高考化学总复习 第11章 物质结构与性质 第1讲 原子结构与性质配套课件 新人教版选修3.ppt

第1讲原子结构与性质 2019 备考 最新考纲 1 了解原子核外电子的运动状态 能级分布和排布原理 能正确书写1 36号元素原子核外电子 价电子的电子排布式和轨道表达式 2 了解电离能的含义 并能用以说明元素的某些性质 3 了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用 4 了解电负性的概念 并能用以说明元素的某些性质 考点一原子核外电子排布原理 频数 难度 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 能层数 电子层数 每个能层所包含的能级数 能层序数 球形 1 哑铃形 3 2 基态原子的核外电子排布 1 能量最低原理 即电子尽可能地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 即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图 2 相反 优先单独 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 在书写简化的电子排布式时 并不是所有的都是 x 价电子排布式 注 x代表上一周期稀有气体元素符号 全满 半满 全空 3 基态 激发态及光谱示意图 1 rj选修3 p124改编 下列各原子或离子的电子排布式错误的是 a k 1s22s22p63s23p6b f1s22s22p5c s2 1s22s22p63s23p4d ar1s22s22p63s23p6答案c 2 rj选修3 p127改编 写出第9 17 35号元素原子的电子排布式 答案9号 1s22s22p5或 he 2s22p517号 1s22s22p63s23p5或 ne 3s23p535号 1s22s22p63s23p63d104s24p5或 ar 3d104s24p5 3 溯源题 1 co基态原子核外电子排布式为 2017 课标全国 35节选 2 zn2 基态核外电子排布式为 2016 江苏化学 21a 1 3 cr3 基态核外电子排布式为 2015 江苏化学 21a 1 节选 4 n的基态原子核外电子排布式为 cu的基态原子最外层有 个电子 2015 安徽理综 25 2 5 si元素基态原子的电子排布式是 2015 四川理综 8 1 答案 1 ar 3d74s2或1s22s22p63s23p63d74s2 2 1s22s22p63s23p63d10或 ar 3d10 3 1s22s22p63s23p63d3或 ar 3d3 4 1s22s22p31 5 1s22s22p63s23p2或 ne 3s23p2探源 该高考题组源于教材rj选修3p12 学与问 考查的是核外电子排布式的书写 题组一电子排布式 排布图的书写与判断1 写出下列原子的电子排布式与简化电子排布式 1s22s22p3 he 2s22p3 1s22s22p63s23p5 ne 3s23p5 1s22s22p63s23p64s2 ar 4s2 1s22s22p63s23p63d64s2 ar 3d64s2 1s22s22p63s23p63d104s1 ar 3d104s1 1s22s22p63s23p63d104s24p3 ar 3d104s24p3 2 气态电中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化 吸收能量最多的是 a 1s22s22p63s23p2 1s22s22p63s23p1b 1s22s22p63s23p3 1s22s22p63s23p2c 1s22s22p63s23p4 1s22s22p63s23p3d 1s22s22p63s23p63d104s24p2 1s22s22p63s23p63d104s24p1解析np3处于半充满状态 结构稳定 失去一个电子吸收的能量多 答案b 3 下列电子排布图所表示的元素原子中 其能量处于最低状态的是 解析 不符合能量最低原理 不符合洪特规则 答案 反思归纳 两原理 一规则 的正确理解 1 原子核外电子排布符合能量最低原理 洪特规则 泡利原理 若违背其一 则电子能量不处于最低状态 易误警示在写基态原子的电子排布图时 常出现以下错误 2 半充满 全充满状态的原子结构稳定如ns2 np3 np6 nd5 nd10cr 3d54s1mn 3d54s2cu 3d104s1zn 3d104s2 3 当出现d轨道时 虽然电子按ns n 1 d np的顺序填充 但在书写时 仍把 n 1 d放在ns前 5 按要求用三种化学用语表示基态铁原子和三价铁离子 5 5 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2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元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn 1 则n 原子中能量最高的是 电子 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的原子的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 答案 1 c或o 2 clk 3 fe1s22s22p63s23p63d64s2或 ar 3d64s2 4 cu1s22s22p63s23p63d104s1或 ar 3d104s1 5 22p 解题指导 为了书写和学术交流的方便 采用国际统一的符号来表示各个元素 考点二原子结构与元素性质 频数 难度 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 10 1s22s22p6 ne 3s1 18 ar 4s1 36 xe 6s1 86 2 每族元素的价层电子排布特点 主族 0族 he 1s2 其他ns2np6 过渡元素 副族和第 族 n 1 d1 10ns1 2 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 3 元素周期表的分区 根据核外电子排布分区 各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点 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 1 能层数 电子层数 周期数 主族序数 价电子数 2 对于主族元素 价电子层就是最外电子层 而对于过渡元素原子不仅仅是最外电子层 如fe的价电子层排布为3d64s2 右下方 越大 越小 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 单位 规律a 同周期元素 第一种元素的第一电离能 最后一种元素的第一电离能 总体呈现从左至右逐渐 的变化趋势 减小 增大 最低能量 i1 kj mol 1 最小 最大 增大 b 同族元素 从上至下第一电离能逐渐 c 同种原子 逐级电离能越来越 即i1 i2 i3 3 电负性 含义 元素的原子在化合物中 能力的标度 元素的电负性越大 表示其原子在化合物中 的能力越 标准 以最活泼的非金属氟的电负性为 和锂的电负性为1 0作为相对标准 计算得出其他元素的电负性 稀有气体元素未计 减小 大 吸引键合电子 吸引键合电子 强 4 0 变化规律金属元素的电负性一般 非金属元素的电负性一般 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 在元素周期表中 同周期从左至右 元素的电负性逐渐 同主族从上至下 元素的电负性逐渐 小于1 8 大于1 8 增大 减小 1 第二 三 四周期的同周期主族元素 第 a族 ns2np0 和第 a族 ns2np3 因p轨道处于全空或半充满状态 比较稳定 所以其第一电离能大于同周期相邻的第 a族和第 a族元素的 如第一电离能 mg al p s 2 金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致 故不能根据金属活动性顺序表判断电离能的大小 不能将电负性1 8作为划分金属和非金属的绝对标准 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 同周期元素 从左到右 非金属性越来越强 电负性越来越大 第一电离能总体呈增大趋势 1 rj选修3 p246改编 a b c d都是短周期元素 a的原子核外有两个电子层 最外层已达到饱和 b位于a元素的下一周期 最外层的电子数是a最外层电子数的1 2 c的离子带有两个单位正电荷 它的核外电子排布与a元素原子相同 d与c属同一周期 d原子的最外层电子数比a的最外层电子数少1 1 根据上述事实判断 a是 b是 c是 d是 用元素符号填空 2 c原子的核外电子排布式为 d离子的核外电子排布式为 3 b位于第 周期 族 它的最高价氧化物的化学式是 最高价氧化物的水化物是一种 酸 答案 1 nesimgcl 2 1s22s22p63s2或 ne 3s21s22s22p63s23p6 3 三 asio2弱 2 lk选修3 p28改编题 下表列出了九种元素在元素周期表中的位置 1 这九种元素电负性最大的是 第一电离能最小的元素是 最不活泼的是 均用元素符号填空 2 这九种元素中最外层电子排布为4s1的元素为 用元素符号填空 3 c d e三种元素第一电离能由大到小的顺序是 电负性由大到小的顺序是 均用元素符号填空 4 写出d元素原子的轨道表示式 i元素原子基态电子排布式 3 溯源题 1 2017 课标全国 35 1 2 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 回答下列问题 氮原子价层电子的轨道表达式 电子排布图 为 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 2 2016 全国卷 砷化镓 gaas 是优良的半导体材料 可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等 回答下列问题 写出基态as原子的核外电子排布式 根据元素周期律 原子半径ga as 第一电离能ga as 填 大于 或 小于 3 2015 课标 37 1 a b c d为原子序数依次增大的四种元素 a2 和b 具有相同的电子构型 c d为同周期元素 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 回答下列问题 四种元素中电负性最大的是 填元素符号 其中c原子的核外电子排布式为 题组一元素周期律的准确判断1 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 解析由电子排布式可知 为s 为p 为n 为f 第一电离能为 a正确 b不正确 原子半径应是 最大 最小 c不正确 电负性 最大 最小 d不正确 f无正价 最高正价 答案a 2 a元素的阳离子与b元素的阴离子具有相同的电子层结构 有关两元素的下列叙述 原子半径a b 离子半径a b 原子序数a b 原子最外层电子数a b a的正价与b的负价绝对值一定相等 a的电负性小于b的电负性 a的第一电离能大于b的第一电离能 其中正确的是 a b c d 解析a元素的阳离子与b元素的阴离子具有相同的电子层结构 则a在b的下一周期 错误 因a原子半径大于同一主族的上一周期元素原子的半径 该原子的半径又大于同一周期的b原子的半径 所以原子半径a b 因原子序数a b 则离子半径a b 错误 a的正价与b的负价绝对值不一定相等 错误 a的第一电离能小于b的第一电离能 因为a为金属 b为非金属 错误 答案b 题组二元素的电离能与电负性及元素推断3 2017 沈阳调研 已知a b c d e都是元素周期表中前36号的元素 它们的原子序数依次增大 a原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍 b原子基态时s电子数与p电子数相等 c在元素周期表的各元素中电负性最大 d的基态原子核外有6个能级且全部充满电子 e原子基态时未成对电子数是同周期元素中最多的 1 基态e原子的价电子排布式为 e在 区 2 a b c的电负性大小顺序 填元素符号 下同 第一电离能大小顺序为 3 d的核外电子排布式为 价电子排布图为 题组三原子结构与元素性质的综合应用4 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 所需的最低能量 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 认真分析信息a图中同周期元素第一电离能的变化规律 推断第三周期na ar这几种元素中 al的第一电离能的大小范围为 al 填元素符号 2 信息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 3 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 4 通过分析电负性值的变化规律 确定mg元素的电负性值的最小范围是 5 请归纳元素的电负性和金属性 非金属性的关系是 6 从电负性角度 判断alcl3是离子化合物还是共价化合物 说出理由并写出判断的方法 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 而第 a族元素的第一电离能小于第 a族元素的第一电离能 故na al mg 2 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 其在周期表中的位置为第五周期第 a族 3 根据对角线规则 al oh 3与be oh 2的性质相似 be oh 2应具有两性 根据al oh 3 naoh naalo2 2h2o al oh 3 3hcl alcl3 3h2o可以类似地写出be oh 2与酸 碱反应的离子方程式 4 根据电负性的递变规律 同周期元素 从左到右电负性逐渐增大 同主族元素从上到下电负性逐渐减小可知 在同周期中电负性na mg al 在同主族中电负性be mg ca 最小范围应为0 9 1 5 5 因电负性可以用来衡量原子吸引电子能力的大小 所以电负性越大 原子吸引电子的能力越强 非金属性越强 反之金属性越强 6 alcl3中al与cl的电负性差值为1 5 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 离子化合物在熔融状态下以离子形式存在 可以导电 但共价化合物不能导电 规律方法 正确表述元素周期律 试题分析 2017 课标全国 35 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 1 co基态原子核外电子排布式为 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 2 co2和ch3oh分子中c原子的杂化形式分别为 和 3 在co2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中 沸点从高到低的顺序为 原因是 4 硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料 mn no3 2中的化学键除了 键外 还存在 5 mgo具有nacl型结构 如图 其中阴离子采用面心立方最密堆积方式 x射线衍射实验测得mgo的晶胞参数为a 0 420nm 则r o2 为 nm mno也属于nacl型结构 晶胞参数为a 0 448nm 则r mn2 为 nm 解题思路 1 co为27号元素 co的基态原子核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d74s2或 ar 3d74s2 金属性越强 第一电离能越小 而金属性 mn o 故第一电离能较大的为o mn原子的价电子排布式为3d54s2 根据洪特规则 有5个未成对电子 而o原子的价电子排布式为2s22p4 仅有2个未成对电子 故基态原子核外未成对电子数较多的是mn 2 根据价层电子对互斥理论 co2中c原子价层电子对数为2 为sp杂化 而ch3oh中c原子的价层电子对数为4 为sp3杂化 3 影响分子晶体沸点的因素有范德华力和氢键 h2o与ch3oh均为极性分子 h2o中氢键比甲醇多 故h2o的沸点高 co2与h2均为非极性分子 co2相对分子质量较大 范德华力大 沸点更高 正确答案 1 1s22s22p63s23p63d74s2或 ar 3d74s2omn 2 spsp3 3 h2o ch3oh co2 h2水含氢键比甲醇中多 co2与h2均为非极性分子 co2相对分子质量较大 范德华力大 4 离子键 键 5 0 1480 076 真题演练 1 2016 全国卷 37 1 基态ge原子的核外电子排布式为 ar 有 个未成对电子 答案3d104s24p22 2 2016 全国卷 37 1 镍元素基态原子的电子排布式为 3d能级上的未成对电子数为 答案 ar 3d84s22 3 2015 江苏 21 a 1 节选 cr3 基态核外电子排布式为 答案1s22s22p63p23p63d3或 ar 3d3 4 2015 福建理综 31 3 基态ni原子的电子排布式为 该元素