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高中化學選修3和選修5總結知識點

教育 更新时间:2024-12-02 14:12:53

二、複習要點

1、原子結構

2、元素周期表和元素周期律

3、共價鍵

4、分子的空間構型

5、分子的性質

6、晶體的結構和性質

(一)原子結構

1、能層和能級

(1)能層和能級的劃分

①在同一個原子中,離核越近能層能量越低。

②同一個能層的電子,能量也可能不同,還可以把它們分成能級s、p、d、f,能量由低到高依次為s、p、d、f。

③任一能層,能級數等于能層序數。

④s、p、d、f……可容納的電子數依次是1、3、5、7……的兩倍。

⑤能層不同能級相同,所容納的最多電子數相同。

(2)能層、能級、原子軌道之間的關系

高中化學選修3和選修5總結知識點(高中化學選修3知識點總結)1

每能層所容納的最多電子數是:2n2(n:能層的序數)。

2、構造原理

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(1)構造原理是電子排入軌道的順序,構造原理揭示了原子核外電子的能級分布。

(2)構造原理是書寫基态原子電子排布式的依據,也是繪制基态原子軌道表示式的主要依據之一。

(3)不同能層的能級有交錯現象,如E(3d)>E(4s)、E(4d)>E(5s)、E(5d)>E(6s)、E(6d)>E(7s)、E(4f)>E(5p)、E(4f)>E(6s)等。原子軌道的能量關系是:ns<(n-2)f < (n-1)d <np

(4)能級組序數對應着元素周期表的周期序數,能級組原子軌道所容納電子數目對應着每個周期的元素數目。

根據構造原理,在多電子原子的電子排布中:各能層最多容納的電子數為2n2 ;最外層不超過8個電子;次外層不超過18個電子;倒數第三層不超過32個電子。

(5)基态和激發态

①基态:最低能量狀态。處于 最低能量狀态 的原子稱為 基态原子 。

②激發态:較高能量狀态(相對基态而言)。基态原子的電子吸收能量後,電子躍遷至較高能級時的狀态。處于激發态的原子稱為激發态原子 。

③原子光譜:不同元素的原子發生電子躍遷時會吸收(基态→激發态)和放出(激發态→較低激發态或基态)不同的能量(主要是光能),産生不同的光譜——原子光譜(吸收光譜和發射光譜)。利用光譜分析可以發現新元素或利用特征譜線鑒定元素。

3、電子雲與原子軌道

(1)電子雲:電子在核外空間做高速運動,沒有确定的軌道。因此,人們用"電子雲"模型來描述核外電子的運動。"電子雲"描述了電子在原子核外出現的概率密度分布,是核外電子運動狀态的形象化描述。

(2)原子軌道:不同能級上的電子出現 概率 約為90%的電子雲空間輪廓圖 稱為原子軌道。s電子的原子軌道呈 球形對稱,ns能級各有1個原子軌道;p電子的原子軌道呈紡錘形,np能級各有3個原子軌道,相互垂直(用px、py、pz表示);nd能級各有5個原子軌道;nf能級各有7個原子軌道。

4、核外電子排布規律

(1)能量最低原理:在基态原子裡,電子優先排布在能量最低的能級裡,然後排布在能量逐漸升高的能級裡。

(2)泡利原理:1個原子軌道裡最多隻能容納2個電子,且自旋方向相反。

(3)洪特規則:電子排布在同一能級的各個軌道時,優先占據不同的軌道,且自旋方向相同。

(4)洪特規則的特例:電子排布在p、d、f等能級時,當其處于全空 、半充滿或全充滿時,即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14,整個原子的能量最低,最穩定。

能量最低原理表述的是"整個原子處于能量最低狀态",而不是說電子填充到能量最低的軌道中去,泡利原理和洪特規則都使"整個原子處于能量最低狀态"。

電子數

(5)(n-1)d能級上電子數等于10時,副族元素的族序數=ns能級電子數

(二)元素周期表和元素周期律

1、元素周期表的結構

元素在周期表中的位置由原子結構決定:原子核外的能層數決定元素所在的周期,原子的價電子總數決定元素所在的族。

(1)原子的電子層構型和周期的劃分

周期是指能層(電子層)相同,按照最高能級組電子數依次增多的順序排列的一行元素。即元素周期表中的一個橫行為一個周期,周期表共有七個周期。同周期元素從左到右(除稀有氣體外),元素的金屬性逐漸減弱, 非金屬性逐漸增強。

(2)原子的電子構型和族的劃分

族是指價電子數相同(外圍電子排布相同),按照電子層數依次增加的順序排列的一列元素。即元素周期表中的一個列為一個族(第Ⅷ族除外)。共有十八個列,十六個族。同主族周期元素從上到下,元素的金屬性逐漸增強,非金屬性逐漸減弱。

(3)原子的電子構型和元素的分區

按電子排布可把周期表裡的元素劃分成 5個區,分别為s區、p區、d區、f區和ds區,除ds區外,區的名稱來自按構造原理最後填入電子的能級的符号。

2、元素周期律

元素的性質随着核電荷數的遞增發生周期性的遞變,叫做元素周期律。元素周期律主要體現在核外電子排布、原子半徑、主要化合價、金屬性、非金屬性、第一電離能、電負性等的周期性變化。元素性質的周期性來源于原子外電子層構型的周期性。

(1)同周期、同主族元素性質的遞變規律

(2)微粒半徑的比較方法

①同一元素:一般情況下元素陰離子的離子半徑大于相應原子的原子半徑,陽離子的離子半徑小于相應原子的原子半徑。

②同周期元素(隻能比較原子半徑):随原子序數的增大,原子的原子半徑依次減小。如:Na>Mg>Al>Si>P>S>Cl

③同主族元素(比較原子和離子半徑):随原子序數的增大,原子的原子半徑依次增大。如:Li<Na<K<Rb<Cs,F-<Cl-<Br-<I-

④同電子層結構(陽離子的電子層結構與上一周期0族元素原子具有相同的電子層結構,陰離子與同周期0族元素原子具有相同的電子層結構):随核電荷數增大,微粒半徑依次減小。如:F-> Na >Mg2 >Al3

(3)元素金屬性強弱的判斷方法

(4)非金屬性強弱的判斷方法

(三)共價鍵

1、共價鍵的成鍵本質:成鍵原子相互接近時,原子軌道發生重疊,自旋方向相反的未成對電子形成共用電子對,兩原子核間電子雲密度增加,體系能量降低。

2、共價鍵類型:

(1)σ鍵和π鍵

(2)極性鍵和非極性鍵

(3)配位鍵:一類特殊的共價鍵,一個原子提供空軌道,另一個原子提供一對電子所形成的共價鍵。

①配位化合物:金屬離子與配位體之間通過配位鍵形成的化合物。如:Cu(H2O)4SO4、Cu(NH3)4(OH)2、Ag(NH3)2OH 、Fe(SCN) 3等。

②配位化合物的組成:

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3、共價鍵的三個鍵參數

(1)鍵長、鍵能決定共價鍵的強弱和分子的穩定性,鍵角決定分子空間構型和分子的極性。

(2)鍵能與反應熱:反應熱=生成物鍵能總和-反應物鍵能總和

(四)分子的空間構型

1、等電子原理

原子總數相同、價電子總數相同的分子具有相似的化學鍵特征,許多性質是相似的,此原理稱為等電子原理。

(1)等電子體的判斷方法:在微粒的組成上,微粒所含原子數目相同;在微粒的構成上,微粒所含價電子數目相同;在微粒的結構上,微粒中原子的空間排列方式相同。(等電子的推斷常用轉換法,如CO2=CO O=N2 O= N2O= N2 N—= N3—或SO2=O O2=O3=N— O2= NO2—)

(2)等電子原理的應用:利用等電子體的性質相似,空間構型相同,可運用來預測分子空間的構型和性質。

2、價電子互斥理論:

(1)價電子互斥理論的基本要點:ABn型分子(離子)中中心原子A周圍的價電子對的幾何構型,主要取決于價電子對數(n),價電子對盡量遠離,使它們之間斥力最小。

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(2)ABn型分子價層電子對的計算方法:

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①對于主族元素,中心原子價電子數=最外層電子數,配位原子按提供的價電子數計算,如:PCl5中

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②O、S作為配位原子時按不提供價電子計算,作中心原子時價電子數為6;

③離子的價電子對數計算

如:NH4 :

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;SO42- :

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3、雜化軌道理論

(1)雜化軌道理論的基本要點:

①能量相近的原子軌道才能參與雜化。

②雜化後的軌道一頭大,一頭小,電子雲密度大的一端與成鍵原子的原子軌道沿鍵軸方向重疊,形成σ鍵;由于雜化後原子軌道重疊更大,形成的共價鍵比原有原子軌道形成的共價鍵穩定。

③雜化軌道能量相同,成分相同,如:每個sp3雜化軌道占有1個s軌道、3個p軌道。

④雜化軌道總數等于參與雜化的原子軌道數目之和。

(2)s、p雜化軌道和簡單分子幾何構型的關系

(3)雜化軌道的應用範圍:雜化軌道隻應用于形成σ鍵或者用來容納未參加成鍵的孤對電子。

(4)中心原子雜化方式的判斷方法:看中心原子有沒有形成雙鍵或叁鍵,如果有1個叁鍵,則其中有2個π鍵,用去了2個p軌道,形成的是sp雜化;如果有1個雙鍵則其中有1個π鍵,形成的是sp 2雜化;如果全部是單鍵,則形成的是sp 3雜化。

4、分子空間構型、中心原子雜化類型和分子極性的關系

(五)分子的性質

1、分子間作用力(範德華力和氫鍵)

(1)分子間作用力和化學鍵的比較

(2)範德華力與氫鍵的比較

2、極性分子和非極性分子

(1)極性分子和非極性分子

<1>非極性分子:從整個分子看,分子裡電荷的分布是對稱的。如:①隻由非極性鍵構成的同種元素的雙原子分子:H2、Cl2、N2等;②隻由極性鍵構成,空間構型對稱的多原子分子:CO2、CS2、BF3、CH4、CCl4等;③極性鍵非極性鍵都有的:CH2=CH2、CH≡CH、

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<2>極性分子:整個分子電荷分布不對稱。如:①不同元素的雙原子分子如:HCl,HF等。②折線型分子,如H2O、H2S等。③三角錐形分子如NH3等。

(2)共價鍵的極性和分子極性的關系:

兩者研究對象不同,鍵的極性研究的是原子,而分子的極性研究的是分子本身;兩者研究的方向不同,鍵的極性研究的是共用電子對的偏離與偏向,而分子的極性研究的是分子中電荷分布是否均勻。非極性分子中,可能含有極性鍵,也可能含有非極性鍵,如二氧化碳、甲烷、四氯化碳、三氟化硼等隻含有極性鍵,非金屬單質F2、N2、P4、S8等隻含有非極性鍵,C2H6、C2H4、C2H2等既含有極性鍵又含有非極性鍵;極性分子中,一定含有極性鍵,可能含有非極性鍵,如HCl、H2S、H2O2等。

(3)分子極性的判斷方法

①單原子分子:分子中不存在化學鍵,故沒有極性分子或非極性分子之說,如He、Ne等。

②雙原子分子:若含極性鍵,就是極性分子,如HCl、HBr等;若含非極性鍵,就是非極性分子,如O2、I2等。

③以極性鍵結合的多原子分子,主要由分子中各鍵在空間的排列位置決定分子的極性。若分子中的電荷分布均勻,即排列位置對稱,則為非極性分子,如BF3、CH4等。若分子中的電荷分布不均勻,即排列位置不對稱,則為極性分子,如NH3、SO2等。

④根據ABn的中心原子A的最外層價電子是否全部參與形成了同樣的共價鍵。(或A是否達最高價)

(4)相似相溶原理

①相似相溶原理:極性分子易溶于極性溶劑,非極性分子易溶于非極性溶劑。

②相似相溶原理的适用範圍:"相似相溶"中"相似"指的是分子的極性相似。

③如果存在氫鍵,則溶劑和溶質之間的氫鍵作用力越大,溶解性越好。相反,無氫鍵相互作用的溶質在有氫鍵的水中的溶解度就比較小。

3、有機物分子的手性和無機含氧酸的酸性

(1)手性分子

①手性分子:具有完全相同的組成和原子排列的一對分子,如同左手與右手一樣互為鏡像,卻在三維空間裡不能重疊,互稱手性異構體(又稱對映異構體、光學異構體)。含有手性異構體的分子叫做手性分子。

②手性分子的判斷方法:判斷一種有機物是否具有手性異構體,可以看其含有的碳原子是否連有四個不同的原子或原子團,符合上述條件的碳原子叫做手性碳原子。手性碳原子必須是飽和碳原子,飽和碳原子所連有的原子和原子團必須不同。

(2)無機含氧酸分子的酸性

①酸的元數=酸中羟基上的氫原子數,不一定等于酸中的氫原子數(有的酸中有些氫原子不是連在氧原子上)

②含氧酸可表示為:(HO)mROn,酸的強度與酸中的非羟基氧原子數n有關,n越大,酸性越強。

n=0 弱酸 n=1 中強酸 n=2強酸 n=3 超強酸

(六)晶體的結構和性質

1、四大晶體的比較

2、典型晶體的結構特征

(1)NaCl

屬于離子晶體。晶胞中每個Na 周圍吸引着6個Cl-,這些Cl-構成的幾何圖形是正八面體,每個Cl-周圍吸引着6個Na ,Na 、Cl-個數比為1:1,每個Na 與12個Na 等距離相鄰,每個氯化鈉晶胞含有4個Na 和4個Cl-。

(2)CsCl

屬于離子晶體。晶胞中每個Cl—(或Cs )周圍與之最接近且距離相等的Cs (或Cl—)共有8個,這幾個Cs (或Cl—)在空間構成的幾何構型為立方體,在每個Cs 周圍距離相等且最近的Cs 共有6個,這幾個Cs 在空間構成的幾何構型為正八面體,一個氯化铯晶胞含有1個Cs 和1個Cl— 。

(3)金剛石(空間網狀結構)

屬于原子晶體。晶體中每個C原子和4個C原子形成4個共價鍵,成為正四面體結構,C原子與碳碳鍵個數比為1:2,最小環由6個C原子組成,每個C原子被12個最小環所共用;每個最小環含有1/2個C原子。

(4)SiO2

屬于原子晶體。晶體中每個Si原子周圍吸引着4個O原子,每個O原子周圍吸引着2個Si原子,Si、O原子個數比為1:2,Si原子與Si—O鍵個數比為1:4,O原子與Si—O鍵個數比為1:2,最小環由12個原子組成。

(5)幹冰

屬于分子晶體。晶胞中每個CO2分子周圍最近且等距離的CO2有12個。1個晶胞中含有4個CO2。

(6)石墨

屬于過渡性晶體。是分層的平面網狀結構,層内C原子以共價鍵與周圍的3個C原子結合,層間為範德華力。晶體中每個C原子被3個六邊形共用,平均每個環占有2個碳原子。晶體中碳原子數、碳環數和碳碳單鍵數之比為2:3。

(7)金屬晶體

金屬Po(钋)中金屬原子堆積方式是簡單立方堆積,原子的配位數為6,一個晶胞中含有1個原子。金屬Na、K、Cr、Mo(钼)、W等中金屬原子堆積方式是體心立方堆積,原子的配位數為8,一個晶胞中含有2個原子。金屬Mg、Zn、Ti等中金屬原子堆積方式是六方堆積,原子的配位數為12,一個晶胞中含有2個原子。金屬Au、Ag、Cu、Al等中金屬原子堆積方式是面心立方堆積,原子的配位數為12,一個晶胞中含有4個原子。

3、物質熔沸點高低的判斷

(1)不同類晶體:一般情況下,原子晶體>離子晶體>分子晶體

(2)同種類型晶體:構成晶體質點間的作用力大,則熔沸點高,反之則小。

①離子晶體:結構相似且化學式中各離子個數比相同的離子晶體中離子半徑小(或陰、陽離子半徑之和越小的),鍵能越強的,熔、沸點就越高。如NaCl、NaBr、Nal;NaCl、KCl、RbCl等的熔、沸點依次降低。離子所帶電荷大的熔點較高。如:MgO熔點高于NaCl。

②分子晶體:在組成結構均相似的分子晶體中,式量大的,分子間作用力就大,熔點也高。如:F2、Cl2、Br2、I2和HCl、HBr、HI等均随式量增大。熔、沸點升高。但結構相似的分子晶體,有氫鍵存在熔、沸點較高。

③原子晶體:在原子晶體中,隻要成鍵原子半徑小,鍵能大的,熔點就高。如金剛石、金剛砂(碳化矽)、晶體矽的熔、沸點逐漸降低。

④金屬晶體:在元素周期表中,主族數越大,金屬原子半徑越小,其熔、沸點也就越高。如ⅢA的Al,ⅡA的Mg,IA的Na,熔、沸點就依次降低。而在同一主族中,金屬原子半徑越小的,其熔沸點越高。

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