化学第四章物质构成的奥秘.doc

化学 第四单元
一、原子结构
知识点：
1、原子的构成情况：
原子
核外电子
原子核
质子
中子
（在核外作高速的无规则的运动）
（居于原子中央）

2、电性关系
不带电的微粒：中子、原子（分子）；
带负电荷的微粒：电子；
带正电荷的微粒：原子核、质子
3、电量关系：
核电荷数=质子数（原因是中子不带电）；质子数=电子数（原因是原子不带电）
所以在原子中：核电荷数=质子数=电子数
4、质量关系：
m（原子）=m（原子核）+m（电子）≈m（原子核）[原因是一个电子的质量很小，可以忽略]
由于一个原子的真实质量很小，使用不方便，提出一个相对原子质量的概念
相对原子质量：一种碳原子（质子数为6，中子数为6的碳原子）的质量的1/12作为基准，其他原子的质量与这个基准的比值。
注意：相对原子质量只是一个比，不是原子的实际质量。
公式表达式：Ar（原子）=
引申：相对分子质量：构成分子的各原子的相对原子质量的总和。
Mr（分子）=∑Ar（构成微粒的原子）
例题：求出水的相对分子质量
Mr（H2O）=2Ar(H)+Ar(O)=2×1＋16＝18

①原子中质子数=电子数
②核内质子数就是核电荷数。
③质子数和中子数不一定相等但很接近。
④质子数+中子数=相对原子质量
⑤构成原子的必要粒子是质子和电子，决定原子种类的是核内质子数，它必不可少。
⑥电子质量忽略不计、但最外层电子数量却决定元素的化学性质。原子核极小，但却是原子质量的集中之处。

二、元素
元素、原子的区别和联系

元素
原子
概念
具有相同核电荷数的一类原子的总称.
化学变化中的最小粒子。
区分
只讲种类，不讲个数，没有数量多少的意义。
即讲种类，有讲个数，有数量多少的含义。
使用范围
应用于描述物质的宏观组成。
应用于描述物质的微观构成。
举例
如：水中含有氢元素和氧元素。即。水是由氢元素和氧元素组成的。
如；一个水分子，是由两个氢原子和一个氧原子构成的。
联系
元素的最小粒子
元素=================================原子
一类原子的总称

元素没有数量概念，可以借下面的例子来理解：“水果”是苹果、梨、桃等的总称。买水果时只能具体买一斤苹果或二个梨等，但不能说买一斤水果或二个水果。
元素概念在举例中导出，元素种类由核内质子数决定。已发现的元素只有100余种，但组成的物质已超过3 000万种。
二：元素符号：
元素符号的意义: 1.表示一种元素.2.表是这种元素的一个原子.
1．写法、读法
(1)1—20号元素是按质子数1—20排列的。
(2)写法一大二小
元素名称的一般规律:：“钅”表示金属;“石”表示非金属固体;“氵”表示非金属液体;
“气”表示非金属气体
三、元素周期表
为了便于研究元素的性质和用途，需要寻求它们之间的内在规律。为此，科学家们根据元素的原子结构和性质，把它们有序的排列起来。简介门捷列夫及元素周期表各部分表示的意义。
根据元素的原子结构和性质，把现在已知的一百多种元素按原子序数（核电荷数）科学有序的排列起来，这样得到的表叫元素周期表。
     1．元素周期表的结构：
    每一格：在元素周期表中，每一种元素均占据一格。对于每一格，均包括原子序数，元素符号、元素名称，相对原子质量等内容。
    此外，在周期表中，还用不同的颜色对金属元素、非金属元素做了分区。
    每一横行（周期）
    周期表每一横行叫做一个周期，共有7个横行，有7个周期。
    说明：每周期开头是金属元素（第一周期除外），靠近尾部的是非金属元素，结尾的是稀有气体元素。这说明随着原子序数的递增，元素原子的最外层上的电子数由1个递增到8个，达到稀有气体元素原子的稳定结构，然后又重复出现原子最外层电子数从1个递增到8个的变化规律。这种规律性的变化也就是“元素周期表”的名称的来源，它反映了元素之间的内在联系。
    每一纵行（即族）
    周期表的18个纵行中，除第8、9、10三个纵行共同组成一个族外，其余15个纵行，每一个纵行叫做一族，共有16个族。
    2．元素周期表的意义：学习和研究化学的重要工具。
    为寻找新元素提供了理论依据；
由于在元素周期表中位置越靠近的元素性质越相似，可以启发人们在元素周期表的一定的区域寻找新物质（如农药、催化剂、半导体材料等）。
<活动与探究> 课本74页。
填表：
原子序数
1

2
元素名称
氢

氦
元素符号
H

He
原子序数
3
4
5
6
7
8
9
10
元素名称

元素符号

原子序数
11
12
13
14
15
16
17
18
元素名称

元素符号

元素种类 最后一族原子序数
1 2 2
2 8 10 短周期
3 8 18
横行——周期（7个） 4 18 36
5 18 54 长周期
6 32 86
7 （28） 不完全周期
2．族
比较：同一列中元素原子最外层电子数，重点分析卤族元素及碱金属元素的相同。
发现：①元素周期表共有18列，除8、9、10三列为一族外，其余15列各为一族；
②长短周期共同组成的族为主族，用A表示；完全由长周期元素构成的族为副族，用
B表示，并用罗马数字表示其序号；稀有气体元素所在的列为零族，计作“0”；

族类
A
B
Ⅷ
0
族数
7
7
1
1
列序号
1、2、13、14、
15、16、17
3、4、5、6、
7、11、12
8、9、10
18
族序号
ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA
ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、ⅠB、ⅡB
Ⅷ
O
③ⅢB族到ⅡB族共10列通称为过渡元素，包括Ⅷ族和七个副族，是从左边主族向右边主族过渡的元素。
周期表中有18个纵行，除第8、9、10三个纵行叫做第Ⅷ族元素外，其余15个纵行，每个纵行称做一族。
主族（A）：7个 ⅠA—ⅦA
副族（B）：7个 ⅠB—ⅦB
纵行——族（16个） 0族：1个 稀有气体元素
第Ⅷ族：1个 由三个纵行组成

递变规律：同主族从上到下，金属性增强，非金属性减弱。
归纳：七主、七副、一八、一零；三长、三短、一不完全
四、本课小结：
元素周期表的发现
元素是具有相同核电荷数（即质子数）的同一类原子的总称。1869年俄国化学家门捷列夫对当时已知的63种元素的物理性质、化学性质十分熟悉。在编写教材时，为了使学生们系统地掌握这些元素的性质，他对这些元素进行了规律性的分类。他把每种元素的名称、化学式（将在课题4学习）、相对原子质量、物理性质、化学性质以及主要化合物都写在卡片上，并将所有卡片进行系列组合。门捷列夫激动地发现每一行元素的性质都是按照相对原子质量的增大而逐渐变化着，由此他根据元素的相时原子质量及化学近似性试着排列元素表，并预测了一些尚未发现的元素的存在。若干年后科学家们通过一系列实验发现了镓、钪、锗等元素的存在，证实了门捷列夫元素周期表的科学性。门捷列夫工作的成功，引起了科学界的震动，人们为了纪念他的功绩，就把元素周期表称为门捷列夫元素周期表。
三、离子
原子结构示意图：图1-18号元素的原子结构示意图

原子结构示意图的画法：画圆圈标核电荷、正号写在前，弧线呈扇面，数字一条线。
核外电子排布的初步规律
在含有多电子的原子里，核外电子离核远近是不同的，为了形象他说明运动者的电子离核远近的不同，我们引入电子层的概念，这样就可以形象地认为电子是在不同的电子层上运动的，那么它们的运动是杂乱无规律的，还是有一定的运动规律呢？答案是肯定的，它不像行星绕太阳旋转有固定的轨道，但有经常出现的区域。那么它们运动规律如何呢？这里仅介绍几条核外电子排布规律供参考。
1.在含多电子的原子里，电子的能量不同
2.能量低的，通常在离核近的区域运动。能量高的，通常在离核远的区域运动。
3.为了便于说明问题，通常就用电子层来表明运动着的电子离核远近的不同。
4.把能量最低、离核最近的叫第一层，能量稍高、离核稍远的叫第二层，由里往外依次类推，叫三、四、五、六、七层。
〔强调指出〕电子的这种分层运动是没有固定轨道的。
以上几条规律要相互联系地理解。另外．核外电子排布非常复杂，还有许多其他规律将在今后学习中会接触到
元素性质与原子结构（最外层电子数）的关系
离子的形成
氯化钠形成过程：
钠原子最外层的一个电子向氯原子的最外层上转移，从而使双方最外电子层都达到稳定结构。
类似这样得、失电子后的原子都带有电荷，不能再称之为原子，而叫离子．以前我们学过的原子团也往往带有电荷，如SO42-、OH-、NH4+等，它们也叫离子。
1.离子：带有电荷的原子或原子团叫做离子。在此基础上，再引导学生概括出阳离子、阴离子的概念。注意离子所带电荷的表示方法只能是“+”、“一”或“几+”“几—”。
离子化合物：定义：像氯化钠这种由阴、阳离子相互作用而构成的化合物就是离子化合物。
氯化氢分子的形成：
氢、氯都是非金属元素，它们的原子都易获得1个电子达到稳定结构。但获电子的能力又相差不大，都不能把对方的电子夺取过来，相互作用的结果是双方各以最外层一个电子组成一个电子对，这个电子对为两个原子所共用,在两个原子核外的空间运动，从而使双方原子都达到稳定结构。由于共用电子对同时受H、Cl两个原子核的吸引，从而使两个原子形成氯化氢的分子。
氯化氢分子的形成：以共用电子对形成。并强调共用电子对的偏移程度，说明分子整体不显电性。
共价化合物：定义：像氯化氢这样以共用电子对形成分子的化合物叫共价化合物。
离子符号是用来表示离子的化学符号。离子符号表示式Xn+或Xn-，X表示元素符号或原子团的化学式，X右上角的“+”或“-”表示离子带的是正电荷还是负电荷，“n”表示带n个单位的电荷。例如，Al3+表示1个带3个单位正电荷的铝离子；3SO42-表示3个带两个单位负电荷的硫酸根离子。
离子的写法
方法：先写出元素符号，再在右上角标明该离子带的电荷数，注意“+、—”于数字后面
例：3个硫酸根离子：3SO42-；两个镁离子：2Mg2+
四、化合价
一、化学式反映了物质的组成
1、化学式（formular），就是用元素符号和数字的组合来表示纯净物组成的式子。
提出的依据：任何纯净物都有固定的组成，不同的物质组成不同
2、化学式所表示的含义（一般包括宏观和微观角度）
微观上：表示某物质；表示该物质由哪些元素组成的
宏观上：表示该物质的一个分子或者一个原子；由分子构成的物质，还可以表示一个分子的构成情况
我们以水（H2O）为例说明

化学式的涵义
以H2O为例
宏观
表示一种物质
表示水这种物质
表示该物质有哪些元素组成的
表示水由氧元素和氢元素组成的
微观
表示该物质的一个分子
表示一个水分子
表示一个分子里有多少个原子
表示一个水分子中由2个氧原子和1个原子构成
质量
表示物质的相对分子质量
Mr(H2O)=2Ar(H)+Ar(O)=2+16=18
表示物质中各种元素的原子个数比
水中氢元素和氧元素的原子个数比为2：1
表示物质中各种元素的质量比
水中氢元素和氧元素的质量比为1：8
3、化学式中元素符号周围的数字的意义
如 aRbc
a表示有a个这样的微粒
b 表示一个微粒中有b个原子或原子团
c 表示一个该离子中带有c个正（负）电荷
一个硫酸分子中含有4个氧原子
一个硫酸分子中含有1个硫原子
一个硫酸分子中含有2个氢原子
3个硫酸分子
如：3H2SO4

二、简单化合物的命名
1、两种元素组成的化合物的命名
根据元素的名称，从右往左读作“某化某”。如NaCl读作“氯化钠”，ZnO读作“氧化锌”，Fe3O4读作“四氧化三铁”。但要注意，H2O就是“水”，不能读成“氧化氢”，NH3就是“氨气”。
2、含有OH原子团的化合物的命名
一般命名为“氢氧化某”
如：NaOH读作“氢氧化钠”，Cu(OH)2读作“氢氧化铜”
3、含有其他原子团的化合物的命名
一般根据原子团和另一元素的名称从右到左的顺序读作“某酸某”。
如：CaCO3读作“碳酸钙”，Cu(NO3)2读作“硝酸铜”
但注意，H2CO3就读作“碳酸”，H2SO4就读作“硫酸”等。
4、某些比较复杂物质的命名
如：Cu2(OH)2CO3读作“碱式碳酸铜”，H2O2读作“过氧化氢”等
化合价
一、什么是化合价？
定义：一种元素一定数目的原子跟其他元素一定数目的原子化合的性质，叫做这种元素的化合价。
在化合物里，氧通常显-2价。（因为氧原子最外层6个电子，易得到2个电子或使电子对偏向。）氢通常显+1价。（因为氢原子外层1个电子，易失去或使电子对偏离。）金属元素通常显正价。（因为其原子的最外层电子数较少，易失去电子。）非金属元素通常显负价。（因为其原子的最外层电子数较多，易得到电子或使电子对偏向。）但在非金属氧化物里，氧显负价，另一种非金属元素显正价。（因为氧原子得电子能力很强。）
在化合物里，正负化合价的代数和为零。（这是化合价最主要的规律）。先让学生从上面的例子，看出这个事实。再引导学生初步了解其原因是：化合物分子作为一个整体是电中性的。在化合物里，一些原子失去多少个电子，另一些原子一定要得到多少个电子；有多少共用电子对偏离某些原子，也就有多少对共用电子对偏向另些原子。所以在化合物里，正负化合价的代数和为零
在单质中元素的化合价如何呢？让学生根据化合价的初步定义回答这个问题。因为元素的化合价是在形成化合物时才表现出来的性质，所以在单质分子里，元素的化合价为零。
有些元素的化合价是可变的。例如，在FeCl2、FeCl3中铁元素的化合价分别为+2、+3、在H2S、SO2中硫元素的化合价分别为-2、+4。可变的原因是这些元素的原子在不同条件下，既可得电子（或电子对偏向），也可失电子（或电子对偏离）。而且得失电子数目可以不同。
让学生看课本中常见元素的化合价表。要求逐步记住这些元素的化合价。）
某些原子团也表现出一定的化合价。例如，在硫酸锌里锌为+2价，硫酸根为-2价；又如，在氢氧化钙里，钙为+2价，氢氧根为-1价。（简要说明：原子团的化合价等于组成该原子团各元素正负化合价的代数和。例如氢氧根的价是(-2)+(+1)=-1。
化合物的化学式的写法——根据化合价来写化学式
（1）一般是正价的元素（或原子团）写在左边，负价元素（或原子团）写在右边
（2）在金属化合物中，金属元素一般呈正价，非金属呈负价；在化合物中，氧元素一般呈-2价，氢元素一般呈+1价
（3）化合物中，各种元素化合价的代数和为零
注意：
+2
CuO
（1）标注某元素的化合价时，务必要写在该元素符号的正上方，先标电性，后标数目
如
+2表示在氧化铜中铜元素呈+2价
（2）某些元素具有可变价态，它们表示在与其他元素化合形成化合物时，会出现多种可能
特别：Fe 在命名时，+3价就是铁，而在+2价时要被称为亚铁