沪科版化学高三电子课本.pdf

责任编辑 黄金国 孙丽伟 李玉婷整体设计 陈 蕾经 上 海 市 中 小 学 教 材 审 查 委 员 会审查准予试用 准用号 -GX-2008009化 学高级中学课本高级中学课本上海科学技术出版社上海科学技术出版社高级中学课本化 学拓展型课程（试用本）上海市中小学（幼儿园）课程改革委员会(上海钦州南路 71 号，邮政编码 200235)上海新华书店发行 上海中华印刷厂印刷开本 890 1240 1/16 印张14.75 字数329 0002008 年 8月第1版 2008 年 8月第 1次印刷ISBN 978-7-5323-9524-8定价：16.00 元上海市物价局价格审查批准文号：沪价商专（2008）29号全国物价举报电话：12358出版上海世纪出版股份有限公司上 海 科 学 技 术 出 版 社此书如有印、装质量问题，请径向本社调换上海科学技术出版社电话：6 4 0 8 9 8 8 8（试用本）拓 展 型 课 程拓展型课程）试用本）高级中学课本（试用本）上海科学技术出版社拓 展 型 课 程目 录 2.1 化学键和分子间作用力 2.2 晶体化学键和晶体结构2CHEMICAL BOND AND STRUCTUREOF CRYSTAL2237 1.1 原子结构 1.2 元素周期律原子结构与元素周期律1STRUCTURE OF ATOMS ANDPERIODIC LAW OF ELEMENTS213目录1 3.1 溶解平衡 3.2 化学反应中的平衡 3.3 电离平衡 3.4 水的电离和盐类水解化学中的平衡3EQUILIBRIUM IN CHEMISTRY46515763 5.1 非金属单质 5.2 一些非金属化合物 5.3 化工生产非金属元素NONMETALLIC ELEMENTS88941045 4.1 离子互换反应 4.2 氧化还原反应离子互换反应和氧化还原反应IONIC EXCHANGE REACTION ANDREDOX REACTION70764 6.1 金属及其冶炼 6.2 一些金属化合物金属元素METALLIC ELEMENTS1141236目录 2烃的衍生物8DERIVATIVES OF HYDROCARBONS154161170175 8.1 卤代烃 8.2 醇和酚 8.3 醛 8.4 羧酸和酯 7.1 烃的分类和同系物 7.2 烃的命名和同分异构现象 7.3 一些重要的烃类和石油化工烃7HYDROCARBONS132137142 9.1 常见气体的制备和净化 9.2 物质的提纯与分离 9.3 物质的检验 9.4 定量实验 9.5 化学实验方法的探究化学实验探究9EXPLORATION OF CHEMICALEXPERIMENTS188195202209216目录3 元素周期表 化学词汇英中文对照表附录226227目录 41世界是物质的。山川湖海、花草树木、 飞禽走兽， 包括我们人类本身， 都是由各种物质组成的。 如此丰富多彩、 千变万化、 数量庞大的物质， 却仅由一百多种元素的原子通过不同组合和多种结合方式连接而成的。从揭示原子内部结构的奥秘出发，可以较清楚地认识原子结构和各元素性质变化的内在关系。让我们深入到微小的原子内部，认识原子的结构，掌握元素性质随原子核电荷数变化的周期性规律，从而进一步认识我们所处的物质世界，掌握物质变化的规律， 有效且适度地利用自然资源，使我们的生活更加美好。STRUCTURE OF ATOMS AND PERIODIC LAW OF ELEMENTS原子结构与元素周期律1 原子的构成 原子核外电子运动状态 原子核外电子排布 元素周期律0812896-01-ok2011.4.7, 4:09 AMPage 1Adobe PageMaker 6.5C/PPC21.1原子是一种很小的微粒，其直径约为 1 10-10m，肉眼或通过一般的仪器根本无法看见它。原子结构(ATOMIC STRUCTURE)原子的构成 同位素化学史话科学家“看见”了原子1982 年，宾尼（G. Binnig）和罗雷尔（H. Rohrer）发明扫描隧道显微镜， 并用它观察到了在硅晶体表面的原子图像 （图1.1） ， 他们因此荣获1986年度诺贝尔物理学奖。我国科学家于1992年成功地运用自制的扫描隧道显微镜在石墨表面通过操纵原子刻画出了纳米级的“中国”字样（图1.2） 。 图 1.2我国科学家通过扫描隧道显微镜操纵原子刻画的文字图 1.1扫描隧道显微镜下硅晶体表面的原子图像0812896-01-ok2011.4.7, 4:09 AMPage 2Adobe PageMaker 6.5C/PPC3原子是由位于原子中心的原子核和核外电子构成的。 原子很小，原子核比原子还要小得多，直径只有110-15m左右， 体积只占原子体积的千万亿分之一， 而它的质量却几乎等于整个原子的质量。原子核主要由带正电荷的质子和不带电荷的中子构成。每个质子带1个单位正电荷， 所以原子核电荷数等于其核内质子数。原子作为一个整体不显电性。原子核外电子所带负电荷的总电量一定和原子核所带正电荷的电量相等。由于每个电子带一个单位负电荷，所以对原子来说：原子序数=核电荷数= 核内质子数=核外电子数如果以A代表原子的质量数，Z代表原子核内质子数，N代表原子核内中子数，则：质量数（A）= 质子数（Z）+中子数（N）具有相同核电荷数（即质子数）的同一类原子叫做元素。同种元素原子的核电荷数必然相同，但同种元素原子的质量数却不一定相同，这是因为同种元素的原子核的质子数相同， 但中子数不同的缘故。 我们把具有相同质子数不同中子数的原子互称为同位素（isotope） 。* 126C原子质量为1.992 7 10-26 kg，它的为 1.660 6 10-27 kg。* 电子质量与质子质量之比。112表 1.1 构成原子的微粒及其相关性质构成原子的微粒电子原子核质子中子1 个电子带1 个单位负电荷1.672 6 10-271.008 6*11 836电性和电量质量（kg）12相对于6 C 原子的质量*1129.109 5 10-311 个质子带1 个单位正电荷1.007 2不显电性1.674 8 10-27资料库核物理中的一些名称在核物理中，把质子和中子总称为核子。原子核中质子和中子的总数A称为核子数。 质子数和中子数都相同的原子核称为某种核素。0812896-01-ok2011.4.7, 4:09 AMPage 3Adobe PageMaker 6.5C/PPC4在自然界中， 许多元素都有同位素存在， 氢有11H （氕） 、21H（氘） 、31H（氚）三种同位素，其中21H、31H是制造氢弹的材料。碳元素有126C、136C、146C等几种同位素。铀元素有23492U、23592U、23892U等多种同位素， 它们都具有放射性。23592U是制造原子弹的材料和核反应堆的燃料。同一元素的各种同位素，虽然质量数不同，但它们的化学性质几乎完全相同。在自然界中同一元素的各种同位素原子个数的百分数又叫同位素的丰度。人们通过研究发现，不论元素来自何处或以什么形态存在，同种元素的各种同位素的丰度一般为一定值。我们知道，国际上采用126C 原子质量的作为相对原子质量的基准，如果用这个基准来计算质子和中子的相对质量，其结果如表1.1所示，它们的近似值都为1。由于原子的质量近似等于其质子和中子质量之和，所以同位素的相对原子质量近似地等于其质量数。同种元素的不同同位素的相对原子质量是不同的。由于许多元素存在不同的同位素，我们平常说的元素相对原子质量实际上是该元素各种同位素相对原子质量按其丰度计算所得的平均值。例如，氯元素在自然界有3517Cl和3717Cl两种同位素，它们的丰度分别为 75.77% 和 24.23%。两种同位素的相对原子质量分别为34.969和36.966。那么，氯元素的相对原子质量为：34.96975.77%36.96624.23%35.453通常同位素的质量数要比它们的相对原子质量容易得到。如果按该元素的各种同位素的质量数和其丰度计算所得的平均值，就是该元素的近似相对原子质量。例如，若按氯元素的两种同位素的质量数和它们的丰度进行计算，氯元素的近似相对原子质量为：3575.77%3724.23%35.485112练习如果已知某元素有两种同位素，它们的相对原子质量分别为 A 和B，又知它们在自然界的丰度分别为a%和b%。 根据上述信息，试求出该元素的相对原子质量。0812896-01-ok2011.4.7, 4:09 AMPage 4Adobe PageMaker 6.5C/PPC5公路上奔驰的汽车，以及围绕着地球运动的人造卫星， 都可以测定或根据一定的数据计算出它们在某一时刻所在的位置，并描绘出它们的运动轨迹。这是宏观物体运动的特征。原子核外电子是一种微观粒子，质量极小（仅为 9.109 5 10-31 kg） ，它在原子这样大小的空间（直径约为0.1 nm）内做高速运动。微观粒子运动的特点是没有确定的运动轨迹。科学上应用统计的原理，以每一个电子在原子核外空间某处出现机会的多少，来描述原子核外电子运动规律。为直观起见，把电子在原子核外某处出现的机会多少的状况用不同密集程度的小点来表示，就好像电子在原子核周围形成了云雾，故称电子云。如图1.4所示是氢原子电子云的剖面示意图。电子云实际上是一种用统计的方法对原子核外电子出现机会多少的形象化表示。在含有多个电子的原子中，不同电子的运动状态是不原子核外电子运动状态化学史话居里夫人对放射化学的贡献玛丽 居里 （Marie Sklodowska Curie， 18671934，法籍波兰化学、物理学家）是法国科学院第一位女院士，也是放射化学的奠基人之一。1898年，与其丈夫皮埃尔 居里在极其艰苦的条件下， 依靠科学的推测和精巧的实验技术， 他们先发现了元素钍有放射性， 后来在铀矿物中发现了天然放射性元素钋和镭。为了测得镭的相对原子质量， 她与丈夫一起在简陋的实验室里，花了45个月时间，从数吨沥青铀矿渣中提炼出了0.1 g氯化镭，并初步测出镭的相对原子质量为225。居里夫人在放射化学领域的研究不断取得重大成就。 她把一生献给了科学事业，成为第一位两次获得诺贝尔奖的科学家（1903年物理学奖，1911年化学奖） 。 居里夫人一生得到的奖金， 包括诺贝尔奖奖金， 全部用于科研事业和资助贫困学生。图 1.3 居里夫人图 1.4 氢原子电子云的剖面示意图从氢原子电子云剖面示意图中我们发现， 在离核较近的地方小黑点较密， 在离核较远的地方小黑点较稀。 你知道其中小黑点的疏密所表示的意义吗？0812896-01-ok2011.4.7, 4:09 AMPage 5Adobe PageMaker 6.5C/PPC6（二）电子亚层科学研究发现， 同一电子层又可分成一个或几个亚层。电子亚层依次分别用s、p、d、f等符号来表示。第一电子层只有s亚层，第二电子层有s亚层和p亚层，第三电子层有s亚层、p亚层和d亚层，第四电子层则有s亚层、 p亚层、d亚层和f亚层。相同的。我们如何去描述它们的运动状态呢？（一）电子层在多电子的原子中， 电子具有的能量往往是不同的， 它们的运动区域也不相同。能量低的电子通常在离核较近的空间范围内运动，能量高的电子通常在离核较远的空间范围内运动。根据电子的能量差异，以及运动的空间范围离核远近的不同，核外电子分别处于几个不同的电子层（electronic shell） 。电子层的序数用n表示，通常n值越大，电子能量越高。在多电子原子中，同一电子层中处于不同亚层的电子能量按s、p、d、f的顺序递增。由此可见，原子核外电子的能量由所处的电子层和电子亚层共同决定。为了清楚地练习请填写表 1.3：表1.3电子层序数（n）1234电子亚层数电子亚层符号练习请在表 1.2的括号内填写“高” “低”或“远” “近” 。表1.2电子层序数（n）123456电子层符号KLMNOP电子能量（）（）电子离核距离（）（）0812896-01-ok2011.4.7, 4:09 AMPage 6Adobe PageMaker 6.5C/PPC7（四）电子自旋电子在原子核外空间不停运动的同时， 还做自旋运动。电子有两种不同方向的自旋状态，通常我们用向上箭头“” 和向下箭头 “” 来表示这两种不同的自旋状态 （spinstate） 。表示某个电子处于哪个电子层和电子亚层，同时也表示它的能量高低，我们将电子层的序数n标在亚层符号的前面。如处于K层的s亚层电子标为1s；处于L层的s亚层和p亚层电子，标为2s和2p。我们可以排列出不同亚层中电子能量的高低顺序，例如：E4fE4dE4pE4s，E4pE3pE2p。不同亚层中电子运动所形成电子云的形状不相同， s亚层的电子云呈球形，p亚层电子云呈纺锤形。d亚层和f亚层的电子云形状较复杂，在此不作介绍。（三）电子云的伸展方向电子云不仅有确定的形状，而且有一定的伸展方向。s电子云是球形对称的， 在空间各个方向上伸展的程度相同。p电子云如图1.5所示，它的空间运动状态可有三种互相垂直的伸展方向（分别按x轴、y轴和z轴的方向伸展） 。d电子云可有五种伸展方向，f电子云有七种伸展方向。我们把在一定电子层上具有一定形状和一定伸展方向的电子云所占据的空间称为轨道。s、p、d、f四个亚层分别有1、3、5、7个轨道，即s亚层有1个s轨道，p亚层有3个 p轨道，d亚层有5个d轨道，f亚层有7个f轨道。练习请将同一原子的2p、3d、2s、1s、3 p、4f亚层中的电子按其能量由低到高的顺序排列。图 1.5 2p亚层电子云的三种伸展方向当我们要说明一个电子的运动状态时， 你认为必须依次从哪些方面去描述它？其中， 电子的能量和轨道分别由运动状态的哪些方面决定？2px的电子云xyz2pz的电子云xyz2py的电子云xyz请你填写表1.4：根据上表中的数据，讨论电子层序数和电子层中的最多轨道数之间的规律。表1.4电子层序数（n）1234电子亚层符号各亚层中轨道数电子层中最多轨道数0812896-01-ok2011.4.7, 4:09 AMPage 7Adobe PageMaker 6.5C/PPC8科学家在研究原子核外电子排布时发现，在同一轨道中最多容纳两个自旋方向相反的电子。在多电子的原子中，处于同一电子层中同一亚层的不同轨道的电子，其能量是相同的，而处于不同亚层电子的能量是不相同的。在第一至第三电子层中，各亚层中轨道能量由低到高的顺序为：E1sE2sE2pE3sE3p H Br酸性：HClO4 HBrO4热稳定性：HCl HBr酸性：HCl Na （B）酸性：H2SO4 H3PO4（C）热稳定性：NH3 PH3 （D）非金属性：O Z Y X，该规律是（） 。（A）成键时电子数越多，键能越大（B）键长越长，键能越小（C）微粒带电荷越多，键能越大（D）成键时电子对越偏移，键能越大5. 在下列物质中：（A）氨气（B）氯化钡（C）氯化铵（D）干冰（E）苛性钠（F）食盐（G）冰（H）氦气（I）双氧水（J）氢气（K）铝（1）只有非极性键的是。（2）只有离子键的是。（3）只有极性键的是；其中又是非极性分子的是。（4）既有极性键又有非极性键的是 。（5）既有离子键又有极性键的是。（6）无任何化学键的是。（7）上述物质中存在范德华力的是，存在金属键的是。6. 阅读下列短文，理解离子化合物的一些性质：Many familiar substances are ionic compounds. An example is common salt (chloride).Sodium chloride and many other ionic compounds are present in sea-water. Crystals of salt arereadily obtained by the partial evaporation of sea-water in a salt pan.We need to understand the bonding in compounds in order to explain their structure andphysical properties. Ionic compounds:* are crystalline solids with high melting points;* conduct electricity, with decomposition at the electrodes, in aqueous solution or whenthey are molten;* are hard and brittle with crystals that cleave easily; are often soluble in water.0812896-02-OK2011.4.7, 4:10 AMPage 36Adobe PageMaker 6.5C/PPC37晶体(CRYSTAL)2.2晶体是指具有规则的几何外形的固体，它们具有固定的熔点。根据构成晶体的结构微粒及微粒间作用类型的不同，晶体可分成离子晶体、分子晶体、原子晶体和金属晶体等类型。（一）离子晶体晶体的类型图 2.18 氯化钠晶体实物及结构模型在氯化钠晶体中，每个Na+周围有6个Cl-，而每个Cl-周围也有6个Na+，它们之间通过离子键的作用结合，并在空间有规律地排列，形成规则的几何形状。由离子形成的晶体是离子晶体 （ionic crystal） 。 离子晶体由阴阳离子构成，不存在单个的分子，所以其化学式严格地说是表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不是表示分子组成的分子式。你认为氯化钠晶体能导电吗？要使食盐导电需要什么条件， 为什么？练习试描述氯化钠晶体的结构特点。0812896-02-OK2011.4.7, 4:10 AMPage 37Adobe PageMaker 6.5C/PPC38在离子晶体中，由于阴、阳离子间存在较强的离子键，所以离子晶体的结构一般比较稳定，密度较大，且具有较高的熔点、沸点和硬度。如氯化钠的熔点为1 074 K，沸点为1 686 K。（二）分子晶体分子晶体（molecular crystal）的基本结构微粒是分子，如干冰是一种典型的分子晶体，其基本结构微粒是 CO2分子，CO2分子间通过范德华力相互结合。形成分子晶体的物质类别较多，所有稀有气体元素单质、大多数非金属单质和大多数共价化合物形成的晶体都是分子晶体， 如Xe、 S、 P4（白磷） 、 I2、 H2O、 H3PO4、 CH3COOH、C10H8（萘）等。由于范德华力很弱，所以分子晶体的熔点较低，硬度较小。如Xe 的熔点为161.2 K。请说出你所认识的干冰的晶体有哪些结构特点。图 2.19 干冰的晶体结构模型图 2.20 美丽的雪花晶体（三）原子晶体在原子晶体（atomic crystal）中，我们常以金刚石作为研究对象来说明原子晶体的结构特点。 在金刚石晶体中， 每个碳原子以共价键跟另外4个碳原子结合， 键长为0.155 nm。同一碳原子形成的4个共价键中， 任意两个键之间的键角为109 28 ，5个碳原子形成一个正四面体结构。金刚石中每个碳原子位于正四面体的中心， 跟它成键的4个碳原子位于正四面体的顶点，这种正四面体向空间方向发展，构成一种坚实的、彼此连接的空间网状结构。原子晶体由原子构成，原子间以强烈的共价键结合，0812896-02-OK2011.4.7, 4:10 AMPage 38Adobe PageMaker 6.5C/PPC39图 2.23 镶有金刚石的钻头及石油钻井平台（四）金属晶体金属晶体（metallic crystal）由金属离子和自由电子构成，金属离子间通过自由电子的作用相互结合在一起，自由电子可以在整个晶体里作自由移动。由于金属晶体的这一结构特点， 金属具有一些特殊的物理性质， 如导电性、 导热性、延展性等。此外，金属晶体还具有金属光泽。当可见光照射到金属晶体的表面时，晶体中的自由电子可以吸收光能而呈能量较高状态。这种状态不稳定，电子又可以将吸收的各种波长的光， 大部分辐射出来， 回到能量较低的状态， 这是金属晶体具有金属光泽的原因。图 2.24 河南安阳出土的商代青铜器司母戊鼎图 2.25 切割金属钠因而其熔点、沸点很高，硬度很大。如金刚石的熔点高达3 823 K， 沸点为5 100 K， 金刚石还是自然界中最硬的物质。图 2.21 我国最大的天然金刚石晶体常林钻石图 2.22 金刚石晶体结构模型你能说出金刚石晶体与氯化钠晶体、 二氧化碳晶体在熔点、 硬度上有什么差别吗？说明造成这种差别的原因。常见的原子晶体有金刚石、硅晶体、二氧化硅晶体和碳化硅（SiC）晶体等。它们被广泛应用于光学研究、地质勘探、石油钻井及各种加工工具的制造。0812896-02-OK2011.4.7, 4:10 AMPage 39Adobe PageMaker 6.5C/PPC40你能列举出一些金属在工农业生产、国防、科学技术及生活中实际应用的例子吗？图 2.26 硅晶体已知碳化硅的晶体结构跟金刚石和硅晶体相似， 其中碳原子和硅原子交替排列。 试根据碳化硅晶体的这一结构特点，推断碳化硅、 金刚石、 硅晶体三者熔点由低到高的顺序。（一）硅晶体硅晶体（silicon crystal）跟金刚石具有相似的晶体结构， 也是一种原子晶体， 1个硅原子与4个硅原子以共价键结合， 5个硅原子形成正四面体结构。 这个正四面体向空间方向发展，形成空间网状晶体。硅晶体中硅硅键的键长为0.234 nm，比金刚石中碳碳键的键长长。由于硅晶体跟金刚石的晶体结构相似，因而它们具有相似的物理性质，晶体硅具有很高的熔点（1 683 K） ， 晶体硬而脆。硅晶体是一种优良的半导体材料，它在现代高科技领域有着十分广泛的用途，如超大规模集成电路等。（二）石墨石墨晶体 （graphite crystal） 呈层状结构。 每一层内， 每个碳原子跟3个碳原子以共价键相结合， 碳原子之间排列成六边形，一个个六边形排列成平面网状结构。在层与层之间，相邻碳原子以范德华力结合。几种晶体的空间构型由于不同金属晶体中，金属键的强弱差异非常显著，因而其熔点和硬度的差异很大。如汞的熔点低于室温(234.1 K） ，而钨的熔点却高达 (3 688 20）K。金的延展性金的延展性特别好，很容易被拉成线密度为510-4 g/m的金丝或打成厚度为110-8 m的半透明的金箔。资料库试对分子晶体、离子晶体、原子晶体和金属晶体的结构和物理性质进行归纳比较，并填写表 2.12： 晶体类型分子晶体离子晶体原子晶体 金属晶体 基本结构微粒 微粒间作用熔点 物理性质硬度 特点导电性 典型物质表2.120812896-02-OK2011.4.7, 4:10 AMPage 40Adobe PageMaker 6.5C/PPC41图 2.27 石墨晶体结构示意图石墨是一种灰黑色不透明晶体，有金属光泽，非常难熔， 质软有润滑性。 由于石墨中每个碳原子只有3个价电子形成共价键， 还有1个价电子可在层内自由移动， 故石墨是电的良导体。石墨可用作原子核反应堆的慢化剂、火箭发动机喷管和电极材料等。化学史话科学家发现了碳的第三种同素异形体富勒烯1985年，科学家克罗托（SHWKroto） 、斯莫利（RESmalley）和柯尔（RFCurl）在研究太空深处的碳元素时，发现有一种碳分子由60个碳原子组成。它的对称性极高，其分子模型与那个已在绿茵场滚动了多年、由 12 块黑色五边形与 20块白色六边形拼合而成的足球竟然毫无二致。因此， 当斯莫利等人打电话给美国数学会主席告知这一信息时， 这位主席竟惊讶地说： “你们发现的是一个足球啊！”克罗托在英国自然杂志发表第一篇关于C60论文时，索性就用一张安放在草坪上的足球照片作为C60的分子模型。这种碳分子被称为巴基球。 巴基球又叫富勒烯， 也称足球烯， 是继石墨、金刚石之后发现的纯碳的第三种独立形态。按理说，人们早就该发现C60了。它在蜡烛烟黑中，在烟囱灰里就有。 然而几十年来， 成千上万的化学家都与它失之交臂。 克罗托、 斯莫利和柯尔因这一发现， 荣获1996年度诺贝尔化学奖。图 2.28 C60分子结构示意图0812896-02-OK2011.4.7, 4:10 AMPage 41Adobe PageMaker 6.5C/PPC421下列各组物质各自形成的晶体，均属于分子晶体的化合物是（） 。（A）NH3、HD、C10H8（B）PCl3、CO2、H2SO4（C）SO2、SiO2、P2O5（D）CCl4、Na2S、H2O22下列物质不属于合金的是（） 。（A）硬铝（B）黄铜（C）钢铁（D）汞3美国科学杂志报道，在40 GPa高压下，用激光加热到1 800 K，人们成功制得了类似SiO2结构的原子晶体干冰。下列有关的推断中，错误的是（） 。（A）原子晶体干冰有很高的熔点（B）原子晶体干冰不可用作致冷材料（C）原子晶体干冰硬度大，可用作耐磨材料（D）原子晶体干冰中每个碳原子形成 2 个碳氧双键课堂练习2.2图 2.30 人造水晶晶体（三）二氧化硅晶体二氧化硅晶体 （silicon dioxide crystal） 是一种原子晶体，晶体内 1 个氧原子跟2 个硅原子以共价键相结合，而1个硅原子跟4个氧原子结合形成正四面体结构， 其中硅原子在正四面体中心，氧原子在正四面体的顶点。这个正四面体向空间发展，形成空间网状结构。二氧化硅是一种高熔点、 高沸点、 高硬度物质。 自然界存在的二氧化硅晶体通常叫石英，大而透明的石英晶体也叫水晶， 含微量杂质而呈紫色的叫紫水晶， 浅黄、 金黄和褐色的叫烟水晶。二氧化硅是制造玻璃、光导纤维的原料，具有压电性的单晶石英可制作超声波元件等。图 2.29 二氧化硅（白硅石）晶体结构示意图OSi0812896-02-OK2011.4.7, 4:10 AMPage 42Adobe PageMaker 6.5C/PPC434表 2.13 中数据是对应物质的熔点：据此作出下列判断中错误的是（） 。（A）铝化合物的晶体中既有离子晶体，又有分子晶体（B）同主族元素的氧化物可形成不同类型的晶体（C）表中形成分子晶体的物质只有两种（D）同周期不同主族的氧化物可形成相同类型的晶体5碘晶体升华时，下列所述内容发生变化的是（） 。（A）分子内化学键（B）分子间的作用力（C）分子内共价键的键能（D）分子内共价键的键长6下列关于化学键的各种说法中，正确的是（） 。（A）在离子晶体里，只存在离子键（B）共价化合物里，一定不存在离子键（C）非极性键只存在于双原子的单质分子里（D）由不同元素组成的多原子分子里，一定只存在极性键表2.13物质熔点（）Na2O920NaCl801AlF31 291AlCl3190*BCl3 107Al2O32 072CO2 57SiO21 723在 2.5 105 Pa条件下测定0812896-02-OK2011.4.7, 4:10 AMPage 43Adobe PageMaker 6.5C/PPC44小结3. 阅读下列短文，理解金属键的形成原理。A simplified model of metallic bonding is adequate for our purposes. In a metallic lattice, theatoms lose their outer-shell electrons to become positive ions. The outer-shell electrons occupy newenergy levels, which extend throughout the metal lattice. The bonding is often described as a “sea”of mobile electrons surrounding a lattice of positive ions. The lattice is held together by the strongattractive forces between the mobile electrons and the positive ions.1. 物质中微粒间的相互作用。2. 晶体。晶体类型 结构微粒微粒间作用典型实例物理性质分子晶体分子范德华力(氢键)干冰熔点较低、硬度较小离子晶体 阴、阳离子离子键氯化钠晶体熔点较高、硬度较大原子晶体原子共价键金刚石熔点高、硬度大金属晶体 金属阳离子、金属键铝具有导电性、导热性、自由电子延展性作用的类型产生作用的微粒作用原理阴、阳离子强烈的静电作用原子形成共用电子对金属离子、自由电子金属离子间通过自由电子产生强烈的相互作用分子存在于分子间的相互作用水分子等微粒静电作用化学键作用力分子间表2.14表2.15离子键共价键金属键范德华力氢键0812896-02-OK2011.4.7, 4:10 AMPage 44Adobe PageMaker 6.5C/PPC45 溶解平衡 化学反应中的平衡 电离平衡 水的电离和盐类的水解平衡是普遍存在的，化学中也存在着各种平衡，如我们已经学过的溶解平衡、 电离平衡等。 本章将进一步对化学中存在的各种平衡进行探讨和研究，了解平衡在生产、科技、生活中的应用。学习过程中要注意各种平衡的内在联系，使我们能较好理解和掌握化学平衡的一些普遍的规律。还要注意平衡是有条件的， 相对的， 而不平衡则是绝对的。EQUILIBRIUM IN CHEMISTRY3化学中的平衡46温度对固体溶解度的影响1. 室温下， 在一支试管里加入约5 mL水，然后加入硝酸钾固体，每次1 g，加3次。每次加入后振荡片刻，观察现象。2. 对试管进行加热，至硝酸钾全部溶解。3. 然后放入冰水中冷却，观察现象。4. 再加入10 mL水，振荡。我们可以看到，在一定量的水中硝酸钾的溶解是有限的， 在一定温度下达到饱和， 也就是达到了溶解平衡。 当温度升高， 平衡向溶解方向移动；当温度降低， 平衡向结晶方向移动；增加溶剂，平衡又向溶解方向移动。课堂实验3.1溶解平衡(EQUILIBRIUM OF SOLUTION)固体物质溶于水时， 有溶解和结晶两个相反的过程。 当溶解的速率大于结晶的速率时，溶质就逐渐溶解;当溶解的速率小于结晶的速率时，溶质就结晶出来。当溶解的速率等于结晶的速率时， 固体溶质不再减少，也不再增加，就达到了溶解平衡。让我们通过实验来探究一下溶解与结晶的过程，以及外界因素对溶解平衡的影响。溶解过程中的动态平衡图 3.2 结晶图 3.1 溶解溶剂微粒溶质微粒溶剂微粒溶质微粒图 3.3 硝酸钾的溶解加热水冰水471. 怎样用实验的方法来证明溶解平衡是一个动态平衡？提示：2. 怎样用平衡理论解释碳酸钙和盐酸反应生成二氧化碳？提示： CaCO3(s)Ca2+CO32- 2H+CO32-H2OCO23. 难溶的氯化银在水中也存在着溶解平衡：AgCl(s)Ag+Cl-怎样用实验证明溶液中可以同时存在着少量的 Ag和Cl- ？温度对气体溶解度的影响1取少量浓氨水，加热。2在试管口放一张湿润的红色石蕊试纸，观察现象。课堂实验图 3.4 加热浓氨水湿润的红色石蕊试纸浓氨水常温下， 氨气极易溶于水。 当温度升高， 氨气的溶解度减小， 平衡发生了移动， 氨气就从水中逸出。 实验室常用加热浓氨水的方法来得到氨气。图 3.5 胆矾在硫酸铜饱和溶液中的变化饱和硫酸铜溶液不规则外形的硫酸铜晶体几天后图 3.7 氯化银在水中的溶解平衡硝酸银浓溶液硝酸银浓溶液氯化银滤液过滤氯化钠浓溶液完全反应图 3.6 碳酸钙在盐酸中的反应碳酸钙盐酸48能溶解气体的金属钯和铂银白色的钯(Palladium)和铂(Platinum)， 它们的化学性质稳定， 在空气中不易被氧化，然而它们却是抓气体的“能手” 。据试验，在常温下钯片能吸收比它体积大700倍的氢气。 钯不仅能吸收氢气， 还能吸收氧气、 氮气、 乙烯等许多气体。另据测定， 粉末状的铂在常温下溶解氢气的能力虽然比钯差一些， 但是溶解氧气的能力却比钯强。X射线研究表明，当氢气溶解到钯中以后，钯的晶格就胀大了，当钯中的氢气浓度大到某一程度， 钯的晶格会转变成另一种更疏松的形式， 可见钯的这种性质与它的结构是有关的。根据钯和铂的这一奇妙的性质， 它们在化学工业上常用作催化剂。 例如， 在钯的催化下，液态的油脂可以加氢变成固态；在铂粉的催化下，常温时氢、氧就会爆炸发生化合。目前，虽然还没有彻底弄清钯和铂的催化原理，但是，人们认为这与它们能大量溶解气体的性质有关。 因为大量溶解了气体， 等于把气体浓缩了，这样就增加了气体分子相互发生碰撞进行反应的机会。资料库将某些溶液蒸发浓缩， 到一定程度就会有晶体析出。 这个使溶质从溶液中析出的过程，称为结晶(crystallization)。不饱和溶液 蒸发溶剂 饱和溶液 蒸发溶剂 晶体析出由此可见， 在一定温度下使饱和溶液中的溶剂量减少，使平衡向结晶方向移动，就会有晶体析出。此时溶液仍为饱和溶液(saturated solution)。结晶和重结晶49无水硫酸铜的变色在硫酸铜饱和溶液中加入少量无水硫酸铜粉末，振荡后静止，观察现象。课堂实验如果改变饱和溶液的温度，平衡也会发生移动。通常降低温度会使固体物质的溶解度减小，使平衡向结晶方向移动，就会有晶体析出。例如：不饱和KNO3溶液 降低温度 饱和KNO3溶液 降低温度 有KNO3晶体析出有些物质的溶解度随温度的影响不明显，如氯化钠。当两种或多种溶质在一种溶剂中的溶解度不同，可以用结晶的方法进行分离和提纯。使结晶出来的晶体溶在适当的溶剂里，再经过加热、蒸发、冷却等步骤重新得到晶体，这一过程称为重结晶。重结晶常用于精制晶体。图 3.8 将无水硫酸铜放入硫酸铜饱和溶液中硫酸铜饱和溶液无水硫酸铜粉末1上述实验中，为什么固体由白色变成了蓝色？2固体的量有何变化？为什么？图 3.9 KNO3、NaCl 的溶解度曲线KNO3NaClt（）OS（g/100g水）50用重结晶的方法除去硝酸钾中少量的氯化钠在硝酸钾固体中混有少量氯化钠，如何用实验的方法提纯硝酸钾呢？实验设计如下：KNO3固体(混有少量NaCl）热的浓溶液溶液中析出晶体 晶体(还混有极少量NaCl） 热的浓溶液 溶液中析出晶体 KNO3晶体请根据以上实验设计方案进行实验，并完成实验报告。课堂实验1用大量的沉淀剂能否从溶液中把一种离子完全除净？为什么？2在水中加入一定量的氢氧化钙固体，待充分溶解后达到平衡：Ca(OH)2（s）Ca2+2OH-当分别加入氧化钙固体，水，氯化铵，氯化钙，氢氧化钠固体时，试判断氢氧化钙的量是增多，减少，还是不变？3重金属在水中既能以化合物的形态存在，也能以离子形态存在。由于重金属化合物溶解度很小，往往沉积于水底。又由于重金属离子带正电荷，在水中易被带负电荷的土壤胶粒所吸附，大多数会很快沉降下来。因此，重金属一般都富集在排水口下游一定范围的底泥中，成为一个长期的次生污染源。一般污染物，在汛期水量的稀释下，其浓度是降低的，而重金属污染物却并不降低，甚至是升高的，试用溶解平衡等知识解释。4重结晶的主要目的是什么？在操作中要注意些什么？课堂练习3.1冷却加适量水溶解加热过滤再加适量水溶解加热冷却过滤1为什么该实验中冷却热的饱和溶液时，析出的晶体主要是硝酸钾？用平衡移动的观点加以说明。2为什么还要重结晶？3怎样除去氯化钠中少量的硝酸钾？513.2化学反应中的平衡(EQUILIBRIUM IN CHEMICAL REACTIONS)我们用化学反应速率(chemical reaction rate)来定量表示化学反应的快慢。通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示，实际是指一段时间内的平均反应速率。 用不同的反应物或生成物来表示的化学反应速率，大小可能不一样，它们的比值等于化学方程式中的化学计量数之比，但都表示相同的化学反应速率。影响化学反应速率的因素很多，有温度、浓度、压强、催化剂、固体颗粒大小、光、电、超声波等等。