABC形式的堆积，形式的堆积，为什么是面心立方堆积？为什么是面心立方堆积？30A A3 3型：第型：第3 3层球堆在正层球堆在正四面体空隙四面体空隙上上（局部放（局部放大大）31A3型最密堆积：型最密堆积：ABAB第第3 3层球堆在正四面体空隙上层球堆在正四面体空隙上A3型型六方堆积六方堆积321 1杂化轨道理论简介、分子空间构型杂化轨道理论简介、分子空间构型 拓展视野：价层电子对互斥理论；等电子原理拓展视野：价层电子对互斥理论；等电子原理 2 2分子空间构型与分子的极性分子空间构型与分子的极性 3 3手性碳原子与手性碳原子与手性分子（对映异构）手性分子（对映异构）分子的空间结构分子的空间结构33
