高考化学 3.1 原子结构与元素的性质课件 苏教版.ppt

专题1原子结构与元素的性质 1 了解研究物质结构的意义 2 了解测定物质组成和结构的常用仪器 3 了解原子核外电子运动状态的描述 了解电子云的概念 了解电子层 原子轨道的概念 了解原子核外电子的能级分布 能用电子排布式和轨道表示式表示常见元素 1 36号 原子的核外电子排布 4 了解元素电离能的含义 电负性的概念及其周期性变化规律 并能用以说明元素的某些性质 5 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 6 了解根据原子外围电子排布特征对元素周期表进行分区的方法 一 原子核外电子的运动1 电子层 原子轨道及最多容纳电子数的关系 k l m n o 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 2 8 18 2n2 5s 2 原子轨道 s p 球形 3 5 7 3 核外电子排布的原理 1 能量最低原理 原子核外电子先占据能量低的轨道 然后依次进入能量较高的轨道 这样使整个原子处于 的能量状态 2 泡利不相容原理 每个原子轨道上最多只能容纳两个 的电子 3 洪特规则 原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时 电子尽可能分占不同的原子轨道 且自旋状态 这样整个原子的能量最低 最低 自旋状态不同 相同 4 核外电子排布的轨道能量顺序 5 基态原子核外电子排布的表示方法 以s为例 1s22s22p63s23p4 ne 3s23p4 3s23p4 二 元素性质的递变规律1 原子核外电子排布的周期性 1 各周期元素外围电子排布 2 1s1 1s2 8 2s1 2s22p6 8 3s1 3s23p6 18 4s1 4s24p6 18 5s1 5s25p6 32 6s1 6s26p6 7s1 变化规律可表示为 每隔一定数目的元素 元素原子的外围电子排布重复出现 的周期性变化 2 元素周期表中区的划分 ns1到ns2np6 2 元素第一电离能的周期性变化 1 第一电离能 某元素的 失去1个电子形成 1价 所需的 能量 2 意义 第一电离能数值 原子越容易失去一个电子 第一电离能数值 原子越难失去一个电子 3 变化规律 同主族元素从上到下 第一电离能 同周期元素从左到右 第一电离能 气态原子 气态阳离子 越小 越大 逐渐减小 逐渐增大 最低 3 元素电负性的周期性变化 1 电负性 衡量元素的原子在化合物中 能力的数值 2 变化规律 同一周期 主族元素的电负性从左到右 同一主族 元素的电负性从上到下呈现 的趋势 吸引电子 逐渐增大 减小 核外电子排布规律及表示方法1 核外电子排布规律 1 能量最低原理 2 泡利不相容原理 3 洪特规则 4 洪特规则的特例 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的基态原子电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1 而不是 1s22s22p63s23p63d44s2 2 表示方法 1 电子排布式 按电子排入各电子层中各轨道的先后顺序 用轨道符号依次写出各轨道中的电子数 同时注意洪特规则的特例 如 cu 1s22s22p63s23p63d104s1 2 简化电子排布式 稀有气体 价层电子 的形式表示 如 cu ar 3d104s1 3 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 按排入各电子层中各轨道的先后顺序和在轨道中的排布情况书写 如 s 4 外围电子排布式 对主族元素来说 外围电子排布式是指最外层电子排布式 如 al 3s23p1 高考警示钟 1 在写基态原子的轨道表示式时 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 原子核外电子排布的轨道能量顺序是书写基态原子电子排布式的依据 也是绘制基态原子轨道表示式的主要依据之一 不同电子层的原子轨道的能量有交错现象 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 典例1 已知x y z w q r e七种元素中 原子序数x y z w q r e 其结构或性质信息如表 请根据信息回答有关问题 1 元素x的原子核外共有 种不同运动状态的电子 有 种不同轨道的电子 2 元素y原子中能量最高的是 电子 其原子轨道呈 形 3 q的基态电子排布式为 r的元素符号为 e元素原子的外围电子排布式为 4 含有元素w的盐的焰色反应为 色 许多金属盐都可以发生焰色反应 其原因是 5 z为 元素 填元素符号 其基态原子的轨道表示式为 解题指南 解答本题时要注意以下两点 1 根据表格中的每条信息具体分析元素的种类 特别注意构造原理和电子排布规律的应用 2 注意题目要求中 基态电子排布式 外围电子排布式 轨道表示式 的区别 解析 1 x原子的l层上s电子数等于p电子数 即其电子排布式为1s22s22p2 故x为碳元素 其原子核外共有6种不同运动状态的电子 有3种不同轨道的电子 2 因y元素s轨道最多容纳2个电子 所以n 2 其原子最外层电子排布式为2s22p2 1 其能量最高的电子是2p电子 原子轨道呈纺锤形 3 q为铬元素 基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1 r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 根据题意要求 e元素的电子排布式 1s22s22p63s23p63d104s1 该元素为29号元素cu 外围电子排布式为3d104s1 4 钾元素的焰色为紫色 激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时 以一定波长 可见光区域 光的形式释放能量 形成不同的颜色 5 原子的m层上有1个未成对的p电子 可能为al或cl 单质常温 常压下是气体的只有cl元素 故z为氯元素 轨道表示式为 答案 1 63 2 2p纺锤 3 1s22s22p63s23p63d54s1fe3d104s1 4 紫激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时 以一定波长 可见光区域 光的形式释放能量 形成不同的颜色 5 cl 互动探究 1 若e元素基态原子的n层没有成对电子 只有一个未成对电子 那么该原子的m层未成对电子数最大可以是多少 提示 m层未成对电子数最大是5个 如最外层电子排布为3d54s1的cr 2 y元素的氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能够发生反应 试写出反应的离子方程式 提示 nh3 h nh4 电离能 电负性的递变规律及其应用1 电离能 1 递变规律同周期元素从左 右逐渐增大 同主族元素从上 下逐渐减小 2 应用 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 判断元素的化合价如果某元素的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 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 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 2 电负性 1 递变规律同周期元素从左 右逐渐增大 同主族元素从上 下逐渐减小 2 应用 高考警示钟 1 元素的第一电离能大小还与其电子的核外电子排布 特别是外围电子排布 有关 通常情况下 当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空 p0 d0 f0 半满 p3 d5 f7 和全满 p6 d10 f14 结构时 原子的能量较低 该元素具有较大的第一电离能 如第2 3 4周期的同周期主族元素 第 a族 ns2np0 和第 a族 ns2np3 因p轨道处于全空和半充满状态 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 2 利用 电负性与1 8的关系 判断金属性与非金属性只是一般规律 不是绝对的 如第 族元素 利用电负性的差值判断化学键类型也不是绝对的 典例2 2012 湖州模拟 不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量 设其为e 如图所示 试根据元素在周期表中的位置 分析图中曲线的变化特点 并回答下列问题 1 同主族内不同元素的e值变化的特点是 各周期中e值的这种变化特点体现了元素性质的 变化规律 2 同周期内 随原子序数增大 e值增大 但个别元素的e值出现反常现象 试预测下列关系式中正确的是 填写编号 e 砷 e 硒 e 砷 e 硒 e 溴 e 硒 e 溴 e 硒 3 估计1mol气态ca原子失去最外层一个电子所需能量e值的范围 e 4 10号元素e值较大的原因是 解题指南 解答本题时要注意以下两点 1 电离能表示原子失电子能力的强弱 2 电离能的大小与原子核外电子排布有密切的关系 解析 此题考查了元素第一电离能的变化规律和学生的归纳总结能力 1 从h li na k等可以看出 同主族元素随元素原子序数的增大 e值变小 从h到he 从li到ne 从na到ar 均呈现明显的周期性变化 2 从第2 3周期可以看出 第 a和 a族元素比同周期相邻两种元素e值都低 由此可推测e 砷 e 硒 e 溴 e 硒 3 根据同主族 同周期规律可以推测 e k e ca e mg 4 10号元素是稀有气体氖 该元素原子的最外层电子排布已达到8电子稳定结构 答案 1 随着原子序数增大 e值变小周期性 2 3 485738 4 10号元素为氖 该元素原子最外层电子排布已达到8电子稳定结构 互动探究 1 图中所给的主族元素中e值最大的元素是什么 提示 主族元素中第一电离能最大的为f 2 若na的第二 第三电离能为 4562kj mol 1 6912kj mol 1 则na的常见化合价是多少 提示 na的前三级电离能分别为496kj mol 1 4562kj mol 1 6912kj mol 1 第一电离能与第二电离能差别较大 故na常见的化合价为 1价 误区警示 1 同一周期的主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势 原因是核电荷数增多 而电子层数不变 原子核对核外电子的吸引力增大 2 由于第一电离能与原子核外电子排布有关 所以在解答此类题目时注意第一电离能的总体变化趋势与个别元素的反常现象 1 下列说法正确的是 a 同一原子中 不同电子层上的p轨道的数目不同b 电子排布式 22ti 1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理c 表示的原子能量处于最低状态d 正三价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于 族 解析 选d 对于2p 3p 4p 来说 p轨道数均为3 a错 对于22ti来说 3p轨道最多可以排6个电子 如果排10电子 则违反了泡利原理 b错 c项的电子排布违反了洪特规则 不是基态原子 不处于能量最低状态 c错 由离子的电子排布式可推出原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2 外围电子排布为3d64s2 因为排布在d s轨道 所以为副族 因为共有8个价电子 所以为 族 d正确 2 2012 厦门模拟 下列各组原子中 彼此化学性质一定相似的是 a 原子核外电子排布式为1s2的x原子与原子核外电子排布式为1s22s2的y原子b 原子核外m层上仅有两个电子的x原子与原子核外n层上仅有两个电子的y原子c 2p轨道上只有两个电子的x原子与3p轨道上只有两个电子的y原子d 最外层都只有一个电子的x y原子 解析 选c a项 原子核外电子排布式为1s2的x原子是稀有气体 原子核外电子排布式为1s22s2的y原子是 a族的元素原子 化学性质不同 b项 原子核外m层上仅有两个电子的x原子是 a族的元素原子 而原子核外n层上仅有两个电子的y原子可能是 a族 副族或 族元素原子 故化学性质不一定相似 c项 2p轨道上只有两个电子的x原子是c原子 3p轨道上只有两个电子的y原子是si原子 两者化学性质相似 d项 最外层只有一个电子的原子可能是 a族元素原子 也可能是过渡金属元素原子 故化学性质不一定相似 误区警示 此类试题分析时要切记紧紧依靠电子排布式分析 不能只简单的考虑必修中的核外电子排布特点 3 2012 杭州模拟 对于第n层 若它作为原子的最外层 则容纳的电子数最多与n 1层的相同 当它作为次外层 则其容纳的电子数比n 1层上电子最多能多10个 则第n层为 a l层b m层c n层d 任意层 解题指南 解答本题注意以下两点 1 原子的最外层电子数不超过8个 2 次外层电子数不超过18个 解析 选b 原子的最外层最多容纳的电子数为8 根据题意可知n 1层最多容纳的电子数也为8 则n 1层是l能层 n层是m能层 若n层为m能层 最多容纳的电子数是18 比最外层多10个 符合题意 4 2011 安徽高考 中学化学中很多 规律 都有其使用范围 下列根据有关 规律 推出的结论合理的是 a 根据同周期元素的第一电离能变化趋势 推出al的第一电离能比mg大b 根据主族元素最高正化合价与族序数的关系 推出卤族元素最高正价都是 7c 根据溶液的ph与溶液酸碱性的关系 推出ph 6 8的溶液一定显酸性d 根据较强酸可以制取较弱酸的规律 推出co2通入naclo溶液中能生成hclo 解析 选d 误区警示 该题容易将金属活动性顺序与第一电离能大小顺序等同而错选a 事实上 虽然mg比al活泼 但由于价电子排布的特殊性 第一电离能mg比al大 5 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 解析 选a 由电子排布式可知 为s 为p 为n 为f 根据元素周期律可知 第一电离能为 a正确 原子半径应是 最大 最小 b不正确 电负性应是 最大 最小 c不正确 f无正价 最高正化合价为 5 的最高正化合价为 6 d不正确 6 2012 宁波模拟 1 在短周期主族元素中 氯及其相邻元素的电负性由大到小的顺序是 用元素符号表示 2 a b c为同一短周期金属元素 依据下表数据分析 c元素在化合物中的主要化合价为 第二电离能 i2 b小于a的原因是 3 r是1 36号元素中未成对电子数最多的原子 基态r原子的外围电子排布式为 解析 1 根据元素周期表中元素电负性的递变规律 同一周期元素电负性从左往右逐渐增大 同主族元素从上到下逐渐减小 得出结论 电负性的值 f cl s 2 c元素的电离能的数值在i3 i4时发生突变 因此该元素常见的化合价为 3价 失去一个电子后 a b两元素变成相应的离子 a 外层电子排布为2s22p6稳定结构 难再失去一个电子 b 外层电子排布为3s1 易失去一个电子 3 1 36号元素中未成对电子数最多的原子是铬原子 外围电子排布为3d54s1 答案 1 f cl s 2 3a 外层电子排布为2s22p6稳定结构 难再失去一个电子 b 外层电子排布为3s1 易失去一个电子 3 3d54s1 7 2011 安徽高考 w x y z是四种常见的短周期元素 其原子半径随原子序数变化如图所示 已知w的一种核素的质量数为18 中子数为10 x和ne原子的核外电子数相差1 y的单质是一种常见的半导体材料 z的电负性在同周期主族元素中最大 1 x位于元素周期表中第 周期第 族 w的基态原子核外有 个未成对电子 2 z的气态氢化物和溴化氢相比 较稳定的是 写化学式 3 y与z形成的化合物和足量水反应 生成一种弱酸和一种强酸 该反应的化学方程式是 4 在25 101kpa下 已知y的气态氢化物在氧气中完全燃烧后恢复至原状态 平均每转移1mol电子放热190 0kj 该反应的热化学方程式是 解题指南 解答本题要注意以下两点 1 解答本题的关键信息 质量数为18 中子数为10 常见的半导体材料 电负性在同周期主族元素中最大 这些信息都可以作为解题的突破口 2 非金属性越强 对应气态氢化物越稳定 解析 本题综合考查元素周期表 元素周期律 元素化合物以及热化学方程式等知识 根据题意 w的一种核素的质量数为18 中子数为10 则w为o x和ne原子的核外电子数相差1 且原子半径比w大 则x为na y的单质是一种常见的半导体材料 不难推断出y为si z的电负性在同周期主族元素中最大 且原子半径比o大 而比na小 不难推出z为cl 答案 1 3 a2 2 hcl 3 sicl4 3h2o h2sio3 4hcl 其他合理答案均可 4 sih4 g 2o2 g sio2 s 2h2o l h 1520 0kj mol 1 8 2012 金华模拟 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 请写出其基态原子电子排布式 2 h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光 请