物质结构.docx
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物质结构
物质结构
一、原子结构
1．原子的组成
相对质量
电性
“数”的关系
作用
原
子
质子
中子
核外电子
（1）元素与原子的区别与联系
元素
原子
本质
区别
应用范围
（2）原子与离子中粒子间数量关系的确定：
同一微粒中：
当质子数=核外电子数为中性原子
阳离子：
质子数>核外电子数质量数=
[投影]1、ZA-ZZ2、
（1）质子数+中子数核电荷数=离子的核外电子数+离子电荷数
阴离子：
质子数<核外电子数核电荷数=离子的核外电子数－离子电荷数
（3）微粒（原子、离子）半径大小的判断：
例。
不久前，我国科学家首次合成了一种新核素，其符号是18572Hf.关于18572Hf.的下列说法中正确的是
A．是人类发现的一种新元素B．是一种新的原子C．其原子核内有113个质子
D．Hf元素在周期表的第七周期E．Hf是金属元素F．Hf是超铀元素
G．18572Hf与18972Hf互为同位素H．其原子质量约是12C原子质量的185倍
I．Hf元素的相对原子质量为185J．Hf属于过渡元素
例2已知某元素的阴离子Rn-，其原子核内的中子数为A-x+n，其中A为质量数。
则WgRn-中的电子总数为（NA为阿伏加德罗常数）（）
A.
·NAB.
·NAC.
·NAD.
·NA
二.同位素：
（1）概念：
（2）同位素有二个特性：
同一元素的各种同位素化学性质基本上相同；天然存在的元素里各种天然同位素原子所占的百分比一般是不变的。
（3）同位素的表示方法：
写成AZx的形式。
如126C136C
例1、11H、21H、31H、H+、H2是（）
A.氢的五种同位素B.五种氢元素C.氢元素的五种不同粒子练习：
1.（03上海10）13C—NMR（核磁共振）、15N—NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，KurtWüthrich等人为此获得2002年诺贝尔化学奖。
下面有关13C、15N叙述正确的是（）
A13C与15N有相同的中子数B13C与C60互为同素异形体
C15N与14N互为同位素D15N的核外电子数与中子数相同
2.613C—NMR（核磁共振）可以用于含碳化合物的结构分析。
613C表示的碳原子 （）
A．核外有13个电子，其中6个能参与成键B．核内有6个质子，核外有7个电子
C．质量数为13，原子序数为6，核内有7个质子
D．质量数为13，原子序数为6，核内有7个中子
3.X、Y、Z和R分别代表四种元素。
如果aXm+、bYn+、cZn-、dRm-四种离子的电子层结构相同（a、b、c、d为元素的原子序数）,则下列关系正确的是（）
A.a-c=m-nB.a-b=n-mC.c-d=m+nD.b-d=n+m
4．（99年高考）原计划实现全球卫星通讯需发射77颗卫星，这与铱（Ir）元素的原子核外电子数恰好相等，因此称为"铱星计划"。
已知铱的一种同位素是19177Ir，则其核内的中子数是（）
A．77B．114C．191D．268
6．（96年高考）科学家最近制造出第112号新元素,其原子的质量数为277,这是迄今已知元素中最重的原子.关于该新元素的下列叙述正确的是（）.
（A）其原子核内中子数和质子数都是112
（B）其原子核内中子数为165,核外电子数为112
（C）其原子质量是12C原子质量的277倍
（D）其原子质量与12C原子质量之比为277:
12
7．硼有两种天然同位素105B、115B，硼元素的原子量为10．80，则对硼元素中105B质
量百分含量的判断正确的是（）
A．20%B．略大于20%C．略小于20%D．80%
三．相对原子质量
（1）同位素的相对原子质量（原子的相对原子质量Ar）：
例如：
一个16O的质量为2.657X10-26kg,一个12C质量为1.993X10-26kg。
则16O相对原子量=2.657X10-26kg/（1.993X10-26/126kg）=16.0
（2）原子的近似相对原子质量（质量数）：
（3）元素的相对原子质量（元素的平均相对原子质量）：
（4）元素的近似相对原子质量（元素的近似平均相对原子质量）：
例某元素构成的双原子分子有三种，其式量分别为158、160、162。
在天然单质中，此三种单质的物质的量之比为1∶1∶1。
由此推断以下结论中，正确的是 A、此元素有三种同位素B．其中一种同位素质量数为80
C．其中质量数为79的同位素原子占原子总数的1/2D．此元素的单质的平均式量为160
练习：
1．设某元素某原子核内的质子数为m,中子数为n,则下述论断正确的是（）
（A）不能由此确定该元素的相对原子质量
（B）这种元素的相对原子质量为m+n
（C）若碳原子质量为W克,此原子的质量为（m+n）W克
（D）核内中子的总质量小于质子的总质量
2．（99年高考）已知自然界中铱有两种质量数分别为191和193的同位素，而铱的平均相对原子质量为192．22，这两种同位素的原子个数比应为（）
A．39：
61B．61：
39C．1：
1D．39：
11
2．23Na分别与35Cl、37Cl（氯的相对原子质量为35.5）构成的10克氯化钠中，
含37Cl的质量是（）
A．1．49克B.1.50克C.1.55克D.1.58克
5.（01年春季高考16）氯的原子序数为17,37Cl是氯的一种同位数,下列说法正确的是
A．35Cl原子所含质子数为18B．
mol的1H35Cl分子所含中子数为6.02×1023
C．3.5g的35Cl2气体的体积为22.4LD．35Cl2气体的摩尔质量为70g·mol-1
6.（02年上海高考11）．已知自然界氧的同位素有16O、17O、18O，氢的同位素有H、D，从水分子的原子组成来看，自然界的水一共有（）
A3种B6种C9种D12种
四.原子核外电子的排布规律
（1）原子核外电子的运动特征：
（2）原子核外电子运动壮态的描述—电子云
（3）原子核外电子的排布规律：
1.原子核外电子排布规律
核
外电
子
排
布
规
律
1
各电子层最多能容纳2n2个电子
即：
电子层序号1234567
代表符号KLMNOPQ
最多电子数281832507298
2
最外层电子数目不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。
3
次外层电子数最多不超过18个，倒数第三层不超过32个。
4
核外电子总是尽先排满能量最低、离核最近的电子层，然后才由里往外，依次排在能量较高，离核较远的电子层。
练习：
1.下列各分子中，所有原子都满足最外层为8电子结构的是（）
A．H2O B．BF3 C．CCl4 D．PCl5
3.酸根RO3-所含电子数比硝酸根ＮＯ３－电子数多１０，则下列说法正确的是（）
A．R原子的电子层数比N的电子层数多1；
B．RO3-中的R的化合价与NO3-中N的化合价相等；
C．RO3-和NO3-只能被还原，不能被氧化；
D．R和N为同族元素
７．（94年高考）已知元素X、Y的核电荷数分别是a和b,它们的离子Xm+和Yn-的核外电子排布相同,则下列关系式正确的是（）
（A）a=b+m+n（B）a=b-m+n（C）a=b+m-n（D）a=b-m-n
（二）分子结构与化学键
一、化学键
1、定义：
相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用叫做化学键。
说明：
直接相邻的原子间强烈的相互作用，破坏这种作用需较大能量。
中学阶段所学的化学键主要为下列两种类型：
离子键
化学键极性共价键
共价键
非极性共价键
2、离子键
定义：
阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键叫做离子键。
说明：
①成键元素：
活泼金属（如：
K、Na、Ca、Ba等，主要是ⅠA和ⅡA族元素）和活泼非金属（如：
F、Cl、Br、O等，主要是ⅥA族和ⅦA族元素）相互结合时形成离子键。
②成键原因：
活泼金属原子容易失去电子而形成阳离子，活泼非金属原子容易得到电子形成阴离子。
当活泼金属遇到活泼非金属时，电子发生转移，分别形成阳、阴离子，再通过静电作用形成离子键。
③离子键构成离子化合物。
3、电子式的几种表示形式
（1）离子
单核阳离子符号，即为阳离子的电子式，如H+、K+、Na+、Mg2+；原子团的阳离子：
[HNH]+、[HOH]+，单核阴离子：
[H]－[O]2－[Cl]－、；原子团的阴离子：
[OH]－、[SS]2－[CC]2－[OO]2－。
（2）化合物
K2S：
K+[S]2－K+、CaO：
Ca2+[O]2－、CaF2：
[F]－Ca2+[F]－；
Na2O2Na+[OO]2－Na+、CaC2：
Ca2+[CC]2－、NaOH：
Na+[OH]
NH4Cl：
[HN][Cl]－
4、共价键
定义：
原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键。
说明：
①成键元素：
通常为非金属元素的原子间。
②成键原因：
同种或不同种元素的原子之间结合成分子时并不发生电子的完全得失，而是通过共用电子对而结合的。
③共价键可以形成单质也可化合物。
同种元素的原子之间形成的共价键称非极性共价键，简称非极性键；不同元素的原子之间形成的共价键称极性共价键，简称极性共价键。
5、键能、键长和键角的概念及其对分子的影响。
项目
概念
对分子的影响
键能
拆开1摩共价键所吸收的能量或生成1摩共价键所放出的能量
键能大、键牢固、分子稳定
键长
成键的两个原子的核间的平均距离
键越短、键能越大，键越牢固，分子越稳定
键角
分子中相邻键之间的夹角
决定分子空间构型和分子的极性
6、电子式（结构式）表示共价键的几种形式
分子
N2NN（N=N）Cl2：
ClCl（Cl—Cl）H2O：
HO（H—O）
CO2：
O C O（O=C=O）CH4：
（H—C—H）
7、几点说明
1．共价键可存在于单质分子、共价化合物分子和离子化合物中。
2.共价化合物中只有共价键，离子化合物中一定含有离子键。
如H2O（共价化合物）
HOOH（由共价键形成），NaOH（离子化合物），Na+[OH]－（由共价键和离子键形成）。
3．单质分子中的化学键均为非极性键，化合物分子中可有非极键，离子化合物中
可存在极性键和非极性键。
如NN（NN叁键为非极键）H—O—O—H（H—O键为极性键，O—O键为非极性键Na+[O O]2－Na＋（O—O键为非极性键，Na+与O2－间为离子键）
4．非金属元素的原子间可形成离子化合物。
如：
NH4Cl、NH4NO3、NH4HCO3等。
5．离子半径的比较。
同族元素相同价态的离子随核外电子层数的增多离子半径增大（F－核外电了层结构相同的离子随核电荷数的增加，离子半径减小（O2－>F－>Na+>Mg2+>Al3+）。
二．几种化学键的比较
类型
内容
离子键
共价键
金属键
非极性键
极性键
配位键
本质
阴、阳离子间通过静电作用形成的化学键
原子间通过共用电子对形成的化学键
金属离子和自由电子的强烈相互作用
成键条件（元素种类）
一般是活泼金属和活泼非金属
同种非金属元素只之间
同种非金属
元素只之间
由成键原子单方提供电子与另一原子共
金属或合金
表
示
方
法
电
子
式
形成
过程
存在
离子化合物
非金属单质
共价化合物
离子化合物
如:
Na2O2
共价化合物
离子化合物
离子化合物
金属单质
1.离子键和共价键的关系:
无确定的界限
2.共价化合物和离子化合物的关系:
只有离子键的化合物一定是离子化合物;
既有离子键又有共价键的化合物是离子化合物；
只有共价键的化合物才是共价化合物;
三．化学键与分子间作用力、氢键
内容
化学键
分子间作用力
氢键
概念
分子内或晶体中相邻两个或多个原子（离子）间强烈的相互作用
分子聚集在一起的作用力，叫做分子间作用力．
分子间微弱的作用力
分子间较强的静电引力
范围
分子内或晶体中
存在于分子间
通常存在于ＨＦ和含有
－ＯＨ、－Ｎ-Ｈ的化合物中
能量
120-800KJ/mol
只有几个或十几个KJ/mol
几十个KJ/mol
规律
离子电荷越高,半径越小,离子键越强;
原子半径越小,键长越短,键能越大;共价键就越强;
金属原子半径越小,价电子越多,金属键越强.
结构组成相似的,分子量越大的,分子间作用力越强;
极性分子﹥非极性分子
Ｈ－Ｆ＞Ｏ－Ｈ＞Ｎ－Ｈ
对物质性质的影响
影响物质的化学性质
影响物质的物理性质
影响物质的物理性质
四.非极性分子与极性分子
1、非极性键和极性键
非极性键：
共用电子对不偏向任何一个原子，成键的原子都不显电性的共价键。
极性键：
共用电子对偏向吸引电子能力强的一方，成键原子分别显示正、负电性的共价键
2、非极性分子和极性分子
非极性分子：
电荷在分子中分布对称
极性分子：
电荷在分子中分布不对称
3.分子的极性的判断方法
1单质分子均为非极性分子②双原子分子键的极性与分子的极性一致③多原子分子如ABN型，若中心原子A中没有孤对电子，为非极性分子，中心原子A中有孤对电子，则为极性分子。
这是因为孤对电子对邻近的电子对的斥力较大，就会把成键电子对斥向一方，从而正负电荷重心不重合显示出极性来。
分子空间结构→正、负电荷重心是否重叠
类型
通式
键的极性
空间构型
分子极性
结论
实例
单原子分子
A
非极性分子
HeNeAr
双单原子分子
A2
非极性键
直线型
非极性分子
与键的极性一致
H2O2N2
AB
极性键
直线型
极性分子
与键的极性一致
HClHBrCO
三原子分子
ABA
极性键
直线型
非极性分子
空间结构对称的分子
其正负电荷重心重叠
CO2CS2
ABA
极性键
V型
极性分子
空间结构不对称的分子
其正负电荷重心不重叠
H2OSO2H2S
ABC
极性键
直线型
极性分子
HCNHClO
四原子分子
AB3
极性键
平面三角形
非极性分子
空间结构对称的分子
其正负电荷重心重叠
BCl3BF3
AB3
极性键
三角锥形
极性分子
空间结构不对称的分子
其正负电荷重心不重叠
NH3AsCl3
五原子分子
AB4
极性键
正四面体
非极性分子
空间结构对称的分子
其正负电荷重心重叠
CH4CCl4
AB3C
极性键
四面体
极性分子
空间结构对称的分子
其正负电荷重心重叠
CH3ClCHCl3
1）．双原子分子
A 以非极性键构成的双原子分子------非极性分子。
如：
H2
B 以极性键构成的双原子分子------极性分子。
如：
HCl
2）．多原子分子
A电荷分布不对称---分子结构称----极性分子。
如：
NH3 、H2O
B电荷分布对称---分子结构对称---非极性分子。
如：
CH4、CO2、CCl4
4、分子间作用力
1）．概念：
分子聚集在一起的作用力，叫做分子间作用力．
分子间作用力比化学键要弱得多。
2）．规律
分子组成和结构相似的分子间作用力随着相对分子量的递增逐渐增大。
5.相似相溶原理：
非极性分子的溶质易溶于非极性分子的溶剂中，极性分子的溶质易溶于极性分子的溶剂中。
6.几种典型的分子构型
【巩固练习】
1．含有非极性键的离子化合物是 （ ＡＤ ）
A ． NaOH B ．Na2O2 C． NaCl D ．NH4Cl
2．含有极性键的非极性分子是 （ Ｄ ）
A ．HCl B． H2S C． PH3 D ．CH4
3．下列元素间形成的共价键中，极性最强的是 （ Ｂ ）
A F―F BH―F CH―Cl D H―O
4．
（1）推断CS2的分子结构。
（2）已知在室温下CS2是液态，S单质极易溶于CS2中。
根据相似相溶原理，你能得到什么结论？
CS2的分子结构是直线型．CS2分子是非极性分子．
5．设想如果没有了分子间作用力，地球上的物质将变成什么状态？
练习：
1．（96高考）关于化学键的下列叙述中,正确的是 （AD）
（A）离子化合物可能含共价键（B）共价化合物可能含离子键
（C）离子化合物中只含离子键（D）共价化合物中不含离子键
2．（93高考）4.下列各组物质的晶体中,化学键类型相同、晶体类型也相同的是（B）
（A）SO2和SiO2（B）CO2和H2O
（C）NaCl和HCl（D）CCl4和KCl
3．（96测试题）下列叙述正确的是（A）
A．两个非金属原子间不可能形成离子键
B．非金属原子间不可能形成离子化合物
C．离子化合物中不可能有共价键
D．共价化合物中可能有离子键
4．（96测试题）下列变化中，不需要破坏化学键的是（Ｂ）
A．加热氯化铵B.干冰气化C.石油裂化D.氯化氢溶于水
5．写出下列微粒的电子式：
（1）硫原子
（2）镁离子
（3）羟基（4）氮气（5）过氧化钾
（6）碘化铵（7）氮化镁
6.（00年15）1999年曾报导合成和分离了含高能量的正离子N5+的化合物N5AsF6，下列叙述错误的是 [ C ]
A．N5+共有34个核外电子
B．N5+中氮-氮原子间以共用电子对结合
C．化合物N5AsF6中As化合价为+1
D．化合物N5AsF6中F化合价为-1
7.（01年北京、内蒙古、安徽卷21）在一定条件下，某元素的氢化物X可完全分解为两种单质：
Y和Z．若已知：
①反应前的X与反应后生成的Z的物质的量之比n（X）∶n（Z）=2∶3
②单质Y的分子为正四面体构型．
请填写下列空白．
（1）单质Y是___白磷_____，单质Z是__氢气______（填写名称或分子式）．
（2）Y分子中共含_ 6___个共价键．
（3）X分解为Y和Z的化学方程式为：
4PH3=P4+6H2
（四）晶体
教学目标
知识技能：
熟悉三类晶体的代表物结构；学会在晶体中寻找晶胞；学会计算晶体中各种微粒的个数之比。
能力培养：
通过晶体（或晶胞）结构的观察，提高学生的观察能力。
通过对“晶胞”概念的阐述，力求学生能够想象整个晶体结构，培养学生的想象能力。
通过分析“晶体中的每个微粒为几个晶胞所共有”，计算“晶体中原子的个数、化学键的数目”等问题的训练，提高学生分析推理能力。
科学思想：
热爱科学，依靠科学解决实际问题。
科学品质：
通过使用计算机软件或立体模型，刺激学生的感官，产生学习兴趣。
通过教师的引导和精心设问，激发学生的求知欲。
科学方法：
由个别到一般的归纳法及运用一般规律解决个别问题的演绎法。
重点、难点三类晶体代表物结构的观察；想象和分析推理能力的培养
物质常以气态、液态和固态三种形态存在。
工程中所应用的材料主要是固体。
固体物质可分为晶体和非晶体两类。
内部微粒作有规律排列构成的固体叫做晶体；微粒作无规则排列构成的固体叫做非晶体。
晶体中微粒按一定方式有规则周期性地排列构成的几何图形叫做晶格。
在晶格中排有微粒的那些点叫做格点（或称为晶格点）。
在晶体和非晶体中，由于内部微粒排列的规整性不同而呈现出不同的特征。
晶体一般具有一定的几何形状和一定的熔点，同时往往有各向异性的特征。
而非晶体则无一定的外形和固定的熔点，加热时先软化，随温度的升高，流动性逐渐增大，直至融熔状态（如玻璃）。
非晶体往往是各向同性的
离子晶体
晶体分子晶体
原子晶体
金属晶体
一．离子晶体
1．定义：
离子间通过离子键结合而成的晶体。
2．结构特点：
（1）构成粒子：
阴、阳离子。
（2）粒子间的作用：
离子键。
（3）不存在单个的分子。
只有在高温蒸汽中才能以单分子形式存在。
3．性质：
硬度较大；熔沸点较高；晶体本身不导电，其水溶液和熔融状态能导电；离子晶体有的溶于水，如钾盐、钠盐、铵盐、硝酸盐等，有的难溶于水，如碳酸钙、硫酸钡等。
4．常见的离子晶体：
强碱（NaOH、KOH）、活泼金属氧化物（Na2O、MgO、Na2O2）、大多数盐类[BeCl2、AlCl3、Pb（Ac）2等除外]。
5．晶体中存在的作用力：
必有离子键，可能有共价键：
例：
NaCl、CaCl2晶体中，只有离子键，而
NaOH晶体中既有离子键，也有极性键。
[问题]离子晶体NaCl和CsCl晶体结构特征
（1）在NaCl晶体中，每个Na=同时吸引着6个Cl-，每个Cl-也同时吸引着6个Na=，故Na=、Cl-个数比为1：
1，在整个晶体中不存在单个的NaCl分子。
NaCl不是表示分子组成的分子式，只是表示晶体内离子个数比的化学式。
（2）CsCl晶体中，每个Cs=同时吸引着8个Cl-，每个Cl-也同时吸引着8个Na=，故Cs=、Cl-个数比为1：
1。
故而CsCl只是表示离子个数比的化学式。
二．分子晶体
1．定义：
分子间以分子间作用力相结合而形成的晶体。
2．结构特点；
（1）构成粒子：
分子。
（2）粒子间的作用：
分子间作用力或氢键。
（3）存在单个的分子，有分子式。
其化学式就是分子式。
[问题]在干冰晶体中，二氧化碳分子最接近的二氧化碳分子的个数是多少？
通过分析模型可知：
每个二氧化碳分子周围有12个二氧化碳分子。
3．性质：
硬度小,熔沸点低,易升华；晶体本身不导电，熔融状态也不能导电；其水溶液有的能导电，有的不能导电。
4．实质：
电性作用。
5．相似相溶规律：
非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。
6．范德华力的规律：
组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，分子间的作用力增大，熔沸点升高。
例：
CH47.常见的分子晶体：
卤素、氧气、氢气等多数非金属单质（在固态时）、稀有气体、非金属氢化物、多数非金属氧化物、所有的酸等。
8．分子晶体存在的作用力：
必有范德华力，可能有共价键。
例：
干冰中，既有范德华力，又有极性键；稀有气体形成的晶体中，只有范德华力，而没有共价键。
三．原子晶体
1．定义：
相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体，叫做原子晶体。
2．结构特点：
（1）构成粒子：
原子。
（2）粒子间的作用：
共价键。
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