第一章 原子结构与性质复习课件37高二化学人教版2019选择性必修2

走进奇妙的化学世界选择性必修2第一章原子结构与性质章末复习知识网络

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目标PART01PART02了解原子核外电子的运动状态。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。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。PART03能层n1234…符号KLMN…能级sspspdspdf…轨道数1131351357…最多容纳的电子数2262610261014…281832

2n2一、能层、能级、原子轨道之间的关系：能层越高，电子的能量越高，离原子核越远

能级能量大小的判断方法：1、先看能层，一般情况下，能层序数越大，能量越高；再看同一能层各能级的能量顺序为：

E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)…2、不同能层中的同一能级，能层序数越大，能量越高。例如：E(1s)<E(2s)<E(3s)3、不同原子的同一能层的同一能级的能量大小也不同。例如：Ar的1s能级的能量≠S的1s能级的能量①基态原子：处于最低能量状态的原子叫做基态原子②激发态原子：基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子③基态原子与激发态原子的关系二、基态与激发态原子光谱说明：（1）电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移),而原子得失电子发生的是化学变化。（2）电子可以从基态跃迁到激发态，相反也可以从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态，释放能量。（3）光（辐射）是电子跃迁释放能量的重要形式。不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。形成原因：分类：吸收光谱：发射光谱：明亮背景的暗色谱线暗色背景的明亮谱线光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析原子光谱三、构造原理与电子排布式①内容：以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。②电子填充的常见一般规律：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p

→5s→4d→5p→6s③能级交错：构造原理告诉我们，随核电荷数递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。这种现象被称为能级交错。构造原理注：①构造原理呈现的能级交错源于光谱学事实，是经验的，而不是任何理论推导的结果。构造原理是一个思维模型，是个假想过程。②能级交错现象是电子随核电荷数递增而出现的填入电子顺序的交错，并不意味着先填的能级能量一定比后填的能级能量低（2）电子排布式和轨道表示式(又称电子排布图)的书写1、电子排布式

2、简化电子排布式

3、价层电子排布式

4、轨道表示式(又称电子排布图)要求：会正确书写前四周期元素的电子排布式和轨道表示式注意Cr和Cu的价层电子排布式的书写（1）价电子层的定义：为突出化合价与电子排布的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层(简称价层)。（2）价电子的位置：①对于主族元素和零族元素来说，价电子就是最外层电子表示方法：nsx或nsxnpy

例如：Cl的价层电子排布式为3s23p5

②对于副族和第VIII族元素来说，价电子除最外层电子外，还可能包括次外层电子表示方法：(n-1)dxnsy或ndx(钯4d10)或(n-2)fx(n-1)dynsz或(n-2)fxnsy例如：Cr的价层电子排布式为3d54s1。价层电子排布式[例1]下列有关说法正确的是(

)A．电子云通常用小黑点的疏密来表示，小黑点密表示在该空间的电子数多B．已知Co的价层电子排布式为3d74s2，Co3＋的价层电子排布式为3d6C．Cu的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，所以Cu处于s区D．原子光谱的特征谱线用于鉴定元素，从1s22s22p33s1跃迁至1s22s22p4时形成是吸收光谱【解析】选B。小黑点密表示电子在原子核外空间的单位体积内电子出现的概率大，不能说明电子数目多，故A错误；已知Co的价层电子排布式为3d74s2，Co3＋的价层电子排布式为3d6，故B正确；Cu的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，价电子排布为3d104s1，所以Cu处于ds区，故C错误；从1s22s22p33s1跃迁至1s22s22p4时，需释放能量，故光谱仪摄取的是发射光谱，故D错误。四、电子云与原子轨道由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。换句话说，电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。注：(1)电子云图表示电子在核外空间出现概率的相对大小。电子云图中小点越密，表示电子出现的概率越大。(2)电子云图中的小点并不代表电子，小点的数目也不代表电子实际出现的次数(3)电子云图很难绘制，使用不方便，故常使用电子云轮廓图电子云电子云轮廓图绘制电子云轮廓图的目的：表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述。例如，绘制电子云轮廓图时，把电子在原子核外空间出现概率P=90%的空间圈出来①s电子的电子云轮廓图：所有原子的任一能层的s电子的电子云轮廓图都是球形，只是球的半径不同。同一原子的能层越高，s电子云的半径越大。②p电子的电子云轮廓图：p电子云轮廓图是哑铃状的。每个p能级都有3个相互垂直的电子云，分别称为px、py,和pz，右下标x、y、z分别是p电子云在直角坐标系里的取向。原子轨道1、定义：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。各能级的一个伸展方向的电子云轮廓图即表示一个原子轨道说明：(1)同一能层中，不同能级原子轨道的能量及空间伸展方向不同；但同一能级的几个原子轨道的能量相同(2)人们把同一能级的几个能量相同的原子轨道称为简并轨道。[例2]下列各选项所述的两个量，前者一定大于后者的是(

)①3d轨道的能量和4s轨道的能量；②同一电子层中第一个p轨道与第二个p轨道的能量；③2s和3s的轨道半径；④同一原子的基态和激发态的能量；⑤F元素和O元素的电负性；⑥Mg元素和Al元素的第一电离能；⑦H原子和H＋的半径。A．①⑤⑥⑦B．②③⑤ C．②④⑦D．全对【解析】选A。①3d轨道的能量大于4s轨道的能量；②同一电子层中第一个p轨道与第二个p轨道的能量相等；③2s的轨道半径小于3s的轨道半径；④同一原子的基态的能量小于激发态；⑤F元素电负性大于O元素的电负性；⑥Mg元素的第一电离能大于Al元素的第一电离能；⑦H原子的半径大于H＋的半径。电子除空间运动状态外，还有一种状态叫做自旋。电子自旋可以比喻成地球的自转。两种取向及表示方法：电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向。常用方向相反的箭头“↑”和“↓”表示自旋状态相反的电子。五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理电子自旋注：①能层、能级、原子轨道和自旋状态四个方面共同决定电子的运动状态，电子能量与能层、能级有关，电子运动的空间范围与原子轨道有关。②一个原子中不可能存在运动状态完全相同的2个电子在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反，这个原理被称为泡利原理（也称为泡利不相容原理）。基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行，称为洪特规则。注：(1)洪特规则只针对电子填入简并轨道而言，并不适用于电子填入能量不同的轨道。(2)当电子填入简并轨道时，先以自旋平行依次分占不同轨道，剩余的电子再以自旋相反依次填入各轨道。泡利原理洪特规则洪特规则特例:处于能量相同的原子轨道的全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)、全空(p0、d0、f0)状态时,具有较低的能量和较大的稳定性。如Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1,Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1。能量最低原理在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低，这就是能量最低原理。[例3]Ti、Na、Mg、C、N、O、Fe等元素的研究一直在进行中，其单质及化合物在诸多领域都有广泛的应用。回答下列问题：(1)钠在火焰上灼烧的黄光是一种________(填字母)。A．吸收光谱 B．发射光谱(2)下列Mg原子的核外电子排布式中，能量最高的是________，能量最低的是________(填序号)。a．1s22s22p43s13p1x3p1y3p1z b．1s22s22p33s23p1x3p1y3p1zc．1s22s22p63s13p1x d．1s22s22p63s2

【解析】(1)钠在火焰上灼烧时，原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以黄光的形式放出，属于发射光谱；(2)基态原子具有的能量最低，得到能量后，电子发生跃迁，从低轨道跃迁到高能级的轨道，能量最高的是b，能量最低的是d；六、元素周期表的结构1、周期（七横七周期，三短四长）从上到下类别各周期原子的电子层数各周期最多容纳的元素种类数同周期内原子序数变化规律第一周期短周期12左右第二周期28第三周期38第四周期长周期418第五周期518第六周期632（含镧系15种元素）第七周期732（含锕系15种元素）依次递增周期序数==电子层数==最大能层序数主族序数==最外层电子数==纵行个位数=价电子数其余族族序数==纵行个位数(除第VIII族和零族外)列数123456789101112131415161718类别主族副族副族副族主族0族名称IAIIAIIIBIVBVBVIBVIIB第VIII族IBIIBIIIAIVAVAVIAVIIA0族2、族（十八纵行十六族，七主八副一0）ⅠA01ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA2p区3s区ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB4d区ds区567镧系f区锕系元素周期表的五个分区分区元素位置价层电子排布式特点s区IA族、ⅡA族ns1-2

族序数=最外层电子数=价层电子数p区ⅢA~ⅦA族及0族ns2np1-6(He除外)d区ⅢB~ⅦB族(镧系、锕系除外)以及Ⅷ族(n-1)d1-9ns1-2(Pd除外)价层电子数=族序数，Ⅷ族第1列元素的价电子数=族序数Ⅷ族第2列元素的价电子数为9Ⅷ族第3列元素的价电子数为10ds区IB族、ⅡB族(n-1)d10ns1-2（n-1）d轨道为全充满状态，族序数=最外层ns轨道上的电子数f区镧系和锕系(n-2)f0-14(n-1)d0-2ns2镧系元素化学性质相似；锕系元素化学性质相似小结：对于主族和0族元素而言，价层电子数=ns能级上的电子数或ns+np能级上的电子总数对于副族（镧系和锕系除外）和第VIII族而言，价层电子数=(n-1)d+ns能级上的电子总数周期表的分区与原子的价电子排布的关系按金属元素与非金属元素分区沿着周期表中硼、硅、砷、碲、砹、与铝、锗、锑、钋、之间画一条线，线的左边是金属元素(氢除外),线的右边是非金属元素。非金属元素要集中在元素周期表右上角的三角区内(如图)。在元素周期表中位于金属和非金属分界线上的元素兼有金属和非金属的性质，位于此处的元素(如硼、硅、锗、砷、锑等)常被称为半金属或类金属(一般可用作半导体材料)。对角线规则在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的（如锂和镁在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物)，这种相似性被称为对角线规则，如图所示。1、影响原子半径大小的因素：电子的能层数和核电荷数。2、影响方式：注：因为稀有气体元素与其他元素的原子半径的判定依据不同，一般不将其原子半径与其他原子的半径相比较。3、微粒半径大小比较（1）同种元素的微粒：阴离子>原子>阳离子；低价离子>高价离子（2）电子层数越多，半径越大(一般情况下）（3）电子层数相同时，原子序数越小，半径越大，即“序小径大”原子半径七、元素周期律1、第一电离能（1）定义：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能。（2）意义：衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子；第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子。（3）变化规律①一般规律：同周期：随原子序数的递增而增大；同周期中，第一电离能最小的是第一主族的元素，最大的是稀有气体元素第一电离能最大的元素是氦

同主族：随原子序数的递增而减小电离能②特例：具有全充满、半充满及全空的电子构型的原子稳定性较高，其电离能数值较大。例如：第IIA族>第IIIA族；第VA族>第VIA族如：Be>B，Mg>Al；如N>O，P>S。3、电离能的应用（1）推断元素原子的核外电子排布例如：Li的逐级电离能I1«I2<I3,表明Li原子核外的三个电子排布在两个能层(K、L能层)上，且最外层上只有一个电子（2）判断主族元素的最高正化合价或最外层电子数如果电离能在In与In+1之间发生突变，则元素的原子易形成+n价离子而不易形成+(n+1)价离。如果是主族元素，则其最外层有n个电子，最高正化合价为+n(O、F除外)。（3）判断元素的金属性、非金属性强弱I1越大，元素的非金属性越强(稀有气体元素除外);I1越小，元素的金属性越强。2、逐级电离能变化规律：①同一元素的逐级电离能是逐渐增大的，即I1<I2<I3<…②当相邻逐级电离能突然变大时，说明失去的电子所在电子层发生了变化①.电负性越大，非金属性越强，反之越弱。——具体描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。②.同周期(从左→右)逐渐增大，

同主族(从上→下)逐渐减小。电负性意义：电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。金属元素的电负性较小，非金属元素的电负性较大。电负性最大的是氟，最小的是铯应用①判断元素的金属性或非金属性强弱I、金属元素的电负性一般小于1.8,非金属元素的电负性一般大1.8,而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右，它们既有金属性，又有非金属性。注：不能把电负性1.8作为划分金属元素和非金属元素的绝对标准II、金属元素的电负性越小，金属元素越活泼；非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼。②判断化学键的类型I、如果两种成键元素的电负性差值大于1.7,它们之间通常形成离子键，但也有特例（如HF）。II、如果两种成键元素的电负性差值小于1.7,它们之间通常形成共价键,但也有特例（如NaH）。③判断元素的化合价I、电负性小的元素易呈现正价II、电负性大的元素易呈现负价④解释对角线规则利用电负性可以解释对角线规则，如Li-Mg、Be-Al、B-Si,由于它们的电负性分别接近，对键合电子的吸引力相当，故表现出相似的性质。（5）电负性与第一电离能的关系电负性用于衡量原子吸引键合电子的能力，电负性大的原子吸引电子的能力强，所以一般来说，电负性大的原子对应元素的第一电离能也大。原子结构或性质同一周期(从左到右)同一主族(从上到下)最高价氧化物对应的水化物的酸碱性酸性增强减弱碱性减弱增强气态氢化物的稳定性增强减弱第一电离能增大(但ⅡA族>ⅢA族,ⅤA族>ⅥA族)减小电负性变大变小[例4]

按要求完成以下题目:(1)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na),原因是

。

I1(Be)>I1(B)>I1(Li),原因是

。

I1/(kJ·mol-1)Li520Be900B801Na496Mg738Al578解析:(1)同主族元素,从上到下,原子半径增大,第一电离能逐渐减小,所以I1(Li)>I1(Na);同周期元素,从左到右,第一电离能呈现增大的趋势,但由于ⅡA族元素基态原子s能级轨道处于全充满的状态,能量更低,更稳定,所以其第一电离能大于同一周期的ⅢA族元素,因此I1(Be)>I1(B)>I1(Li)。Na与Li同族,Na电子层数多,原子半径大,易失电子。Li、Be、B同周期,核电荷数依次增加。Be为1s22s2全满稳定结构,第一电离能最大。与Li相比,B核电荷数大,原子半径小,较难失去电子,第一电离能较大[例4]按要求完成以下题目:(2)H、B、N中,原子半径最大的是

。根据对角线规则,B的一些化学性质与元素

的相似。

BSi(硅)解析:在所有元素中,H原子的半径是最小的,同一周期从左到右,主族元素原子半径依次减小,所以,H、B、N中原子半径最大的是B。B与Si在元素周期表中处于对角线的位置,根据对角线规则,B的一些化学性质与Si相似。(3)C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为

。解析:同