高考化学一轮复习 物质结构与性质 第1课时 原子结构与性质课件 新人教版选修3.ppt

选修三物质结构与性质 选考内容 第一课时原子结构与性质 考纲解读 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 o p q 表示相应的第一 二 三 四 五 六 七 能层 能量依次升高 考点一原子核外电子排布及表示方法 能量 能量 2 能级 同一能层里的电子的 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 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 的区域 这种电子云轮廓图也就是轨道的形象化描述 能量 s p d f s p d f e s e p e d e f 核外经常出现 4 原子轨道的能量关系 5 能层 能级与原子轨道关系 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 1 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 2 8 18 32 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 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 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 能量低 最低 2 相反 优先单独占据一个轨道 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 的基态原子电子排布式为 而不是 3 电子跃迁与原子光谱 1 原子的状态 基态原子 处于 的原子 激发态原子 基态原子的电子吸收能量后 从 跃迁到 状态的原子 全满 半满 全空 24cr 1s22s22p63s23p63d54s1 1s22s22p63s23p63d44s2 最低能量 低能级 高能级 2 原子光谱 不同元素的原子发生电子跃迁时会 或 不同的光 用光谱仪记录下来便得到原子光谱 利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素 称为光谱分析 3 基态 激发态及光谱示意图 吸收 释放 1 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 1s22s22p63s23s63d64s2正确 fe 1s22s22p63s23p64s23d6错误 2 由于能级交错 3d轨道的能量比4s轨道的能量高 排电子时先排4s轨道再排3d轨道 而失电子时 却先失4s轨道上的电子 cl k n 1s22s22p63s23p63d64s2 fe cu 1s22s22p63s23p63d104s1 7 四 b c 解析 a项 3p能级有一个空轨道的基态原子 按洪特规则可得其3p轨道上只能有两个电子 所以两个原子是同种元素的原子 b项 2p能级无空轨道 且有一个未成对电子的基态原子 它的2p能级上只能是5个电子 所以两原子是同种元素的原子 c项 m层全充满而n层为4s2的原子 其m层应为18个电子 而后者的m层上只有8个电子 所以两原子不是同种元素的原子 d项 最外层电子数是核外电子总数的1 5的原子中 最外层电子数要小于或等于8个电子 且电子总数为5的倍数 所以可得该原子可能是原子序数为5 10 15 20 25 30 35 40 其中满足最外层电子数是核外电子总数的1 5且符合核外电子排布规则的只能是35号元素 该元素原子的外围电子排布式为4s24p5 所以两原子是同种元素的原子 基态原子电子排布式的书写方法 1 知道原子序数书写核外电子排布式的方法 常规方法 常根据构造原理 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 各能级最多容纳的电子数及能量最低原理 依次由低能级向高能级排列 如31号元素镓 首先排满1s2 依次2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10最后4p1 原子序数大于18的方法 如31号元素 我们也可以用31 18 13 然后在 ar 的基础上再填充13个电子 如 ar 3d104s24p1 2 知道元素名称书写核外电子排布式的方法 前三周期主族元素可以根据最外层电子数书写 如s的最外层电子数为6 其排布式为 ne 3s23p4 方法技巧 第四周期的元素 要熟记元素名称 然后从k开始数 数到几 就可以写成 ar 几个电子 如fe 从钾开始数到铁为8 其排布式为 ar 3d64s2 se 从钾开始数到se为16 其排布式为 ar 3d104s24p4 3 注意事项 基态原子失电子生成金属阳离子时 应先失去最外层上的电子 如fe原子核外电子排布式为 ar 3d64s2 失电子变为fe2 失去的不是能量高的3d轨道上的电子 而是能量低的4s轨道上的电子 所以fe2 的基态核外电子排布式正确的为 ar 3d6 其他 ar 3d44s2 ar 3d54s1均错误 c 解析 主族元素外围电子排布为nsx或ns2npx 但1s2为he 为0族元素 最外层电子排布式为4s2的元素可能为过渡元素 a项 最外层电子排布式为3s23p3 元素处于第三周期第va族 一定为主族元素 b项 最外层电子排布式为4s2的元素可能为ca或部分过渡元素 不一定为主族元素 c项 最外层电子排布式为4s24p1 元素处于第四周期第 a族 一定为主族元素 d项 最外层电子排布式为3s23p5 元素处于第三周期第 a族 一定为主族元素 b 1 s的基态原子核外有 个未成对电子 si的基态原子核外电子排布式为 2 31ga基态原子的核外电子排布式为 3 基态硼原子的电子排布式为 4 基态cu 核外电子排布式为 5 xy2是红棕色气体 x与氢元素可形成xh3 y基态原子的电子排布式是 6 基态fe原子有 个未成对电子 fe3 基态的核外电子排布式为 2 1s22s22p63s23p2 1s22s22p63s23p63d104s24p1 1s22s22p1 ar 3d10或1s22s22p63s23p63d10 1s22s22p4 4 1s22s22p63s23p63d5 解析 5s25p3 5指的是电子层数 即属于第五周期 价电子指的是最外层电子数 因为最后一个电子填充在p能级上 属于p区元素 主族元素所在族序数等于最外层电子数 即属于第 a族元素 按照核外电子排布的规律 推出此元素是锑 sb 为51号元素 故b正确 b 回答下列问题 1 上述元素的基态原子中 含有2个未成对电子的元素是 填元素符号 它们位于元素周期表的 区 2 a与d能形成离子化合物ad 则ad的电子式是 c s p na h 3s23p5 解析 由于a b c三种元素的原子次外层电子排布都是 n 1 s2 n 1 p6 说明a b c都在第三周期 由c的气态单质在标准状况下的密度为3 17g l 可求得单质c的摩尔质量为71g mol 1 即c是氯 f为氮 根据a与c能形成离子化合物ac a离子比c离子少一个能层 说明a是钠 d为氢 根据g元素原子的最外层电子数和a相同 内层电子排布均符合2n2 且g的原子序数最大 说明g是铜 根据e原子的最外电子层中p能级的电子数等于前一能层的电子总数 说明e是碳 b为硫 1 原子结构与周期表的关系 1 原子结构与周期的关系 考点二原子结构与元素性质 每周期第一种元素的最外层电子的排布式为 每周期结尾元素的最外层电子 排布式除he为1s2外 其余为 一个能级组最多容纳的电子数等于一个周期所包含的元素种类 但一个能级组不一定全部是能量相同的能级 而是能量相近的能级 2 每族元素的价电子排布特点 主族 ns1 ns2np6 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 0族 he 1s2 其他 ns2np6 过渡元素 副族和第 族 n 1 d1 10ns1 2 3 元素周期表的分区与价电子排布的关系 周期表的分区 各区外围电子排布特点 ns1 2 ns2np1 6 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 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 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 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 a和 a族元素 如第一电离能mg al p s 最低能量 i1 kj mol 1 最小 最大 从左到右逐渐增大 b 同族元素 从上至下第一电离能 c 同种原子 随着电子的逐个失去 阳离子所带的正电荷数越来越 再失去电子需克服的电性引力越来越 消耗的能量越来越 逐级电离能越来越 即i1 i2 i3 应用a 判断元素金属性的强弱 电离能越小 金属原子越 失去电子 金属性 反之越 逐渐减小 多 大 大 大 容易 越强 弱 b 判断元素的化合价 i1 i2 表示各级电离能 如果某元素的in 1 in 则该元素的常见化合价为 如钠元素i2 i1 所以钠原子的最外层电子数为1 其化合价为 1 c 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 当电离能的变化出现突变时 电子层数就可能发生变化 d 判断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 当元素的核外电子排布是全空 半充满和全充满状态时 第一电离能就会反常的大 n 2 电负性 含义用来描述不同元素的原子对 吸引力的大小 电负性越大的原子 对键合电子的吸引力 标准以氟的电负性为 和锂的电负性为 作为标准 得出了各元素的电负性 规律同一周期 从左至右 电负性逐渐 同一主族 从上至下 电负性逐渐 键合电子 越大 4 0 1 0 增大 减小 应用 3 对角线规则在元素周期表中 某些主族元素与 的主族元素的有些性质是相似的 如 右下方 1 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 2 不能将电负性1 8作为划分金属和非金属的绝对标准 3 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 4 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 元素p为26号元素 请写出其基态原子的电子排布式 2 d与a的单质发生反应 生成产物的分子式为 3 h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光 请用原子结构的知识解释发光的原因 1s22s22p63s23p63d64s2或 ar 3d64s2 nh3 电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时 以光 子 的形式释放 能量 4 o p两元素的部分电离能数据列于下表 比较两元素的i2 i3可知 气态o2 再失去一个电子比气态p2 再失去一个电子难 对此 你的解释是 mn2 的3d轨道电子排布为半满状态 比较稳定 5 第三周期8种元素单质熔点高低的顺序如图 所示 其中电负性最大的是 填下图中的序号 6 表中所列的某主族元素的电离能情况如图 所示 则该元素是 填元素符号 2 al 解析 1 26号为铁元素 其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或 ar 3d64s2 2 d为n元素 a为h元素 二者单质发生反应生成物的分子式为nh3 3 h为mg元素 mg单质在空气中燃烧发出耀眼的白光 原因是电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时 以光 子 的形式释放能量 4 o元素为mn 其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2 mn2 的基态离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5 其3d能级为半充满结构 相对比较稳定 当其失去第三个电子时比较困难 而p2 的基态离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6 其3d能级再失去一个电子即为半充满结构 形成相对比较稳定的结构 故其失去第三个电子比较容易 5 第三周期8种元素分别为钠 镁 铝 硅 磷 硫 氯 氩 其单质中钠 镁 铝形成金属晶体 熔点依次升高 硅形成原子晶体 磷 硫 氯 氩形成分子晶体 且常温下磷 硫为固体 氯气 氩气为气体 故8种元素按单质熔点由高到低的顺序为硅 铝 镁 硫 磷 钠 氯 氩 其中电负性最大的为氯 6 由图可知 该元素的电离能i4远大于i3 故为第 a族元素 周期表中所列的第 a族元素i属于第三周期 应为al b 解析 钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能 说明钾失电子能力比钠强 所以钾的活泼性强于钠 a正确 同一周期元素原子半径随着原子序数的增大而减小 第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势 但由于p能级电子处于全充满 半充满 全空状态时 原子为较稳定状态 第一电离能比同周期相邻元素的大 故第 a族元素的第一电离能大于第 a族元素 第 a族元素的第一电离能大于第 a族元素 b错误 最外层电子排布式为ns2np6 若只有k层时为1s2 的原子达到稳定结构 再失去电子较难 所以其第一电离能较大 c正确 对于同一元素来说 原子失去电子个数越多 其失电子能力越弱 所以原子的电离能随着原子失去电子个数的增多而增大 d正确 解析 2s22p4是o元素 3s23p4是s元素 4s24p4是se元素 5s25p6是te元素 最外层电子结构相同 原子半径越大 原子核吸引电子的能力越弱 其第一电离能越小 故电离能大小顺序是o s se te 所以第一电离能最小的原子是te原子 故选d d a a x的原子电子层结构为1s22s1b y为第 a族元素 其元素符号为mgc z的价电子数为1d x的原子半径小于y的原子半径 解析 根据电离能数据可知x的第二电离能远大于其第一电离能 这说明x应该是第ia族元素 又因为均是周期表第二行中原子序数相连的元素 所以x是li y是be z是b li的原子序数是3 原子电子层结构为1s22s1 a正确 y是be元素 b错误 b元素的价电子数是3 c错误 同周期自左向右原子半径逐渐减小 则x的原子半径大于y的原子半径 d错误 a 解析 不能根据电负性判定化合物的溶解度 a项符合题意 电负性小的元素在化合物中吸引电子的能力弱 元素显正化合价 电负性大的元素在化合物中吸引电子的能力强 元素显负化合价 b项不符合题意 电负性能判断分子的极性和键型 电负性相同的非金属元素化合形成化合物时 形成非极性共价键 电负性差值小于1 7的两种元素的原子之间形成极性共价键 相应的化合物是共价化合物 电负性差值大于1 7的两种元素化合时 形成离子键 相应的化合物为离子化合物 c项不符合题意 电负性也可以作为判断元素的金属性和非金属性强弱的尺度 一般来说 电负性大于1 8的是非金属元素 小于1 8的是金属元素 而位于非金属与金属交界处 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 d项不符合题意 解析 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 元素的非金属性越强其电负性越大 同一周期中 电负性随着原子序数的增大而增大 同一主族中 元素的电负性随着原子序数的增大而减小 a是o元素 b是p元素 c是si元素 d是ca元素 所以非金属性最强的元素是o元素 即电负性最强的元素是o元素 故选a a a 解析 由核外电子排布式可知 1s22s22p63s23p4为s元素 1s