【化学课件】分子与原子复习课课件

分子与原子复习课欢迎来到分子与原子的复习课程本课件将带领大家深入探索物质的微观世界，从最基本的原子结构到复杂的分子组成，全面复习化学基础知识本课程适用于初中九年级和高中化学教学，通过个详细的知识点，50帮助同学们系统掌握分子与原子的核心概念、结构特点及其在化学反应中的应用我们将通过丰富的图像、实验案例和实际应用，让抽象的微观概念变得生动具体，为后续化学学习奠定坚实基础课程大纲1分子与原子的基本概念2原子结构与原子模型3分子结构与化学键深入理解分子和原子的定义、探索原子内部结构，学习原子掌握各种化学键的形成机制和特点以及它们之间的相互关系模型的发展历程和现代原子理分子的空间几何构型论4分子与原子在物质中的表现5实验探究与应用了解微观粒子如何决定物质的宏观性质和物理状态通过实验验证理论知识，探索分子原子在现代科技中的应用引入物质的微观世界⁻

1.67×10²¹3×10²⁶水分子数量分子质量一滴水（）中包含的水分子个一个水分子的质量（单位千克）

0.05mL数100%微观决定宏观物质的微观结构完全决定其宏观性质我们身边的一切物质，从最简单的一滴水到最复杂的生物大分子，都是由无数微小的分子和原子构成的这些看不见的微观粒子遵循着严格的物理和化学规律，它们的排列方式、运动状态和相互作用决定了我们能够观察到的所有宏观现象分子的定义基本特征独立存在分子是保持物质化学性质的最分子可以独立存在并保持物质小粒子，由两个或多个原子通的基本化学性质，是物质组成过化学键结合而成的基本单位化学键连接分子内原子通过共价键、离子键等化学键紧密结合，形成稳定结构分子概念的理解是化学学习的基础例如，水分子由一个氧原子和两H₂O个氢原子组成，无论这些水分子是在液态水中、水蒸气中还是冰中，每个水分子都保持着相同的化学组成和基本性质这正是分子作为保持物质化学性质最小粒子的体现原子的定义基本单位原子核原子是构成物质的基本单位，化学由质子和中子组成，集中了原子的反应中不可再分绝大部分质量化学性质核外电子原子种类决定元素性质，原子数目在原子核外特定区域运动，决定原决定物质组成子的化学性质分子与原子的关系原子构成分子的基本单位化学键原子间相互结合的力分子由原子组合形成的稳定结构物质大量分子聚集的宏观表现原子与分子的关系类似于砖块与建筑物的关系同种原子可以形成不同的分子，比如氧原子既可以形成分子，也可以形成臭氧分子不同种类的原子也可以按照不同O₂O₃比例组合成各种各样的分子，这就是化学世界丰富多彩的根本原因物质的微观构成原子层级最基本的物质单位，由质子、中子和电子组成，决定元素的基本性质分子层级原子通过化学键结合形成分子，分子的组成和结构决定物质的化学性质物质层级大量分子聚集形成我们能够观察到的宏观物质，表现出特定的物理和化学性质这种层级结构解释了为什么不同元素能够形成如此丰富多样的化合物元素种类决定了分子的化学组成，而分子的空间结构和原子间的相互作用则进一步决定了物质的各种宏观性质，包括颜色、硬度、导电性、反应活性等分子的特点确定质量体积分子间隙无规则运动每种分子都具有确定分子之间存在间隙，分子不断做无规则的的质量和体积，这是这解释了物质的压缩热运动，温度越高运分子的基本物理属性性和热胀冷缩现象动越剧烈相互作用力分子间存在相互作用力，包括范德华力、氢键等分子间力原子的构成原子核核外电子电荷与质量位于原子中心，由质子和中子组成，在原子核外特定区域运动，质量很小原子中质子数等于电子数，整体呈电体积极小但质量巨大，集中了原子但决定原子的化学性质和原子的大中性质子和中子质量相近，远大于以上的质量小电子质量

99.9%质子带正电荷带负电荷质子质量中子质量•••≈中子不带电荷在电子层中运动电子质量质子质量•••≈1/1836核电荷数决定元素种类参与化学反应原子呈电中性•••卢瑟福的粒子散射实验α实验设计年卢瑟福用粒子轰击极薄的金箔，观察粒子的散射情况αα1911直接穿过大多数粒子直接穿过金箔，几乎没有偏转，说明原子内部大部α分是空的大角度偏转少数粒子发生大角度偏转，说明原子内部存在带正电的致密核α心反弹现象极少数粒子反弹回来，证实了原子核的存在和原子核的极小体α积原子模型的演变道尔顿模型年提出实心球原子模型，认为原子是不可分割的实心球体1803汤姆逊模型年的葡萄干布丁模型，发现了电子，认为原子是带正电的球体内嵌入电子1904卢瑟福模型年行星式原子模型，提出原子核概念，电子绕核运动1911玻尔模型年量子化原子模型，电子在特定能级轨道运动，解释了1913原子光谱玻尔原子模型特定能级轨道能量跃迁电子只能在特定的能级轨道上运电子在不同能级间跃迁时会释放或动，不能在任意轨道存在吸收特定频率的光子光谱解释能级高低成功解释了氢原子的线状光谱，为能级越高，电子距离原子核越远，量子力学奠定了基础具有的能量也越大现代原子模型电子云模型原子轨道概念电子分布规律现代量子力学描述的原子模型，电子原子轨道是电子在原子中运动状态的电子在原子轨道中的分布遵循能量最不是在固定轨道运动，而是以概率的数学描述，不同类型的轨道具有不同低原理、泡利不相容原理和洪特规形式存在于原子核周围的空间中的形状和能量则轨道呈球形，轨道呈哑铃形，轨这些规律帮助我们预测元素的化学性s pd电子云的浓密程度表示电子出现概率道和轨道形状更加复杂，这些轨道质，理解元素周期表的排列规律和化f的大小，为我们理解原子结构提供了的组合决定了原子的化学性质学键的形成机制更准确的图像元素周期表与原子结构核电荷数递增从左到右原子序数依次增加电子层数规律同周期元素电子层数相同最外层电子同族元素最外层电子数相同性质周期性元素性质呈现周期性变化元素周期表是原子结构规律的完美体现横行称为周期，同周期元素具有相同的电子层数；竖列称为族，同主族元素具有相同的最外层电子数这种排列不仅揭示了元素间的内在联系，还能帮助我们预测未知元素的性质原子的核外电子排布能量最低原理泡利不相容原理电子优先占据能量最低的轨道，使整个原子体系能量最每个轨道最多只能容纳两个自旋方向相反的电子低洪特规则电子排布与性质在等价轨道中，电子尽可能分占不同轨道且自旋方向相原子的电子排布直接决定了元素的化学性质和在周期表同中的位置原子核核的组成同位素概念核素表示原子核由质子和中子组成，质子数决质子数相同、中子数不同的原子称为核素的完整表示方法质量数在左上定元素种类，中子数影响原子质量同位素，化学性质基本相同角，原子序数在左下角氢的同位素氕、氘、氚表示方法ᴬ••zX质子数核电荷数原子序数•==碳的同位素、、例如、•¹²C¹³C¹⁴C•¹²₆C²³₁₁Na质量数质子数中子数•=+质子、中子和电子粒子电荷相对质量位置作用质子原子核决定元素+11种类中子原子核影响原子01质量电子核外决定化学-11/1836性质这三种基本粒子构成了所有原子质子决定了元素的种类和原子的正电荷，中子主要影响原子的质量和稳定性，而电子则决定了原子的化学行为电子的质量虽然很小，但它们的排布和运动状态对原子的化学性质起着决定性作用原子的电中性电荷平衡原子中质子数等于电子数，正负电荷相等总电荷为零原子整体不显电性，对外呈电中性离子形成得失电子后形成带电的离子电荷计算离子电荷质子数电子数=-原子的电中性是其基本特征之一当原子失去电子时形成正离子（阳离子），得到电子时形成负离子（阴离子）离子的电荷数等于得失电子的数目，这是离子化合物形成和电解质溶液导电的基础相对原子质量定义标准计算方法常见数值周期表应用以碳原子质量的相对原子质量原氢，碳，元素周期表中每个-12=112为标准，其他原子的实际质量碳氮，氧，元素下方标注的数1/12/-1416子质量与此比较得原子质量的钠，氯值就是相对原子质121/

122335.5出的比值量分子的种类按原子种类分类按原子数目分类按分子大小分类同核分子由同种原子组成，如、二原子分子由两个原子组成，多原子小分子通常含有几个到几十个原子，H₂、等异核分子由不同种原子组分子由三个或更多原子组成原子数大分子可能含有成千上万个原子，如O₂N₂成，如、、等目影响分子的复杂程度和性质蛋白质、等生物大分子H₂O CO₂NH₃DNA同核分子、、•H₂O₂Cl₂二原子分子、、小分子、、异核分子、、•H₂O₂HCl•H₂O CO₂C₂H₄•H₂O CO₂CH₄多原子分子、、大分子蛋白质、多糖、•H₂O NH₃C₆H₁₂O₆•DNA分子式与结构式分子式用元素符号和数字表示分子组成的化学式，如、、H₂O CO₂C₆H₁₂O₆结构式用短线表示化学键，显示原子间连接方式的化学式，如H-O-H电子式用小圆点表示电子，显示化学键中电子分布情况的表示方法应用场景分子式用于计算，结构式用于理解分子形状，电子式用于分析成键过程相对分子质量定义概念相对分子质量是分子中各原子相对原子质量的总和，单位与相对原子质量相同计算方法将分子式中每种原子的相对原子质量与原子个数相乘，然后求和得出化学应用在化学计算中用于物质的量、质量和摩尔质量之间的换算例如，水分子的相对分子质量这个数值在化学计算中H₂O=2×1+1×16=18具有重要意义，它告诉我们水含有摩尔水分子，即约个水分18g

16.02×10²³子相对分子质量是连接微观世界和宏观世界的重要桥梁物质的量基本单位摩尔单位物质的量是表示含有一定数目粒子的集物质的量的单位是摩尔，符号为mol合体的物理量换算关系阿伏加德罗常数物质的量与质量、体积可以通过摩尔质摩尔任何物质含有个基本粒子

16.02×10²³量和摩尔体积换算摩尔质量定义与单位计算方法实际应用摩尔质量是单位物质的量的物质所具对于元素，摩尔质量等于其相对原子摩尔质量是化学计算的基础，用于质有的质量，单位为数值上等质量对于化合物，摩尔质量等于其量与物质的量之间的换算g/mol于该物质的相对原子质量或相对分子相对分子质量在实验室制备、工业生产和定量分析质量复杂分子的摩尔质量通过各组成原子中都有广泛应用例如，碳的摩尔质量为，水的摩尔质量按比例求和计算12g/mol的摩尔质量为18g/mol分子运动布朗运动观察年布朗用显微镜观察到花粉颗粒在水中做无规则运动1827分子撞击解释爱因斯坦解释布朗运动是由于水分子不断撞击花粉颗粒造成的温度影响运动温度越高，分子运动越剧烈，布朗运动越明显扩散现象分子运动导致物质从高浓度区域向低浓度区域扩散化学键电子相互作用化学键本质是原子间电子的相互作用键能与键长键能越大化学键越强，键长越短影响物质性质3化学键类型决定物质的物理化学性质化学键分类主要包括离子键、共价键和金属键化学键是维持分子和化合物稳定存在的根本力量不同类型的化学键赋予物质不同的性质离子键形成的化合物通常具有高熔点和良好的导电性，共价键化合物性质多样，而金属键则赋予金属特有的光泽、导电性和延展性离子键电子转移金属原子失去电子，非金属原子得到电子离子形成形成带正电的阳离子和带负电的阴离子静电作用正负离子通过静电引力结合形成离子键离子化合物形成具有特定晶体结构的离子化合物离子键的典型例子是氯化钠的形成钠原子失去一个电子变成⁺离子，氯原子得到Na一个电子变成⁻离子，然后⁺和⁻通过静电引力结合形成离子化合物通常Cl NaCl NaCl具有高熔点、高沸点，在熔融状态或水溶液中能够导电共价键电子共享机制极性与非极性原子通过共用电子对形成共价键，根据共用电子对偏移程度分为极性共用电子对同时属于两个原子共价键和非极性共价键非极性同种原子间•单键共用一对电子•极性不同原子间•双键共用两对电子•电负性差异决定极性•三键共用三对电子•共价化合物特点熔沸点相对较低，多数不导电，在有机化合物中普遍存在分子间作用力较弱•多为气体或液体•有机物的主要成键方式•金属键电子海模型自由电子海金属原子失去外层电子形成金属阳自由移动的电子像海洋一样包围着离子，电子在整个金属中自由移动金属阳离子金属性质金属键形成4导电性、导热性、延展性和金属光金属阳离子与自由电子海之间的相泽等都源于金属键互作用形成金属键分子间作用力范德华力氢键性质影响分子间普遍存氢原子与电负决定物质的沸在的较弱相互性强的原子结点、溶解性、作用力，包括合形成的特殊粘度等重要物取向力、诱导分子间作用力理性质力和色散力生物意义在蛋白质折叠、双螺DNA旋结构等生物过程中发挥关键作用分子的空间构型基本几何构型理论构型与性质VSEPR根据原子数目和键的类型，分子可能价层电子对互斥理论认为，分子中的分子的空间构型直接影响物质的极呈现线形、三角形、四面体、八面体电子对会相互排斥，趋向于占据使排性、反应活性、生物活性等重要性等不同的几何构型斥最小的空间位置质线形如、孤对电子的排斥作用比成键电子对更在药物设计、催化剂开发等领域，分•CO₂HCl强，会影响分子的实际形状子构型的研究具有重要意义三角形如•BF₃四面体如•CH₄八面体如•SF₆等电子体定义特点等电子体是指具有相同电子数和相似电子构型的原子、离子或分子典型例子、、⁻都有个电子；、⁺、⁺、⁺都有个电子N₂CO C₂²14Ne NaMg²Al³10性质相似等电子体通常具有相似的化学性质和物理性质，如键长、键能等研究价值等电子体概念在预测未知化合物性质和设计新材料方面具有重要价值同素异形体金刚石碳原子以杂化形成四面体结构，硬度极高sp³石墨碳原子以杂化形成层状结构，具有导电性sp²富勒烯3碳原子形成笼状或管状结构，具有特殊性质石墨烯单层石墨结构，具有优异的电学和力学性质同素异形体现象说明了原子排列方式对物质性质的决定性影响相同的碳原子通过不同的键合方式和空间排列，可以形成硬度最大的金刚石、可以导电的石墨，以及具有独特性质的富勒烯和石墨烯，展现了结构决定性质的化学基本规律分子与原子在三态物质中的表现固态特征液态特征气态特征分子或原子排列整齐，位置相对固分子排列比较紧密但不规则，可以在分子排列完全无序，运动剧烈，分子定，只能在平衡位置附近振动分子一定范围内移动分子间距离适中，间距离很大，相互作用力很弱，分子间距离最小，相互作用力最强具有一定的流动性可以自由运动有固定形状和体积有固定体积，无固定形状无固定形状和体积•••分子运动能量最低分子运动较活跃分子运动最剧烈•••密度通常最大具有流动性密度最小•••分子晶体结构特点作用力较弱分子通过范德华力和氢键结合，保持分分子间作用力远弱于化学键，易于破坏子的完整性典型例子物理性质冰、干冰、碘晶体、大多数有机化合物熔沸点较低，硬度小，不导电，易升华晶体离子晶体晶格结构高熔沸点导电性质正负离子按一定比例离子键较强，需要较固态时不导电，熔融和规则排列，形成有高温度才能破坏晶格态或溶于水时能够导序的三维晶格结构结构电生活应用食盐、石灰、明矾等日常用品都是典型的离子晶体原子晶体网状结构原子通过共价键形成三维网状结构键能很大共价键比分子间力强得多硬度极高熔沸点很高，硬度大典型代表4金刚石、石英、碳化硅原子晶体中的每个原子都通过共价键与相邻原子连接，形成巨大的分子这种结构使得原子晶体具有极高的硬度和熔点，金刚石是自然界最硬的物质就是因为其原子晶体结构石英、水晶等矿物也都属于原子晶体金属晶体密堆积结构金属原子像球体一样紧密堆积，形成面心立方、体心立方等结构良好导电性自由电子的存在使金属具有优良的导电和导热性能延展性金属键的非方向性使金属具有良好的延展性和可塑性金属光泽自由电子能够反射各种频率的光，产生特有的金属光泽实验分子与原子的模型构建观察分析按图构建通过模型观察分子的空间构型、键长关系、准备材料根据分子式和结构式，用原子模型和连接棒对称性等特征，加深对分子结构的理解选择合适的原子模型（不同颜色球体代表不搭建三维分子模型，注意原子间的连接方式同元素）和连接棒（代表化学键），准备要和键角构建的分子结构图分子模型构建是理解分子空间结构的重要方法通过亲手搭建水分子、甲烷分子、苯分子等模型，学生可以直观地感受分子的三维结构，理解键角、键长等概念，这对于理解分子性质与结构的关系具有重要意义实验观察分子运动制备样品在载玻片上滴一滴水，加入极少量花粉或墨水颗粒2显微观察用显微镜观察悬浮颗粒的运动状态，记录运动轨迹温度对比改变样品温度，观察颗粒运动激烈程度的变化结果分析分析颗粒运动的原因，验证分子运动理论元素周期律与原子结构原子半径变化同周期从左到右原子半径逐渐减小，同族从上到下原子半径逐渐增大电离能规律同周期从左到右电离能逐渐增大，同族从上到下电离能逐渐减小电负性趋势同周期从左到右电负性逐渐增大，同族从上到下电负性逐渐减小金属性非金属性同周期从左到右金属性减弱非金属性增强，同族从上到下金属性增强分子与原子概念的应用原子守恒定律分子重新组合化学反应前后原子种类和数目化学反应过程中分子被破坏，保持不变，只是原子间的结合原子重新组合形成新的分子方式发生改变旧化学键断裂•反应物与生成物原子数相等•新化学键形成•配平化学方程式的依据•质量守恒解释由于原子不灭，反应前后物质的总质量保持不变宏观现象的微观解释•定量化学的基础•。