高考化学一轮复习 第12章 物质结构与性质 第1讲 原子结构与性质课件.ppt

第1讲原子结构与性质 最新考纲 1 了解原子核外电子的排布原理及能级分布 能用电子排布式表示常见元素 1 36号 原子核外电子 价电子的排布 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些性质 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 了解电负性的概念 知道元素的性质与电负性的关系 考点一原子核外电子排布原理 1 能层 能级与原子轨道 1 能层 n 在多电子原子中 核外电子的能量是不同的 按照电子的能量差异将其分成不同能层 通常用k l m n o p q 表示相应的第一 二 三 四 五 六 七 能层 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s p d f等表示 同一能层里 各能级的能量按s p d f的顺序升高 即e s e p e d e f 3 原子轨道 表示电子在原子核外的一个空间运动状态 电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域 这种电子云轮廓图也就是原子轨道的形象化描述 2 基态原子核外电子排布的三个原理 1 能量最低原理 电子尽先占有能量低的轨道 然后依次进入能量较高的轨道 使整个原子的能量处于最低状态 即原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态 如图为构造原理示意图 2 泡利原理 在一个原子轨道中 最多只能容纳2个电子 并且这两个电子的自旋状态相反 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单独占据一个轨道 并且自旋状态相同 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的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1 请用核外电子排布的相关规则解释fe3 较fe2 更稳定的原因 思考提示 26fe价层电子的电子排布式为3d64s2 fe3 价层电子的电子排布式为3d5 fe2 价层电子的电子排布式为3d6 根据 能量相同的轨道处于全空 全满和半满时能量最低 的原则 3d5处于半满状态 结构更为稳定 所以fe3 较fe2 更为稳定 3 原子 离子 核外电子排布式 图 的书写 1 核外电子排布式 按电子排入各能层中各能级的先后顺序 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数的式子 如cu 1s22s22p63s23p63d104s1 其简化电子排布式为 ar 3d104s1 2 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 3 电子排布图 轨道表示式 用方框表示原子轨道 用 或 表示自旋方向不同的电子 按排入各能层中的各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写 如 核外电子排布图能直观地反映出原子的核外电子的自旋情况以及成对电子对数和未成对的单电子数 4 基态原子 激发态原子和原子光谱 1 基态原子 处于最低能量的原子 2 激发态原子 当基态原子的电子吸收能量后 电子会跃迁到较高能级 变成激发态原子 3 原子光谱 当电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时 释放一定频率的光子 这是产生原子发射光谱的原因 不同元素的原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的电子的吸收光谱或发射光谱 总称原子光谱 典例1 高考组合题 1 2015 新课标 卷 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 2 2015 新课标 卷 p原子的核外电子排布式为 3 2014 新课标 卷 基态fe原子有 个未成对电子 fe3 的电子排布式为 4 2014 新课标 卷 周期表前四周期元素中元素a的最外层只有1个电子 但次外层有18个电子 a的价层电子轨道示意图为 解析 1 c原子的核外电子排布为1s22s22p2 共有2对电子在相同原子轨道 自旋方向相反 3 基态fe原子3d能级排有6个电子 即存在4个未成对电子 fe3 是在基态fe原子上失去4s能级上的2个电子和3d能级上的1个电子 其电子排布式为1s22s22p63s23p63d5 4 由a的最外层只有1个电子且次外层有18个电子确定a为铜元素 答案 1 电子云2 2 1s22s22p63s23p3 3 41s22s22p63s23p63d5 4 解析 a项 关键在于熟记构造原理 各能级能量的大小顺序为1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 故ns电子的能量一定高于 n 1 p电子的能量 b项 对于c原子来说 2p能级有3个能量相同的原子轨道 最后2个电子应该以自旋状态相同的方式分布在两个不同的2p轨道上 违反了洪特规则 c项 根据轨道能量高低顺序可知e 4s e 3d 对于21sc来说 最后3个电子应先排满4s轨道 再排3d轨道 应为1s22s22p63s23p63d14s2 故违反了能量最低原理 d项 对于22ti来说 3p能级共有3个轨道 最多可以排6个电子 如果排10个电子 则违反了泡利原理 答案 a 2 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 填序号 解析 不符合能量最低原理 不符合洪特规则 不符合能量最低原理 答案 归纳提升 核外电子排布规律 1 遵守三大基本原理 能量最低原理 泡利原理 洪特规则 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29cu的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1 而不是1s22s22p63s23p63d94s2 题组二核外电子排布式和电子排布图 轨道表示式 的书写3 按要求填空 1 质量数为37的氯原子符号为 2 s2 的结构示意图 3 氮原子的电子式 n2的电子式 nh的电子式 4 磷原子的核外电子排布式 价电子排布式 价电子排布图 5 按要求用三种化学用语表示基态铁原子和三价铁离子 4 2015 陕西西安质检 1 在短周期元素中基态原子的p轨道有1个未成对电子的元素可能是 填元素符号 下同 其核外电子排布式分别是 2 基态原子的n层有1个未成对电子 m层未成对电子最多的元素是 其价层电子排布式为 3 最外层电子数是次外层电子数3倍的元素是 其电子排布图为 4 cu原子的结构示意图为 5 下列表示的为一激发态原子的是 填字母 a 1s12s1b 1s22s22p1c 1s22p53s1d 1s22s22p63s2 答案 1 b f al cl1s22s22p1 1s22s22p5 1s22s22p63s23p1 1s22s22p63s23p5 2 cr3d54s1 归纳提升 1 在写基态原子的电子排布图时 常出现以下错误 2 当出现d轨道时 虽然电子按ns n 1 d np的顺序填充 但在书写电子排布式时 仍把 n 1 d放在ns前 如fe 1s22s22p63s23p63d64s2正确 fe 1s22s22p63s23p64s23d6错误 3 注意对比元素电子排布式 价电子排布式 即外围电子排布式 的区别与联系 如fe的电子排布式 1s22s22p63s23p63d64s2或 ar 3d64s2 价电子排布式 3d64s2 考点二原子结构与元素性质 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 每族元素的电子排布特点 主族 0族 he 1s2 其他ns2np6 过渡元素 副族和 族 n 1 d1 10ns1 2 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 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 注意 外围电子排布 即 价电子层 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 2 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 3 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 原子半径逐渐减小 同主族元素从上到下 原子半径逐渐增大 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最低能量 符号 i1 单位 kj mol 1 规律 a 同周期 第一种元素的第一电离能最小 最后一种元素的第一电离能最大 总体呈现从左至右逐渐增大的变化趋势 b 同族元素 从上至下第一电离能逐渐减小 c 同种原子 逐级电离能越来越大 即i1 i2 i3 3 电负性 含义 元素的原子在化合物中吸引键合电子能力的标度 元素的电负性越大 表示其原子在化合物中吸引键合电子的能力越强 标准 以最活泼的非金属氟的电负性为4 0作为相对标准 计算得出其他元素的电负性 稀有气体未计 变化规律 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于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 在元素周期表中 同周期从左至右 元素的电负性逐渐增大 同主族从上至下 元素的电负性逐渐减小 典例2 高考组合题 1 2015 新课标 卷 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 请回答 四种元素中电负性最大的是 填元素符号 2 2013 新课标 卷 前四周期原子序数依次增大的元素a b c d中 a和b的价电子层中未成对电子均只有1个 并且a 和b 的电子数相差为8 与b位于同一周期的c和d 它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2 且原子序数相差为2 四种元素中第一电离能最小的是 电负性最大的是 填元素符号 解析 1 根据题意推出a b c d依次为o na p cl 氧元素的非金属性最强 四种元素中电负性最大的是o 2 a b c d元素的原子序数依次增大 a和b的价电子层中未成对电子均只有1个 且b 比a 多8个电子 故a为f元素 b为k元素 在第四周期中未成对电子数为4的原子的价电子排布式为3d64s2 故c为fe元素 d的原子序数比fe大2 d为ni元素 f是电负性最大的元素 同周期元素中随原子序数的增大 第一电离能呈增大趋势 四种元素中第一电离能最小的是k元素 答案 1 o 2 kf 正确表述元素周期律 题组一元素推断与元素逐级电离能1 教材改编 下列说法中正确的是 a 第三周期所含元素中钠的第一电离能最小b 铝的第一电离能比镁的第一电离能大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 同周期中碱金属元素的第一电离能最小 稀有气体元素的最大 故a正确 c不正确 由于mg的外围电子排布式为3s2 而al的外围电子排布式为3s23p1 故铝的第一电离能小于镁的 d中钾比镁更易失电子 钾的第一电离能小于镁的 答案 a 2 1 第一电离能介于b n之间的第二周期元素有 种 2 依据第二周期元素第一电离能的变化规律 参照如图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 3 原子的第一电离能是指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 o s se原子的第一电离能由大到小的顺序为 解析 1 同周期元素从左到右 第一电离能呈增大的趋势 但 a与 a族 a与 a族反常 互换位置 第一电离能介于b n之间的元素有be c o三种 2 b的第一电离能最小 f的第一电离能最大 注意n的第一电离能比o的大 则第一电离能 b c o n f 3 同主族元素 从上往下第一电离能逐渐减小 所以其顺序是o s se 答案 1 3 2 3 o s se 题组二电离能 电负性的综合应用3 2015 黑龙江四校联考 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 从信息a图中分析可知 同一主族元素原子的第一电离能i1的变化规律是 3 信息a图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是第 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 通过分析电负性值的变化规律 确定mg元素的电负性值的最小范围 6 请归纳元素的电负性和金属性 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 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