普通高中课程标准实验教科书 化学巴 必修 人民教育出版社课程教材研究所编著 化学课程教材研究开发中心 人八A社
目录 第一章物质结构元素周期律 2 第一节元素周期表 4 第二节元素周期律 13 第三节化学键 21 归纳与整理 26 第二章化学反应与能量 30 第一节化学能与热能 32 第二节化学能与电能 39 第三节化学反应的速率和限度 47 归纳与整理 55 第三章有机化合物 58 第一节最简单的有机化合物——甲烷 60 第二节来自石油和煤的两种基本化工原料 66 第三节生活中两种常见的有机物 73 第四节基本营养物质 78 归纳与整理 84 第四章化学与自然资源的开发利用 86 第一节开发利用金属矿物和海水资源 88 第二节资源综合利用环境保护 95 归纳与整理 104 结束语 108 附录1相对原子质量表 110 附录11部分酸、碱和盐的溶解性表(20℃) 111 附录Ⅲ一些常见元素中英文名称对照表 112 元素周期表
9012 Be 3 4 5 8 I Na 2431 Mg IIB IVB VB VIB VIIB K 2ca“sc 22Ti 送V 2cr“2Mn 器Fe 3Rb”Sr 39Y20Zr41Nb Mo 43 Tc 4Ru 57LA 22Hf73Ta74 75 Re Os 108 Hs 第一章 物质结构元素周期律 丰富多彩的物质世界是由一百多种元素组成的,这些元素有着 不同的性质,如有的元素性质活泼,可以与其他元素形成化合物, 有的元素性质不活泼,不易与其他元素形成化合物,等等。面对这 么多不同的元素,我们怎样才能更好地认识它们呢?
日C“N“F■BNe 12 B B ZeaL si=P=s当C■Ar Cu630Zn 3i Ga 733As4Se35B■Kr Ag""49I Sn51Sb52Te 【wXe ○ Au280Hg"1T1=PbBi留03AR R 比利时布鲁塞尔市标志性建筑之一—原子球塔
1元素周期表率 、元素周期表 1869年,俄国化学家门捷列夫将元素按照相对原子 质量由小到大依次排列,并将化学性质相似的元素放在一元素周期表 periodic table 个纵行,制出了第一张元素周期表,揭示了化学元素间的 of elements 内在联系,使其构成了一个完整的体系,成为化学发展史 上的重要里程碑之 随着化学科学的不断发展,元素周期表中为未知元 素留下的空位先后被填满,周期表的形式也变得更加完 美。当原子结构的奥秘被发现以后,元素周期表中元素 的排序依据由相对原子质量改为原子的核电荷数,周期 表也逐渐演变成我们常用的这种形式。 按照元素在周期表中的顺序给元素编号,得到原子 序数。在发现原子的组成及结构之后,人们发现,原子 序数与元素的原子结构之间存在着如下关系: 原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数 在周期表中,把电子层数目相同的元素,按原子序 图1-1门捷列夫 数递增的顺序从左到右排成横行,再把不同横行中最外 H. Meneer183-190 电子数 H 11A LieBe 过渡元索 律金属 s B sO 9F Ne 碳氮氧 氖 6949012 108112014016001902018 13 Al 4 Si is P 6S CI Is Ar 钠镁 硫氯氢 2292431 26062800X973206354595 K Ca a Se a Ti av 24 Cr as Mn 2 Fe 27 Co as Ni Cu so Zn Ga Ge J As s Se BrKr 钾钙钪钛钒铬锰铁钻镍铜钟砷硒溴氮 91040084%64787909452005494558589358665565416727617498%7998和 n Rb3 Sr m Y a Zr at Nba Mo as Te a Ru as Rh as Pd n Agla Cd ao In sa Sn s Sb a Te sI sX 锶钇锯留得钉铑钯银锅钢锡锑碘氙 85478289912292919594810.11029106491Au487m2x161291313 s Cs s Ba 5-71 72 Hf 73 Ta 74 w s Re 76 Os 7 Ir n Pt 79 Au sa Hg a n s: Pb s Bi Po ss At ss Rn 6铯 给钨锇皱铂金求轮铅铋钋砹氧 1329133系1ns9a18621921922195119702062044202200m2|m022 R 镀·镖·论 z23) 226 RK n61)nz n66 n4 im nss)psn um pas 图1-2元素周期表 4第一章物质结构元素周期律
层电子数相同的元素,按电子层数递增的顺序由上而下排成纵行 元素周期表有7个横行,叫做周期。每一周期中元素 的电子层数相同,从左到右原子序数递增,周期的序数就原子序数 atomic number 是该周期元素具有的电子层数。第一周期最短,只有两种周期 period 元素,第二、三周期各有8种元素,称为短周期;其他周族 group 期均为长周期。 周期表有18个纵行。除第8、9、10三个纵行叫做第Ⅷ族外,其余每个纵行各为一 族。族有主族和副族之分。在周期表中,主族元素的族序数后标A,副族元素的族序数后 标B①。最外层电子数为8的元素化学性质不活泼,通常很难与其他物质发生化学反应, 把它们的化合价定为0,因而叫做0族②。 在周期表中有些族的元素还有一些特别的名称。例如: 第IA族(除氢):碱金属元素 第ⅦA族:卤族元素 0族:稀有气体元素 二、元素的性质与原子结构 1.碱金属元素 制学究 1.查阅元素周期表中的有关信息,填写下表。 元素元素核电原子结构最外层电子原子半径③ 名称符号荷数示意图电子数层数 nn 锂 152 钠 0.186 碱 金钾 0.227 兀 素物 0.248 铯 ①1989年, IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)建议用1~18列替代原主族、副族等 ②第一周期只有两种元素,其中的(He)最外层电子数为2,化学性质不活泼,化合价定为0.也属于0族, ③金属的原子半径指固态金属单质里2个邻近原子核间距离的一半。 第一节元素周期表5
通过观察碱金属的原子结构示意图,你能发现碱金属 元素的原子结构有什么共同之处吗? 2.实验① (1)将一干燥的坩埚加热,同时取一小块钾,擦干表 面的煤油后,迅速投到热坩埚中(如图1-3),观察现象。 回忆钠与氧气的反应,进行对比。 (2)在培养皿中放入一些水,然后取绿豆大的钾,用 滤纸吸干表面的煤油,投入培养皿中,观察现象。回忆钠 与水的反应,进行对比。 图1-3钾在空气中燃烧 图14钾与水反应 图1-5钠与水反应 钾 钠 与氧气反应 与水反应 3.思考与交流:通过回忆和观察钠和钾的实验,思考并讨论钠和钾的性质有什么相 似性和不同。你认为元素的性质与它们的原子结构有关系吗? 通过大量实验和研究,人们得出了如下结论: ●碱金属元素原子的最外层都有1个电子,它们的化学性质相似,都能与氧气等非金 属单质以及水反应。例如: lLi+O,2Li,O 2Na+O,-NayO 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 2K+2H2O=2KOH+H2↑ ①此实验由教师演示 6第一章物质结构元素周期律
而且,上述反应的产物中,碱金属元素的化合价都是+1。 随着核电荷数的增加,碱金属元素原子的电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大, 原子核对最外层电子的引力逐渐减弱。所以,碱金属元素的性质也有差异,从锂到铯金 属性①逐渐增强,如它们与氧气或水反应时,钾比钠的反应剧烈,铷、铯的反应更 剧烈。 碱金属在物理性质上也表现出一些相似性和规律性。例如,除铯外,其余的都呈银白 色;它们都比较柔软,有延展性。碱金属的密度都比较小,熔点也都比较低,导热性和导 电性也都很好,如液态钠可用作核反应堆的传热介质。 表1-1碱金属的主要物理性质 碱金属 颜色和状态 密度 熔点 沸点 单质 g·cm ℃ ℃ 银白色,柔软 0.534 180.5 1347 a 银白色,柔软 0.97 97.81 882.9 K 银白色,柔软 0.86 63.65 774 Rb 银白色,柔软 1.532 38.89 688 略带金属光泽,柔软 1.879 28.40 678.4 2.卤族元素 厚学与间 卤族元素的原子结构如下所示: ②)@ 根据卤素的原子结构,请你试着推测一下氟、氯、溴、碘在化学性质上所表现的相似 性和递变性。 ①元素金属性强弱可以从其单质与水(或酸)反应置换出氢的难易程度,以及它们的最高价氧化物的水化物 氢氧化物的碱性强来比较。 第一节元素周期表7
。资料卡片 卤素单质的物理性质 卤素 单质颜色和状态 密度 熔点/℃沸点/℃C F 淡黄绿1.69g/L(15℃) 219.6 188.1 色气体 Cl 黄绿色 3.214g/L(0℃) 101 34.6 气体 深红棕 3.119g/cm3(20℃) 7.2 色液体 紫黑色 4.93g/cm3 113.5 184.4 固体 (1)卤素单质与氢气反应 在暗处能剧烈化合并发生爆炸,生成的氟化氢很 H+F,-2HF 稳定 光照或点燃 H+Cl 2HCI 光照或点燃发生反应,生成的氯化氢较稳定 加热至一定温度才能反应,生成的溴化氢不如氯 H,-+Br,-2HBr 化氢稳定 不断加热才能缓慢反应;碘化氢不稳定,在同 H2+12=2HI 条件下同时分解为H2和12,是可逆反应 随着核电荷数的增多,卤素单质与氢气的反应呈下述规律性变化: F. Cl Br. I 剧烈程度: 生成的氢化物的稳定性: (2)卤素单质间的置换反应 类似于通过金属与盐溶液的置换反应可以比较金属还原性的强弱,通过卤素间的置换 反应实验,我们也可以比较出卤素氧化性的强弱。 实验11 完成下列实验,观察现象。写出有关反应的化学方程式。 8第一章物质结构元素周期律
实验 现象 化学方程式 1.将少量氯水分别加入盛有 NaBr溶液和KI溶液的试管中, O 2NaBr+Cl,-2NaCI-+Brz 用力振荡后加入少量四氯化碳, 振荡、静置 2.将少量溴水加入盛有KI溶 液的试管中,用力振荡后加入少 量四氯化碳,振荡、静置 随着核电荷数的增加,卤素单质的氧化性强弱顺序为: F, Clg Br: 1- 氧化性逐渐减弱 通过比较碱金属单质与氧气、水的反应,以及卤素单质与氢气的反应、卤素单质间的 置换反应,我们可以看出,元素性质与原子结构有密切的关系,主要与原子核外电子的排 布,特别是最外层电子数有关。原子结构相似的一族元素,它们在化学性质上表现出相似 性和递变性。 在元素周期表中,同主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多,原子半径逐渐增 大,失电子能力逐渐增强,得电子能力逐渐减弱。所以,金属性逐渐增强,非金属性①逐 渐减弱。 、核素 元素的性质与原子核外电子有密切的关系。那么,元素的性质与原子核有关系吗? 原子的质量主要集中在原子核上,质子和中子的相对质量都近似为1,如果忽略 电子的质量,将核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加,所得的数值叫 做质量数。 质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N) 我们知道,元素是具有相同核电荷数(质子数)的同一类原子的总称。也就是说,同 种元素原子的原子核中质子数是相同的。那么,中子数是否一定相同呢? 精确的测定结果证明,同种元素原子的原子核中,中子数不一定相同。例如,氢元素 的原子核中,中子数不相同,如下表。 ①元素的非金属性强弱可以从其最高价氧化物的水化物的酸性强弱,或与氢气生成气态氢化物的难易程度以及氢 化物的稳定性来推断。 第一节元素周期表9