高考化学一轮复习 12.1原子结构与物质的性质课件.ppt

第十二章物质结构与性质 选修 1 了解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 了解原子核外电子的运动状态 2 了解元素电离能的含义 并能用以说明元素的某种性质 3 了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁 了解其简单应用 4 了解电负性的慨念 知道元素的性质与电负性的关系 1 基态原子电子排布式的书写以及根据电子排布式的特点进行元素推断 2 运用电离能 电负性解释 推测某些元素的性质 3 以推断题的形式综合考查元素位置 原子结构 元素性质之间的关系 1 能层 能级与原子轨道 1 能层 n 在多电子原子中 核外电子的 是不同的 按照电子的 差异将其分成不同能层 通常用k l m n 表示 能量依次升高 2 能级 同一能层里的电子的能量也可能不同 又将其分成不同的能级 通常用 等表示 同一能层里 各能级的能量按 的顺序升高 即 3 原子轨道 电子云轮廓图给出了电子在 的区域 这种电子云轮廓图称为原子轨道 特别提醒 第一能层 k 只有s能级 第二能层 l 有s p两种能级 p能级上有三个原子轨道px py pz 它们具有相同的能量 第三能层 m 有s p d三种能级 2 原子核外电子排布的原理 1 能量最低原理 即电子尽先占有能量低的轨道 然后进入能量高的轨道 使整个原子的能量处于最低状态 如图为构造原理示意图 亦即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图 2 泡利原理 一个原子轨道最多容纳2个电子 并且 相反 3 洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时 基态原子中的电子总是优先 并且 相同 洪特规则特例 当能量相同的原子轨道在 p6 d10 f14 p3 d5 f7 和 p0 d0 f0 状态时 体系的能量最低 如 24cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1 特别提醒 基态原子 处于最低能量的原子 当基态原子吸收能量后 电子会跃迁到较高能级 变成激发态原子 电子从激发态跃迁回基态时 释放一定频率的光子 这是产生原子光谱的原因 能量 能量 s p d f s p d f e ns e np e nd e nf 核外经常出现 球形 哑铃形 自旋状态 单独占据一个轨道 自旋状态 全满 半满 全空 答案a 解析na 是na原子失去最外层的3s上的电子 只剩下1s 2s和2p轨道上的共10个电子 但a选项违背了泡利原理 2 通常情况下 原子核外p能级 d能级等原子轨道上电子排布为 全空 半充满 全充满 的时候更加稳定 称为洪特规则的特例 下列事实能作为该规则证据的是 元素氦 he 的第一电离能远大于元素氢 h 的第一电离能 26fe2 容易失电子转变为26fe3 表现出较强的还原性 基态铜 cu 原子的电子排布式是 ar 3d104s1而不是 ar 3d94s2 某种激发态碳 c 原子的电子排布式是1s22s12p3而不是1s22s22p2 a b c d 答案b解析 中he原子轨道处于全充满状态 而h处于半充满状态 错误 中fe2 的价电子构型为3d6 而fe3 的价电子构型为3d5 3d5属于半充满状态 较稳定 故fe2 易失电子变为稳定的fe3 正确 中 ar 3d104s1显然符合d能级全充满状态 为稳定结构 正确 属于基态原子获得能量 2s能级上一个电子跃迁到2p能级上 而激发态不稳定 易转变为基态 放出能量 错误 故选b项 3 下列叙述正确的是 a 可能存在核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s24p1的原子b 当电子排布在同一能级的不同轨道时 总是优先单独占据一个轨道 而且自旋方向相反c 1个原子轨道里最多容纳2个电子 且自旋方向相同d 基态原子的电子获得一定能量变为激发态原子 而激发态原子变为基态原子 则要放出能量答案d 解析按照各能级能量的大小顺序 原子中电子排满4s轨道后应排布3d轨道 a项错误 根据洪特规则 同一能级 不同轨道上的电子的自旋方向相同 b项错误 根据泡利原理 同一轨道上的2个电子自旋方向相反 c项错误 4 a b c d e f代表6种元素 请填空 1 a元素基态原子的最外层有3个未成对电子 次外层有2个电子 其元素符号为 2 b元素的负一价离子和c元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同 b的元素符号为 c的元素符号为 3 d元素的正三价离子的3d能级为半充满 d的元素符号为 其基态原子的电子排布式为 4 e元素基态原子的m层全充满 n层没有成对电子 只有一个未成对电子 e的元素符号为 其基态原子的电子排布式为 5 f元素的原子最外层排布式为nsnnpn 1 则n 原子中能量最高的是 电子 答案 1 n 2 clk 3 fe1s22s22p63s23p63d64s2或 ar 3d64s2 4 cu1s22s22p63s23p63d104s1或 ar 3d104s1 5 22p 3 d元素原子失去2个4s电子和一个3d电子后变成 3价离子 其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2即26号元素铁 4 根据题意要求 首先写出电子排布式 1s22s22p63s23p63d104s1 该元素为29号元素cu 5 s能级只有1个原子轨道 故最多只能容纳2个电子 即n 2 所以元素f的原子最外层电子排布式为2s22p3 由此可知f是n元素 根据核外电子排布的能量最低原理 可知氮原子的核外电子中的2p能级能量最高 原子结构示意图 电子式在元素符号周围用 或 表示原子的最外层电子 价电子 电子排布式根据构造原理表示 能级符号 右上角 数字 电子排布图用方程表示原子轨道 用箭头表示电子 用 数字 能级符号 表示轨道名称 5 价电子排布式 如fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2 价电子排布式为3d64s2 价电子排布式能反映基态原子的能层数和参与成键的电子数以及最外层电子数 1 原子结构与周期表的关系 1 原子结构与周期表的关系 完成下列表格 2 原子构型与族的关系 对主族元素 主族元素的族序数 原子的 对副族元素 次外层电子数多于8个而少于18个的一些元素 它们除了能失去 的电子外 还能失去 上的一部分电子 例如元素钪 ar 3d14s2 总共可以失去三个电子 钪为 b族元素 所以 失去的 或参加反应的 电子总数就等于该元素所在的族序数 除第 族元素外 大多数元素所在族的族序数等于 n 1 d ns n为最外层 的电子数 特别提醒 1 周期的序号等于能层数 2 每一周期都是从活泼碱金属开始逐渐过渡到活泼的非金属 最后以惰性气体结束 第一周期除外 3 主族元素所在族的序数等于该元素原子的价电子数 等于最外层电子数 4 b b族元素原子的价电子数目与族序数相同 3 元素周期表的分区 根据核外电子排布 a 分区 b 各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点 c 若已知元素的外围电子排布 可直接判断该元素在周期表中的位置 如 某元素的外围电子排布为4s24p4 由此可知 该元素位于p区 为第四周期 a族元素 即最大能层为其周期数 最外层电子数为其族序数 但应注意过渡元素 副族与第 族 的最大能层为其周期数 外围电子数应为其纵列数而不是其族序数 镧系 锕系除外 根据元素金属性与非金属性可将元素周期表分为金属元素区和非金属元素区 如下图 处于金属与非金属交界线 又称梯形线 附近的非金属元素具有一定的金属性 又称为半金属或准金属 但不能叫两性非金属 2 元素周期律 1 原子半径 变化规律 元素周期表中的同周期主族元素从左到右 原子半径逐渐 同主族元素从上到下 原子半径逐渐 2 电离能 第一电离能 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 符号 i1 单位 规律 a 同周期 第一种元素的第一电离能 最后一种元素的第一电离能 总体呈现 的变化趋势 b 同族元素 从上至下第一电离能 1 为什么一个原子的逐级电离能是逐渐增大的 提示 随着电子的逐个失去 阳离子所带的正电荷数越来越大 再要失去一个电子需克服的电性引力也越来越大 消耗的能量越来越多 2 为什么镁的第一电离能比铝的大 磷的第一电离能比硫的大 提示 mg 1s22s22p63s2p 1s22s22p63s23p3 镁原子 磷原子最外层能级中 电子处于全满或半满状态 相对比较稳定 失电子较难 如此相同观点可以解释n的第一电离能大于o zn的第一电离能大于ga 1 2013 福建 依据第2周期第一电离能的变化规律 参照右图中b f元素的位置 用小黑点标出c n o三种元素的相对位置 答案如图解析第2周期元素的第一电离能从左向右呈增大的趋势 但由于n元素的2p轨道处于半充满状态较稳定 所以n元素的第一电离能大于o 据此可标出c n o三种元素的相对位置 2 2013 浙江 请回答下列问题 1 n al si zn四种元素中 有一种元素的电离能数据如下 则该元素是 填写元素符号 2 基态锗 ge 原子的电子排布式是 ge的最高价氯化物分子式是 该元素可能的性质或应用有 a 是一种活泼的金属元素b 其电负性大于硫c 其单质可作为半导体材料d 其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点答案 1 al 2 1s22s22p63s23p63d104s24p2gecl4cd 3 根据信息回答下列问题 a 第一电离能i1是指气态原子x g 处于基态时 失去一个电子成为气态阳离子x g 所需的能量 下图是部分元素原子的第一电离能i1随原子序数变化的曲线图 其中12号至17号元素的有关数据缺失 b 不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数值表示 该数值称为电负性 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 认真分析a图中同周期元素第一电离能的变化规律 推断na ar元素中 al的第一电离能的大小范围为 al 填元素符号 2 从a图分析可知 同一主族元素原子的第一电离能i1变化规律是 3 a图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是 周期 族 4 根据对角线规则 be al元素最高价氧化物对应水化物的性质相似 它们都具有 性 其中be oh 2显示这种性质的离子方程式是 5 通过分析电负性值变化规律 确定mg元素电负性值的最小范围 6 请归纳元素的电负性和金属 非金属性的关系是 7 从电负性角度 判断alcl3是离子化合物还是共价化合物 请说出理由 即写出判断的方法和结论 是 请设计一个实验方案证明上述所得到的结论 解析 1 由信息所给的图可以看出 同周期的 a族元素的第一电离能最小 而 a族元素中第一电离能小于 a族元素中第一电离能 故na al mg 2 同主族元素第一电离能从图中可看出从上到下逐渐减小 3 根据第一电离能的递变规律可以看出 图中所给元素中rb的第一电离能最小 其位置为第五周期第 a族 4 根据对角线规则 al oh 3与be oh 2性质相似 be oh 2应为两性 根据al oh 3 naoh naalo2 2h2o al oh 3 3hcl alcl3 3h2o可以类似的写出be oh 2与酸或碱反应的离子方程式 5 根据电负性的递变规律 同周期从左到右电负性逐渐增大 同主族从上到下电负性逐渐减小 可知 在同周期中电负性namg ca 最小范围应为0 93 1 57 6 因电负性可以用来衡量原子吸引电子能力大小 所以 电负性越大 原子吸引电子能力越强 非金属性越强 反之金属性越强 7 alcl3中al与cl的电负性差值为1 55 根据信息 电负性差值若小于1 7 则形成共价键 所以alcl3为共价化合物 共价化合物和离子化合物最大的区别在于熔融状态下是否导电 离子化合物在熔融状态下以离子形式存在 可以导电 但共价化合物却不能 4 右表是元素周期表前五周期的一部分 x y z r w j是6种元素的代号 请回答下列问题 除特别说明外 凡涉及用元素回答的问题均用具体元素符号表示 1 r原子的电子轨道排布图为 2 在化合物yz2中y的化合价为 y2 与na 的半径大小为 3 在x y z三种元素中 电负性由大到小的顺序是 x与y的第一电离能 x y 填 或 其理由是 4 在这些元素原子形成的双原子分子中 最稳定单质的电子式为 有一种酸hx3的酸性与醋酸相近 hx3