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+物质科学 专题2《物质的结构》
构成物质的微粒
物质的构成
描述构成物质的三种微粒
分子、原子、离子（分子与离子都可以认为是从原子中衍生出来的，2个或2个以上原子结合在一起构成分子，原子或原子团（几个原子组成的团体）失去电子带有电荷叫做离子。
原子指化学反应的基本微粒，原子在化学反应中不可分割。
我们把保持物质化学性质的最小微粒叫做分子，分子由原子构成。（原子与分子不带电）
电中性的原子经常会得到或者失去电子而成为带电荷的微粒，这种带电的微粒叫做离子。得到电子显负电叫阴离子，失去电子显正电叫阳离子。
了解原子半径数量级
很小，例如：氟,氯,溴,碘的原子半径分别为0.071nm,0.099nm,0.114nm和0.133nm。
原子半径大小与以下两个方面有关： 电子层数 核内质子数 （核内质子数=核电荷数）
电子层数越多 原子半径就越大
核内质子多 那么原子核质量就大 对电子的束缚能力就强 原子半径反而越小
了解纳米材料及其应用前景
纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级(10-9米)的超细材料。应用：纳米陶瓷具有优良的室温和高温力学性能、抗弯强度、断裂韧性，使其在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等诸多方面都有广泛的应用，并在许多超高温、强腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替代的作用，具有广阔的应用前景。纳米技术在医学上的应用科学家们设想利用纳米技术制造出分子机器人，在血液中循环，对身体各部位进行检测、诊断，并实施特殊治疗，疏通脑血管中的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物，甚至可以用其吞噬病毒，杀死癌细胞。这样，在不久的将来，被视为当今疑难病症的爱滋病、高血压、癌症等都将迎刃而解，从而将使医学研究发生一次革命。
原子的组成
描述构成原子的粒子
原子由原子核和核外电子组成，原子核又由中子与质子组成（H的原子核没有中子），中子与质子又是由夸克组成的。所以说原子还是可以分成电子、质子、中子的，而质子中也是还可以再分为夸克的，夸克能不能再分就靠你们以后去探索了。
知道原子核由质子与中子构成
除了氢元素中的氕原子没有中子外，其他的原子核基本上都是由质子与中子构成。在原子中质子的数量与核外电子数量相同（1个质子带1个正电荷，1个电子带一个负电荷，中子不带电），所以原子对外界整体显电中性。于是就有了，核电荷数=质子数=核外电子数。
知道质子中子由夸克组成
19世纪接近尾声的时候，玛丽·居里打开了原子的大门，证明原子不是物质的最小粒子。很快科学家就发现了两种亚原子粒子：电子和质子。1932年，詹姆斯·查德威克发现了中子，这次科学家们又认为发现了最小粒子。
　　 20世纪30年代中期发明了粒子加速器，科学家们能够把中子打碎成质子，把质子打碎成为更重的核子，观察碰撞到底能产生什么。20世纪50年代，唐纳德·格拉泽发明了“气泡室”，将亚原子粒子加速到接近光速，然后抛出这个充满氢气的低压气泡室。这些粒子碰撞到质子（氢原子核）后，质子分裂为一群陌生的新粒子。这些粒子从碰撞点扩散时，都会留下一个极其微小的气泡，暴露了它们的踪迹。科学家无法看到粒子本身，却可以看到这些气泡的踪迹。这些无法看到的粒子就是夸克。
原子结构模型的发展过程　　
　　道尔顿的原子模型
　　 英国自然科学家约翰·道尔顿将古希腊思辨的原子论改造成定量的化学理论，提出了世界上第一个原子的理论模型。他的理论主要有以下三点：
　　 ①所有物质都是由非常微小的、不可再分的物质微粒即原子组成；
　　 ②同种元素的原子的各种性质和质量都相同，不同元素的原子，主要表现为质量的不同；
　　 ③原子是微小的、不可再分的实心球体；
　　 ④原子是参加化学变化的最小单位，在化学反应中，原子仅仅是重新排列，而不会被创造或者消失。
　　 虽然，经过后人证实，这是一个失败的理论模型，但，道尔顿第一次将原子从哲学带入化学研究中，明确了今后化学家们努力的方向，化学真正从古老的炼金术中摆脱出来，道尔顿也因此被后人誉为“近代化学之父”。
　　 葡萄干布丁模型
　　 葡萄干布丁模型由汤姆生提出，是第一个存在着亚原子结构的原子模型。　
　　 汤姆生在发现电子的基础上提出了原子的葡萄干布丁模型，汤姆生认为：
　　 ①正电荷像流体一样均匀分布在原子中，电子就像葡萄干一样散布在正电荷中，它们的负电荷与那些正电荷相互抵消；
　　 ②在受到激发时，电子会离开原子，产生阴极射线。
　　 汤姆生的学生卢瑟福完成的α粒子轰击金箔实验（散射实验），否认了葡萄干布丁模型的正确性。
　　土星模型
　　 在汤姆生提出葡萄干布丁模型同年，日本科学家提出了土星模型，认为电子并不是均匀分布，而是集中分布在原子核外围的一个固定轨道上。
　　行星模型
　　 行星模型由卢瑟福在提出，以经典电磁学为理论基础，主要内容有：
　　①原子的大部分体积是空的；
　　②在原子的中心有一个体积很小、密度极大的原子核；
　　③原子的全部正电荷在原子核内，且几乎全部质量均集中在原子核内部。带负电的电子在核空间进行高速的绕核运动。
　　随着科学的进步，氢原子线状光谱的事实表明行星模型是不正确的。
　　玻尔的原子模型
　　为了解释氢原子线状光谱这一事实，卢瑟福的学生玻尔接受了普朗克的量子论和爱因斯坦的光子概念在行星模型的基础上提出了核外电子分层排布的原子结构模型。玻尔原子结构模型的基本观点是：
　　①原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动，不辐射能量
　　②在不同轨道上运动的电子具有不同的能量，且能量是量子化的，轨道能量值依n（1，2，3，...）的增大而升高，n称为量子数。而不同的轨道则分别被命名为K（n=1)、L(n=2)、N(n=3)、O(n=4)、P(n=5)。
　　③当且仅当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，才会辐射或吸收能量。如果辐射或吸收的能量以光的形式表现并被记录下来，就形成了光谱。
　　玻尔的原子模型很好的解释了氢原子的线状光谱，但对于更加复杂的光谱现象却无能为力。
　　现代量子力学模型
　　物理学家德布罗意、薛定谔和海森堡等人，经过13年的艰苦论证，在现代量子力学模型在玻尔原子模型的基础上很好地解释了许多复杂的光谱现象，其核心是波动力学。在玻尔原子模型里，轨道只有一个量子数（主量子数），现代量子力学模型则引入了更多的量子数。
元素
物质由元素组成
说出具体物质的元素组成
元素：是具有相同核电荷数（质子数）的同一类原子的总称。(在这里,离子是带电荷的原子) 或者可以这样理解元素又称化学元素，指自然界中一百多种基本的金属和非金属物质，它们只由几种有共同特点的原子组成，其原子中的每一核子具有同样数量的质子，质子数来决定元素是由种类。
每一种元素我们用一个符号进行表示，元素符号通常用元素的拉丁名称的第一个字母（大写）来表示，如碳-C。如果几种元素名称的第一个字母相同，就在第一个字母（必 须大写）后面加上元素名称中另一个字母（必须小写）以示区别，如氯-Cl。
⑴元素的分类：
金属元素：“钅”旁，汞除外
非金属元素：“氵”“石”“气”旁表示其单质在通常状态下存在的状态，第一个表示气态，第二个表示液态，第三个表示气态。
稀有气体元素：“气”,现只有氦(He),氖(Ne),氩(Ar),氪(Kr),氙(Xe),氡(Rn)六种
⑵元素符号的写法：一大二小的原则：Fe、Cu、Mg、Cl、H等
　⑶元素符号表示的意义：表示一种元素（种类）：表示这种元素的一个原子（微粒）：（知道一种元素，还可查出该元素的相对原子质量） [特殊情况下还可以表示一种单质]
一般一个物质只要知道其化学式我们就可以准确的知道其由几种元素组成，比如三聚氰胺（化学式：C3H6N6），我们可以知道由三种元素组成，C、H、N。
根据物质的组成元素，区别单质与化合物 （考试要求b）
单质与化合物首先都属于纯净物，单质必须是由同种元素组成的纯净物，化合物必须是由不同种元素组成的纯净物。所以我们区别单质还是化合物从组成的元素种类可以直接判断，但是一定要记住，由同种元素组成的物质不一定就是单质，还有可能是混合物（金刚石与石墨；氧气与臭氧）
组成人体、地球的主要元素，重要化肥的有效元素
列举组成地球的主要元素，指认组成人体的主要元素
宇宙中含量最多的元素 氢、氦，地球上的主要元素的顺序为：氧硅铝铁钙钠钾镁氢
人体内的宏量元素又称为主要元素，共有11种，按需要量多少的顺序排列为：氧、碳、氢、氮、钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁。其中氧、碳、氢、氮占人体质量的95%。C、O、H、N、P、S是组成蛋白质、脂肪、糖类和核糖核酸的主要元素；Na、K、Cl、Ca是组成体液的重要成分；Ca、P是骨骼的主要组成成分。
列举植物所需要的几种有效元素（N、P、K），描述它们与植物生长的关系。
N、P、K是植物需要量很大，且土壤易缺乏的元素,故称它们为“肥料三要素”。农业上的施肥主要为了满足植物对三要素的需要。
氮肥能促进作物的茎叶生长。因为氮是作物体内蛋白质、核酸和叶绿素的重要组成成分。
磷肥能促进作物根系生长，增强抗旱抗寒能力，并能促进作物提前成熟、穗粒增多，籽粒饱满。
钾肥能促使作物茎杆粗硬，增强作物抗倒伏能力，并能促进糖分和淀粉生成。
元素符号
书写元素符号，会查阅元素符号
元素周期表由1869年俄国科学家门捷列夫首创，通过元素周期表我们可以知道原子的相对原子量（考试时会给出），原子的质子数（可根据排列顺序获知）等信息。
最好能熟背前20位元素。
说明元素符号的含义
元素符号通常有2重含义，一是表示一种元素；二是表示一种原子。但有些元素符号还表示一种物质，比如直接由原子构成的物质（金刚石、石墨、稀有气体）、金属、非金属固体除碘（I2）。
物质的分类
纯净物和混合物，混合物的分离
识别纯净物与混合物
由同一种元素或者同一种分子组成的物质称为纯净物，单质与化合物都是纯净物，唯一不同的是单质只含有一种元素而化合物不止含有一种元素。纯净物都可以用化学式表示。（具体关于化学式我们后面有介绍）
混合物是由两种或多种物质【由两种或两种以上纯净物(单质或化合物)】混合而成的。混合物没有化学式。无固定组成和性质，而其中的每种单质或化合物都保留着各自原有的性质。混合物可以用物理方法将所含物质加以分离。没有经化学合成而组成。
识别窍门：用一个化学式直接表示的都是纯净物，题目如果给的是分子模型图片，我们找其中是否有不同的结构有的话就是混合物。
链接：判断物质是否属纯净物时，不要只看表面字眼“纯”或“混”，而要看实质。
　　例如：“冰和水的混合物”其实不是混合物而是纯净物，因为冰和水都是由水分子组成的；又如“纯盐酸”，则是混合物而不是纯净物。因盐酸是氯化氢的水溶液，当然是混合物。像这类似是而非的习题，在解答时要特别小心；以免误入圈套。
　　结晶水合物是纯净物吗？
　　结晶水合物（如胆矾CuSO4·5H2O)，从化学式看，有CuSO4和H2O，似乎是混合物，孰不知CuSO4和H2O不是简单地混合，而是二者之间有强烈的相互作用，按照一定的质量比化合CuSO4+5H2O=CuSO4·5H2O）成新物质——一胆矾，因此CuSO4·5H2O是纯净物。
　　两种单质的化合产物一定是纯净物吗？
　　如果我们能找到一个反面的例子来说明，那结论就出来了。像碳的燃烧，其生成物可能是CO2，可能是CO，也可能是CO2和CO的混合物。
　　聚合物是纯净物吗？
　　不是。虽然聚合物一般是由相同的单体聚合得到的，但是聚合得到的分子链所含单体的数目不同，即聚合度不同（n的值不同），如聚乙烯-[-CH2-CH2-]n-中，不同的链中，n值可能不同，一般视做是不同的分子。
学会混合物的分离技能（过滤、蒸发）（考试要求b）
混合物有很多形式，拿液体混合物来说有浊液、溶液、胶体。过滤与蒸发只适用于分离不溶性杂质的，关于这方面的知识我在博客上已经总结过了，摘录如下：
过滤仪器：漏斗、滤纸、烧杯、玻璃棒、铁架台
操作要点：一贴：滤纸紧贴漏斗内壁二低：①滤纸边缘稍低于漏斗口；②漏斗内液面低于滤纸边缘
三靠：倾倒液体时烧杯口紧靠玻璃棒；②玻璃棒紧靠三层过滤纸；③漏斗下端紧靠烧杯内壁
蒸发仪器：铁架台(带铁圈)、酒精灯、蒸发皿、玻璃棒
操作方法：①放好酒精灯，调节好铁圈高度；②放好蒸发皿，倒入待蒸发的液体；③加热蒸发皿，不断用玻璃棒搅拌；④蒸发皿中出现较多固体时，停止加热。
知道粗盐提纯的过程（考试要求b）
1.溶解：用玻璃棒搅拌，帮助溶解！
2.过滤：滤液仍浑浊时，应该再过滤一次。如果经两次过滤滤液仍浑浊，则应检查实验装置并分析原因，例如，滤纸破损，过滤时漏斗里的液面高于滤纸边缘，仪器不干净等。找出原因后，要重新操作。
3.蒸发：把得到的澄清滤液倒入蒸发皿。把蒸发皿放在铁架台的铁圈上，用酒精灯外焰加热，同时用玻璃棒不断搅拌滤液。等到蒸发皿中出现较多量固体时，停止加热．利用蒸发皿的余热使滤液蒸干。
链接：去除可溶性杂质（粗盐中含有Mg2+、Ca2+、SO42-）
溶解
加入过量BaCl2(去除硫酸根离子)SO42-+Ba2+=BaSO4
加入过量NaOH(去除镁离子)Mg2++2OH-=Mg(OH)2
加入过量Na2CO3(去除钙离子及BaCl2中的钡离子) Ca2++CO32-=CaCO3
Ba2++CO32-=BaCO3
过滤→往滤液中加入适量HCl(除去过量NaOH,可用pH试纸控制加入的量)→蒸发，结晶。
元素的化合价
说出化合价的含义
元素在相互化合时，反应物原子的个数比总是一定的。比如，一个钠离子一定是和一个氯离子结合。而一个镁原子一定是和2个氯原子结合。如果不是这个数目比，就不能形成稳定的化合物。合价的概念就由此而来，那么元素的核外电子相互化合的数目（得到失去电子的数目），就决定了这种元素的化合价，化合价就是为了方便表示原子相互化合的数目而设置的。
规定单质分子里，元素的化合价为零；化合物中，其正、负化合价的代数和为零。
会查元素的化合价
由于金属元素的原子最外层电子数少于4个，故在化学反应中易失去最外层电子而表现出正价，即金属元素的化合价一般为正（极少数金属能显示负化合价）。非金属元素跟金属元素相化合时，通常得电子，化合价为负。但是，当几种非金属元素化合时，可能表现出正化合价。比如二氟化氧OF2 的O就会显示+2化合价。
链接：关于化合价的口诀
一价钾钠氯氢银
　　二价氧钙钡镁锌
　　三铝四硅五价磷
　　谈变价 也不难
　　二三铁 二四碳
　　硫有负二正四六
　　铜汞二价最常见
　　氢氧根 负一价
　　铵根 正一价
　　硝酸根 负一价
　　硫酸根 负二价
碳酸根 负二价
用化合价写出简单的化学式（考试要求b）
用元素符号表示物质组成的式子叫化学式。
1.单质化学式的写法：
首先写出组成单质的元素符号，再在元素符号右下角用数字写出构成一个单质分子的原子个数。稀有气体是由原子直接构成的，通常就用元素符号来表示它们的化学式。金属单质和固态非金属单质的结构比较复杂，习惯上也用元素符号来表示它们的化学式。
2.化合物化学式的写法：
首先按一定顺序写出组成化合物的所有元素符号，然后在每种元素符号的右下角用数字写出每个化合物分子中该元素的原子个数。一定顺序是指：氧元素与另一元素组成的化合物，一般要把氧元素符号写在右边；氢元素与另一元素组成的化合物，一般要把氢元素符号写在左边；金属元素、氢元素与非金属元素组成的化合物，一般要把非金属元素符号写在右边。
3.学式的读法：
化学式的读法，一般是从右向左叫做“某化某”，如“CuO”叫氧化铜。当一个分子中原子个数不止一个时，还要指出一个分子里元素的原子个数，如“P2O5”叫五氧化二磷。有带酸的原子团要读成“某酸某”如“CuSO4”叫硫酸铜。
4.写出化学式后要检验化合价的代数和是否为零，不为零则化学式书写出现错误。
④ 根据化学式推导元素的化合价（考试要求b）
利用化学式的化合价代数和为零进行推导：
比如：KMnO4 我们知道K为+1价，O为-2价，我们就可以推导出Mn的化合价（+1）+XMn+（-2ⅹ4）=0 得Mn的化合价为+7价。
化学式
能写出常见物质的化学式
氢气 碳 氮气 氧气 磷 硫 氯气 （非金属单质）
H2 C N2 O2 P S Cl2
钠 镁 铝 钾 钙 铁 锌 铜 钡 钨 汞 （金属单质）
Na Mg Al K Ga Fe Zn Cu Ba W Hg
水 一氧化碳 二氧化碳 五氧化二磷 氧化钠 二氧化氮 二氧化硅
H2O CO CO2 P2O5 Na2O NO2 SiO2
二氧化硫 三氧化硫 一氧化氮 氧化镁 氧化铜 氧化钡 氧化亚铜 （砖红色）
SO2 SO3 NO MgO CuO BaO Cu2O
氧化亚铁 三氧化二铁（铁红） 四氧化三铁 三氧化二铝 氧化钙
FeO Fe2O3 Fe3O4 Al2O3 CaO
氧化银 氧化铅 二氧化锰 (常见氧化物)
Ag2O PbO MnO2
氯化钾 氯化钠(食盐) 氯化镁 氯化钙 氯化铜 氯化锌 氯化钡 氯化铝
KCl NaCl MgCl2 CaCl2 CuCl2 ZnCl2 BaCl2 AlCl3
氯化亚铁 氯化铁 氯化银 （氯化物/盐酸盐）
FeCl2 FeCl3 AgCl
硫酸 盐酸 硝酸 磷酸 硫化氢 溴化氢 碳酸 （常见的酸）
H2SO4 HCl HNO3 H3PO4 H2S HBr H2CO3
硫酸铜 硫酸钡 硫酸钙 硫酸钾 硫酸镁 硫酸亚铁 硫酸铁
CuSO4 BaSO4 CaSO4 KSO4 MgSO4 FeSO4 Fe2(SO4)3
硫酸铝 硫酸氢钠 硫酸氢钾 亚硫酸钠 硝酸钠 硝酸钾 硝酸银
Al2(SO4)3 NaHSO4 KHSO4 NaSO3 NaNO3 KNO3 AgNO3
硝酸镁 硝酸铜 硝酸钙 亚硝酸钠 碳酸钠 碳酸钙 碳酸镁
MgNO3 Cu(NO3)2 Ca(NO3)2 NaNO3 Na2CO3 CaCO3 MgCO3
碳酸钾 （常见的盐） K2CO3
氢氧化钠 氢氧化钙 氢氧化钡 氢氧化镁 氢氧化铜 氢氧化钾 氢氧化铝
NaOH Ca(OH)2 Ba(OH)2 Mg(OH)2 Cu(OH)2 KOH Al(OH)3
氢氧化铁 氢氧化亚铁（常见的碱）
Fe(OH)3 Fe(OH)2
甲烷 乙炔 甲醇 乙醇 乙酸 (常见有机物)
CH4 C2H2 CH3OH C2H5OH CH3COOH
碱式碳酸铜 石膏 熟石膏 明矾 绿矾
Cu2(OH)2CO3 CaSO4?2H2O CaSO4?H2O KAl(SO4)2?12H2O FeSO4?7H2O
蓝矾 碳酸钠晶体 水合氯化钴（常见结晶水合物）
CuSO4?5H2O Na2CO3?10H2O CoCl2?6H2O
尿素 硝酸铵 硫酸铵 碳酸氢铵 磷酸二氢钾 （常见化肥）
CO(NH2)2 NH4NO3 (NH4)2SO4 NH4HCO3 KH2PO4
解释化学式所表示的意义
(1)表示一种物质，而且是纯净物。如CO2表示二氧化碳这种物质。
(2)表示组成这种物质的元素。如CO2表示二氧化碳是由碳元素和氧元素组成的。
(3)表示这种物质的一个分子（对由分子构成的物质）如CO2表示一个二氧化碳分子。要表示N个分子时只须在化学式前加上N，如NCO2表示有N个二氧化碳分子。
　　(4)表示物质的一个分子里各元素的原子个数比（对由分子构成的物质）；表示这种物质中阳离子与阴离子的个数比或原子个数比（由离子或原子构成的物质）。如CO2中C、O的原子个数比为1：2。
(5)表示组成这种物质各元素的质量比。 如CO2中C、O元素的质量比为12：16ⅹ2
③ 根据化学式进行简单的计算（考试要求b）
例：最近，科学家确认，一些零食特别是油炸食品含有致癌物质丙烯酰胺（C3H5ON），丙烯酰胺的相对分子质量是_____________，碳、氢、氧、氮元素的质量比为________________，氮元素的质量分数为___________。
精析：计算物质的相对分子质量、元素质量比以及求元素的质量分数是根据化学式最基本的三类计算题。解题时首先找出所有组成元素，抓住化学式中的两个量：相对原子质量和原子个数，然后依照以下计算关系进行相关计算。
丙烯酰胺的相对分子质量为；
其中；
物质的分类
运用物质组成的分类方法将常见的物质进行分类 （考试要求b）
物质分为纯净物（单质与化合物）与混合物两大类。具体的分类方法前面已经介绍，总结如下：纯净物，由单一物质组成的物质称为纯净物,包括:纯净物包括了单质和化合物
特点:组成固定,有固定的物理性质和化学性质。例：氧气、氮气、氯酸钾等都是纯净物。
混合物，是由两种及两种以上纯物质(元素或化合物)没有经化学合成而组成的物质。无固定组成和性质，而其中的每种单质或化合物都保留着各自原有的性质。混合物可以用物理方法将所含物质加以分离。如：含有氧、氮、稀有气体、二氧化碳等多种气体的空气，含有各种有机物的石油(原油)、天然水、溶液、泥水、牛奶、合金、石灰燃料（煤、石油、天然气）、……
② 指认具体物质的类别（考试要求b）

相对原子质量、相对分子质量
会查阅相对原子质量
相对原子量是指元素的平均原子质量与碳12原子（原子核内有6个质子和6个中子的一种碳原子,即C-12）质量的1/12之比。在初中阶段，考试时相对原子质量会直接在试卷的开头部分告知，所以不需要强记。由于原子的质量主要集中在原子核，原子核内的质子、中子质量大约相等，我们通常认为原子的相对原子质量约用等式：相对原子质量=质子数+中子数表示。
根据化学式计算物质的相对分子质量（考试要求b）
例：根据化学式计算下列物质的相对分子质量
各元素质量分数：
Na=23,Cl=35.5,N=14,H=1,C=12,O=16,Ca=40,P=31,Mn=55,K=39,Fe=56
NaCl:23+35.5=58.5
NH4HCO3:14+1ⅹ4+1+12+16ⅹ3=48
Ca(H2PO4)2:40+(1ⅹ2+31+16ⅹ4)ⅹ2=234
KMnO4:39+55+16ⅹ4=158
KClO3:39+35.5+16ⅹ3=122.5
Fe3O4:56ⅹ3+16ⅹ4=232
Na2CO3:23ⅹ2+12+16ⅹ3=106
KNO3:39+14+16ⅹ3=101

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