O2->F->Na+>Mg2+>Al3+
(第二周期阴离子)(第三周期阳离子)
⑵同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小
如Na﹥Mg﹥Al﹥Si﹥P﹥S﹥Cl
⑶r阳离子﹤r相应原子;r阴离子﹥r相应原子
如rNa+﹤rNa;rCl-﹥rCl
元素的金属性和非金属性是否也随原子序数的递增呈现周期性变化呢?
疑问
随着原子序数递增,元素原子的电子层排布、原子半径和化合价都呈周期性变化。
实验1:
比较钠、镁与水的反应
现象镁与冷水没有明显反应;镁与沸水反应加快,产生气泡,溶液红色加深。
结论:
镁的金属活动性比钠弱
实验探究实验2:
比较镁、铝与酸的反应
镁与铝均能与盐酸反应产生气泡。
但镁反应比铝剧烈。
镁的金属性比铝强
现象
化学方程式
结论
跟冷水剧烈反应放H2
NaOH强碱与冷水缓慢反应;与沸水反应迅速;与酸反应剧烈.
Mg(OH)2中强碱跟酸较为迅速反应放H2
Al(OH)3两性氢氧化物弱碱
结论:
金属性Na>Mg>Al
判断依据---金属性
1、金属单质与水或酸反应置换H2的难易。
2、金属最高价氧化物对应的水化物碱性强弱
非金属性:
Si
非金属性:
Si
判断依据---非金属性
1、非金属单质与H2化合的难易及气态氢化物的稳定性.
2、最高价氧化物对应的水化物(最高价含氧酸)的酸性强弱
根据实验,可得出第三周期元素金属性、非金属性的递变规律:
用结构观点解释:
从左到右→电子层数相同,核电荷数增多→原子半径减小→失电子能力逐渐减弱得电子能力逐渐增强
同一周期元素从左向右,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。
同一周期规律
元素周期律的内容及本质
元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化。
内容——
本质——
元素原子的核外电子排布呈
周期性变化.
三、元素周期表和元素周期律的应用
同一周期从左向右,元素的金属性
逐渐,非金属性逐渐。
减弱增强
同一主族自上而下,元素的金属性
逐渐,非金属性逐渐。
增强减弱
非金属性逐渐增强金属性逐渐增强金属性逐渐增强非金属性逐渐增强
1、结构决定位置
原子序数=核电荷数
周期序数=电子层数
主族序数=最外层电子数
三、元素周期表和元素周期律的应用
最外层电子数=主族元素的最高正价数=8-|负价数|
2、结构决定性质
3、元素的位、构、性应用
元素周期律及元素周期表的三大意义
学习和研究化学的规律和工具;
研究发现新物质;
预言新元素,研究新农药,寻找半导体材料、催化剂、耐高温耐腐蚀材料。
论证了量变引起质变的规律性。
(1)金属性最强的元素(不包括放射性元素)是;
(2)最活泼的非金属元素是;
(4)最高价氧化物对应水化物的酸性最强的元素是;
(3)最高价氧化物对应水化物的碱性最强的元素(不包括放射性元素)是。
第三节化学键
Na在Cl2中剧烈燃烧,集气瓶内充满白烟
思考与交流:
试解释NaCl是怎样形成的。
离子键在氯化钠晶体中,Na+和Cl-之间存在哪些作用力?
1、Na+和Cl-间的相互吸引作用;
2、电子与电子、原子核与原子核之间的相互排斥作用;
当阴阳离子接近到某一定距离时,吸引和排斥作用达到平衡,阴阳离子间形成稳定的相互作用。
定义:
带相反电荷离子之间的相互作用称为离子键。
成键微粒:
注意
成键本质:
成键条件:
阴、阳离子静电作用(静电引力和斥力)
离子键静电作用(静电引力和斥力)
哪些情况能形成离子键?
思考
1)活泼的金属元素(IA,IIA)和活泼的非金属元素(VIA,VIIA)之间的化合物。
如:
NaCl、MgO、CaCl2
2)活泼的金属阳离子和酸根离子形成的盐。
如:
K2CO3、Na2SO4
3)铵根离子(NH4+)和酸根离子形成的盐。
如(NH4)2SO4、NH4NO3
4)铵根离子(NH4+)和活泼非金属元素形成的盐。
如:
NH4Cl
含有离子键的化合物就是离子化合物。
例如:
NaCl、K2S、MgBr2、NH4NO3
电子式
离子的电子式
在元素符号周围用小黑点(·)或小叉(×)表示原子的最外层电子的式子叫电子式
物质的电子式
离子键的形成过程
1)原子的电子式
把其最外层电子数用小黑点“.”或小叉“×”来表示。
⑵阳离子的电子式
H+、Na+、Mg2+、Al3+、K+、Ca2+
简单阳离子的电子式就是离子符号本身正确标出电荷
⑶阴离子的电子式
(4)物质的电子式
由阴、阳离子的电子式组合而成,但对相同离子不能合并。
(5)离子键的形成过程
用电子式表示NaCl的离子键的形成过程。
1.离子必须标明电荷数;
2.复杂的阴、阳离子要用方括号括起来;
3.相同的原子可以合并,相同的离子要单个写;
4.不能把“→”写成“=”;
5.用箭头标明电子转移方向(也可不标)。
含有离子键的化合物一定是离子化合物。
在元素符号周围用小黑点(·)或小叉(×)表示的式子叫电子式。
电子式
1.离子标电荷
2.阴离子用括号
3.相同原子可合并,相同离子不合并.
4.不把“→”当“=”
离子键
注意
带相反电荷离子之间的相互作用称为离子键。
第二课时
活泼的金属元素和活泼非金属元素的原子之间化合时形成离子键。
那么,非金属元素的原子之间能形成离子键吗?
为什么?
一般不能,因非金属元素的原子均有获得电子的倾向。
非金属元素的原子间可通过共用电子对使双方最外电子层均达到稳定结构。
(如HCl的形成)
【讨论】共价键
(一)定义:
原子之间通过共用电子对所形成的相互作用。
成键微粒:
成键本质:
(二)哪些情况能形成共价键?
思考
⑴一般非金属的原子之间形成共价键
⑵某些金属与非金属原子之间也能形成共价键(AlCl3)
原子
(共用电子对)静电作用
(三)共价键的存在及对应表达方式
1)非金属单质:
H2、N2、O2、Cl2
2)气态氢化物:
HCl、H2S、PH3、SiH4
3)酸分子:
H2CO3、H2SO4、HNO3
4)大多数有机物:
CH3CH2OH、CH3COOH等。
共价化合物
共价化合物:
只含共价键的化合物
1、大多数非金属单质
电子式
结构式
H—H
Cl—Cl
N≡N
用一根短线表示一对共用电子
共用电子对不偏移,成键原子不显电性
成键特点:
非极性键:
共用电子对不发生偏移的共价键
2、共价化合物
电子式
结构式
H—Cl
O=C=O
共用电子对偏向氯原子,氯原子带部分负电荷,氢原子带部分正电荷。
成键特点:
极性键:
共用电子对发生偏移的共价键
存在范围
同种元素的原子间
不同种元素的原子间
成键原子所带电荷
成键原子不显电性
成键原子带部分正电荷、部分负电荷。
键的极性无极性有极性
1、定义:
相邻的原子之间强烈的相互作用
化学键
讨论:
用化学键的观点来分析化学反应的本质?
一个化学反应的的过程,本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。
吸收能量
释放能量
化学反应、离子化合物的电离、晶体熔化都需要破坏化学键,而碘升华,固体汽化,物质被吸附都不需要破坏化学键
分子间作用力
分子之间的弱的电性作用叫分子间作用力,对物质的熔点、沸点有影响。
分子间作用力大,熔、沸点高,分子间作用力小,熔沸点低。
——范德华力
氢键——一种比较强的分子间作用力
说明:
①氢键是一种特殊的分子间作用力,不是化学键
②用于解释某些物质的反常性质(熔沸点反常的“高”,冰的热缩冷胀),与分子本身的稳定性无关
③存在对象:
H2O、HF、NH3
④水和冰中存在氢键,气态的水不存在氢键
考点一:
化学键类型与物质类别的关系,即要会判断物质中含有那些化学键
考点二:
判断电子式的表示是否正确
考点三:
概念考查(离子键、共价键、化学键)
第二章化学反应与能量
第一节化学能与热能
化学反应
热能煤、石油、天然气的燃烧(产生)
CaCO3经过高温煅烧分解成CaO(动力)
热能对化学反应的支持作用,利用热能来完成常温下很难发生的化学反应。
获取能量
物质发生化学反应时,除了有新物质生成外,同时还伴随着能量的变化,而这种能量变化又通常表现为热能变化
各种物质都储存有化学能,组成不
同,结构不同,物质所含的化学能不同.
①反应物的总能量大于生成物的总能量,反应放出能量。
1.宏观:
化学反应中能量变化的原因
——反应物和生成物的总能量相对大小
讨论:
水往低处流的过程中,能量发生了什么变化?
化学反应中,由总能量高的反应物生成总能量低的生成物时,能量发生了什么变化?
能量反应进程
②反应物总能量生成物总能量,反应吸收能量。
小于
化学反应中能量的变化------总能量守恒(能量守恒定律)
小结1
1、宏观:
化学反应中能量变化的原因
2、——反应物和生成物的总能量相对大小
①反应物的总能量生成物的总能量,反应放出能量。
大于
②反应物的总能量生成物的总能量,反应吸收能量。
小于
化学反应中的能量变化遵循能量守恒定律。
2、物质能量越高,就越不稳定,能量越低,就越稳定.
3、化学上把有热量放出的化学反应叫作放热反应
化学上把吸收热量的化学反应叫作吸热反应
断裂和形成化学键与吸收和释放能量有什么关系呢?
断裂反应物中的化学键吸收能量,形成生成物中的化学键释放能量
化学键变化与能量变化关系图
1.微观:
化学反应中能量变化的原因——化学键的断裂和形成
①断开化学键吸收的总能量形成化学键释放出的总能量,反应放出能量。
小于
②断开化学键吸收的总能量形成化学键释放出的总能量,反应吸收能量。
能量反应进程
大于
能量反应进程
小结2
微观:
化学反应中能量变化的主要原因——化学键的断裂和形成
大于
①断开化学键吸收的总能量形成化学键释放出的总能量,反应放出能量
②断开化学键吸收的总能量形成化学键释放出的总能量,反应吸收能量
小于
2、键能越大,键越牢固,物质越稳定。
(1)宏观:
化学反应中,化学反应中能量变化主要取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小。
(2)微观:
化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
断键吸收总能量<成键放出总能量
断键吸收总能量>成键放出总能量
反应物的总能量>生成物的总能量
反应物的总能量<生成物的总能量
2、化学反应中能量变化遵循能量守恒定律
1、化学反应中能量变化原因
二、化学能与热能的相互转化
2、化学反应中的能量变化主要表现为热量的变化——吸热或放热
1、质量守恒定律和能量守恒定律(两条基本定律)
中和热:
酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热
[思考与交流]如果要通过实验来测定盐酸与氢氧化钠反应的中和热,你认为在设计实验装置和操作时应该注意哪些问题?
应该如何设计并进行实验?
设计实验装置和操作时应从两个方面考虑,一是注重“量”的问题。
二是尽量减小实验误差。
一是注重“量”的问题
用稀溶液进行中和反应,减小溶解热的干扰。
用强酸和强碱溶液反应,减少电离热效应的干扰;
每次取等量的酸碱进行反应。
做平行实验取平均值
二是尽量减小实验误差
增强保温隔热措施,减少实验中热量的损失
不断搅拌,使热量分散均匀。
温度计的精确度要高。
中和热的测定装置
[交流与思考]
归纳常见的放热反应和吸热反应。
常见的放热反应:
(1)所有燃烧反应
(2)中和反应
(3)大多数化合反应(例外C+CO2=CO)
(4)活泼金属跟水或酸反应
(5)物质的缓慢氧化
△常见的吸热反应:
(1)大多数分解反应
(2)Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl晶体间的反应
(3)以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应。
化学能的应用
利用热量进行生活、生产和科研。
利用热能使很多化学反应得以发生。
如:
科学视野生物体中的能量转化
人体内发生的氧化还原反应与体外的燃烧本质相同,最终产物一样(都是二氧化碳和水),都是放热反应,所放出的能量也相等。
只是二者反应条件不同。
【自主学习】
启示:
生物化学过程在利用“能源”上更为合理、有效。
能源的利用反映着人类进步,也促进人类的发展。
但是,人类在利用能源造福人类的同时,也造成了环境的污染。
太阳能氢能核能生物质能
煤石油天然气
第二节化学能与电能
电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源,又称电力。
火力发电优点
1.我国煤炭资源丰富,廉价方便;
2.电能安全,又快捷方便。
火力发电缺点
1.排出大量的温室效应气体;
2.有废气可能导致酸雨;
3.废料、废水;
5.能量转换效率低。
一、原电池
观察思考讨论
1.铜片上的气体是什么?
2.氢元素原来以什么形式存在?
4.电子从何而来?
3.从电子得失角度分析2H+→H2?
H2
分析:
原电池内外电路物质的行动方向
电子流出的电极
电子流入的电极
2、原电池中的电荷流向和电流流向
外电路:
电子由负极经导线(包括电流表和其他用电器)流向正极;电流由正极流向负极。
内电路:
(电解质溶液中)
阴离子向负极移动,阳离子向正极移动;电流由负极流向正极。
分析:
原电池装置中各电极的反应原理
⑴电极反应:
锌片(负极):
铜片(正极):
Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑
⑵电池反应:
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑Zn+2H+=Zn2++H2↑
3、原电池工作原理:
实验探究形成原电池的条件
形成条件一:
必须形成闭合回路
形成条件二:
电极需插进电解质溶液中;
形成条件三:
活泼性不同的两个电极
4、构成原电池的条件
⑶有两种活动性不同的金属(或一种是非金属导体如碳棒)做电极。
⑵电解质溶液
⑷自发进行的氧化还原反应。
负极:
较活泼的金属
正极:
较不活泼的金属或非金属导体
5、设计原电池
氧化还原反应:
Fe+Cu2+=Fe2++Cu
电极材料:
负极:
铁棒
正极:
石墨棒或铜棒等其他
还原性比铁弱的导体
电解质溶液:
硫酸铜溶液
水果电池
【思考与交流】
原电池的正负极的判断方法
1、根据电池的电极材料——原电池的正负极判断
活泼的易失电子的为负极,不活泼的为正极
2、根据电流的方向或电子的流动方向或指针的偏向——原电池的正负极判断
电流流出的为正极,电子流出的为负极,指针偏向的为正极
3、根据原电池两极发生的化学反应判断——原电池的正负极判断
失电子发生氧化反应的为负极,得电子发生还原反应的为正极
4、根据原电池中电解质的阴阳离子的定向移动来判断——原电池的正负极判断阳离子流向正极,阴离子流向负极
5、根据电极现象判断——原电池的正负极判断
溶解的为负极,产生气体的为正极
1、干电池
负极:
Zn—2e-==Zn2+
正极:
2NH4++2e-==2NH3↑+H2↑
Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑
电池总反应式:
特点:
a:
一次性电池,不可逆
b:
用KOH代替NH4Cl能提高性能,延长寿命
负极:
Pb+SO42--2e-=PbSO4
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
正极:
PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O
电池总反应式:
特点:
二次电池,可多次充放电使用
2、充电电池(又称二次电池)
锂是密度最小的金属,用锂作为电池的负极,跟用相同质量的其他金属作负极相比较,使用寿命大大延长。
镍镉碱性蓄电池
锂电池
3、燃料电池
负极:
2H2–4e-+4OH-=4H2O
总反应式:
2H2+O2=2H2O
特点:
外加设备供给氧化剂,高效(理论利用率达85-90%,实际40-60%)
氢氧燃料电池,电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液.
正极:
O2+4e-+2H2O=4OH-