微观粒子与物质组成：课件引领下的专题复习

微观粒子与物质组成课件引领下的专题复习从基本粒子到复杂物质的探索之旅，系统性复习与知识点串联，高考重点与难点分析学习目标与大纲掌握基本粒子的性质与特征理解原子结构与化学键的本质能够分析物质结构与性质的关系深入理解基本粒子的物理性质，包括电从原子核模型、电子层结构、电子排布通过对晶体结构、分子结构、同素异形荷、质量、相对原子质量等，以及不同等方面深入理解原子结构，并掌握离子体、分子极性等概念的学习，能够分析基本粒子的相互作用键、共价键、金属键等化学键的形成机物质的物理性质和化学性质制第一部分基本粒子概述物质微观结构的基础基本粒子的发现历史12从微观角度理解物质的组成和回顾电子、质子、中子等基本结构，探究物质的本质属性，粒子的发现历程，了解科学家并将其与宏观现象联系起来们不断探索物质微观结构的过程现代微观粒子理论体系3介绍现代物理学对基本粒子的认识，包括基本粒子分类、相互作用以及粒子物理标准模型等电子的发现汤姆逊阴极射线实验（1897年）电子的基本性质比荷值测定实验及其意义汤姆逊通过实验验证了阴极射线是由带电子是带负电的亚原子粒子，具有质量通过测定电子的比荷值，可以推算出电负电的粒子组成，并计算出它们的比荷和电荷，是构成原子核外电子云的重要子的质量，为进一步研究原子结构提供值，为电子的发现奠定了基础组成部分了重要的实验依据质子的发现卢瑟福α粒子散射实验（1911质子的特性与性质原子核模型的建立年）质子是带正电的亚原子粒子，具有质量原子核模型的建立标志着人们对原子结卢瑟福通过α粒子散射实验发现原子内部和电荷，与中子共同构成原子核，决定构的认识迈出了重要一步，为后续研究存在带正电的原子核，并提出了原子核着原子的原子序数原子核内部结构奠定了基础模型，改变了人们对原子结构的认识中子的发现查德威克实验（1932年）中子的性质特征同位素概念的形成查德威克通过实验发现了一种不带电的中子是中性的亚原子粒子，具有质量，中子的发现揭示了同位素的存在，即原亚原子粒子，并将其命名为中子，完善与质子共同构成原子核，其数量决定着子核中质子数相同而中子数不同的原了原子核模型原子的质量数子，它们具有相同的化学性质基本粒子的物理性质电荷质量对比相对原子质量单位的定义电子带负电，质子带正电，中子不带质子和中子的质量近似，远大于电子碳-12原子的质量的1/12定义为一个原电，电荷量的绝对值为

1.60×10⁻¹⁹库的质量，电子质量约为质子质量的子质量单位，用于衡量其他原子的质仑1/1836倍量原子内部结构核外电子的分布原子核的组成核素与同位素电子在原子核外按照一原子核由质子和中子构具有相同质子数而中子定的能级和轨道分布，成，决定着原子的原子数不同的原子称为同位形成电子云，决定着原序数和质量数素，它们是同一元素的子的化学性质不同核素相对原子质量1相对原子质量的计算方法相对原子质量=（各同位素的丰度×各同位素的质量数）之和2同位素在相对原子质量中的贡献不同同位素的丰度不同，对相对原子质量的贡献也不同3常见误区分析相对原子质量不是整数，而是一个平均值，与原子质量单位不同原子的核外电子层能级与电子层电子在原子核外按照不同的能级排列，构成电子层，每个电子层对应一个主量子数电子层序与能量关系电子层越靠近原子核，能量越低，电子层越远离原子核，能量越高K、L、M能级特点K层能级最低，最多容纳2个电子；L层能级次之，最多容纳8个电子；M层能级更高，最多容纳18个电子电子层与周期表电子层与主族元素价电子概念周期表规律性主族元素的族序数等于其原子的最外层价电子是指原子最外层电子，它们决定元素周期表中，元素的性质呈现周期性电子数，也称为价电子数着元素的化学性质和成键能力变化，与原子的电子层结构密切相关原子结构模型发展史道尔顿原子说汤姆逊枣糕模型道尔顿提出原子是不可分割的实心球汤姆逊提出原子是由带正电的球体和嵌1体，解释了物质的组成和质量守恒定入其中的带负电的电子组成，类似于枣2律糕模型玻尔原子模型卢瑟福原子核模型4玻尔提出电子在原子核外按照特定的轨卢瑟福提出原子是由带正电的原子核和3道运动，并提出能级跃迁的概念，解释围绕原子核运动的电子组成的模型，解了氢原子光谱释了粒子散射实验现象α玻尔索末菲模型-光谱现象解释原子发射或吸能级跃迁电子可以从低能级收的光谱是由电子能级跃迁引电子轨道概念电子在原子核跃迁到高能级，也可以从高能起的，光谱线对应于电子能级玻尔-索末菲模型是对玻尔模外以特定的轨道运动，不同轨级跃迁到低能级，并伴随着能之间的能量差型的修正，引入了电子轨道概道对应不同的能量，称为能量的吸收或释放念，解释了原子光谱的精细结级构量子力学模型量子力学模型是现代原子结构轨道与概率分布电子云反映理论的基础，它用电子云来描了电子在原子核外出现概率的述电子在原子核外的运动状分布，不同轨道对应不同的电态子云形状现代原子结构理论量子力学模型为我们提供了更准确、更完整的原子结构描述，并为化学反应研究提供了理论基础第二部分元素周期律元素周期表结构7周期元素周期表分为7个周期，每个周期对应一个电子层18族元素周期表分为18个族，同一族元素具有相似的化学性质8主族元素周期表的前8个族和最后一个族称为主族，最外层电子数决定着主族元素的性质10过渡族元素周期表中间的10个族称为过渡族，最外层电子数变化较小，性质相对比较相似原子半径变化规律电离能变化规律电负性变化规律第三部分化学键化学键的本质主要类型12化学键是指原子之间通过相互常见的化学键类型包括离子作用而形成的牢固的吸引力，键、共价键、金属键、氢键和是物质结构的基础范德华力，它们决定着物质的性质形成机制3化学键的形成机制主要有两种原子之间通过得失电子形成离子键，原子之间通过共用电子形成共价键离子键形成条件与机制金属元素与非金属元素之间发生电子转移，形成带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离1子，通过静电引力结合在一起典型离子键化合物2NaCl、KCl、MgO、CaCl₂等都是典型的离子键化合物性质特点3离子键化合物一般具有较高的熔点和沸点，易溶于水，在熔融状态或溶液中能够导电共价键成键原理1原子之间通过共用电子对形成共价键，每个共用电子对构成一个共价键单键与多键2原子之间共用一个电子对形成单键，共用两个或三个电子对分别形成双键和三键极性与非极性3共用电子对偏向电负性较大的原子一侧，形成极性共价键，反之形成非极性共价键金属键12自由电子理论金属晶体结构金属原子最外层电子脱离原子核的束金属原子排列紧密，形成金属晶体，缚，形成自由电子，在金属晶体中自自由电子弥漫在整个金属晶体中，形由移动成金属键3物理性质解释金属键解释了金属的良好导电性、导热性和延展性等物理性质氢键形成条件强度与类型氢键的形成需要两个条件一是氢键是一种较弱的化学键，但其存在极性共价键，二是氢原子与强度足以影响物质的物理性质和电负性较大的原子（如氧、氮、生物活性氟）相连生物大分子中的作用氢键在生物大分子（如蛋白质、核酸）中起着重要的作用，维持着它们的结构和功能范德华力分子间作用力沸点与熔点影响实际应用举例范德华力是指分子之间分子间作用力越强，物液氮的低温特性，以及存在的较弱的相互作用质的沸点和熔点越高，液态氦的超低温特性都力，包括偶极-偶极因为克服分子间作用力与范德华力有关，在科力、诱导力、伦敦力需要更多能量学研究和工业生产中有着广泛应用第四部分晶体结构晶体与非晶体典型晶体类型结构与性质关系晶体是指内部质点在空间按一定规律周常见的晶体类型包括离子晶体、原子晶晶体的结构决定着晶体的性质，不同的期性重复排列的固体，而非晶体是指内体、分子晶体和金属晶体，它们具有不晶体类型具有不同的物理性质和化学性部质点排列无序的固体同的结构特点和性质质离子晶体1离子晶体是指由阴离子和阳离子通过静电引力结合形成的晶体，具有离子键，如NaCl、KCl等2典型结构特征离子晶体中，阳离子和阴离子以最紧密的排列方式，形成周期性的结构，如立方体结构3NaCl晶体结构NaCl晶体中，Na+和Cl-交替排列，形成立方体结构，是一种典型的离子晶体4物理性质分析离子晶体一般具有较高的熔点和沸点，易溶于水，在熔融状态或溶液中能够导电原子晶体金刚石结构金刚石是由碳原子以共价键连接形成的晶体，每个碳原子与周围4个碳原子形成正四面体结构石墨结构石墨是由碳原子以共价键连接形成的层状结构，每个碳原子与周围3个碳原子形成正六边形结构性质对比分析金刚石硬度高，熔点高，不导电，而石墨硬度低，熔点低，能够导电，这是由于它们结构的不同导致的分子晶体结构特点典型实例物理性质解释123分子晶体是指由分子通过范德华力干冰（CO₂）、碘（I₂）、萘分子晶体一般具有较低的熔点和沸结合形成的晶体，如干冰、碘等（C₁₀H₈）等都是典型的分子晶点，不导电，易挥发，这是由于分体子间作用力较弱金属晶体合金概念合金是指两种或两种以上的金属或金属2与非金属熔合在一起形成的混合物，合密堆积结构金具有特殊的性能1金属原子排列紧密，形成密堆积结构，例如面心立方结构和体心立方结构导电性解释金属键的存在使得金属原子最外层电子成为自由电子，它们可以在金属晶体中3自由移动，从而解释了金属的导电性第五部分物质结构与性质离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体离子晶体一般具有较高的熔点原子晶体一般具有很高的熔点分子晶体一般具有较低的熔点金属晶体一般具有良好的导电和沸点，易溶于水，在熔融状和沸点，硬度大，不导电，如和沸点，不导电，易挥发，如性、导热性和延展性，如铜、态或溶液中能够导电金刚石、硅等干冰、碘等铁、铝等熔点与沸点熔点（℃）沸点（℃）溶解性溶解性是指一种物质在另一种相似相溶原理极性物质易物质中溶解的能力，与物质的溶于极性溶剂，非极性物质易极性和非极性有关溶于非极性溶剂实际应用在工业生产和日常生活中有许多应用，例如利用水的极性溶解糖，利用汽油的非极性溶解油脂导电性不同物质导电机理固态与液态导电半导体特性金属导电是由于金属晶体中存在自由电离子晶体在固态时不导电，但在熔融状半导体的导电性介于导体和绝缘体之子，自由电子可以定向移动，形成电态或溶液中能够导电，因为离子可以自间，其导电性受温度和杂质的影响流由移动第六部分同素异形体碳的同素异形体12金刚石结构与性质石墨结构与性质金刚石是碳原子以sp³杂化轨道形成的石墨是碳原子以sp²杂化轨道形成的层四面体结构，具有极高的硬度，熔点状结构，层间以范德华力结合，具有高，不导电良好的导电性，润滑性3富勒烯与碳纳米管富勒烯和碳纳米管是新型的碳材料，具有独特的结构和性能，在纳米科技领域具有重要应用磷的同素异形体1白磷是磷的同素异形体之一，呈白色，易燃，有剧毒，常用于制造农药和火柴2红磷是磷的同素异形体之一，呈红色，不溶于水，不易燃，用于制造安全火柴和橡胶添加剂3黑磷是磷的同素异形体之一，呈黑色，具有金属光泽，导电性强，在电子材料和光电器件方面有潜在应用价值硫的同素异形体斜方硫斜方硫是硫的同素异形体之一，呈黄色，是自然界中最常见的硫的形态，可用于制造硫酸等单斜硫单斜硫是硫的同素异形体之一，呈淡黄色，比斜方硫更活泼，可用于制造橡胶vulcanization性质对比斜方硫和单斜硫的物理性质有所不同，如熔点、密度和溶解性，但它们的化学性质基本相同第七部分分子结构分子结构是指分子中原子在空VSEPR理论价层电子对互斥间的排列方式，它决定着分子理论，用来预测分子几何构的性质，如极性、反应活性型，基于电子对之间的相互排等斥作用杂化轨道理论用来解释原子轨道如何混合形成杂化轨道，进而形成化学键，解释分子形状和性质分子极性极性键与分子极性对称性影响极性键是指共用电子对偏向电负分子的几何构型决定着分子的对性较大的原子一侧，形成的共价称性，对称的分子一般是非极性键，而分子极性是指整个分子是分子，而不对称的分子一般是极否存在电偶极矩性分子典型分子分析水分子（H₂O）是典型的极性分子，而二氧化碳分子（CO₂）是典型的非极性分子价层电子对互斥理论VSEPR基本原理电子对排斥分子构型预测VSEPR理论认为，原子周围的价层电子电子对之间的排斥力大小顺序为孤对根据中心原子周围的电子对数和孤对电对之间会相互排斥，为了最大程度地减电子对键合电子对键合电子对子数，可以预测分子的几何构型，如线小排斥，电子对会尽可能地远离彼此性型、三角形平面型、四面体型等杂化轨道1杂化轨道是指原子轨道相互混合，形成新的能量相同、形状相同的原子轨道，称为杂化轨道2sp杂化一个s轨道与一个p轨道混合，形成两个sp杂化轨道，例如乙炔分子3sp²杂化一个s轨道与两个p轨道混合，形成三个sp²杂化轨道，例如乙烯分子4sp³杂化一个s轨道与三个p轨道混合，形成四个sp³杂化轨道，例如甲烷分子第八部分化学反应本质电子转移电子共享能量变化123原子通过得失电子形成离子，或原在共价键形成过程中，原子之间共化学反应过程中伴随着能量变化，子通过共用电子形成共价键，这些用电子对，形成新的化学键，这个例如放热反应会释放能量，吸热反过程都涉及电子的转移过程也称为电子共享应会吸收能量氧化还原反应电子得失氧化数变化典型反应机理氧化还原反应是指涉及氧化数是用来表示原子例如，金属与酸反应、电子转移的化学反应，在化合物中氧化程度的金属与非金属反应、电其中氧化反应指电子失一个指标，氧化还原反解等都是常见的氧化还去，还原反应指电子获应中氧化数发生变化原反应得酸碱反应质子转移理论电子对转移Lewis酸碱概念质子转移理论认为，酸是指可以给出Lewis酸碱理论认为，酸是指可以接Lewis酸碱理论比质子转移理论更广质子的物质，碱是指可以接受质子的受电子对的物质，碱是指可以给出电泛，可以解释更多类型的酸碱反应，物质子对的物质例如金属离子与配体形成配合物配位反应应用实例配合物在工业生配合物结构配合物是由中心产、医药、农业等领域有着广配位键形成配体通过其孤对原子或离子以及配体组成的，泛的应用，例如催化剂、染配位反应是指中心原子或离子电子与中心原子或离子形成配其结构取决于中心原子的配位料、药物等与配体通过配位键结合形成配位键，中心原子或离子称为配数和配体的性质合物的反应位体第九部分物质结构分析方法紫外可见光谱原理与应用特征峰分析定性定量方法紫外可见光谱是利用物质对紫外可见光不同物质对紫外可见光的吸收峰不同，紫外可见光谱法可以用于分析有机化合吸收的特性来进行物质分析，主要用于可以根据吸收峰的特征来鉴别物质，并物、无机化合物、生物大分子等的定性物质的定性、定量分析和结构分析进行定量分析定量分析，以及结构分析红外光谱红外光谱是利用物质对红外光的吸收特性来进行物质分析，主要用于1物质的结构分析，特别是官能团的鉴定2分子振动与转动分子中的原子在红外光的作用下会发生振动和转动，不同官能团的振动频率不同特征官能团不同的官能团在红外光谱图上会有特征的吸收峰，可以3根据吸收峰的位置和强度来鉴定官能团4结构鉴定红外光谱可以帮助我们确定有机化合物的官能团，从而推测有机化合物的结构核磁共振NMR原理化学位移结构确定核磁共振（NMR）是利用原子核在磁场不同原子核在磁场中的化学环境不同，其核磁共振可以提供关于分子中原子核的化中发生能级跃迁的现象来进行物质分析，能级跃迁的频率也不同，称为化学位移，学环境、连接关系和空间构型的信息，帮主要用于结构分析和动力学分析化学位移可以反映原子核的化学环境助我们确定物质的结构第十部分现代材料纳米材料智能材料纳米材料是指尺寸在1-100纳米智能材料是指能够感知环境变化之间的材料，具有独特的物理化并做出相应反应的材料，例如形学性质，在各个领域具有广阔的状记忆合金、光致变色材料等应用前景生物材料生物材料是指与生物体组织相容的材料，用于医疗器械、人工器官等领域，例如生物陶瓷、生物降解材料等纳米材料量子尺寸效应当材料尺寸降表面效应纳米材料的表面积至纳米尺度时，其电子能级发很大，表面原子数占总原子数生量子化，导致材料的性质发的比例很高，这使得纳米材料生显著变化的表面性质变得十分重要应用前景纳米材料在电子、能源、医药、环境等领域具有广阔的应用前景，例如纳米催化剂、纳米药物、纳米传感器等石墨烯结构特点独特性质应用领域石墨烯是由单层碳原子以sp²杂化轨道连石墨烯具有高强度、高导电性、高透光石墨烯在柔性电子、透明导电膜、高性接形成的二维蜂窝状结构，具有优异的性、高比表面积等优异性能，在电子器能电池、超级电容器、复合材料等领域力学、电学、热学性能件、能源存储、复合材料等领域具有重具有广阔的应用前景要应用价值第十一部分高考复习重点12常考知识点解题技巧原子结构、元素周期律、化学键、晶体掌握基本概念、规律和原理，注重理论结构、物质结构与性质、同素异形体、联系实际，学会分析问题、解决问题，分子结构、化学反应本质、物质结构分并提高答题的规范性和准确性析方法等3典型例题通过典型例题的讲解，掌握解题方法和技巧，并能够独立完成类似的习题原子结构计算核外电子排布价电子数计算例题解析化学键判断键类型识别成键条件分析练习题讲解根据元素的种类、电负性差、成键方式分析原子结构、电子层结构、价电子数通过练习题的讲解，掌握化学键判断的等信息，判断化学键的类型，例如离子等因素，判断原子之间是否能形成化学解题方法和技巧，并能够独立完成类似键、共价键、金属键等键，并分析成键条件的习题晶体结构分析1根据晶体的性质，例如熔点、沸点、导电性、溶解性等，推断晶体的类型，并分析其结构特点2结构类型判断通过分析晶体的性质，结合晶体类型的特征，判断晶体的类型，例如离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体3性质预测根据晶体的结构特点，预测晶体的性质，例如熔点、沸点、硬度、溶解性、导电性等4真题解析通过分析高考真题，掌握晶体结构分析的解题方法和技巧，并能够独立完成类似的习题考点归纳总结重点知识梳理解题方法总结12对本专题的重点知识进行梳理总结解题方法和技巧，包括分和归纳，建立完整的知识体析问题、解决问题、答题规范系，加深对知识点的理解和记等方面的技巧，提高解题的效忆率和准确性易错点提醒3总结易错点，并分析其原因，避免在考试中出现类似错误，提高答题的准确率答题技巧指导原理论证方法计算题解题步骤实验题分析方法根据所学的理论知识，掌握计算题的解题步掌握实验题的分析方用准确、规范的语言进骤，包括审题、列式、法，包括分析实验目行解释和推理，使答案计算、检验等步骤，提的、原理、步骤、现更具说服力高计算的准确性和效象、结论等，提高实验率分析能力复习计划与建议12知识体系构建重点难点突破构建完整的知识体系，将各个知识点针对重点难点，进行专项练习，反复串联起来，形成网络状的知识结构，练习，并结合错题分析，查漏补缺，加深对知识的理解和记忆提高对重点难点的掌握程度3模拟练习安排安排合理的模拟练习时间，并根据模拟练习结果，进行调整和改进，提高应试能力。