高中化学选修三(人教版)知识要点

第一章原子结构与性质第一节原子结构【知识点】开天辟地现代大爆炸宇宙学理论宇宙大爆炸之初，产生了氢、氦、锂三种元素；元素不断演变出新的元素，至今氢仍为88.6%，是宇宙中含量最高的元素。氢与氦共占宇宙元素总量的99.7%。【知识点】能层和能级一、能层：按电子能量差异，将核外电子分为不同能层。说明：能层也就是我们常规意义上的电子层，用K、L、M…等表示。二、能级：同一能层电子（会互相影响），能量不同；同一能层中的电子可以分为能级。1、每一能层的能级都从s开始；依次为s，p，d，f；说明：①同一能层中能级的能量一次升高，E(ns)＜E(np)……；但是在不同的能层中这个规律不一定成立，比如E(3s)＞E(2p)；②不同能层的同一能级的能量从内到外依次升高，比如E(1s)＞E(2s)…；③同一能层中的同一能级的不同轨道的能量是相等的；④不同能层的能级的能量大小，可以根据构造原理进行比较。2、每一层的能级数目就是能层序数；比如第一层只有1个s能级。3、能层不同的各能级容纳电子数目为s－2，p－6，d－10，f－14。各能级所能容纳的最多电子数和能层数目无关。4、每一能层最多容纳电子数目为2n2。【知识点】构造原理、电子排布式、电子排布图（上海称为“电子排布的轨道表示式”）一、构造原理电子排布并不是简单的按照能层能量的大小顺序进行排布。而是按照一定的能级顺序，先填满低能量的能级再排满高能量的能级。这个规律就称为“构造原理”。构造原理示意图（用顺序代替）：1s－2s－2p－3s－3p－4s－3d－4p说明：电子按照构造原理进行排布，可以使整个原子的能量处于最低状态。注意：构造原理决定的是电子排布的先后顺序，不可以和原子失去电子的顺序混淆。价电子电离顺序为：np→np→（n-1）d→（n-2）f（根据天津大学《无机化学》第三版）二、电子排布式根据构造原理表示原子的电子排布的式子。举例:C的电子排布式：1s22s22p2或者写成：[He]2s22p2注意：能层低的能级写在左边，而不是完全按照构造原理的填充顺序进行书写。三、电子排布图上海地区称为“电子排布轨道表示式”。不但可以表示出枸橘构造原理得到的原子核外电子在能级和能层中的排布，而且还可以表示出电子在轨道中的排布。【知识点】电子云、电子云轮廓图、原子轨道一、电子云根据量子力学，无法同时确定电子运动的时间和位置。那么表示原子核外的电子的运动状态常用电子云表示。用P表示电子在某处出现的概率，用V表示该处的体积，那么P/V可以表示概率密度。物理意义是：单位体积空间内电子出现的概率大小。电子云则是表示出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比的形象化表示：用小黑点的疏密表示出现概率的大小。二、电子云轮廓图因为电子云图比较难以绘制，常用电子云的轮廓图表示电子云的形状。轮廓图的大小不影响绘图的目的，只需要在绘制不同空间状态的电子云轮廓图时的标准一致就可以，比如都是把P=90%的空间圈起来。说明：同样是s能级的电子云轮廓图，三、原子轨道电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。不同能级电子有不同的电子云轮廓图：s-球形；p-哑铃型。说明：p电子轨道中的三个轨道是相互垂直的。【知识点】自旋、泡利原理、洪特规则一、自旋自旋是电子除了空间运动状态之外的一种运动状态。每个轨道可以容纳两个电子，常称之为电子对，一般用相反的两个箭头表示。这两个的电子的运动状态是相反的，一个顺时针一个是逆时针。二、泡利原理在一个原子轨道中，最多可以容纳2个电子，而且其自旋状态相反。三、洪特规则电子在同一个能级中的不同轨道中，基态原子中的电子总是有限单独占据一个轨道，而且自选方向是相同的。电子的排布图的制作要注意考虑电子的排布问题。半充满状态的电子排布能量最低，更稳定。比如24号元素Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1，类似的排布与构造原理有1个电子的偏差。第二节原子结构与元素的性质（重点）【知识点】元素周期表一、价电子层这些能级上的电子数可在化学反应中发生变化。纵列上的价电子数相等二、元素周期表的分区（了解）根据电子排布，元素周期表中的元素可以分为5个区；除了ds区以外，区的名称来自于按构造原理最后填入电子的能级的符号。s区（第1，2纵列）、d区（8个纵列，3～10纵列）、p区（6个纵列，13～18纵列）、f区（镧系和锕系元素）、ds区（11和12纵列）。ds区有2列（11列Cu和12列Zn）。【知识点】元素周期律一、原子半径原子的电子层数越多，电子之间的负电排斥越大，会使原子的半径越大；原子的核电荷数越大，对核外电子吸引力越强，原子的半径越小。规律总结：比较两个原子或者离子的半径大小：1、首先看电子层数，电子层数大的半径达；2、相同的电子层数，那么核电荷数大的半径小；3、核电荷数和电子层数都相同的情况下，比较最外层电子数，电子数目大的半径大。二、电离能定义：气态电中性的基态原子，失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能。说明：1、对于这个概念中的关键词：气态、电中性、基态原子，都是保证最低能量的前提；2、第一电离能越大，失去电子的趋势越小，元素的非金属性越强；3、同周期元素从左到右元素的第一电离能总体是变大，非金属在变强；4、同主族元素从上到下，第一电离能减小，元素的金属性变强，失电子的趋势变大。5、失去一个电子后的原子变为阳离子，带正电，再去夺取电子就会更加困难。所以第二电离能一般要远大于第一电离能。注意：特殊的第一电离能大小比较。上面提到了一般情况下同一周期元素从左到右元素的第一电离能会变大，但是要注意一些常见的反例和分析方法：反例：Be＞B；N＞O；Mg＞Al；P＞S；反例分析：根据hunt规则，同一能级中电子排布时，总是有限单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。这个状态我们习惯称为半充满状态，能量比较低。N的电子排布式为1s22s22p3，是一个半充满的结构，这个结构比较稳定，打破这个稳定态失去1个电子需要的能量就会比较高，表现为第一电离能比O要略高。总结：通常同周期ⅡA族元素第一电离能＞ⅢA族元素；同周期ⅤA族元素电离能＞ⅥA族元素。三、电负性1、原子之间形成的相互作用称为化学键，原子中用于形成化学键的电子称为键和电子。电负性用于描述不同元素原子对于键和电子的吸引力。2、规律：电负性大的原子，对键和电子的吸引力大；同周期元素从左到右，原子的电负性变大；同主族元素从上到下，原子的电负性变小。3、标准：电负性的计算标准：F的电负性为4，Li的电负性为1；4、应用：一般来说，成键的两个原子的电负性的差值＜1.7，那么两个原子之间的键是共价键；否则，一般是离子键。从这一点出发来看，离子键是极性更强的共价键。成键的两个原子中电负性大的，也就是吸引电子能力强的，通常是显负价。金属元素的电负性一般＜1.8，非金属元素的电负性一般大禹1.8，金属和非金属分界线附近的元素的电负性在1.8左右。对角线规则可以用电负性的理论去解释。根据电负性的大小判断成键的两个原子的价态正负。第二章分子结构与性质第一节共价键【知识点】共价键一、定义原子和原子之间同构共用电子对形成的相互作用，称为共价键。二、性质共价键具有饱和性，饱和性决定了1个原子可以形成共价键的最多数目；共价键还有方向性，参与成键的原子轨道，总是尽可能的沿着电子出现概率最大的方向重叠，原子轨道重叠越多，形成的化学键越牢固。三、分类共价键可以分为δ键和π键。1、δ键形成：两个原子的s电子、两个原子的p电子头碰头、一个原子的s电子和另一个原子的p电子轨道重叠而成；特征：形成的化学键以成键的两个原子核连线为对称轴成轴对称，可以进行旋转操作且保持电子云形状不变；强度比较大，相对稳定。2、π键形成：两个原子的p电子肩并肩形成特征：π键的电子云有两部分，以成键的两个原子所在平面为镜面，成镜面对称。比较容易断裂，强度小。四、存在共价的单键一定是δ键；双键和三键中都只有1个δ键，其余是π键。五、总结1、共价键包括π键和δ键；2、不是任意两个原子都可以形成共价键，成键的两个原子的电负性的差别不能大于1.7，否则形成的是离子键。【知识点】键的参数——键能、键长、键角一、键能定义：气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。说明：原子失去电子会吸收能量，得到电子会释放能量，因此两个原子成键时会放出能量。拓展：键能的定义可以拓展为：形成或者断开1mol化学键所要释放或吸收的最低能量。注意：键能越大，断开化学键所要吸收的能量就越大，化学键就会越稳定。二、键长定义：形成共价键的两个原子之间的核间距。规律：一般键长越短，键能越大。这个规律只适用于同类化学键。三、键角定义：原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角。说明：键角决定了分子的空间构型。【知识点】等电子原理一、定义：原子总数相同，价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，化学性质也接近。二、说明：1、这个原理可以拓展到原子和离子、离子和离子之间；2、相同的是价电子数，而不是总的电子数，比如硫酸根和四氯化碳是等电子体，仅仅是价电子数相同。第二节分子的空间构型【知识点】价层电子互斥理论一、定义：价层电子互斥理论认为，分子的立体构型是“价层电子对”相互排斥的结果。解释：“价层电子对”指的是中心原子的价电子对，包括δ键的电子对和孤电子对。二、应用：根据价层电子对互斥理论来确定分子的空间构型。1、首先确定中心原子的价电子对数目中心原子上的价电子对数目是δ键数+孤电子对数目δ键数=中心原子的成键原子数孤电子对数目=（a-xb）/2a是中心原子的价电子数，对于主族元素来说就是最外层电子数目；x是与中心原子结合的原子数；b是与中心原子结合的原子所最多能接受的电子数=8-价电子数另外，对于阳离子和阴离子来说，a的值需要加上或者减去电荷数。2、根据孤电子对数目和成δ键的电子的数目，根据价层电子对互斥理论，就可以知道分子或者离子的空间构型。说明：孤电子对占据一定的空间，而且排斥作用更大。【知识点】杂化轨道理论在以上分析的基础上，根据分子的空间构型，就可以知道分子或者离子中的中心原子的杂化轨道类型。注意：杂化轨道是为了解释分子的空间构型，而提出的一套理论。该理论认为，有s和p轨相互混杂后，得到相同数目的混合轨道，这些轨道只用于形成δ键或者提供给孤电子对；且，这些混杂得到的轨道是等效的。【配合物理论】电子对给予接受键被称为配位键；通常把金属离子或者原子与某些分子或者离子以配位键结合成的化合物称为配位化合物，也就是配合物。其中提供电子的分子或者离子称为配体。第三节分子的性质【知识点】键的极性和分子的极性一、极性键和非极性键形成共价键的两个原子因为电负性的不同，共用电子对会发生一定的偏移，偏移的结果是成键的两个原子一个呈正电性（表示为δ+），一个呈负电性（δ-），这样的共价键是非极性共价键。成键的两个原子是相同原子时，电子不发生偏移，形成非极性共价键。注意：极性共价键和非极性共价键是对共价键进行的分类。二、分子的极性分子有极性分子和非极性分子之分。分子的正电荷中心和负电荷的中心如果可以重合，那么这个分子就是非极性分子；否则是极性分子。说明：分子的极性是分子中共价键的极性的向量和。1、如果分子中只含有非极性键，那么分子一定是非极性分子；2、如果分子中含有非极性键，且分子结构对称，那么分子没有极性；否则分子有极性。【范德华力】一、范德华力即是分子间的作用力。二、影响因素：相对分子质量和分子的极性。分子的极性越大，相对分子质量越大，则分子间作用力越大。三、范德华力的大小：范德华力比分子间作用力小1-2个数量级。注意：化学键＞氢键＞范德华力四、应用：范德华力越大，该物质的熔沸点越高。【氢键】一、定义：是除了范德华力之外的另一种分子间的作用力，通常由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子形成。二、举例：氢键普遍存在于已经和NOF等电负性很强的原子形成共价键的H与另外的NOF等电负性很强的原子之间。三、应用：可以解释冰的密度比水小、接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量大于理论值、谁和液氨的沸点反常。溶剂和溶质之间