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主 编：麻生明 陈 寅本册主编：王韻华编写人员： （以姓氏笔画为序） 王程杰 朱万森
刘瑞婷 李锋云 陆晨刚 陈雪莹
责任编辑：胡恺岩美术设计：诸梦婷普通高中教科书 化学 选择性必修2 物质结构与性质上海市中小学（幼儿园）课程改革委员会组织编写
出 版 上海世纪出版（集团）有限公司 上海科学技术出版社 （上海市钦州南路71号 邮政编码200235
）发 行 上海新华书店印 刷 当纳利（上海）信息技术有限公司版 次
2021年3月第1版印 次 2021年3月第1次开 本 890 毫米×1240 毫米 1/16印 张 6.5字 数 144千字书 号 ISBN 978
—7—5478—5300—·9/G1038定 价 8.40元
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·违者必究如发现印装质量问题或对内容有意见建议，请与本社联系。电话：021
—64848025，邮箱：jc@sstp.cn全国物价举报电话：12315
声明 按照《中华人民共和国著作权法》第二十三条有关规定，我们已尽量寻找原作者支付报酬。原作者如有关于支付报酬事宜可及时与出版社联系。
目 录
…………………………………………………1
第1章 原子结构与性质
1.1 氢原子结构模型 ……………………………………………………3
1.2 多电子原子核外电子的排布 ………………………………………12
1.3 元素周期律 …………………………………………………………17本章复习 …………………………………………………………………26
…………………………………………………29
第2章 分子结构与性质
2.1共价分子的空间结构 ………………………………………………31
2.2分子结构与物质的性质 ……………………………………………45
2.3配位化合物和超分子 ………………………………………………56本章复习 …………………………………………………………………65
…………………………………………………69
第3章 晶体结构与性质
3.1金属晶体 ……………………………………………………………71
3.2离子晶体 ……………………………………………………………80
3.3共价晶体和分子晶体 ………………………………………………85本章复习 …………………………………………………………………94
………………………………………………………………………………981
附 录
Ⅰ 化学词汇中英文对照表 ………………………………………………98
Ⅱ学生必做实验索引 …………………………………………………98
Ⅲ元素周期表 …………………………………………………………99
第章
1
原子结构与性质
科学家们锲而不舍地努力，揭示了原子结构的奥秘，知道了原子核外电子的排布决定元素在周期表中的位置。
1
第7章
1.1氢原子结构模型
1.2多电子原子核外电子的排布元素周期律
1.3
子（atom）”一词是从希腊语转化而来，原意为不可切分的。直到20世纪初，科学家们才发现原子其实具有复杂的内部结构。原子由原子核和绕核运动的电子构成，原子核由带正电的质子和电中性的中子构成。原子的质子数决定了该原子属于哪一种元素，而中子数则决定了该原子是此元素的哪一种核素。这一章将介绍原子核外电子的运动规律、电子的运动与宏观物体运动的区别，以及科学家是怎样描述原子核外电子运动状态的。通过学习，我们将更深入地了解原子核外电子的运动特点，认识原子核外电子的排布与元素性质之间的关系，并从本质上理解元素的原子半径、电离能、电负性等基本性质的周期性变化规律。“
原
2
第7章
身边的有机化合物
1.1氢原子结构模型
原子是肉眼和一般仪器都看不到的微粒，科学家们是根据可观察、可测量的宏观实验事实，经过分析和推理，建立原子结构的模型。如果出现新的实验事实无法得到解释，那么原来提出的原子结构模型就会被修正，甚至被推翻。从道尔顿原子论到原子结构的葡萄干面包模型，再进一步发展为原子结构的有核模型，科学家们对原子结构模型的探索，经历了一个不断深化和逐渐完善的过程。那么，原子中的电子在核外又是如何运动的呢？科学家从最简单的、只有一个电子的氢原子着手，来研究原子核外电子的运动规律。
学习聚焦
了解有关原子核外电子运动模
型的历史发展过程
知道电子运动的能量状态具有
量子化的特征
知道电子的运动状态可通过原
子轨道和电子云模型来描述
知道原子光谱分析
知识回放
●
卢瑟福的α粒子散射实验
氢原子光谱和玻尔原子结构模型
●
原子结构有核模型
●
原子核外电子排布
科学家是通过研究原子光谱来了解原子核外电子运动状态的。光谱就是通过棱镜或光栅的分光作用，将一束复色光分解成各种波长的单色光，按照波长或频率大小顺序排列起来形成的图案。得到的图案如果是一条连续的亮带，就是连续光谱［图1.1
（a）］；得到的图案如果是不连续的亮线，就是线光谱。各元素原子的线光谱就叫做原子光谱［图1.1（b）（c）］。
λ/nm400400400450450450500500500550550550600600600650650650700700700750 nm750 nm750 nm
（a） 白光的连续光谱
（b） 汞的原子光谱（c）
锶的原子光谱
图1.1 可见光区内白光的连续光谱和汞、锶的原子光谱
原子光谱是由原子中电子运动状态发生变化时释放或吸收的能量形成的，与原子中电子的能量状态有最直接的关系。例如，氢原子光谱在可见光区有4条明亮的谱线
，它们的波长分别为：410.1
nm、434.1 nm、486.1 nm、656.3 nm
3
（图1.2）。氢原子光谱为什么是线光谱？氢原子在可见光区的这些谱线，与氢原子核外电子运动的能量变化之间有什么关系？
400410.1434.1486.1656.3H450500550棱镜氢气放电管照相底板(4I600650700750 nm
图1.2 氢原子在可见光区的线光谱
1913年，丹麦物理学家玻尔（N. Bohr, 1885—1962）在普朗克量子论、爱因斯坦光子学说和卢瑟福原子结构有核模型的基础上，对核外电子的运动做了重要假设，建立了玻尔原子结构模型，并解释了氢原子光谱。玻尔原子结构模型的主要观点如下：（1） 原子中的电子只能在某些确定半径的圆周轨道上绕原子核运动。电子在这些轨道上绕核运动时既不吸收能量也不辐射能量，这些轨道称为定态轨道。（2） 在不同定态轨道上运动的电子具有不同的能量（E），而且能量是量子化的，即轨道能量是“一份一份”地增加或减少的。轨道能量与n值有关。n的取值为正整数1、2、3、
……、∞，n值越小，电子离核越近，能量就越低；反之能量就越高。一般把原子能量最低的电子状态称为基态。对氢原子而言，当核外的一个电子处于n =1的轨道时能量最低，这个状态称为氢原子的基态；当这个电子跃迁至n>1的轨道上运动时，这些状态称为氢原子的激发态。（3） 电子在不同能量的两个轨道之间发生跃迁时
，才会辐射或吸收能量。如果电子从高能量的轨道跃迁回到低能量轨道，就会以光的形式释放出这些能量，光辐射的波长（
λ）与两个轨道的能量差（ΔE）有关。
4
由于轨道的能量是不连续的，因此不同轨道之间的能量差是不连续的，导致光辐射的波长也是不连续的。氢原子光谱在可见光区中的4条谱线，
n =
就是电子分别从，4，53，6的轨道跃迁回到n =
关，的轨道时释放的能量所形成的。光辐射的波长和电子跃迁时吸收或释放的能量ΔE有2ΔE = E
一想
想
—34
— E = h·c10h = 6.626 （×J·s，为普朗克常数； c = 2.997 924 58×10
21
λ
8—1
m·s 。请指出氢原子中电子分别从n =，为真空中光速）5和n = 2的轨道跃迁到基态时
，哪种光辐射的波长更长。
化学史话
氢原子光谱和里德伯公式
1885年，在玻尔原子结构模型提出之前，瑞士科学家巴尔末（J. J. Balmer, 1825—1898
）基于数据而非理论，发现了氢原子在可见光区4条谱线的波长可以用一个简单的公式来归纳：
2
n
λ = B
2
（）
n — 4
上式叫做巴尔末公式，是一个经验公式，式中的n 6 3，4，5，=，B = 364.56 nm。1890年
，瑞典科学家里德伯（J. R. Rydberg，1854—1919）发现了描述碱金属和氢原子光谱的通用公式，把描述氢原子光谱的巴尔末公式改写为：= R
112
1
v=
22
H
（）
n
λ
式中v为波数，是λ；数的倒n是大于2的正整数；R于德伯常数，等为里 1.096 776×10
H
7 —1
m。随着玻尔原子结构模型的建立，光谱学家推导出了描述氢原子光谱的通用公式：= R
11n
1
v=
H
（）
λn
1222
式中的n和n分别表示核外电子发生跃迁的两个轨道的量子数，其中n —成键电子对成键电子对>—成键电子对。NH
中有1对孤电子对，它对成键电子对的排斥作用更大一些，所以NH
3
中N—H键之间的键角只有107°18′，如图2.16所示。
3
孤电子对价层电子对的空间结构（四面体形）分子的空间结构（三角锥形）NHHHHHHN107°18′
图2.16 NH中价层电子对的空间结构和分子的空间结构
3
42
表达
书写
请你根据VSEPR理论，画出HO的空间结构示意图，比较CH
2
、NH和HO键角的大小并说明原因。
432
拓展视野
1919年，美国化学家朗缪尔（I. Langmuir，1881—1957）提出等电子体原理，该原理�
刘瑞婷 李锋云 陆晨刚 陈雪莹
责任编辑：胡恺岩美术设计：诸梦婷普通高中教科书 化学 选择性必修2 物质结构与性质上海市中小学（幼儿园）课程改革委员会组织编写
出 版 上海世纪出版（集团）有限公司 上海科学技术出版社 （上海市钦州南路71号 邮政编码200235
）发 行 上海新华书店印 刷 当纳利（上海）信息技术有限公司版 次
2021年3月第1版印 次 2021年3月第1次开 本 890 毫米×1240 毫米 1/16印 张 6.5字 数 144千字书 号 ISBN 978
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目 录
…………………………………………………1
第1章 原子结构与性质
1.1 氢原子结构模型 ……………………………………………………3
1.2 多电子原子核外电子的排布 ………………………………………12
1.3 元素周期律 …………………………………………………………17本章复习 …………………………………………………………………26
…………………………………………………29
第2章 分子结构与性质
2.1共价分子的空间结构 ………………………………………………31
2.2分子结构与物质的性质 ……………………………………………45
2.3配位化合物和超分子 ………………………………………………56本章复习 …………………………………………………………………65
…………………………………………………69
第3章 晶体结构与性质
3.1金属晶体 ……………………………………………………………71
3.2离子晶体 ……………………………………………………………80
3.3共价晶体和分子晶体 ………………………………………………85本章复习 …………………………………………………………………94
………………………………………………………………………………981
附 录
Ⅰ 化学词汇中英文对照表 ………………………………………………98
Ⅱ学生必做实验索引 …………………………………………………98
Ⅲ元素周期表 …………………………………………………………99
第章
1
原子结构与性质
科学家们锲而不舍地努力，揭示了原子结构的奥秘，知道了原子核外电子的排布决定元素在周期表中的位置。
1
第7章
1.1氢原子结构模型
1.2多电子原子核外电子的排布元素周期律
1.3
子（atom）”一词是从希腊语转化而来，原意为不可切分的。直到20世纪初，科学家们才发现原子其实具有复杂的内部结构。原子由原子核和绕核运动的电子构成，原子核由带正电的质子和电中性的中子构成。原子的质子数决定了该原子属于哪一种元素，而中子数则决定了该原子是此元素的哪一种核素。这一章将介绍原子核外电子的运动规律、电子的运动与宏观物体运动的区别，以及科学家是怎样描述原子核外电子运动状态的。通过学习，我们将更深入地了解原子核外电子的运动特点，认识原子核外电子的排布与元素性质之间的关系，并从本质上理解元素的原子半径、电离能、电负性等基本性质的周期性变化规律。“
原
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第7章
身边的有机化合物
1.1氢原子结构模型
原子是肉眼和一般仪器都看不到的微粒，科学家们是根据可观察、可测量的宏观实验事实，经过分析和推理，建立原子结构的模型。如果出现新的实验事实无法得到解释，那么原来提出的原子结构模型就会被修正，甚至被推翻。从道尔顿原子论到原子结构的葡萄干面包模型，再进一步发展为原子结构的有核模型，科学家们对原子结构模型的探索，经历了一个不断深化和逐渐完善的过程。那么，原子中的电子在核外又是如何运动的呢？科学家从最简单的、只有一个电子的氢原子着手，来研究原子核外电子的运动规律。
学习聚焦
了解有关原子核外电子运动模
型的历史发展过程
知道电子运动的能量状态具有
量子化的特征
知道电子的运动状态可通过原
子轨道和电子云模型来描述
知道原子光谱分析
知识回放
●
卢瑟福的α粒子散射实验
氢原子光谱和玻尔原子结构模型
●
原子结构有核模型
●
原子核外电子排布
科学家是通过研究原子光谱来了解原子核外电子运动状态的。光谱就是通过棱镜或光栅的分光作用，将一束复色光分解成各种波长的单色光，按照波长或频率大小顺序排列起来形成的图案。得到的图案如果是一条连续的亮带，就是连续光谱［图1.1
（a）］；得到的图案如果是不连续的亮线，就是线光谱。各元素原子的线光谱就叫做原子光谱［图1.1（b）（c）］。
λ/nm400400400450450450500500500550550550600600600650650650700700700750 nm750 nm750 nm
（a） 白光的连续光谱
（b） 汞的原子光谱（c）
锶的原子光谱
图1.1 可见光区内白光的连续光谱和汞、锶的原子光谱
原子光谱是由原子中电子运动状态发生变化时释放或吸收的能量形成的，与原子中电子的能量状态有最直接的关系。例如，氢原子光谱在可见光区有4条明亮的谱线
，它们的波长分别为：410.1
nm、434.1 nm、486.1 nm、656.3 nm
3
（图1.2）。氢原子光谱为什么是线光谱？氢原子在可见光区的这些谱线，与氢原子核外电子运动的能量变化之间有什么关系？
400410.1434.1486.1656.3H450500550棱镜氢气放电管照相底板(4I600650700750 nm
图1.2 氢原子在可见光区的线光谱
1913年，丹麦物理学家玻尔（N. Bohr, 1885—1962）在普朗克量子论、爱因斯坦光子学说和卢瑟福原子结构有核模型的基础上，对核外电子的运动做了重要假设，建立了玻尔原子结构模型，并解释了氢原子光谱。玻尔原子结构模型的主要观点如下：（1） 原子中的电子只能在某些确定半径的圆周轨道上绕原子核运动。电子在这些轨道上绕核运动时既不吸收能量也不辐射能量，这些轨道称为定态轨道。（2） 在不同定态轨道上运动的电子具有不同的能量（E），而且能量是量子化的，即轨道能量是“一份一份”地增加或减少的。轨道能量与n值有关。n的取值为正整数1、2、3、
……、∞，n值越小，电子离核越近，能量就越低；反之能量就越高。一般把原子能量最低的电子状态称为基态。对氢原子而言，当核外的一个电子处于n =1的轨道时能量最低，这个状态称为氢原子的基态；当这个电子跃迁至n>1的轨道上运动时，这些状态称为氢原子的激发态。（3） 电子在不同能量的两个轨道之间发生跃迁时
，才会辐射或吸收能量。如果电子从高能量的轨道跃迁回到低能量轨道，就会以光的形式释放出这些能量，光辐射的波长（
λ）与两个轨道的能量差（ΔE）有关。
4
由于轨道的能量是不连续的，因此不同轨道之间的能量差是不连续的，导致光辐射的波长也是不连续的。氢原子光谱在可见光区中的4条谱线，
n =
就是电子分别从，4，53，6的轨道跃迁回到n =
关，的轨道时释放的能量所形成的。光辐射的波长和电子跃迁时吸收或释放的能量ΔE有2ΔE = E
一想
想
—34
— E = h·c10h = 6.626 （×J·s，为普朗克常数； c = 2.997 924 58×10
21
λ
8—1
m·s 。请指出氢原子中电子分别从n =，为真空中光速）5和n = 2的轨道跃迁到基态时
，哪种光辐射的波长更长。
化学史话
氢原子光谱和里德伯公式
1885年，在玻尔原子结构模型提出之前，瑞士科学家巴尔末（J. J. Balmer, 1825—1898
）基于数据而非理论，发现了氢原子在可见光区4条谱线的波长可以用一个简单的公式来归纳：
2
n
λ = B
2
（）
n — 4
上式叫做巴尔末公式，是一个经验公式，式中的n 6 3，4，5，=，B = 364.56 nm。1890年
，瑞典科学家里德伯（J. R. Rydberg，1854—1919）发现了描述碱金属和氢原子光谱的通用公式，把描述氢原子光谱的巴尔末公式改写为：= R
112
1
v=
22
H
（）
n
λ
式中v为波数，是λ；数的倒n是大于2的正整数；R于德伯常数，等为里 1.096 776×10
H
7 —1
m。随着玻尔原子结构模型的建立，光谱学家推导出了描述氢原子光谱的通用公式：= R
11n
1
v=
H
（）
λn
1222
式中的n和n分别表示核外电子发生跃迁的两个轨道的量子数，其中n —成键电子对成键电子对>—成键电子对。NH
中有1对孤电子对，它对成键电子对的排斥作用更大一些，所以NH
3
中N—H键之间的键角只有107°18′，如图2.16所示。
3
孤电子对价层电子对的空间结构（四面体形）分子的空间结构（三角锥形）NHHHHHHN107°18′
图2.16 NH中价层电子对的空间结构和分子的空间结构
3
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表达
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2
、NH和HO键角的大小并说明原因。
432
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1919年，美国化学家朗缪尔（I. Langmuir，1881—1957）提出等电子体原理，该原理�
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