辽宁省高考化学 第十三章 第1讲原子结构与性质课件.ppt

第十三章物质结构与性质 选考 第1讲原子结构与性质基础盘点一 原子核外电子排布及表示方法自我诊断1 请写出下列原子的电子排布式 1 n 2 cl 3 ca 4 fe 答案 1 1s22s22p3 2 1s22s22p63s23p5 3 1s22s22p63s23p64s2 4 1s22s22p63s23p63d64s2 基础回归1 能层 能级及其最多容纳电子数的关系 2 原子轨道电子云轮廓图给出了电子在的区域 这种电子云轮廓图称为原子轨道 第1电子层 只有s轨道 第2电子层 有s p两种轨道 第3电子层 有s p d三种轨道 核外经常出现 纺锤形 球形 1 3 3 构造原理构造原理 多电子原子的核外电子排布遵循构造原理 根据构造原理可以写出元素基态原子的电子排布式 随着的递增 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 4d 5p 该原理适用于绝大多数基态原子的核外电子排布 4 原子核外电子排布规律 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 基态原子 当基态原子能量后 电子会 变成原子 原子核电荷数 3s 3p 4s 3d 4p 5s 处于最低能量的原子 吸收 跃迁到较高能级 激发 态 2 泡利原理一个原子轨道最多容纳个电子 而且相反 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 而且相同 2 自旋状态 单独占据一个轨道 状态 自旋 易错警示洪特规则特例 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 二 元素周期表中元素及其化合物的性质递变规律自我诊断2 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 a 基础回归1 电离能 1 第一电离能 气态电中性基态原子转化为气态基态正离子所需要的最低能量 2 元素第一电离能的意义 元素的第一电离能可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度 第一电离能数值越小 原子越易失去一个电子 该元素的金属性越强 反之 第一电离能数值越大 原子越难失去一个电子 失去一个 电子 3 变化规律 同一周期从左到右元素的第一电离能呈的趋势 但某些地方出现曲折变化 如 同一族从上到下元素的第一电离能 2 电负性 1 键合电子 原子中用于形成的电子 2 电负性 用来描述不同元素的原子对吸引力的大小 3 意义 电负性越大的原子 对键合电子的吸引力越大 非金属性越强 故电负性的大小可用来衡量元素非金属性和金属性的大小 增大 be b n o mg al p s 变小 化学键 键合电子 4 变化规律 同周期从到元素的电负性逐渐增大 同主族从上到下元素的电负性逐渐 5 应用 判断元素的金属性和非金属性的强弱 非金属的电负性 1 8 金属的电负性 1 8 类金属的电负性在1 8左右 它们既有金属性又有非金属性 判断化学键的类型 元素的电负性差值大于1 7 它们之间通常形成离子键 元素的电负性差值小于1 7 它们之间通常形成共价键 左右 变小 指点迷津在同周期元素第一电离能的递变过程中 a族和 a族作为特例出现 第一电离能分别比同周期相邻的元素都高 这主要是因为 a族元素原子最外电子层的s轨道处于全充满状态 p轨道处于全空状态 a族的元素原子最外层3个能量相同的p轨道处于半充满状态 均属于相对稳定的状态 故这两个主族的元素原子相对难失去第1个电子 第一电离能相对较大 属于电离能周期性变化的特例 如i al i mg i s i p 在同周期元素第一电离能的递变过程中 过渡元素第一电离能的变化幅度相对较小 这主要是因为随着元素原子序数的递增 新增加的电子排在次外层的d轨道上 有效核电荷增加幅度小 核对外层电子的有效吸引力增加幅度小造成的 要点精讲要点一表示原子结构和组成的常见化学用语1 原子结构示意图可表示核外电子的分层排布和核内质子数 如 2 电子式可表示原子最外层电子数目 如 3 核素符号侧重表示原子核的组成 它告诉人们该原子核内的质子数和质量数 并推及中子数和核外电子数 如o 4 电子排布式 1 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数 这就是电子排布式 例如 k 1s22s22p63s23p64s1 2 为了避免电子排布式书写过于繁琐 把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示 例如 k ar 4s1 3 有少数元素的基态原子的电子排布相对于构造原理有1个电子的偏差 因为能量相同的原子轨道在全充满 如p6和d10 半充满 如p3和d5 和全空 如p0和d0 状态时 体系的能量较低 原子较稳定 例如 cr 1s22s22p63s23p63d44s2 cr 1s22s22p63s23p63d54s1 cu 1s22s22p63s23p63d94s2 cu 1s22s22p63s23p63d104s1 5 电子排布图用方框表示一个原子轨道 每个箭头代表一个电子 如氮原子的电子排布图为 特别提醒到目前为止 我们学过的表示原子结构的化学用语有多种 它们各有不同的侧重 原子结构示意图只能表示核外电子的分层排布和原子核内的质子数 如 核组成式 如o 侧重于表示原子核的结构 它能告诉我们该原子核内的质子数和核外电子数以及质量数 并不能反映核外电子的排布情况 电子排布式 如o原子的电子排布式为1s22s22p4 它能告诉我们氧原子核外的电子分为2个电子层 3个能级 并不能告诉我们原子核的情况 也不能告诉我们它的各个电子的运动状态 电子排布图 如这个式子 对氧原子核外电子排布的情况表达得就更加详细 典例导析1 现有a b c d四种元素 a是第五周期 a族元素 b是第三周期元素 b c d的价电子数分别为2 2 7 四种元素原子序数从小到大的顺序是b c d a 已知c和d的次外层电子均为18个 1 写出a b c d元素符号 a b c d 2 写出b c的基态原子的核外电子排布式及a d的价电子排布式 b c a d 3 写出碱性最强的最高价氧化物的水化物的化学式 4 写出酸性最强的最高价氧化物的水化物的化学式 解析根据a在周期表的位置可知为rb 价电子排布为5s1 由b是第三周期元素 价电子数为2 得b为mg 核外电子排布式为1s22s22p63s2 c d的价电子数分别是为2和7 且知c和d的次外层电子均为18个 所以c为30号zn 核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2 d为35号br 价电子排布式为4s24p5 碱性最强最高价氧化物的水化物的化学式为rboh 酸性最强最高价氧化物的水化物的化学式为hbro4 答案 1 rbmgznbr 2 1s22s22p63s21s22s22p63s23p63d104s25s14s24p5 3 rboh 4 hbro4 归纳总结 1 在作基态原子的电子排布图时 常出现以下几种错误 违反泡利原理 违反洪特规则 违反洪特规则 2 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 迁移应用1下列各种基态原子的核外电子排布式中 正确的是 a 1s22s12p1b 1s22s22p33s1c 1s22s22p63s14s1d 1s22s22p63s23p64s1迁移应用2a b c d分别代表四种不同的短周期元素 a元素的原子最外层电子排布为ns1 b元素的原子价电子排布为ns2np2 c元素的最外层电子数是其电子层数的3倍 d元素原子的m电子层的p亚层中有3个电子 d 1 c原子的电子排布式为 若a元素的原子最外层电子排布为1s1 则按原子轨道的重叠方式 a与c形成的化合物中的共价键属于键 2 当n 2时 b的原子结构示意图为 b与c形成的晶体属于晶体 当n 3时 b与c形成的晶体中微粒间的作用力是 3 若a元素的原子最外层电子排布为2s1 b元素的原子价电子排布为3s23p2 元素a在周期表中的位置是 a b c d四种元素的第一电离能由大到小的顺序是 用元素符号表示 解析n 1时a为h n 2时a为li b为c n 3时b为si c为o d为p 当a b c d分别为li si o p时 其第一电离能由大到小依次为 o p si li 答案 1 1s22s22p4 2 分子共价键或极性共价键 3 第二周期 a族o p si li 要点二元素周期律1 概念元素的性质随核电荷数递增发生周期性的递变 2 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 3 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 4 元素周期表中同周期 同主族元素性质的递变规律 特别提醒在比较元素的第一电离能时 要注意第 a族和第 a族较同周期相邻元素的第一电离能都大 典例导析2如表是元素周期表的一部分 回答下列有关问题 用元素符号填空 周期 族 1 写出下列元素符号及其原子的电子排布式 2 在 中电负性最大的元素是 第一电离能最小的元素是 填元素符号 3 在这些元素的最高价氧化物对应的水化物中 酸性最强的是 填化学式 下同 碱性最强的是 呈两性的氢氧化物是 写出三者之间两两相互反应的离子方程式 4 在这些元素中 原子半径最小的是 填元素符号 答案 1 n he 2s22p3 si ne 3s23p2 s ne 3s23p4 cl ne 3s23p5 2 fna 3 hclo4kohal oh 3h oh h2o 3h al oh 3al3 3h2o oh al oh 3alo 2h2o 4 f 规律方法微粒半径大小的比较 1 电子数相同的微粒 核电荷数越大则半径越小 如 与he电子层结构相同的微粒 h li be2 与ne电子层结构相同的微粒 o2 f na mg2 al3 与ar电子层结构相同的微粒 s2 cl k ca2 2 核电荷数相同的微粒 电子数越多 则半径越大 如 h h h fe3 fe2 fe na na cl cl 3 电子数和核电荷数都不同的微粒一般可通过一种参照物进行比较 如比较al3 与s2 的半径大小 可找出与al3 电子数相同 与s2 同一族元素的o2 比较 al3 o2 且o2 s2 故al3 s2 迁移应用3下列说法中正确的是 a 第三周期所含元素中钠的第一电离能最小b 铝的第一电离能比镁的第一电离能大c 在所有元素中 氟的第一电离能最大d 钾的第一电离能比镁的第一电离能大 解析同周期中碱金属元素的第一电离能最小 稀有气体元素最大 故a正确 c不正确 由于mg为3s2而al为3s23p1 故铝的第一电离能小于镁的 d中钾比镁更易失电子 钾的第一电离能小于镁的 d不正确 答案a 迁移应用4下列关于元素电负性大小的比较中 不正确的是 a o s se teb c n o fc p s o fd k na mg al解析a选项元素属于同一主族 电负性从上到下依次减小 b选项元素属于同一周期 电负性从左到右依次增大 c d两个选项元素的相对位置如下图所示 在周期表中 右上角元素 惰性元素除外 的电负性最大 左下角元素电负性最小 a 对点训练题组一原子核外电子的排布1 下列关于硅原子的核外电子排布表示式中 错误的是 a 1s22s22p63s23p2b ne 3s23p2c d 解析a和b两个选项都是电子排布式 c和d两个选项都是电子排布图 其中c选项违背了洪特规则 c 2 某元素的原子3d能级上有1个电子 它的n能层上电子数是 a 0b 2c 5d 8解析根据该元素的原子3d能级上有1个电子可以写出该原子的电子排布式 1s22s22p63s23p63d14s2 由此可知该元素n能层上的电子数为2 b 3 化合物yx2 zx2中 x y z都是短周期元素 x与y为同周期元素 y与z为同族元素 y原子的最外层p能级电子数等于前一电子层电子总数 x原子最外层p能级中只有一个轨道填充了2个电子 则x的电子排布式为 y的电子排布式为 z的电子排布式为 yx2的化学式是 电子式是 zx2的化学式是 答案1s22s22p4或 he 2s22p41s22s22p2或 he 2s22p21s22s22p63s23p2或 ne 3s23p2co2sio2 题组二元素的推断4 根据下列5种元素的电离能数据 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vd r和te r和v 2 它们的氯化物的化学式 最可能正确的是 a qcl2b rclc scl3d tcle vcl4 3 下列元素中 最有可能与q元素处于同一族的是 a 硼b 铍c 锂d 氢e 氦 4 在5种元素中 最容易与氯元素形成离子化合物的是 a qb rc sd te v 5 利用表中的数据判断 v元素最有可能是下列元素中的 a hb lic nad k 6 做出上题 5 判断结论的根据是 答案 1 e 2 b 3 e 4 e 5 d 6 r和v都是i2 i1 属 a族 v的i1小于r v的金属性更强 5 元素x的原子最外层电子排布为nsnnpn 1 原子中能量最高的是电子 其电子云在空间有的伸展方向 元素x的名称是 它的氢化物的电子式是 答案2p或np三种互相垂直氮 6 1 某质量数为32 核内有16个中子的原子 其电子排布式是 该原子中有个未成对电子 这些未成对电子具有 填 相同 或 相反 的自旋状态 2 某元素的原子最外层电子排布为3s23p2 它的次外层上电子云形状有种 原子中所有电子占有个轨道 核外共有个电子 3 m电子层上有个能级 有个轨道 作为内层最多可容纳个电子 作为最外层时 最多可含有个未成对电子 4 在元素周期表中 最外层只有1个未成对电子的主族元素原子处于族 最外层有2个未成对电子的主族元素原子处于族 5 a元素的最高正价是 4 a原子次外层上有2个电子 a原子的电子排布式是 6 b元素在气态氢化物中显 3价 气态氢化物极易溶于水 b原子的电子排布式是 7 e原子核外占有9个轨道 且具有1个未成对电子 e离子结构示意图是 8 f g都是短周期元素 f2 与g3 的电子层结构相同 则f2 的电子排布式是 g元素的原子序数是 答案 1 1s22s22p63s23p42相同 2 2814 3 39183 4 a a a a a 5 1s22s22p2 6 1s22s22p3 7 8 1s22s22p613 题组三元素周期律7 x和y是原子序数大于4的短周期元素 xm 和yn 两种离子的核外电子排布相同 下列说法中正确的是 a x的原子半径比y小b x和y的核电荷数之差为m nc 电负性x yd 第一电离能xy 原子半径x y x比y更易失电子 第一电离能x小于y 电负性x小于y d 8 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 如下图所示 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 各主族中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 e 砷 e 硒 e 砷 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 解析 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 h到he li到ne na到ar呈现明显的周期性 2 从第二 三周期可以看出 第 a和 a族元素比同周期相邻元素两种元素e值都低 由此可以推测e 砷 e 硒 e 溴 e 硒 3 根据同主族 同周期规律可以推 e k e ca e mg 4 10号元素是稀有气体元素氖 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 随着原子序数的增大 e值变小周期性 2 3 485kj mol738kj mol 4 10号元素为氖 该元素原子的最外层电子排布已达到8电子稳定结构 定时检测一 选择题 本题包括12小题 每小题5分 共60分 1 2008 海南 23 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 解析核外电子分层排布 电子总是尽可能的排布在能量最低的电子层里 离原子核越近 能量越低 离原子核越远 能量越高 因此a b d正确 p轨道电子能量不一定大于s轨道 例如3s轨道能量大于2p轨道 因此c不正确 答案c 2 下列各原子或离子的电子排布式错误的是 a k 1s22s22p63s23p6b f1s22s22p5c s2 1s22s22p63s23p4d ar1s22s22p63s23p6 c 3 下列表示钠原子的式子中能反映能级差别和电子自旋状态的是 a b c 1s22s22p63s1d 解析a c项不能反映电子自旋状态 b项不能反映能级差别和自旋状态 故只有d项正确 d 4 下列各组中的x和y两种原子 化学性质一定相似的是 a x原子和y原子最外层都只有一个电子b x原子的核外电子排布为1s2 y原子的核外电子排布为1s22s2c x原子2p能级上有三个电子 y原子的3p能级上有三个电子d x原子核外m层上仅有两个电子 y原子核外n层上仅有两个电子 解析a项 h与na最外层都只有一个电子 但二者性质差别很大 b项 x为he y为be 二者性质差别很大 c项 x为n y为p 二者同主族性质相似 d项x为mg y原子可能为ca 也可能是过渡金属元素的原子 故选c 答案c 5 各电子层排布的总数遵循3条规律 原子的最外层电子数 8 原子的次外层电子数 18 原子的倒数第3层电子数 32 决定这3条规律的电子排布规则是 a 能最最低原理b 泡利原理c 洪特规则d 能量最低原理和泡利原理 d 6 已知某元素原子的各级电离能数值如下 i1 736kj mol i2 1450kj mol i3 7740kj mol i4 10500kj mol i5 13600kj mol 则该原子形成离子的化合价为 a 1b 2c 3d 4 b 7 主族元素a原子的结构示意图为 则x y及该原子3p能级上的电子数分别为 a 18 6 4b 20 8 6c 18 8 6d 15 20 3 8 1 6 b 8 两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等 则在周期表的前10号元素中 满足上述关系的元素共有 a 1对b 2对c 3对d 4对解析前10号元素的核外电子层数与最外层电子数分别为1h 1 1 2he 1 2 3li 2 1 4be 2 2 5b 2 3 6c 2 4 7n 2 5 8o 2 6 9f 2 7 10ne 2 8 核外电子层数之比与最外层电子数之比 1 2与1 2为h和be 2 1与2 1为c和he 2 2与2 2无合适的元素 b 9 已知a为第 a族元素 b为第 a族元素 a b的原子序数分别为m和n 且它们为同一周期的元素 下列关系式错误的是 a n m 1b n m 11c n m 25d n m 10解析本题考查元素周期表的结构 第 a族 第 a族短周期中相邻原子序数差1 四 五周期中由于中间有副族和第 族元素的存在 故第 a族 第 a族原子序数差11 六 七周期中由于镧系 锕系元素的存在 两者相差25 d 10 气态原子生成 1价气态阳离子所需要的能量称为第一电离能 元素的第一电离能是衡量元素金属性强弱的一种尺度 下列有关说法正确的是 a 元素的第一电离能越大 其金属性越强b 元素的第一电离能越小 其金属性越强c 金属单质跟酸反应的难易 只跟该金属元素的第一电离能有关d 同周期元素 第一电离能随原子序数增大逐渐增大解析第一电离能越小 说明金属越易失电子 其金属性越强 但与酸反应却未必越易 b 11 下列电子排布图所表示的元素原子中 其能量处于最低状态的是 d 12 以下电子排布式不是基态原子的电子排布的是 a 1s12s1b 1s22s22p1c 1s22s22p63s2d 1s22s22p63s1 a 二 非选择题 本题包括4小题 共40分 13 12分 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 根据 相关链接 介绍的知识 该元素处于元素周期表的区 该区包括族的元素 解析根据元素原子有4个电子层容纳了电子 该元素处于第四周期 该周期元素原子的电子排布式为 ar 4s1 23d1 104p1 6 故共有18种元素 根据轨道能量顺序和族的相对顺序可以确定该元素位于第 a族 本族元素只有一种非金属元素 硼 根据价电子的电子排布式4s24p1可以确定该元素在p区 由该区元素的价层电子的电子排布式为ns2np1 6 可以确定所包括元素族的种类是 a a族 0族 答案 1 四18 2 a1 3 p a a 0 14 8分 1 下表中的实线是元素周期表的部分边界 请在表中用实线补全元素周期表的边界 2 元素甲是第三周期 第 a族元素 请在下边方框中按氦元素 如右图 的式样写出元素甲的原子序数 元素符号 元素名称 相对原子质量和最外电子层排布 3 元素乙的3p亚层中只有1个电