高中化学 第1讲　原子结构与性质 课件新人教版选修3.ppt

第1讲原子结构与性质 1 2009年福建高考 q r x y z五种元素的原子序数依次递增 已知 z的原子序数为29 其余的均为短周期主族元素 y原子价电子 外围电子 排布msnmpn r原子核外l层电子数为奇数 q x原子p轨道的电子数分别为2和4 请回答下列问题 1 z2 的核外电子排布式是 2 在 z nh3 4 2 离子中 z2 的空轨道接受nh3分子提供的 形成配位键 3 q与y形成的最简单气态氢化物分别为甲 乙 下列判断正确的是 a 稳定性 甲 乙 沸点 甲 乙b 稳定性 甲 乙 沸点 甲乙 4 q r y三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为 用元素符号作答 5 q的一种氢化物相对分子质量为26 其分子中的 键与 键的键数之比为 6 五种元素中 电负性最大与最小的两种非金属元素形成的晶体属于 解析 29号元素为cu y价电子 msnmpn中n只能取2 又为短周期 则y可能为c或si r的核外l层电子数为奇数 则可能为li b n或f q x的p轨道为2和4 则可能为c 或si 和o 或s 因为五种元素原子序数依次递增 故可推出 q为c r为n x为o y为si 1 cu的价电子排布为3d104s1 失去两个电子 则为3d9 2 cu2 可以与nh3形成配合物 其中nh3中n提供孤对电子 cu提供空轨道 而形成配位键 3 q y的氢化物分别为ch4和sih4 由于c的非金属性强于si 则稳定性ch4 sih4 因为sih4的相对分子质量比ch4大 故分子间作用力大 沸点高 4 c n和si中 c si位于同一主族 则上面的非金属性强 故第一电离能大 而n由于具有半充满状态 故第一电离能比相邻元素大 所以n c si 5 c h形成的相对分子质量为26的物质为c2h2 结构式为chch 单键是 键 叁键中有一个 键两个 键 所以 键与 键数之比为3 2 6 电负性最大的非金属元素是o 最小的非金属元素是si 两者构成的sio2属于原子晶体 答案 1 1s22s22p63s23p63d9 2 孤对电子 孤电子对 3 b 4 si c n 5 3 2 6 原子晶体 2 2009年安徽高考 w x y z是周期表前36号元素中的4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 1 2o2 g feo s h 272 0kj mol 12x s 3 2o2 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 本题以元素及其化合物的知识为载体 将元素周期表 律 有关盖斯定律 热化学方程式 的简单计算融合在一起 突出考查了1 36号元素原子的电子排布式 电离能 有关盖斯定律 热化学方程式 的简单计算 根据 w y氧化物是导致酸雨的主要物质 且原子序数w y可推出w为氮元素 y为硫元素 又因为 x的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子 且原子序数在n和s元素之间 所以x为al 其基态原子的核外电子排布为1s22s22p63s1 根据z两种氧化物的化学式和颜色可知 z为cu元素 将第1个热化学方程式写作 3feo s 3fe s 3 2o2 g h 816kj mol 1 再与第2个热化学方程式相加得 3feo s 2al s 3fe s al2o3 g h 859 7kj mol 1 答案 1 二va弱 2 1s22s22p63s23p4大 3 cu 2h2so4 浓 cuso4 so2 2h2o 4 3feo s 2al s al2o3 s 3fe s h 859 7kj mol 1 3 2008年海南高考 四种元素x y z w位于元素周期表的前四周期 已知它们的核电荷数依次增加 且核电荷数之和为51 y原子的l层p轨道中有2个电子 z与y原子的价层电子数相同 w原子的l层电子数与最外层电子数之比为4 1 其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5 1 1 y z可分别与x形成只含一个中心原子的共价化合物a b 它们的分子式分别是 杂化轨道分别是 a分子的立体结构是 2 y的最高价氧化物和z的最高价氧化物的晶体类型分别是 晶体 晶体 3 x的氧化物与y的氧化物中 分子极性较小的是 填分子式 4 y与z比较 电负性较大的 其 2价离子的核外电子排布式是 解析 由 y原子的l层p轨道中有2个电子 可知y原子的电子排布式是1s22s22p2 为碳元素 由 z与y原子的价层电子数相同 可知z与碳元素同主族 又因z位于元素周期表的前四周期且核电荷数大于y 所以z可能为硅元素 14号 或锗元素 32号 若z为锗元素 则四种元素的核电荷数之和大于51 因w的核电荷数比z的还要大 即z只能为硅元素 由 w原子的l层电子数与最外层电子数之比为4 1 可知w的最外层电子数为2 由 d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5 1 可知d轨道中的电子数为10 所以w原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s2 即w为锌元素 又因四种元素的核电荷数之和为51 所以x元素的核电荷数为1 是氢元素 答案 1 ch4sih4sp3sp3正四面体 2 分子原子 3 co2 4 c1s22s2 4 2008年广东高考 根据下表信息 判断以下叙述正确的是 部分短周期元素的原子半径及主要化合价 a 氢化物的沸点为h2t h2rb 单质与稀盐酸反应的速率为l qc m与t形成的化合物具有两性d l2 与r2 的核外电子数相等 解析 t只有 2价 且原子半径小 所以t为o元素 r的最高正价为 6价 最低价为 2价 所以r为s元素 l的原子半径最大 化合价为 2价 所以l为mg m的原子半径介于mg和s之间且化合价为 3价 所以m为al 而q的原子半径在mg和o之间且化合价为 2价 所以q为be 选项a中由于h2o中存在氢键 所以沸点 h2o h2r 选项b中由于mg的金属性比al强 所以与hcl反应的速率 l q 选项c中al和be的化合物具有两性 选项d中mg2 只有两个电子层而s2 具有三个电子层 答案 c 一 原子核外电子排布及表示方法1 能层 能级及其最多容纳电子数的关系 2 原子轨道 1 s电子的原子轨道呈球形对称 ns能级上各有1个原子轨道 2 p电子原子轨道呈纺锤形 np能级各有3个原子轨道 相互垂直 3 nd能级各有5个原子轨道 4 nf能级有7个原子轨道 3 构造原理 4 原子核外电子排布的原理 1 能量最低原理 原子的核外电子排布遵循构造原理 使整个原子的能量处于最低状态 2 泡利不相容原理 1个原子轨道中最多只能容纳2个电子 并且这2个电子的自旋方向必须相反 3 洪特规则内容 对于基态原子 电子在能量相同的轨道上排布时 将尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同 特例 有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有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 p3和d5 状态时 体系的能量较低 原子较稳定 如 核外电子在原子轨道上排布要遵循三个原则 即能量最低原则 泡利不相容原理和洪特规则 能量最低原则可叙述为 在不违反泡利不相容原理的前提下 核外电子在各个原子轨道上的排布方式应使整个原子体系的能量最低 5 基态原子核外电子排布的表示方法 1 电子排布式 用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数 这就是电子排布式 例如k 1s22s22p63s23p64s1 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 2 电子排布图每个方框或圆圈代表一个原子轨道 每个箭头代表一个电子 如第二周期元素基态原子的电子排布如下所示 a b c d e代表5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 思路点拨 书写基态多电子原子的电子排布式关键是掌握原子轨道的能量高低 解析 1 a元素基态原子的电子排布图由题意可写成 可见该元素核外有7个电子 为氮元素 其元素符号为n 2 b c 的电子层结构都与ar相同 即核外都有18个电子 则b为17号元素cl c为19号元素k 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fe 4 根据题意要求 首先写出电子排布式 1s22s22p63s23p63d104s1 该元素为29号元素cu 答案 1 n 2 clk 3 fe1s22s22p63s23p63d64s2或 ar 3d64s2 4 cu1s22s22p63s23p63d104s1或 ar 3d104s1 温馨提示 1 在写基态原子的电子排布图时 常出现以下几种错误 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 拓展训练 1 下列元素的原子的电子排布式各违背了哪一规律 2 21sc1s22s22p63s23p63d3 3 22ti1s22s22p63s23p10 解析 1 违反了洪特规则 对于c原子来说 2p有3个能量相同的原子轨道 最后2个电子应该以自旋方向相同的方式分布在两个不同的2p轨道上 2 违反了能量最低原则 根据轨道能量高低顺序可知e4s e3d 对于21sc来说 最后3个电子应先排满4s 再排3d 应为1s22s22p63s23p63d14s2 3 违反了泡利不相容原理 对于22ti来说 3p共有3个轨道 最多可以排6个电子 不能排10个电子 正确的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2 答案 1 洪特规则 2 能量最低原则 3 泡利不相容原理 二 元素周期表中元素及其化合物的性质递变规律1 原子结构与元素周期表 1 核外电子排布与周期的划分 一个能级组最多容纳的电子数等于一个周期所包含的元素种数 因此元素周期表中7个周期分别对应着7个能级组 7个周期对应的元素种数分别为2 8 8 18 18 32 32 周期的划分与主量子数n有关 最外层电子的主量子数为n时 该元素属第n周期 2 核外电子排布与族的划分 族的划分与原子的价电子数和价电子排布有关 3 元素周期表区的划分 s区元素 a和 a族 p区元素 a a和0族 d区元素 b 族 ds区元素 包括 b和 b族 f区元素 包括镧系元素和锕系元素 2 电离能 电负性 1 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 2 电负性 元素的原子在化合物中吸引电子能力的标度 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2 非金属的电负性一般大于2 3 性质递变规律 应用指南 在比较前四周期元素的第一电离能时要注意 第 a族元素较同周期 a族 a族元素的第一电离能大 第 a族元素较第 a族元素的第一电离能大 在元素周期表中 一稀有气体元素原子的最外层电子构型为4s24p6 与其同周期的a b c d四种元素 它们的原子的最外层电子数依次为2 2 1 7 其中a c两元素原子的次外层电子数为8 b d两元素原子的次外层电子数为18 e d两元素处于同族 且在该族元素中 e的气态氢化物的沸点最高 1 b元素在周期表中的位置 b元素原子的价层电子排布为 2 e的气态氢化物在同族元素中沸点最高的原因是 3 a c两元素第一电离能 填元素符号 4 d元素原子的结构示意图为 5 a e所形成化合物的电子式为 思路点拨 要熟悉1 36号元素的 价 电子排布式和原子结构示意图 解析 据稀有气体的最外层电子构型 知其为第4周期 则a b c d均为第4周期元素 d元素最外层电子数为7 则d为br a c两元素原子的次外层电子数均为8 最外层电子数分别为2 1 则a为ca c为k b元素原子的次外层电子数为18 最外层电子数为2 则b为zn e d两元素处于同族 为 a族 且在该族元素中 e的气态氢化物的沸点最高 可知e为f hf分子间存在氢键 答案 1 第4周期 b族3d104s2 2 hf分子之间存在氢键 3 cak 拓展训练 2 某元素的原子序数为29 试问 1 写出该元素的名称及元素符号 2 画出该元素原子的电子排布式 3 它有多少个电子层 有多少个能级 4 它的价电子构型是什么 5 它属于第几周期 第几族 主族还是副族 属于哪一个分区 6 它有多少个未成对电子 解析 29号元素为铜 cu 元素 其原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1 故有四个电子层 七个能级 价电子排布为3d104s1 属于第 b族 为ds区 其价电子的电子排布图为 故有一个未成对电子 答案 1 铜cu 2 1s22s22p63s23p63d104s1 3 4个电子层7个能级 4 3d104s1 5 第4周期 族副族ds区 6 有1个未成对电子 1 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 电子本身的能量越高 就越容易失去 电离能就越小 就在离核越远的区域内运动 答案 c 2 下列电子排布图中 能正确表示该元素原子的最低能量状态的是 解析 a b两项违背洪特规则 c项违背能量最低原则 d项正确 答案 d 3 下列各组原子中 彼此化学性质一定相似的是 a 原子核外电子排布式为1s2的x原子与原子核外电子排布式为1s22s2的y原子b 原子核外m层上仅有两个电子的x原子与原子核外n层上仅有两个电子的y原子c 2p轨道上有一个空轨道的x原子与3p轨道上有一个空轨道的y原子d 最外层都只有一个电子的x y原子 解析 本题考查的是核外电子排布的知识 a中1s2结构的原子为he 1s22s2结构的原子为be 两者性质不相似 b项x原子为mg y原子n层上有2个电子的有多种 如第四周期中ca fe等都符合 化学性质不一定相似 c项均为 a元素 同主族元素 化学性质一定相似 d项最外层只有1个电子的第 a族元素可以 过渡元素中也有很多最外层只有1个电子的 故性质不一定相似 答案 c 4 已知x y是主族元素 i为电离能 单位是kj mol 1 请根据下表所列数据判断 错误的是 a 元素x的常见化合价是 1b 元素y是 a族元素c 元素x与氯形成化合物时 化学式可能是xcld 若元素y处于第3周期 它可与冷水剧烈反应 解析 由数据分析x中i2 i1 x易呈 1价 为 a族 所以a c正确 y中i4 i3 易呈 3价 应在 a族 b项正确 x和y的第1电离能相近 它们可能同周期 但al不能与冷水剧烈反应 故d错误 答案 d 5 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 解析 四种元素分别为s p n f 第一电离能f n p s 又由于第一电离能n p 所以a项正确 原子半径p s n f 故b项错误 电负性s p 即 故c项错误 f无正化合价 n s p最高正化合价分别为 5 6 5价 故应为 d项错误 答案 a 6 原子结构与元素周期表存在着内在联系 根据已学