《第3章物质构成的奥秘》知识整理

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第三章 物质构成的奥秘
第一节 用微粒的观点看物质
一、物质是由微粒构成的
物质是由极其微小的、肉眼看不见的微粒构成的
二、微粒的基本性质
1、是不断运动的
观察与思考：探究微粒运动的实验
实验1现象：滴入浓氨水后，溶液由无色变为红色
说明：酚酞试液遇蒸馏水不能变色，而酚酞试液遇浓氨水后变红。(碱使酚酞变红)
实验2现象：溶液A逐渐变红
原因：构成氨气的微粒扩散在大烧杯中，溶于水后形成溶液就能使无色酚酞试剂变红。
结论：构成物质的微粒是在做不停的无规则运动。
举例：哪些现象能够说明构成物质的微粒是不断运动的呢？
讨论：如闻到花香，湿衣服晒干，氯化氢与氨气生烟实验（氨气分子与氯化氢分子相遇结合生成氯化铵固体）。
2、微粒之间有间隙
活动与探究：水与酒精的混合
结论：微粒之间有间隙
活动与探究：水和空气的压缩实验
现象：水不容易被压缩，而空气容易被压缩
说明： 1、构成物质的微粒之间具有间隙；
2、构成水的微粒间隙很小，构成空气的微粒很大。
物质的“三态”变化实际上就是微粒之间的间隙发生改变的过程；
在气体物质中，微粒之间的距离比较大；气体容易被压缩
第2节 构成物质的基本微粒
科学家长期研究证实：构成物质的微粒有原子、分子、离子。
不同的物质具有不同的性质，这是由于构成的微粒不同。
构成微粒相同，则物质的性质相同；构成微粒不同，则物质的性质不同。
一、分子
1、分子是构成物质的一种微粒
2、分子的基本性质
a、分子是不断运动的 b、分子之间有间隙
3、对于由分子构成的物质，分子是保持其化学性质的最小微粒
4、同种分子构成的物质是纯净物，不同种分子构成的物质是混合物
5、同种物质的分子性质相同，不同种物质的分子性质不同
6、分子是由原子构成的
通过水电解示意图的观察，回答下列问题吗？
（1）保持水的化学性质的最小微粒是什么？
(2)变化前后，发生改变的微粒是什么？ 新生成的微粒是什么？
(3)变化前后不变的是哪些微粒？
结论：物理变化时，构成物质的微粒不发生改变，通常是微粒间的空隙发
生改变；化学变化时，构成物质的分子发生分解，拆成原子，而原子本
身不发生改变（种类和个数），仅仅是发生重新组合。
7、化学反应的实质是：分子的分解，原子的重新自由组合的过程
二、原子
1、原子是客观存在的
2、原子既可以构成分子（分子中通常含有两个或两个以上的同种原子或不同种原子），也可以直接构成物质。（由原子直接构成的物质有：金属单质、固体非金属单质、稀有气体的单质）
3、原子的概念
原子：化学反应中的最小微粒
4、原子的基本性质
（1）体积小，质量小 （2）原子是不断运动的
（3）原子之间有间隙 （4）同种原子性质相同，不同种原子性质不同
5、原子与分子的本质区别
在化学反应中，分子是可分的，而原子是不可分的。（化学反应前后，原子的种类、数目、质量不变）
6、原子的构成
(1)原子的结构
(2)1个质子与1个中子的质量几乎相等，大约为1个电子质量的1／1360，原子的质量集中在原子核上。
(3)原子核体积很小，约为原子半径的十万分之一，电子在核外空间围绕原子核作高速运动。
（4）质子与电子都带1个单位的电荷，但电性相反。
（5）核电荷数=质子数=核外电子数
原子种类 质子数 中子数 核外电子数 相对原子质量
氢原子 1 1 1
碳原子 6 6 6 12
氧原子 8 8 8 16
钠原子 11 12 11 23
铁原子 26 30 26 56
（6）相对原子质量=质子数+中子数
1、质子数决定原子种类（同种原子质子数相同，不同种类的原子质子数不同）
2、原子中：质子数=电子数 3、质子数不一定等于中子数
4、原子核中不一定都有中子 5、原子的质量非常小
7、原子的质量
（1）相对原子质量
定义：以一种碳原子的质量的1/12作为基准，其他原子的质量与这一基准的比，称为这种原子的相对原子质量。
表达式：相对原子质量=———————
(2)相对分子质量
定义:相对分子质量等于构成分子的各原子相对原子质量的总和。
拓展：原子的核外电子排布
【思考】电子在核外的空间里做高速的运动。它们会相互碰撞打架吗？电子在核外的排布会有什么特点？
一、原子的核外电子排布
1、 核外电子是分层排布的
讲述：在多个电子的原子里，核外电子是分层运动的，由里向外，电子能量渐增。
思考：如何形象直观的表示核外电子的分层排布的情况呢？
2、 原子结构示意图
口诀：原子核画圆圈，正电荷数写中间，电子层画弧线， 电子遵循规则填。
归纳出核外电子排布有哪些规律：
排布特点： 原子的第一层最多排2个电子，第二层最多排8个电子，最外层电子数最多不超过8个（只有1层的不超过2个电子）。即每一层电子数不超过2n2个，且电子总是先排布在能量低的电子层上。
（1-20号元素的原子结构示意图）
小结：稀有气体元素的原子最外层电子数一般等于8个
金属元素的原子最外层电子数一般少于4个
非金属元素的原子最外层电子数一般等于或多于4个
物质都有趋向于稳定状态的特点,原子也不例外，也有趋向于稳定结构的特点。
稳定结构：像稀有气体元素原子这样的结构叫8电子稳定结构。若只有一个电子层，则2电子也是稳定结构（如： He）。
3、 元素的分类、最外层电子数与元素化学性质关系
元素的分类 最外层电子数 元素化学性质
金属元素 小于4 易失去电子，不稳定
非金属元素 一般大于4 易得到电子，不稳定
稀有气体元素 等于8（氦等于2） 不易得失电子，稳定
元素的化学性质取决于原子最外层电子数。
三、离子
1、 离子的概念：带电的原子或原子团
2、 离子的形成：原子得失电子形成的（得阴失阳）
3、 离子的表示方法和意义
表示:
4、 离子与原子的区别
区别与联系 微粒 原子 离子
阳离子 阴离子
结构 质子数=电子数 质子数＞电子数 质子数＜电子数
电性 不带电 带正电 带负电
表示法 用元素符号表示 用离子符号表示 用离子符号表示
相互转化关系
5、构成物质的微粒：原子、分子、离子
（1）由原子直接构成的物质：稀有气体（如：He、Ne）、金属单质（如：Hg、Fe）、某些固态非金属单质（如：C、Si）
（2）由分子构成的物质：气态的非金属单质（如：H2、O2、O3）、非金属氧化物（H2O、CO2）、酸（如：HCl）
（3）由离子构成的物质：含有金属离子或NH4+的化合物。如：碱（ NaOH） 、盐（NaCl）
第三节 组成物质的化学元素
一、元素和元素符号
1、元素定义：具有相同的核电荷数（质子数）的同一类原子的总称
说明：元素是一个宏观概念，是用来描述物质组成的。包括三个要素
1、具有相同的核电荷数 2、同一类原子 3、总称
注意：1、元素与元素的本质区别：质子数不同
2、同种元素的微粒质子数一定相同，如Na和Na+
3、元素是具有相同核电荷数（即核内质子数）的同一类原子的总称。
4、核电荷数（质子数）相同的原子都属于同一种元素。
5、质子数为11的原子属于钠元素，质子数为16的原子属于氧元素。核电荷数（即质子数）决定元素种类。
6、质子数相同的微粒不一定属于同一种元素（如H2O、Ne都有10个质子）
2、元素符号:
（1）元素符号的读法
(2)元素符号的写法:一大二小
（3）元素符号的涵义
含义： 表示某元素（宏观）
表示某元素的一个原子（微观）
例如：O ： 宏观上表示氧元素
微观上表示一个氧原子
Fe： 表示铁元素
表示一个铁原子
表示单质铁
思考：符号、P、 5P的含义？
3、元素分类
（1） 金属元素 （2）非金属元素 （3）稀有气体元素
4、元素与原子的区别
元素 原子
区别 1、粒子；2、既讲种类，又讲个数；3、微观角度描述分子的构成或物质的构成。 1、是粒子的总称；2、只讲种类，不讲个数；3、从宏观角度描述物质的组成
联系 元素的概念建立在原子的基础上，原子的核电荷数（即核内的质子数）决定元素的种类
5、物质的分类
（1）单质：由同一种元素组成的纯净物叫单质。氧气（O2）、铜（Cu)、铁（Fe）（2）化合物：由不同种元素组成的纯净物叫化合物。
二氧化碳（CO2）、水（H2O）、高锰酸钾（KMnO4)等
（3）氧化物：由两种元素组成的化合物，且其中一种元素是氧元素的化合物。二氧化碳、水、二氧化硫等是氧化物
物质
拓展：
6、元素周期表
（1）周期：每一周最外层电子数从1-8依次递增，电子层数相同
每一横行叫一周期，共7个周期性。
（2）族:每一族最外层电子数相同，电子层数依次递增
每一纵行叫一族（其中8，9，10三个纵行共同组成一个族
（3）元素周期表的起始：
金属元素 → 非金属元素 → 稀有气体元素
（4）原子序数
原子序数=质子数=核电荷数
二、元素在自然界的存在
地壳中含量：O、Si、Al、Fe、Ca
空气中：N、O
海水中：O、H、Cl
人体中：O、C、H、N、P、S
太阳上：H、He
三、元素与人体健康的关系
1、组成人体自身的元素约有50多种，其中人体的必需元素有20多种；人体中含量较多的元素有11种，叫常量元素；其余叫微量元素。
2、人体需要量较大的元素：O、C、H、N、Ca、P、S、K　等
3、人体需要的微量元素：铁（Fe）、铜（Cu）、锰（Mn）、锌（Zn）、钴（Co）、碘（I）等
4、一些元素与人体健康的关系
缺钙——骨质疏松、畸形、佝偻病；
缺锌——儿童发育停滞、智力低下、严重时会得侏儒症；
缺钴、铁——贫血症；
缺碘——甲状腺疾病。
钙过量——白内障、动脉硬化
硒(Se)——微量可以防癌，过量则会致癌。
第四节 物质组成的表示方法
一、化学式反映物质的元素组成
1、化学式的定义
用元素符号和数字的组合表示纯净物组成的式子叫该物质的化学式。如H2O可以表示水、O2可以表示氧气、CO2可以表示二氧化碳
注意：任何纯净物都有固定的组成，不同的物质组成不同。化学式是对物质组成情况的真实反映。
2、化学式的意义
分类 意义 实例（以H2O为例）
宏观 表示一种物质 水
表示这种物质的元素组成 水由氢、氧两种元素组成
微观 表示这种物质的一个分子 一个水分子
表示这种物质的一个分子 每一个水分子有两个氢原子和一个氧原子构成
3、化学式的写法
（1）单质化学式的写法
对于由原子构成的单质——化学式直接用元素符号表示，
金属单质
固体非金属单质 化学式都直接用其元素符号直接表示
稀有气体单质
如铁：Fe 木炭：C 氖气：Ne
对于由分子构成的单质——化学式用元素符号和数字（一般为2）的组合表示（分子式），数字写在元素符号的右下角。气体非金属单质，如氧气：O2，氢气：H2。
二、如何书写化合物的化学式
1、化合价
（1）定义：元素一定数目的原子跟其他元素一定数目的原子化合的性质叫做元素的化合价。
（2）化合价是元素的一种性质，它是一个数值，有正价和负价之分。
元素化合价实质上是指元素的一个原子在与其他原子化合时，得、失电子的数目或共用电子对的数目
（3）化合价的原则：在单质中元素的化合价为0价，在化合物中，元素的正负化合价代数和为0。
（4）化合价的一般规律：金属的化合价一般为正价，非金属一般为负价，氢通常为+1价，氧通常为-2价，许多元素有可变化合价。
（5）化合价的表示：元素的化合价的数值标在元素符号的正上方，符号在前，数值在后。
（6）原子团：某些元素的原子集合在一起作为一个整体参加化学反应，它所起的作用和一个原子一样，这样的原子集团成为原子团。原子团不是一个物质，它是物质的一部分。
原子团的命名：化学上常用“根”来命名原子团
常见的原子团有：氢氧根 ：OH 硝酸根 NO3
硫酸根 SO4 碳酸根CO3
磷酸根 PO4 高锰酸根、锰酸根MnO4 铵根NH4
原子团的化合价是原子团中各元素化合价的代数和。
（7）常见元素和原子团的化合价
常见元素化合价口诀：
一价钾钠氢氟银，二价氧钡镁钙锌，
二、四、六硫，二、四碳，三铝四硅三五磷，
铁有二、三，铜一、二，一五七氯单质零。
氮有二、三、四和五，锰有二、四、六和七。
常见原子团化合价口诀：
负一硝酸氢氧根，负二硫酸碳酸根。
负三记住磷酸根，正一价的是铵根。
二、如何书写化合物的化学式
2、化合价与化学式
（1）根据化学式确定元素的化合价
依据：单质中元素的化合价为0价，化合物中元素的化合价代数和为0。如有可变化合价，则“先标不变，再算可变”。
练习：1、确定下列化学式中各元素的化合价
MgO Fe2O3 Na2O Al2O3
2、试确定NH4Cl中各元素的化合价
（2）判断化学式书写是否正确
Zn(SO4)2 Na(OH)3 BaCO3 Al2(SO4)3
依据：化合物中正负总价和为0
（3）根据化合价化学式（十字交叉法）
步骤：一排顺序二标价，价数角码来交叉；
角码能约要约简，化合价规则作检查。
练习：写出+3价铁的氧化物的化学式
3、常见化合物化学式的写法和读法
（1）氧化物 ：其他元素+氧元素 读法：从后往前念“氧化某”或“几某化几某”（对于同种元素有几种氧化物的）
（2）酸：H+酸根 读法：无氧酸读作“氢某酸”，如HCl读作“氢氯酸”（俗称“盐酸”）
含氧酸读作“某酸”，如H2SO4读作“硫酸”
（3）碱： 金属元素+OH ，读作“氢氧化某”或“氢氧化亚某”（对于有可变化合价的金属元素）如：NaOH 读作“氢氧化钠”Fe(OH)2,读作“氢氧化亚铁
（4）盐：金属+酸根 无氧酸盐读作：某化某，如NaCl读作“氯化钠”
含氧酸盐读作“某酸某”，如：Na2SO4读作“硫酸钠”
练习：1、化学式的读法
MgO NaCl CuO HCl SO2 P2O5 FeO Fe3O4 Na2CO3 CaCO3 K2SO4 NaOH NH4NO3
2、书写化合物的化学式
化学式周围数字的含义
化学式前面数字的含义：表示微粒的个数
化学式右下角数字的含义：表示分子中对应原子的个数
化学式正上方数字的含义：表示化学式中某元素的化合价
化学式右上角的数字的含义：表示离子所带电荷数
练习：1、说出下列表达式中数字“2”的含义
2P H2 H2O MgO Mg2+
2、说出下列符号的含义
P 2H2O 2Mg2+ MgCl2
三、纯净物中元素之间的质量关系
（一）计算化合物中各元素的质量比
练习：计算化合物中各元素的质量比
1、计算五氧化二磷中磷元素与氧元素的质量之比。
2、计算碳酸氢铵（NH4HCO3)中各元素的质量比。
3、计算硫酸(H2SO4)中各元素的质量比。
4、计算尿素[CO(NH2)2]中各元素的质量比
5、计算硝酸铵（NH4NO3）中各元素的质量比
（二）计算化合物某元素的质量分数
某元素的质量分数=
2、计算碳酸氢铵（NH4HCO3）中N元素的质量分数
3、计算硫酸(H2SO4)中H元素的质量分数。
4、计算尿素[CO(NH2)2]中N元素的质量分数
5、计算硝酸铵（NH4NO3）中N元素的质量分数
（三）已知化合物的质量，求某元素的质量；或已知某元素的质量，求化合物的质量
例：求100g硝酸铵中氮元素的质量
分析：化合物中某元素的质量=化合物的质量×化合物中某元素的质量分数
解：氮元素的质量分数=
氮元素的质量=硝酸铵的质量×氮元素的质量分数
=100g×35%=35g
（四）已知化合物的质量，求某元素的质量；或已知某元素的质量，求化合物的质量
解析：化合物的质量=化合物中某元素的质量÷化合物某元素的质量分数
练习：多少硫酸铵[(NH4)2SO4]中的氮元素的质量与100g硝酸铵中的氮元素质量相等？
（五）求化合物中样品的纯度
例：小强同学在围墙上看到一则化肥广告。
小强通过计算氮元素的质量分数，
发现该广告是虚假广告。请你写出
小强的计算过程和判断依据。
小强认为此广告是虚假广告，向有关部门反映，技术监督局对该产品取样分析，发现其氮元素的质量分数仅为12.0%，则该产品中碳酸氢铵的质量分数为多少？
（六）已知化合物中元素质量比或某元素的质量分数，求化合物的化学式
1、已知一种铁的氧化物中铁与氧的元素质量比是7：3，确定该氧化物的化学式。
2、有一种碳氢二种元素组成的化合物，其相对分子质量是16，碳元素的质量分数是75%，确定该化合物的化学式。
拓展：
（1）根据分子个数比求质量比
1、求2个水分子与3个二氧化碳分子的质量比是多少？
2、要使二氧化硫与三氧化硫中有相同质量的氧元素，则二氧化硫与三氧化硫的质量之比是多少？
（2）根据质量比求分子个数比
1、2克氢气和16克氧气的分子个数比是多少？
2、酒精的化学式是C2H5OH，在46%的酒精水溶液(酒精与水的混合物)中，酒精分子与水分子的个数比是多少？
原子核
质子
电子
核外电子
所求原子的质量
碳原子质量×1／12
钠原子结构示意图
1
8
2
+11
n＝1省略不写
Rn-
Rn+
失电子
阴离子
得电子
得电子
失电子
阳离子
原子
单质
混合物
氧化物
酸
纯净物
碱
化合物
盐
+2
+2
该元素的相对原子质量（Ar)×原子个数
化合物的相对分子质量（Mr）
×100%
×100%
Ar(N)×2
Mr(NH4NO3)
国内首创
优质碳酸氢铵
NH4HCO3
含氮量全球最高（19.8%）
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