高三化学一轮（梳理+通解+集训）第十二章 物质机构与性质（选修） 第一讲 原子结构与性质课件 新人教版.ppt

第一讲原子结构与性质 1 了解原子核外电子的能级分布 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 知道元素的性质与电负性的关系 1 原子核外电子排布规律及其表示方法 2 元素性质的周期性变化规律及其应用 一 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 能量 能量 能量 s p d f s p d f e s e p e d e f 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原子轨道的形象化描述 核外经常出现 1 3 球形 纺缍形 试分析前三能层与能级 原子轨道的关系 提示第一能层 k 只有s能级 第二能层 l 有s p两种能级 第三能层 m 有s p d三种能级 s能级上只有一个原子轨道 p能级上有三个原子轨道px py pz d能级上有五个原子轨道 各能级上的原子轨道具有相同的能量 二 基态原子的核外电子排布的三原理1 能量最低原理原子的电子排布遵循能使整个原子的能量处于最低状态 2 泡利原理在一个原子轨道中 最多只能容纳电子 并且这两个电子的相反 构造原理 2个 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 并且相同 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 24cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1 单独占据一个轨道 自旋状态 全满 半满 全空 什么是基态原子和激发态原子 提示基态原子 处于最低能量的原子 当基态原子吸收能量后 电子会跃迁到较高能级 变成激发态原子 当电子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 释放一定频率的光子 这是产生原子光谱的原因 三 电离能和电负性1 电离能 1 含义第一电离能 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 最低能量 i kj mol 1 2 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 总体呈现的变化趋势 同族元素 从上至下第一电离能 同种原子 逐级电离能越来越 即i1 i2 i3 最小 最大 从左至右逐渐增大 逐渐减小 大 2 电负性 1 含义 不同元素的原子在化合物中能力的标度 元素的电负性越大 表示其原子在化合物中的能力越 2 标准 以最活泼的非金属氟的电负性为和锂的电负性为1 0作为相对标准 计算得出其他元素的电负性 稀有气体未计 吸引键合电子 吸引键合电子 强 4 0 3 变化规律 金属元素的电负性一般 非金属元素的电负性一般 而位于非金属三角区边界的 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 在元素周期表中 同周期从左至右 元素的电负性逐渐 同主族从上至下 元素的电负性逐渐 小于1 8 大于1 8 增大 减小 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 构造原理构造原理绝大多数元素的原子核外电子的排布将遵循如下图所示的排布顺序 人们把它称为构造原理 交错现象从图中可看出 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 两个应用1 电离能的应用 1 判断金属性与非金属性强弱 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 我的警示在写基态原子的电子排布图时 常出现以下错误 问题征解请用核外电子排布的相关规则解释fe3 较fe2 更稳定的原因 提示fe价层电子的电子排布式为3d64s2 fe3 价层电子的电子排布式为3d5 fe2 价层电子的电子排布式为3d6 根据 能量相同的轨道处于全空 全满和半满时能量最低 的原则 3d5处于半满状态 结构更为稳定 所以fe3 较fe2 更为稳定 必考点88基态原子的核外电子排布及表示方法1 能层 能级 原子轨道及其最多容纳电子数的关系 2 原子的核外电子排布式 图 的书写 1 核外电子排布式 用数字在能级符号右上角表明该能级上排布的电子数 例如 k 1s22s22p63s23p64s1 为了简化 通常把内层已达稀有气体电子结构的部分称为 原子实 用该稀有气体的元素符号加方括号来表示 例如 k ar 4s1 4 构造原理是书写基态原子的电子排布式的依据 也是绘制基态原子的电子排布图的主要依据之一 3 基态原子的核外电子排布的表示方法 以硫原子为例 典例1 1 写出下列原子的电子排布式与简化电子排布式 2 按要求用三种化学用语表示基态铁原子和三价铁离子 并回答问题 铁原子最外层电子数为 铁在发生化学反应时 参加反应的电子可能是 请你通过比较 归纳 分别说出3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息 解析 2 根据构造原理 先写26号铁原子 基态 的电子排布式 画出原子结构示意图 依据洪特规则 画出电子排布图 答案 1 2 24s上的2个电子和3d上的1个电子 结构示意图 能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各能层上的电子数 电子排布式 能直观地反映核外电子的能层 能级和各能级上的电子数 电子排布图 能反映各轨道的能量的高低 各轨道上的电子分布情况及自旋方向 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 应用1 a 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 5 f元素的原子的最外层电子排布式为nsnnpn 1 则n 原子中能量最高的是 电子 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 所以元素f的原子的最外层电子排布式为2s22p3 由此可知f是n元素 根据核外电子排布的能量最低原理 可知氮原子的核外电子中的2p能级能量最高 答案 1 c或o 2 clk 3 fe1s22s22p63s23p63d64s2或 ar 3d64s2 4 cu1s22s22p63s23p63d104s1或 ar 3d104s1 5 22p 必考点89原子结构与元素性质变化1 原子结构与周期表的关系 2 周期表的分区与原子的价电子排布的关系 典例2 下表是元素周期表的一部分 表中所列的字母分别代表某一种化学元素 1 下列 填写编号 组元素的单质可能都是电的良导体 a c h b g k c h l d e f 2 如给核外电子足够的能量 这些电子便会摆脱原子核的束缚而离去 核外电子离开该原子或离子所需要的能量主要受两大因素的影响 原子核对核外电子的吸引力 形成稳定结构的倾向 下表是一些气态原子失去核外不同电子所需的能量 kj mol 1 通过上述信息和表中的数据分析为什么锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量 表中x可能为以上13种元素中的 填写字母 元素 则该元素属于 区元素 用元素符号表示x和j所能形成的化合物的化学式是 y是周期表中 族元素 以上13种元素中 填写字母 元素原子失去核外第一个电子需要的能量最多 解析b为h a为na c为mg d为sr e为ti f为al g为ge h为c i为p j为o k为te l为cl m为ar 1 金属以及碳为电的良导体 所以 都符合 2 由于li失去一个电子后 达到稳定结构 所以再失去一个电子所需能量远远大于失去第一个电子所需能量 根据x的逐级电离能数据 x最外层应有1个电子 应为na元素 即a na在s区 na与o j 可形成na2o na2o2两种化合物 根据y的逐级电离能数据 y最外层应有3个电子 对应的元素应为al f 稀有气体元素原子最稳定 失去第1个电子需要能量最多 答案 1 2 锂原子失去核外第一个电子后即达到稳定结构 所以锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量 asna2o和na2o2 a m 1 若已知元素的外围电子排布 可直接判断该元素在周期表中的位置 如 某元素的外围电子排布为4s24p4 由此可知 该元素位于p区 为第4周期 a族元素 即最大能层为其周期数 最外层电子数为其族序数 但应注意过渡元素 副族与第 族 的最大能层为其周期数 外围电子数应为其纵列数而不是其族序数 镧系 锕系除外 2 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 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 应用2 1 在周期表中 最可能处于同一族的是 a q和rb s和tc t和ud r和te r和u 2 电解它们的熔融氯化物 以下过程最可能正确的是 a q2 2e qb r2 2e rc s3 3e sd t3 3e t 3 它们的氯化物的化学式 最可能正确的是 a qcl2b rclc scl3d tcl 4 s元素最可能是 a s区元素b 稀有气体元素c p区元素d 准金属 5 下列元素中 化学性质和物理性质最像q元素的是 a 氦 1s2 b 铍 1s22s2 c 锂 1s22s1 d 氢 1s1 解析 1 根据电离能的变化趋势 q为稀有气体元素 r为第 a族元素 s为第 a族元素 t为第 a族元素 u为第 a族元素 所以r和u处于同一主族 2 q不能形成阳离子 r形成 1价阳离子 s形成 2价阳离子 t应形成 3价阳离子 选项d正确 3 根据q r s t呈现价态 b正确 4 根据电离能数据 s最外层应有2个电子 所以该元素应处于s区 5 由于q是稀有气体元素 所以氦的物理性质和化学性质与此最像 答案 1 e 2 d 3 b 4 a 5 a hold住考向名师揭秘原子结构与性质的考查集中在核外电子排布规律以及元素性质的周期性变化和应用方向 题型以填空题为主 常与物质结构和性质的其他考点综合在一起来考查 问题的设置以核外电子排布的表示方法和元素电负性 电离能的大小判断 及其变化规律和应用为主 2014年考查点和命题方式将保持不变 1 2012 全国课标卷 37节选 se原子序数为 其核外m层电子的排布式为 解析se位于第四周期 与s的原子序数相差18 故其原子序数为34 由于其核外m层有18个电子 故m层的电子排布式为3s23p63d10 答案343s23p63d10 2 2012 浙江自选模块 15节选 1 可正确表示原子轨道的是 a 2sb 2dc 3pxd 3f 2 写出基态镓 ga 原子的电子排布式 答案 1 ac 2 1s22s22p63s23p63d104s24p1或 ar 3d104s24p1 3 2012 山东理综 32节选 ni是元素周期表中第28号元素 第二周期基态原子未成对电子数与ni相同且电负性最小的元素是 解析ni的外围电子排布式为3d84s2 3d能级上有2个未成对电子 第二周期中未成对电子数为2的元素有c o 其中c的电负性较小 答案c 碳 4 2011 全国课标卷 37 2 基态b原子的电子排布式为 b和n相比 电负性较大的是 bn中b元素的化合价为 解析b的原子序数为5 不难写出其电子排布式 b和n同处第二周期 n的电负性比b强 所以在bn中b元素显 3价 答案1s22s22p1n 3 5 2011 福建理综 30 1 改编 氮元素可以形成多种化合物 基态氮原子的价电子排布式是 解析基态氮原子的电子排布式为1s22s22p3 其最外层电子即为价电子 所以价电子排布式为2s22p3 答案2s22p3 6