山西省运城市康杰中学高中化学 第一单元 原子结构与性质课件 新人教版选修3.ppt

第一单元原子结构与性质 1 理解原子的组成 理解原子序数 核电荷数 质子数 中子数 核外电子数以及它们的相互关系 2 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 3 了解原子核外电子的运动状态 4 了解元素电离能的含义 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 一 构造原理能量最低原理1 原子的诞生 1 大爆炸宇宙学理论的要点宇宙大爆炸诞生了大量的氢 少量的氦以及极少量的锂 氦等发生原子核的熔合反应 分期分批地合成其他元素 2 宇宙中的元素宇宙中最丰富的元素是氢 其次是氦 地球上的元素大多数是金属 非金属 包括稀有气体 仅22种 2 能层与能级 1 能层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 可将核外电子分成不同的能层 原子核外电子的每一个能层 序数为n 最多可容纳的电子数为2n2 2 能级多电子原子中 同一能层的电子 能量也不同 还可以把它们分成能级 3 构造原理 随着原子核电荷数的递增 基态原子的核外电子按照上图中箭头的方向依次排布 即1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 该原理适用于绝大多数基态原子的核外电子排布 思考 核外电子排布完全依照电子层顺序排列吗 核外电子排布的规律并不完全依据电子层顺序 而是按能级顺序进行的 4 能量最低原理 基态与激发态光谱 1 能量最低原理原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态 2 基态与激发态原子核外电子在一定条件下会发生跃迁 跃迁过程中伴随着能量的变化 3 光谱光 辐射 是电子释放能量的重要形式之一 不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光 用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱 总称为原子光谱 利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素 称为光谱分析 5 电子云与原子轨道 1 电子云电子云是电子在核外空间各处出现概率的形象化描述 黑点密的地方表示电子出现的概率大 黑点疏的地方表示电子出现的概率小 2 原子轨道电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域 这种电子云轮廓图称为原子轨道 3 泡利原理和洪特规则 泡利原理条件 当电子在同一个轨道中排布时 结论 1个轨道里最多容纳2个电子 且自旋方向相反 洪特规则条件 当电子排布在同一能级的不同轨道时 结论 总是优先单独占据一个轨道 而且自旋方向相同 基态原子的核外电子在原子轨道上排布要遵循三个原则 能量最低原理 泡利原理 洪特规则 二 原子结构与元素周期表 元素周期律1 元素周期表结构 2 元素周期表的分区按构造原理最后填入电子的能级的符号可把周期表里的元素划分为5个区 分别为s区 d区 ds p区 f区 各区分别包括 a 族元素 b 族元素 b b族元素 a a族和0族元素 镧系和锕系元素 其中s区 h除外 d区 ds区和f区的元素都为金属 注意 根据元素原子最后一个电子填充的原子轨道的所属能级不同 将元素周期表中的元素分为5个区 并以此电子所处能级的符号作为该区的符号 元素的化学性质主要决定于价电子 而周期表的分区主要基于元素的价电子构型 处于同一区内的元素价电子排布是相似的 具体情况如下表所示 3 元素周期律 1 原子半径 变化规律元素周期表中的同周期主族元素从左到右 原子半径逐渐减小 同主族元素从上到下 原子半径逐渐增大 2 电离能 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最低能量 第一电离能越小 越易失去电子 金属的活泼性就越强 规律每周期 第一个元素的第一电离能最小 最后一个元素的第一电离能最大 同族元素 从上到下第一电离能变小 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大 再失去电子需克服的电性引力越来越大 消耗的能量越来越大 逐级电离能越来越大 3 电负性 含义 用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小 电负性越大的原子 对键合电子的吸引力越大 标准 以氟的电负性为4 0和锂的电负性为1 0作为标准 得出了各元素的电负性 变化规律 在元素周期表中 从左到右元素的电负性逐渐增大 从上到下元素的电负性逐渐减小 应用 判断元素金属性 非金属性的强弱 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 位于非金属三角区边界的元素的电负性则在1 8左右 它们既有金属性 又有非金属性 4 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某些性质相似 如li和mg be和al 5 元素周期律 概念元素的性质随核电荷数递增呈现周期性变化 实质元素周期律的实质是元素原子结构的周期性变化必然引起元素性质的周期性变化 2008年海南高考 在基态多电子原子中 关于核外电子能量的叙述错误的是 a 最易失去的电子能量最高b 电离能最小的电子能量最高c p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量d 在离核最近区域内运动的电子能量最低 导航 根据构造原理 基态多电子原子中 离原子核越近的能层与能级 其能量越低 核外电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态 即能量越低的电子排布在离核越近的能层或能级中 解析 原子在反应中失去的电子应是离核最远的外层电子 其能量最高 a正确 b项 电离能最小的电子离原子核最远 受原子核的吸引力最小 能量最高 b正确 处于高能层中的s轨道电子的能量要比处于较低能层中p轨道电子的能量高 c错误 能量越低的电子尽量排布在离原子核越近的轨道上 d正确 答案 c 下表列出前20号元素中的某些元素性质的一些数据 试回答下列问题 1 以上10种元素中 第一电离能最小的是 填编号 2 上述 三种元素中的某两种元素形成的化合物中 每一个原子都满足8电子稳定结构的物质可能是 写分子式 元素 和 形成的化合物的化学式为 它是一种重要的结构材料 推测它应是属于 晶体 元素 的原子价电子排布式是 3 四种元素的气态氢化物的稳定性 由强到弱的顺序是 填化学式 4 和 两元素比较 非金属性较弱的是 填名称 可以验证你的结论的是下列中的 填序号 a 气态氢化物的挥发性和稳定性b 单质分子中的键能c 两元素的电负性d 含氧酸的酸性e 氢化物中x h键的键长 x代表 和 两元素 f 两单质在自然界的存在形式 导航 解答该题时先据原子半径和元素主要化合价的规律确定出十种元素 再结合元素的第一电离能和元素金属性 非金属性的规律做出解答 解析 由题意可知 10种元素是前20号元素 根据表中数据 可推出 s k o al c p cl na n si 1 在同一周期中 自左至右元素的第一电离能逐渐增大 同一主族中 从上向下 元素的第一电离能逐渐减小 故在10种元素中 第一电离能最小的是 k 2 c p cl中的某两种元素形成的化合物中 pcl3或ccl4分子中的每一个原子都满足8e 稳定结构 元素 和 形成的化合物si3n4属于原子晶体 s元素的原子价电子排布式是3s23p4 3 元素的非金属性越强 形成的气态氢化物越稳定 非金属性强弱为cl s p si 故其氢化物稳定性为hcl h2s ph3 sih4 4 氧元素和氮元素相比 非金属性较弱的是氮元素 可通过c e验证 答案 1 2 pcl3 ccl4si3n4原子3s23p4 3 hcl h2s ph3 sih4 4 氮元素ce 上海题 现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表 1 元素t的原子最外层共有 种不同运动状态的电子 元素x的一种同位素可测定文物年代 这种同位素的符号是 2 元素y与氢元素形成一种离子yh4 写出该微粒的电子式 用元素符号表示 3 元素z与元素t相比 非金属性较强的是 用元素符号表示 下列表述中能证明这一事实的是 a 常温下z的单质和t的单质状态不同b z的氢化物比t的氢化物稳定c 一定条件下z和t的单质都能与氢氧化钠溶液反应 4 探寻物质的性质差异性是学习的重要方法之一 t x y z四种元素的最高价氧化物的水化物中化学性质明显不同于其他三种酸的是 理由是 解析 1 因t的m层上有2对成对电子 其电子排布式为1s22s22p63s23p4 因此它是硫元素 其最外层有6种不同运动状态的电子 从x的原子结构 最外层电子数是次外层的电子数的2倍 且其一种同位素可测定文物年代推知x为碳元素 其同位素符号是614c 2 因元素y单质为双原子分子 其氢化物水溶液显碱性推出y为氮元素 y与h形成的yh4 即nh4 其电子式为 h hh h 3 z属短周期元素 其最高正价为 7价 则可推知z为氯元素 它的非金属性比硫强 可以通过b来证实 4 从t x y z四种元素的最高价氧化物对应水化物来看 分子式为h2so4 h2co3 hno3和hclo4 显然h2co3的性质与其他三种不同 因只有它是非氧化性的酸且是弱酸 答案 1 6614c 2 h hh h 3 clb 4 h2co3弱酸性或非氧化性酸 1 2009年上海单科 以下表示氦原子结构的化学用语中 对电子运动状态描述最详尽的是 a heb 2 c 1s2d 解析 a b c三个选项只是表达出氦原子核外有2个电子 而d项能详尽地描述出电子的运动状态 答案 d 2 下列各电子层中不包含d能级的是 a m电子层b n电子层c l电子层d k电子层 解析 k电子层只包括s能级 l电子层包括s p能级 m电子层包括s p d能级 n电子层包括s p d f能级 答案 cd 3 下列关于微粒半径的说法正确的是 a 电子层数少的元素的原子半径一定小于电子层数多的元素的原子半径b 核外电子层结构相同的单核微粒半径相同c 质子数相同的不同单核微粒 电子数越多半径越大d 原子序数越大 原于半径越大 解析 由于同周期主族元素原子半径逐渐减小 故 a族的原子半径不一定比上一周期 a族元素原子半径大 如r li r s r cl 对于核外电子层结构相同的单核离子和原子 半径是不同的 质子数相同的不同单核微粒 阴离子半径 原子半径 阳离子半径 随着原子序数的增大 原子半径不是一直增大 而是周期性变化 答案 c 4 气态中性原子失去一个电子转化为气态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能 i1 气态正离子继续失去电子所需要的最低能量依次称为第二电离能 i2 第三电离能 i3 下表是第三周期部分元素的电离能 单位 ev 电子伏特 数据 下列说法正确的是 a 甲的金属性比乙强b 乙的化合价为 1价c 丙可能为非金属元素d 丁一定为金属元素 解析 由表格可知 甲的第一电离能小于乙 表明甲比乙易失去第一个电子 故甲的金属性比乙强 a正确 表格中显示 乙失去第二个电子也较易 则乙的化合价可能为 2价 选项b不正确 对丙而言失去电子较难 所以可能是非金属元素 c正确 对丁而言 失电子比丙还难 而第三周期只有3种金属元素 可知丁一定是非金属元素 所以d不正确 答案 ac5 在下列空格中 填上适当的元素符号 1 在第三周期中 第一电离能最小的元素是 第一电离能最大的元素是 2 在元素周期表中 电负性最大的元素是 电负性最小的元素是 3 最活泼的金属元素是 4 最活泼的气态非金属原子是 5 第二 三 四周期原子中p轨道半充满的元素是 6 电负性相差最大的两种元素是 解析 同周期中从左到右 元素的第一电离能 除 a族 a族反常外 逐渐增大 同周期中金属元素最小 稀有气体最大 故第三周期中第一电离能最小的为na 最大的为ar 电负性的递变规律 同周期从左到右逐渐增大 同主族从上到下逐渐减小 故周期表中 电负性最大的元素是氟 电负性最小的为铯 答案 1 naar 2 fcs 3 cs 4 f 5 n p as 6 f cs 6 2009年安徽理综 w x y z是周期表前36号元素中的四种常见元素 其原子序数依次增大 w y的氧化物是导致酸雨的主要物质 x的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子 z能形成红色 或砖红色 的z2o和黑色的zo两种氧化物 1 w位于元素周期表第 周期第 族 w的气态氢化物稳定性比h2o g 填 强 或 弱 2 y的基态原子核外电子排布式是 y的第一电离能比x的 填 大 或 小 3 y的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与z的单质反应的化学方程式是 4 已知下列数据 fe s o2 g feo s h 272 0kj mol 12x s o2 g x2o3 s h 1675 7kj mol 1x的单质和feo反应的热化学方程式是 解析 形成酸雨的主要物质是n和s的氧化物 y的原子序数比w大 由此可推出w为氮元素 y为硫元素 根据基态原子核外电子排布所遵循的原则 可以写出x的电子排布式为 1s22s