高中化学 专题2 原子结构与元素的性质整合提升课件 苏教版选修3.ppt

基态原子的核外电子排布决定了元素周期表的划分和原子半径的变化规律 基态原子的核外电子在原子轨道上的排布顺序揭示了元素周期表中元素按周期划分的原因 元素按族划分与价电子的数目和价电子的排布密切相关 原子半径的周期性变化也与电子在原子轨道上的分布方式密切相关 原子结构 1 2 3 4 5 6 1 比较元素金属性或非金属性强弱的方法 1 元素金属性强弱的标志 与水或酸反应置换出氢的难易程度 金属单质与水或酸 非氧化性酸 置换出氢的速率越快 反应越剧烈 表明元素金属性越强 最高价氧化物对应水化物的碱性强弱 碱性越强 表明元素金属性越强 置换反应 一种金属能把另一种金属元素从它的盐溶液里置换出来 表明前一种金属元素金属性较强 被置换出的金属元素金属性较弱 1 2 3 4 5 6 2 元素非金属性强弱的标志 单质与氢气化合的难易程度及氢化物的稳定性 非金属单质与氢气化合越容易 形成的气态氢化物越稳定 表明元素非金属性越强 气态氢化物的还原性 元素气态氢化物的还原性越强 元素非金属性越弱 气态氢化物的还原性越弱 元素非金属性越强 最高价氧化物对应水化物的酸性强弱 酸性越强 表明元素非金属性越强 置换反应 对于特定的置换反应 一种非金属单质能把另一种非金属单质从它的盐溶液或酸溶液中置换出来 表明前一种元素非金属性较强 被置换出的非金属元素非金属性较弱 3 引入电离能和电负性从电子的 失 与 得 的角度对元素的金属性和非金属性进行量化 对元素的金属性和非金属性的递变作出了合理的解释 元素的金属性和非金属性的强弱也可以从元素周期表中的相对位置进行直观检索对比 1 2 3 4 5 6 例1下列实验不能达到预期目的的是 1 2 3 4 5 6 解析 a项中由反应条件可比较 c项可得出相应酸的强弱 从而确定非金属性的强弱 d项得出相同条件下酸的电离程度 从而确定酸的强弱 而b项中二者皆可生成沉淀 且单从能否生成沉淀也无法比较元素金属性的强弱 答案 b 1 2 3 4 5 6 2 核外电子构成原理 1 核外电子分层排布 1 2 3 4 5 6 2 遵循的三个基本原理 核外电子的运动状态的描述需要指明其所在电子层 原子轨道的形状 轨道的空间伸展方向和电子的自旋状态 核外电子的排布要遵循三个基本原理 能量最低原理 泡利不相容原理和洪特规则及其特例 可以用原子结构示意图 核外电子排布式 外围电子排布式 轨道表示式等化学用语来表达核外电子的排布情况 1 2 3 4 5 6 例2下列各组原子中 彼此化学性质一定相似的是 导学号52740011 a 原子核外电子排布式为1s2的x原子与原子核外电子排布式为1s22s2的y原子b 原子核外l层仅有两个电子的x原子与原子核外m层仅有两个电子的y原子c 2p轨道只有一个未成对电子的x原子和3p轨道只有一个未成对电子的y原子d 最外层都只有一个电子的x y原子 1 2 3 4 5 6 解析 a项不符合 x为he y为be b项符合 x为be y为mg 二者处于同一主族 性质相似 c项不符合 x可能为b或f y可能为al或cl 所以性质不 一定 相似 d项不符合 原子最外层只有一个电子的为 a族元素 化学性质不一定相似 答案 b 1 2 3 4 5 6 3 电离能及其变化规律 1 递变规律 2 第一电离能越小 越易失电子 金属的活动性就越强 因此碱金属元素的第一电离能越小 金属的活动性就越强 3 be的价电子排布式为2s2 是全充满结构 比较稳定 而b的价电子排布式为2s22p1 比be不稳定 因此失去第一个电子b比be容易 第一电离能小 mg的第一电离能比al的大 p的第一电离能比s的大 那是因为mg p的外围电子中 电子处于全满或半满状态 mg 1s22s22p63s2 p 1s22s22p63s23p3 相对比较稳定 失电子较难 1 2 3 4 5 6 4 na的i1比i2小很多 电离能差值很大 说明失去第一个电子比失去第二电子容易得多 所以na容易失去一个电子形成 1价离子 mg的i1和i2相差不多 而i2比i3小很多 所以mg容易失去两个电子形成 2价离子 al的i1 i2 i3相差不多 而i3比i4小很多 所以al容易失去三个电子形成 3价离子 而电离能的突跃变化 说明核外电子是分层排布的 1 2 3 4 5 6 例3下列说法中正确的是 导学号52740012 a 第3周期中所有元素中钠的第一电离能最小b 硫的第一电离能比磷的第一电离能大c 在所有元素中 氟的第一电离能最大d 钾的第一电离能比镁的第一电离能大解析 a项正确 第3周期元素中钠的金属性最强 b项错误 因磷的3p轨道处于半满结构 比较稳定 所以磷的第一电离能略大于硫的 c项错误 所有元素中氦的第一电离能最大 d项错误 k比mg活泼 k的第一电离能小于mg的 答案 a 1 2 3 4 5 6 4 电负性及其变化规律 1 金属元素越容易失电子 对键合电子的吸引能力越小 电负性越小 其金属性越强 非金属元素越容易得电子 对键合电子的吸引能力越大 电负性越大 其非金属性越强 故可以用电负性来度量金属性与非金属性的强弱 2 同周期元素从左往右 电负性逐渐增大 表明金属性逐渐减弱 非金属性逐渐增强 同主族元素从上往下 电负性逐渐减小 表明元素的金属性逐渐增强 非金属性逐渐减弱 一般来说电负性大于1 8的元素为非金属元素 电负性最大的元素为氟 电负性最小的为铯 而当元素的电负性在1 8左右时 该元素一般既有金属性又有非金属性 1 2 3 4 5 6 3 电负性与化合物类型的关系 一般认为 如果两个成键元素原子间的电负性差值大于1 7 它们之间容易形成离子键 相应的化合物为离子化合物 如果两个成键元素原子间的电负性差值小于1 7 那么它们之间通常形成共价键 相应的化合物为共价化合物 4 电负性与元素的化合价的关系 在化合物中 电负性数值较小的元素在化合物中吸引键合电子的能力较弱 元素的化合价为正价 电负性数值较大的元素在化合物中吸引键合电子的能力较强 元素的化合价为负值 由于氟是所有元素中电负性数值最大的元素 所以在氟的化合物中 氟一定显示负价 没有正价 1 2 3 4 5 6 5 在元素周期表中 某些主族元素与右下方的主族元素的性质有些相似 被称为 对角线规则 li mg在空气中燃烧产物分别为li2o mgo be oh 2 al oh 3均为两性氢氧化物 硼和硅的含氧酸均为弱酸 由此可以看出对角线规则的合理性 li mg的电负性分别为1 0 1 2 be al电负性均为1 5 b si的电负性分别为2 0 1 8 数值相差不大 故性质相似 6 原子半径 电离能 电负性的周期性变化规律 在元素周期表中同周期元素从左到右 原子半径逐渐减小 第一电离能有逐渐增大的趋势 电负性逐渐增大 在元素周期表中同主族从上到下原子半径逐渐增大 第一电离能逐渐减小 电负性逐渐减小 1 2 3 4 5 6 例4图1 图2表示的是元素的某种性质随原子序数的变化 下列说法正确的是 导学号52740013 图1 图2 1 2 3 4 5 6 a 图1可能表示的是元素原子的第一电离能随原子序数的变化关系b 图1可能表示的是元素单质的熔点随原子序数的变化关系c 图2可能表示的是元素原子的半径随原子序数的变化关系d 图2可能表示的是同一周期内 元素的电负性随原子序数的增大而减小解析 a项正确 图中某种性质变化规律与第一电离能变化一致 尤其是曲线中出现的 锯齿 样变化符合轨道半满 全空时较稳定的情况 b项错误 碳 硅的沸点较高 每周期的后几种元素常温下可能形成气体单质 沸点较低 c项错误 同一周期内 元素的原子半径依次减小 d项错误 同一周期内 元素的电负性随原子序数的增大而增大 答案 a 1 2 3 4 5 6 5 原子结构 元素在周期表中位置和元素性质三者关系 1 原子结构 元素在元素周期表中位置和元素性质 图解 1 2 3 4 5 6 2 同周期 同主族元素性质递变规律表解 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 3 元素周期律与元素周期表之间的关系 1 2 3 4 5 6 例5下表是前18号元素中的某些元素性质的一些数据 导学号52740014 1 2 3 4 5 6 请回答下列问题 1 己原子核外电子运动状态共有种 l层p电子比s电子多个 2 以上8种元素中 第一电离能最小的是 填编号 3 甲原子的核外电子排布式为 4 上述丙 戊 庚三种元素中的某两种元素形成的化合物中 每一个原子都满足8电子稳定结构的物质可能是 写分子式 元素丁和己形成的化合物的化学式为 1 2 3 4 5 6 解析 比较甲和丙的化合价和半径能确定甲是硫 丙是氧 丁 3价是硼或铝 因为丁的原子半径大于硫的原子半径 可知丁是铝 庚显 7价和 1价 是氯 戊 4价且原子半径小于氯原子 戊是碳 己显 5价和 3价 且原子半径小于氯原子 己是氮 最后可得乙是钠 辛是氢 综合上述可得甲 乙 丙 丁 戊 己 庚 辛分别为硫 钠 氧 铝 碳 氮 氯 氢 结合相应知识可得出答案 答案 1 71 2 乙 3 1s22s22p63s23p4 4 co2 ccl4aln 1 2 3 4 5 6 6 元素推断题的解题技巧 1 一般思路 解原子结构 元素在元素周期表中的位置 元素及其化合物的性质间的推断题的思路一般可用下面的关系表示 1 2 3 4 5 6 2 短周期元素原子结构特征解析 倍比关系 原子的最外层电子数是电子层数1倍的元素有 h be al 原子的最外层电子数是电子层数2倍的元素有 c s 原子的最外层电子数是电子层数3倍的元素有 o 原子的最外层电子数是电子层数4倍的元素有 ne 原子的电子层数是最外层电子数2倍的元素有 li 原子的电子层数是最外层电子数3倍的元素有 na 原子的次外层电子数是最外层电子数2倍的元素有 li si 原子的次外层电子数是最外层电子数4倍的元素有 mg 原子的次外层电子数是最外层电子数8倍的元素有 na 原子的次外层电子数是最外层电子数1倍的元素有 be ar 原子的最外层电子数是次外层电子数2倍的元素有 c 1 2 3 4 5 6 原子的最外层电子数是次外层电子数3倍的元素有 o 原子的最外层电子数是次外层电子数4倍的元素有 ne 原子的内层电子总数是最外层电子数2倍的元素有 li p 原子的内层电子总数是最外层电子数5倍的元素有 mg 原子的电子总数是电子层数2倍的元素有 he be 原子的电子总数是电子层数1倍的元素有 h 原子的电子总数是电子层数3倍的元素有 c 原子的电子总数是电子层数4倍的元素有 o mg 原子的电子总数是电子层数5倍的元素有 ne p 原子的电子总数是电子层数6倍的元素有 ar 原子的成对电子数是未成对电子数2倍的元素有 li c 原子的成对电子对数等于未成对电子数的元素有 li c 原子的成对电子对数是未成对电子数2倍的元素有 b p 1 2 3 4 5 6 和差关系 元素的最高正化合价与最低负化合价之和为6的元素有 cl 元素的最高正化合价与最低负化合价之和为4的元素有 s 元素的最高正化合价与最低负化合价之和为2的元素有 n p 元素的最高正化合价与最低负化合价之和为0的元素有 h c si 原子的未成对电子数与电子层数之差为0的元素有 h c o p 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 例6已知x y和z三种元素的原子序数之和等于42 x元素原子的4p轨道上有3个未成对电子 y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子 x与y可形成化合物x2y3 z元素可以形成 1价离子 请回答下列问题 导学号