2020版高考化学一轮复习第一章原子结构与性质课件新人教版选修3.pptx

选修3 物质结构与性质 第一章 原子结构与性质,考向一 原子核外电子排布原理 【通考点融会贯通】 正确理解“两原理,一规则” (1)原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特规则、泡利不相容原理,若违背其一,则电子能量不处于最低状态。,在书写基态原子的电子排布图时,常出现以下错误: (违反能量最低原理) (违反泡利不相容原理) (违反洪特规则) (违反洪特规则),书写轨道表示式(或电子排布图)时,空轨道不能省 略。如碳原子的电子排布图表示为 , 而不是 。,(2)能级交错现象:核外电子的能量并不是完全按能层序数的增加而升高,不同能层的能级之间的能量高低有交错现象,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。,(3)洪特规则特例:当能量相同的原子轨道在全满 (p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0) 状态时,体系的能量最低。如24Cr的基态原子电子排布 式为1s22s22p63s23p63d54s1,而不是 1s22s22p63s23p63d44s2;再如价电子排布式 Cu:3d104s1 Zn:3d104s2。,【通考题触类旁通】 角度1 原子核外电子排布的表示方法 1.(1)2018全国卷35(1)Li是最轻的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为_(填标号)。,(2)2018全国卷35(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_形。,(3)2018全国卷35(1)锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。Zn原子核外电子排布式为_。 (4)2018江苏高考21(2)Fe2+基态核外电子排布式为_。,【解析】(1)根据核外电子排布规律可知Li的基态核外电子排布式为1s22s1,则D项中能量最低;选项C中有2个电子处于2p能级上,能量最高。,(2)基态铁原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,故基态铁原子价层电子的电 子排布图(轨道表达式)为,基态硫原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p6,电子占据最高能级为3p,电子云轮廓图为哑铃形。,(3)Zn是第30号元素,所以核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或Ar3d104s2。 (4)Fe原子核外有26个电子,根据构造原理,基态Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,基态Fe2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或Ar3d6。,答案:(1)D、C,(3)Ar3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2 (4)Ar3d6或1s22s22p63s23p63d6,2.(2017全国卷节选)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。氮原子价层电子对的轨道表达式(电子排布图)为_。,【解析】N原子位于第二周期第A族,价电子是最外层电子,其价层电子排布式为2s22p3,所以其电子排布图为,答案:,3.(2017全国卷节选)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。 (1)元素K的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为_nm(填标号)。 A. 404.4 B. 553.5 C.589.2 D.670.8 E.766.5,(2)基态K原子中,核外电子占据的最高能层的符号是_,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为_。,【解析】(1)可见光波长范围大约在400 nm到760 nm之间,紫光高能高频波长短,选A。(2)基态K原子中,最外层电子为4s1,核外电子占据的最高能层为第四层,符号是N,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为球形。 答案:(1)A (2)N 球形,4.(2017全国卷节选)研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2=CH3OH+H2O)中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。回答下列问题: Co基态原子核外电子排布式为_。,【解析】Co是27号元素,位于元素周期表第4周期第族,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s2。 答案:1s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s2,角度2 根据核外电子排布推断元素 5.(2019阜阳模拟)现有部分短周期元素的性质或原子结构如表:,(1)W、X、Y三种元素的离子半径由大到小的顺序是_(用离子符号表示);化合物ZW3的电子式是_。 (2)在W、X的气态氢化物中,较稳定的是_(用化学式表示,下同),沸点较高的是_,沸点高的原因是_。,(3)Y的价电子轨道表示式为_,写出Y元素最高价氧化物的水化物与NaOH溶液反应的离子方程式:_。 (4)T在周期表中的位置是_ ,T2+的电子排布式为_;T的单质在高温下与X的氢化物反应,其化学方程式为_。,(5)基态Z原子中,核外电子占据的最高能层的符号是_,占据最高能级的电子的电子云轮廓图形状为_。,【解析】在短周期元素中,单质能与水剧烈反应,所得溶液呈弱酸性,则W为F,X基态原子的s轨道电子与p轨道电子数相等,核外电子排布为1s22s22p4 ,则X为O,第三周期元素的简单离子中半径最小的离子为Al3+,则Y为Al,Z的L层有三个未成对电子,核外电子排布为1s22s22p3,则Z为N,T元素的正三价离子的3d能级为半充满, T原子外围电子排布为3d64s2,则T为Fe。,(1)F、O、Al三种元素的离子具有相同的电子层结构, 核电荷数越大半径越小,故半径由大到小的顺序是O2- F-Al3+;NF3的电子式是 (2)F、O处于同一周期,非金属性FO,气态氢化物稳定 性HFH2O,较稳定的是HF,由于水分子间存在氢键,故 沸点较高的是H2O。,(3)Y是Al,Al价电子排布式为3s23p1,根据洪特规则 和泡利不相容原理即可进一步写出价电子的轨道表 示式为 铝的最高价氧化物的水化物为 Al(OH)3,Al(OH)3具有两性,与NaOH溶液反应的离子 方程式为Al(OH)3+OH-=Al +2H2O。,(4)T是Fe,Fe在周期表中的位于第四周期第族, Fe2+的电子排布式为Ar3d6或1s22s22p63s23p63d6; Fe在高温下与水蒸气反应,其化学方程式为3Fe+ 4H2O(g) Fe3O4+4H2。 (5)Z为N,N原子电子排布式为1s22s22p3,基态氮原子 中,核外电子占据的最高能层的符号是L层,占据最高 能级的电子的电子云轮廓图形状为哑铃形。,答案:(1)O2-F-Al3+ (2)HF H2O 水分子间存在氢键 (3) Al(OH)3+OH- =Al +2H2O (4)第四周期第族 Ar3d6或1s22s22p63s23p63d6 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 (5)L 哑铃形,【加固训练】 1.(2015全国卷节选)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用_形象化描述。在基态14C原子中,核外存在_对自旋相反的电子。,【解析】电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布的形象化描述;碳原子的核外有6个电子,电子排布式为1s22s22p2,其中1s、2s上2对电子的自旋方向相反,而2p轨道的电子自旋方向相同。 答案:电子云 2,2.(2014全国卷节选)基态Fe有_个未成对电子。Fe3+的电子排布式为_。可用硫氰化钾检验Fe3+,形成的配合物的颜色为_。,【解析】基态Fe的核外电子排布式为Ar3d64s2,其中3d轨道有4个轨道未充满,含有4个未成对电子。Fe失去4s轨道的2个电子和3d轨道的1个电子形成Fe3+,则其电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5。检验Fe3+时,Fe3+与SCN-形成配合物而使溶液显红色。 答案:4 1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5 红色,考向二 原子结构与元素性质 【通考点融会贯通】 1.元素周期律,2.电离能的应用规律 (1)判断元素金属性的强弱 电离能越小,金属越容易失去电子,金属性越强;反之越弱。 (2)判断元素的化合价(I1、I2表示各级电离能) 如果某元素的In+1In,则该元素的常见化合价为+n价。如钠元素I2I1,所以钠元素的常见化合价为+1价。,(3)判断核外电子的分层排布情况 多电子原子中,元素的各级电离能逐级增大,有一定的规律性。当电离能的变化出现突变时,电子层数就可能发生变化。,(4)反映元素原子的核外电子排布特点 同周期元素从左向右,元素的第一电离能并不是逐渐 增大的,当能量相同的原子轨道在全空、半充满和全 充满状态时,第一电离能就会反常得大,如I1(N)I1(O), I1(Mg)I1(Al)。,3.电负性 (1)共价化合物中,两种元素电负性差值越大,它们形成共价键的极性就越强。 (2)同周期元素,从左到右,非金属性逐渐增强,电负性越来越大,第一电离能总体呈增大趋势。,(3)应用规律,【通考法一通百通】 1.元素推断题解题思路,2.原子结构和元素在周期表中的位置互推的依据 (1)能层数=周期序数。 (2)主族元素的最外层电子数=族序数。 (3)主族元素的最高正价(O、F除外)=族序数=8-|最低负价|。,3.元素、原子结构、元素位置的推断关系,【通考题触类旁通】 角度1 原子结构与元素推断 1.外围电子构型为3d104s1的元素的原子在周期表中应位于 ( ) A.第五周期第B族 B.第五周期第B族 C.第四周期第B族 D.第四周期第B族,【解析】选D。根据外围电子构型可知,该元素有4个电子层,位于四周期,d轨道全充满且最外层有1个电子,应位于B族。,2.(2019长沙模拟改编节选)现有四种元素,其中A、B、C为短周期主族元素,D为第四周期元素,它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息,回答问题。,(1)已知BA5为离子化合物,写出其电子式: _。 (2)B基态原子中能量最高的电子,其电子云在空间有_个方向,原子轨道呈_形。,(3)某同学根据上述信息,推断C基态原子的核外电 子排布图为 。该同学所画的电子排 布图违背了_。 (4)D位于_族_区,价电子排布式为_。,【解析】根据题意,A元素的核外电子数和电子层数相等,是宇宙中最丰富的元素,则A为氢元素;B元素原子的核外p电子数比s电子数少1,B元素原子核外有2个电子层,为1s22s22p3,故B为氮元素;由C原子的第一至第四电离能数据可知,第三电离能剧增,故C处于第A族,原子序数大于氮元素,故C为镁元素;D在周期表的第四周期第七列,G为锰元素。,答案:(1) (2)3 哑铃 (3)泡利原理 (4)第B d 3d54s2,角度2 原子结构与元素性质 3.(2019太原模拟)下列四种元素的基态原子的电子排布式如下: 1s22s22p63s23p4 1s22s22p63s23p3 1s22s22p3 1s22s22p5 则下列有关的比较中正确的是 ( ),A.第一电离能: B.原子半径: C.电负性: D.最高正化合价:=,【解析】选A。根据四种元素的基态原子的电子排布式可知,的质子数是16为硫元素,的质子数是15为磷元素,的质子数为7是氮元素,的质子数为9是氟元素,注意p轨道半充满状态时比较稳定。第一电离能:FN、PS,又由于第一电离能:NP,A正确;原子半径:NF,B错误;电负性:SP,即,C错误;F无正化合价,N、S、P最高正化合价分别为+5、+6、+5价,故应为=,D错误。,4.(1)2018全国35(2)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一电离能1(Zn)_1(Cu)(填“大于”或“小于”),原因是_。,(2)(2017全国卷35节选)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图(a)所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是_;氮元素的E1呈现异常的原因是_。,(3)(2017全国卷35节选)研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2=CH3OH+H2O)中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。 元素Mn与O中,第一电离能较大的是_,基态原子核外未成对电子数较多的是_。,【解析】(1)Zn是第30号元素,所以核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,Zn的核外电子排布已经达到了每个能级都是全满的稳定结构,所以失电子比较困难。同时也可以考虑到Zn最外层上是一对电子,而Cu的最外层是一个电子,Zn电离最外层一个电子还要拆开电子对,额外吸收能量,Zn的第一电离能应该高于Cu的第一电离能。,(2)同周期元素,从左到右非金属性依次增大,原子核对电子的束缚能力增大,除氮原子外,其他原子得电子能力依次增大,得电子后形成的阴离子稳定性逐渐增大,所以根据第一电子亲和能的定义可知同周期元素的第一电子亲和能自左向右依次增大;N的2p能级上有3个电子,处于半满状态,属于较稳定状态,得电子能力相对较弱,因此第一电子亲和能较同周期相邻元素要低。,(3)元素Mn与O相比,由于O元素是非金属性而Mn是过渡元素,所以第一电离能较大的是O。O基态原子价电子为2s22p4,所以其核外未成对电子数是2,而Mn基态原子价电子排布为3d54s2,所以其核外未成对电子数是5,因此核外未成对电子数较多的是Mn。,答案:(1)大于 Zn核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子 (2)同周期元素随核电荷数依次增大,原子半径逐渐变小,故结合一个电子释放出的能量依次增大 N原子的2p轨道为半充满状态,具有额外稳定性,故不易结合一个电子 (3)O Mn,5.(1)(2019唐山模拟)元素周期表中电负性最大的元素是_,次之的是_;第一电离能最大的是_,第一电离能最小的短周期元素是_。,(2)(新题预测)某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2表示,单位为kJmol-1)如下表所示。,下列关于元素R的判断中一定正确的是_。 A.R的最高正价为+3价 B.R元素位于元素周期表中第A族 C.R元素的原子最外层共有4个电子 D.R元素基态原子的电子排布式为1s22s2,【解析】(1)元素电负性与其非金属性的递变规律一致,故电负性最大的元素是F,次之的是O;稀有气体原子难失去电子,结合同一族从上至下原子失电子能力增强,可知He的第一电离能最大,短周期元素中Na失电子能力最强,第一电离能最小。,(2)从R元素的各级电离能可以看出,I2与I3差别很大,因此该元素原子最外层有2个电子,C错误;为第A族元素,B正确;最高正价为+2价,A错误;可能为Be或Mg,D错误。 答案:(1)F O He Na (2)B,6.(2019芜湖模拟)一般认为:如果两个成键原子间的电负性差值大于1.7,原子之间通常形成离子键;如果两个成键原子间的电负性差值小于1.7,通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值:,(1)根据对