高考化学 专题一 原子结构与性质总复习课件 苏教版选修3.ppt

选修物质结构与性质 专题一原子结构与性质 课堂互动讲练 1 电子层 原子轨道及其最多容纳电子数的关系 2 原子轨道 1 s轨道呈球形对称 ns能级上各有1个原子轨道 2 p轨道呈纺锤形 np能级各有3个原子轨道 并且相互垂直 3 nd能级各有5个原子轨道 4 nf能级各有7个原子轨道 3 原子核外电子排布的原理 1 能量最低原理 原子核外电子先占有能量低的轨道 然后依次进入能量较高的轨道 如图 使整个原子处于最低的能量状态 原子核外电子排布的轨道能量顺序 2 泡利不相容原理 每个原子轨道上最多容纳2个自旋状态不同的电子 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 且自旋状态相同 这样整个原子的能量最低 特别提醒 1 原子轨道能量的高低规律a ns np nd nfb 1s 2s 3s 4s c 电子层和形状均相同的原子轨道的能量相等 2 注意洪特规则的特例 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 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 4 基态原子核外电子排布的表示方法 有四种短周期元素 它们的结构 性质等信息如下表所述 请根据表中信息填写 1 a原子的核外电子排布式 2 b元素在周期表中的位置 离子半径 b a 填 大于 或 小于 3 c原子的电子排布图是 其原子核外有 个未成对电子 能量最高的电子为 轨道上的电子 其轨道呈 形 4 d原子的电子排布式为 d 的结构示意图是 5 b的最高价氧化物对应的水化物与a的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为 与d的氢化物的水化物反应的化学方程式为 解析 根据题中信息可推出 a为na b为al c为n d为cl 1 a为na 其核外电子排布式为1s22s22p63s1 2 b为al 其在元素周期表中的位置为第3周期第 a族 na 与al3 核外电子排布相同 核电荷数al3 大于na 故r al3 r na 跟踪训练 随学随练 轻松夺冠 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元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn 1 则n 原子中能量最高的是 电子 其原子轨道呈 形 解析 1 由题意知 a元素基态原子核外电子排布为1s22s22p3 所以为氮元素 2 氩为18号元素 b的负一价离子电子层结构与氩相同 所以b为氯 同理c为钾 3 因为d元素正三价离子的3d能级为半充满即3d5 由此推知d元素的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2 因此为铁元素 4 e基态原子的m层全充满 且n层没有成对电子 只有一个未成对电子 由此推出核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1 因此为铜元素 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 p电子的原子轨道呈纺锤形 答案 1 n 2 clk 3 fe1s22s22p63s23p63d64s2 4 cu1s22s22p63s23p63d104s1 5 22p纺锤 1 元素周期表中每周期所含元素种数的变化规律 2 周期表的分区与原子的价电子排布的关系 已知元素周期表中共有18纵行 如图实线表示元素周期表的边界 按电子排布 可把周期表里的元素划分为几个区 s区 p区 d区 ds区等 除ds区外 其他区的名称来自按构造原理最后填入的电子的能级符号 1 请在图中用实线画出s区 p区 d区 ds区的边界线 并分别用阴影表示d区和ds区 2 有的同学受这种划分的启发 认为d区内6 7纵行的部分元素可以排在另一区 你认为应排在 区 3 请在元素周期表中用元素符号标出4s轨道半充满的元素 4 请利用电子排布的相关知识解释fe3 比fe2 稳定的原因 5 随着科学技术的发展 不断有新的元素被发现 若把第七周期排满 则元素周期表共可以排布 种元素 解析 本题从深层次上考查了元素周期表的结构 依据构造原理最后填入的电子的能级符号 将元素周期表划分为几个区 对于24号元素 其核外价电子排布似乎应该是3d44s2 而实际上是3d54s1 原因是能量相同的轨道处于全空 全充满和半充满时能量最低 而29号元素也正是因为这一点而排成3d104s1 而不是3d94s2 故29号 30号元素所在纵行归为ds区 所以该同学认为d区内6 7纵行的部分元素可以排在ds区是有道理的 对于fe3 比fe2 稳定的原因也可从铁的核外电子排布特点来解释 答案 1 如图 2 ds 3 见上表 4 fe价电子的排布式为3d64s2 fe2 为3d6 fe3 为3d5 依据 能量相同的轨道处于全空 全充满和半充满时能量最低 的原则 3d5处于半充满状态 结构更稳定 故fe3 比fe2 稳定 5 118 跟踪训练 随学随练 轻松夺冠 2 某元素原子的电子排布式为 ar 3d104s24p1 根据原子核外电子排布与元素在元素周期表中的位置关系 完成下列各题 1 该元素处于元素周期表的第 周期 该周期的元素种数是 2 该元素处于元素周期表的第 族 该族的非金属元素种数是 3 该元素处于元素周期表的 区 该区包括的元素族有 解析 由元素原子的电子排布式或简化电子排布式推测元素在周期表中的位置时 要注意 周期数 电子层数 主族元素的族序数 最外层电子数 元素的分区要看最后一个电子进入的轨道名称 1 因电子层数为4层所以处于第四周期 第四周期中元素有18种 2 因最外层电子数为3 所以是 a族元素 此族中非金属元素只有b 3 因最后一个电子进入p轨道 所以此元素为p区元素 答案 1 四18 2 a1 3 p a a族 0族 1 电离能 电负性 1 第一电离能 气态原子失去一个电子形成 1价气态阳离子所需的最低能量 2 电负性 用来衡量元素的原子在化合物中吸引电子的能力 电负性越大 非金属性越强 反之越弱 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 电负性在1 8左右时 既有金属性 又有非金属性 2 性质递变规律 特别提醒 1 金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不一致 故不能根据金属活动性顺序表判断电离能的大小 2 元素的电负性数值越大 元素的非金属性就越强 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 下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 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 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 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 是 请设计一个实验方案证明上述所得到的结论 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na al mg 2 同主族元素第一电离能从图中可看出从上到下逐渐减小 3 根据第一电离能的递变规律可以看出 图中所给元素中rb的第一电离能最小 其位置为第五周期第 a族 4 根据对角线规则 al oh 3与be oh 2性质相似 be oh 2应为两性 根据al oh 3 naoh naalo2 2h2o al oh 3 3hcl alcl3 3h2o可以类似的写出be oh 2与酸或碱反应的离子方程式 5 根据电负性的递变规律 同周期从左到右电负性逐渐增大 同主族从上到下电负性逐渐减小 可知 在同周期中电负性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 跟踪训练 随学随练 轻松夺冠 3 根据下列五种元素的第一至第四电离能数据 单位 kj mol 1 回答下列问题 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 下列离子的氧化性最弱的是 a s2 b r2 c t3 d u 3 下列元素中 化学性质和物理性质最像q元素的是 a 硼b 铍c 氦d 氢 4 每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况 这一事实从一个侧面说明 如果u元素是短周期元素 你估计它的第2次电离能飞跃数据将发生在失去第 个电子时 5 如果r s t是同周期的三种主族元素 则它们的原子序数由小到大的顺序是 其中元素 的第一电离能异常高的原因是 解析 1 由表中数据知 r和u的第一至第四电离能变化规律相似 即r和u最可能在同一族 2 离子的氧化性最弱 即其对应元素的电离能最小 由表中数据看出u的第一电离能为420kj mol 1 数值最小 3 q元素各电离能都较大 而且各电离能之间无太大差距 故q最可能为稀有气体元素 4 相邻两个电离能数据相差较大 从一个侧面说明电子是分层排布的 且各能层能量不同 若u为短周期元素 则u一定是na 第一次电离能飞跃是在失去第2个电子 那么第二次电离能飞跃应是失去第一层上的电子即第10个电子 5 r元素第二