鲁科版选修3 原子结构与元素周期表 学案2.doc

课堂互动三点剖析重点一：基态原子的核外电子排布原则(1)能量最低原则：基态原子核外电子的排布总是尽可能地排布在能量最低的原子轨道，然后由里及外逐渐排布在能量升高的原子轨道。也就是说，电子在原子轨道上的分布尽可能使能量为最低，以形成稳定结构。(2)泡利不相容原理：一个原子轨道中最多容纳两个电子，并且电子的自旋方向必须相反；或者说，一个原子中不会存在四个量子数(n、l、m、ms)完全相同的电子。(3)洪特规则：对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同轨道且自旋方向平行。而且，在全充满、半充满或全空时，体系能量较低，原子较稳定。 核外电子在原子轨道上的排布三原则间的关系。 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。我们称原子的最低能量状态为原子的基态，能量高于基态的状态为激发态。在n和l相同的轨道上分布的电子，将尽可能分占m不同的轨道，且自旋平行。根据原子的核外电子排布原则，能写出118号元素基态原子的电子排布式和轨道表示式。重点二：核外电子排布与元素周期表1.鲍林近似能级图 图中小方框代表原子轨道，能量相同的原子轨道连在一起，能量相近的原子轨道归为一组，用线框框在一起，形成一个个能级组。相邻能级组之间的能量差较大，同一能级组内能级之间的能量差较小。知识点1中基态原子中电子在原子轨道上的排布顺序就是依据它为基础绘制的。在记忆排布顺序时要注意(n-1)d能级和(n-2)f能级的交错现象。如可将其写成如下形式以帮助记忆： (1s)(2s2p)(3s3p)(4s3d4p)(5s4d5p)(6s4f5d6p)(7s5f6d7p)2.核外电子排布与周期的划分 一个能级组最多所能容纳的电子数等于一个周期所包含的元素种数，所以周期表中的7个周期分别对应鲍林近似能级图中的7个能级组。各周期所包含的元素种数分别为：2(1s2)、8(2s22p6)、8(3s23p6)、18(4s23d104p6)、18(5s24d105p6)、32(6s24f145d106p6)，第7周期为不完全周期。 可见，周期与主量子数n相关，最外层电子的主量子数为n时，该原子所属元素属于第n周期。3.核外电子排布与族的划分 族的划分取决于原子的价电子数目和价电子排布，同族元素的价电子数目相同。主族元素所在的族序数等于该元素原子的价电子数；bb副族的价电子数与族数相同，b和b是根据ns轨道上是有1个还是2个电子来划分的。重点三：核外电子排布与原子半径1.原子半径 常见的原子半径有三种：共价半径，由共价分子或原子晶体中的核间距计算得出；金属半径，由金属晶体中原子之间的最短距离计算得出；范德瓦尔斯半径，由分子晶体中共价分子之间的最短距离计算得出。2.原子半径的周期性变化在周期表中元素原子的半径变化规律：(1)同一元素r(负离子)r(原子)r(正离子)。(2)同一周期随原子序数的增加原子半径逐渐减小。(3)同一主族中一般是随原子序数的增加，半径增大。(4)具有相同核外电子排布的粒子，核电荷数越大，半径越小。(5)短周期稀有气体元素的原子半径是同周期元素中原子半径最大的。各个击破【例1】 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1s12s2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轨道上有一个未成对的电子的x原子与3p轨道上只有一个未成对的电子的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个电子的有多种元素，如第4周期中ca、fe等都符合，化学性质不一定相同。c项为同主族的元素，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类题演练 1下列原子的外围电子排布式(或外围轨道表示式)中，哪一种状态的能量较低？试说明理由。(1)氮原子：a. b.(2)钠原子：a.3s1 b.3p1(3)铬原子：a.3d54s1 b.3d44s2(4)碳原子： 解析：本题考查的是核外电子排布所遵循的原理方面的知识。据洪特规则，电子在能量相同的各个轨道上排布时尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，故(1)选b，(4)选a。据能量最低原理，核外电子先占有能量低的轨道，再占有能量高的轨道，(2)中由于s轨道能量低于p轨道能量，故选a。(3)中a选项d5为半充满状态，为相对稳定的状态，b不是，所以选a。答案：(1)b (2)a (3)a (4)a【例2】 关于元素周期律和元素周期表的下列说法中正确的是( )a.目前发现的所有元素占据了周期表里全部位置，不可能再有新的元素被发现b.元素的性质随着原子序数的增加而呈周期性变化c.俄国化学家道尔顿为元素周期表的建立作出了巨大贡献d.同一主族的元素从上到下，金属性呈周期性变化解析：按原子电子构型元素周期表可以划分为5个区，b项是正确的。元素周期表是俄国化学家门捷列夫在前人探索的基础上按原子的电子层数和最外层电子数的变化排列编制的表，现在的元素周期表是按现在已知的107种元素编制的。有些元素还有待发现，有些新元素已经被发现，因此不能说不可能再有新元素发现。在元素周期表中，同一主族的元素从上到下由于原子半径增大，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱，属递变性变化而不是周期性变化。答案：b类题演练 2有关元素周期表的叙述正确的是( )a.元素周期表是由俄国化学家门捷列夫初绘b.元素周期表中所有元素都是从自然界中发现的c.最初的元素周期表是按原子内质子数由少到多排的d.初排元素周期表时共有元素92种解析：a选项正确，元素周期表是由门捷列夫排列的，他是俄国人；b选项错误，不是所有元素都是从自然界发现的，有些元素是人工合成的；c选项是错误的，初排元素周期表是按原子量由少到多排列的；d选项是错误的，初排元素周期表时共有元素63种；b项正确，多日研究导致了梦中的图像。答案：a变式提升2004年2月1日俄罗斯和美国同时宣布，成功合成了113和115号新元素。已知115号元素的一种核素为，下列有关113号、115号元素的叙述正确的是( )a.113号元素位于周期表第8周期b.该115号元素的这种核素中，中子数与电子数之差为174c.该115号元素原子与碳12原子质量之比为11512d.115号元素可显+5价解析：a选项，113号元素应位于第7周期，故不合题意。b选项，中子数-电子数=(289-115)-115=59，故不合题意。c选项，碳12的相对原子质量为12，而115号元素相对原子质量并不是115。d选项，由惰性元素的规律可推出115号元素为第7周期第a族，故d选项正确。答案：d【例3】a、b、c、d四种短周期元素的原子半径依次减小，a与c的核电荷数之比为34,d能分别与a、b、c形成电子总数相等的分子x、y、z。下列叙述正确的是( )a.x、y、z的稳定性逐渐减弱b.a、b、c、d只能形成5种单质c.x、y、z三种化合物的熔沸点逐渐升高d.自然界中存在多种由a、b、c、d四种元素组成的化合物解析：本题主要考查元素周期表与元素周期律的有关知识。由于a、b、c、d四种元素原子半径依次减小，且a、c核电荷数之比为34，所以a是核电荷数为6的碳，c为氧，则b应为氮元素，又由d可与c、n、o形成电子总数相等的分子，则d为氢元素，显然ch4、nh3、h2o的稳定性逐渐增强；由于碳元素存在多种同素异形体，氧有2种同素异形体，故a、b、c、d所形成的单质多于5种；根据同周期元素的性质递变规律可知c正确，自然界中所存在的各种氨基酸，蛋白质都含有a、b、c、d四种元素，d正确。答案：cd类题演练 3具有相同电子层结构的三种粒子an+、bn-、c，下列分析正确的是( )a.原子序数关系：cba b.粒子半径关系：bn-an+c.c粒子是稀有气体元素的原子 d.原子半径关系是a