化学选修3教学课件

高中化学选修教学课件3目录12第一章原子结构与性质第二章分子结构与性质•原子结构基本组成•分子几何结构与VSEPR理论•原子模型演变•分子间作用力•元素周期律与周期表•有机分子结构•原子结构与元素性质关系•分子结构与物理、化学性质34第三章液态与溶液典型实验与思考题•溶液种类与特性•实验演示与分析•胶体溶液特性•生活中的化学现象•溶液的依数性质•课堂互动与复习总结•溶液浓度与制备第一章原子结构与性质本章学习内容学习目标原子结构的基本组成质子、中•理解原子基本结构与组成子、电子•掌握电子排布规律•能够解释原子结构与元素性质的关系原子核外电子的分布规律电子层与电子排布的意义原子结构模型演变1道尔顿模型1803年，约翰·道尔顿提出原子是不可分割的实心小球2的模型，为现代原子理论奠汤姆孙模型定基础1897年，约瑟夫·汤姆孙发现电子，提出葡萄干布丁模型3卢瑟福模型，认为原子是均匀带正电的球体，电子镶嵌其中1911年，欧内斯特·卢瑟福通过α粒子散射实验，提出核4波尔模型式结构模型，认为原子有一个密集的带正电核心1913年，尼尔斯·波尔引入量子概念，提出电子在固定轨5量子力学模型道绕核运动的模型，解释了氢原子光谱1926年后，薛定谔等人建立现代量子力学模型，引入电子云概念，描述电子的波粒二象性元素周期律与周期表周期表的结构周期律的发现元素按照原子序数递增排列，分为71869年，门捷列夫发现元素的性质随个周期、18个族横行为周期，纵列原子质量周期性变化，提出元素周期为族元素可分为金属元素、非金属律现代周期律表述为元素的性质元素和稀有气体等随原子序数的增加而呈现周期性变化元素性质的周期变化原子结构与元素性质的关系周期性变化规律原子性质变化解析原子半径同一周期内从左到右减小；同一族内从上到下增大离子半径阳离子半径小于原子半径；阴离子半径大于原子半径电离能同一周期内从左到右增大；同一族内从上到下减小电子亲和能同一周期内从左到右增大；同一族内从上到下减小金属性同一周期内从左到右减弱；同一族内从上到下增强原子半径/pm电离能/kJ·mol⁻¹典型元素的电子排布实例碳C,Z=6氮N,Z=7氧O,Z=8电子排布1s²2s²2p²电子排布1s²2s²2p³电子排布1s²2s²2p⁴最外层电子数4最外层电子数5最外层电子数6特点价电子数为4，可形成4个共价键，具特点具有三电子对称结构，分子中三键结特点强电负性，易得电子形成氧化物有多样的化合价和成键方式构稳定过渡金属电子排布特点过渡金属的特点是d轨道未充满，如铁Fe,Z=26的电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶d轨道电子的存在导致过渡金属具有可变化合价、形成配合物和催化活性等特性第一章小结与思考题知识要点回顾思考题

1.电子排布如何影响元素的化学反应性？举例说明最外层电子数与元素原子结构基础反应活性的关系质子、中子、电子的性质及分布

2.结合周期表解释元素的金属性与非金属性变化趋势，并分析其原因

3.为什么同一族元素具有相似的化学性质？请从电子排布角度分析周期律与周期表

4.过渡元素的化学性质有何特点？与其电子排布有何关系？元素分类及性质的周期变化规律思考方向从微观结构出发，解释宏观性质变化；关注元素周期性变化背后的本质原因电子排布电子排布规则与元素性质的关系第二章分子结构与性质本章学习内容学习目标•分子的定义与分类通过本章学习，你将能够•共价键的形成与特点•理解共价键的本质和形成机制•分子几何结构与VSEPR理论•运用VSEPR理论预测分子几何形状•分子间作用力类型•分析分子间作用力对物质性质的影响•分子结构与物质性质的关系•解释分子结构与物理、化学性质的关系分子几何结构与理论VSEPRVSEPR理论基础价层电子对互斥理论VSEPR认为，中心原子周围的电子对（包括成键电子对和非键电子对）由于静电排斥相互远离，使得分子具有特定的几何构型常见分子几何形状根据中心原子周围电子对数量和类型，分子可呈现不同几何形状2对电子呈直线形BeCl₂；3对电子呈三角平面形BF₃；4对电子呈四面体形CH₄；5对电子呈三角双锥形；6对电子呈八面体形分子极性与结构关系分子极性由键极性和分子几何形状共同决定对称分子（如CCl₄）即使有极性键，整体也可能无极性；非对称分子（如H₂O）则表现出明显极性，影响其溶解性和沸点等性质分子几何结构决定分子的三维空间排布，是理解分子性质的关键通过VSEPR理论，我们可以预测分子的几何形状，进而推断其极性、溶解性等物理化学性质分子间作用力范德华力由分子瞬时偶极矩引起，普遍存在但较弱分子量越大，范德华力越强影响物质的熔点、沸点等性质氢键氢原子与强电负性原子F、O、N形成的特殊作用力，强度介于共价键和范德华力之间导致水的高沸点、高比热和冰的特殊结构偶极-偶极作用极性分子间由永久偶极矩产生的相互作用，强度与分子极性相关影响极性物质的溶解性和混合性水分子间氢键示意图分子间作用力的实际应用生物体系蛋白质的三级结构、DNA双螺旋结构的稳定均依赖于氢键材料科学高分子材料的性能由分子间作用力决定日常现象表面张力、毛细现象、粘附性等均与分子间作用力相关有机分子结构简介烷烃烯烃炔烃只含碳氢单键的饱和烃，碳原子呈sp³杂化，含碳碳双键的不饱和烃，双键碳原子呈sp²杂含碳碳三键的不饱和烃，三键碳原子呈sp杂分子结构为四面体甲烷CH₄、乙烷化，分子结构为平面形乙烯C₂H₄、丙化，分子结构为直线形乙炔C₂H₂、丙C₂H₆、丙烷C₃H₈等性质稳定，难烯C₃H₆等具有较高化学活性，易发生炔C₃H₄等化学活性更高，可用于焊接溶于水，可作燃料加成反应，是重要的化工原料和合成多种有机物常见官能团与分子性质官能团结构代表化合物特性羟基-OH R-OH醇类、酚类亲水性强，易形成氢键羰基C=O R-CO-R醛类、酮类极性较强，具有特殊气味羧基-COOH R-COOH羧酸酸性，易形成酯类和酰胺氨基-NH₂R-NH₂胺类碱性，亲水性强分子结构与物理性质沸点与熔点结构对物理性质的影响分子量同系物中，分子量越大，熔点和沸点通常越高分子形状线型分子比支链分子沸点高；对称性越高，熔点越高极性极性分子间作用力强，沸点高；极性物质易溶于极性溶剂氢键能形成氢键的物质沸点显著升高，溶解性增强水与油的溶解性对比水分子极性强，能与极性物质形成氢键，而油脂分子主要由非极性的碳氢键组成相似相溶原理解释了水油不互溶的现象，这也是日常洗涤过程的化学基础沸点差异反映了分子间作用力强弱水分子虽小但因强氢键而沸点高；乙酸因羧基形成二聚体，沸点高于丙酮分子结构与化学性质反应活性与分子结构电子云分布与反应位点分子的反应活性受其结构影响电子云分布决定了分子的反应位点•不饱和键（C=C,C≡C）具有高活•电子密度高区域易受亲电试剂攻击性，易发生加成反应•电子密度低区域易受亲核试剂攻击•含极性键（C-O,C-N）的分子在极•共轭体系中电子离域提高了整体稳定性键处易发生反应性•苯环结构因共轭体系稳定，倾向于取•诱导效应和共轭效应影响电子分布代反应而非加成•立体障碍会减缓反应速率，影响反应选择性典型反应机理分子结构决定了反应进行的方式•SN

1、SN2卤代烃取代反应，结构影响立体化学•E

1、E2消除反应，受碳链结构和取代基影响•亲电加成烯烃的特征反应，马尔科夫尼科夫规则•亲电芳香取代苯环上的取代反应，位置受已有基团影响第二章小结与思考题知识要点回顾思考题

1.如何利用分子结构预测物质的性质？请以CH₄、NH₃和H₂O为例，分析它们沸点差异的结构01原因分子的概念与分类

2.结合实例说明氢键的重要性氢键在生物分子中发挥什么作用？•共价化合物的结构特点

3.为什么同分异构体可能具有不同的物理性质和化学性质？•键的类型与成键机制

4.分子极性如何影响物质的溶解性？请举例说明02思考方向从分子的微观结构出发，解释宏观性质；关注结构与性质的定量和定性关系；结分子几何结构合生活实例理解理论知识•VSEPR理论的应用•常见分子形状03分子间作用力•范德华力、氢键、偶极作用•对物质性质的影响04分子结构与性质关系•物理性质的结构依赖•化学反应性的结构基础第三章液态与溶液本章学习内容学习目标•溶液的定义与组成通过本章学习，你将能够•溶液的种类与特性•区分不同类型的溶液系统•胶体溶液的特性•理解胶体溶液的特殊性质•溶液的依数性质•掌握溶液依数性质的原理与应用•溶液浓度的表达与计算•熟练使用不同浓度表达方式•溶液的制备与稀释•进行溶液配制与稀释的计算溶液的种类与特性真溶液胶体溶液悬浊液溶质粒子直径1nm，肉眼看不见，不被滤纸过滤如糖水、盐水等均一稳定，不溶质粒子直径1-100nm，介于真溶液和悬浊液之间如牛奶、血浆等具有廷得耳溶质粒子直径100nm，肉眼可见，容易被过滤如泥水、粉笔水等不稳定，静会自然分离，光束通过时不散射效应，相对稳定，通常不会快速沉淀置会分层，粒子会沉淀按导电性分类电解质溶液非电解质溶液溶质在溶液中解离或电离出离子，能导电如盐类、酸、碱的水溶液溶质在溶液中不解离出离子，不导电如糖、酒精、尿素的水溶液•强电解质完全电离，如NaCl、H₂SO₄、NaOH非电解质通常以分子形式存在于溶液中，不影响溶液的pH值•弱电解质部分电离，如CH₃COOH、NH₃·H₂O生活中的溶液实例胶体溶液的特性廷得耳效应当光束通过胶体溶液时，光路变得可见，这是因为胶体粒子散射光线这是区分胶体和真溶液的重要特征布朗运动胶体粒子在溶液中作不规则的随机运动，这是由于溶剂分子不断碰撞胶体粒子导致的布朗运动有助于维持胶体的稳定性电荷特性胶体粒子表面通常带有相同的电荷，使粒子相互排斥而不聚集这是胶体溶液稳定存在的主要原因之一廷得耳效应演示胶体的稳定性与凝聚静电稳定保护作用凝聚作用溶液的依数性质依数性质是指只与溶质粒子数目有关，而与溶质种类无关的溶液性质非电解质的相同物质的量浓度溶液具有相同的依数性质，而电解质因电离产生更多粒子，其依数性质更明显蒸气压降低溶液的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压压降与溶质的摩尔分数成正比Δp=p₀·χB（拉乌尔定律）沸点升高溶液的沸点高于纯溶剂沸点升高值与溶质的摩尔浓度成正比ΔTb=Kb·b（Kb为沸点升高常数）凝固点降低溶液的凝固点低于纯溶剂凝固点降低值与溶质的摩尔浓度成正比ΔTf=Kf·b（Kf为凝固点降低常数）渗透压溶液与纯溶剂隔半透膜时产生的压力渗透压与溶质的摩尔浓度和温度成正比π=CRT（范特霍夫方程）依数性质的实际应用冬季防冻向汽车散热器加入乙二醇降低冷却液的凝固点食品保鲜盐腌食品利用渗透压原理抑制微生物生长医学应用等渗溶液用于静脉注射，防止红细胞溶胀或皱缩分子量测定通过测量依数性质可计算未知物质的分子量溶液浓度的表达方式质量分数w摩尔浓度c摩尔分数χ溶质质量与溶液总质量之比单位体积溶液中所含溶质的物质的量某组分的物质的量与混合物总物质的量之比w=m溶质/m溶液×100%c=n溶质/V溶液χA=nA/nA+nB+...单位%（百分数）单位mol/L单位无（纯数值）特点不受温度影响，配制简便特点反映单位体积内粒子数，便于计算化学反特点计算蒸气压等依数性质时常用应浓度计算实例例1质量分数转摩尔浓度例2摩尔浓度与摩尔分数转换一溶液中NaCl的质量分数为

5.85%，密度为

1.04g/mL，求其摩尔浓度

0.1mol/L的葡萄糖C₆H₁₂O₆溶液，求葡萄糖的摩尔分数解c=w·ρ·1000/M=

5.85%×

1.04×1000/

58.5=

1.04mol/L解1L溶液含水质量约1000g，物质的量约

55.6molχ=

0.1/

0.1+

55.6≈

0.0018浓度的选择取决于具体需求在实验室，摩尔浓度便于计算反应；在工业生产中，质量分数便于配制；在研究蒸气压等性质时，摩尔分数更为合适溶液的制备与稀释配制标准溶液的步骤

1.计算所需溶质质量

2.称取准确溶质量

3.溶于少量溶剂中

4.转移至容量瓶，定容至刻度

5.充分摇匀稀释计算稀释前后，溶质的物质的量保持不变c₁V₁=c₂V₂式中c₁、V₁为稀释前浓度和体积，c₂、V₂为稀释后浓度和体积第三章小结与思考题知识要点回顾思考题1溶液的基本概念

1.解释为什么盐水的沸点高于纯水？同浓度的NaCl和CaCl₂溶液，哪个沸点更高？为什么？溶液种类、组成及特性

2.胶体溶液为何能稳定存在？简述胶体溶液稳定性的影响因素

3.计算题将50mL

0.2mol/L的NaOH溶液稀释至250mL，求稀释后2胶体溶液特性溶液的pH值

4.实验题如何配制100mL

0.1mol/L的Na₂CO₃标准溶液？详细描廷得耳效应、布朗运动、电荷特性述实验步骤和注意事项3溶液的依数性质思考方向理解依数性质的本质原理；掌握不同类型溶液的区别特征；熟练进行浓度换算和稀释计算；注重实验操作的细节和安全蒸气压降低、沸点升高、凝固点降低、渗透压4溶液浓度与制备浓度表达方式、配制方法、稀释计算典型实验演示铁粉与氧气反应1实验目的实验步骤•观察铁在氧气中的燃烧现象

1.准备装满氧气的集气瓶•验证金属与氧气的反应规律

2.将铁粉撒在燃烧匙上并用酒精灯加热至发红•了解氧化物的性质

3.迅速插入氧气瓶中观察

4.反应结束后取出燃烧匙，观察产物实验原理现象与结论铁粉在氧气中燃烧，生成四氧化三铁铁粉在氧气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光和大量热，生成黑色固体Fe₃O₄这说明金3Fe+2O₂→Fe₃O₄+热量属与氧气反应的活泼性与金属的活泼性有关，铁在高温下能与氧气发生剧烈反应这是一个放热的氧化还原反应，铁失去电子被氧化，氧得到电子被还原实验安全要点防止高温引起的烫伤；避免铁粉飞溅；确保集气瓶干燥无裂痕；实验后等待冷却再处理产物典型实验演示2氧化还原反应的识别实验目的•观察金属置换反应现象•理解氧化还原反应的本质•掌握金属活动性顺序的应用实验原理铁与硫酸铜溶液反应，发生置换反应Fe+CuSO₄→FeSO₄+CuFe失去电子被氧化Fe-2e⁻→Fe²⁺Cu²⁺得到电子被还原Cu²⁺+2e⁻→Cu铁与硫酸铜溶液反应前后的颜色变化典型实验演示溶液的依数性质测定312实验目的实验原理测定溶液的凝固点降低值，验证依数性质规律，计算未知溶质的摩尔质量溶液的凝固点降低值与溶质的摩尔浓度成正比ΔTf=Kf·b其中Kf为凝固点降低常数，b为溶质的摩尔浓度通过测量ΔTf，可以计算溶质的摩尔质量34实验装置与材料实验步骤精密温度计（精确到

0.1℃）、大试管、搅拌器、冰-盐水浴、待测溶液、纯溶剂（水）、秒表

1.测定纯水的凝固点

2.测定已知浓度溶液的凝固点

3.计算凝固点降低值ΔTf

4.根据公式计算摩尔质量数据记录与计算溶液凝固点/℃ΔTf/℃计算结果纯水

0.0--

1.0mol/L葡萄糖-

1.

861.86Kf=

1.86℃·kg/mol未知样品-

0.

930.93b=

0.5mol/kg误差分析与实验改进主要误差来源温度计精度、溶液配制误差、读数时机不准确、环境温度波动等改进方法使用更精密的温度计、精确配制溶液、保持环境温度稳定、多次重复测量取平均值生活中的化学现象案例分析食品防腐剂的化学原理水的硬度与软化方法环境中胶体污染物的处理常见食品防腐剂如苯甲酸钠、山梨酸钾等，通过抑硬水含有大量Ca²⁺、Mg²⁺等离子，形成难溶性自然水体中的悬浮颗粒、有机物等常以胶体形式存制微生物酶的活性或破坏细胞膜功能来防止食品腐皂垢，影响洗涤效果暂时硬度由碳酸氢盐引起，在，难以自然沉降水处理厂通过加入明矾败其有效性受pH值、温度和浓度影响可通过煮沸去除；永久硬度需通过离子交换树脂或Al₂SO₄₃等絮凝剂，中和胶体表面电荷，破加入碳酸钠等方法软化坏其稳定性，促使其聚集沉淀苯甲酸钠在酸性环境中转化为苯甲酸分子，能够穿透微生物细胞膜，干扰其代谢过程这也解释了为现代洗涤剂含有螯合剂EDTA，能与Ca²⁺、Al³⁺与水反应生成AlOH₃胶体，能吸附水中有什么许多含防腐剂的食品都呈弱酸性Mg²⁺形成可溶性配合物，减少硬水影响色物质和悬浮物，形成更大颗粒沉淀，达到净化水质的目的生活中的化学现象遵循基本化学原理，理解这些原理有助于我们改善生活质量、保障健康安全，并解决环境问题化学不仅存在于实验室，更无处不在于我们的日常生活之中课堂互动知识点综合应用设计实验验证物理变化与化学变化生活中常见的化学反应实例分析小组分工14-5人一组，确定实验设计、材料准备、操作执行、数据记录和结果分析等角色2实验设计选择日常现象（如冰的融化、蜡烛燃烧、铁生锈等），设计对比实验验证物理变化与化学变化的区别实验执行3在教师指导下安全进行实验，详细记录现象和数据变化4结果分析分析实验现象，从能量变化、物质组成变化等方面判断变化类型小组汇报5准备5分钟汇报，展示实验过程、结果和结论讨论主题•食物烹饪过程中的化学变化（蛋白质变性、美拉德反应等）•金属制品的锈蚀与防护（电化学腐蚀原理）•电池工作原理（氧化还原反应）•光合作用与呼吸作用（能量转换）每组选择一个主题，从反应类型、条件、机理和应用等方面进行分析，并思考如何应用化学知识解决相关实际问题互动评价标准55复习与总结重点知识点回顾原子结构分子结构•原子组成与电子排布•共价键与分子几何形状•元素周期律与周期表•VSEPR理论的应用•原子性质的周期变化•分子间作用力实验技能溶液•溶液配制与稀释•溶液种类与特性•氧化还原反应识别•胶体溶液的特点•依数性质测定•依数性质与应用易错点解析元素周期性与电子排布分子几何形状判断溶液浓度计算易错点混淆主族元素与过渡元素的电子排布规律，特别是d轨道电子的填充顺序易错点在应用VSEPR理论时，忽略非键电子对的影响易错点在转换不同浓度表达方式时单位混乱解析记住先外后内和成对填充原则；注意过渡元素的特殊情况解析总电子对数决定基本构型，而非键电子对会显著影响键角和实际形状解析注意质量、体积和物质的量的单位；保持计算过程的量纲一致性学习方法与考试技巧

1.建立知识体系将微观结构与宏观性质联系起来，理解而非死记硬背

2.重视实验通过实际操作加深理解，注意观察现象并分析原理课后思考题与拓展阅读开放性思考题推荐阅读资源1原子序数为118的元素是否为周期表的终点？超重元素的稳定性与核结构有何关系？2分子间作用力在生物大分子（如DNA、蛋白质）结构中扮演什么角色？这些作用力如何影响生命过程？3纳米材料的特殊性质与其尺寸效应有何关联？这些材料在未来可能有哪些应用？4如何利用化学原理设计更环保的化学工艺？绿色化学的核心理念是什么？致谢与期待感谢大家的参与和学习！课程回顾未来展望在本选修课程中，我们共同探索了原子与分子的微观世界，揭示了物质结构与性化学学科正在与生物学、材料学、环境科学等领域深度融合，产生许多前沿研究质的内在联系，理解了溶液体系的丰富现象通过理论学习与实验实践相结合，方向未来，化学将在新能源开发、新材料创造、生物医药、环境保护等领域发我们不仅掌握了化学基础知识，更培养了科学思维方法和实验技能挥越来越重要的作用化学是一门实验科学，也是一门与生活紧密相连的学科希望这门课程点燃了你希望你们能将化学作为认识世界的一把钥匙，不仅在学业上取得优异成绩，更能对化学的热情，帮助你建立起科学的世界观将化学思维融入到生活和未来的职业中，成为具有科学素养的新时代人才寄语化学之美在于发现，而非创造；在于理解自然，而非征服自然愿你们保持好奇心，持续探索，成为改变世界的科学力量！祝愿大家学业进步，未来可期！。