1、化学普 通 高 中 教 科 书化学普通高中教科书物质结构与性质物质结构与性质选择性必修2选择性必修 2HUAXUEPUTONG GAOZHONG JIAOKESHU绿 色 印 刷 产 品 绿 色 印 刷 产 品 定价：元人教教材封面 高中 封面（最终版）化学 选择2定稿.indd 1人教教材封面 高中 封面（最终版）化学 选择2定稿.indd 12020/6/1 下午1:522020/6/1 下午1:52物质结构与性质选择性必修 2普通高中教科书化学北京人民教育出版社 课程教材研究所化 学 课 程 教 材 研 究 开 发 中 心编著普通高中教科书 化学 选择性必修 2 物质结构与性质人民教育出
2、版社 课程教材研究所化 学 课 程 教 材 研 究 开 发 中 心 编著出网版（北京市海淀区中关村南大街 17 号院 1 号楼 邮编：100081）址 http:/ 版权所有未经许可不得采用任何方式擅自复制或使用本产品任何部分违者必究如发现内容质量问题，请登录中小学教材意见反馈平台：如发现印、装质量问题，影响阅读，请与 联系调换。电话：-总 主 编：王 晶 郑长龙本册主编：吴国庆 李 俊编写人员：吴国庆 李 俊责任编辑：李 俊美术编辑：李宏庆目录引言2第一章原子结构与性质5第一节原子结构 6第二节原子结构与元素的性质 18整理与提升 30第二章分子结构与性质33第一节共价键 34第二节分子的空
3、间结构 41第三节分子结构与物质的性质 52整理与提升 64第三章晶体结构与性质67第一节物质的聚集状态与晶体的常识 68第二节分子晶体与共价晶体 78第三节金属晶体与离子晶体 86第四节配合物与超分子 95整理与提升 101实验活动 简单配合物的形成 104附录 名词索引105元素周期表 ATPH+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+?ATP?23CCCCC?3?+?2引言化学研究的是构成宏观物体的物质。对物质的研究可以分为物质的组成与结构、物质的性质与变化两个方面。物质的这两个方面是一种什么关系呢？是物质的组成与结构决定了物质
4、的性质与变化，还是物质的性质与变化决定了物质的组成与结构？你可能感到这个问题很可笑，是不必问的，当然是物质的组成与结构决定了物质的性质与变化。然而，人类并不是从一开始就认识到这一点的，而且，时至今日，仍有人认为物质的性质与变化决定了物质的组成与结构。古希腊曾盛行一种叫做“原性论”的哲学，把世界万物的本原归结为四种基本性质冷、热、干、湿；它们两两结合，便形成四种基本元素土、水、气、火；四种元素再按不同比例结合，便得到世间万物。可见，原性论认为物质的性质与变化决定了物质的组成与结构。而今，人们已经搞清楚了，物质的组成与结构决定了物质的性质与变化；物质性质的改变是物质的组成与结构发生了变化的结果。那
5、么，物质的组成与结构如何决定物质的性质与变化呢？首先你会想到：物质的元素组成决定了物质的性质。例子举不胜举呀！铁易生锈，真金却不怕火炼；钠与氯反应，钠失电子，氯得电子，不会相反；氟、氯、溴、碘性质相似，因都能成盐而总称卤素；锂、钠、钾、铷、铯性质也相似，因氢氧化物都是强碱而总称碱金属为什么不同元素有不同性质？为什么有的元素性质相似？归根结底，是它们的原子结构不同或相似。原子结构如何决定元素的性质？这正是本书第一章要跟你和你的同学们在化学（必修）的基础上继续深入讨论的。引言引言3在通常条件下，除了稀有气体，所有其他元素的原子总是跟同种或异种原子结合而存在，于是有了分子。你或许能不假思索地举出许多
6、例子说明分子的组成决定了物质的性质：O2和O3是同素异形体，空气中的O2是我们须臾不能离开的，而空气里的O3却不应多于1.2 mg/L，否则有害；CO易燃，CO2却能灭火有的分子组成相同，却有不同的性质。例如，C2H6O有两种不同的结构（如图1）乙醇（CH3CH2OH）和二甲醚（H3COCH3），前者与水互溶而后者不能。像乙醇和二甲醚这样的组成相同而结构不同的物质被称为同分异构体。同分异构体的存在说明，分子的结构也是决定物质性质的重要因素。有时，分子组成完全不同，却由于有类似的结构而有某些相近的性质，下面是一个例子：1933年，多马克（G.Domagk，18951964）将第一种磺胺药对氨基苯
7、磺酰胺应用于医学，因此而荣获1939年诺贝尔生理学或医学奖。过了许多年，生物化学家才搞清楚，磺胺药之所以能杀菌，是由于磺胺药在结构上类似于细菌必需的营养物对氨基苯甲酸，细菌误将磺胺药当作对氨基苯甲酸，才被杀死。请看一看如图2所示的分子结构，对氨基苯磺酰胺和对氨基苯甲酸的结构相似！在这里，我们不应当忘记化学家的贡献，若化学家没有合成对氨基苯磺酰胺（1908年），哪会有磺胺药？后来化学家还合成了许多不同结构的磺胺药，形成一个磺胺药大家族。21世纪化学的重要课题之一是模拟生物体中酶的结构，通过分子设计，创造与酶的结构相似从而具有酶的性质的物质。我们在第二章将讨论如何在必修课程的基础上继续深入认识分子
8、的结构与性质。晶体结构是决定物质性质的又一个重要因素。最典型的例子莫过于金刚石与石墨。如果你不学化学，无论如何不会想到珍贵坚硬的金刚石和价廉柔软的石墨竟然都是碳的单质！它们的性质为什么不同？是由于金刚石和石墨的晶体结构不同。组成相同而晶体结构不同的物质比比皆是。图2 对氨基苯磺酰胺和对氨基苯甲酸图1 乙醇和二甲醚（图中原子：黑C；灰H；红O）（图 中 原 子：黑 C；灰 H；蓝N；红O；黄S）4引言或许你看不懂这些图，不要紧！本书第三章将在必修课程的基础上使你初步学会如何考察晶体的结构，初步认识晶体的结构与性质的关系。物质世界的神奇莫测，常常超乎人们的想象。学了本书，也许能使你想象的翅膀变得更
9、有力吧。另一个例子是：贝壳的无机成分主要是CaCO3，而贝壳有外层和内层之分，分别是两种晶体结构不同的碳酸钙，外壳叫方解石，内层叫霰石，各有各的功能方解石因坚硬而起保护作用，霰石因光滑而使软体自由移动。图3是鲍鱼及其剖面图，图中标出了它的两层不同结构的壳。霰石的晶体结构图方解石的晶体结构图图4 霰石和方解石的晶体结构你或许可以从如图4所示的晶体结构中看出，霰石与方解石的晶体结构是不同的。图3 鲍鱼及其剖面示意图?OCCaOCCa第一章原子结构与性质 原子结构 原子结构与元素的性质“原子”一词源自古希腊语“ATOM”，是不可再分的意思。古希腊哲学家假想原子是世间万物最小的粒子。19世纪初，英国人
10、道尔顿创立了近代原子学说，假设原子是化学元素的最小粒子，每一种元素有一种原子。20世纪初，人们终于认识到原子不是最小的粒子，它有复杂的结构。对原子结构的认识为元素周期律找到了理论根据。原子的基本性质，如原子半径、电离能和电负性等都与原子结构密切相关，因而也呈现周期性变化。扫描隧道显微镜的探测器（碳纳米管）上的有机分子（吡啶）探针正在检出原子存储的信息。在金刚石表面上排列氢原子（灰）和氟原子（绿），可大大提高信息存储量。6第一章 原子结构与性质第一节原子结构图1-1 玻尔（N.Bohr，18851962）1869年，俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律。半个世纪后的1920年，丹麦科学家玻尔在他提
11、出的氢原子模型（1913年）基础上，提出构造原理，即从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入原子核外“壳层”的顺序，由此开启了用原子结构解释元素周期律的篇章。5年后，玻尔的“壳层”落实为“能层”与“能级”，厘清了核外电子的可能状态，复杂的原子光谱得以诠释。到1936年，德国科学家马德隆发表了以原子光谱事实为依据的完整的构造原理。一、能层与能级核外电子按能量不同分成能层。电子的能层由内向外排序，其序号、符号以及所能容纳的最多电子数如下：能 层一 二三四五六七符 号K LMNOPQ最多电子数281832507298能层越高，电子的能量越高，能量的高低顺序为E(K)E(L)E(M)E(N)E(O)E(
12、P)E(Q)。同一能层的电子，还被分成不同能级。能级的符号和所能容纳的最多电子数如下：原子结构 atomic structure 电子 electron 能量 energy能层 shell能级 level能 层K LMNO能 级1s 2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p最多电子数226261026101426第一节 原子结构7任一能层的能级总是从能级开始，能级数等于该能层序数，即第一能层只有1个能级（1s），第二能层有2个能级（2s和2p），第三能层有3个能级（3s、3p和3d），依次类推。能级的字母代号总是按s、p、d、f排序的，字母前的数字是它们所处的能层序数，它们可容纳的最多电子
13、数依次为自然数中的奇数序列1，3，5，7的2倍。多电子原子中，同一能层各能级的能量顺序如下：E(ns)E(np)E(nd)B.原子半径：C.电负性：D.最高正化合价：6.在核电荷数为25的Mn的价层电子排布中，处于基态的是（）。A.4s3d B.4s3d C.4s3d D.4s3d7.、三种主族元素的原子，其最外层电子排布分别为ns1、3s23p2和2s22p4，由这三种元素组成的化合物的化学式可能是（）。A.XYZ2 B.X2YZ3 C.X2YZ2 D.XYZ38.2017年5月9 日，我国正式向社会发布113号、115号、117号、118号元素的中文名称，至此，全部完成了1118号元素的中
14、文命名。已知115号元素的中文名为“镆”，它有多种原子，如Mc、Mc等。下列说法中，正确的是（）。AMc和Mc的化学性质几乎相同BMc位于周期表的第七周期第A族C在镆原子中，最后填入电子的轨道能级符号是f，故Mc位于周期表中的f区D在周期表中，假设第八周期按照现有规则填满，则115号元素正下方将是147号元素9.在第四周期中，未成对电子数最多的元素是 （填元素符号）。（1）它位于 族，属于 区。（2）它的核外电子排布式是 ，价层电子的轨道表示式为 。（3）它有 个能层，个能级。（4）价层电子排布式的特点是 。复习与提高32第一章 原子结构与性质10.请完成下列空白：表示方法FeFe3+原子（或
15、离子）结构示意图电子排布式轨道表示式铁元素位于元素周期表的第 周期第 族，属于 区。11.Mn与Fe两元素的部分电离能数据如下表所示，比较两元素的I2、I3可知，气态Mn2再失去一个电子比气态Fe2再失去一个电子更难。对此，你的解释是 。12.请解释钾与钠产生焰色及焰色不同的原因。13.（1）完成下列关于磷与硫的比较（用“”或“。B、C、D、E 4种元素的第一电离能：。（2）下表是AF元素中某种元素的部分电离能，由此可判断该元素是 。元素电离能/（kJmol-1）I1I2I3I4I5某种元素5781 8172 74511 57514 830（3）F元素位于周期表的 区，此区元素的价电子层结构特
16、点是 。元 素MnFe电离能(kJmol-1)I1717759I21 5091 561I33 2482 957第二章分子结构与性质 共价键 分子的空间结构 分子结构与物质的性质分子由原子构成。在通常的温度和压强等条件下，只有极少数物质的分子是由单个原子构成的，如稀有气体和汞蒸气等，属于单原子分子。绝大多数物质的分子是由多个原子相互结合构成的，如氧气、水、氨、甲烷等。有的物质的分子是由许许多多组成较简单的单体聚合而成的高分子（又称聚合物），如蛋白质、淀粉、塑料、橡胶、植物纤维、合成纤维等。而许多固体，即使取很小一粒，仍包含成万上亿个原子或离子构成一个整体，属于“巨分子”，如金刚石、金属单质等。早在19世纪中叶，化学家就已经把分子中原子之间的相互作用形象地称作化学键。20世纪初，在原子结构理论的基础上，建立了化学键的电子理论。共价键是现代化学键理论的核心。分子的空间结构和分子之间的作用力是理解分子结构与性质关系的重要内容。ATPH+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+?ATP?CCCCCATP是嵌在细胞线粒体膜上的“ATP合成
