高考化学一轮总复习 第十二单元 第1讲 原子结构与性质课件.ppt

第十二单元物质结构与性质 选考 第1节 原子结构与性质 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 了解电负性的概念及元素的性质与电负性的关系 回归教材 一 原子结构 1 能层 能级和最多容纳电子数之间的关系 1 2 2 8 1 2 3 6 续表 18 1 2 3 6 5 10 32 1 2 3 6 5 10 7 14 2 原子轨道的形状和能量关系 1 轨道形状 s电子的原子轨道呈 p电子的原子 轨道呈 呈球形 纺锤形 2 能量关系 相同能层上原子轨道能量的高低 ns np nd nf 形状相同的原子轨道能量的高低 1s 2s 3s 4s 同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等 如npx npy npz轨道的能量相等 3 原子核外电子的排布规律 1 三个原理 能量最低原理 原子核外电子排布遵循构造原理 使整个原子的能量处于 构造原理示意图如下图 最低状态 泡利原理 在一个原子轨道里最多只能容纳 个 电子 而且自旋状态 洪特规则 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 而且自旋状态 2 基态原子核外电子排布的表示方法 2 相反 单独占据一个轨道 相同 1s22s22p63s23p4 ne 3s23p4 3s23p4 4 电子的跃迁与原子光谱 1 电子的跃迁 低能级 较高能级 较高能级 基态 激发态 当基态原子的电子吸收能量后 会从 跃迁到 变成激发态原子 激发态 基态 激发态原子的电子从 跃迁到 时会释放出能量 低能级 吸收 释放 2 原子光谱 不同元素的原子发生跃迁时会 或 不同的光 可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱 总称原子光谱 二 电离能与电负性 1 电离能 气态原子或气态离子 1 定义 失去一个电子所需要的 m2 g 最小能量叫做电离能 2 分类 m g m g 有效核电荷数 3 影响因素 电离能数值的大小取决于原子的 及原子的半径 电子层结构 m3 g 碱金属 稀有气体 由小到大 减小 增大 4 电离能的变化规律 2 电负性 吸引电子能力 越强 1 概念 元素的原子在化合物中 的标度 2 意义 电负性越大 其原子在化合物中吸引电子的能力 逐渐增大 逐渐减小 3 电负性的变化规律 同周期 左 右 同主族 上 下 三 元素周期表和元素周期律 1 元素周期表的结构与性质特点 a族 a族 a族 a族 0族 b族 b族 b族 族 ns1 2 ns2np1 6 he除外 2 元素周期律 3 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 减小 增大 增大 大 减小 增大 减小 自主测评 1 某元素原子的质量数为52 中子数为28 其基态原子 未成对电子数为 a 1 b 3 c 4 d 6 解析 该元素的质量数为52 中子数为28 则质子数为24 其电子排布既要考虑核外电子排布的三条规律 还要考虑其特殊性 能量相同的原子轨道在全充满 如p6和d10 半充满 如p3和d5 和全空 如p0和d0 状态时 体系的能量较低 原子较稳定 所以该元素的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1 其未成对电子数为6 答案 d 2 下列元素的原子半径依次减小的是 a c n o fb s si al mgc b be mg nad mg na k ca解析 在元素周期表中 同一周期从左到右元素的原子半径逐渐减小 同一主族从上到下元素的原子半径逐渐增大 答案 a 3 1 2014年新课标卷 基态fe原子有 个未成 对电子 fe3 的电子排布式为 2 2014年江苏卷 cu 基态核外电子排布式为 3 2014年新课标卷 改编 铜的价电子排布图为 4 2013年新课标卷 基态硅原子中 电子占据的最高能层符号为 该能层具有的原子轨道数为 电子数为 5 2013年四川卷 s的基态原子的核外电子排布式为 6 2013年福建卷 基态铜原子的核外电子排布式为 7 2013年浙江卷 基态锗 ge 原子的电子排布式为 8 2013年新课标卷 ni2 的价电子排布图为 9 可正确表示原子轨道的是 填字母序号 a 2s b 2d c 3px d 3f 写出基态镓 ga 原子的电子排布式 10 基态mn2 的核外电子排布式为 答案 1 41s22s22p63s23p63d5 2 ar 3d10 或1s22s22p63s23p63d10 3 4 m9 4 5 1s22s22p63s23p4 6 1s22s22p63s23p63d104s1或 ar 3d104s1 7 1s22s22p63s23p63d104s24p2 8 9 ac 1s22s22p63s23p63d104s24p1 10 1s22s22p63s23p63d5 4 在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时 人们发现价电子排布相似的元素集中在一起 据此 人们将元素周期表分为五个区 并以最后填入电子的轨道能级符号作为该区的符号 如图所示 1 在s区中 族序数最大 原子序数最小的元素 原子的 价电子的电子云形状为 2 在d区中 族序数最大 原子序数最小的元素 常见离子的电子排布式为 其中较稳定的是 3 在ds区中 族序数最大 原子序数最小的元素 原子的 价电子排布式为 4 在p区中 第二周期第 a族元素 原子价电子的电子 排布图为 5 当今常用于核能开发的元素是铀和钚 它们在 区 中 解析 1 s区为 a族 a族 符合条件的元素为be 其电子排布式为1s22s2 价电子的电子云形状为球形 2 d区为 b族 b族 族 族序数最大且原子序数最小的为fe 常见离子为fe2 fe3 电子排布式为1s22s22p63s23p63d6 4 该题中符合题意的为n 价电子排布图为 5 铀和钚均为锕系元素 位于f区 1s22s22p63s23p63d5 由离子的电子排布式可知fe3 的3d能级 半充满 其稳定性大于fe2 3 ds区符合条件的为zn 其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2 价电子排布式为3d104s2 答案 1 球形 3 3d104s2 4 5 f 2 fe2 1s22s22p63s23p63d6 fe3 1s22s22p63s23p63d5fe3 5 根据信息回答下列问题 1 如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 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 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14种元素的电负性 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 通过分析电负性变化规律 确定mg元素电负性的最小范围为 x 下列物质属于离子化合物的是 填字母序号 下同 属于共价化合物的是 a li3n b becl2 c alcl3 d sic 解析 1 由图可以看出 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al的第一电离能 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 li和n的电负性差值为2 0 大于1 7 形成离子键 li3n为离子化合物 becl2 alcl3 sic中相应元素的电负性差值分别为1 5 1 5 0 7 均小于1 7 形成共价键 为共价化合物 答案 1 na mg 五 a 2 随着原子序数的递增 元素的电负性呈周期性变化 0 9 1 5 abcd 考点一原子结构 例1 下列表示钠原子的式子中能反映能级差别和电子自 旋状态的是 a d c 1s22s22p63s1 解析 只有轨道排布式 电子排布图 才能反映出电子的自旋状态 答案 d 方法技巧 核外电子排布的表示方法 1 电子排布式 按电子排入各电子层中各能级的先后顺序 用能级符号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 如cu ar 3d104s1 3 电子排布图 轨道表示式 用方框 或圆圈 表示原子轨道 用 或 表示自旋状态不同的电子 按排入各电子层中各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写 如 4 原子结构示意图 如s的原子结构示意图为 子 d项 最外层电子数是核外电子总数的 的原子中 最外层 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2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 15 电子数要小于或等于8个电子 且电子总数为其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 答案 c 2 a b c d e代表5种元素 请填空 1 a元素基态原子的最外层有3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 解析 1 a元素基态原子的电子排布图由题意可写成 可见该元素核外有7个电子 为氮元素 2 b 17号元素cl c为19号元素k 3 d元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成 3价离子 其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2即26号元素fe 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 答案 1 n 2 cl k c 的电子层结构都与ar相同 即核外都有18个电子 则b为 3 fe1s22s22p63s23p63d64s2或 ar 3d64s2 4 cu1s22s22p63s23p63d104s1或 ar 3d104s1 考点二考向1 电离能和电负性的规律及其应用电离能的应用 例2 已知x y是主族元素 i为电离能 单位是 a 元素x的常见化合价是 1b 元素y是第 a族元素c 元素x与氯形成化合物时 化学式可能是xcld 若元素y处于第三周期 它可与冷水剧烈反应 解析 由数据分析x中i2 i1 x易呈 1价 为第 a族 a c均正确 y中i4 i3 易呈 3价 应在第 a族 b正确 若y处于第三周期 则y为铝元素 铝单质不与冷水反应 d错误 答案 d 方法技巧 电离能的应用 1 判断元素金属性的强弱 电离能越小 金属越容易失去 电子 金属性越强 反之越弱 2 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 n 如钠元素 i2 i1 所以钠元素的化合价为 1 3 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 4 反映元素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 考向2 电负性的应用 例3 1 2013年新课标卷 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 d2 的价层电子排布图为 四种元素中第一电离能最小的是 填元素符号 下同 电负性最大的是 2 2013年福建卷 依据第二周期元素第一电离能的变化规律 参照如图中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 2013年安徽卷 x y z w是元素周期表中原子序数 依次增大的四种短周期元素 其相关信息如下表 w位于元素周期表第 周期第 族 w的原子半径比x的 填 大 或 小 下同 z的第一电离能比w的 4 2013山东卷 第一电离能介于b n之间的第二周期元 素有 种 解析 1 短周期主族元素中未成对电子数最多为3 所以b c d均为第四周期的元素 b的价电子层中未成对电子数为1 结合b 可知b为k a为f 未成对电子数为4的只能为 ar 3d64s2排布 c为fe d为ni 同一周期从左到右元素的第一电离能 除 a a族特殊外 电负性逐渐增大 四种元素中k的第一电离能最小 f的电负性最大 2 c n o三种元素第一电离能的大小关系为c o n 3 由题目信息推知 x为碳 y为氧 z为铝 w为硅 硅位于第三周期 a族 其原子半径大于碳 al的第一电离能小于si 4 同一周期中元 素的第一电离能随原子序数递增 呈现逐渐增大的趋势 但在 a族与 a族 a族与 a族间存在特殊性 所以第一电离能介于b和n之间的有be c o三种 答案 1 kf 2 3 三 a 大 小 4 3 方法技巧 考向3 原子结构与元素性质的递变规律 例4 现有四种元素的基态原子的电子排布式如下 1s22s22p5 则下列有关比较中正确的是 a 第一电离能 b 原子半径 c 电负性 d 最高正化合价 1s22s22p63s23p4 1s22s22p63s23p3 1s22s22p3 解析 四种元素分别为s p n f 第一电离能f n p s a项正确 原子半径p s n f b项错误 电负性 f n s p c项错误 f无正化合价 n s p最高正化合价分别为 5 6 5 d项错误 答案 a 方法技巧 原子结构与元素性质的递变规律 考点练透 3 1 以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况 试判断 违反了泡利原理的是 违反了洪特规则的是 2 某元素的激发态 不稳定状态 原子的电子排布式为1s22s22p63s13p33d2 则该元素基态原子的电子排布式为 其最高价氧化物对应水化物的化学式是 3 用符号 或 表示下列各项关系 第一电离能 na mg mg ca 电负性 o f f cl 能量高低 ns n 1 s ns np 主族序数 价电子数 元素最高正化合价 解析 1 同一个原子轨道中不应有自旋状态相同的电子 违反了泡利原理 对于基态原子 电子在能量相同的轨道上排布时 将尽可能分占不同的轨道并且自旋状态相同 违反了洪特规则 2 3p能量小于3d 激发态为1s22s22p63s13p33d2 基态应为1s22s22p63s23p4 此原子核外电子数为16 其质子数也为16 该元素为硫元素 其最高价氧化物对应水化物的化学式是h2so4 3 同周期中主族元素从左到右第一电离能有增大的趋势 电负性逐渐增大 同主族中自上而下电负性与第一电离能均逐渐减小 由构造原理可知 能量ns n 1 s ns np 主族元素的价电子数与主族序数 元素的最高正化合价数相等 答案 1 3 2 1s22s22p63s23p4h2so4 4 2015年山东昌乐模拟 下表是元素周期表的一部分 表中所列的字母分别代表一种化学元素 试回答下列问题 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反应的产物的分子中 中心原子的杂化形式为 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 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 5 第三周期8种元素按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 解析 4 o元素为mn 其基态原子电子排布式为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