高考化学 3.1第一章　原子结构与性质复习课件 新人教版选修2.ppt

名师一号 2011模块新课标人教化学精美课件系列 选修3物质结构与性质第一章原子结构与性质 基础关 最新考纲 1 了解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 了解原子核外电子的运动状态 2 了解元素电离能的含义 并能用以说明元素的某种性质 3 了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁 了解其简单应用 自主复习 一 能层与能级构造原理 1 原子的诞生 1 大爆炸宇宙学理论的要点宇宙大爆炸诞生了大量的 少量的 以及极少量的锂 氢 氦等发生 反应 分期分批地合成其他元素 2 宇宙中的元素宇宙中最丰富的元素是 其次是 地球上的元素大多数是 非金属 包括稀有气体 仅 种 氢 氦 原子核的熔合 氢 氦 金属 22 2 能层与能级 1 能层多电子原子的核外电子的 是不同的 按电子的 差异 可将核外电子分成不同的能层 原子核外电子的每一个能层 序数为n 最多可容纳的电子数为 2 能级多电子原子中 同一能层的电子 也不同 还可以把它们分成 能量 能量 2n2 能量 能级 3 构造原理 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 原子核电荷数 3s 3p 4s 3d 4p 5s 二 能量最低原理电子云与原子轨道 1 能量最低原理 基态与激发态光谱 1 能量最低原理原子的电子排布遵循 能使整个原子的 处于 状态 构造原理 能量 最低 2 基态的激发态原子核外电子在一定条件下会发生跃迁 跃迁过程中伴随着能量的变化 3 光谱光 辐射 是电子 的重要形式之一 不同元素的原子发生跃迁时会 或 不同的光 用光谱仪摄取各种元素的电子的 或 总称为原子光谱 利用原子光谱上的 来鉴定元素 称为光谱分析 释放能量 吸收 释放 吸收光谱 发射光谱 特征谱线 2 电子云与电子轨道 1 电子云电子云是电子在核外空间各处 的形象化描述 黑点密的地方表示电子出现的概率 黑点疏的地方表示电子再现的概率 出现概率 大 小 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 核外经常出现 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 同一个轨道中 2个电子 自旋方向 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 同一能级的不同轨道 单独占据一个轨道 自旋方向 能量最低原理 泡利原理 洪特规则 三 原子结构与元素周期表1 元素周期表结构元素周期表周期 7个横行 一 二 三周期 每周期元素种类数分别为 四 五 六周期 每周期元素种类数分别为 不完全周期 元素种类数 短周期 2 8 8 长周期 18 18 32 七周期 不到32种 族 18个纵行 a a共7个 副族 b b共7个 8 9 10纵行 稀有气体 主族区 族 0族 2 从电子排布式认识元素周期表 3 元素周期表的分区按构造原理最后填入电子的 的符号可把周期表里的元素划分为 个区 分别为 各区分别包括 元素 b 族元素 元素 元素 元素 其中 区 h除外 区 区和 区的元素都为金属 能级 5 s区 d区 ds区 p区 f区 a a族 b b族 a a族和0族 镧系和锕系 s d ds f 四 元素周期律1 原子半径 1 影响因素能层数 能层数越多 原子半径 核电荷数 核电荷数越大 原子半径 2 变化规律元素周期表中的同周期主族元素从左到右 原子半径逐渐 同主族元素从上到下 原子半径逐渐 越大 越小 减小 增大 2 电离能 1 第一电离能 气态电中性基态原子失去 电子转化为 正离子所需要的最低能量 第一电离能越 越易失去电子 金属的活泼性就越强 一个 气态基态 小 2 规律每周期 第一个元素的第一电离能 最后一个元素的第一电离能 同族元素 从上到下第一电离能变 同种原子 随着电子的逐个失去 阳离子所带的正电荷数越来越 再失去电子需克服的电性引力越来越 消耗的能量越来越 逐级电离能越来越 最小 最大 小 大 大 大 大 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 电负性越大的原子 对键合电子的吸引力 2 标准 以氟的电负性为 和锂的电负性为 作为标准 得出了各元素的电负性 键合电子 越大 4 0 1 0 3 变化规律 在元素周期表中 从左到右元素的电负性逐渐 从上到下元素的电负性逐渐 4 应用 判断元素金属性 非金属性的强弱 金属的电负性一般 1 8 非金属的电负性一般 1 8 位于非金属三角区边界的元素的电负性则在1 8左右 它们既有 性 又有 性 增大 减小 小于 大于 金属 非金属 4 对角线规则在元素周期表中 某些主族元素与 的主族元素的某些性质相似 如li和 be和 右下方 mg al 5 元素周期律 1 概念元素的性质随 呈现 变化 2 实质元素周期律的实质是 核电荷数递增 周期性 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 网络构建 热点关 热点考向 1 用原子结构理论分析和解决有关元素的性质问题 2 书写电子排布式 电子排布图 3 用电离能等解释元素的某些性质 4 运用原子核外电子跃迁等解释某些实际问题 热点探究 热点1原子结构与核外电子排布 1 能层与能级对多电子原子的核外电子的能量是不同的 按电子的能量差异将其分成不同的能层 n 各能层最多容纳的电子数为2n2 对于同一能层里能量不同的电子 将其分成不同的能级 l 同一能层里 能级的能量按s p d f的顺序升高 即e s e p e d e f 各能层所包含的能级类型及各能层 能级最多容纳的电子数见下表 2 构造原理绝大多数元素的原子核外电子的排布将遵循如下图所示的排布顺序 人们把它称为构造原理 说明 1 从图中可看出 不同能层的能级有交错现象 如e 3d e 4s e 4d e 5s e 5d e 6s e 6d e 7s e 4f e 5p e 4f e 6s 等 2 构造原理是书写基态原子电子排布式的依据 也是绘制基态原子电子排布图 即轨道表示式 的主要依据之一 3 原子核外电子排布原理 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 泡利原理 1个原子轨道里最多容纳2个电子 且自旋方向相反 3 洪特规则 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 4 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 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 4 基态原子核外电子排布的表示方法 1 原子结构示意图 或称原子结构简图 可表示核外电子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 电子排布式 用数字在能级符号右上角表明该能级上排布的电子数 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 如k ar 4s1 4 电子排布图每个方框代表一个原子轨道 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图所示 基态原子核外电子排布的表示方法 5 电子云和原子轨道原子核外电子运动的特点是质量极小 运动空间极小 极高速运动 所以要用电子云来描述核外电子运动特征 1s 2s 3s 4s相比较 原子轨道半径大小顺序是1s 2s 3s 4s 2px 3px 4px相比较 原子轨道半径大小顺序是2px 3px 4px 下面是部分原子轨道图 友情提示 确定某个原子轨道需能层 能级 伸展方向三个方面 而确定某个电子运动状态需能层 能级 伸展方向 自旋状态四个方面 例1a 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 n cl k 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 fe 1s22s22p63s23p63d64s2或 ar 3d64s2 cu 1s22s22p63s23p63d104s1或 ar 3d104s1 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号元素铁 4 根据题意要求 首先写出电子排布式 1s22s22p63s23p63d104s1 该元素为29号cu 变式1 2009 郑州模拟 已知元素x y的核电荷数小于31 且能形成xy2型的化合物 回答下列问题 1 若x y均为非金属元素 写出你所知道的xy2的化学式 等 2 若x原子的外围电子层排布式为3d104s2 y可能是 元素或 元素 写元素符号 3 若y的阴离子与ar有相同的电子层结构 则x的原子外围电子层排布构型有 co2 so2 sio2 cs2 f cl 2s2 3s2 4s2 3d64s2 3d104s1 3d104s2 解析 2 x原子的外围电子层排布式为3d104s2时x为zn 化合价 2价 y的化合价为 1价 所以y可能是f或cl 3 y的阴离子与ar有相同的电子层结构 且能形成xy2型化合物 y只能是cl 则x的化合价为 2价 所以x的价层电子排布式可能是2s2 3s2 4s2 3d64s2 3d104s1 3d104s2 热点2原子结构与元素周期律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 原子半径 电离能 电负性等元素性质的周期性变化 1 原子半径 影响原子半径大小的因素有电子的能层数 核电荷数 同周期元素从左到右原子半径减小 同主族元素从上到下原子半径增大 2 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叫做第一电离能 用i1表示 一价气态基态正离子再失去一个电子所需消耗的最低能量叫做第二电离能 用i2表示 依此类推 可得到i3 i4 一种元素的逐级电离能的大小关系为i1 i2 i3 i4 即一个原子的逐级电离能是逐渐增大的 这是因为可随着电子的逐个失去 阳离子所带的正电荷数越来越大 再要失去一个电子需克服的电性引力也越来越大 消耗的能量也越来越多 每个周期的第一个元素第一电离能最小 最后一个元素的第一电离能最大 同族元素从上到下第一电离能变小 3 电负性原子的电负性用以量度分子中原子对成键电子吸引能力的相对大小 所以电负性表示的是原子吸引成键电子能力的相对强弱 同周期从左向右随着原子序数的递增 原子的电负性逐渐增大 同一主族元素 从上到下电负性逐渐减小 电负性的大小也可以作为判断元素金属性和非金属性强弱的尺度 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 电负性的应用 1 判断金属元素和非金属元素 电负性小于2的多为金属元素 而大于2的元素多为非金属元素 2 判断化合物中元素化合价的正负 化合物中电负性小的元素显正化合价 而电负性大的显负化合价 如hf中 电负性f h f元素和h元素的化合价分别为 1价和 1价 3 判断化学键的类型 电负性差值大的元素原子间形成的化学键主要是离子键 而电负性差值小的元素原子间形成的化学键主要是共价键 例2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 e d c 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次电离能飞跃数据数将发生在失去第 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 电子分层排布 各能层能量不同 10 r s t s s元素的最外层电子处于s能级全充满状态 能量较低 比较稳定 失去一个电子吸收的能量较多 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最可能在同一主族 2 离子的氧化性最弱 即其对应的电离能最小 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 据表中数据第一次电离能飞跃是失去第2个电子时 可推知u在 a族 则第二次电离能飞跃是在失去第10个电子时发生的 5 r元素第二电离能有较大飞跃 s元素第三电离能有较大飞跃 t元素第四电离能有较大飞跃 由题意知三者为同周期三种主族元素 可推知r在 a族 s在 a族 t在 a族 故原子序数r s t 由表中数据知s元素的电离能异常高 其原因是s元素的最外层电子处于s能级全充满状况 能量较低 比较稳定 失去一个电子吸收的能量较多 点评 电离能的突变点是化合价的稳定态 由此可判断元素的化合价 1 若i2 i1 则该元素通常呈 1价 若i3 i2 则该元素通常呈现 2价 若i4 i3 则该元素通常呈现 3价 2 若电离能都较大且相互之间相差不大 则该元素一般为惰性元素 明确了化合价再去推断其他相关问题 便可迎刃而解 变式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 mg3n2为离子化合物 sic becl2 alcl3均为共价化合物 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 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 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 3 1 3 0 8 均小于1 7 形成共价键 为共价化合物 课堂练习 1 2008 海南化学 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 能量越高的电子在离核越远的区域内运动 也就越容易失去 a正确 电离能是失去电子时所要吸收的能量 能量越高的电子在失去时消耗的能量也就越少 因而电离能也就越低 b正确 同一层即同一能级中的p轨道电子的能量一定比s轨道电子能量高 但外层s轨道电子能量则比内层p轨道电子能量高 c错误 电子首先进入能量最低 离核最近的轨道 d正确 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 答案 d 3 下列表示式错误的是 c na的电子排布式 1s22s22p63s1d na的简化电子排布式 ne 3s1 解析 na 是na原子失去了最外层的3s电子 只剩下1s 2s和2p轨道上的电子共10个 但a选项中违背了泡利不相容原理 答案 a 4 下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是 a 原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围 故称电子云b s能级的原子轨道呈球形 处在该轨道上的电子只能在球壳内运动c p能级的原子轨道呈纺锤形 随着能层的增加 p能级原子轨道也在增多d 与s电子原子轨道相同 p电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大 解析 电子云是对电子运动的形象化描述 它仅表示电子在某一区域内出现的概率 并非原子核真被电子云雾所包裹 故选项a错误 原子轨道是电子出现的概率约为90 的空间轮廓 它表明电子在这一区域内出现的机会大 在此区域外出现的机会少 故选项b错误 无论能层序数n怎样变化 每个p能级都是3个原子轨道且相互垂直 故选项c错误 由于按1p 2p 3p 的顺序 电子的能量依次增高 电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大 电子云越来越向更大的空间扩展 原子轨道的平均半径逐渐增大 答案 d 5 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轨道上只有一个电子的x原子与3p轨道上只有一个电子的y原子d 最外层都只有一个电子的x y原子 答案 c 解析 本题考查的是核外电子排布的知识 a项中1s2结构为k层已经排满达到稳定结构 该原子为稀有气体he 1s22s2其最外层为l层 没有达到稳定结构 该原子为be 两者性质不相似 b项中x原子最外层电子数为2 其内层电子分别为k层2个 l层8个 为mg y原子n层上有2个电子 其k l层结构与x相同 但m层的电子数可能为8 18 故符合条件的y有多种 如第4周期中ca fe等都符合 化学性质不一定相同 c项根据x y的结构可以判断它们是同主族的元素 所以化学性质一定相似 d项最外层只有1个电子的 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 6 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 按原子的电子构型 可将周期表分为5个区c 俄国化学家道尔顿为元素周期表的建立做出了巨大贡献d 同一主族的元素以上到下 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 7 2008 海南模拟 具有下列电子层结构的原子和离子 其对应的元素一定属于同一周期的是 a 两原子其核外全部都是s电子b 最外层电子排布为2s22p6的原子和最外层电子排布为2s22p6的离子c 原子核外m层上的s p能级都充满电子 而d能级上没有电子的两种原子d 两原子n层上都有1个s电子 一个原子有d电子 另一个原子无d电子 答案 d 8 2009 厦门模拟 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 由电子排布式可知 为s 为p 为n 为f 根据元素周期律可知 第一电离能为 a正确 原子半径应是 最大 最小 b不正确 电负性应是 最大 最小 c不正确 f无正价 最高正化合价为 5价 的最高正化合价为 6价 d不正确 答案 a 9 元素x的原子最外层电子排布式为nsnnpn 1 试解答下列各题 1 元素x的原子最外层电子排布式中的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 形 2 元素x的名称是 它的氢化物的电子式是 该氢化物分子结构呈 形 2 2p 写出np也可以 三种互相垂直的伸展 纺锤 氮 或n 三角锥 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x的原子最外层电子排布式为2s22p3 由此可知x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 在空间有三种互相垂直的伸展方向 2 既然已经推断出x是氮元素 则其氢化物分子式为nh3 中心氮原子有4对电子 所以其电子式是 空间构型就是三角锥形 10 甲 乙 丙 丁 戊五种元素 其中甲元素原子核外l层上s能级和p能级电子个数相同 乙元素原子3p能级上只有1对成对电子 丙和丁元素原子n层上都只有1个电子 但其中丙元素原子各内层电子均已排满 而丁元素原子次外层的电子只充满在2个能级中 戊元素原子最外层电子的电子排布图是 它的单质常温时为气态 试用化学符号回答以下问题 1 甲是 乙是 丙是 丁是 戊是 2 丙和乙的单质发生化合反应的化学方程式是 3 丙的硫酸盐溶液跟乙的气态氢化物发生反应的离子方程式是 c s cu k o 2cu s cu2s cu2 h2s cus 2h 4 甲和乙两元素组成的化合物的化学式是 5 乙和戊元素的气态氢化物沸点高低关系是 6 丙的硫酸盐跟少量氨水反应的离子方程式是 7 丙元素原子价电子排布式是 cs2 h2o h2s cu2 2nh3 h2o cu oh 2 3d104s1 解析 甲元素原子中l层上s能级和p能级电子个数相同 则为1s22s22p2 为c元素 乙元素原子3p能级上只有1对成对电子 则 为1s22s22p63s23p4 为s元素 丙元素 1s22s22p63s23p63d104s1 为cu元素 丁元素 1s22s22p63s23p64s1 为k元素 戊元素原子的电子排布式为1s22s22p4为o元素 2 中要注意生成 1价cu的化合物为cu2s 5 中应考虑h2o中的氢键 或根据常识 通常状况下水为液态 h2s为气态 6 中注意nh3 h2o为弱电解质 11 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 1 写出下列元素符号及电子排布式 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 n he 2s22p3 si ne 3s23