不同浓度Sn4 离子掺杂TiO2的结构、性质和光催化活性

不同浓度Sn 4+离子掺杂TiO 2的结构、性质和光催化活性

张

鹏1,2

赵路松1,2姚江宏1,2曹亚安1,2,*

(1南开大学物理科学学院,天津300071;

2

南开大学泰达应用物理学院,弱光非线性光子学教育部重点实验室,天津300457)

摘要:

采用溶胶-凝胶法制备出纯TiO 2和不同浓度Sn 4+离子掺杂的TiO 2光催化剂(TiO 2-Sn x %,x %代表Sn 4+离

子掺杂的TiO 2样品中Sn 4+离子摩尔分数).利用X 射线衍射(XRD)、X 射线光电子能谱(XPS)和表面光电压谱(SPS)确定了TiO 2-Sn x %催化剂的晶相结构和能带结构,结果表明:当Sn 4+离子浓度较低时,Sn 4+离子进入TiO 2晶格,取代并占据Ti 4+离子的位置,形成取代式掺杂结构(Ti 1-x Sn x O 2),其掺杂能级在导带下0.38eV 处;当Sn 4+离子浓度较高时,掺入的Sn 4+离子在TiO 2表面生成金红石SnO 2,形成TiO 2和SnO 2复合结构(TiO 2/SnO 2),SnO 2的导带位于TiO 2导带下0.33eV 处.利用瞬态光电压谱和荧光光谱研究了TiO 2-Sn x %催化剂光生载流子的分离和复合的动力学过程,结果表明,Sn 4+离子掺杂能级和表面SnO 2能带存在促进光生载流子的分离,有效地抑制了光生电子与空穴的复合;然而,Sn 4+离子掺杂能级能更有效地增加光生电子的分离寿命,提高了光生载流子的分离效率,从而揭示了TiO 2-Sn x %催化剂的光催化机理.关键词:

Sn 4+离子掺杂TiO 2;Sn 4+离子浓度;瞬态光电压;表面光电压谱;光生电子的寿命

中图分类号:

O648;

O643

Structure,Characterization and Photocatalytic Properties of TiO 2Doped

with Different Content of Sn 4+Ions

ZHANG Peng 1,2

ZHAO Lu-Song 1,2

YAO Jiang-Hong 1,2

CAO Ya-An 1,2,*

(1College of Physics,Nankai University,Tianjin 300071,P .R.China ;2Key Laboratory of Weak Light Nonlinear Photonics,

Ministry of Education,Teda Applied Physics School,Nankai University,Tianjin 300457,P .R.China )Abstract:Pure TiO 2and Sn 4+doped TiO 2(TiO 2-Sn x %)photocatalysts were prepared by a sol-gel method,where x %represents the nominal molar fraction of Sn 4+ions in the TiO 2structure.The crystal structure and energy band structure of the resultant catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD),X-ray photoelectron spectroscopy (XPS),and surface photovoltage spectroscopy (SPS).The results show that for a low content of Sn 4+ions,the Sn 4+ions are doped into the TiO 2lattice and replace lattice Ti 4+ions in a substitute mode (Ti 1-x Sn x O 2).The energy levels of these Sn 4+ions are located 0.38eV below the conduction band.Moreover,the rutile SnO 2crystal structure evolves with increasing content of Sn 4+ions,i.e.,a TiO 2/SnO 2structure is formed.The conduction band of SnO 2is located 0.33eV lower than that of TiO 2.The separation and recombination mechanism of the photo-generated carriers was characterized by photoluminescence and transient photovoltage techniques.The results showed that the formation of the energy levels of Sn 4+ions and the conduction band of rutile SnO 2can enhance the separation of the photo-generated carriers,and suppress the recombination of photo-generated carriers.However,the energy levels of Sn 4+can lead to a much longer life time and higher separation efficiency of the photo-generated carriers.For different content of Sn 4+in Sn 4+ion doped TiO 2(TiO 2-Sn x %),the abovementioned aspects improve the photocatalytic activity.

[Article]

doi:10.3866/PKU.WHXB201303182

https://www.sodocs.net/doc/e01973129.html,

物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )

Acta Phys.-Chim.Sin .2013,29(6),1305-1312

June Received:December 11,2012;Revised:March 18,2013;Published on Web:March 18,2013.?

Corresponding author.Email:caoyaan@https://www.sodocs.net/doc/e01973129.html,;Tel:+86-22-66229598.

The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (51072082,21173121,11074129)and National Key Basic Research Program of China (973)(2012CB934201).

国家自然科学基金(51072082,21173121,11074129)和国家重点基础研究发展规划项目(973)(2012CB934201)资助

?Editorial office of Acta Physico-Chimica Sinica

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Acta Phys.-Chim.Sin.2013

Key Words:Sn4+-doped TiO2;Content of Sn4+ions;Transient photovoltage;Surface photovoltage spectroscopy;Life time of photo-generated electrons

1引言

TiO2是一种具有应用前景的光催化剂,多年来倍受研究学者的重视.1-3然而,TiO2的禁带宽度为3.2eV,仅能吸收紫外光,而且光生载流子的复合效率较高,这些因素又制约着它的光催化效率的提高.4,5实验证明,金属或非金属掺杂能够扩展TiO2的光吸收范围,有效地抑制光生载流子的复合,提高其光催化活性.6-11

近年来,Sn4+离子掺杂TiO2的研究已有文献报道.12-18Zhou等12利用水汽输运水分子的方法制备了Sn4+掺杂的TiO2,研究表明Sn4+离子取代晶格中的Ti4+原子,形成取代式掺杂结构;Sn4+离子掺杂能有效地促进光生载流子的分离,提高TiO2的光催化活性.Mahanty等13利用溶胶-凝胶法制备了Sn4+离子掺杂的TiO2,研究了Sn4+离子掺杂对TiO2锐钛矿到金红石晶相转变的影响.Gu等14报道了SnO2/TiO2复合催化剂增加H2的生成量的成果,结果表明SnO2-TiO2界面间Ti－O－Sn键的数量制约了H2的生成量.Zheng等15利用浸渍-热转化两步法制备了具有中空结构的Sn4+掺杂TiO2光催化纤维材料,研究表明煅烧温度对材料的相结构、组成、尺寸、形貌以及催化性能有影响;Sn4+的掺入能够提高TiO2的可见光催化活性.Duan等16利用水热法制备了不同Sn4+含量掺杂TiO2材料,并指出Sn4+掺杂的浓度能够对载流子的复合产生影响.在我们先前的研究中,已经报道了Sn4+离子掺杂TiO2的烧结温度对催化剂的晶相结构和掺杂方式以及Sn4+离子掺杂对TiO2晶相的转变的影响.17另外,还报道了Sn4+离子掺杂对催化剂光催化活性的影响.18直至目前,虽然Sn4+离子修饰TiO2催化剂的研究已有相关报道,但是不同浓度Sn4+离子修饰对TiO2催化剂的晶相结构、能带结构和光生载流子分离和复合等动力学过程,以及光催化活性的影响报道尚少.

本文采用溶胶-凝胶法制备了不同浓度Sn4+离子掺杂的TiO2-Sn x%(x%代表Sn4+离子掺杂的TiO2样品中Sn4+离子所占的摩尔分数)催化剂;研究了TiO2-Sn x%催化剂的晶相结构和能带结构;通过瞬态表面光电压谱(SPS)和激光荧光光谱,讨论了低浓度和高浓度Sn4+离子掺杂TiO2-Sn x%催化剂的光生载流子分离和复合动力学过程,并分析了掺杂能级和能带结构对光生载流子动力学行为的作用以及光催化机理.

2实验部分

2.1催化剂的制备

采用溶胶-凝胶法,以Ti(OC4H9)4(纯度99.0%)和SnCl4(纯度99.0%)为反应前体,在快速搅拌下,将12mL Ti(OC4H9)4缓慢滴加到40mL无水乙醇(纯度99.7%)和1mL高纯水的混合液中,得到均匀的淡黄色的透明液体,加入一定量的HCl溶液(12mol·L-1)控制液体的pH值为0.5,放置0.5h后,加入一定量无水SnCl4(纯TiO2的制备是用高纯水替代无水SnCl4),然后再缓慢滴入1mL高纯水,使其进一步水解;继续搅拌0.5h后得到的溶胶在室温下放置自然蒸发,24h后变为透明的凝胶;在100°C下烘干12h,450°C烧结2.5h,即制得一组不同浓度Sn4+离子掺杂的TiO2和纯TiO2样品,放入干燥器备用;掺入Sn4+离子的摩尔数与Ti4+和Sn4+离子的百分含量记为x%(参见表1).

2.2光催化反应

纯TiO2和TiO2-Sn x%催化剂光催化降解对氯苯酚(分析纯,天津市光复精细化工研究所)反应的实验在圆柱形玻璃反应器(70mL)中进行.以400W (Philips HPA400/30S,荷兰)汞灯作为外照光源,辐射波长λ>320nm,催化剂用量为5mg,反应器距光源10cm,对氯苯酚溶液内通O2量为6mL·min-1,磁力搅拌保持体系中溶液浓度和温度((25±2)°C)平衡.对氯苯酚起始浓度为5×10-5mol·L-1,体积为40 mL(pH=5.74).采用4-氨基氨替吡啉比色法测定对氯苯酚剩余浓度,并在相同条件下进行空白光解对比实验.实验所用化学试剂均为分析纯,实验用水为ρ≥18.0MΩ·cm高纯水(所用仪器为Milli-Q Aca-demic,MILLIPORE,法国).

2.3物性表征

X射线衍射谱(XRD,Rigaku D/max-2500,Cu 靶,Kα线,日本)测定TiO2和TiO2-Sn x%样品的晶体结构,粒子的平均粒径根据德拜-谢乐公式计算获得.X射线光电子能谱(XPS)在ESCA Lab220i-XL 光谱仪上进行(Thermo Fisher Scientific,Al,Kα线,美国),所有的谱图按照C1s(284.8eV)进行校正.利用

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张鹏等:不同浓度Sn 4+离子掺杂TiO 2的结构、性质和光催化活性

No.6

自制的表面光电压谱仪测定样品的能带结构,SPS

测试装置主要由光源(XQ-500WA 型500W Xe 灯)、单色仪(WDG30-2)、样品池、锁相放大器(SR830)、斩波器(SR540)和数据处理系统(计算机)等构成,其测试原理如下:从光源发出的光经单色仪分光,然后通过斩波器照到样品上,样品产生的光电压信号经锁相放大器放大、数据采集和信号处理后形成SPS 谱图.样品的荧光光谱由激光荧光光谱仪测得,仪器装置主要由激发光源(NT342/3/UVE,190-2500nm)[纳秒激光器Nd:YAG (NL303G,325nm,脉冲半宽5ns)、Harmanics 发生器(SHG,THG)和光参量振荡器(OPO)PG122],单色仪(MS3504)和信号检测器(PMT,Hamamatsu R928)组成.另外,测试系统包括数据采集(DAQ)、数字转换(PICO ADC-200/100)和用于信号聚焦收集的光学系统.样品的瞬态光电压谱由自制的瞬态光电压装置测定,其仪器装置主要由激光光源(NT342/3/UVE,190-2500nm)、样品池、500MHz 的数字示波器(TDS 5054Tektronix)和数据处理系统等组成.测试原理为由照到样品纳秒激光产生的瞬态光电压信号经存储示波器的放大、数据采集和信号处理后得到瞬态光电压谱.

3结果和讨论

图1为纯TiO 2和TiO 2-Sn x %样品的XRD 谱.TiO 2为四方晶系锐钛矿型结构,对于TiO 2-Sn x %样品,当掺入Sn 4+离子的浓度较低时,如,TiO 2-Sn5%,其晶相结构主要为锐钛矿TiO 2,同时伴有微量的金红石型SnO 2(33.95°衍射峰)和金红石型TiO 2(27.15°衍射峰)生成.另外,TiO 2-Sn5%样品的各衍射峰相对纯TiO 2出现小角移动(见图1插图),而晶格常数和晶胞体积相对纯TiO 2增大,表明Sn 4+离子主要是以取代式掺杂的形式存在.因为Sn 4+的离子半径(69pm)与Ti 4+的离子半径(53pm)18较接近,Sn 4+离子能够占

据TiO 2晶格中Ti 4+离子的晶格位置,形成取代式掺杂结构.由于Sn 4+的离子半径(69pm)略大于Ti 4+离子半径(53pm),导致了TiO 2-Sn5%样品晶胞参数和晶胞体积相对纯TiO 2增大,使TiO 2-Sn5%各衍射峰产生小角移动.随着Sn 4+离子浓度逐渐增加(TiO 2-Sn10%至TiO 2-Sn50%),在TiO 2-Sn x %样品中除锐钛矿型TiO 2衍射峰外,金红石型TiO 2(110)和(101)晶面的衍射峰(27.15°和40.95°)和金红石型SnO 2(110)和(101)晶面的衍射峰(26.61°和33.95°)逐渐增强(与TiO 2锐钛矿衍射峰高比),表明TiO 2-Sn x %逐渐形成锐钛矿型TiO 2、金红石型TiO 2和金红石型SnO 2的复合结构.另外,在TiO 2-Sn x %样品中(Sn 4+离子浓度大于5%),随着Sn 4+离子浓度的增加,锐钛矿TiO 2衍射峰由大角逐渐向小角移动(见图1插图),其晶格常数和晶胞体积相对TiO 2-Sn5%减小(表1),表明取代式掺杂的Sn 4+离子逐渐减少,掺入的Sn 4+离子主要生成金红石型SnO 2;当Sn 4+离子浓度达到50%时

图1纯TiO 2和TiO 2-Sn x %样品的XRD 谱

Fig.1

XRD patterns of pure TiO 2and TiO 2-Sn x %samples

Inset is the enlarged diffraction peaks located at around 25.3°,x %in TiO 2-Sn x %represented the nominal molar percentage

of Sn 4+ions in the Sn 4+and Ti 4+ions.

The cell parameters are calculated by using the value of (101)and (110)diffraction peaks.A,R,and S denote

anatase TiO 2,rutile TiO 2,and rutile SnO 2,respectively.

Sample TiO 2

TiO 2-Sn5%TiO 2-Sn10%TiO 2-Sn20%TiO 2-Sn40%TiO 2-Sn50%

Cell parameter/nm a =b 0.37860.38000.37920.37880.37860.3786c 0.94990.97420.96200.95600.95300.9495

V cell /nm 30.13616

0.140670.138330.137180.136620.13610

Crystal size/nm A 10.49.210.010.210.610.9R 12.317.9S 30.141.8

表1样品的晶粒尺寸,晶相含量和晶胞参数

Table 1

Crystallite size,phase contents,and cell parameters of the

samples

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Acta Phys.-Chim.Sin.2013

(TiO 2-Sn50%),锐钛矿TiO 2衍射峰已移动到与纯TiO 2接近(见图1插图),而晶格常数和晶胞体积与纯TiO 2相同,表明TiO 2-Sn50%样品已形成TiO 2/SnO 2复合结构.以上过程机理为Sn 4+离子掺入大于一定浓度时,在催化剂的制备过程中,TiO 2表面形成金红石型SnO 2的条件占主导,抑制了Sn 4+离子的取代式掺杂,同时诱导取代式掺杂的Sn 4+离子从TiO 2晶格中析出形成SnO 2;随着Sn 4+离子浓度的增加,金红石型SnO 2含量增加,并诱导部分的金红石TiO 2在表面形成.对于TiO 2-Sn x %样品,Sn 4+离子低浓度掺杂(如:TiO 2-Sn5%)形成取代式掺杂结构(Ti 1-x S-n x O 2),Sn 4+离子高浓度掺杂(如:TiO 2-Sn50%)形成TiO 2和SnO 2的复合结构(TiO 2/SnO 2)的结论将由XPS 谱进一步的证明.

图2为TiO 2-Sn5%和TiO 2-Sn50%的Sn 2p 的XPS 谱.在TiO 2-Sn5%(曲线a)中,掺杂Sn 的Sn 2p 3/2的结合能(486.0eV)低于SnO 2的Sn 2p 3/2的结合能(486.5eV),19而高于金属Sn 中Sn 2p 3/2结合能(484.6eV),表明TiO 2-Sn5%中的Sn 4+离子取代了锐钛矿TiO 2中晶格Ti 4+离子位置,形成Ti －O －Sn(O 周围两个Ti 和一个Sn 离子配位)取代式掺杂结构.因为取代式掺杂结构Ti －O －Sn 与SnO 2中Sn －O －Sn (O 周围三个Sn 离子配位)结构相比,Ti 的电负性(1.54)小于Sn (1.96),20使Ti －O －Sn 中Sn 2p 3/2结合能(486.0eV)低于SnO 2的Sn 2p 3/2的结合能(486.5eV);取代式掺杂结构Ti －O －Sn 与金属Sn 相比,Sn 4+离子周围的O 的电负性(3.50)大于Sn (1.96),导致Ti －O －Sn 结构中Sn 2p 3/2结合能(486.0eV)高于金属Sn 中Sn 2p 3/2的结合能(486.4eV).在TiO 2-Sn50%(曲线b)中,掺杂Sn 的Sn 2p 3/2(486.45eV)与SnO 2的Sn 2p 3/2

峰位基本一致(SnO 2的Sn 2p 3/2结合能为486.5eV),表明TiO 2-Sn50%样品中掺入的Sn 4+离子主要以SnO 2的形式存在.图3为纯TiO 2、TiO 2-Sn5%和TiO 2-Sn50%的Ti 2p 的XPS 谱.纯TiO 2(曲线a)的Ti 2p 3/2和Ti 2p 1/2峰的结合能分别为458.2和464.0eV .与纯TiO 2比较,TiO 2-Sn5%(曲线b)和TiO 2-Sn50%(曲线c)的Ti 2p 峰的结合能增加,意味着与掺杂Sn 离子的状态相关.对于TiO 2-Sn5%,由于Sn 4+离子取代TiO 2中晶格Ti 4+离子(取代式掺杂)形成的Ti －O －Sn 结构;与纯TiO 2中Ti －O －Ti 相比,Ti －O －Sn 中Sn 的电负性大于Ti 4+离子,使TiO 2-Sn5%的Ti 2p 结合能向高位移动(458.3和464.1eV).对于TiO 2-Sn50%,掺入的Sn 4+离子形成SnO 2团簇,并与TiO 2团簇以Sn －O －Ti 的形式链接(TiO 2/SnO 2复合结构),与纯TiO 2中Ti －O －Ti 相比,Sn 的电负性大于Ti,使TiO 2-Sn50%的Ti 2p 结合能提高为(458.6和464.4eV).图4为纯TiO 2、TiO 2-Sn5%和TiO 2-Sn50%的O 1s

图4TiO 2(a),TiO 2-Sn5%(b)和TiO 2-Sn50%(c)的O 1s 的

XPS 谱

Fig.4XPS spectra of O 1s for TiO 2(a),TiO 2-Sn5%(b),

and TiO 2-Sn50%(c)

图2TiO 2-Sn5%(a)和TiO 2-Sn50%(b)的Sn 2p 的XPS 谱

Fig.2XPS spectra of Sn 2p for TiO 2-Sn5%(a)and

TiO 2-Sn50%

(b)

图3TiO 2(a),TiO 2-Sn5%(b)和TiO 2-Sn50%(c)的Ti 2p 的

XPS 谱

Fig.3XPS spectra of Ti 2p for TiO 2(a),TiO 2-Sn5%(b),

and TiO 2-Sn50%

(c)

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张鹏等:不同浓度Sn4+离子掺杂TiO2的结构、性质和光催化活性No.6

的XPS谱.结合能为529.4和531.1eV附近的响应峰分别为纯TiO2(曲线a)晶格氧O1s和表面氧物种(主要为表面羟基－OH和表面桥氧－O－).21,22与纯TiO2(曲线a)比较,TiO2-Sn5%(曲线b)和TiO2-Sn50%(曲线c)的晶格氧O1s峰的结合能增加主要源于Sn4+离子的掺杂态.对于TiO2-Sn5%,Sn4+离子取代晶格Ti4+离子形成Ti－O－Sn取代式掺杂结构,与纯TiO2中Ti－O－Ti相比,O周围的Sn的电负性大于Ti,使TiO2-Sn5%的O1s结合能向高位移动(529.7eV);而TiO2-Sn50%晶格氧的结合能为530.2 eV,已接近SnO2晶格氧O1s的结合能(530.5eV),16表明在TiO2-Sn50%样品中掺入的Sn4+离子已形成SnO2.另外,在TiO2-Sn5%(曲线b)中,表面物种的O 1s的峰(531.1eV)相对纯TiO2(曲线a)和TiO2-Sn50%(曲线c)增强,表明TiO2-Sn5%样品表面羟基(－OH)和表面桥氧(－O－)含量大于纯TiO2和TiO2-Sn50%.

由XRD和XPS结果可以证明,当掺入Sn4+离子的浓度较低时(如,TiO2-Sn5%),Sn4+离子主要是以取代的方式占据TiO2晶格中Ti4+离子的位置,形成取代式掺杂结构(Ti1-x Sn x O2).当掺入Sn4+离子的浓度较高时(如,TiO2-Sn50%),Sn4+离子主要形成金红石SnO2,同时伴有金红石型TiO2生成,形成TiO2和SnO2的复合结构(TiO2/SnO2).

图5为纯TiO2、TiO2-Sn5%和TiO2-Sn50%的样品的SPS谱.在336nm附近的强峰为纯TiO2带-带跃迁(曲线a),起峰阈值为375.0nm,其禁带宽度为3.31eV.TiO2-Sn5%样品(曲线b)的带-带跃迁峰(338nm)的起峰阈值为378.0nm,其禁带宽度为3.29eV.在426.0nm附近弱的响应峰为TiO2-Sn5%的价带到Sn4+离子掺杂能级的跃迁,18该掺杂能级在导带下0.38eV.对于TiO2-Sn50%样品(曲线c),拟合后分为两个峰(见插图),340.0nm响应峰为TiO2-Sn50%样品中TiO2的带-带跃迁,起峰阈值为368.0nm,禁带宽度为3.36eV.另一个强峰在372.2 nm为TiO2-Sn50%样品中TiO2的价带到SnO2的导带的跃迁,起峰阈值为420.0nm,计算可得SnO2的导带在TiO2导带下0.33eV.

图6为纯TiO2,TiO2-Sn5%和TiO2-Sn50%的样品的光致发光谱.纯TiO2(曲线a)分别在480nm和525nm有两个荧光峰,分别对应于捕获一个电子和两个电子的氧空位能级到TiO2价带的跃迁,氧空位能级分别位于导带下0.51和0.82eV处.23,24由于氧空位能级的存在,导带的光生电子通过无辐射跃迁方式到达氧空位能级,然后与TiO2价带的光生空穴复合发光.与纯TiO2比较,TiO2-Sn5%(曲线b)样品的Sn4+离子掺杂能级位于导带下0.38eV处,且在氧空位能级(导带下方0.51和0.82eV)之上,所以导带的光生电子能够转移到Sn4+离子掺杂能级,然后达到粒子表面,促进了光生载流子的分离,使得光生电子从氧空位能级到价带的复合几率降低,荧光强度减弱;对于TiO2-Sn50%(曲线c),由于SnO2和TiO2形成复合结构,SnO2的导带低于TiO2导带,且高于TiO2的氧空位能级(导带下方0.51和0.82eV),所以TiO2导带的光生电子能够转移到SnO2的导带,促进了光生载流子的分离,从而抑制了TiO2氧空位能级的光生电子与价带光生空穴的复合,导致了荧光强度的降低.

图5TiO2(a),TiO2-Sn5%(b)和TiO2-Sn50%(c)的表面

光电压谱

Fig.5SPS spectra for TiO2(a),TiO2-Sn5%(b),and

TiO2-Sn50%(c)

Insert is the fitting curves of TiO2-Sn50%(curve c).The solid line and dashed line represent the two peaks after fitting curve c.

图6TiO2(a),TiO2-Sn5%(b)和TiO2-Sn50%(c)的光致

发光谱

Fig.6Photoluminescence spectra of TiO2(a),TiO2-Sn5%

(b)and TiO2-Sn50%

(c)

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Acta Phys.-Chim.Sin.2013

图7为纯TiO 2(曲线a)、TiO 2-Sn5%(曲线b)和TiO 2-Sn50%(曲线c)样品的瞬态光电压谱(激发光波长340nm).在图7中,瞬态光电压谱的起峰过程(如纯TiO 2,约为0.0002-0.0008s)对应于光生载流子的分离过程,其机理为样品在340nm 激光的照射下产生带-带跃迁,光生电子沿着导带转移到表面,而光生空穴沿着价带流向体相,导致光生载流子分离,产生光电压响应.瞬态光电压谱峰的回落过程(如纯TiO 2,约为0.0008-0.02s)为光生载流子的复合过程,光电压响应随之衰灭.25由双指数衰减对瞬态光电压谱曲线拟合处理后,每一个瞬态光电压谱曲线都呈现出两个光生载流子复合过程,其延迟时间为τ1和τ2(表2),如TiO 2,τ1为表面的光生电子由导带通过表面态能级与价带光生空穴复合的延迟时间;τ2为表面的光生电子由导带转移到氧空位能级,然后再与价带光生空穴复合的延迟时间.结果表明(表2),三个样品的光生载流子的复合过程的延迟时间τ1和τ2遵从TiO 2-Sn5%>TiO 2-Sn50%>纯TiO 2的规律.对于TiO 2-Sn50%样品,由于SnO 2和TiO 2形成复合结构(TiO 2/SnO 2),SnO 2的导带低于TiO 2导带0.33eV ,能够使跃迁到TiO 2导带的光生电子转移到SnO 2导带,产生光生载流子分离(产生光电压信号);然而,与纯TiO 2相比,TiO 2/SnO 2界面态能级相对较多,而且存在界面势能,SnO 2导带的光生电子经由界面态能级与价带光生空穴复合或SnO 2导带的光生电子穿越TiO 2/SnO 2界面转移到TiO 2氧空位能级与价带光生空穴复合相对困难,所以TiO 2-Sn50%样品的延迟时间τ1和τ2大于纯TiO 2.对于TiO 2-Sn5%样品,由于Sn 4+离子的掺杂能级在导带下0.38eV ,跃迁到导带的光生电子能够经由Sn 4+离子的掺杂能级转移到

表面,产生光生载流子分离(产生光电压信号);然而,由于Sn 4+离子掺杂能级的光生电子转移到氧空位能级的几率较小,导致表面光生电子由Sn 4+离子掺杂能级转移氧空位能级,再与价带光生空穴复合的几率减少;另外,Sn 4+离子的掺杂使样品产生更多的表面态能级,致使表面光生电子通过表面态能级与价带光生空穴复合过程时间相对延迟,所以TiO 2-Sn5%样品τ1和τ2过程的延迟时间大于TiO 2-Sn50%和纯TiO 2.光生载流子的复合过程的延迟时间τ1和τ2的增加,意味着光生载流子复合几率的降低,而分离效率提高,因此,三个样品的光生载流子分离效率遵循TiO 2-Sn5%>TiO 2-Sn50%>纯TiO 2的规律.

图8为纯TiO 2、TiO 2-Sn5%和TiO 2-Sn50%样品的紫外光催化降解对氯苯酚的浓度与降解时间的关系(c -t )曲线,其紫外光催化活性(降解率(Δc /c 0)、半衰期(t 1/2)和比活性)见表3.结果表明,空白实验中对氯苯酚几乎没有光解.纯TiO 2在60min 降解率为20.6%,比光催化活性为0.152mmol ·g -1·h -1.TiO 2-Sn50%样品的紫外光催化活性高于纯TiO 2,其中,60min 降解率为30.2%,比光催化活性为0.224mmol ·g -1·h -1.TiO 2-Sn5%样品表现出最高的光催化

图7TiO 2(a),TiO 2-Sn5%(b),和TiO 2-Sn50%(c)的瞬态

光电压谱

Fig.7Transient photovoltage spectra of TiO 2(a),

TiO 2-Sn5%(b),and TiO 2-Sn50%

(c)

表2

样品的瞬态光电压谱经双指数延迟拟合后的延迟

时间常数τ1和τ2

Table 2Values of the calculated decay time constant τ1and τ2through double exponential decay fitting for the

图8

纯TiO 2、TiO 2-Sn5%和TiO 2-Sn50%样品的紫外光催

化降解对氯苯酚的浓度-时间(c -t )曲线

Fig.8Concentration -time (c -t )curves of 4-chlorophenol for TiO 2,TiO 2-Sn5%,and TiO 2-Sn50%samples under

ultraviolet

irradiation 1310

张鹏等:不同浓度Sn 4+离子掺杂TiO 2的结构、性质和光催化活性

No.6

活性,60min 降解率为51.5%,比光催化活性为0.378mmol ·g -1·h -1,大约是纯TiO 2的2.5倍.另外,所有样品的ln(c 0/c )-t 之间呈现直线关系,说明其光催化反应为一级反应.

基于表征结果和光催化基本原理,TiO 2-Sn5%和TiO 2-Sn50%样品的紫外光催化活性高于纯TiO 2的主要原因如下.在紫外光催化过程中,由于纯TiO 2的光生电子通过氧空位能级与价带空穴复合的几率相对较高(见荧光光谱,图6),而且达到表面的光生电子相对容易通过表面态能级或氧空位能级与价带光生空穴复合,其两个复合过程的延迟时间τ1和τ2相对较短(瞬态光电压谱,图7),表明光生载流子的分离效率较低,导致了较低的光催化活性.与纯TiO 2相比,由于TiO 2-Sn50%样品以TiO 2/SnO 2复合结构存在,SnO 2导带低于TiO 2导带0.33eV ,有利于TiO 2导带的光生电子转移到SnO 2导带,产生光生载流子分离,而降低其复合几率;另外,由于TiO 2/SnO 2界面的存在,使分离后的光生电子难于通过TiO 2氧空位能级或TiO 2/SnO 2界面态能级与价带光生空穴复合,其延迟时间τ1和τ2大于纯TiO 2,有效地促进了光生载流子的分离;此外,在TiO 2/SnO 2界面TiO 2价带到SnO 2导带的跃迁,增加了光生载流子的浓度和催化剂的光谱吸收范围;因此,TiO 2-Sn50%的紫外光催化活性高于纯TiO 2.对于TiO 2-Sn5%样品,由于Sn 4+掺杂能级在导带下0.38eV ,光生电子能够通过掺杂能级直接转移到催化剂的表面,导致了光生载流子的有效分离.另外,Sn 4+离子掺杂能级的存在使表面光生电子转移到氧空位能级的几率减小,而且Sn 4+离子的掺杂使样品表面态能级增加,有效地阻止了表面的光生电子通过氧空位能级或表面态能级与价带光生空穴复合,其延迟时间τ1和τ2大于纯TiO 2和TiO 2-Sn50%的延迟时间,意味着光生载流子的分离效率得到了有效的提高,光生载流子参加光催化反应的几率增大;此外,TiO 2-Sn5%的价带

到Sn 4+离子掺杂能级的跃迁,导致了光生载流子的浓度和催化剂的吸收范围增加;因此,TiO 2-Sn5%催化剂紫外光催化活性高于纯TiO 2和TiO 2-Sn50%.

4结论

采用溶胶-凝胶法制备出纯TiO 2和不同Sn 4+离子浓度掺杂的TiO 2-Sn x %催化剂.当Sn 4+离子浓度较低时(TiO 2-Sn5%),Sn 4+离子是以取代式掺杂的方式存在于TiO 2晶格(Ti 1-x Sn x O 2),其掺杂能级在导带下0.38eV .当Sn 4+离子浓度较高时(TiO 2-Sn50%),Sn 4+离子在TiO 2表面生成金红石SnO 2,形成TiO 2和SnO 2复合结构(TiO 2/SnO 2),其SnO 2导带位于TiO 2导带下0.33eV .与纯TiO 2相比,在TiO 2-Sn5%和TiO 2-Sn50%样品中,Sn 4+离子掺杂能级或表面SnO 2能带的存在,有效地促进了光生载流子的分离,阻止其复合,而且增加了催化剂的光谱吸收范围.另外,与表面SnO 2能带相比,Sn 4+离子的掺杂能级更有利于增加光生载流子的寿命,降低了表面光生电子与价带光生空穴复合的几率,提高光生载流子的分离效率;因此,催化剂的紫外光催化活性呈现出TiO 2-Sn5%(Ti 1-x Sn x O 2)>TiO 2-Sn50%(TiO 2/SnO 2)>TiO 2的规律.

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表3紫外光照下对氯苯酚的光降解

Table 3Photodegradation of 4-chlorophenol under

ultraviolet irradiation

amount of degradated 4-chlorophenol per unit catalyst at the first hour

photocatalytic reaction.k :rate constant;t 1/2:half time

1311

Vol.29 Acta Phys.-Chim.Sin.2013

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第十三届全国均相催化学术讨论会第一轮通知

一、会议介绍

由中国化学会催化委员会均相催化专业委员会主办，中国科学院兰州化学物理研究所和苏州大学材料与化学化工学部联合承办的第十三届全国均相催化学术讨论会定于2013年9月25-27日在美丽的苏州举行。本届会议是全国均相催化和相关领域专家学者的一次聚会，将全面展示两年来我国在这些领域取得的研究成果，交流和讨论均相催化发展的新趋势和所面临的机遇与挑战，以推动我国均相催化领域的研究和相关产业向更高的目标迈进。

二、会议主办单位：均相催化专业委员会

主任：夏春谷

副主任：丁奎岭、李贤均

秘书长：孙伟

委员：包明、陈静、范青华、龚流柱、郭灿城、贺德华、胡信全、华瑞茂、江焕峰、金国新、雷爱文、李光兴、梁永民、陆维敏、施章杰、王公应、王向宇、吴鹏、吴静、徐杰、夏清华、游书力、袁友珠、周永贵

三、征文范围

1.均相催化剂的设计、合成和表征；

2.均相酸碱催化反应；

3.不对称催化反应；

4.小分子催化；

5.生物催化与仿生催化反应；

6.胶束和胶体催化，以及微乳催化反应；

7.纳米催化剂的制备、表征和催化反应；

8.光、电催化反应；

9.生物质催化转化；10.均相催化剂的多相化；11.均相催化的工业应用；12.与均相催化相关的反应机理、理论和计算化学等

四、投稿要求及日期

详细论文摘要的格式要求，请登录会议网站：https://www.sodocs.net/doc/e01973129.html,/dct/pag。论文经评审录用后，发出录用通知。被录用的论文一般不再退回修改，作者在寄论文摘要时应做好一次性定稿准备，文责自负。论文录用与否，一概不退，请作者自留底稿。征文截止日期为2013年6月30日，请登陆会议网站进行在线投稿或通过Email(13nchc@https://www.sodocs.net/doc/e01973129.html,)发送征文电子版。

五、会议承办单位及联系人

1.中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室

地址：甘肃省兰州市天水中路18号；邮编：730000

联系人：李福伟、牛建中

联系电话：+86-931-4968528；4968126；传真：+86-931-4968129；

E-mail:fuweili@https://www.sodocs.net/doc/e01973129.html,;njz@https://www.sodocs.net/doc/e01973129.html,

2.苏州大学材料与化学化工学部

地址：江苏省苏州市工业园区仁爱路199号907栋；邮编：215123

联系人：王兴旺

联系电话：+86-512-65880378；Email：wangxw@https://www.sodocs.net/doc/e01973129.html,

1312

(完整word版)人教版高中化学选修3物质结构与性质教案

物质结构与性质 第一章原子结构与性质 第一节原子结构 第二节原子结构与元素的性质 归纳与整理复习题 第二章分子结构与性质 第一节共价键 第二节分子的立体结构 第三节分子的性质 归纳与整理复习题 第三章晶体结构与性质 第一节晶体的常识 第二节分子晶体与原子晶体 第三节金属晶体 第四节离子晶体 归纳与整理复习题 （人教版）高中化学选修3 《物质结构与性质》全部教学案 第一章原子结构与性质 教材分析： 一、本章教学目标 1．了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。 2．了解能量最低原理，知道基态与激发态，知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱。 3．了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。 4．认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值。 5．能说出元素电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。 6．从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，在抽象思维、理论分析的过程中逐步形成科学的价值观。 本章知识分析： 本章是在学生已有原子结构知识的基础上，进一步深入地研究原子的结构，从构造原理和能量最低原理介绍了原子的核外电子排布以及原子光谱等，并图文并茂地描述了电子云和原子轨道；在原子结构知识的基础上，介绍了元素周期系、元素周期表及元素周期律。总之，本章按照课程标准要求比较系统而深入地介绍了原子结构与元素的性质，为后续章节内容的学习奠定基础。尽管本章内容比较抽象，是学习难点，但作为本书的第一章，教科书从内容和形式上都比较注意激发和保持学生的学习兴趣，重视培养学生的科学素养，有利于增强学生学习化学的兴趣。 通过本章的学习，学生能够比较系统地掌握原子结构的知识，在原子水平上认识物质构成的规律，并能运用原子结构知识解释一些化学现象。 注意本章不能挖得很深，属于略微展开。

第二章 分子结构与性质(知识清理及练习)

第二章分子结构与性质 一．共价键 1.特点：具有性和性（无方向性） 2.分类：（按原子轨道的重叠方式） （1）δ键：（以“”重叠形式） a.特征： b.种类：S-S δ键. S-P δ键. P-Pδ键 （2）π键：（以“”重叠形式），特征： 3.判断共价键类型的一般规律是： 共价单键中共价双键中共价三键中 【练习】1.下列说法正确的是（） A. π键是由两个p原子轨道“头碰头”重叠形成 B. δ键是镜面对称，而π键是轴对称 C. 乙烷分子中的键全为δ键而乙烯分子中含δ键和π键 D. H2分子中含δ键而Cl2分子中含π键 2. 下列说法正确的是（） A. 共价化合物中可能含有离子键 B. 非金属元素之间不能形成离子键 C. 气体分子单质中一定存在非极性共价键 D. 离子化合物中可能含有共价键 二.键参数 1.键能的定义： 2.键长与共价键的稳定性的关系：键长越短，往往键能，这表明共价键。 3. 决定共价键的稳定性，是决定分子的立体构型的重要参数。 【练习】1.关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是（） A.键角是描述分子立体结构的重要参数 B.键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关 C.键能越大，键长越长，共价化合物越稳定 D.键角的大小与键长、键能的大小无关 2.下列说法正确的是（） A.键能越大，表示该分子越容易受热分解 B.共价键都具有方向性 C.在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长 D.H-Cl的键能为431.8kJ/mol ，H-Br的键能为366 kJ/mol 这说明HCl比HBr分子稳定 3.已知H-H键能为436 kJ/mol ，H-N键能为391 kJ/mol ，根据化学方程式 高温、高压 N2+3H22NH3,1molN2与足量H2反应放出的热量为92.4 kj/mol ，则N —N的催化剂 键能是（） A.431 kJ/mol B.945.6 kJ/mol C.649 kJj/mol D.896 kJ/mol 三.等电子体 相同和相同的粒子具有相似的化学键特征和相同的空间构型 【练习】人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法中正确的是（） A.CH4和NH4+是等电子体，键角均为60° B.NO3+和CO32-是等电子体，均为平面正三角形结构 C.H2O+和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构 D.B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道 四.价层电子对互斥理论 1.价层电子对数= 2.孤对电子数的计算方法： 3.VSEPR模型和分子的立体构形的推测 例：H2O 孤对电子数为，δ键数，价层电子对数为，VSEPR模型，略去VSEPR模型中的中心原子上的孤对电子，因而H2O分子呈形。 【练习】1.下列分子构形为正四面体型的是（） ①P4②NH3 ③CCl4④CH4⑤H2S ⑥CO2 A.①③④⑤ B.①③④⑤⑥ C.①③④ D.④⑤

离子液体在催化剂制备中的应用

离子液体在催化剂制备中的应用 摘要：离子液体具有很多独特的物理、化学性质，正引起人们越来越多的重视，被认为是一类可以取代传统有机溶剂对环境友好的新型绿色溶剂，在很多领域中有着诱人的应用前景。本文归纳了离子液体的优越性质，介绍了离子液体的分类和制备方法，综述了其作为催化剂在各种化学反应中的应用，并展望了离子液体在该领域中的应用前景。同时，还对离子液体的固定化方法进行了评述，并指出了该研究领域目前存在的问题及发展趋势。 关键词：离子液体，催化剂，合成，应用，固定化 1 前言 1.1 离子液体的定义 离子液体（Ionic liquids）是完全由离子组成的在低温下呈液态的盐，也称为低温熔融盐，它一般由较大的有机阳离子和较小的无机阴离子所组成。离子液体与传统的熔融盐的显著区别是它的熔点较低，一般低于150℃，而传统的熔融盐具有高熔点、高薪度和高的腐蚀性。根据离子液体的这一性质，可以用它代替传统的有机溶剂和电解质作为化学反应与电化学体系的介质等。离子液体的产生可追溯到1914年，当Walden无意间将乙胺与浓硝酸混合时发现所形成的盐-硝酸乙基胺在室温下为液体，这就是第一个离子液体[1]。 1.2 离子液体的分类 离子液体的分类[2]比较多，按照阳离子可以分为四类：（1）1,3-二烷基取代的咪唑离子或称N,N'-二烷基取代的咪唑离子，简记为[RR'im]+，例如1-丁基-3-甲基咪唑离子记为[Bmim]+，若2位上还有取代基R''，则简记为[RR''R'im]+，如1,2-二甲基-3-丙基咪唑离子记为[MM'M''im]+；（2）N-烷基取代的吡啶离子，简记为[RPy]十；（3）烷基季铵离子[NR X H4-x]+，例如[Bu3NMe]+；（4）烷基季磷离子[PRxH4-x]+，例如[Ph3PO c]+。 图1-1 离子液体中常见的正离子结构 根据阴离子的不同，离子液体可分为二类：（1）卤化盐+AlCl3型（其中Cl也可用Br代替），如1-乙基-3-甲基咪唑氯代铝酸盐（[emim]Cl-AlCl3），其缺点是对水极其敏

(完整版)化学选修3《物质结构与性质》全国卷高考真题2011-2017

化学高考真题 选修3 2011-2017 全国卷1．[化学—选修3：物质结构与性质]（15分） 硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。 请回答下列问题： （1）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号 为，该能层具有的原子轨道数为、 电子数为。 （2）硅主要以硅酸盐、等化合物的形式 存在于地壳中。 （3）单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子 与原子之间以相结合，其晶胞中共有8个 原子，其中在面心位置贡献个原子。 （4）单质硅可通过甲硅烷（SiH4）分解反应来制备。工 业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4， 该反应的化学方程式 为。 （5）碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和 化学键C— C C— H C— O Si—S i Si— H Si— O 键能 /(kJ?mol- 1 356 413 336 226 318 452 ①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是。 ②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是。 （6）在硅酸盐中，SiO4- 4 四面体（如下图（a））通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图（b）为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为，Si与O的原子数之比为，化学式为。 2．[化学—选修3：物质结构与性质]（15分） 前四周期原子序数依次增大的元素A，B，C，D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，平且A-和B+的电子相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2。 回答下列问题： （1）D2+的价层电子排布图为_______。 （2）四种元素中第一电离最小的是________，电负性最大的是________。（填元素符号） （3）A、B和D三种元素责成的一个化合物的晶胞如图所示。 ①该化合物的化学式为_________________；D的配位数为___________； ②列式计算该晶体的密度_______g·cm-3。 （4）A-、B+和C3+三种离子组成的化合物B3CA6，其中化学键的类型有_____________；该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为_______________，配位体是____________。 3．〔化学—选修3：物质结构与性质〕(15分) 早期发现的一种天然准晶颗粒由三种Al、Cu、Fe元素组成。回答下列问题： （1）准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过方法区分晶体、准晶体和非晶体。 （2）基态铁原子有个未成对电子，三价铁离子的电子排布式为：可用硫氰化钾奉验三价铁离子，形成配合物的颜色为 （3）新制备的氢氧化铜可将乙醛氧化为乙酸，而自身还原成氧化亚铜，乙醛中碳原子的杂化轨道类型为；一摩尔乙醛分子中含有的σ键的数目 为：。乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是：。氧化亚铜为半导体材料，在其立方晶胞内部有四个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有个铜原子。 （4）铝单质为面心立方晶体，其晶胞参数a＝0．405nm，晶胞中铝原子的配位数为。列式表示铝单质的密度g·cm－3(不必计算出结果) 4．[化学—选修3：物质结构与性质]（15分）A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元索，A2-和B+具有相同的电子构型；C、D为同周期元索，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。

第二章分子结构与性质单元测试

第二章分子结构与性质单元测试 一、选择题（本题包括18小题，每小题4分，共72分，每小题有一个或两个选项符合题意, 选错不得分，如果有两个正确选项，选对一个得 2分） 1?有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是（ ） C ?每个碳原子都有两个未杂化的 2p 轨道形成n 键 D.两个碳原子形成两个 n 键 2?膦（PH 3）又称膦化氢，在常温下是一种无色、有大蒜臭味的有毒气体，电石气的杂质中常 含有膦化氢。它的分子构型是三角锥形。以下关于 PH 3的叙述正确的是（ ） A. PH 3分子中有未成键的孤对电子 B PH 3是非极性分子 C. PH 3是一种强氧化剂 D. PH 3分子的P — H 键是非极性键 3?实现下列变化时，需要克服相同类型作用力的是（ ） A.水晶和干冰的熔化 B.食盐和醋酸钠的熔化 C.液溴和液汞的汽化 D.HCl 和NaCI 溶于水 4. 下列指定粒子的个数比为 2: 1的是（ ） A.Be 2+中的质子数 B.I 2H 原子中的中子和质子 C.NaHCQ 晶体中的阳离子和阴离子 D.BaQ （过氧化钡）晶体中的阴离子和阳离子 5. 在有机物分子中，当碳原子连有 4个不同的原子或原子团时，这 种碳原子称为“手性碳原 子”,凡具有一个手性碳原子的化合物一定具有光学活性。例如下图表示的有机物中含有一 个手性碳原子，具有光学活性。当发生下列变化时，生成的有机物无光学活性的是（ ） A.与新制的银铵溶液共热 B.与甲酸酯化 C.与金属钠发生置换反应 D.与 H 2加成 6. 关于氢键的下列说 法中正确的是（ ） A.每个水分子内含有两个氢键 B.在水蒸气、水、冰中都含有氢键 C 分子间能形成氢键使物质的熔沸点升高 D.HF 的稳定性很强，是因为其分子间能形成氢键 7. 下列说法正确的是（ ） A.n 键是由两个p 电子“头碰头”重叠形成的 B y 键是镜像对称，而 n 键是轴对称 C 乙烷分子中的键全是 y 键，而乙烯分子中含 y 键和n 键 D.H 2分子中含y 键，而C 2分子中还含有n 键 8. 在BrCH=CHBr 分子中，C — Br 键采用的成键轨道是（ ） 2 2 3 A.sp —p B.sp — s C.sp — p D.sp — p 9. 下列物质的杂化方式不是 sp 3杂化的是（ ） A.CO 2 B.CH C.NH 3 D.H 2O O O CHb — C —O -CH -C -H CH2OH

离子液体在催化过程中的应用

河南科技学院新科学院有机合成化学课程论文离子液体在催化过程中的应用 院系：新科学院化学工程系 专业：化学工程与工艺 班级：化工143班 学号： 2014160305 姓名：裴富洋 2017年5月19日 1

摘要 离子液体具有很多独特的物理、化学性质，正引起人们越来越多的重视，被认为是可以取代传统有机溶剂对环境友好的新型绿色溶剂，在很多领域中有着诱人的应用前景。 【关键词】：离子液体催化剂合成应用 引言 本文归纳了离子液体的优越性质，介绍了离子液体的分类和制备方法，综述了其作为催化剂在各种化学反应中的应用，并展望了离子液体在该领域中的应用前景。并指出了该研究领域目前存在的问题及发展趋势 1 离子液体 1.1 离子液体的定义 离子液体（Ionic liquids）是完全由离子组成的在低温下呈液态的盐，也称为低温熔融盐，它一般由较大的有机阳离子和较小的无机阴离子所组成。离子液体与传统的熔融盐的显著区别是它的熔点较低，一般低于150℃，而传统的熔融盐具有高熔点、高薪度和高的腐蚀性。根据离子液体的这一性质，可以用它代替传统的有机溶剂和电解质作为化学反应与电化学体系的介质等。离子液体的产生可追溯到1914年，当Walden无意间将乙胺与浓硝酸混合时发现所形成的盐-硝酸乙基胺在室温下为液体，这就是第一个离子液体。 1.2 离子液体的分类 离子液体的分类比较多，按照阳离子可以分为四类：（1）1,3-二烷基取代的咪唑离子或称N,N'-二烷基取代的咪唑离子，简记为[RR'im]+，例如1-丁基-3-甲基咪唑离子记为[Bmim]+，若2位上还有取代基R''，则简记为[RR''R'im]+，如1,2-二甲基-3-丙基咪唑离子记为[MM'M''im]+；（2）N-烷基取代的吡啶离子，简记为[RPy]十；（3）烷基季铵离子[NRXH4-x]+，例如[Bu3NMe]+；（4）烷基季磷离子[PRxH4-x]+，例如[Ph3POc]+。 2

新课标高中化学选修教材《物质结构与性质》—三种版本的

新课标高中化学选修教材《物质结构与性质》—三种版本的比较研究作者：蔡文联文章来源：：《化学教学》2007年01期点击数：31 更新时间：2008-3-24 新课标高中化学选修教材《物质结构与性质》—三种版本的比较研究 蔡文联饶志明余靖知 摘要：根据2003年出版的《普通高中化学课程标准(实验》)编定的高中化学教材已通过审定的有三种版本，分别由人民教育出版社、江苏教育出版社、山东科技出版社出版。高中化学课程8个模块中选修3“物质结构与性质”是属于化学基本理论知识的模块。本文将对新版三种教材(选修3“物质结构与性质”)的设计思路、体系结构、栏目设置等方面进行比较研究，以期有助于教师理解新课标、选择教材、教法以及把握教学尺度。 为了适应我国21世纪初化学课程发展的趋势，化学课程标准研制组经过深入的调查研究，多次讨论修改，于2003年出版了《普通高中化学课程标准（实验）》。他们将高中化学课程采用模块的方式分为必修和选修两部分，共8个模块，其中必修模块2个，选修模块6个。新课程“在保证基础的前提下为学生提供多样的、可供选择的课程模块”，兼顾“学生个性发展的多样化需要”，适应不同地区和学校的条件。目前以高中化学课程标准和基础教育课程改革纲要为指导编写的新版高中化学教材经全国中小学教材审定委员会初审通过的共有3种，分别是由人民教育出版社出版（宋心琦主编，以下简称人教版），江苏教育出版社出版（王祖浩主编，以下简称苏教版），山东科技出版社出版（王磊主编，以下简称山东科技版）。 在6个选修模块中，选修3“物质结构与性质”模块突出化学学科的核心观念、基本概念原理和基本思想方法。在以“提高学生的科学素养”为主旨的高中化学课程改革中，如何将新课程理念很好地融合进化学基本概念和基础理论的教学中，转变学生的学习方式，培养学生的逻辑思维能力，提高学生学习本课程的意义，是值得广大化学教师研究、推敲的。因此，针对上述三种版本的教材（选修3物质结构与性质）进行具体的分析、比较、评价， 对教师在选择教材、教法以及把握教学尺度方面都具有十分重要的意义。 1.“物质结构与性质”模块教材的简介

第二章 分子结构与性质

第二章分子结构与性质 教材分析 第二章分子结构与性质 第一节共价键 第一课时 教学目标： 1．复习化学键的概念，能用电子式表示常见物质的离子键或共价键的形成过程。 2．知道共价键的主要类型δ键和π键。 3．说出δ键和π键的明显差别和一般规律。 教学重点、难点： 价层电子对互斥模型 教学过程： [复习引入] NaCl、HCl的形成过程 [设问] 前面学习了电子云和轨道理论，对于HCl中H、Cl原子形成共价键时，电子云如何重叠？例：H2的形成 [讲解、小结] [板书] 1．δ键：（以“头碰头”重叠形式） a．特征：以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键的图形不变，轴对称图形。

b．种类：S-Sδ键 S-Pδ键 P-Pδ键 [过渡] P电子和P电子除能形成δ键外，还能形成π键 [板书] 2．π键 [讲解] a.特征：每个π键的电子云有两块组成，分别位于有两原子核构成平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面镜面，它们互为镜像，这种特征称为镜像对称。 3．δ键和π键比较 ①重叠方式 δ键：头碰头 π键：肩并肩 ②δ键比π键的强度较大 ②成键电子：δ键 S-S S-P P-P π键 P-P δ键成单键 π键成双键、叁键 ４．共价键的特征 饱和性、方向性 [科学探究] 讲解 [小结] 生归纳本节重点，老师小结 [补充练习] 1．下列关于化学键的说法不正确的是（） A．化学键是一种作用力

B．化学键可以是原子间作用力，也可以是离子间作用力 C．化学键存在于分子内部 D．化学键存在于分子之间 2．对δ键的认识不正确的是（） A．δ键不属于共价键，是另一种化学键 B．S-Sδ键与S-Pδ键的对称性相同 C．分子中含有共价键，则至少含有一个δ键 D．含有π键的化合物与只含δ键的化合物的化学性质不同 3．下列物质中，属于共价化合物的是（） A．I2 B．BaCl2 C．H2SO4 D．NaOH 4．下列化合物中，属于离子化合物的是（） A．KNO3 B．BeCl C．KO2 D．H2O2 5．写出下列物质的电子式。 H2、N2、HCl、H2O ６．用电子式表示下列化合物的形成过程 HCl、NaBr、MgF2、Na2S、CO2 [答案] 1．D 2．Ａ３．Ｃ４．ＡＣ５．略６．略 第二章分子结构与性质 第一节共价键 第二课时 ［教学目标］： １．认识键能、键长、键角等键参数的概念 ２．能用键参数――键能、键长、键角说明简单分子的某些性质 ３．知道等电子原理，结合实例说明“等电子原理的应用” ［教学难点、重点］： 键参数的概念，等电子原理 ［教学过程］： ［创设问题情境］ Ｎ２与Ｈ２在常温下很难反应，必须在高温下才能发生反应，而Ｆ２与Ｈ２在冷暗处就能发生化学反应，为什么？ ［学生讨论］ ［小结］引入键能的定义 ［板书］ 二、键参数 １．键能 ①概念：气态基态原子形成１mol化学键所释放出的最低能量。

晶体结构与性质知识总结(完善)

3-1、晶体的常识 一、晶体和非晶体 1、概述——自然界中绝大多数物质是固体，固体分为和两大类。 * 自范性——晶体能自发地呈现多面体外形的性质。本质上，晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表象。 * 晶体不因颗粒大小而改变，许多固体粉末用肉眼看不到规则的晶体外形，但在显微镜下仍可看到。 * 晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当，熔融态物质凝固速率过快常得到粉末或没有规则外形的块状物。 * 各向异性——晶体的许多物理性质如强度、热导性和光导性等存在各向异性即在各个方向上的性质是不同的 二、晶胞 1、定义——描述晶体结构的基本单元。 2、特征—— （1）习惯采用的晶胞都是体，同种晶体所有的晶胞大小形状及内部的原子种类、个数和几何排列完全相同。 （2）整个晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。 <1> 所谓“无隙”是指相邻晶胞之间没有任何间隙； <2> 所谓“并置”是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。 3、确定晶胞所含粒子数和晶体的化学式——均摊法分析晶胞与粒子数值的关系 （1）处于内部的粒子，属于晶胞，有几个算几个均属于某一晶胞。 （2）处于面上的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞。 （3）处于90度棱上的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞。 （4）处于90度顶点的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞；处于60度垂面顶点的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞；处于120度垂面顶点的粒子，同时为个晶胞共有，每个粒子有属于晶胞。 4、例举 三、分类

晶体根据组成粒子和粒子之间的作用分为分子晶体、原子晶体、金属晶体和离子晶体四种类型。 3-2、分子晶体和原子晶体 一、分子晶体 1、定义——只含分子的晶体。 2、组成粒子——。 3、存在作用——组成粒子间的作用为（），多原子分子内部原子间的作用为。 * 分子晶体中定含有分子间作用力，定含有共价键。 * 分子间作用力于化学键。 4、物理性质 （1）熔沸点与硬度——融化和变形只需要克服，所以熔沸点、硬度，部分分子晶体还可以升华。熔融一定破坏分子间的和可能存在的键，绝不会破坏分子内部的。 同为分子晶体的不同物质，一般来说尤其对于结构组成相似的分子，相对分子质量越大，熔沸点越；相对分子质量相差不大的分子，极性越大熔沸点越；含氢键的熔沸点会特殊的些。 例如： （2）溶解性——遵循同性互溶原理（或说相似相溶原理）：即极性分子易溶于性溶剂（多为），如卤化氢（HX）、低级醇和低级羧酸易溶于极性溶剂水；非极性分子易溶于非极性（有机）溶剂，如硫、磷和卤素单质（X2）不易溶于极性溶剂水而易溶于非极性溶剂CS2、苯等。同含氢键的溶解性会更，如乙醇、氨气与水。 5、类别范畴 （1）除C、Si、B外的非金属单质，如卤素、氧气和臭氧、硫（S8）、白磷（P4）、足球烯（C60）、稀有气体等。 （2）除铵盐、SiO2、SiC、Si3N4、BN等外的非金属互化物，包括非金属氢化物和氧化物，如氨（NH3）、冰（H2O）、干冰（CO2）、三氧化硫（SO3）等。 （3）所有的酸分子（纯酸而非溶液）。 （4）大多有机物。 （5）除汞外常温下为液态和气态的物质。 （6）能升华的物质。如干冰、碘、等。 6、结构例析 如果分子间作用力只有范德华力，其分子占晶胞六面体的个顶角和个面心，若以一个分子为中心，其周围通常有个紧邻分子，这一特征称为分子密堆积，如O2、C60、CO2、I2等。 （1）干冰 固态的，色透明晶体，外形像冰，分子间作用力只有，熔点较，常压能升华，常作制冷剂或人工降雨。 二氧化碳分子占据立方体晶胞的个面心和个顶角，与每个二氧化碳分子距离最近且相等的二氧化碳分子有个，若正方体棱长为a，则这两个相邻的CO2的距离为。 （2）冰 固态的，色透明晶体，水分子间作用力除外，还有，氢键虽远小于共价键，但明显大于范德华力，所以冰的硬度较，熔点相对较。 每个水分子与周围距离最近且相等的水分子有个，这几个水分子形成一个的空间构型，晶体中水分子与氢键的个数之比为。这一排列使冰中水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，所以冰的密度于液体水（4C的水密度最大，通常认为是1）。 （3）天然气水合物 ——可燃冰·海底储存的潜在能源，甲烷分子处于水分子形成笼子里，形式多样。 二、原子晶体 1、定义——相邻间以键结合而成空间网状的晶体。整块晶体是一个三维的共价键网状结构的

物质结构与性质知识点归纳

物质结构与性质知识点总结 专题一了解测定物质组成和结构的常用仪器（常识性了解）。 专题二第一单元 1.认识卢瑟福和玻尔的原子结构模型。 2.了解原子核外电子的运动状态，了解电子云的概念。 3.了解电子层、原子轨道的概念。 4.知道原子核外电子排布的轨道能级顺序。知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁。 5.了解能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则，能用电子排布式、轨道表示式表示1-36号元素原子的核外电子排布。 第二单元 1.理解元素周期律，了解元素周期律的应用。 2.知道根据原子外围电子排布特征，可把元素周期表分为不同的区。 3.了解元素第一电离能、电负性的概念及其周期性变化规律。（不要求用电负性差值判断共价键还是离子键） 4.了解第一电离能和电负性的简单应用。 专题三第一单元 1.了解金属晶体模型和金属键的本质。 2.能用金属键理论解释金属的有关物理性质。了解金属原子化热的概念。 3.知道影响金属键强弱的主要因素。认识金属物理性质的共性。 4.认识合金的性质及应用。 注：金属晶体晶胞及三种堆积方式不作要求。 第二单元 1.认识氯化钠、氯化铯晶体。 2.知道晶格能的概念，知道离子晶体的熔沸点高低、硬度大小与晶格能大小的关系。 3.知道影响晶格能大小的主要因素。 4.离子晶体中离子的配位数不作要求。 第三单元 1.认识共价键的本质，了解共价键的方向性和饱和性。 2.能用电子式表示共价分子及其形成过程。认识共价键形成时，原子轨道重叠程度与共价键键能的关系。 3.知道σ键和π键的形成条件，了解极性键、非极性键、配位键的概念，能对一些常见简单分子中键的类型作出判断。注：大π键不作要求 4.了解键能的概念，认识影响键能的主要因素，理解键能与化学反应热之间的关系。 5.了解原子晶体的特征，知道金刚石、二氧化硅等常见原子晶体的结构与性质的关系。 第四单元 1.知道范德华力和氢键是两种最常见的分子间作用力。 2.了解影响范德华力的主要因素，知道范德华力对物质性质的影响。 3.了解氢键的概念和成因，了解氢键对物质性质的影响。能分析氢键的强弱。

(完整版)人教版高中化学选修3第二章《分子结构与性质》单元测试题(解析版).docx

第二章《分子结构与性质》单元测试题一、单选题（每小题只有一个正确答案） 1．下列叙述正确的是（） 32- 中硫原子的杂化方式为sp 2 B 2 2 分子中含有 3个σ键和 2 个π键 A． SO．C H C． H2O分子中氧原子的杂化方式为sp2D． BF3分子空间构型呈三角锥形 2．氯的含氧酸根离子有ClO ---- 等，关于它们的说法不正确的是、 ClO 2、 ClO 3、 ClO 4 （） A． ClO4-是 sp3 杂化B． ClO3-的空间构型为三角锥形 C． ClO2-的空间构型为直线形D． ClO-中 Cl 显 +1价 3．下列描述中正确的是（） 2 V 形的极性分子 A． CS 为空间构型为 B．双原子或多原子形成的气体单质中，一定有σ 键，可能有π 键 C．氢原子电子云的一个小黑点表示一个电子 2﹣3 杂化 D． HCN、SiF 4和 SO3的中心原子均为 sp 4．水是生命之源，下列关于水的说法正确的是（） A．水是弱电解质B．可燃冰是可以燃烧的水 C．氢氧两种元素只能组成水D．0℃时冰的密度比液态水的密度大 5．电子数相等的微粒叫做等电子体，下列各组微粒属于等电子体是（）A． CO和 CO2B． NO和 CO C ． CH4和 NH3D． OH-和 S2- 6．下列分子或离子中， VSEPR模型为四面体且空间构型为V 形的是 A． H2S B ． SO2 2-C ． CO2 D ． SO4 7．下列分子中只存在σ键的是 () A． CO2B．CH4C．C2H4D．C2H2 8． HBr 气体的热分解温度比HI 热分解温度高的原因是（） A． HBr 分子中的键长比HI 分子中的键长短，键能大 B． HBr 分子中的键长比HI 分子中的键长长，键能小 C． HBr 的相对分子质量比HI 的相对分子质量小 D． HBr 分子间作用力比HI 分子间作用力大 9．表述 1 正确，且能用表述 2 加以正确解释的选项是（） 表述1表述2 A在水中，NaCl 的溶解度比I 2的溶解度大NaCl晶体中Cl ﹣与Na+间的作用力

无机化学第四版第七章思考题与习题答案讲课教案

第七章固体的结构与性质 思考题 1.常用的硫粉是硫的微晶，熔点为11 2.8℃，溶于CS2，CCl4等溶剂中，试判断它属于哪一类晶体?分子晶体 2.已知下列两类晶体的熔点： (1) 物质NaF NaCl NaBr NaI 熔点/℃993 801 747 661 (2) 物质SiF4SiCl4SiBr4 SiI4 熔点/℃-90.2 -70 5.4 120.5 为什么钠的卤化物的熔点比相应硅的卤化物的熔点高? 而且熔点递变趋势相反? 因为钠的卤化物为离子晶体，硅的卤化物为分子晶体，所以钠的卤化物的熔点比相应硅的卤化物的熔点高，离子晶体的熔点主要取决于晶格能，NaF、NaCl、NaBr、NaI随着阴离子半径的逐渐增大，晶格能减小，所以熔点降低。分子晶体的熔点主要取决于分子间力，随着SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4相对分子质量的增大，分子间力逐渐增大，所以熔点逐渐升高。

3.当气态离子Ca2+，Sr2+，F-分别形成CaF2，SrF2晶体时，何者放出的能量多?为什么?形成CaF2晶体时放出的能量多。因为离子半径r(Ca2+)NaCl。所以NaF的熔点高于NaCl。 (2)BeO的熔点高于LiF；由于BeO中离子的电荷数是LiF 中离子电荷数的2倍。晶格能：BeO>LiF。所以BeO的熔点高于LiF。 (3)SiO2的熔点高于CO2；SiO2为原子晶体，而CO2为分子晶体。所以SiO2的熔点高于CO2。 (4)冰的熔点高于干冰(固态CO2)；它们都属于分子晶体，但是冰分子中具有氢键。所以冰的熔点高于干冰。 (5)石墨软而导电，而金刚石坚硬且不导电。石墨具有层状结构，每个碳原子采用SP2杂化，层与层之间作用力较弱，同层碳原子之间存在大π键，大π键中的电子可以沿着层面运动。所以石墨软而导电。而金刚石中的碳原子采用SP3杂化，属于采用σ键连接的原子晶体。所以金刚石坚硬且不导电。

离子液体的性质及其在催化反应中的应用

2003年 4 月The Chinese Journal of Process Engineering Apr. 2003 离子液体的性质及其在催化反应中的应用 王均凤1,2，张锁江1，陈慧萍1，李闲1，张密林2 (1. 中国科学院过程工程研究所, 北京 100080; 2. 哈尔滨工程大学化学工程系, 黑龙江哈尔滨 150001) 摘要：在对离子液体的国内外研究现状综合分析的基础上, 对离子液体的结构–性能关系和性质 变化规律进行了探讨, 系统地介绍了离子液体作为溶剂或催化剂在催化反应中的应用, 特别是在 金属催化、生物催化、反应–分离耦合方面的进展. 在含微量水或无水离子液体中酶能够保持高的 活性和选择性，有望在生物催化方面带来突破性进展. 超临界CO2/离子液体及离子液体/水/有机相 提供了一种新的反应–分离耦合模式, 将进一步推动绿色化学的发展. 关键词：离子液体；绿色溶剂；性质；催化反应；超临界流体 中图分类号：O645.13 文献标识码：A 文章编号：1009–606X(2003)02–0177–09 1 前言 室温离子液体[1]是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的、在室温或室温附近温度下呈液体状态的盐类, 以下简称离子液体. 它是从传统的高温熔盐演变而来的，但与一般的离子化合物有着非常不同的性质和行为，最大的区别在于一般离子化合物只有在高温状态下才能变成液态，而离子液体在室温附近很大的温度范围内均为液态，最低凝固点可达–96o C[2]. 与传统的有机溶剂相比，离子液体具有如下特点：(1) 液体状态温度范围宽，从低于或接近室温到300o C, 且具有良好的物理和化学稳定性；(2) 蒸汽压低，不易挥发，消除了VOC(V olatile Organic Compounds)环境污染问题；(3) 对大量的无机和有机物质都表现出良好的溶解能力, 且具有溶剂和催化剂的双重功能, 可作为许多化学反应溶剂或催化活性载体；(4) 具有较大的极性可调控性, 粘度低, 密度大, 可以形成二相或多相体系, 适合作分离溶剂或构成反应–分离耦合新体系. 由于离子液体的这些特殊性质和表现，它被认为与超临界CO2和双水相一起构成三大绿色溶剂，具有广阔的应用前景. 早在1914年，Walden [3]就由乙胺和浓缩的硝酸反应合成出乙基硝酸铵(熔点为12o C)，但在当时这一发现并没有引起普遍的关注. 20世纪40年代, Hurley等[4]在寻找一种温和条件电解Al2O3时把N–甲基吡啶加入AlCl3中，两固体的混合物在加热后变成了无色透明的液体，这一偶然发现构成了今天所说的离子液体的原型. 随后又先后合成了一些高温或低温的氯化物有机离子盐，但它们的共同缺点就是遇水反应生成腐蚀性的HCl. 所以人们一直在试图探寻一种稳定的离子液体. 直到1992年，Wilkes[5]领导的研究小组合成了一系列由咪唑阳离子与[BF4–], [PF6–]阴离子构成的对水和空气都很稳定的离子液体. 此后，大量的由不同有机阳离子和无机阴离子构成的离子液体才得以合成, 并随着绿色化学概念的提出, 在全世界范围内逐渐形成了离子液体研究的热潮. 北大西洋公约组织(NATO)于2000年召开了有关离子液体的会议[6]；欧盟制定了离子液体的研究计划[7]；日本有关离子液体的研究也很活跃[8], 正在酝酿建立产学研联合研究体制. 在我国, 中国科学院兰州化学物理研究所、中国科学院过程工程研究所、北京大学、中国科技大学、华东师范大学、北 收稿日期：2003–01–20, 修回日期：2003–02–24 基金项目：国家重点自然科学基金资助项目(编号: 20276073); 中国科学院多相反应实验室基金资助项目 作者简介：王均凤(1974–)，女，山东省日照市人，硕士研究生，绿色化学与技术专业.

高中化学选修3：物质结构与性质-知识点总结

选修三物质结构与性质总结 一.原子结构与性质. 1、认识原子核外电子运动状态，了解电子云、电子层（能层）、原子轨道（能级）的含义. 电子云：用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图.离核越近，电子出现的机会大，电子云密度越大；离核越远，电子出现的机会小，电子云密度 越小. 电子层（能层）：根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，核外电子分别处于不同的电子 层.原子由里向 外对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P、Q. 原子轨道（能级即亚层）：处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动，分别用 s、p、d、f表示不同形状的轨道，s轨道呈球形、p轨道呈纺锤形，d轨道和f 轨道较复杂.各轨道的伸展方向个数依次为1、3、5、7. 2.(构造原理） 了解多电子原子中核外电子分层排布遵循的原理，能用电子排布式表示1～36号元素原子核外电子的排布. (1).原子核外电子的运动特征可以用电子层、原子轨道(亚层)和自旋方向来进行描述 .在含有多个核外电子的原子中，不存在运动状态完全相同的两个电子. (2).原子核外电子排布原理. ①.能量最低原理:电子先占据能量低的轨道，再依次进入能量高的轨道. ②.泡利不相容原理:每个轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子. ③.洪特规则:在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同. 洪特规则的特例:在等价轨道的全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）、全空时(p0、d0、f0)的状态，具 有较低的能量和较大的稳定性.如24Cr[Ar]3d54s1、29Cu[Ar]3d104s1. (3).掌握能级交错1-36号元素的核外电子排布式. ns<(n-2)f<(n-1)d

【人教版】高中化学选修3知识点总结：第二章分子结构与性质(精华版)

第二章分子结构与性质 课标要求 1.了解共价键的主要类型键和键，能用键长、键能和键角等说明简单分子的某些性质 2.了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型（s p、sp2、sp3），能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的空间结构。 3.了解简单配合物的成键情况。 4.了解化学键合分子间作用力的区别。 5.了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含氢键的物质。 要点精讲 一.共价键 1.共价键的本质及特征共价键的本质是在原子之间形成共用电子对，其特征是具 有饱和性和方向性。 2.共价键的类型 ①按成键原子间共用电子对的数目分为单键、双键、三键。 ②按共用电子对是否偏移分为极性键、非极性键。 σ键和π键，前者的电子云具有轴对称性，后者的电子云 ③按原子轨道的重叠方式分为 具有镜像对称性。 3.键参数 ①键能：气态基态原子形成 1 mol 化学键释放的最低能量，键能越大，化学键越稳定。 ②键长：形成共价键的两个原子之间的核间距，键长越短，共价键越稳定。 ③键角：在原子数超过 2 的分子中，两个共价键之间的夹角。 ④键参数对分子性质的影响 键长越短，键能越大，分子越稳定． 4.等电子原理[来源:学§科§网] 原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近。 二.分子的立体构型 1．分子构型与杂化轨道理论 杂化轨道的要点 当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。 杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间形状不同。

2 分子构型与价层电子对互斥模型 价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型， 而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型，不包括孤对电子。 (1) 当中心原子无孤对电子时，两者的构型一致； (2) 当中心原子有孤对电子时，两者的构型不一致。 3.配位化合物 （1）配位键与极性键、非极性键的比较

高中化学选修3 物质结构与性质 全册知识点总结

高中化学选修3知识点总结 主要知识要点： 1、原子结构 2、元素周期表和元素周期律 3、共价键 4、分子的空间构型 5、分子的性质 6、晶体的结构和性质 （一）原子结构 1、能层和能级 （1）能层和能级的划分 ①在同一个原子中，离核越近能层能量越低。 ②同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级s、p、d、f，能量由低到高依次为s、p、d、f。 ③任一能层，能级数等于能层序数。 ④s、p、d、f……可容纳的电子数依次是1、3、5、7……的两倍。 ⑤能层不同能级相同，所容纳的最多电子数相同。 （2）能层、能级、原子轨道之间的关系 每能层所容纳的最多电子数是：2n2（n：能层的序数）。

2、构造原理 （1）构造原理是电子排入轨道的顺序，构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。 （2）构造原理是书写基态原子电子排布式的依据，也是绘制基态原子轨道表示式的主要依据之一。 （3）不同能层的能级有交错现象，如E（3d）＞E（4s）、E（4d）＞E（5s）、E （5d）＞E（6s）、E（6d）＞E（7s）、E（4f）＞E（5p）、E（4f）＞E（6s）等。原子轨道的能量关系是：ns＜（n-2）f ＜（n-1）d ＜np （4）能级组序数对应着元素周期表的周期序数，能级组原子轨道所容纳电子数目对应着每个周期的元素数目。 根据构造原理，在多电子原子的电子排布中：各能层最多容纳的电子数为2n2 ；最外层不超过8个电子；次外层不超过18个电子；倒数第三层不超过32个电子。 （5）基态和激发态 ①基态：最低能量状态。处于最低能量状态的原子称为基态原子。 ②激发态：较高能量状态（相对基态而言）。基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级时的状态。处于激发态的原子称为激发态原子。 ③原子光谱：不同元素的原子发生电子跃迁时会吸收（基态→激发态）和放出（激发态→较低激发态或基态）不同的能量（主要是光能），产生不同的光谱——原子光谱（吸收光谱和发射光谱）。利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素。 3、电子云与原子轨道 （1）电子云：电子在核外空间做高速运动，没有确定的轨道。因此，人们用“电子云”模型来描述核外电子的运动。“电子云”描述了电子在原子核外出现的概率密度分布，是核外电子运动状态的形象化描述。

人教版化学选修3第二章《分子结构与性质》测试题(含答案)

第二章《分子结构与性质》测试题 、单选题（每小题只有一个正确答案） N2 B ．HBr C ．NH3 D ．H2S 列物质中，既含有极性键又含有非极性键的非极性分子是 HF H2O NH3 CH4 B ．CH4 NH3 H2O HF H2O HF CH4 NH3 D ．HF H2O CH4 NH3 5．下列叙述中错误的是（） A．由于氢键的存在，冰能浮在水面上；由于乙醇与水间有氢键的存在，水与乙醇能互溶。 B．甲烷和氯气反应生成一氯甲烷的反应，与苯和硝酸反应生成硝基苯的反应类型相同，都属于取代反应。 C．H2O是一种非常稳定的化合物，这是由于氢键所致。 D．苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色，说明苯分子中没有与乙烯分子中类似的碳碳双键，难和溴的四氯化碳溶液发生加成反应。 6．下列化合物中含有 2 个手性碳原子的是 A． B A．丙烯分子中有 6 个σ 键， 1 个π 键 B．丙烯分子中 3 个碳原子都是sp 3杂化 C．丙烯分子属于极性分子 C． D ． 7．下列关于丙烯（CH3﹣CH═CH2）的说法中正确的（） 1．列化学键中，键的极性最强的是（ A．C—F B．C—O C．C—N D．C—C 2．列物质中分子间能形成氢键的是 A． A．N a2O2 B．HCHO C．C2 H4 D．H2O2 4．列各组分子中，按共价键极性由强到弱排序正确的是 3． A． C．

D．丙烯分子中 3 个碳原子在同一直线上 8．下列过程中，共价键被破坏的是 A．碘升华 B ．溴溶于CCl4 C ．蔗糖溶于水 D ．HCl 溶于水 9．阿司匹林是一种常见的解热镇痛药，其结构如图，下列说法不正确的是（） B．阿司匹林属于分子晶体 3 C．阿司匹林中C原子只能形成sp3杂化D．可以发生取代．加成．氧化反应 10 ．下列叙述不正确的是（） A．卤化氢分子中，卤素的非金属性越强，共价键的极性越强，稳定性也越强B．以极性键结合的分子，不一定是极性分子 C．判断A2B 或AB2型分子是极性分子的依据是：具有极性键且分子构型不对称，键角小于180°，为非直线形结构 D．非极性分子中，各原子间都应以非极性键结合 11．下列分子的中心原子是sp 2杂化的是（） A．PBr3 B ．CH4 C ．H2O D ．BF3 12 ．用VSEPR理论预测下列粒子的立体结构，其中正确的（） A．NO3-为平面三角形B．SO2为直线形 C．BeCl 2为V形D．BF3为三角锥形 13．已知A、B 元素同周期，且电负性A