高考化学总复习 第十二章 37 原子结构与性质课件.ppt

第十二章 物质结构与性质 选修3 第37讲原子结构与性质 微考点 大突破 1 能层与能级多电子原子的核外电子的能量是不同的 按电子的能量差异将其分成不同的能层 n 各能层最多容纳的电子数为 对于同一能层里能量不同的电子 将其分成不同的能级 l 同一能层里 能级的能量按 的顺序升高 即e s e p e d e f 微考点1原子结构与核外电子排布基础微回扣 s p d f 2n2 各能层所包含的能级类型及各能层 能级最多容纳的电子数见下表 2 构造原理绝大多数元素的原子核外电子的排布遵循如下图所示的排布顺序 人们把它称为 构造原理 说明 1 从图中可以看出 不同能层的能级有交错现象 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 2 构造原理是书写基态原子电子排布式的依据 也是绘制基态原子电子排布图 即轨道表示式 的主要依据之一 3 基态原子核外电子排布式书写应遵循的规律基态原子核外电子排布式的书写要考虑 等多方面因素 能量相同的原子轨道在全满 如p6 d10 半满 如p3 d5 和全空 p0 d0 状态时 体系的能量最低 这一点违反了洪特规则 可看成是洪特规则的特例 如 24cr的电子排布式 1s22s22p63s23p63d54s1 3d5 4s1均为半充满状态 29cu的电子排布式 1s22s22p63s23p63d104s1 3d10为全充满状态 4s1为半充满状态 洪特规则 能量最低原理 泡利不相容原理 注意 1 电子在跃迁时 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 将释放能量 相反则吸收能量 2 电子跃迁的应用 因为每种原子的原子光谱是特定的 所以用电子的跃迁可以判断元素的存在 如应用焰色反应来判断元素的种类就是电子跃迁的应用 4 电子云和原子轨道原子核外电子运动的特点是运动空间极小 极高速运动 所以要用电子云来描述核外电子运动特征 1s 2s 3s 4s相比较 原子轨道半径大小顺序是1s 2s 3s 4s 2px 3px 4px相比较 原子轨道半径大小顺序是2px 3px 4px 下面是部分原子轨道图 特别提醒确定某个原子轨道需能层 能级 伸展方向三个方面 而确定某个电子运动状态需能层 能级 伸展方向 自旋状态四个方面 三个要点原子结构 三 二 一 要点三个原理 核外电子排布三个原理 能量最低原理 泡利原理 洪特规则两个图式 核外电子排布两个表示方法 电子排布式 电子排布图一个顺序 核外电子排布顺序 构造原理 我的警示在写基态原子的电子排布图时 常出现以下错误 判断正误 正确的画 错误的画 1 p能级能量一定比s能级的能量高 警示 决定电子能量高低的首先是能层 2p能级的能量比3s能级能量低 2 钾元素的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d1 警示 基态原子的电子排布要遵守能量最低原理 3d能级的能量高于4s能级 所以钾元素的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1 3 铁元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6 警示 基态原子的核外电子填充原子轨道时 是按构造原理的顺序 但书写电子排布式时 应按能层顺序 而不按填充顺序 4 磷元素基态原子的电子排布图为警示 由洪特规则可知 磷元素基态原子的电子排布图为 1 原子结构示意图 1 含义 表示原子核外电子分层排布和核电荷数 2 举例 硫的原子结构示意图 3 电子排布式 1 含义 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数 2 举例 氯原子的电子排布式 1s22s22p63s23p5或 ne 3s23p5 方法微总结 4 电子排布图 1 含义 每个方框代表一个原子轨道 每个箭头代表一个电子 2 举例 氟原子的电子排布图 微典通关1 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亚层为半充满 d的元素符号为 其基态原子的电子排布式为 4 e元素的基态原子的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 cu n cl k 1s22s22p63s23p63d64s2 或 ar 3d64s2 fe 1s22s22p63s23p63d104s1 或 ar 3d104s1 解析 1 a元素基态原子的电子排布图由题意可写成 可见该元素原子核外有7个电子 为氮元素 其元素符号为n 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号元素铁 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 1 任一能层的能级总是从s能级开始 而且能级数等于该能层序数 2 以s p d f 排序的各能级可容纳的最多电子数依次为其原子轨道数1 3 5 7 的二倍 3 构造原理中 存在着能级交错现象 4 我们一定要记住前四能层的能级排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 当出现d轨道时 虽然电子按ns n 1 d np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 对点微练 原子核外电子的排布1 2015 厦门模拟 现有四种元素的基态原子的电子排布式如下 1s22s22p63s23p4 1s22s22p63s23p3 1s22s22p3 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 应用微提升 解析 为s 为p 为n 为f 由于p的p轨道处于半充满状态 所以其第一电离能大于s的第一电离能 答案 a 2 2015 昆明模拟 下列各组表述中 两个原子不属于同种元素原子的是 a 3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子的排布式为1s22s22p63s23p2的原子b 2p能级无空轨道 且有一个未成对电子的基态原子和原子的最外层电子排布式为2s22p5的原子c m层全充满而n层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2的原子d 最外层电子数是核外电子总数1 5的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子 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 答案 c 对点微练 元素的推断3 元素x的原子最外层电子排布式为nsnnpn 1 试解答下列各题 1 元素x的原子最外层电子排布式中的n 原子中能量最高的是 电子 其电子云在空间有 方向 原子轨道呈 形 2 元素x的名称是 它的氢化物的电子式是 该氢化物分子结构呈 形 2 2p 写成np也可以 纺锤 氮 三角锥 三种互相垂直的伸展 真题微探 1 2014 浙江高考 基态镓 ga 原子的电子排布式 2 2014 新课标全国卷 fe3 的电子排布式为 3 2012 福建高考 基态mn2 的核外电子排布式为 4 2011 福建高考 基态氮原子的价电子排布式是 5 2013 新课标全国卷 ni2 的价电子排布图为 1s22s22p63s23p63d104s24p1 1s22s22p63s23p63d5或 ar 3d5 1s22s22p63s23p63d5或 ar 3d5 2s22p3 解析 1 镓 ga 的原子序数为31 电子分布的能级为1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 2 fe的原子序数为26 fe3 的电子分布的能级为1s 2s 2p 3s 3p 3d 3 mn是25号元素 其电子排布式为 ar 3d54s2 失去最外层2个电子 即得mn2 的电子排布式为 ar 3d5 4 氮原子的最外层有5个电子 其价电子排布式为2s22p3 5 ni2 的价电子排布图为 1 原子结构与元素周期表 1 核外电子排布与周期的划分 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数 因此元素周期表中7个周期分别对应着7个能级组 前6个周期对应的元素种数分别为 周期的划分与主量子数n有关 最外层电子的主量子数为n时 该元素属第n周期 微考点2原子结构与元素周期律基础微回扣 2 8 8 18 18 32 2 核外电子排布与族的划分 族的划分与原子的价电子数和价电子排布有关 3 元素周期表区的划分 s区元素 p区元素 d区元素 ds区元素 包括 f区元素 包括 镧系元素和锕系元素 a族和 a族 a a和0族 b 族 b和 b族 2 原子半径 电离能 电负性等元素性质的周期性变化 1 原子半径 影响原子半径大小的因素有电子的能层数 核电荷数 同周期元素 稀有气体元素除外 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 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叫做第一电离能 用i1表示 一价气态基态正离子再失去一个电子所需消耗的最低能量叫做第二电离能 用i2表示 依此类推 可得到i3 i4 同一种元素的逐级电离能的大小关系为i1 i2 i3 i4 即一个原子的逐级电离能是逐渐增大的 这是因为随着电子的逐个失去 阳离子所带的正电荷数越来越大 再要失去一个电子需克服的电性引力也越来越大 消耗的能量也越来越多 每个周期的第一个元素第一电离能 最后一个元素的第一电离能 同族元素从上到下第一电离能 增大 减小 最小 变小 最大 3 电负性 原子的电负性用以量度原子对成键电子吸引能力的相对大小 所以电负性表示的是原子吸引成键电子能力的相对强弱 同周期元素从左向右随着原子序数的递增 原子的电负性逐渐增大 同一主族元素从上到下 电负性逐渐减小 电负性的大小也可以作为判断元素金属性和非金属性强弱的尺度 金属的电负性一般小于1 8 非金属的电负性一般大于1 8 电负性的应用 判断金属元素和非金属元素 电负性小于2的多为金属元素 而大于2的元素多为非金属元素 判断化合物中元素化合价的正负 化合物中电负性小的元素显正化合价 而电负性大的显负化合价 如hf中 电负性f h f元素和h元素的化合价分别为 1价和 1价 判断化学键的类型 电负性差值大的元素原子间形成的化学键主要是 而电负性差值小的元素原子间形成的化学键主要是 共价键 离子键 两个应用1 电离能的作用 1 判断金属性和非金属性强弱 2 分析原子核外电子层结构 如某元素的in 1 in 则该元素的最外层电子数为n 3 判断化学键类型 2 电负性的应用 1 判断一种元素是金属元素还是非金属元素 以及金属性与非金属性的强弱 2 判断元素在化合物中的价态 3 判断化学键类型 判断正误 正确的画 错误的画 1 原子的电子层数越多 原子半径越大 警示 同主族元素原子的电子层数越多 原子半径越大 不同主族的就不一定 原子半径取决于两个因素 电子层数和最外层电子数 前者有使原子半径变大的趋势 后者有使原子半径变小的趋势 例如 锂原子半径比氯原子半径大 2 根据元素周期律 氮与氧 镁与铝相比 都是后者的第一电离能大 警示 氮原子的2p轨道电子是半充满 镁原子的轨道都是全充满 二者稳定 第一电离能较同周期紧邻的右边原子的大 3 过渡元素中含有非金属元素 警示 过渡元素是由7个副族和1个第 族元素组成 全都是金属 元素周期律 方法微总结 微典通关2 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 所需的能量 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 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a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 na mg 2 从a图分析可知 同一主族元素原子的第一电离能i1变化规律是 3 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 通过分析电负性值变化规律 确定mg元素电负性值的最小范围 从上到下依次减小 五 a 两 0 93 1 57 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 请说出理由 即写出判断的方法和结论 请设计一个实验方案证明上述所得到的结论 非金属性越强 电负性越大 金属性越强 电负性越小 共价化合物 al元素和cl元素的电负性差值为1 55 1 7 所以形成共价键 为共价化合物 将氯化铝加热到熔融态 进行导电性实验 如果不导电 说明是共价化合物 解析 1 由信息所给的图可以看出 同周期的 a族元素的第一电离能最小 而 a族元素中第一电离能小于 a族元素中第一电离能 故namg ca 最小范围应为0 93 1 57 6 因电负性可以用来衡量原子吸引电子能力大小 所以 电负性越大 原子吸引电子能力越强 非金属性越强 反之金属性越强 7 alcl3中al与cl的电负性差值为1 55 根据信息 电负性差值若小于1 7 则形成共价键 所以alcl3为共价化合物 共价化合物和离子化合物最大的区别在于熔融状态下是否导电 离子化合物在熔融状态下以离子形式存在 可以导电 但共价化合物却不能 对点微练 元素周期律4 1 下表中的实线是元素周期表部分边界 请在表中用实线补全元素周期表边界 答案 应用微提升 2 元素甲是第三周期第 a族元素 请在方框中按氦元素的式样 写出元素甲的原子序数 元素符号 元素名称 相对原子质量和最外层电子排布 答案 3 元素乙的3p亚层中只有1个电子 则乙原子半径与甲原子半径比较 甲 乙的最高价氧化物水化物的酸性强弱为 用化学式表示 解析 1 应注意短周期元素中 a族与 a族间因无副族元素而空行 3 元素乙的最外层电子排布为3s23p1 为13al 与硫为同一周期元素 原子半径al s 即乙 甲 al oh 3显两性 故酸性al oh 3 h2so4 乙 甲 h2so4 al oh 3 5 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 请写出其基态原子电子排布 2 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 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 1s22s22p63s23p63d64s2 3 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 4 第3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 5 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 根据能量最低原理 泡利原理和洪特规则可知26号元素基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d