第4章 物质结构基础 (2)
物质结构基础—杂化轨道理论(应用化学课件)
4.常见分子：CH4、CCl4、CF4、 SiH4、SiCl4、GeCl4等。
CH4的形成
等性杂化和不等性杂化
1.等性杂化：以上所讲的sp、sp2、sp3三种杂化轨道类型中， 每种类型形成的各个杂化轨道的形状和能量完全相同，所含s轨道 和p轨道的成分也相等，故这类杂化被称为等性杂化。
2.不等性杂化：由于有孤对电子的存在，中心原子经sp3杂化后，
sp3杂化、等性杂化和不等性杂化
sp3杂化
1.定义：同一原子由1个ns轨道和3个np轨道混杂，形成4 个等同的杂化轨道的过程，称sp3杂化。
例如CH4，正四面体构型，键角109˚28′，C：1s22s22p2
2.杂化轨道成分：每个轨道分别含有1/4的s成分和3/4 的p成分。
3. sp3杂化分子的几何构型----正四面体
正四面体形
鲍林引入杂化轨道概念，形成杂化轨道理论
杂化轨道理论要点
1、某原子成键时，在键合原子的作用下，原子的运动 状态有可能发生变化，主要有两个方面:
①电子激发；将其价电子层成对电子中的1个电子 激发到邻近的空轨道上。
②价层中能级相近的原子轨道“混杂”起来并重新 组成一组新的轨道（称杂化轨道），这一过程称轨道的 杂化。 CH4分子 C：1s22s22p2
104 45’ H2O分子V形
H2 O分子形成
杂化轨道理论概述
′
杂化轨道理论
价键理论的局限性 不能很好地说明多原子分子的价键形成和几何构型。 如 CH4
C 原 子 的 电 子 排 布 是 1s22s22p2 ， p 轨 道上只有2个未成对电子。按照价键理 论，与H原子只能形成2个C—H键。
实际上形成四个C－H 键
NH3分子三角锥型
物质结构基础安徽中医药高等专科学校
第一章物质结构基础第一章物质结构基础第一节核外电子的运动状态一、原子核外电子的运动(一)元素原子序数1．元素元素是原子核里质子数(即核电荷数)相同的一类原子的总称。
例如：C有质量为12、13、14的三种原子，他们的质子数都是12，所以他们都是C元素。
2．原子序数元素按核电荷数由小到大排列成序，形成的原子序号称为原子序数。
例如：H的核电荷数是1，它的原子序号为1，其原子序数也为1。
(二)原子的组成原子序数=核内质子数=核电荷数=核外电子数原子的质量=质子数＋中子数原子组成中粒子间的关系：质子Z个原子原子核｛中子(A—Z)个核外电子Z个一、核外电子的运动(一)电子云用统计的方法，得到核外电子运动的一个空间图象，这个图象好象原子核外笼罩着一团电子形成的云雾，这就是所谓的“电子云”。
图1-1氢原子核外电子云图。
(二)电子运动状态的几种主要图象表示1．电子云角度分布图电子运动分布除与离核距离有关外，还与空间角度有关，则核外电子的概率密度分布随空间角度变化而变化的图形叫电子云角度分布图。
图1-2原子核外电子云角度分布图电子云角度分布图的形状为：s像球形，p像哑铃形，d像花瓣形，f比较复杂。
注意：该图形是立体空间图形。
不能用叙述平面结构的词描述。
例如：s形状的电子云是圆，p形状的电子云是∞。
这种说法都是错误的。
2．原子轨道的角度分布图对核外电子的运动，以空间不同角度上对应的波函数值ψ做图，得到的函数图形叫原子轨道的角度分布图。
图1-3原子核外电子的轨道分布图原子轨道角度分布图和电子云角度分布图比较可知，两种图形的形状很相似，出现极大值的方向也相同。
但原子轨道角度分布图中有正负号，且比对应的电子云角度分布图“瘦”。
练习题：请同学们说出下列两个图形分别代表什么意思？并做出比较。
电子云角度分布图和原子轨道角度分布图是最重要的一种图形。
3．电子云径向分布图(壳层概率分布)核外电子出现的概率密度分布随着离核距离的变化而变化的关系图叫电子云径向分布图。
《物质结构基础》课件
探索物质结构的奥秘！这份PPT课件将引领你深入了解物质的基本概念、原子 结构、分子结构、晶体结构和材料结构等内容。
第一部分：基本概念
物质的定义
了解物质的本质和特征，探究物质的组成和性质。
物质分类
掌握物质分类的基本方法，了解物质分类对认知和应用的指导作用。
元素和化合物
学习元素和化合物的基本概念，认识元素和化合物在真实世界中的重要性。
分子运动
揭示分子在不同条件下的运 动规律，探索分子运动与物 质特性之间的关系。
范德瓦尔斯力和化学键
了解范德瓦尔斯力和化学键 的形成原理，掌握分子间力 的作用机制。
第四部分：晶体结构
晶体的定义
认识晶体的结构和特征，探索晶 体在自然和工业中的广泛应用。
晶体结构类型
学习不同晶体结构类型的特征和 分类方法，了解晶体结构对物质 性质的影响。
2 物质结构和性质的关系
探索物质结构与物质性质之间的关联，拓宽对材料科学的认识。
3 结构在不同条件下的演化
了解结构在温度、压力等条件变化下的演化规律，探索结构相变的奥秘。
第六部分：结构分析方法
1
X射线衍射
探究X射线衍射技术的原理和应用，了解其在物质结构分析中的重要性。 Nhomakorabea2
内禀有序分析
学习内禀有序分析方法，揭示物质的微观有序性对宏观性质的影响。
3
热分析方法
了解热分析方法在物质结构分析中的应用，掌握基本的热分析原理和仪器。
第七部分：结构演化
1 练习题与答案解析
通过练习题和答案解析，巩固对物质结构的理解和应用。
第二部分：原子结构
1
原子的历史发展
探索原子结构的历史演进，了解科学家对原子认知的里程碑。
第4章 物质结构 元素周期律 -高中化学全册必背章节知识清单(新人教版必修第一册)(教师版)
第四章 物质结构 元素周期律第一节 原子结构与化学周期表一、原子结构 1、原子的构成原子由原子核和核外电子组成(原子核包括质子和中子)，质子带 正电 ，电子带 负电 ，中子中立 不带电 。
2、质量数(1)概念：将核内所有 质子 和 中子 的相对质量取近似整数值相加，所得的数值。
(2)构成原子的粒子间的两个关系①质量数(A )＝ 质子数(Z ) ＋ 中子数(N ) ②质子数＝ 核电荷数 ＝核外电子数 3、原子的表示方法如作为相对原子质量标准的12 6C 表示质子数为 6 ，质量数为 12 的碳原子。
4、粒子符号(A Z X ±bn ±m )中各数字的含义5、原子核外电子排布的表示方法 (1)原子结构示意图用小圆圈和圆圈内的符号及数字表示 原子核 及 核内质子数 ，弧线表示各电子层，弧线上的数字表示该电子层上的电子数。
以钠原子为例：(2)离子结构示意图①金属元素原子失去最外层所有电子变为离子时，电子层数减少一层，形成与上一周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构(电子层数相同，每层上所排的电子数也相同)。
如 Mg ：→ Mg 2＋：。
②非金属元素的原子得电子形成简单离子时，形成和同周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。
如 F ：→F－：。
Na＋与稀有气体Ne的核外电子排布相同；Cl－与稀有气体Ar的核外电子排布相同。
二、元素在周期表1、周期的分类与包含元素216个族分为7 个主族、7 个副族、1个第Ⅷ 族和1个0 族。
3、元素周期表中的方格中各符号的意义注：元素周期表记忆口诀横行叫周期，现有一至七；三四分长短，四长副族现；竖行称作族，总共十六族；Ⅷ族最特殊，三列是一族；二三分主副，先主后副族；镧锕各十五，均属ⅧB族。
4、元素在周期表中的位置与原子结构的相互推断(1)元素的位置与原子结构的关系(2)短周期元素原子结构与位置的关系①族序数等于周期数的元素有H、Be、Al 。
②族序数是周期数2倍的元素有C、S 。
人教版初中高中化学必修一第四章《物质结构元素周期律》知识点复习(含答案解析)
一、选择题1．W、X、Y和Z为原子序数依次增大的四种短周期元素。
W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体；Y的周期数是族序数的3倍；Z原子最外层的电子数与W的电子总数相同。
下列叙述正确的是A．W的氧化物对应的水化物均为强酸B．Y与其他三种元素分别形成的化合物中只含有离子键C．四种元素的简单离子具有相同的电子层结构D．X与其他三种元素均可形成两种或两种以上的化合物2．正确掌握化学用语是学好化学的基础，下列化学用语正确的是A．乙烯的结构简式为CH2CH2B．苯的实验式为C6H6C．Cl-的结构示意图为：D．NaCl的电子式：3．科学家将含有石墨烯和碳纳米管两种纳米材料的水溶液在低温环境下冻干得到“全碳气凝胶”，该固态材料的密度仅是0.16mg·cm-3，是迄今为止世界上最轻的材料。
下列有关说法正确的是A．“全碳气凝胶”可用作处理海上原油泄漏的吸油材料B．“全碳气凝胶”与石墨互为同位素C．“全碳气凝胶”中含有碳碳双键，属于烯烃D．“全碳气凝胶”的性质稳定，能在热的浓硫酸中稳定存在4．科学家制得一种新型分子O4。
关于O4和O2的说法不正确．．．的是（）A．互为同素异形体B．等质量的O4和O2所含原子数相同C．它们的摩尔质量相同D．等物质的量的O4和O2所含原子数之比为2:15．下列化学用语表达正确的是A．一氯甲烷的结构式CH3ClB．正丁烷的结构简式CH3(CH2)2CH3C．氯化铵的电子式：D．CH4分子的球棍模型：6．过氧化钠常用作供氧剂：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑。
下列说法错误的是（）A．Na2O2的电子式：B．Na+的结构示意图：C．7.8gNa2O2中含有阴阳离子总数为0.4N AD．H2O的比例模型：7．随原子序数的递增，八种短周期元素(用字母x等表示)原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如图所示。
下列关于说法中不正确的是A．f在元素周期表的位置是第3周期ⅢA族。
物质结构基础补充习题答案
物质结构基础补充习题答案(总4页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第四章物质结构基础补充习题一．选择题：1．多电子原子的能量E由（B）决定（A）主量子数n （B） n和l （C） n,l,m （D） l2．下列原子中哪个的半径最大（D）（A） Na （B）Al （C）Cl （D）K3．现有6组量子数○1 n = 3, l = 1, m = -1 ○2 n = 3, l = 0, m = 0○3 n = 2, l = 2, m = -1 ○4 n = 2, l = 1, m = 0○5 n = 2, l = 0, m = -1 ○6 n = 2, l = 3, m = 2其中正确的是（B）（A）○1○3○5（B）○1○2○4（C）○2○4○6（D）○1○2○3m=±时，可允许的最多电子数为（D）4．主量子数n = 4，12s（A） 4 （B） 8 （C） 16 （D） 325．下述说法中，最符合泡利不相容原理的是（B）（A）需要用四个不同的量子数来描述原子中每一个电子的运动状态；（B）在一个原子中，四个量子数相同的电子不能多于一个；（C）充满一个电子壳层要2、8或18、32个电子；（D）电子间存在着斥力。
6．下列原子轨道沿着x轴相互靠近或发生重叠时，能形成键的是（AD）（A）p y-p y （B）p x-p x（C）p x-p y （D）p z-p z7．由解薛定谔方程所得到的原子轨道是指（B）（A）波函数(n,l,m,m s) （B）波函数(n,l,m)（C）概率密度（D）电子云的形状8．按近代量子力学的观点，核外电子运动的特征是（ABC）（A）具有波粒二象性（B）可用 2 表示电子在核外出现的概率（C）原子轨道的能量呈不连续变化（D）电子运动的轨迹可用的图象表示9．元素Mo（原子序数为42）所在周期、族号与原子的外层电子构型是答（C）（A）第六周期 VIII 族 , 5d6s（B）第五周期VIB族,4d5s（C）第五周期 VIB 族 , 4d5s（D）第六周期VIIB族,5d6s10．原子最外层只有一个电子，它的次外层角量子数为2的亚层内电子全充满，满足此条件的元素有............（C）。
物质结构基础知识 人教课标版精选教学PPT课件
• 续表
晶体 类型
离子晶体
原子晶体
分子晶体
金属晶体 （不要求）
物导 理电 性情 质况
晶体不导 电；能溶 于水的其 水溶液导 电；熔化 导电
有 如 体 金 电的 硅 ， 刚S能是石iO导半不2导导电、，晶溶电水电导体于离溶；电不水的液熔导后，可化能其导不电，晶 熔体 化导 导电 电；
氯化钠、 金刚石、晶 实例 氢氧化钠、 体硅、二氧
5
• 2.前18号元素原子结构的特殊性
•
(1)原子核中无中子的是11 H 。
• (2)最外层电子数等于次外层电子数的元
素 元 层有素数BHe、2有、倍BA的er、元H，A素el最、有外C、；层S最电外子层数电等。子于数电等子于层电数子的
6
• 3.特殊粒子
• (1)10电子微粒
•
分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4;阳
32
•
（考查核外电子排布规律和化
学键知识的综合运用）元素A和元素B的原
子序数均小于18，已知A元素原子的最外
层电子数为a，次外层电子数为b，B元素
原子的M层电子数为(a-b)，L层电子数为
(为a+b)，则氧A，元(或两素O种为) 元素形成的，化硅B元学(或素键Si为)
键。
共价
33
•
当M层有电子时，L层的电子数必
4
电子层序数
1 2 34 5 67
电子层符号
K L MN O PQ
电子层与核的距离 （ 近 ）
（ 远）
电子能量大小
（ 低）
（高）
•
②原子核外各电子层最多容纳2n2 个
电子。
• ③原子最外层电子数目最多不超过8 。
第四章 物质结构基础
原子轨道角度分布图
n, l, m（
r，θ，φ）=R n, l （r）﹒Yl, m（θ，φ）
原子轨道角度分布图：由Y（θ ，φ ）对θ ，φ 作图所 得，表示电子可能出现的区域。
3. 概率密度和电子云
概率:电子在核外空间某处出现机会的多少称为概率。 概率密度: 电子在核外空间某处单位体积中出现的概率 称为概率密度。 电子云: 用小黑点的疏密表示原子核外电子出现的概率
密度的大小,这种图像称为电子云。
所以，电子云是概率密度大小的形象化描述。黑点密集 的地方，表示电子出现的概率密度大。
4. 量子数
核外电子的运动状态用波函数或原子轨
道来描述，波函数或原子轨道是由一些参数
来确定的，这些参数都是量子化的（取值不
连续），叫做量子数。
（1）主量子数（n） 【意义】描述电子出现概率最大的区域离核的距离 ，是决定电子能量高低的主要因素。 n越大，表示距 离越远，能量越高。 【取值范围】n只能取1，2，3，4…等正整数，常用 符号K、L、M、N…来表示。 （2）角量子数（L） 【意义】描述原子轨道或电子云的空间形状，在多 电子原子中与n共同决定电子的能量高低。 【取值范围】 L 只能取小于 n 的正整数。即对于给定 的n值，L可取0，1，2，3，…n-1，用符号 s,p,d,f…表示。
磁量子数 m 决定原子轨道在 空间的取向。同 一亚层（l 相同） 的几条原子轨道 在空间有不同的 取向，共有2l +1 种取向，每种取 向相当于一个原 子轨道。
m = 0, ± 1, ± 2, ..., ±l 数目 = 2l + 1
自旋量子数 m s
意义
电子层，决定核 外电子的能量和 离核的平均距离 。n 越大，电子 离核越远，电子 的能量越高。
高中化学必修一第四章物质结构元素周期律基础知识题库(带答案)
高中化学必修一第四章物质结构元素周期律基础知识题库单选题1、下列叙述中正确的是A．化学键是指相邻原子或离子间强烈的相互吸引作用B．极性共价键、非极性共价键均能与离子键共存于同一化合物中C．极性共价键是指同种原子之间形成的共价键D．仅由非金属元素形成的化合物中只能存在共价键答案：BA．化学键是指相邻原子或离子间强烈的相互作用，包括相互吸引作用和相互排斥作用，A错误；B．极性共价键、非极性共价键均能与离子键共存于同一化合物中，如Na2O2中存在非极性共价键和离子键，NaOH中存在极性共价键和离子键，B正确；C．极性共价键是指不同种原子之间形成的共价键，C错误；D．仅由非金属元素形成的化合物中也可能存在离子键，如NH4Cl，D错误；选B。
2、有关化学键和晶体的说法正确的是A．干冰是共价分子，其升华破坏了共价键B．氯化铵属于离子化合物，其加热仅破坏了共价键C．汞是金属晶体，其气化破坏了共价键D．二氧化硅属于共价化合物，其熔化破坏了共价键答案：DA．干冰是固态的二氧化碳，由二氧化碳分子构成，属于分子晶体，升华时破坏分子间作用力，A错误；B．氯化铵固体是由氯离子和铵根离子通过离子键结合而成的离子晶体，加热氯化铵破坏了氯离子和铵根离子之间的离子键，同时加热氯化铵分解为氨气和HCl，破坏了H和N之间的共价键，B错误；C．汞是常温下呈液态的金属，是由金属离子和自由电子通过金属键结合而成的金属晶体，其气化破坏了金属键，C错误；D．二氧化硅只含有共价键，属于共价化合物，固体熔化时，破坏共价键，D正确；答案选：D。
3、元素性质的周期性变化不包括A．原子半径B．主要化合价C．原子核外电子层数D．金属性和非金属性答案：C随原子序数的递增，元素的原子半径、主要化合价、金属性和非金属性都呈现出周期性变化规律，称为元素周期律；元素性质的周期性变化不包括原子核外电子层数的变化，故选C。
4、下列有关性质的比较中，不正确的是A．气态氢化物的热稳定性：NH3>CH4B．酸性：HClO>H2SO4C．碱性：NaOH<KOHD．原子半径：S<P答案：BA．元素的非金属性越强，氢化物越稳定元素的非金属性越强，同周期从左到右非金属性越来越强，非金属性N>C，气态氢化物的热稳定性：NH3>CH4，A正确，B．元素的非金属性越强，其最高价氧化物的水化物的酸性越强，非金属性：Cl>S，则酸性HClO4>H2SO4，B 错误；C．元素的金属性越强，其最高价氧化物的水化物的碱性越强，金属性Na<K，则碱性： NaOH< KOH，C正确；D．电子层数越多半径越大，电子层数相同时，原子序数越大，半径越小，则原子半径：S，D正确；故选B。
无机与分析化学 第四章 物质结构简介
2.玻尔理论 1）.电子只能在符合一定条件的轨道（能量不随时间而变）上 运动，不吸收也不放出能量（解释原子的稳定性）。 2）.不同的轨道有不同的能量，轨道的能量是量子化的，电子 的能量也是量子化的。所谓量子化，即不连续。（“连续”和“ 不 连续”是看量的变化有没有一个最小单位，如长度、时间没有最 小单位，量的变化是连续的，电量的最小单位是一个电子的电 量，电量的变化是不连续的。）在一定的轨道上电子具有一定 的能量 电子运动时所处的能量状态称为能级。电子尽可能在距 13 .6 核较近、能量最低的轨道上运动，这时原子处于基态。 n En = （ev） rn = a0﹒n2
【特征】①不连续的线状光谱：从红外区到紫外区呈现多条具有 特征波长的谱线 ②从长波到短波， Hα 至 Hε 等谱线间的距离越来越小（ n 越来 越大）表现出明显的规律性。 频率 R ( 1 1 ), ( n 3, 4, 5,...)
22 n2
式中R为里德堡常数。而且某一瞬间一个氢原子只能放出一条谱 线，许多氢原子才能放出不同的谱线。 为什么氢原子光谱是不连续的线状光谱？按照麦克斯威的电磁理 论，绕核运动的电子应不停地连续地辐射电磁波，得到连续光谱； 由于电磁波的辐射，电子的能量将逐渐减小，最终会落到带正电的 核上。可事实上，原子稳定的存在着。为解决这一问题，1913年， 年轻的丹麦物理学家玻尔，吸收了量子论的思想，建立了玻尔原子 模型，即玻尔理论。
r
d d 4 r dr
2 2 2
r
4 r 2
只考虑径向部分，则 d 4 r R dr 2 2 D(r ) 4 r R 令 D(r):径向分布函数，表示电子在离核为r的单位厚度（d r = 1）球 形薄壳中出现的概率。 作D(r)－ r图（p.99 图4－10，图4－11），即为电子云（几率）径 向分布图。
第4专题 物质结构基础
第4专题物质结构基础一、原子结构1、原子是由居于中心的和构成的，原子核又由和构成，原子结构中，决定元素种类的是，决定原子质量的是，决定元素化学性质的是。
在原子中，原子序数＝＝＝之和称为。
完成下表：2、人们把具有一定核一定的一种原子称为一种核素，化学上把、多电子原子中，由于电子的不同，电子运动的主要区域离核有远有近。
通常能量低的电子在离核的区域运动，而能量高的在离核的区域运动。
人们把核外电子运动的不同区域看成不同的电子层，各电子层由内向外的序数n依次为1、2、3、4、5、6、7……分别称为、、、、、、……电子层。
（1）核外电子排布规律①电子一般总是尽先排满的电子层；②各电子层最多可容纳的电子数为，即K层最多个，L层最多个，M层最多个；③最外层电子数不超过个（K层为最外层时不超过个），次外层不超过个。
（2）原子结构示意图（完成下表）。
二、元素周期律和元素周期表1、元素的性质随原子序数的递增呈现变化的规律称为元素周期律。
①除H、He元素外，随原子序数的递增，元素原子最外层电子重复出现从递增到，呈现变化。
②除H、He元素外，随原子序数的递增，元素原子半径重复出现由到，呈现变化。
除稀有气体外，同周期从左往右原子半径逐渐，同主族从上往下原子半径逐渐。
③随着原子序数的递增，元素最高化合价重复从到，一个周期的中部开始出现负价，负价从依次递增到，呈现变化。
元素的最高正价等于，最高正价与最低负价的绝对值之和等于。
④随着原子序数的递增，元素的金属性重复出现由到，非金属性由到，呈现变化。
同周期从左往右金属逐渐，非金属性逐渐；同主族从上往下金属性逐渐，非金属性逐渐。
元素的金属性越强，它的单质越和水或酸反应置换出氢气，该元素的性越。
元素的非金属性越强，它的单质越和氢气化合，得到的气态越，该元素的性越。
（1）元素周期表的横行称为，元素周期表共有个周期，其中有个短周期（分别为周期），个长周期（分别为周期）及个不完全周期（即第周期）。
普通化学-物质结构基础 ppt课件
思考：29号元素的的电子排布式如何？
1s22s22p63s23p63d104s1 外层电子的排布式，称为特征电子构型 P207-8
例5.3 写出26Fe原子的核外电子分布式和特征电子构型以及Fe3+离子的特征电子构型。
元素周期表分区
P205-7 207-3
sp3杂化轨道成键特征：
4个键指向正四面体的四个 顶点，键角为109°28'。
例如：
CH4, CX4, C(金刚 石),SiC等。
H
H
CH H
甲烷的空间构型
附图5.16 sp3杂化轨道
杂化轨道的应用(续) P205-11
sp3不等性杂化
氨分子中N原子可以进行sp3杂化形成不等性sp3杂化轨道。
N原子不等性sp3杂化轨道成键特征：
思考：NaCl晶体中钠离子与氯离子之间、金属铜中铜原子与铜原子之间，H2O
中氢原子与氧原子之间各有什么键？ 答：NaCl晶体中钠离子与氯离子之间是离子键；金属铜中铜与铜之间是金 属键，在水中， H2O分子中H原子与O原子之间存在共价键， H2O间存在分 子间作用力和氢键。
共价键的特性 P205-10
键
键
图5.15 s键和p键重叠方式示意图
图5.16 氮分子中三 键示意图
5. 分子轨道理论
当原子形成分子后，电子不再局限于原来的原子轨道， 而是属于整个分子的分子轨道。
分子轨道由组成分子的原子轨道组合产生，组合前后轨道总数不变。 组合前后系统的总能量不变 组合前原子轨道中所有的电子在组合分子轨道中重新分布，分 布法则与电子在原子轨道中的排布类似。
分子的空间构型和杂化轨道理论
2) 杂化轨道的应用
物质结构基础
光有波动性，用表征波动性的波长(λ)和频率(v)描述。1905 年，爱因斯坦
（A.Einstein，1879~1955）受普朗克量子理论的启发提出了光子学说，认为光
子不仅具有能量，而且还具有动量，对一个光子而言，其E和p分别为：
E = hv
（1-1）
·8·
第 1 章 物质结构基础
p = mv = h /λ
速度射出，其德布罗意波长又为若干？
解：普朗克常数h = 6.626×10-34J·s，1J = 1kg·m2·s-2
对于电子，由式 1-3：
λ
=
h mv
=
6.626 ×10−34 ×103 g ⋅ m2 ⋅ s −1 (9.11×10−28 g )(5.97 ×106 m ⋅ s −1 )
=
1.22 ×10−10
在微观世界中，量子化现象是普遍存在的，是微观粒子运动的重要特征。 量子论提出的所谓“连续”或“不连续”的概念，实质上就是量的变化有没 有一个最小单位。在描述宏观物体运动规律性的经典物理学中，许多物理量 是可以连续变化的。例如物体的电量的测量可以为几十库仑或零点几库仑， 仿佛物体的电量可以增减任意一个无穷小量。但从微观角度分析，物体的电
表为牛顿，认为光是一种作直线运动的微粒，不同种光的微粒有不同颜色，
白色是各种微粒的混合结果。波动学说的代表为惠更斯（Christian Huygens，
1629-1695），认为光是一种波，不同波长的光波有不同颜色，白色由各种波长
的光波混合而得。
证明光是粒子的论据有光的吸收、光的发射和光电效应等。证明光的波
在宏观物体中，物理量的量子化特征常常难以觉察出来。例如测出的电 量往往都是最小单位一个电子电量的极大倍数，但对原子、离子等微观粒子 就完全不同了，一个一个的电子电量的增减就不可认为是连续变化了。因此， 不连续性是微观世界的重要特征。
2021年高中化学必修一第四章《物质结构元素周期律》基础练习(答案解析)(1)
一、选择题1．原子序数依次增大的a、b、c、d四种短周期主族元素，a原子半径最大，b的氧化物的水化物显两性，c核外电子总数为原子次外层的电子数的两倍。
下列叙述正确的是A．离子半径：c>d>b>aB．cd两种元素可形成离子化合物C．c的氧化物的水化物是强酸D．d单质形成的氢化物的稳定性比c单质的强2．A、B、C均为短周期元素，它们在周期表中的位置如图所示.已知B、C元素的族序数之和是A元素族序数的2倍，B和C元的原子序数之和是A的4倍，则A、B、C分别为A．Be、Na、AlB．B、Mg、SiC．C、Al、PD．O、P、Cl3．核内中子数为N的R2+，质量数为A，则ng它的同价态氧化物中所含电子的物质的量为A．nA+16(A+N-10)mol B．NA(A+N-6)molC．(A−N+2)mol D．nA+16(A-N+8)mol4．原子序数依次增大的短周期元素W、X、Y、Z，依次对应形成a、b、c、d 4种单质；Y元素原子最外层电子数等于其电子层数；向甲的溶液中通入丙气体，产生白色沉淀，它们之间的转化关系如图所示。
下列说法正确的是A．元素对应的简单离子的半径：Z＞Y＞XB．电解熔融的甲可以获得c、dC．Y的最高价氧化物对应的水化物与酸、碱均反应D．丁中含有配位键，属于配合物5．正确掌握化学用语是学好化学的基础，下列化学用语正确的是A．乙烯的结构简式为CH2CH2B．苯的实验式为C6H6C．Cl-的结构示意图为：D．NaCl的电子式：6．下列生活中各常见的物质与其有效成分的化学式、用途的对应关系中，不正确．．．的是选项A B C D物质名称食盐漂粉精复方氢氧化铝片呼吸面具有效成分NaCl Ca(ClO)2Al(OH)3Na2O主要用途做调味品做漂白剂、消毒剂做抗酸药做供氧剂A．A B．B C．C D．D7．下列分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是A．BF3B．H2O C．SiCl4D．PCl58．光鼎国际控股集团在广东河源市龙川县麻布岗镇天堂山探明了一座储量达17.5万吨的独立铷矿床。
大学基础化学课后习题解答
大学基础化学课后习题解答第一章 溶液和胶体溶液 第二章 化学热力学基础2-1 什么是状态函数？它有什么重要特点？2-2 什么叫热力学能、焓、熵和自由能？符号H 、S 、G 、?H 、?S 、?G 、θf m H ∆、θc m H ∆、θf m G ∆、θr m H ∆、θm S 、θr m S ∆、θr m G ∆各代表什么意义？2-3 什么是自由能判据？其应用条件是什么？ 2-4 判断下列说法是否正确，并说明理由。
（1）指定单质的θf m G ∆、θf m H ∆、θm S 皆为零。
（2）时，反应 O 2(g) +S(g) = SO 2(g) 的θr m G ∆、θr m H ∆、θr m S ∆分别等于SO 2(g)的θf m G ∆、θf m H ∆、θm S 。
（3）θr m G ∆＜0的反应必能自发进行。
2-5 和标准状态下，HgO 在开口容器中加热分解，若吸热可形成Hg （l ），求该反应的θr m H ∆。
若在密闭的容器中反应，生成同样量的Hg （l ）需吸热多少？解：HgO= Hg(l)+1/2O 2(g)θr m H ∆=×= kJ·mol -1 Qv=Qp-nRT= kJ·mol -12-6 随温度升高，反应（1）：2M(s)+O 2(g) =2MO(s)和反应（2）：2C(s) +O 2(g) =2CO(g)的摩尔吉布斯自由能升高的为 (1) ，降低的为 (2) ，因此，金属氧化物MO 被硫还原反应2MO(s)+ C(s) ＝M(s)+ CO(g)在高温条件下 正 向自发。
2-7 热力学第一定律说明热力学能变化与热和功的关系。
此关系只适用于：A.理想气体；B.封闭系统；C.孤立系统；D.敞开系统 2-8 纯液体在其正常沸点时气化，该过程中增大的量是：A.蒸气压；B.汽化热；C.熵；D.吉布斯自由能 2-9 在298K 时，反应N 2(g)+3H 2(g) = 2NH 3(g)，θr m H ∆＜0则标准状态下该反应A.任何温度下均自发进行；B.任何温度下均不能自发进行；C.高温自发；D.低温自发2-10 298K ，标准状态下，金属镁在定压条件下完全燃烧生成MgO(s),放热。
普通化学教学课件 物质结构基础
二阶偏微分方程：
222 8m
(x2y2z2)h2 (EV)
式中: 称为波函数, 是核外电子出现区域的函数;
E为原子的总能量;
V为原子核对电子的吸引能( V m为电子的质量;
-
z e 2 );
r2
h为普朗克常数; x、y、z为电子的空间坐标。
a
薛定谔
氢原子的薛定谔方程求解
解薛定谔方程式时,为方便 起见,将直角坐标(x,y,z)变换
在一定轨道中运动的电子具有一定的能量，称 定态。核外电子只能在定态轨道上运动, 且既不吸 收也不辐射能量;不同定态轨道能量不同,且不连续。
a
基态: 通常原子所处的能量最低状态(电子在离核较 近,能量较低轨道上运动)。
激发态:原子中电子处于离核较远,能量较高轨道 上运动的状态。
电子可在不同的定态轨道间跃迁,在这过程中要吸 收或放出一定的辐射能.辐射能的频率ν与两个定态 轨道间能量差E的关系为:
a
1.3 氢原子光谱
在真空管中充入少量 H2 （g），通 过高压放电，氢原子被激发发光， 这些光经过三棱镜分成一系列按波 长大小排列的线状光谱。
特征:
不连续的线状光谱 有规律
Hδ Hγ
Hβ
Hα
410.2 434.0 486.1
656.3
除氢原子外，其他原子也可以产生特征的发射谱线，我们可以 利用原子的特征谱线来鉴定原子的存在。
a
2、电子的波粒二象性
1924 年，法国青年物理学家 de Broglie大胆地 提出电子也具有波粒二象性的假说。并预言：
对于质量为me，运动速率为ν的电子v ，其相应 的波长可由下式给出：
e
h mv
h p
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2s
2p
激发
2s
2p
sp杂化
sp
杂化实质是波函数Ψ线性组合, 得到新的波函数, 即杂化轨道的波 函数. 例如: s 和 px 杂化, 产生两个杂化轨道, 分别用Φ1和Φ2 表示
sp2杂化
F
BF3的空间构型 为平面三角形
F
B
F
B： 2s22p1
2s
2p
2s
2p
激发
2s
2p
sp2
sp2杂化
BF3的形成
电负性 原子在分子中吸引电子的能力称为元素 的电负性，用 表示。 电负性的标度有多种，常见的有Mulliken 标度( M)， Pauling标度( P)和Allred-Rochow 标度( AR )。 F 元素为4.0，电负性可以综合衡量各种元素 的金属性和非金属性。 电负性标度不同，数据不同，但在周期系中 变化规律是一致的。同一周期从左到右电负性依 次增大；同一族从上到下电负性依次变小。
这两个参数可以通过X-射线单晶衍射等实验手段测量得到.
■ 键能(bond energy): 表示在通常外界条件下物质原子间相互作用的强弱. 定义为：在298 K 和100 kPa下将1mol气态双原子分子断 裂成2 mol气态原子所需要的能量.
D (H — Cl) = 431 kJ· mol-1 D (Cl—Cl) = 244 kJ· mol-1 例如 NH3
E(O L KO) 2O(g)
D r Hm 2 E ( H
H )
H ) E ( O K L O ) 4 E ( O
D r H m SE (反应物 ) SE (生成物 )
4.3.2 杂化轨道理论与分子的空间构 型
上面介绍的 s 轨道与 p 轨道重叠方式并不能解 释大多数多原子分子中的键长和键角.
• 类型：离子键、共价键、金属键。
1.离子键
• 离子键：电负性相差较大的元素原子得失 电子后形成正、负离子。正负离子以静电 引力而形成的化学键，称为离子键。 • 离子键的本质：静电引力 • 特征：无方向性和饱和性 • 离子键的强弱与离子半径、电荷数和离子 电子构型有关。
形成条件 XA-XB>2.0 如： • 1) CaO与NaF • 2) NaF与NaCl • 3）NaCl与CuCl
E( N H )
对双原子分子：离解能 = 键能 对多原子分子：键能指平均键能
D1 D2 D3 427 375 356 386(kJ mol 1 ) 3 3
键能 E 与反应焓变的关系
2H2 (g) + O2(g)
2E(H –H) 4H(g) +
Dr H m
2H2O(g) 4E(O-H)
（3） 共价键的特征 饱和性——电子配对后不再与第三个电 子成键； 方向性——除s轨道，最大重叠必有方向
（4） 共价键的类型 ①σ键:原子轨道沿键轴方向“头碰 头”式重叠; ②π键:原子轨道沿键轴方向“肩并 肩”式重叠.
σ键：原子轨道沿核间联线方向进行同号重叠(头碰 头 )。
π键：两原子轨道垂直核间联线并相互平行进行同 号重叠(肩并肩)。
核间距 R0为74 pm。 共价键的本质——原子轨道重叠，核间 电子概率密度大吸引原子核而成健。
(2) 价键理论要点： ①成键原子的未成对电子自旋相反； ②对称性匹配原理：原子轨道的重叠， 必须发生于角度分布图中正负号相同的 轨道之间。
③ 最大重叠原理：成键原子的原子轨
道重叠程度（面积）越大，键越牢；
氢原子的未成对电子靠近时，系统能量
的变化如图:
自旋平行，出现斥态， 系统能量高； 自旋相反，出现基态， 引力增强，能量降低。
此时，d=74pm， Es=-436kJ· mol-1。 74pm < 2a0=106pm 说明原子轨道发生了重叠。
量子力学处理H2分子的结果
两个氢原子电 子自旋方式相反， 靠近、重叠，核间 形成一个电子概率 密度较大的区域。 系统能量降低，形 成氢分子。
电负性应用：
判断元素金属性，非金属性强弱外，预 测化学键的类型，共价键极性大小。 电负性相同或相近的非金属以共价键结 合。当两原子电负性相差较大，键的离子性 增强，共价性减弱。
4.3 化学键与分子间作用力 4.3.1 化学键
• 化学键：分子或晶体中原子（或离子）之 间较强的相互作用，叫做化学键。
基本要点： •成键时能级相近的价电子轨道混合杂化， 形成新的价电子轨道——杂化轨道。 •杂化前后轨道数目不变。 •杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。
总之，杂化后的轨道
变了
更有利于成键！
●轨道成分变了
●轨道的能量变了
●轨道的形状变了
sp杂化
Be：2s2
2s
2p
BeH2的空间构ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ为直线形
H Be H
sp3杂化 CH4的空间构 型为正四面体
2p
C：2s22p2
2s
2s
2p
激发
2s
3
2p
sp3
sp 杂化
CH 4的形成
在各种杂化轨道中，还存在着“不等性杂 化”，即杂化后的轨道中填充的有中心原子的 孤电子对（一般不参与成键）。同一组杂化轨 道中有成键和不成键杂化轨道两类。
2.共价键 早期共价键理论是路易斯的公用电子对
理论。即:原子间靠公用电子对结合起来
的化学键是共价键。如：
各原子满足稀有气体的稳定结构。但是： 像PCl5 ： 和SF6 ：
是没有稀有气体的稳定结构的。
1927年，海特勒、伦敦解H2分子的薛 定谔方程，共价键的本质才得以解释。 目前共价键理论有价键理论(VB法) 分子轨道理论(MO法)。 1 价键理论——VB法 (1) 氢分子的形成： 解氢分子的薛定谔方程时得知:两个
例如: 如果 H2O 和 NH3 分子中的 O－H 键和 N－H 键是 由 H 原子的 1s 轨道与 O 原子和 N 原子中单电子占据的 2p 轨道重叠形成的，HOH 和 HNH 键角应为 90°；事实 上, 上述两个键角各自都远大于90°.
在众多科学家的追求中，Pauling 再次求助“杂 化概念”建立了新的化学键理论 . 杂化轨道理论
(5) 键参数（bond parameters ）
化学键的性质在理论上可以由量 子力学定量计算获得，也可以通过表征 键的性质的某些物理量来描述，如：电 负性、键能、键长、键角和键级. ■ 键长(bond length)： 分子中两个原子核间的平均距离 ■ 键角(bond angle)： 分子中键与键之间的夹角