主题一 原子结构与化学键课件-中职《化学(加工制造类)》同步教学(高教版)

主题一 原子结构与化学键 陈金民 学习目标 1．能从原子的结构和组成出发，初步了解物质宏观现象和微观结构之间的联系，能根据原子核外电子排布的规律画出 1 ~ 20号元素的原子结构示意图。 2．能认识元素性质呈周期性变化的规律及其变化的根本原因，了解元素周期表的结构和元素在周期表中的位置。能通过实验探究、了解同周期和同主族元素性质的递变规律，初步形成解释、发现、分析、推理、总结等实验方法及应用能力。能通过元素周期律发现的过程，了解科学家事迹，学习他们探索未知、崇尚真理、严谨求实的科学精神。 学习目标 3．能了解构成分子的微粒间的相互作用，建立化学键的概念；认识离子键和共价键的形成及形成条件，知道离子化合物和共价化合物，理解化学键断裂和形成是化学反应中物质变化的实质。 4．能通过实验，掌握化学实验基本操作技能，形成良好的实验室工作习惯，树立实事求是的科学态度；能识别常见易燃、易爆化学品的安全标识，了解防火与灭火常识；知道常见化学实验废弃物的处理方法，树立安全和环保意识。 中华民族有着悠久的历史和璀璨的文明，在公元前一千多年，已经掌握了先进的冶炼、铸造、烧制等技术。今天的博物馆里，许多精美的陶瓷器皿、青铜制品等珍贵文物（图1-1-1），向人们讲述过往的辉煌。确定文物年代是文物研究中不可缺少的内容，常采用14C断代法。14C与作为原子量标准的12C都是碳原子，你知道两者在组成上有哪些异同？ 图 1-1-1 青铜之冠——秦始皇帝陵彩绘铜车马 photo 第一节 原子结构 一、原子的组成 原子是物质进行化学反应的基本微粒； 原子是由位于原子中心的带正电荷的原子核和核外带负电荷的电子构成的； 原子核是由质子和中子组成的，电子在核外空间一定范围内做高速绕核运动（图1-1-2）。构成原子的粒子及其性质见表1-1-1 photo 图 1-1-2 原子的构成示意图 构成原子的粒子 原子核 核外电子 质子 中子 电性和电荷量 1个质子带1个单位的正电荷 不显电性 1个电子带1个单位的负电荷 质量/kg 1.673×10-27 1.675×10-27 9.109×10-31 相对质量 （以一个12C原子质量的 1/12为标准而得的数值） 1.007 1.008 1/1 836 表 1-1-1  构成原子的粒子及其性质 一、原子的组成 原子核所带的正电荷数即核电荷数（用符号Z表示）由质子数决定。原子中存在如下关系： 核电荷数（Z）= 核内质子数 = 核外电子数 由表1-1-1可知，电子的质量约为质子质量的1/1836，所以如果忽略电子的质量，将核内所有质子和中子的相对质量取近似值加起来，所得的数值称为质量数，用符号A表示。则 质量数（A）= 质子数（Z）+ 中子数（N） 如以代表一个质量数为A、质子数为Z的原子，则原子组成可表示为： photo 交流与讨论 讨论 三种氢原子组成的异同，与同学一起查阅资料，了解三种氢原子各自特有的名称，交流它们在不同领域的应用 二、原子核外电子的排布 电子在原子核外的“巨大”空间高速运动，其运动的特征与宏观物体不同，并没有确定的方向和轨迹。 在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域运动，在离核较近的区域运动的电子能量较低，在离核较远的区域运动的电子能量较高，这些不同的“区域”称为电子层（图1-1-3）电子层的表示方式和能量高低见表1-1-2。这种分层排布情况可用原子结构示意图表示。图1-1-4所示为镁原子的原子结构示意图。 二、原子核外电子的排布 photo 图1-1-3 电子层模型（洋葱式结构）示意图 photo 图 1-1-4 镁原子的原子结构示意图 电子层（n） 1 2 3 4 5 6 7 电子层符号 K L M N O P Q 各电子层能量 n越小，能量越低；n越大，能量越高 表 1-1-2  电子层的表示方式和能量高低 photo 图 1-1-5 溴原子的核外电子排布 核电荷数 元素名称 元素符号 各电子层电子数 K L M N 1 氢 H 1 2 氦 He 2 3 锂 Li 2 1 4 铍 Be 2 2 5 硼 B 2 3 6 碳 C 2 4 7 氮 N 2 5 8 氧 O 2 6 9 氟 F 2 7 10 氖 Ne 2 8 11 钠 Na 2 8 1 12 镁 Mg 2 8 2 13 铝 Al 2 8 3 14 硅 Si 2 8 4 15 磷 P 2 8 5 16 硫 S 2 8 6 17 氯 Cl 2 8 7 18 氩 Ar 2 8 8 表 1-1-3  核电荷数 1 ~ 18 的元素原子核外电子的排布 核电荷数 元素名称 元素符号 各电子层电子数 K L M N O P Q 2 氦 He 2 10 氖 Ne 2 8 18 氩 Ar 2 8 8 36 氪 Kr 2 8 18 8 54 氙 Xe 2 8 18 18 8 86 氡 Rn 2 8 18 32 18 8 118 Og 2 8 18 32 32 18 8 表 1-1-4  稀有气体元素原子核外电子的排布 观察与认知 在正常状态下，原子处于最低能级，这种定态称为基态，这时的原子核外电子总是尽可能地先从能量最低的第1电子层排起，当第1层排满后再排第2层，即按由内到外顺序依次排列。表1-1-3和表1-1-4分别为核电荷数1 ~ 18的元素及稀有气体元素原子核外电子的排布情况。 观察表中数据，思考： 每个电子层最多容纳的电子数是几个？ 最外层电子数不超过几个？ 次外层电子数不超过几个？ 观察与认知 从表1-1-3、表1-1-4可以看出，原子核外电子的排布有一定的规律： （1）各电子层容纳的电子数最多为2n2。即K层（n＝1）最多容纳的电子数为2×12 ＝2，L层（n＝2）最多容纳的电子数为2×22 ＝8，M层（n＝3）最多容纳的电子数为2×32 ＝18； （2）最外层电子数不超过8（K层为最外层时不超过2）； （3）次外层电子数不超过18，倒数第三层电子数不超过32。这些规律是相互联系的，不能孤立地理解。如35号元素Br，其原子核外电子在第1 ~ 4层排布的数目分别为2、8、18、7（图1-1-5）,即当M层不是最外层时，最多可容纳18个电子，但当它作为最外层时，则最多不能超过8个电子。 观察与认知 元素的性质与原子最外层的电子数密切相关。金属元素的原子最外层电子数较少，容易失去电子使次外层变为最外层，达到8个电子（K层为2个电子）的稳定结构，如镁原子的最外层为2个电子（图1-1-4）,在化学反应中，容易失去这2个电子；非金属元素的原子最外层电子数较多，容易得到电子而达到8个电子的稳定结构，如溴原子的最外层为7个电子（图1-1-5）,在化学反应中，容易得到1个电子；稀有气体元素的原子最外层是8个电子（氦是2个），为稳定结构，不容易发生化学反应。 拓展延伸 质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。 绝大多数元素具有同位素，如碳元素有、两种同位素；氧元素有、、三种同位素；铀元素有、 和三种同位素，其中是制造原子弹的材料和核反应堆的燃料。 射线探伤法是常用的无损探伤方法之一，主要用于探测机加工件内部有无缺陷（裂纹、砂眼、气孔、白点、夹杂等），从而判定工件合格与否，如γ射线探伤仪（图1-1-6）。 photo 图 1-1-6 γ射线探伤仪 思考与应用 1. 氧和碳这两种元素所组成的多种物质与每一个人的关系都相当密切，能举出两个例子吗？请完成： （1）画出质子数等于8的氧原子结构示意图。 （2）画出126C的原子结构示意图。如果碳的质量数为14，146C和126C的原子结构示意图相同吗？ 2. 许多元素有多种核素，且在自然界中各种核素都有固定的原子分数，如氧元素存在168O、178O、188O三种核素，氢元素有11H、21H和31H三种核素。 （1）请估计168O、11H、21H三种核素最多可能组成几种水分子。 （2）由21H、168O组成的1个水分子，其中质子数为 ，中子数为 ，电子数为 。 思考与应用 3. 热轧过程是整个轧钢过程的第一道工艺，热轧成材的钢材厚度的均匀性，直接影响后续冷轧的轧制质量和工艺，准确测量钢材厚度相当重要。因热轧钢板温度很高，采用先进的非接触式γ射线热轧钢板厚度测量仪对生产有着重要意义。考虑到使用环境、成本等工业生产特点，可采用13755CS作为放射源。分析13755CS原子的质子数、中子数和电子数，并查看它有几种同位素。 2019年是门捷列夫发表第一张元素周期表150周年，为此，联合国教科文组织将2019年命名为“化学元素周期表国际年”。现在的元素周期表，已经被正式确认发现的元素有118种。元素周期表除了可以查找元素的信息，还有哪些作用？ 第二节 元素周期律与元素周期表 一、元素周期表 为了研究方便，科学家们把元素按照核电荷数由小到大的顺序编号，这个序号称为元素的原子序数。原子序数与元素的原子结构之间存在着如下关系： 原子序数 = 核电荷数 = 核内质子数 = 核外电子数 把电子层数目相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行；把不同横行中最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序由上而下排成纵列，就得到书后插页所示的元素周期表。 观察与认知 （1）图1-2-1：分别从横向和纵向观察，你有哪些发现呢？ （2）① 元素周期表中有几个横行？各横行中，元素的种类是否相同？在同一横行中，各元素的电子层数是否相同？从左到右，原子序数有什么变化特点？② 元素周期表中有几个纵列？在同一纵列中，各元素的最外层电子数是否相同？由上而下，电子层数有什么变化特点？ photo 图 1-2-1 1 ~ 20号元素原子的结构示意图 1.周期 元素周期表的横行称为周期。共7个周期，依次用一、二、三……七表示。 同一周期的元素具有相同的电子层数，周期的序数即为元素原子具有的电子层数： 元素的周期序数=元素原子的电子层数 元素周期表中，第一到七周期各有2、8、8、18、18、32、32种元素，第一、二、三周期称为短周期；第四、五、六、七周期称为长周期。为了避免元素周期表的横行过长，将元素周期表中的镧系元素(57La~71Lu)和锕系元素(71Ac~103Lr)分别列于元素周期表的下方。 2.族 元素周期表的纵列称为族。从左到右共18个纵列，除第8、9、10三个纵列为一族外，其余每个纵列称为一族，共有16个族。族可分为主族、副族、Ⅷ族和0族。 （1）主族 由短周期元素和长周期元素共同构成的族称为主族，共7个，分别用ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA和ⅦA表示。元素周期表中，主族元素的族序数即为元素原子最外层的电子数： 主族元素的族序数 = 元素原子最外层的电子数 （2）副族 完全是由长周期元素构成的族称为副族，共7个，分别用ⅠB、ⅡB 、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB和ⅦB表示。 2.族 （3）Ⅷ族 元素周期表中由第8、9、10三个纵列的元素构成的族称为Ⅷ族，用“Ⅷ”表示。 （4）0 族 由具有稳定结构的稀有气体元素构成的族称为0族。0族元素化学性质不活泼，通常很难与其他物质发生化学反应，它们的化合价被定为0。 2.族 在元素周期表中，有些族还有一些特别的名称。例如，ⅠA族，又称碱金属元素（除氢外）；ⅦA族，又称卤族元素；0族，又称稀有气体元素。元素周期表的中部，从ⅢB族到ⅡB族10个纵列，包括了Ⅷ族和全部副族元素，共计60多种元素，统称为过渡元素。这些过渡元素都是金属，所以又常称为过渡金属。 实践活动 查阅资料，了解门捷列夫、梅耶的生平和贡献。从门捷列夫当年在元素周期表上给未发现元素预留位置、预言新元素，到来自不同国家的三位科学家分别发现“镓”“钪”和“锗”的故事，结合118号元素的介绍，体会元素周期表对新元素发现的指导作用。以小组为单位在班级交流。 二、元素周期律 随着科学技术的发展，人们发现的元素种类也在不断地增加，在众多的元素中是否存在着内在联系或某种规律呢？ 观察图1-2-1、表1-2-1，思考下列问题： （1）在同一周期，从左到右，随着原子序数的递增，原子的核外电子排布呈现什么变化？元素的原子半径呈现什么变化？元素的主要化合价（最高正化合价和最低负化合价）呈现什么变化？ （2）在同一主族，由上而下，元素的原子半径呈现什么变化？ 原子序数 1 2 元素名称 氢 氦 元素符号 H He 电子层数 1 1 半径 /nm 0.037 0.122 主要化合价 +1/-1 0 元素性质 非金属 稀有气体 原子序数 3 4 5 6 7 8 9 10 元素名称 锂 铍 硼 碳 氮 氧 氟 氖 元素符号 Li Be B C N O F Ne 电子层数 2 2 2 2 2 2 2 2 半径 /nm 0.152 0.089 0.082 0.077 0.075 0.074 0.071 0.160 主要化合价 +1/— +2/— +3/— +4/-4 +5/-3 —/-2 —/-1 0 元素性质 活泼金属 金属 不活泼非金属 非金属 非金属 很活泼非金属 很活泼非金属 稀有气体 表 1-2-1  1 ~ 18 号元素原子核外电子排布与主要元素性质 查看续表 原子序数 11 12 13 14 15 16 17 18 元素名称 钠 镁 铝 硅 磷 硫 氯 氩 元素符号 Na Mg Al Si P S Cl Ar 电子层数 3 3 3 3 3 3 3 3 最外层电子数 1 2 3 4 5 6 7 8 半径 /nm 0.186 0.160 0.143 0.117 0.110 0.102 0.099 0.191 主要化合价 +1/— +2/— +3/— +4/-4 +5/-3 +6/-2 +7/-1 0 元素性质 很活泼金属 活泼金属 金属 不活泼非金属 非金属 活泼非金属 很活泼非金属 稀有气体 表 1-2-1  1 ~ 18 号元素原子核外电子排布与主要元素性质(续表) 二、元素周期律 可以看出，元素原子的核外电子排布、原子半径和主要化合价等元素的性质都与原子序数的递增有密切关系。 1. 原子半径表现出周期性变化 随着元素原子序数的递增，元素的原子半径呈周期性变化。主族元素原子半径的周期性变化如图1-2-2所示。 photo 图 1-2-2 主族元素原子半径的周期性变化示意图 二、元素周期律 2. 元素主要化合价的周期性变化 元素的主要化合价有最高正化合价和最低负化合价。当主族元素原子通过失去最外层全部电子成为稳定结构时，显示元素的最高正化合价，通过得到电子成为稳定结构时，显示元素的最低负化合价。对于主族元素： 最高正化合价 = 原子最外层电子数 = 主族的族序数 最低负化合价 = 原子最外层电子数-8 观察表1-2-1中元素主要化合价的数据，随着元素原子序数的递增，元素的主要化合价呈现周期性的变化。 二、元素周期律 3. 元素金属性和非金属性的周期性变化 原子失去电子形成阳离子的性质称为元素的金属性。 原子越容易失去电子，生成的阳离子越稳定，该元素的金属性越强。元素的非金属性是指原子得到电子形成阴离子的性质，原子越容易得到电子，生成的阴离子越稳定，该元素的非金属性越强。观察表1-2-1中元素性质的数据，随着原子序数的递增，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，图1-2-2 主族元素原子半径的周期性变化示意图。即随着原子序数的递增，元素的金属性和非金属性也呈现周期性的变化。 二、元素周期律 根据大量实验事实，可以归纳出一条重要规律：元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化。这个规律称为元素周期律。元素周期律揭示了原子结构和元素性质的内在联系，反映了各种化学元素之间性质的变化规律，元素周期表是元素周期律的具体表现形式。 三、元素周期表中元素性质的递变规律 1. 同周期中主族元素性质的递变规律 （1）实验 ① 将1粒绿豆大小并吸干表面液体石蜡（或煤油）的金属钠投入盛有5 mL水的大试 管中；再将少量镁粉加入另一支盛有5 mL水的试管中，如果反应不明显，可进行加热， 观察现象并完成表1-2-2。 ② 取2支试管，各加入2 mol/L盐酸2 ~ 3 mL。再取一小段镁条和一小片铝片，用砂纸擦去表面氧化膜后，分别放入试管中，观察现象并完成表1-2-3。 加入金属 钠（Na） 镁（Mg） 现象 冷水 沸水 — 化学反应方程式 表 1-2-2  现象记录 加入金属 镁（Mg） 铝（Al） 现象 化学反应方程式 表 1-2-3  现象记录 三、元素周期表中元素性质的递变规律 1. 同周期中主族元素性质的递变规律 （2）探究结果 实验①表明，钠与水剧烈反应，放出气体；镁与水在加热条件下才能发生明显反应，有少量气体产生。钠、镁与水反应的化学反应方程式为： photo 三、元素周期表中元素性质的递变规律 1. 同周期中主族元素性质的递变规律 （2）探究结果 实验②表明，镁和铝都能与盐酸反应，放出气体，且镁与盐酸的反应更剧烈。镁、铝与盐酸反应的化学反应方程式为： 镁与盐酸反应剧烈，说明镁置换氢气的能力强于铝，可以判断镁的金属性强于铝。通过上述两组实验结果，可以得出:钠、镁、铝的金属性依次减弱。 photo photo 交流与讨论 仔细阅读表1-2-4，分 析 硅、 磷、 硫、氯四种元素的非金属性由弱到强的顺序： 元素 硅 磷 硫 氯 最高价氧化物对应 的水化物及其酸性 H2SiO3 弱酸 H3PO4 中强酸 H2SO4 强酸 HClO4 最强酸 表 1-2-4  硅、磷、硫、氯四种元素的最高价氧化物对应的水化物及其酸性 同一周期元素从左到右，随着原子序数的递增，原子半径减小，原子核对电子的吸引力增大，得到电子的能力增强，则元素的金属性逐渐减弱；非金属性逐渐增强，同一周期金属元素的最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐减弱，同一周期非金属元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐增强。 观察与认知 2. 同主族中元素性质的递变规律 观察表1-2-5、表1-2-6列出的碱金属（ⅠA族）元素、卤族元素（Ⅶ A族）的性质，对于同一主族元素，随着原子序数的递增，金属性与非金属性有什么变化？ 元素 原子半径 /（10-10 m） 颜色和状态 单质与水反应 生成物 反应条件（常温）和有关情况 Li 1.52 银白色，柔软 LiOH + H2 发生置换反应，释放出热量 Na 1.54 银白色，柔软 NaOH + H2 反应较剧烈，放出大量热，能使钠熔化成小球 K 2.27 银白色，柔软 KOH + H2 反应剧烈，放出热能使H2着火燃烧 Rb 2.48 银白色，柔软 RbOH + H2 反应很剧烈，会引起爆炸 Cs 2.65 银白色，柔软 CsOH + H2 反应最剧烈，引起爆炸 表 1-2-5  碱金属元素性质的比较 观察与认知 2. 同主族中元素性质的递变规律 元素 原子半径 / （10-10 m） 颜色和状态 单质与氢的反应 单质与金属钠的反应 生成物 反应条件和有关情况 生成物 反应条件和 有关情况 F 0.64 淡黄绿色气体 HF 在冷暗处就能剧烈化合而爆炸 NaF 常温下相遇就化合 Cl 0.99 黄绿色气体 HCl 在光照射下剧烈化合而爆炸 NaCl 熔化的钠与氯气才能化合 Br 1.14 深棕色液体 HBr 加热时化合，较慢 NaBr 钠要在溴蒸气中加热才能化合 I 1.33 紫黑色固体 HI 持续加热慢慢化合， 同时发生分解 NaI 钠和碘加热到较高的 温度时才化合 表 1-2-6  卤族元素性质的比较 由表1-2-5、表1-2-6可以看出，同一主族元素自上而下，随着原子序数的增加，原子半径增大，原子核对电子的吸引力减小，失去电子的能力增强，则元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱，其氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐减弱。 三、元素周期表中元素性质的递变规律 元素周期表中主族元素金属性和非金属性递变规律见表1-2-7。 表 1-2-7  主族元素金属性和非金属性递变规律 photo 从表1-2-7可以看出，阶梯线左下方均为金属元素，阶梯线右上方均为非金属元素。其中，左下角为金属性最强的元素，右上角为非金属性最强的元素，阶梯线附近为既表现出某些金属性又表现出某些非金属性的两性元素。 实践活动 任务一：稀土元素具有优良的光、电、磁等物理特性，能与其他材料组成品种繁多、性能各异的新型材料，大幅度提高了产品的质量和性能。通过查阅资料，了解我国稀土资源的储量、分布情况及稀土元素的应用领域，以及“中国稀土之父”徐光宪院士的事迹。以小组为单位，制作演示文稿，在班级交流介绍。 任务二：以小组为单位，依据所学知识，梳理元素周期律和元素周期表的应用，并制成小报在班级进行交流。 思考与应用 1. 画出下列元素的原子结构示意图，并推测它们在元素周期表中的位置。 （1）制造计算机芯片的重要元素——硅 ； （2）常用于飞机制造，被称为带翼的金属铝。 2. 氯和氧都是活泼的非金属，根据它们在元素周期表中的位置，画出氯和氧的原子结构示意图，解释在元素周期表中17号的氯和8号的氧，为什么既不在同一周期也不在同一主族？ 思考与应用 3. 三大无机强酸之一的H2SO4，是重要的化学试剂。根据主族元素金属性和非金属性的递变规律： （1）写出比H2SO4酸性更强的酸的分子式； （2）根据钾在元素周期表中的位 置，比较KOH与NaOH的碱性强弱。 4. 一些特殊环境，要求设备的零部件具有耐高温、耐腐蚀的性能。依据元素周期表的结构和元素性质，在哪个区域寻找具备条件的合金材料？ 铅笔可以轻松地在纸上留下印迹，铅笔的笔芯是石墨制成的，石墨很软，工业上还可以作为润滑剂；金刚石却十分坚硬，常做钻头或切割玻璃的刀具。同是碳元素组成的物质（图1-3-1），为什么两者的硬度相差如此之大？ 图 1-3-1 铅笔和金刚石 photo 第三节 化学键 photo 迄今为止，人们已发现的元素有118种，但由这118种元素构成的物质却数以千万计。 原子和原子能够相互结合，说明它们之间一定存在着某种相互作用。 分子中相邻原子之间强烈的相互作用称为化学键。 化学键的主要类型有离子键、共价键等。 第三节 化学键 一、离子键 金属钠可以在氯气中燃烧，发生剧烈反应，生成氯化钠（NaCl）。请依据原子结构的有关知识，结合图1-3-2观察分析氯化钠的形成，认知离子键的形成。 photo 图 1-3-2 钠、氯原子和离子的结构示意图及氯化钠晶体结构模型 一、离子键 根据钠原子和氯原子的核外电子排布（图1-3-2）。 钠与氯气反应时，钠原子最外层上的1个电子转移到了氯原子的最外电子层上。 这两种带有相反电荷的离子，通过静电作用结合在一起，形成了性质与单质钠和氯完全不同的物质——氯化钠，如图1-3-3所示。 photo 图 1-3-3 氯化钠的形成 photo photo 拓展延伸 在化学反应中，主族元素一般都是原子的最外层电子（称为价电子）参与反应。 元素符号的周围用“·”或“×”表示原子最外层的电子，这样的式子称为电子式。 NaCl中离子键的形成过程，可用电子式表示为： 一、离子键 阴、阳离子通过静电作用所形成的化学键称为离子键。由离子键结合成的化合物称为离子化合物。 通常，活泼的金属（如钾、钠、钙等）与活泼的非金属（如氯、溴、氧等）化合时，能形成离子键。绝大多数盐类、强碱和活泼金属氧化物都是离子化合物。 离子化合物大多为晶体，具有较高的熔点和沸点，易溶于水。在离子化合物中，离子具有的电荷数，就是它们的化合价。 photo 二、共价键 观察图1-3-4所示的氢原子和氯原子的原子结构示意图，并观看氯化氢分子形成的视频，运用学过的原子结构知识，从核外电子排布的角度出发，分析两者相互作用形成的化学键的特点。 图 1-3-4 原子结构示意图 二、共价键 当两个氢原子相互作用时，由于它们得失电子的能力相同，都不能失去或得到电子，只有各提供1个电子，形成共用电子对H∶H（图1-3-5），使两个氢原子都达到稳定结构，这种电子对称为共用电子对。 像氢分子这样，原子间通过共用电子对所形成的化学键称为共价键。原子之间可以共用1对电子，形成 1个共价键；也可以共用2对或3对电子，形成2个或3个共价键。分子中只有共价键的化合物称为共价化合物。 1. 共价键的形成 photo 图1-3-5 氢分子中的共用电子对 二、共价键 非金属氢化物、非金属氧化物、含氧酸（如H2SO4、HNO3等）、大多数有机化合物都是共价化合物。多数共价化合物在固态时，一般熔点、沸点较低，硬度较小。 共价化合物中，元素的化合价是该元素一个原子与其他原子间形成共用电子对的数目。共用电子对偏向的一方为负价，偏离的一方为正价。 有些化合物中同时存在离子键和共价键，这类化合物属于离子化合物。 化学上通常用短线“—”表示一对共用电子对，如氯分子可表示为：Cl—Cl，氯化氢分子可表示为：H—Cl等。这样的表达式称为结构式。 1. 共价键的形成 二、共价键 在H2、Cl2、N2等单质分子中，由于同种原子吸引电子的能力相同，共用电子对不偏向任何一方，这样的共价键称为非极性共价键，简称非极性键。 在HCl、H2O、NH3等共价化合物分子中，由于不同种原子吸引电子的能力不同，共用电子对偏向于吸引电子能力较强的一方。因此，吸引电子能力较强的原子就带部分负电荷，吸引电子能力较弱的原子就带部分正电荷，这样的共价键称为极性共价键，简称极性键。 1. 共价键的形成 思考与应用 1. 请依据化学键形成的基本原理以及氢、硫、钾原子的结构特点，分析硫化氢、硫化钾中存在的化学键。 2. 从化合物的分类（酸、碱、盐、氧化物）看，在H2SO4、N2、H2S、MgO、SO3、Na2SO4、KOH、NH4Cl、C2H5OH中，属于离子化合物的是，属于共价化合物的是 。 3. 离子键、共价键、离子化合物、共价化合物等概念，有区别又有联系。请仔细思考下列说法是否正确？并加深对这四个概念的理解。（1）含共价键的化合物一定是共价化合物。（2）含离子键的化合物一定是离子化合物。（3）离子化合物中只有离子键。（4）离子化合物中可能含共价键。（5）共价化合物中可能含离子键。（6）氢键是氢与其他元素间形成的一种化学键。 【实验任务】 1. 识别常见易燃、易爆化学品的安全标识，知道灭火器放置的位置。 2. 进行烧杯、试管的洗涤和干燥；学会托盘天平的正确使用；完成固体试剂、液体试剂的取用和加热；知道仪器气密性的检查方法；知道过滤、蒸发的正确操作。 3. 打扫卫生，保持实验台面整洁有序。 化学实验基本操作 实验目的 1. 掌握化学实验基本操作技能，形成良好的实验室工作习惯，培养严谨求实的科学态度和精益求精的工匠精神。 2. 了解防火与灭火常识，树立安全意识。 3. 知道常见化学实验废弃物的处理方法，树立环保意识。 实验用品 1. 仪器：试管、试管刷、酒精灯、火柴、镊子、试管夹、托盘天平、药匙、量筒、烧杯、玻璃棒、圆形滤纸、普通漏斗、洗瓶、铁架台（带铁圈）、蒸发皿、坩埚钳、石棉网。 2. 试剂：铜片、粗盐、蒸馏水。 实验说明 一、化学实验规则 1.实验前认真做好预习，明确实验的目的、要求和基本原理；了解实验内容、方法和注意事项，做到心中有数，操作有条不紊。 2.在实验开始前，先检查药品、仪器是否齐全，装置是否适用，否则应立即向实验教师报告，以便补齐。 3.实验应在教师的指导下，按实验教材进行操作。在实验过程中，仔细观察，及时记录，认真思考，理论联系实际，验证预测结果。如遇实验现象与理论不符，应分析原因或重做实验，得出正确结论。 实验说明 一、化学实验规则 4.实验时，注意安全，严格遵守安全规则和操作规程；爱护仪器，避免破损；按规定用量和注意事项取用药品，避免浪费。 5.实验完毕，清洁仪器，整理桌面，打扫实验室。关好水、电、门、窗后，方可离开实验室。 6.根据实验原始记录，实事求是地写出实验报告，及时交给教师。 实验说明 二、化学实验室安全规则 1.使用电器时，应注意安全，用毕应将电器的电源切断。 2.浓酸、浓碱具有强腐蚀性，切勿溅在皮肤或衣服上。稀释浓硫酸时，应将浓硫酸慢慢倒入水中，同时用玻璃棒不断搅拌，不能将水注入浓硫酸中。 3.有机溶剂易燃烧、易挥发，使用时一定要远离火源，用后应将瓶塞塞紧，放置于阴凉的地方。 4.绝不允许任意混合各种化学药品，以免发生意外事故。 实验说明 二、化学实验室安全规则 5. 凡能产生刺激性、恶臭或有毒物质的实验，都必须在通风橱内进行。加热或蒸发盐酸、硝酸、硫酸也必须在通风橱内进行。 6.不能用手接触化学药品，更不能品尝化学药品的味道。闻药品的气味时，应用手轻轻扇动气体入鼻。 7.实验室所有药品不得携带出室外，用剩的药品应交还给教师。 8.实验室内严禁饮食、吸烟。实验完毕，必须洗净双手。 实验说明 三、实验室常见意外事故的处理 实验过程中，如发生安全事故，可采取如下救护措施： 1.玻璃管割伤：伤口内若留有玻璃碎片，应先取出，然后涂抹红药水并包扎。 2.烫伤：在烫伤处抹上高锰酸钾或苦味酸溶液，再涂上烫伤油膏或凡士林。 3.强酸或强碱溶液溅入眼内或洒在皮肤上：应立即用大量水冲洗，然后相应地用碳酸氢钠稀溶液或硼酸稀溶液冲洗，最后再用水冲洗。 4.吸入刺激性或有毒气体：当吸入氯气、氯化氢气体时，可立即吸入少量酒精和乙醚的混合气体使之解毒；当吸入硫化氢气体而感到不适时，须立即到室外呼吸新鲜空气。 实验说明 三、实验室常见意外事故的处理 5.毒物进入口内：在一杯温水中加入5 ~ 10 mL稀硫酸铜溶液，内服后，用手指伸入咽喉部，促使呕吐。 6.触电：首先切断电源，必要时进行人工呼吸。 7.起火：若遇起火，应立即灭火，同时控制火势蔓延。灭火要根据起因选用合适的方法。一般的小火可用石棉布、沙子或湿布覆盖燃烧物，即可灭火。火势大时可使用泡沫灭火器。若遇电气设备着火，必须先切断电源，再用二氧化碳或四氯化碳灭火器扑灭火种。 8. 以上各项中若遇伤势较重的情况，均应立即送往医院救治。 photo 实验说明 化学实验常用仪器 化学实验室常用仪器介绍见图1-4-1。 图 1-4-1 化学实验室常用仪器 实验说明 分类名目：第1类 爆炸品 常见危险化学品：烟花、爆竹、雷管等 常见危险品标识 分类名目：第3类 易燃液体 常见危险化学品：汽油、乙醇、苯、松香油、橡胶水、油漆等 photo 分类名目：第2类 压缩气体和液化气体 常见危险化学品：工业氧气、工业用乙烯等 photo photo 实验说明 分类名目：第4类 易燃固体、自燃物品和遇湿易燃品 常见危险化学品：胶片、白磷、电石等 常见危险品标识 分类名目：第6类 剧毒品和感染性物品 常见危险化学品：砒霜、氰化物、炭疽杆菌等 photo 分类名目：第5类 氧化剂和有机过氧化物 常见危险化学品：高锰酸钾、过氧化氢等 photo photo 实验说明 分类名目：第7类：放射性物品 常见危险化学品：放射性同位素等 常见危险品标识 分类名目：第9类：杂项危险物质和物品 常见危险化学品：发生火灾形成二口恶的物质和物品、微细粉尘吸入危害健康的物质、救生设备等 photo 分类名目：第8类：腐蚀品 常见危险化学品：硫酸、硝酸、盐酸、钠等 photo photo 一、玻璃仪器的洗涤和干燥 1.玻璃仪器的洗涤方法 photo 实验内容及步骤 图 1-4-2 用毛刷刷洗试管 一、玻璃仪器的洗涤和干燥 2.玻璃仪器的洗涤方法 （1）烘干法 （2）晾干法 （3）烤干法 （4）吹干法 实验内容及步骤 二、托盘天平的使用 photo 实验内容及步骤 图 1-4-4 托盘天平 托盘天平，用于较准确地称取一定量的固体，一般称量精度为0.1 g。 称量时，先将游码拨至刻度尺的“0”处，检查天平指针的摆动是否达到平衡。 将被称物品放在左盘，砝码置于右盘。用镊子夹取砝码，质量按先大后小的次序添加，最后（10 g以内）移动游码至指针摆动达到平衡。 称量完毕，将砝码放回砝码盒，游码退至“0”刻度位置，将托盘天平整理干净。 实验内容及步骤 要严格遵照有关规定存放和取用试剂，确保安全。 固体试剂一般装在广口瓶中 液体试剂一般盛放在细口试剂瓶或带有胶头滴管的滴瓶中 见光易分解的试剂（如硝酸银）盛放在棕色瓶内 试剂瓶上应贴有标签，标明试剂的名称、浓度和配制日期。取用试剂前，应看清标签。瓶盖取下应倒放在实验台上，避免玷污。取完试剂，应立即将瓶盖盖好，避免“张冠李戴”取用试剂时，要根据用量，不要多取。 取多的试剂不能放回原试剂瓶中，应放在指定的容器里 三、试剂的取用和加热 实验内容及步骤 1. 固体试剂的取用方法 （1）块状和颗粒状试剂 将试管倾斜，用清洁干燥的镊子或药匙取出试剂，送入试管口并使其慢慢滑入试管，如图1-4-5所示。 （2）粉末状试剂 将试管倾斜，用药匙将少量粉末送入试管底部；有时，也可将试剂放在对折的纸带上，然后送入试管底部，如图1-4-6所示。 photo photo 图 1-4-5 用药匙向试管中送入固体试剂 图 1-4-6 用纸带向试管中送入粉末 三、试剂的取用和加热 实验内容及步骤 2. 液体试剂的取用方法 （1）细口试剂瓶 从细口试剂瓶中取用液体时，用倾注法，如图1-4-7所示。注入所需量后，将试剂瓶口在容器上靠一下，再逐渐竖起试剂瓶，以免遗留的液滴流到试剂瓶的外壁。 （2）胶头滴管 用胶头滴管取用液体时，胶头滴管应距试管口0.5 cm，决不能伸入试管口内，如图 1-4-8 所示，以免玷污试剂；也不能将胶头滴管横放或倒置，以免药液流入胶头滴管的橡胶帽中。 三、试剂的取用和加热 图 1-4-7 倾注法 图 1-4-8 用胶头滴管取用液体试剂 photo photo 实验内容及步骤 三、试剂的取用和加热 photo photo photo 图 1-4-9 试管的拿取及振荡 图 1-4-10 固体试剂的加热 图1-4-11 液体试剂的加热 3. 试管的使用和试剂的加热方法 实验内容及步骤 photo 图 1-4-12 检查装置的气密性 四、仪器气密性的检查 实验内容及步骤 过滤（图1-4-13）是一种分离固体与液体互不相溶的混合物的方法，如用过滤法除去粗食盐中少量的泥沙。过滤时应注意： （1）一贴： （2）二低： （3）三靠 五、过滤 图 1-4-13 过滤 photo 实验内容及步骤 六、蒸发 图1-4-14 蒸发 photo 构成原子的微粒 微粒之间的关系 原子的构成 原子序数=核电荷数=核内质子数=核外电子数 质量数（A）＝ 质子数（Z）+ 中子数（N） 回顾与总结 一、原子结构 2.核外电子排布 核外电子排布在多电子原子中，核外电子是分层排布的，这种排布有一定的规律。 1.原子的构成 二、元素周期表和元素周期律 元素在元素周期表中的位置 判断方法 分类 周期 元素的周期序数 = 元素原子的电子层数 短周期（第一、二、三周期）长周期（第四、五、六、七周期） 族 主族元素的族序数 = 元素原子最外层的电子数 主族、副族、Ⅷ族、0族 1.元素周期表 回顾与总结 二、元素周期表和元素周期律 项目 递变规律 计算方法 最外层电子排布 同一周期，从左到右，从1到8（第一周期为2） — 原子半径 同一周期，从左到右，逐渐减小（不包括0族）； — 元素化合价 同一周期，从左到右，最高正价从+1到+7（O、F无正价），最低负价从-4到-1（金属无负价） 最高正化合价=原子最外层电子 数=主族的族序数 最低负化合价=原子最外层电子 数-8 2.元素周期律 项目 递变规律 同周期中主族元素性质的递变规律 同一周期的主族元素，从左到右，随着元素原子序数的递增，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强 同主族中元素性质的递变规律 同一主族的元素，从上到下，随着元素原子序数的递增，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱 3. 主族元素性质的递变规律 回顾与总结 三、化学键和分子间作用力 离子键 定义 表示 离子键的形成 由阴、阳离子通过静电作用所形成的化学键，称为离子键。活泼金属和活泼非金属化合时，通常以离子键的形式结合 离子键的形成可用电子式表示 离子化合物 由离子键结合而成的化合物称为离子化合物 离子键的形成可用电子式表示 1. 离子键 共价键 定义 表示或应用 共价键的形成 由2个原子各提供1个电子形成的电子对，称为共用电子对。原子间通过共用电子对所形成的化学键，称为共价键 共价键的形成可用电子式表示，共价 键还可用结构式表示 共价化合物 全部由共价键结合而成的化合物称为 共价化合物 共价化合物可用电子式或结构式表示 2. 共价键 谢谢！ $$