(17)澄海中学高中化学奥林匹克竞赛辅导资料第十七章立体化学基础
高中化学奥林匹克竞赛辅导计划
高中化学奥林匹克竞赛辅导计划高中化学奥林匹克竞赛辅导计划化学奥林匹克竞赛是培养化学学习兴趣,发现和培养化学人才,普及化学教育的好方式。
也是提高教师教学能力,推动化学教学的有效途径。
近几年来,我校在全国高中化学奥林匹克竞赛辅导中取得了一定的成绩,为了圆满完成辅导,特拟订本校高中化学奥赛培训方案。
培训情况分析:从学生来源讲:2009年高中化学学科奥赛培训兴趣小组系由全校高一年级化学最感兴趣的学生组成,他们热爱化学,对化学学习有浓厚的兴趣与爱好,都有在省级及以上化学学科奥赛中取得好名次的信心,是一支很有希望的队伍。
培训指导思想:1、重在能力培养,以提高学生兴趣为切入点来进行教学;2、以提高学生自学能力为着重点,培养学生良好的学习习惯;3、学练结合,既要不断提高学生的知识面,也要不断提升学生的解题技巧;4、培养学生远大志向,树立为科学献身的共产主义思想;5、不断灌输学科奥赛尖子的学习方法,以形成良好的榜样激励作用。
培训工作目标:1、圆满完成教学计划,争取在参加高年级的学科竞赛中取得一等奖,有30%的学生获得奖励;2、养成学生良好的自学习惯,达到学生能按要求完成自学计划制定、掌握自学课程的基本方法;3、形成良好的竞赛心态,培养争夺奥赛金牌的夺牌意识;培训具体措施:1、为学生选择好培训教材,让学生便于自学;2、坚持按计划培训,按时完成教学任务;3、加强考练,有规律的考练计划不小于30次;4、做好学生的思想工作,积极了解其学习过程中存在的问题,不让问题积累。
竞赛辅导安排时间:从高一下学期开始一直坚持到高三上学期(9月份)。
每周开讲两次。
内容:(具体内容见附表)高一(上学期)原子结构,元素周期律;专题:氧化还原反应、离子反应。
高一(下学期)分子结构和化学健,晶体结构,卤族元素,氧族元素。
高二(上学期)氮族元素、化学反应速率、化学平衡,电解质溶液、酸碱理论高二(下学期)烃、烃的衍生物,电化学(原电池、电解池、电镀)过渡金属、配位化学高三(九月份)集训:历届预赛试题、历届初赛试题训练专题:加强、提高、补漏附:培训内容化学反应及其能量变化——化学实验的基本操作碱金属——碱金属及其化合物的性质物质的量——配制一定量物质的量溶液卤素——氯、溴、碘的性质氯离子的检验物质结构元素周期律——同周期、同主族元素性质的递变《原子结构》核外电子的运动状态核外电子排布和元素周期系元素基本性质的周期性《化学键与分子结构》离子键理论共价键理论分子间的作用力《氢和稀有气体》氢气稀有气体氧族元素环境保护——浓硫酸的性质、硫酸根离子的检验碳族元素无机非金属材料——实验习题选做实验——趣味实验制取蒸馏水、天然水的净化海带成分中碘的测定阿伏加德罗常数的测定氮族元素——氨的制取和性质、铵离子的检验化学平衡——化学反应速率和化学平衡《化学反应的速率》化学反应速率的定义及其表示方法反应速率理论简介影响化学反应速率的因素电离平衡——电解质溶液、中和滴定《电解质溶液》强电解质溶液理论弱酸、弱碱的解离平衡盐的水解酸碱理论的发展难溶性强电解质的沉淀——溶解平衡《化学平衡》化学反应的可逆性和化学平衡平衡常数标准平衡常数化学平衡移动几种重要的金属——镁铝及其化合物的性质原电池的原理、铁及其化合物的性质《溶胶》分散体系溶胶溶胶的聚沉和稳定性高分子溶液《氧化还原反应》基本概念氧化还原反应方程式的配平电极电势电解化学电源烃——乙烯的制取和性质烃的衍生物——溴乙烷的性质、乙醇的发性质苯酚的性质、乙醛的性质乙酸乙酯的制取、肥皂的制取糖类油脂蛋白质——葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素的性质蛋白质的性质实验习题选做实验——趣味实验金属的电化学腐蚀溴乙烷的制取脲醛树脂的制取合成有机高分子化合物的性质制取蒸馏水、天然水的净化海带成分中碘的测定阿伏加德罗常数的测定化学反应中的物质变化和能量变化——中和热的测定电解的原理及其应用——电解饱和食盐水硫酸工业化学实验方案的设计——硫酸亚铁的制备红砖中氧化铁成分的测定明矾的检验几组未知物的检验实验习题《物质的状态》晶体与非晶体晶体的外形晶胞《配位化合物》配位化合物的基本概念配合物的化学健理论配位化合物的稳定性配位化合物的重要性《有机化学绪论》有机化合物和有机化学《有机化学饱和烃》烷烃的通式和构造异构烷烃的命名烷烃的物理性质烷烃的化学性质烷烃的主要来源和制法《有机化学不饱和烃》烯烃和炔烃的结构烯烃和炔烃的同分异构烯烃和炔烃的命名烯烃和炔烃的物理性质烯烃和炔烃的化学性质烯烃和炔烃的工业来源和制法《有机化学二烯烃和共轭体系》二烯烃的分类和命名共轭二烯烃的工业制法共轭二烯烃的化学性质二烯烃的结构电子离域与共轭体系离域体系的共振论表述法《有机化学对映异构》手性和对称性具有一个手性中心的对映异构构型和命名法《有机化学脂环烃》脂环烃的分类与命名脂环烃的性质《有机化学脂环族卤代烃》卤代烷的分类和命名卤代烃的制法卤代烃的物理和化学性质《有机化学芳烃和芳香性》苯的结构单环芳烃的物理和化学性质苯环上取代反应的定位规则。
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座 第16讲 立体化学基础-知识梳理
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座 第16讲 立体化学基础【竞赛要求】有机立体化学基本概念。
构型与构象。
顺反异构(trans -、cis -和Z -、E -构型)。
手性异构。
endo -和exo -。
D,L 构型。
【知识梳理】从三维空间结构研究分子的立体结构,及其立体结构对其物理性质和化学性质的影响的科学叫立体化学。
一、异构体的分类按结构不同,同分异构现象分为两大类。
一类是由于分子中原子或原子团的连接次序不同而产生的异构,称为构造异构。
构造异构包括碳链异构、官能团异构、位置异构及互变异构等。
另一类是由于分子中原子或原子团在空间的排列位置不同而引起的异构,称为立体异构。
立体异构包括顺反异构、对映异构和构象异构。
二、立体异构 (一)顺反异构分子中存在双键或环等限制旋转的因素,使分子中某些原子或基团在空间位置不同,产生顺反异构现象。
双键可以是C=C 、C=N 、N=N 。
双键产生顺反异构体的条件是双键两端每个原子所连二基团或原子不同。
如:顺反异构的构型以前用顺– 和反– 表示。
如:但顺反异构体的两个双键碳原子上没有两个相同的取代基用这种命名法就无能为力。
如:系统命名法规定将双键碳链上连接的取代基按次序规则的顺序比较,高序位基在双键同侧的称Z 型,ab c b cab c dcab c dcH HC = CH 3CH 3C 顺 – 2 – 丁烯H CH 3 C = CH 3HC 反 – 2 – 丁烯H 3CCH 2CH 3 C =H CH(CH 3)2 C反之称E 型。
如上化合物按此规定应为E 型。
命名为E – 4 – 甲基 – 3 – 已基 – 2 – 戊烯。
所谓“次序规则”,就是把各种取代基按先后次序排列的规则。
(1)原子序数大的优先,如I >Br >Cl >S >P >F >O >N >C >H ,未共用电子对为最小; (2)同位素质量数大的优先,如D >H ;(3)二个基团中第一个原子相同时,依次比较第二、第三个原子; (4)重键,如:分别可看作:(5)当取代基的结构完全相同,只是构型不同时,则R >S ,Z >E 。
立体化学基础演示文稿
CHO
H
OH
CH2OH
CHO H OH
CH2OH
D-甘油醛
CHO
HO
H
HO
CH2OH
L-甘油醛
H CH2OH
广东药学院
第二十四页,共78页。
主讲人: 申东升
凡是可以从D-甘油醛通过化学反应而得 到的化合物,或可以转变成D-甘油醛的化合 物,都具有与D-甘油醛相同的构型,即D型。与 L-甘油醛相同构型的化合物则是L型。
凡是具有对称中心或对称面的分子,都能与其镜像重叠,为非手性分子。
在绝大多数情况下,不具有对称中心或对称面的分子,与其镜像不能重叠,为手 性分子。
广东药学院第十六Leabharlann ,共78页。主讲人: 申东升
3.3. 对映异构体的表示方法与构型标记
3.3.1 对映异构体的表示方法
用透视式和投影式
表示对映异构体的最常用方法是由德国化学家费歇尔于
立体化学基础演示文稿
第一页,共78页。
(优选)立体化学基础
第二页,共78页。
3.1 同分异构现象
立体化学 以三维空间来研究物质结构与性质间关
系的科学
异 构 体 具有相同分子式的不同化合物
立体异构体 原子间的连接方式相同,但在空间 的排列方式不同的化合物
构象 通过单键旋转而能相互转变的不同的原 子排列方式
桂林风情
3.2.1 对映异构体和手性分子
1、非对映异构体-- 物体与镜像可以重合(为同一物质)
乙醇分子的实物和镜像可以重合
CH3
CH3
HC
H
OH
CH HO
H
两个分子完全能够重合,即代表同一化合物。 而且在分子中能找到对称面,即没有对映异构。
(10)澄海中学高中化学奥林匹克竞赛辅导资料第十章化学热力学基础
澄海中学高中化学奥林匹克竞赛辅导资料第十章化学热力学基础【竞赛要求】热力学能(内能)、焓、热容、自由能和熵的概念。
生成焓、生成自由能、标准熵及有关计算。
自由能变化与反应的方向性。
吉布斯-亥姆霍兹方程极其应用。
范特霍夫标准熵及其应用。
热化学循环。
【知识梳理】一、基本概念1、体系和环境体系:我们研究的对象,称为体系。
环境:体系以外的其它部分,称为环境。
例如:我们研究杯子中的H2O,则H2O是体系,水面上的空气,杯子皆为环境。
当然,桌子、房屋、地球、太阳也皆为环境。
但我们着眼于和体系密切相关的环境,即为空气和杯子等。
又如:若以N2和O2混合气体中的O2作为体系,则N2是环境,容器也是环境。
按照体系和环境之间的物质、能量的交换关系,将体系分为三类:(1)敞开体系:既有物质交换,也有能量交换。
(2)封闭体系:无物质交换,有能量交换。
(3)孤立体系:既无物质交换,也无能量交换。
例如:一个敞开瓶口,盛满热水的瓶子,水为体系,则是敞开体系; 若加上一个盖子,则成为封闭体系; 若将瓶子换成杜瓦瓶(保温瓶),则变成孤立体系。
热力学上研究得多的是封闭体系。
2、状态和状态函数状态:由一系列表征体系性质的物理量所确定下来的体系的一种存在形式,称为体系的状态。
状态函数:确定体系状态的物理量,是状态函数。
例:某理想气体体系n = 1 mol,p = 1.013×105 Pa,V = 22.4 dm3,T = 273 K这就是一种存在状态(我们称其处于一种标准状态)。
是由n,p,V,T所确定下来的体系的一种状态,因而n,p,V,T都是体系的状态函数。
状态一定,则体系的状态函数一定。
体系的一个或几个状态函数发生了变化,则体系的状态也要发生变化。
始态和终态:体系变化前的状态为始态;变化后的状态为终态。
状态函数的改变量:状态变化始态和终态一经确定,则状态函数的改变量是一定的。
例如:温度的改变量用 △T 表示, 则 △T = T 终- T 始 同样理解 △n , △p , △V 等的意义。
最新0130-105707高中化学奥赛培训教程(全国通用精华版)
高中化学奥赛培训教程(全国通用精华版)第一章 化学反应中的物质变化和能量变化第一节 氧化还原反应1、根据下列三个反应,排出氧化剂氧化性的强弱顺序: A .4HCl +MnO 2∆MnCl 2+Cl 2↑+2H 2OB .16HCl +2KMnO 4=2KCl +2MnCl 2+5Cl 2↑+8H 2OC .4HCl +O 22CuCl 450︒2Cl 2↑+2H 2O 解析:这三个反应中还原剂都是盐酸。
不同的氧化剂与同一还原剂反应时,若反应越易发生,则氧化剂的氧化性越强,反之就弱,故其氧化性顺序由强到弱:KMnO 4>MnO 2>O 2。
2、配平氧化还原方程式:P 4O +Cl 2FY=POCl 3+P 2Cl 5解析:本题中P 4O 中的P 元素对应有两种产物,故设P 4O 的化学计量数为“1”。
用待定系数法配平的关键是选准一种物质的化学计量数为1。
令P 4O +a Cl 2=b POCl 3+c P 2Cl 5,由原子守恒得:42,21/4,1,1,235,3/2。
b c a b b a b c c =+=⎧⎧⎪⎪==⎨⎨⎪⎪=+=⎩⎩解得 代入整理得:4P 4O +21Cl 2=4POCl 5+6P 2Cl 53、配平下列方程式:Fe 3C +HNO 3=Fe(NO 3)3+NO 2+CO 2+H 2O解析:复杂物质Fe 3C 按常规化合价分析无法确定Fe 和C 的具体化合价,此时可令组成该物质的各元素化合价为零价,再根据化合价升降法配平。
33Fe (03)9C 0+4 4N +5+4113→+⎫⨯⎬→⎭→⨯升共升131升降 再用观察法,不难确定各物质的化学计量数为:1、22、3、13、1、11,故为Fe 3C +22HNO 3=3Fe(NO 3)3+13NO 2↑+CO 2↑+11H 2O4、配平NH 4NO 3FY=N 2+HNO 3+H 2O解析:NH 4NO 3中N 的平均化合价为+1价,则元素化合价升降关系为:2N 2(+1→0) 降2×1 N +1→+5 升4×1用观察法调整确定各物质的化学计量数,故:5NH 4NO 3=4N 2↑+9H 2O +2HNO 3注:若配平时不用此平均标价法,则要分析同种元素化合价升降关系。
(13)澄海中学高中化学奥林匹克竞赛辅导资料第十三章有机物常识烃
澄海中学高中化学奥林匹克竞赛辅导资料第十三章 有机物常识 烃【竞赛要求】有机化合物基本类型及系统命名。
烷、烯、炔、环烃、芳香烃的基本性质及相互转化。
异构现象。
C=C 加成。
马可尼科夫规则。
取代反应。
芳香烃取代反应及定位规则。
芳香烃侧链的取代反应和氧化反应。
【知识梳理】一、有机化合物的分类和命名(一)有机化合物的分类1.按基本骨架分类(1)脂肪族化合物: 分子中碳原子相互结合成碳链或碳环。
(2)芳香族化合物: 碳原子连接成特殊的芳香环。
(3)杂环化合物:这类化合物具有环状结构, 但是组成环的原子除碳外, 还有氧、硫、氮等其他元素的原子。
2.按官能团分类官能团是决定某类化合物的主要性质的原子、原子团或特殊结构。
显然, 含有相同官能团的有机化合物具有相似的化学性质。
表13-1 常见的官能团及相应化合物的类别碳碳双键 烯烃碳碳叁键 炔烃卤素原子 —X 卤代烃羟基 —OH 醇、酚醚基 醚醛基 醛羰基 酮等羧基 羧酸 酰基 酰基化合物 C C C C C O C C H O C O C OH O CR O氨基—NH2胺硝基—NO2硝基化合物磺酸基—SO3H 磺酸巯基—SH 硫醇、硫酚氰基—CN 腈(二)有机化合物的命名1.烷烃的命名烷烃通常用系统命名法, 其要点如下:(1)直链烷烃根据碳原子数称“某烷”, 碳原子数由1到10用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示, 如CH3CH2CH2CH3叫丁烷, 自十一起用汉数字表示, 如C11H24, 叫十一烷。
(2)带有支链烷烃的命名原则:A. 选取主链。
从烷烃构造式中, 选取含碳原子数最多的碳链为主链, 写出相当于这一碳链的直链烷烃的名称。
B.从最靠近取代基的一端开始, 用1、2、3、4……对主链进行编号, 使取代基编号“依次最小”。
C. 如果有几种取代基时, 应依“次序规则”排列。
D.当具有相同长度的碳链可选做主链时, 应选定具有支链数目最多的碳链为主。
例如:2.脂环烃的命名脂环烃分为饱和的脂环烃和不饱和的脂环烃。
广东省汕头市澄海中学高二化学水平测试复习第2讲实验基础课件
3、易溶固体与难溶固体的混合物,如__粗__盐_______ ,
可通过溶___解__、__过__滤__、__蒸_方发法分离;
4、两种可溶性固体,若它们的溶解度随温度变化不同, 如_______K__N_O__3_与_ N,a可Cl通过__________结___晶_方法将其分离;
5、两种互不相溶的液体,如______________ ,
考纲要求
1.了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法 2.了解化学实验室常用仪器的主要用途和使用方法 3.掌握化学实验的基本操作,能识别化学品安全使用标 识,了解实验室一般事故的预防和处理方法 4.能对常见的物质进行检验、分离和提纯
练习1、对危险化学品要在包装标签上印上警示性标志,
下列的化学药品名称与警示标志名称对应正确的(
练习4 、 (2009水平测试)下列实验操作或事故处理正
确的是( D )
A.金属Na着火,立即用水扑灭 B.实验结束后,用嘴吹灭酒精灯 C.皮肤上不慎沾上NaOH溶液,立即用盐酸冲洗 D.稀释浓硫酸时,将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,并 不断搅拌
要点一、化学实验安全知识(P8)
2、常见事故的处理方法
意外事故
)
BC
A.酒精—剧毒品 B.浓硫酸—腐蚀品
C.汽油—易燃品 D.烧碱—剧毒品
练习2、在盛放浓硫酸的试剂瓶的标签上应印有下列警
示标记中的( A )
要点一、化学实验安全知识(P8) 1、认识常用危险化学品的标志
练习3、(2010水平测试)下列实验操作或事故处理正确
的是( D )
A.金属钠着火,立即用水扑灭 B.实验结束后,用嘴吹灭酒精灯 C.皮肤上不慎沾上NaOH溶液,立即用盐酸冲洗 D.稀释浓硫酸时,将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中
高中化学竞赛专题讲座立体化学
高中化学竞赛专题讲座立体化学高中化学奥赛专题讲座――立体化学近年来,无论是高考,还是全国竞赛,涉及空间结构的试题日趋增多,成为目前的热点之一。
本讲座将从最简单的几种空间正多面体开始,与大家一同探讨中学化学竞赛中与空间结构有关的内容。
第一讲中学化学中几种常见的晶体及应用一.晶体的概念及宏观性质: 1.晶体是指具有规则外形的固体。
其结构特征是内部的原子或分子在三维空间的排布具有特定的周期性,即隔一定距离重复出现。
2.通性:(1)均匀性;(2)各向异性:晶体在不同方向上显示不同的性质;(3)具有固定的熔点;(4)对称性:这在很大程度上决定了晶体的性质。
3.分类:除四种基本类型外,还有一种是过渡型晶体(混合型晶体)。
如石墨晶体。
二.晶胞的概念及常见类型:1.概念:在晶体结构中具有代表性的基本的重复单位称为晶胞。
晶胞在三维空间无限重复就产生了宏观的晶体。
2.基本要点:①晶胞必须是平行六面体;②同一晶体中所划分出来的同类晶胞的大小和形状完全相同;③晶胞是晶体结构中的基本的重复单位,但不一定是最小的重复单位。
若一个晶胞只有一个最小重复单位,则称素晶胞,否则称复晶胞。
例:金属钠简单立方晶胞面心立方晶胞体心立方晶胞3.几种常见的晶胞:中学中常见的晶胞为立方晶胞。
立方晶胞中粒子数的计算方法如下:(1)顶点粒子有1/8属于晶胞;(2)棱边粒子有1/4属于晶胞;(3)面心粒子有1/2属于晶胞;(4)体心粒子按1全部计入晶胞。
[实例分析]①氯化钠、氯化铯晶胞(配位数分别为6和8)NaCl、CsCl晶体密度的计算是常遇到的问题。
其关系式如下:ρ=m/v=(n×M)/V对于NaCl晶体,设晶胞的边长为a,有ρ=(4×MNaCl)/(a3×NA)对于CsCl晶体,设晶胞的边长为a,有ρ=(1×MCsCl)/(a3×NA)[练习]如图所示,直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na+或Cl-所处的位置,请将其中代表Na+的圆圈涂黑(不考虑体积大小),以完成NaCl的晶体结构示意图。
高中化学竞赛辅导参考资料(全)
绪论1.化学:在分子、离子和原子层次上,研究物质的组成和结构以及物质的化学性质和化学变化及其内在联系的科学。
应注意的问题:(1)化学变化的特点:原子核组成不变,发生分子组成或原子、离子等结合方式的改变;(2)认为物理变化不产生质变,不生成新物质是不准确的,如:2H+31H==42He+10n是质变,产生了新元素,但属于物理变化的范畴;1(3)化学变化也有基本粒子参加,如:2AgCl==2Ag+Cl2就有光子参加;(4)物质2.无机化学:除去碳氢化合物及其大多数衍生物外,对所有元素和他们的化合物的性质和反应进行研究和理论解释的科学。
(莫勒提法)3.怎样学习无机化学?(1)你所积累的好的学习方法都适于学习无机化学。
(2)课前预习,带着问题听课。
提倡写预习笔记。
(3)课上精力集中,边听边看边想边记,眼、耳、手、脑并用。
(4)课后趁热复习,按时完成作业,及时消化,不欠账。
(5)提高自学能力,讨论课积极发言。
(6)随时总结,使知识系统化。
达到书越读越薄之目的。
(7)理论联系实际,做好化学实验。
第一章原子结构和原子周期系教学目标:1.学会一个规则:斯莱特规则;2.掌握两个效应:屏蔽效应、钻穿效应;3.掌握三个原理:能量最低、保里不相容、洪特规则;4.掌握四个量子数:n、l、l、m s5.掌握五个分区:s、p、d、ds、f6.掌握六对概念;7.掌握七个周期;8.掌握八个主族八个副族。
重点:1.原子核外电子排布三个原理,核外电子的四个量子数;2.元素周期表的结构其及元素性质变化规律。
难点:屏蔽效应、钻穿效应概念及应用;教学方法:讲授与讨论相结合,做适量练习题和作业题。
教学内容:§1-1经典物理学对原子结构的认识1-1原子的核形结构1708年卢瑟福通过α粒子散射实验确认:原子是由中央带正电的原子核和周围若干绕核旋转的电子组成。
遇到的问题:电子绕核运动,将不断辐射电磁波,不断损失能量,最终将落到核上,原子因此而消亡实际与此相反,原子是稳定存在的,急需找到理论解释。
高中化学奥林匹克竞赛培训讲义(全).doc
2009年云南师大附中高中化学奥赛培训■理论部分初赛基本要求1.有效数字。
在化学计算和化学实验中正确使用有效数字。
定量仪器(天平、量筒、移液管、滴定管、容量瓶等)的精度与测量数据有效数字。
运算结果的有效数字。
2.理想气体标准状态。
理想气体状态方程。
气体密度。
分压定律。
气体相对分子质量测定。
气体溶解度(亨利定律)。
3.溶液浓度与固体溶解度及其计算。
溶液配制(浓度的不同精确度要求对仪器的选择)。
重结晶及溶质一溶剂相对量的估算。
过滤与洗涤操作、洗涤液选择、洗涤方式选择。
溶剂(包括混合溶剂)与溶质的相似相溶规律。
4.容量分析的基本概念。
被测物、基准物质、标准溶液、指示剂、滴定反应等。
分析结果的准确度和精密度。
滴定曲线与突跃(酸碱强度、浓度、溶剂极性对滴定突跃影响的定性关系)。
酸碱指示剂的选择。
高猛酸钾、重铅酸钾、硫代硫酸钠、EDTA为标准溶液的滴定基本反应与分析结果计算。
(缓冲溶液)?5.原子结构。
核外电子运动状态,用s、p、d等来表示基态构型(包括中性原子、正离子和负离子)核外电子排布。
电离能和电负性。
6.元素周期律与元素周期系。
主族与副族。
过渡元素。
主、副族同族元素从上到下性质变化一般规律;同周期元素从左到右的性质变化一般规律;$、d、ds. p、f•区。
元素在周期表中的位置与核外电子结构(电子层数、价电子层与价电子数)的关系。
最高化合价与族序数的关系。
对角线规则。
金属性、非金属性与周期表位置的关系。
金属与非金属在周期表中的位置。
半金属。
主、副族重要而常见元素的名称、符号及在周期表中的位置、常见氧化态及主要形态。
钳系元素的概念。
7.分子结构。
路易斯结构式(电子式)。
价层电子对互斥模型对简单分子(包括离子)立体结构的预测。
杂化轨道理论对简单分子(包括离子)立体结构的解释。
共价键。
b键和兀键。
大兀键。
共轨(离域)的一般概念。
等电子体的一般概念。
8.配合物。
配合物与配离子的基本概念。
路易斯酸碱的概念。
重要而常见的配离子的中心离子(原子)和重要而常见的配体(水、轻离子、卤离子、拟卤离子、氨分子、酸根离子、不饱和炷等)。
高中化学竞赛辅导资料(精编版)
化学竞赛辅导资料(全国初赛专辑)第一节原子结构与化学键一.原子核外电子的排布现代原子结构理论认为,电子在原子核外高速运动,而且没有一定的轨道,所以,电子在核外运动时就像一团带负电荷的云雾笼罩着带正电荷的原子核,因此,通常把核外电子的运动比喻为电子云。
原子结构理论进一步指出,核外电子是在不同层上运动,这些层叫做电子层;电子层又分为若干亚层;亚层还有不同的轨道;而在每个轨道中运动的电子还有两种不同的自旋。
电子层、亚层、轨道、自旋四个方面决定了一个核外电子的运动状态。
不同元素的原子核外有不同数目的电子,这些电子是怎样在原子核外不同的电子层、亚层和轨道中排布的?原子结构理论指出,电子在原子核外的排布遵循三条规律,即泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则三条规律可以写出不同元素的电子排布式。
以上是对核外电子运动和排布的概括叙述。
这一部分内容还应着重了解以下几点:1.关于电子云的含义电子云是一个形象的比喻,是用宏观的现象去想象微观世界的情景,电扇通常只有三个叶片,但高速转起来,看到的却是一团云雾,像是叶片化成了云雾;电子在核外运动速度极高,而且没有一定的轨迹,因而可以在想象中“看”到电子的运动“化”成了云雾,一团带负电荷的云雾。
因此电子云不是实质性的云雾,不能理解为由无数电子组成的云雾。
应该指出,氢原子核外只有一个电子,也仍可以用电子云来描述。
电子云常用由许多小黑点组成的图形表示。
小黑点密集的地方表示在该处的单位体积内,电子出现机会较多(或称为几率密度较大)。
电子云图中单独一个小黑点没有任何意义。
2.关于电子层、亚层、轨道的意义①电子层——表示两方面意义:一方面表示电子到原子核的平均距离不同,另一方面表示电子能量不同。
K、L、M、N、O、P……电子到原子核的平均距离依次增大,电子的能量依次增高。
②亚层——也表示两方面意义:一方面表示电子云形状不同,s电子云是以原子核为中心的球形,p电子云是以原子核为中心的无柄哑铃形,d和f电子云形状更复杂一些;另一方面,表示能量不同,s、p、d、f电子能量依次增高。
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第一章绪论(Introduction )教学要求:掌握:碳原子的三种杂化轨道(sp3 sp2 sp)的特点;分子极性与偶极矩的关系;分子轨道与原子轨道的关系; 成键轨道与反键轨道的差异;共振式与共振杂化体的区别;熟悉:有机化合物和有机化学的含义;键长、键角、键能和共价键的极性的含义;官能团的含义和圭要官能团;有机反应中共价键断裂的主要方式; 实验式、分子式和结构式的含义。
了解:有机化合物分子中,原子间主要以共价键相结合。
掌握共价键的本质是学习和理解有机化合物结构与性质关系和反应机制以及化合物稳定性的基础。
因此本章对路易斯结构和现代价键理论作一简要回顾;有些化合物的结构用单一路易斯结构式不能准确表达,然而运用共振结构却有它的独到之处,为此对共振结构作一简介;掌握路易斯酸碱概念对理解有机反应十分有用,故将其作为一个知识点加以阐述。
了解有机化合物分类和反应类型及确定结构式的步骤与方法对提高学习有机化学的综合分析能力也是十分必要的,本章对此方面内容作一扼要介绍。
第一节有机化合物和有机化学一、有机化合物和有机化学下面是一些简单而熟悉的有机化合物,他们在化学组成上有什么共同点?◆有机化合物含碳的化合物或碳氢化合物及其衍生物。
◆有机化学:有机化学的现代定义是指研究含碳化合物的化学。
第二节共价键一、现代共价键理论路易斯的共价键理论虽然揭示了共价键与离子键的区别,但未能说明共价键是怎样形成的,也不能解释共价键为什么具有饱和性和方向性等诸多问题。
现代共价键理论指出:当两个原子互相接近到一定距离时,自旋方向相反的单电子相互配对(即两原子轨道重叠)。
使电子云密集于两核之间,降低了两核间正电荷的排斥,增加了两核对电子云密集区域的吸引。
因此使体系能量降低,形成稳定的共价键;共价键有以下特点:第一、每个原子所形成共价键的数目取决于该原子中的单电子数目,这就是共价键具有饱和性。
第二、当形成共价键时,原子轨道重叠越多,核间电子云越密集,形成的键就越强,这种关系称为最大重叠原理。
高中化学 奥林匹克竞赛辅导竞赛课件
三、 烷烃卤代反应的相对活性与烷基自由基的稳定性
1. 烷烃卤代的相对活性: 3°C-H > 2°C-H > 1°C-H 原因:不同C-H键的离解能(D)不同, ,键的离解能愈小, 则自游基愈容易生成,反应也就易进行。 2. 自由基的稳定性: 3°R· > 2°R·> 1°R·> CH3·
CH3
规则:一般将含碳原子放在竖立键方向,把与手 性碳原子结合的横向的两个键摆向自己,把竖立的 两摆向纸后,然后把这样固定下来的分子模型中各 个原子或基团投影到纸面上,在投影式中,用一个十 字交叉线,其交点相当于手性碳原子,它位于纸平面 上,垂直线所连的集团表示伸向纸后,水平线所连的 集团伸出纸前。
碳干式: 键线式:
C—C—C—C
C—C—C—C C
虚线-楔线式
H3C
H CH3 H
CH3
H3C H3C
HH H
锯架式
Newman投影式
H φ =60°
H
H
H
H
H
交叉式
φ =0°
重叠式
费歇尔(Fischer)投影式:
COOH
COOH
H OH CH3
H
OH
CH3
OH
COOH
H CH3
COOH
HO
H
CH35'CH2
CH 3
2'
CH2CH3
6' 7'
2,3,5-三甲基-4-丙基庚烷
3)主链碳原子的位次编号
书写位次原则:有几种编号的可能时,小取代 基写前面,大取代基写后面,同者合并。例,
1 HC
2CCH3
高中化学竞赛辅导专题讲座——三维化学
高中化学竞赛辅导专题讲座——三维化学近年来,无论是高考,还是全国竞赛,涉及空间结构的试题日趋增多,成为目前的热点之一。
本文将从最简单的五种空间正多面体开始,及大家一同探讨中学化学竞赛中及空间结构有关的内容。
在小学里,我们就已经系统地学习了正方体,正方体(立方体或正六面体)有六个完全相同的正方形面,八个顶点和十二条棱,每八个完全相同的正方体可构成一个大正方体。
正四面体是我们在高中立体几何中学习的,它有四个完全相同的正三角形面,四个顶点和六条棱。
那么正方体和正四面体间是否有内在的联系呢?请先让我们看下面一个例题吧:【例题1】常见有机分子甲烷的结构是正四面体型的,请计算分子中碳氢键的键角(用反三角函数表示)【分析】在化学中不少分子是正四面体型的,如CH4、CCl4、NH4+、 SO42-……它们的键角都是109º28’,那么这个值是否能计算出来呢?如果从数学的角度来看,这是一个并不太难的立体几何题,首先我们把它抽象成一个立体几何图形(如图1-1所示),取CD中点E,截取面ABE(如图1-2所示),过A、B做AF⊥BE,BG⊥AE,AF交BG于O,那么∠AOB就是所求的键角。
我们只要找出AO(=BO)及AB的关系,再用余弦定理,就能圆满地解决例题1。
当然找出AO和AB的关系还是有一定难度的。
先把该题放下,来看一题初中化学竞赛题:【例题2】CH4分子在空间呈四面体形状,1个C原子及4个H原子各共用一对电子对形成4条共价键,如图1-3所示为一个正方体,已画出1个C原子(在正方体中心)、1个H原子(在正方体顶点)和1条共价键(实线表示),请画出另3个H原子的合适位置和3条共价键,任意两条共价键夹角的余弦值为①【分析】由于碳原子在正方体中心,一个氢原子在顶点,因为碳氢键是等长的,那么另三个氢原子也应在正方体的顶点上,正方体余下的七个顶点可分成三类,三个为棱的对侧,三个为面对角线的对侧,一个为体对角线的对侧。
高中化学竞赛辅导专题讲座——三维化学
高中化学竞赛辅导专题讲座——三维化学第二节规则晶体的密度计算在第一节中,我们学习了空间正方体与正四面体的关系,能把四面体型的碳化硅原子晶体(或金刚石)用正方体模型表示出来。
本节我们将着重讨论如何来计算其密度。
先来了解一下有关密度的问题吧。
【讨论】在初中物理中,我们学习了密度概念。
密度是某一物质单位体积的质量,就是某一物质质量与体积的比值。
密度是物质的一种属性,我们无限分割某一物质,密度是不变的(初中老师说过)。
这儿请注意几个问题:其一,密度受环境因素,如温度、压强的影响。
“热胀冷缩”引起物质体积变化,同时也改变了密度。
在气体问题上,更是显而易见。
其二,从宏观角度上来看,无限分割的确不改变物质的密度;但从微观角度来看呢,当把物质分割到原子级别时,我们拿出一个原子和一块原子间的空隙,或在一个原子中拿出原子核与核外部分,其密度显然都是不一样的。
在化学中有关晶体密度的求算,我们是从微观角度来考虑的。
宏观物质分到何时不应再分了呢?我们只要在微观角度找到一种能代表该宏观物质的密度的重复单位。
一般我们都是选取正方体型的重复单位,它在三维空间里有规则地堆积(未留空隙),就构成宏观物质了,也就是说这个正方体重复单位的密度代表了该物质的密度。
我们只要求出该正方体的质量和体积,不就是可以求出其密度了吗?现在,我们先主要来探讨一下正方体重复单位的质量计算。
【例题1】如图2-1所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿的结构。
该结构是具有代表性的最小重复单元。
确定该晶体结构中,元素钙、钛、氧的个数比及该结构单元的质量。
(相对原子质量:Ca 40.1 Ti 47.9 O 16.0;阿佛加德罗常数:6.02×1023)【分析】我们以右图2-1所示的正方体结构单元为研究对象,讨论钙、钛、氧这三种元素属于这个正方体结构单元的原子(或离子)各有几个。
首先看钙原子,它位于正方体的体心,自然是1;再看位于顶点上的钛原子,属于这个正方体是1/8吗?在第一节中,我们曾将一个大正方体分割成八个小正方体,原来在大正方体的一个原子被分割成了八个,成为小正方体的顶点。
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澄海中学高中化学奥林匹克竞赛辅导资料第十七章 立体化学基础【竞赛要求】有机立体化学基本概念。
构型与构象。
顺反异构(trans -、cis -和Z -、E -构型)。
手性异构。
endo -和exo -。
D,L 构型。
【知识梳理】从三维空间结构研究分子的立体结构,及其立体结构对其物理性质和化学性质的影响的科学叫立体化学。
一、异构体的分类按结构不同,同分异构现象分为两大类。
一类是由于分子中原子或原子团的连接次序不同而产生的异构,称为构造异构。
构造异构包括碳链异构、官能团异构、位置异构及互变异构等。
另一类是由于分子中原子或原子团在空间的排列位置不同而引起的异构,称为立体异构。
立体异构包括顺反异构、对映异构和构象异构。
二、立体异构 (一)顺反异构分子中存在双键或环等限制旋转的因素,使分子中某些原子或基团在空间位置不同,产生顺反异构现象。
双键可以是C=C 、C=N 、N=N 。
双键产生顺反异构体的条件是双键两端每个原子所连二基团或原子不同。
如:顺反异构的构型以前用顺– 和反– 表示。
如:但顺反异构体的两个双键碳原子上没有两个相同的取代基用这种命名法就无能为力。
如:系统命名法规定将双键碳链上连接的取代基按次序规则的顺序比较,高序位基在双键同侧的称Z 型,反之称E 型。
如上化合物按此规定应为E 型。
命名为E – 4 – 甲基 – 3 – 已基 – 2 – 戊烯。
a b c ac ab c ac ab c cc H H C =CH 3 3 C 顺 – 2 – 丁烯H CH 3 C = CH 3C 反 – 2 – 丁烯H 3CCH 2CH 3C =H 3)2C所谓“次序规则”,就是把各种取代基按先后次序排列的规则。
(1)原子序数大的优先,如I >Br >Cl >S >P >F >O >N >C >H ,未共用电子对为最小; (2)同位素质量数大的优先,如D >H ;(3)二个基团中第一个原子相同时,依次比较第二、第三个原子; (4)重键,如:分别可看作:(5)当取代基的结构完全相同,只是构型不同时,则R >S ,Z >E 。
常见基团排序如下:–I >–Br >–Cl >–SO 2R >–SOR >–SR >–SH >–F >RCOO –>–OR >–OH >–NO 2>NR 2>–NHCOR >–NHR >–NH 2>–CCl 3>–COCl >–COOR >–COOH >RCO –>–CHO >–CR 2OH >–CHROH >–CH 2OH >–C 6H 5>–C ≡CH >–CR 3>–CH=CH 2>–CHR 2>–CH 2R >–CH 3>–D >–H >未公用电子对按次序规则可以对下列化合物进行标记:(2Z ,4E) – 庚二烯对于环状化合物,由于环的存在阻止了碳碳单键的自由旋转,所以也有顺反异构体。
(二)对映异构1、分子的对称性、手性与旋光性(1)分子的对称因素:对称因素可以是一个点、一个轴或一个面。
H HC = 3 C 2 3 1 H C = CH 2CH 3 C 425 7 3顺 –1,4 – 二甲基环乙烷33反 –1,4 – 二甲基环乙烷对称面:把分子分成互为实物和镜像关系两半的假想平面,称为对称面。
对称中心:分子中任意原子或原子团与P点连线的延长线上等距离处,仍是相同的原子或原子团时,P点就称为对称中心。
凡具有对称面或对称中心任何一种对称因素的分子,称为对称分子,凡不具有任何对称因素的分子,称为不对称分子。
(2)分子的手性和旋光性象人的两只手,由于五指的构型不同,左手和右手互为实物和镜像关系,但不能完全重叠,称为手性。
具有手性的分子,称为手性分子或手征性分子。
判断一个化合物是不是手性分子,一般可考查它是否有对称面或对称中心等对称因素。
而判断一个化合物是否有旋光性,则要看该化合物是否是手性分子。
如果是手性分子,则该化合物一定有旋光性。
如果是非手性分子,则没有旋光性。
所以化合物分子的手性是产生旋光性的充分和必要的条件。
2、含一个手性碳原子的化合物(1)对映异构体当分子中只含一个手性碳原子时,这个分子就一定有手性。
如乳酸分子,其第二个碳原子上连有– OH、– COOH、– CH3和– H四个不相同原子或原子团,即含有手性碳原子(一般用C* 表示)故乳酸有手性。
其分子模型可表示如下:像乳酸分子这样存在构造相同,但构型不同,彼此互为实物和镜像关系,相互对映而不能完全重合的现象,叫做对映异构体。
(+)–乳酸和(-)–乳酸是互为镜像关系的异构体,称对映异构体,简称对映体。
因其对映体的旋光性不同,因此又称旋光性异构体或光学异构体。
在实验室合成乳酸时,得到的是等量的左旋体和右旋体混合物,这种由等量的对映体所组成的混合物称为外消旋体。
因这两种组分比旋光度相同,旋光方向相反。
所以旋光性正好互相抵消不显旋光性。
(2)费歇尔投影式因对映异构属于构型异构,分子的构型最好用分子模型或立体结构式表示,但书写时相当不方便。
一般用费歇尔投影式表示。
其投影规则如下:一般将分子中含有碳原子的基团放在竖线相连的位置上,把命名时编号最小的碳原子放在上端。
然后把这样固定下来的分子模型投影到纸平面上。
这样将手性碳原子投影到纸面上,把分子模型中指向平面前方的两个原子或原子团投影到横线上,把指向平面后方的两个原子或原子团投影到竖线上,有时手性碳原子可略去不写。
例如乳酸的一对对映体可用下式表示:由此可见,含一个手性碳原子的分子的费歇尔投影式是一个十字交叉的平面式。
它所代表的分子构型是:十字交叉点处是手性碳原子,在纸面上,以竖线和手性碳原子相连的上、下两个原子或原子团位于纸平面的后方,以横线和手性碳原子相连的左右两个基团位于纸平面的前方。
但是,由于同一个分子模型摆放位置可以是多种多样,所以投影后得到的费歇尔投影式也有多个。
费歇尔投影式必须遵守下述规律,才能保持构型不变:①投影式中手性碳原子上任何两个原子或原子团的位置,经过两次或偶数次交换后构型不变。
②如投影式不离开纸平面旋转180度,则构型不变。
③投影式中一个基团不动,其余三个按顺时针或逆时针方向旋转,构型不变。
反之,如基团随意变动位置,则构型可能发生变化。
(3)构型的标示方法两种不同的构型的对映异构体,可用分子模型、立体结构式或费歇尔投影式来表示。
这些表示法只能一个代表左旋体,一个代表右旋体,不能确定两个构型中哪个是左旋体,哪个是右旋体。
因旋光仪只能测定旋光度和旋光方向,不能确定手性碳原子上所连接基团在空间的真实排列情况。
下面介绍两种构型的标示方法。
① D/L 标示法该法是一种相对构型表示法,是人为规定的。
该法选择甘油醛作为标准,规定(+)– 甘油醛为D 构型,其对映体(-)–甘油醛为L 构型。
D – (+) – 甘油醛 L – (-) – 甘油醛然后将其它分子的对映异构体与标准甘油醛通过各种直接或间接的方式相联系,来确定其构型,例如下列化合物都是D 构型:CH 3 COOH H HOCH 3 COOH H OH CH 3CHOH HOCH 3CHO HCOOH H OH COOH H COOH H OHD – (-) –甘油酸 D – (+) – 异丝氨酸 D – (-) – 乳酸D 、L 构型标示法有一定的局限性,它一般只能标示含一个手性碳原子的构型,由于长期习惯,糖类和氨基酸类化合物,目前仍沿用D 、L 构型的标示方法。
② R/S 标示法R 、S 构型标示的方法,是1970年由国际纯粹和应用化学联合会建议采用的。
它是基于手性碳原子的实际构型进行标示,因此是绝对构型。
其方法是:按次序规则,对手性碳原子上连接的四个不同原子或原子团,按优先次序由大到小排列为a → b → c → d ,然后将最小的d 摆在离观察者最远的位置,最后绕a → b→ c 划圆,如果为顺时针方向,则该手性碳原子为R 构型;如果为逆时针方向,则该手性碳原子为S 构型。
对于费歇尔投影式,直接按照a → b→ c 划圆方向标示R 、S 构型的规律是:当最小的基团在横线上时,如果a → b → c 划圆方向是顺时针,为S 构型,是逆时针为R 构型;当最小基团在竖线上时,如果a → b → c 划圆方向是顺时针,为R 构型,是逆时针,为S 构型。
R-甘油醛 R-乳酸 S-2-氯丁烷S-2-氨基苯乙酸 S-2-氨基-3-巯基丙酸 R-2-氯-1-丙醇值得注意的是,D 、L 构型和R 、S 构型之间并没有必然的对应关系。
例如D – 甘油醛和D – 2 – 溴甘油醛,如用R 、S 标示法,前者为R 构型,后者却为S 构型。
此外,化合物的构型和旋光方向也没有内在的联系,例如D – (+) – 甘油醛和D – (-) – 乳酸。
因构型和旋光方向是两个不同的概念。
构型是表示手性碳原子上四个不同的原子或原子团在空间的排列方式,而旋光方向是指旋光物质使偏振光振动方向旋转的方向。
3、含两个手性碳原子的化合物 (1)含两个不相同手性碳原子的化合物2,3,4 – 三羟基丁醛,分子中具有两个不相同的手性碳原子。
2号位手性碳原子连接的4个原子或基团分别是–OH 、–CHO 、–CH (OH )CH 2OH 、–H ,而3号位手性碳原子连接的4个原子或基团分别是–OH 、–CH (OH )CHO 、–CH 2OH 、–H 。
这是两个不同的手性碳原子。
由于每一个手性碳原子有两种构型,因此该化合物应有4种构型。
它们的4个光学异构体的费HC 2H 5 CH 3Cl CH 2OHCHO HOH CH 3COOHHHNH 2HSH 2CCOOHC 6H 5COOH H H 2NCH 3CH 2OHHCl歇尔投影式表示如下:D-(-)-赤藓糖 L-(+)-赤藓糖 D-(-)-苏阿糖 L-(+)-苏阿糖 (2R ,3R )-赤藓糖 (2S ,3S )-赤藓糖 (2S ,3R )-苏阿糖 (2R ,3S )-苏阿糖由上可知,含一个手性碳原子的化合物,有两个光学异构体;含两个不相同手性碳原子的化合物,有4个光学异构体。
依此类推,含有n 个不相同手性碳原子化合物的光学异构体的数目应为2 n 个,组成对映体的数目则有2 n-1对。
含两个手性碳原子的光学异构的构型,通常是用R 、S 构型标示方法,分别表示出手性碳原子的构型。
对于费歇尔投影式,可直接按a→b→c 划圆方向,标示手性碳原子的R 、S 构型。
例如:2R ,3S 2S ,3R 2S ,3S 2R ,3R(2)含两个相同手性碳原子的化合物2,3 – 二羟基丁二酸(洒石酸),因第三碳原子和第二碳原子上连接的4个原子或基团,都是–OH 、–COOH 、–CH (OH )COOH 、–H ,,所以洒石酸是含两个相同手性碳原子的化合物。
它和含两个不相同手性碳原子的四碳糖不同,只有三种构型。