高考化学一轮复习 考点26 原子结构与性质（第41课时）原子结构与性质课件.ppt

第41课时原子结构与性质 课标版化学 一 原子结构1 能层与能级 2 6 10 2 8 18 32 2n2 近 低 2 原子轨道的能量关系3 基态原子核外电子排布所遵循的原则 1 能量最低原理 原子核外电子排布遵循构造原理 见下图 能使整个原子的能量处于最低状态 简称能量最低原理 2 泡利原理 一个原子轨道里 最多只能容纳个电子且自旋状态 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且自旋状态 2 相反 相同 洪特规则特例 能量相同的原子轨道填充的电子数为全空 半充满或全充满时 原子处于较稳定的状态 4 原子状态与原子光谱 1 基态原子 处于能量的原子 2 激发态原子 基态原子的电子能量后 电子会跃迁到较高能级 此时原子的能量较基态高 变成激发态原子 3 原子光谱 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 利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素 称为光谱分析 最低 吸收 自测1下列说法正确的是 a 原子核外电子排布式为1s2的原子与原子核外电子排布式为1s22s2的原子化学性质相似b fe3 的最外层电子排布式为3s23p63d5c 基态铜原子价电子的轨道表示式d 基态碳原子价电子的轨道表示式答案b原子核外电子排布式为1s2的原子是he 原子核外电子排布式 为1s22s2的原子为be he是稀有气体元素 be是金属元素 显然化学性质不相似 a错 fe的价电子排布式为3d64s2 失去3个电子变成fe3 时 最外层电子排布式为3s23p63d5 b正确 基态铜原子价电子的轨道表示式为 c错 基态碳原子价电子的轨道表示式为 d错 自测2a 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ar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 答案 1 c或o 2 clk 3 fe1s22s22p63s23p63d64s2或 ar 3d64s2 4 cu1s22s22p63s23p63d104s1或 ar 3d104s1 5 22p 解析 1 a元素基态原子次外层有2个电子 故次外层为k层 a元素有2个电子层 由题意可写出其轨道表示式为 则该元素核外有6个电子 为碳元素 其元素符号为c 另外氧元素同样也符合要求 其轨道表示式为 2 b c 的电子层结构都与ar相同 即核外都有18个电子 则b为17号元素cl c为19号元素k 3 d元素原子的 3价离子的3d能级为半充满 则其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或 ar 3d64s2 即为26号元素铁 4 根据题意要求 写出e元素基态原子的核外电子排布式 1s22s22p63s23p63d104s1或 ar 3d104s1 则该元素为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f元素的原子最外层电子排布式为2s22p3 由此可知f元素是n 二 原子结构与元素周期表的关系1 原子结构与元素在周期表中的位置关系 3 1s22s22p6 11 1s22s22p63s23p6 ar 4s1 2 元素周期表的分区 1 分区 2 各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点 a a ns2np1 6 自测3某元素 3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5 则该元素在周期表中的位置为 a b族b b族c 族d a族答案c由 3价离子的电子排布式可推出原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2 位于第 族 自测4元素周期表可以划分为5个区 下列有关说法正确的是 a s区全部是金属元素b p区全部是非金属元素c d区内元素原子的价电子排布式必为 n 1 d1 10ns2d ds区全部是金属元素答案da项 h为非金属元素 b项 p区左下角元素为金属元素 c项 d区内cr的价电子排布式为3d54s1 三 原子结构与元素的性质1 原子半径a 影响因素 能层数 核电荷数b 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a 第一电离能气态电中性基态原子失去 转化为 正离子所需要的最低能量 第一电离能越 越易失去电子 金属的活泼性越强 b 规律同周期 第一种元素的第一电离能 最后一种元素的第一电离能 同主族 从上到下第一电离能变 减小 增大 一个电子 气态基态 小 最小 最大 小 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 3 电负性a 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 b 标准以氟的电负性为作为相对标准 得出了各元素的电负性 稀有气体元素未计 c 应用 多 大 多 大 键合电子 越大 4 0 电负性的大小可以作为判断元素金属性 非金属性强弱的尺度 金属的电负性一般1 8 非金属的电负性一般1 8 位于非金属三角区边界的 类金属 的电负性则在1 8左右 它们既有性 又有性 自测5判断下列说法是否正确 1 电负性大的元素非金属性强 2 主族元素的电负性越大 元素原子的第一电离能一定越大 3 在元素周期表中 元素电负性从左到右越来越大 4 金属元素电负性一定小于非金属元素电负性 5 在形成化合物时 电负性越小的元素越容易显示正价 6 第一电离能o n 答案 1 2 3 4 5 6 小于 大于 金属 非金属 自测6下表列出了某短周期元素r的各级电离能数据 用i1 i2 表示 单位为kj mol 1 下列关于元素r的判断中一定正确的是 a r的最高正价为 3价b r元素位于元素周期表中第 a族c r元素的原子最外层共有4个电子d r元素基态原子的电子排布式为1s22s2答案b由i3 i2知其最高正价为 2价 r元素位于第 a族 最外层有2个电子 r不一定是be元素 考点一原子核外电子排布规律及表示方法1 核外电子排布规律 1 遵守能量最低原理 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 4d e 5s e 5d e 6s e 6d e 7s e 4f e 5p e 4f e 6s 等 3 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的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1 而不是1s22s22p63s23p63d44s2 1 电子排布式按电子排入各能级的顺序 依次写出各能级中的电子数 同时注意特例 如cu 1s22s22p63s23p63d104s1 2 简化电子排布式用 稀有气体 价层电子 的形式表示电子排布式 如cu ar 3d104s1 3 轨道表示式每个方框代表一个原子轨道 每个箭头代表一个电子 如第二周期元素基态原子的核外电子排布情况如下 2 表示方法 易错提醒当出现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 1s22s22p63s23p63d64正确 fe 1s22s22p63s23p64s23d6错误 典例1具有下列电子层结构的原子 其对应元素一定属于同一周期的是 a 两种原子的电子层上全部都是s电子b 3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上只有一个未成对电子的原子c 最外层电子排布式为2s22p6的原子和最外层电子排布式为2s22p6的离子d 原子核外m层上的s能级和p能级都填满了电子 而d轨道上尚未有电子的两种原子 答案ba项中电子层上全部为s电子的原子有h 1s1 he 1s2 li 1s22s1 be 1s22s2 不一定在同一周期 b项中3p能级上只有一个空轨道的原子为si 只有一个未成对电子的原子为al或cl 一定在同一周期 c项中最外层电子排布式为2s22p6的原子为ne 离子可能为阳离子 也可能为阴离子 若为阳离子 则不在同一周期 若为阴离子 则在同一周期 d项中原子核外电子排布式可能为1s22s22p63s23p6或1s22s22p63s23p64s1或1s22s22p63s23p64s2 不一定在同一周期 1 1下列说法错误的是 a ns电子的能量不一定高于 n 1 p电子的能量b 6c的电子排布式1s22s22违反了洪特规则c 电子排布式 21sc 1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理d 电子排布式 22ti 1s22s22p63s23p10违反了泡利不相容原理 答案aa项 各原子轨道的能量由高到低的顺序为1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 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 故b项违反了洪特规则 c项 根据轨道能量高低顺序可知e4s e3d 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c项违反了能量最低原理 d项 对于22ti来说 3p能级共有3个原子轨道 最多可以排6个电子 如果排10个电子 则违反了泡利不相容原理 考点二电离能和电负性的应用1 电离能的应用 1 判断元素金属性的强弱 电离能越小 价电子越易失去 该元素的金属性越强 金属越活泼 2 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 有一定的规律性 当电离能的变化出现突变时 电子层数就可能发生变化 3 判断元素的主要化合价 钠 镁 铝的部分电离能数据如下表所示 由上表可知 钠原子的第一电离能较低 而第二电离能突跃式变高 也就是说i2 i1 这说明钠原子很容易失去1个电子成为 1价阳离子 形成具有稀有气体元素原子电子层结构的稳定状态后 原子核对外层电子的有效吸引作用变得更强 因此 钠元素的常见价态为 1价 一般情况下 钠原子不能生成 2价阳离子 类似地 镁元素的i3 i2 铝元素的i4 i3 说明镁原子通常形成 2价阳离子 铝原子通常形成 3价阳离子 2 电负性的应用 特别提醒 金属活动性顺序与元素相应的第一电离能大小顺序不完全 一致 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 同周期主族元素 第 a族 np0 和第 a族 ns2np3 因p轨道处于全空或半满状态 比较稳定 所以第一电离能大于同周期右侧相邻的 a族或 a族元素 如第一电离能mg al p s 典例2根据信息回答下列问题 1 下图是部分元素的第一电离能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 认真分析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 图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是第周期第族 2 已知元素的电负性和元素的化合价一样 也是元素的一种基本性质 下面给出部分元素的电负性 已知 两成键元素间电负性差值大于1 7时 形成离子键 两成键元素间电负性差值小于1 7时 形成共价键 根据表中给出的数据 可推知元素的电负性具有的变化规律是 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 判断下列物质是离子化合物还是共价化合物 a li3nb becl2c alcl3d sic 属于离子化合物的是 属于共价化合物的是 请设计一个实验方案证明上述所得到的结论 答案 1 namg 五 a 2 随着原子序数的递增 元素的电负性与原子半径一样呈周期性变化 0 9 1 5 a bcd测定各物质在熔融状态下能否导电 若导电则为离子化合物 反之则为共价化合物解析 1 由图中信息可以看出 同周期的第 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 图中第一电离能最小的是碱金属元素rb 在元素周期表中位于第五周期第 a族 2 元素的电负性是元素的基本性质 且随着原子序数的递增呈周期性变化 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 9 1 5 根据已知条件及表中数值可知 li3n为离子化合物 becl2 alc