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1、人教高中化学选修3第一章第一节原子结构教案竞赛之路竞赛之路全国高中学生化学竞赛(江苏赛区)初赛 中学化学奥林匹克竞赛 （江苏赛区）夏令营暨选拔赛 全国高中生化学 奥林匹克竞赛(初赛）江苏省化学集训队江苏省化学集训队全国高中生化学奥 林匹克竞赛暨冬令营国家化国家化 学集训队学集训队国际化学奥林国际化学奥林匹克竞赛匹克竞赛(46届届)5月20日高二高二暑假暑假9月10日1月2021/5/222路漫漫之修远兮，吾将上下而求索路漫漫之修远兮，吾将上下而求索!嚼得菜根，做得大事2021/5/223不经历风雨，怎么见彩虹不经历风雨，怎么见彩虹!2021/5/224如何准备如何准备全国高中学生化学竞赛（江苏
2、赛区）初赛要求试题范围：以高中化学课程标准为基础，贴近江苏高考，达到并略超过普通高中课程标准实验教科书(必修模块加选修模块)内容要求。2021/5/2252021/5/226全国高中学生化学竞赛基本要求全国高中学生化学竞赛基本要求初赛基本要求初赛基本要求1有效数字的概念。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。气体相对分子质量测定。气体溶解度。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）。重结晶估量。过滤与洗涤操作、洗涤液
3、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）。酸碱滴定指示剂的选择。高锰酸钾、重铬酸钾、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。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（构造个、原理）。电离能和电负性。2021/5/2276元素周期律与元素周期系。主族与副族。主、副族同族元素从上到下的性质变化一般规律；同周期元素从左到右的性质变化一般规
4、律；s、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、常见化合价及主要形态。过渡元素、铂系元素的概念。7分子结构：路易斯结构式（电子式）。价层电子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。p 键和s 键。大 p 键。共轭（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
5、的配离子的中心离子（原子）和重要而常见的配位体（水、羟基、卤离子、拟卤离子、氨分子、酸根离子等）、螯合物。重要而常见的配合剂及其重要而常见的配合反应。配合反应与酸碱反应、沉淀反应、氧化还原反应的联系（定性说明）。配合物空间结构和异构现象基本概念。配合物的杂化轨道基本概念。2021/5/2289分子间作用力。范德华力的数量级（不要求分解为取向力、诱导力、色散力）。氢键。形成氢键的条件。氢键的键能。氢键与物理性质关系。其他分子间作用力的一般概念。10晶体结构。晶胞。原子坐标。晶胞中原子数目或分子数的计算及与化学式的关系。分子晶体、原子晶体、离子晶体和金属晶体。原子堆积与晶胞的关系。11化学平衡。平
6、衡常数与转化率。酸碱平衡常数大小与酸碱强度的定性关系。溶度积。利用平衡常数的计算。12离子方程式的正确书写和配平。13电化学。氧化态。氧化还原的基本概念和反应的书写和配平。原电池。电极符号、电极反应、原电池符号、原电池反应。标准电极电势。用标准电极电势判断反应的方向及氧化剂与还原剂的强弱。电解池的电极符号与电极反应。电解与电镀。电化学腐蚀。常见化学电源。pH、络合剂、沉淀剂对氧化还原反应的影响的定性说明。14 元素化学达到国际竞赛一级知识水平。国际竞赛大纲的二、三级知识不要求记忆。15 有机化学知识达到国际竞赛一级知识水平，国际竞赛大纲的二、三级知识不要求记忆。2021/5/229决赛基本要求
7、决赛基本要求1原子结构在初赛要求基础上增加四个量子数的取值与单电子轨道能级能量的计算，s、p、d轨道名称。2分子结构在初赛要求基础上增加分子轨道基本概念。键级。分子轨道理论对氧的顺磁性的解释。3晶体结构增加点阵的基本概念。布拉维系与十四种空间点阵形式。堆积模型与堆积-填隙模型。4化学热力学基础。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。自由能与反应的方向性。吉布斯-亥姆霍兹方程及其应用。范特霍夫等温方程及其应用。标准自由能与标准平衡常数。平衡常数与温度的关系。热化学循环。热力学分解温度（标态与非标态压力对分解温度的影响）。相的概念与单组分体系相图。5稀
8、溶液的通性。2021/5/22106化学动力学基础。反应速率基本概念。反应级数。用实验数据推求反应级数。一级反应（的积分式）的有关计算（速率常数、半衰期、碳-14法推断年代等等）。阿累尼乌斯方程及计算（阿累尼乌斯活化能的概念与计算；速率常数的计算；温度对速率常数影响的计算等）。活化能与反应热的关系。反应机理一般概念。推求速率方程。催化剂对反应影响的本质。7酸碱质子理论。缓冲溶液。利用酸碱平衡常数的计算。溶度积原理及有关计算。8Nernst方程有关计算。原电池电动势的计算。pH值对原电池的电动势、电极电势、氧化还原反应方向的影响。沉淀剂、络合剂对氧化还原反应方向的影响。9配合物的化学键理论。配合
9、物的磁性。分裂能与稳定化能。配合物的异构问题（包括顺反异构与光学异构）。利用平衡常数的计算。络合滴定。10元素化学描述性知识达到国际竞赛大纲二级水平。11自然界氮、氧、碳的循环。环境保护、生态平衡、可持续发展、绿色化学的一般概念。2021/5/221112有机化学描述性知识达到国际竞赛大纲二级水平。有机合成达到国际竞赛大纲二级知识水平。不要求四谱。不要求不对称合成。不要求外消旋体拆分。13氨基酸多肽与蛋白质的基本概念。14DNA与RNA15糖的基本概念。葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖。糖 。纤维素和淀粉。16简单有机物的IUPAC命名（不要求记忆环中原子的序号）。17有机立体化学基本概念。构型与
10、构象基本概念。顺反异构（trans-、cis-和Z-、E-构型）。手性异构（R-，S-判断）。endo-和exo-。18利用无机和有机的基本反应对简单化合物的鉴定和结构推定。19有机制备与有机合成的基本操作.电子天平、配制溶液、加热、冷却、沉淀、结晶、重结晶、过滤（包括抽滤）、洗涤、蒸发浓缩、常压蒸馏与回流、倾析、分液、搅拌、干燥。通过中间过程检测（如pH值、温度、颜色等）对实验条件进行控制。产率和转化率的计算。实验室安全与事故紧急处置的知识与操作。废弃物处置。仪器洗涤和干燥。实验工作面的安排和整理。原始数据的记录。20常见容量分析的基本操作、基本反应及分析结果的计算。21分光光度法。比色分析
11、。2021/5/2212国际大纲一级要求国际大纲一级要求1 电子构型：主族、Pauli摒斥原理、Hund规则2 周期性（主族）：电负性、原子的大小、最高氧化数3 物理性质的周期性（主族）：熔点、沸点、金属性4 命名：主族化合物、过渡金属化合物、配位数5 计量学：配平方程式、质量与体积关系、实验式、阿佛加德罗数、浓度计算5 同位素：核子的计算、放射性衰变6 s区：，族金属与水反应的产物及产物的碱度、金属与卤素反应的产物、重元素的反应性更强7 p区：最简非金属氢化物计量学、CH4，NH3，H2S，H2O，HX的酸碱性、NO与O2反应生成NO2、NO2与N2O4的平衡、NO2与水反应的产物、HNO2
12、及其盐作还原剂、HNO3及其盐作氧化剂、B(III)Al(III)Si(IV)P(V)S(IV)S(VI)O(II)F(I)Cl(I)Cl(III),Cl(V)Cl(VII)是第2,3周期元素与卤素和含氧阴离子的化合物的正常氧化态、非金属氧化物与水的反应及生成的酸的计量学、从F2到Cl2的卤素氧化性和反应性的递减2021/5/22138 d区：Cr(III)Cr(VI)Mn(II)Mn(IV)Mn(VII)Fe(II)Fe(III)Co(II)Ni(II)Cu(I)Cu(II)Ag(I)Zn(II)Hg(I)Hg(II)是d区的常见元素的常见氧化态、Cr、Mn、Fe、Ni、Co溶于稀盐酸，而C
13、u、Ag、Hg不溶、Cr(OH)3、Zn(OH)2是两性的而其它氢氧化物不呈两性、MnO4、CrO4、Cr2O72是强氧化剂9 其它无机化学问题：H2SO4、NH3、Na2CO3、Na、Cl2和NaOH的工业制法10烷：丁烷的异构体、命名（IUPAC）、物理性质的趋势、取代（例如与Cl2）产物、环烷的命名11烯：平面结构、E/Z（cis/trans）异构、与Br2，HBr的加成产物12炔：线性结构13芳香烃：苯的化学式、电子的离域、共振的稳定化作用14醇与酚：氢键醇与醚对比、烯烃的氢化、甘油的化学式15羰基化合物：命名、制备（醇的氧化）、反应（醛的氧化）16羧酸：与醇反应产物（酯）、草酸（名称
14、与化学式）17含氮化合物：胺类是碱2021/5/221418大分子：肥皂的制造；聚合反应的产物（乙烯的）19氨基酸与肽：氨基酸的离子性结构、肽的结合20蛋白质：蛋白质的一级结构21化学平衡：化学平衡的动态模型、化学平衡的相对浓度表达式22离子平衡：酸碱的Arrhenius理论、质子理论,共轭酸碱、pH的定义、水的离子积、共轭酸碱的Ka和Kb的相互关系、盐的水解、溶度积的定义、用溶度积计算溶解度（水中的）、用Ka计算弱酸的pH23电极平衡：电动势的定义、第一类电极、标准电极电势24均相体系的动力学：影响反应速率的因素、速率方程、速率常数25相的体系：理想气体方程、分压的定义26分析化学：移液管的
15、使用、滴定管的使用、酸度法中指示剂的选择、Ag+,Ba2+,Cl,SO42的鉴定、Al3+,NO2-,NO3-,Bi3+的鉴定、K,Ca,Sr的焰色法27络合物：写出络合反应2021/5/2215下册下册2021/5/22162021/5/2217第一章 原子的结构与性质第一节 原子结构选修三2021/5/2218一、开天辟地一、开天辟地原子的诞生原子的诞生 1 1、原子的诞生、原子的诞生 宇宙大爆炸宇宙大爆炸2小时：大量氢原子、少量氦原子小时：大量氢原子、少量氦原子 极少量锂原子极少量锂原子 140亿年后的今天：亿年后的今天：氢原子占氢原子占88.6%氦原子为氢原子数氦原子为氢原子数1/8
16、其他原子总数不到其他原子总数不到1%2021/5/22192、地球中的元素、地球中的元素 绝大多数为金属元素绝大多数为金属元素 包括稀有气体在内的非金属仅包括稀有气体在内的非金属仅22种种 地壳中含量在前五位：地壳中含量在前五位：O、Si、Al、Fe、Ca 2021/5/22203、原子的认识过程、原子的认识过程 古希腊哲学家留基古希腊哲学家留基伯和德谟克立特伯和德谟克立特 原子：源自古希腊语原子：源自古希腊语Atom，不可再分的微粒，不可再分的微粒 2021/5/22211803年年 道尔顿（英）道尔顿（英）原子是微小的不可分割的实心球体原子是微小的不可分割的实心球体2021/5/22221
17、897年，英国科学家汤姆生年，英国科学家汤姆生 枣糕模型枣糕模型 1897年，英国科学家汤姆生年，英国科学家汤姆生 枣糕模型枣糕模型 2021/5/22231911年，英国物理学家卢瑟福年，英国物理学家卢瑟福电子绕核旋转的原子结构模型电子绕核旋转的原子结构模型 1911年，英国物理学家卢瑟福年，英国物理学家卢瑟福电子绕核旋转的原子结构模型电子绕核旋转的原子结构模型 2021/5/22241913年，丹麦科学家玻尔年，丹麦科学家玻尔行星轨道的原子结构模型行星轨道的原子结构模型 2021/5/22251926年，奥地利物理学家年，奥地利物理学家薛定谔薛定谔等等以以量子力学量子力学为基础提出为基础提
18、出电子云模型电子云模型 2021/5/2226世上最伟大的十个世上最伟大的十个公式，薛定谔方程公式，薛定谔方程排名第六排名第六2021/5/2227二、能层与能级二、能层与能级1 1、能层、能层 电子层电子层 能层名称能层名称 能层符号能层符号 一一 二二 三三 四四 五五 六六 七七 K L M N O P Q 从从K至至Q，能层离核越远，能层能量越大，能层离核越远，能层能量越大每层最多容纳电子的数量：每层最多容纳电子的数量：2n2 2021/5/22282、能级、能级 能级名称：能级名称：s、p、d、f、g、h 能级符号：能级符号：ns、np、nd、nf n代表能层代表能层 最多容纳电子的
19、数量最多容纳电子的数量 s:2 p:6 d:10 f:142021/5/2229能层能层KLMN能级能级 能级能级电子电子数数能层能层电子电子数数1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 2 2 2 2 6 6 6 10 10 14 2 2n2 8 18 32 2n2 2n2 2n2 2021/5/22303、注意问题、注意问题 能层与能级的关系能层与能级的关系 每一能层的能级从每一能层的能级从s开始，开始，s,p,d,f 能层中能级的数量能层中能级的数量=能层的序数能层的序数 能量关系能量关系 EK EL EM EN Ens Enp End Enf Ens E(n+1)s
20、E(n+2)s E(n+3)s Enp E(n+1)p E(n+2)p E(n+3)p 2021/5/2231三、构造原理与电子排布式三、构造原理与电子排布式 1 1、构造原理、构造原理 电子排布顺序电子排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p2021/5/2232元素周期表排 满即为118号7p排满后总共是多少个电子？2021/5/22332021/5/22342、部分原子的电子排布式、部分原子的电子排布式 2021/5/2235简化电子排布简化电子排布式：式：Ar4s22021/5/2236三、电子云与原子轨道三、电子云与原子轨道
21、1 1、电子云、电子云 处于一定空间运动状态的电子在原子核外空处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述间的概率密度分布的形象化描述小黑点越密概率密度越大小黑点越密概率密度越大 电子云电子云 小黑点不是电子！小黑点不是电子！H的基态电子的概率分布图2021/5/2237电子云轮廓图电子云轮廓图 电子出现的概率约为电子出现的概率约为90%的空间的空间 即精简版电子云即精简版电子云 2021/5/2238电子云轮廓图特点电子云轮廓图特点 a.形状形状 nd能级的电子云轮廓图：多纺锤形能级的电子云轮廓图：多纺锤形 ns能级的电子云轮廓图：球形能级的电子云轮廓图：球形 np能级
22、的电子云轮廓图：哑铃形能级的电子云轮廓图：哑铃形 2021/5/2239b.电子云扩展程度电子云扩展程度 同类电子云能层序数同类电子云能层序数n越大，电子能量越大，活动越大，电子能量越大，活动范围越大范围越大,电子云越向外扩张电子云越向外扩张 电子云轮廓图特点电子云轮廓图特点 2021/5/22402、原子轨道、原子轨道 量子力学把电子在原子核外的一个空间量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态成为一个轨道运动状态成为一个轨道 ns能级能级 ns轨道轨道np能级能级 npx轨道轨道 npy轨道轨道 npz轨道轨道 简简并并轨轨道道2021/5/22412021/5/2242不同能层的能级、原
23、子轨道及电子云轮廓图2021/5/22431 1、泡利原理、泡利原理 每个轨道最多只能容纳每个轨道最多只能容纳2个电子个电子 且它们的自旋方向相反且它们的自旋方向相反 2、洪特规则、洪特规则 电子总是优先单独地占据简并轨道电子总是优先单独地占据简并轨道 且它们的自旋方向相同且它们的自旋方向相同 四、泡利原理和洪特规则四、泡利原理和洪特规则怎么填怎么填 填多少填多少 2021/5/22443、电子排布图、电子排布图（轨道表示式）（轨道表示式）例：写出例：写出O原子的电子排布图原子的电子排布图 O原子的电子排布式：原子的电子排布式：1s 2s 2p1s2 2s2 2p42021/5/2245原子结
24、构的表示方法原子结构的表示方法 原子结构示意图原子结构示意图 电子排布式电子排布式 O原子：原子：1s2 2s2 2p4电子排布图电子排布图 1s 2s 2pO原子原子2021/5/2246Ar3d54s1Ar3d104s12021/5/22474、洪特规则特例 对于同一电子亚层中，当电子排布为全充满、对于同一电子亚层中，当电子排布为全充满、半充满或全空时是比较稳定的半充满或全空时是比较稳定的 2021/5/2248核外电子的基本特征（怎样来描述一个核外电子的基本特征（怎样来描述一个电子在核外的运动状态）电子在核外的运动状态）能层能层 能级能级 轨道轨道 自旋自旋 公转公转 自转自转 大范围大
25、范围 小范围小范围 磁量子数磁量子数 自旋量子数自旋量子数 主量子数主量子数 角量子数角量子数 量量子子力力学学 本节总结2021/5/2249第一章 原子的结构与性质第二节 原子结构与元素性质选修三2021/5/2250元素：具有相同核电荷数的一类原子的总称元素：具有相同核电荷数的一类原子的总称 核素：核素：含有一定数目质子和中子的一种原子含有一定数目质子和中子的一种原子 同位素：同位素：质子数相同中子数不同的质子数相同中子数不同的 同一种元素的不同原子同一种元素的不同原子 核电荷数核电荷数=核内质子数核内质子数=核外电子数核外电子数=原子序数原子序数 质量数质量数A=质子数质子数Z+中子数
26、中子数N 复习回忆2021/5/2251一、原子结构与元素周期表一、原子结构与元素周期表 1 1、周期、周期 元素周期表的横行元素周期表的横行 特点特点 同周期元素电子层数相同同周期元素电子层数相同 同周期元素从左至右原子依次序数递增同周期元素从左至右原子依次序数递增 2021/5/2252周期序数周期序数起始原子序数起始原子序数终止原子序数终止原子序数 元素种类元素种类短短周周期期一一122二二3108三三11188长长周周期期四四193618五五375418六六558632七七87118/11232/26第七周期也称为不完全周期第七周期也称为不完全周期 周期的组成周期的组成 2021/5/
27、22532、族、族 元素周期表的纵行元素周期表的纵行 族族 主族：主族：A结尾结尾 ，AA 副族：副族：B结尾结尾 ，BB，B，B 族：族：0族：族：(2)主族元素族序数原子最外层电子数主族元素族序数原子最外层电子数 特点：特点：(1)副族、副族、族通称过渡元素，过渡金属族通称过渡元素，过渡金属 (3)一些族的别名一些族的别名 7 71 1 16 2021/5/22543 3、分区、分区 周期表分区的原则：周期表分区的原则：按最后填入电子所属按最后填入电子所属能级符号能级符号2021/5/2255二、元素周期律二、元素周期律 元素周期律：元素的性质随着原子序数元素周期律：元素的性质随着原子序数
28、的递增而呈周期性的变化的递增而呈周期性的变化2021/5/2256金属性与非金属性金属性与非金属性 2021/5/2257最高价氧化物对应水化物最高价氧化物对应水化物最高价氢氧化物最高价氢氧化物 碱性强弱碱性强弱 金属性强弱的判断依据金属性强弱的判断依据 跟水（酸）反应置换出氢的难易程度跟水（酸）反应置换出氢的难易程度 金属活动性顺序金属活动性顺序 单质与盐溶液的置换反应单质与盐溶液的置换反应 2021/5/2258气态氢化物的稳定性气态氢化物的稳定性非金属性强弱的判断依据非金属性强弱的判断依据 最高价氧化物对应水化物最高价氧化物对应水化物最高价含氧酸最高价含氧酸酸性强弱酸性强弱 跟氢气化合生
29、成气态氢化物的难易程度跟氢气化合生成气态氢化物的难易程度2021/5/2259化合价化合价 同周期的主族元素从左至右同周期的主族元素从左至右 化合价由化合价由17，4 0递增递增 主族元素族序数最高正价价电子数主族元素族序数最高正价价电子数非金属最低负化合价主族元素族序数非金属最低负化合价主族元素族序数8 F、O 2021/5/2260原子半径2021/5/22612021/5/2262元素第一电离能元素第一电离能 气态电中性基态原子失去一个电子转化为气气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需最低能量态基态正离子所需最低能量 2021/5/2263同周期主族元素第同周期主族元素第一电离能从左至右一电离能从左至右逐渐升高逐渐升高IIA、VA的第一电离能出现的异常2021/5/2264利用逐级电离利用逐级电离能判断化合价能判断化合价2021/5/2265电负性电负性 不同元素的原子对键合电子吸引能力不同元素的原子对键合电子吸引能力电负性越大，对键合电子吸引能力越大电负性越大，对键合电子吸引能力越大2021/5/2266电负性与非金属性变化一致2021/5/22672021/5/2268谢谢大家！结结 语语