高三化学总复习实用 选考5 原子结构与性质课件 新人教版.ppt

1 了解原子核外电子的运动状态 2 了解原子结构的构造原理 知道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 能说出元素电离能 电负性的涵义 能应用元素的电离能说明元素的某些性质 4 知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁 了解其简单应用 5 认识原子结构与元素周期表的关系 了解元素周期表的应用价值 6 初步认识物质的结构与性质之间的关系 知道物质结构的研究有助于发现具有预期性的新物质 1 本章内容较抽象 复习时应以基础知识的理解为主 2 运用原子核外电子跃迁等解释某些实际问题 3 能通过分析电离能 电负性的图象或数据 理解元素性质的递变和元素周期律 4 结合必修课中关于元素 位 构 性 知识 综合应用核外电子排布规律 解决元素推断题 一 原子结构1 能层与能级能级的符号和所能容纳的最多电子数 2 构造原理与电子排布式 1 构造原理随着原子 绝大多数元素的原子核外电子的排布遵循如图所示的排布顺序 人们把它称为构造原理 核电荷数的递增 2 电子排布式 构造原理的应用根据构造原理 按照能级顺序 用能级符号的数字表示该能级上的式子 叫做电子排布式 例如 na 右上角 排布的电子数 1s22s22p63s1 3 基态与激发态 光谱与光谱分析 1 基态与激发态 处于的原子叫做基态原子 当基态原子的电子能量后 电子会到较高能级 基态原子变成激发态原子 2 光谱与光谱分析 光谱 不同元素的电子发生跃迁时会吸收或释放 可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或 总称原子光谱 光谱分析 现代化学中 常利用原子光谱上的来鉴定元素 称为 最低能量 吸收 跃迁 不同的光 发射光谱 特征谱线 光谱分析 4 电子云与原子轨道 1 电子云 现代量子力学指出 不可能像描述宏观运动物体那样 确定一定状态 如1s 2s 2p 的核外电子在某个时刻处于原子核外空间何处 而只能确定它在原子核外各处 图看起来像一片云雾 被形象地称为电子云 2 原子轨道 概念 常把电子出现的的空间圈出来 这种电子云的轮廓图称为原子轨道 出现的概率 核外电子的概率 90 形状 3 泡利原理和洪特规则 泡利原理条件 当电子在排布时 结论 1个轨道里最多容纳 且相反 洪特规则条件 当电子排布在时 结论 总是优先 而且相同 基态原子的核外电子在原子轨道上排布要遵循三个原则 同一原子轨道 2个电子 自旋方向 能量相同的轨道上 分占不同的轨道 自旋方向 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1 每一周期的元素数目随着周期序号的递增 金属元素数目逐渐 非金属元素数目逐渐 增多 减少 2 各区元素性质及原子外围电子排布的特点 金属 非金属 金属 ns2np1 ns2np6 ns1 ns2 a a b b n 1 d10ns1 n 1 d10ns2 三 原子半径 电离能和电负性的周期性变化规律1 原子半径原子半径r的大小取决于电子的和两个因素 电子的能层越多 则电子间的负电排斥 使原子半径 核电荷数越大 则核对电子的引力 使原子半径 能层数 核电荷数 越大 增大 越大 越小 2 第一电离能 1 概念 原子失去一个电子转化为所需要的 单位 2 第一电离能的递变规律同一周期随着原子序数的增加 元素的第一电离能呈递增的趋势 的第一电离能最小 的第一电离能最大 同一主族随着电子层数的 元素的第一电离能逐渐 气态电中性基态 气态基态正离子 最低能量 kj mol 1 每个周期第一种元素 最后一种元素 减小 递增 3 电负性 1 含义 用来描述不同元素的原子对吸引力的大小 2 递变规律同周期元素从左往右 电负性 表明金属性逐渐减弱 非金属性逐渐增强 同主族元素从上往下 电负性逐渐 表明元素的金属性逐渐 非金属性逐渐 键合电子 逐渐变大 变小 增强 减弱 考点一核外电子的运动状态及排布规律 例1 下列表达方式错误的是 解析 解答该题应弄清核外电子排布原理及各种表示方法的不同点 na 的轨道表示式中电子违反了泡利原理 答案 a 1 各原子轨道的能量高低多电子原子中 电子填充原子轨道时 原子轨道能量的高低存在以下规律 1 相同电子层上原子轨道能量的高低 ns np nd nf 2 形状相同的原子轨道能量的高低 1s 2s 3s 4s 3 电子层和形状相同的原子轨道的能量相等 如2px 2py 2pz轨道的能量相等 2 各电子层包含的原子轨道和可容纳的电子数3 电子层与原子轨道的类型 原子轨道数目的关系有n个电子层就有n2个原子轨道 如有3个电子层就有 3s 3p 3d 9个轨道 只是不同的轨道有不同的伸展方向 处在n电子层上的原子轨道类型为ns np nd 4 电子排布图 轨道表示式 每个方框代表一个原子轨道 每个箭头代表一个电子 如氧元素基态原子的电子排布如图所示 1 下列是某些原子的电子排布式 其中处于基态的是 a 1s22s22p3b 1s22s22p63s23p63d2c 1s22s22p63s23p64s2d 1s22s22p33s1 解析 处于基态的原子 其核外电子排布遵循能量最低原理 即按照构造原理 先排能量低的轨道 待能量低的轨道排满后 再排能量稍高的轨道 能量从低到高的顺序是 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 按照这个顺序分析题目中的四个选项 选项a是按照1s 2s 2p的顺序 所以a表示的原子处于基态 b是按照1s 2s 2p 3s 3p 3d的顺序 而3d能级上的电子能量比4s能级上的电子能量高 所以3d能级上的两个电子是从4s能级的原子轨道中吸收能量后跃迁过来的 故选项b表示的原子处于激发态 选项c是按照1s 2s 2p 3s 3p 4s的顺序 故c中电子排布式表示的是基态原子 选项d是按照1s 2s 2p 3s 但p能级的3个原子轨道中没有填满电子 由此可见3s能级上的电子是从p能级中吸收能量后跃迁过来的 故选项d表示的是激发态的原子 答案 ac 2 具有如下电子层结构的电子 其相应元素一定属于同一主族的是 a 3p能级上有2个未成对电子的原子和4p能级上有2个未成对电子的原子b 3p能级上只有1个空轨道的原子和4p能级上只有1个空轨道的原子c 最外层电子排布为1s2的原子和最外层电子排布为2s22p6的原子d 最外层电子排布为1s2的原子和最外层电子排布为2s2的原子 解析 p能级有3个原子轨道 最多可以容纳6个电子 根据核外电子排布的泡利原理和洪特规则 当p能级上有2个电子和4个电子时 p能级上有2个未成对电子 所以相应元素可能是 a族 也可能是 a族 故a不符合题意 p能级上有1个空轨道 说明另外两个轨道各容纳了1个电子 加上s能级上的2个电子 最外层是4个电子 所以不管哪个能层都一样 最外层为4个电子 属于 a族 故b符合题意 最外层电子排布为1s2的原子是he 最外层电子排布为2s22p6的原子是ne 两者属于0族 故c不符合题意 最外层电子排布为2s2的原子是be属于第 a族 而最外层电子排布为1s2的原子是he属于0族 故d也是错误的 答案 b 解析 b项应为 ne 3s1 c项应为1s22s22p63s23p6 答案 bc 考点二电离能与电负性的应用 例2 电离能是指气态原子或气态离子失去电子所需要的能量 从中性原子中移去第一个电子所需要的能量为第一电离能 i1 移去第二个电子所需要的能量为第二电离能 i2 依此类推 现有5种元素a b c d e 其中有三种金属元素 一种稀有气体元素 其i1 i3分别如下表 根据表中数据判断其中的金属元素有 稀有气体元素有 最活泼的金属是 显 2价的金属是 解析 电离能越小 说明该原子越易失去电子 金属性越强 电离能越大 说明该原子越不易失去电子 非金属性越强 表中bcd三种元素的第一电离能相对比较小 应该属于金属 e元素的第一电离能最大 应该属于稀有气体元素 b元素的第一电离能最小 应该是所列的元素中最活泼的金属元素 d元素的第二电离能最小 且第三电离能最大 说明d元素的原子很容易失去2个电子 应该是显 2价的金属元素 答案 bcdebd 1 电离能的应用 1 判断元素的金属性与非金属性强弱 一般元素的第一电离能越大 元素的非金属性越强 金属性越弱 元素的第一电离能越小 元素的非金属性越弱 金属性越强 2 化学键类型的判断 当两个电离能相差较大的元素原子成键时 一般为离子键 当两个电离能相差较小的元素原子成键时 一般为共价键 2 电负性的应用 1 元素的电负性越大 其金属性越弱 非金属性越强 元素的电负性越小 其金属性越强 非金属性越弱 一般情况下 非金属元素的电负性在1 8以上 金属元素的电负性在1 8以下 2 在不同元素形成的化合物中 电负性大的元素显负价 电负性小的元素显正价 3 两种不同元素原子形成化学键时 一般其电负性差值大于1 7者形成离子键 小于1 7者形成共价键 4 元素周期表中 对角线规则 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 金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致 故不能根据金属活动性顺序表判断电离能的大小 不能将电负性1 8作为划分金属和非金属的绝对标准 共价化合物中 两种元素电负性差值越大 它们形成共价键的极性就越强 1 仔细观察下图中1 36号元素的第一电离能 比较分析元素第一电离能随着原子序数的递增怎样变化 解析 元素的第一电离能与元素原子的外围电子排布 核电荷数 原子半径有关 同一周期中 核电荷数增加 i1增大 但原子轨道上形成全空 半满和全满结构时 元素具有较大的第一电离能 同主族元素 原子半径越大 元素的第一电离能越小 答案 分析元素周期表中元素第一电离能的变化 可以发现 同一周期 随着原子序数的增加 元素的第一电离能呈现增大的趋势 碱金属的第一电离能最小 稀有气体的第一电离能最大 同一主族 随着电子层数的增加 元素的第一电离能逐渐减小 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 1 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 2 判断下列物质是离子化合物还是共价化合物 mg3n2becl2alcl3sic 解析 元素的电负性是元素的基本性质 且随着原子序数的递增呈周期性变化 根据已知条件及表中数值 mg3n2电负性差值为1 8 大于1 7形成离子键 为离子化合物 becl2 alcl3 sic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 随着原子序数的递增 元素的电负性与原子半径一样呈周期性变化 2 mg3n2为离子化合物 sic becl2 alcl3均为共价化合物 例 下表为元素周期表前三周期的一部分 1 y的基态原子的电子排布式为 2 x的氢化物的沸点与w的氢化物的沸点比较 填化学式 原因是 3 选出x的基态原子的电子排布图 填序号 另一电子排布图不能作为基态原子的电子排布图是因为它不符合 填字母 a 能量最低原理b 泡利原理c 洪特规则 4 以上五种元素中 填元素符号 下同 元素第一电离能最大 元素的电负性最大 解析 根据元素周期表的结构可知x为n z为f r为ne w为p y为s 1 根据构造原理可写出硫的基态原子的电子排布式 1s22s22p63s23p4 2 x w的氢化物为nh3和ph3 因nh3分子之间可以形成氢键 故nh3的沸点 熔点显著升高 故沸点nh3 ph3 3 当电子排布在同一能级的不同轨道时 总是优先单独占据一个轨道 且自旋方向相同 因此n元素的基态原子的电子排布图为 4 原子失电子所需能量不仅与原子核对核外电子的吸引力有关 还与形成稳定结构的倾向有关 结构越稳定 失去电子所需能量越高 在所给五种元素 ne元素最外层已达8电子的稳定结构 因此失去核外第一电子需要的能量最多 即第一电离能最大 氟是自然界中电负性最大的元素 答案 1 1s22s22p63s23p4 2 nh3ph3nh3分子之间可形成氢键 使nh3熔点 沸点明显升高 3 c 4 nef 1 下列图象表述的现象与电子的跃迁无关的是 答案 a 2 下列原子的电子排布式能表示基态原子电子排布的是 a ne 3s13p3b ar 3d64s1c ar 3d64s2d ne 3s23p63d5 解析 此题考查基态原子核外电子的排布规律 a应为 ne 3s23p2 b应为 ar 3d54s2 d应为 ne 3s23p63d34s2 答案 c 3 下列各电子层中不包含d能级的是 a n电子层b m电子层c l电子层d k电子层 解析 本题考查学生对四个量子数的掌握情况 在一个多电子的原子中 对于确定的n值 l的取值就有n个 0 1 2 3 n 1 对应的符号为s p d f 所以 当n 1 k电子层 时 为s能级 当n 2 l电子层时 为s能级和p能级 当n 3 m电子层 时 为s能级 p能级和d能级 当n 4 n电子层 时 为s能级 p能级 d能级和f能级 答案 cd 4 下列能级符号错误的是 a 2sb 3pc 3dd 3f 解析 当n 2时 有2s 2p两个能级 当n 3时 有3s 3p 3d三个能级 没有3f 规律 对多电子原子来讲 对于确定的n值 l共有n个值 对应符号从s能级至p能级 d能级 f能级 共n个能级 答案 d 5 多电子原子中 3s 3d 4p轨道能级次序为 a 3s3d 4pc 3s 4p 3dd 无法确定 解析 此题考查多电子原子的鲍林近似能级图 根据能级图轨道能级次序应为1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 故a正确 答案 a 6 下面各系列按电离能增加的顺序排列的是 a c n ob o f nec b be lid li na k 解析 本题考查元素电离能变化规律 a项同周期电离能从左至右呈增大趋势 但第 a族由于价电子构型为ns2np3 p轨道为半满稳定结构失电子较难 因而第一电离能反而大于同周期 a族 因而应为i c a族 d项同主族从上至下电离能逐渐减小 故应为i li i na i k 由于电离能变化具有特殊性 因而在做题时一定要注意是否涉及到上述同周期中 a与 a a与 a族元素间电离能的比较 答案 b 7 短周期的两种元素a b 其中a元素的原子最外层电子排布式为 n 1 sn n 1 pn 1 b元素的原子最外层电子排布式为 n 1 sn n 1 pn 3 试解答下列各题 1 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 原子轨道呈现 形 2 元素a名称是 元素b的名称是 二者形成的化合物有 种 其中分子空间构型呈三角锥形的是 写化学式 形成这些化合物的化学键类型是 解析 1 根据构造原理 先填满ns能级 而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a的原子最外层电子排布式为3s23p3 元素b的原子最外层电子排布式为3s23p5 由此可知a b分别是p cl两种元素 根据核外电子排布的能量最低原理 可知p cl原子的核外电子中的3p能级能量最高 p电子的原子轨道呈纺锤形 在空间伸展有三种互相垂直的方向 2 磷 氯元素可以形成pcl3和pcl5两种化合物 其中p原子是中心原子 三角锥形结构需要3个配位原子 故呈三角锥形空间结构的是pcl3 p cl键都是共价键 答案 1 23p 写np也可以 三种互相垂直的伸展纺锤 2 磷氯2pcl3共价键 8 以下是表示铁原子和铁离子的3种不同化学用语 1 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 2 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 直接观察原子结构示意图 电子排布式就可知道每一层的电子数 铁元素的常见化合价是 3 2两种 由此可知铁原子参加化学反应时除了最外层的电子参与外 次外层的1个电子也参与 答案 1 24s上的2个电子和3d上的1个电子 2 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 轨道表示式 能反映各轨道的能量的高低及各轨道上的电子分布情况 自旋方向 9 下表列出前20号元素中的某些元素性质的一些数据 请回答下列问题 1 以上10种元素中 第一电离能最