浙江省高三化学 第9单元40讲原子结构与元素的性质复习课件.ppt

第四十讲原子结构与元素的性质 一 人类对原子结构的认识历史 二 原子结构1 原子核外电子的运动特征 1 核外电子运动特征 高速 光速 极小空间运动 无固定运动轨迹 2 对电子云的认识 电子云是用小黑点的疏密描述 小黑点的疏密与 大小成正比 电子在原子核外空间出现的机会的大小所得的图形 电子在该区域内出现的机会 2 电子层 又称为能层 1 在多电子原子中 核外电子的能量是 的 能量不同的电子在核外不同的区域内运动 这种不同的区域称为 2 习惯上人们用英文字母n表示电子层 原子中由里向外的电子层数可取1 2 3 4 5等正整数 对应的电子层符号分别为 等 每一电子层最多容纳的电子数为 3 离核越近的电子层 能量 不同电子层的能量是 不同 电子层 k l m n o 2n2 越低 不连续的 3 原子轨道 1 在多电子原子中 同一电子层的电子 能量也可能不同 不同能量的电子分占在不同的原子轨道 不同形状的原子轨道分别用 表示 2 原子轨道有不同的形状 s轨道呈 p轨道呈 d轨道和f轨道较复杂 形状相同的原子轨道在原子核外空间还有不同的伸展方向 s轨道只有1个轨道 p轨道有 个轨道 d轨道有 个轨道 f轨道有 个轨道 s p d f 球形 纺锤形 3 5 7 3 原子轨道能量高低的规律 比较以下各组原子轨道能量的高低 同一电子层上 ns np nd nf 同一类型的原子轨道 2p 3p 4p 5p 同一电子层上的同一类型电子轨道 2px 2py 2pz 同一能级不同轨道 ens e n 2 f e n 1 d enp n表示能层序数 4 原子核外电子排布的轨道能量顺序 如图 三 原子核外电子的排布1 原子核外电子排布所遵循的原理 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 这样使整个原子处于最低的能量状态 2 泡利不相容原理 每个原子轨道上最多只能容纳 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 这样整个原子的能量 两个自旋状态 不同 最低 2 原子核外电子排布的表示方法 1 原子结构示意图 表示原子的核电荷数和核外电子排布的图示 圆圈表示原子核 圈内数字表示 表示 弧线表示 弧线上的数字表示该层上的 这种方法只能粗略的表示原子的电子层结构情况 电子层数 最外层电子数等信息 质子数目 质子带正电荷 电子层 电子数 3 轨道表示式 用方框和箭头表明核外电子排布的式子 每一个方框表示一个轨道 能量相同的轨道连在一起 每个原子轨道里最多只能容纳 个电子 通常称为 用方向相反的箭头 表示 自旋方向相反 原子轨道用方框表示 一个方框代表一个 电子对 2 原子轨道 各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数 四 元素性质的递变规律1 原子核外电子排布的周期性 1 元素周期表结构 2 元素原子的外围电子排布出现从 到 的周期性变化 ns1 ns2np6 说明 d区 ds区和f区元素均为金属元素 称为过渡元素 或过渡金属 3 元素周期表的分区根据元素原子的外围电子排布的特征 将元素周期表分成五个区 2 元素第一电离能的周期性变化 1 概念 1mol基态气态原子 1个电子 生成 1价气态阳离子所需要 用符号i1表示 常用单位 2 i1的周期性变化 同一周期 从左到右电离能呈 碱金属i1最小 稀有气体i1 第 a族和第 a族最外层轨道全充满或半充满 i1比相邻原子大 失去 吸收的最低能量 kj mol 锯齿状增大 最大 同一主族 随着电子层数的增加 元素的i1逐渐 注意 当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空 p0 d0 f0 半满 s1 p3 d5 f7 全满 s2 p6 d10 f14 结构时 原子能量 该元素具有 的i1 如i1 mg i1 al i1 p i1 s 减小 较低 较大 3 第二电离能 i2 第三电离能 i3 及各能级电离的应用 电离能不仅能用来衡量元素的原子或阳离子气态时失电子能力的强弱 还是元素通常价态易存在的因素之一 反过来 不同级电离能有突跃性的变化 又是核外电子分层排布的有力证明 如i1 na i2 na i3 na 钠易形成 1价阳离子而非 2价na2 3 元素电负性的周期性变化 1 定义 元素在化合物中吸引电子的能力称为元素的电负性 指定氟的电负性为4 0并以此为标准确定其他元素的电负性 2 电负性的周期性变化 同一周期 随原子序数递增 电负性逐渐 同一主族 随原子序数递增 电负性逐渐 增大 减小 3 应用 衡量元素金属性 非金属性强弱 电负性越大 越小 越强 判断化学键类型 一般形成化学键的两种元素电负性相差 1 7为离子键 1 7为共价键 判断两成键元素化合价的正负 电负性 的元素为负价 电负性 的元素为正价 非金属性越强 金属性 大 小 核外电子运动状态 例1 2009 上海 以下表示氦原子结构的化学用语中 对电子运动状态描述最详尽的是 d 解析 a项只能表示最外层电子数 b项只表示核外的电子分层排布情况 c项具体到亚层的电子数 而d项包含了电子层数 亚层数以及轨道内电子的自旋方向 故该项正确 迁移训练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 电子离核越远 能量越高 越易失去电子 反之离核最近区域内运动的电子能量最低 故a d正确 电离能最小的电子 最易失去 即能量最高 b正确 p轨道电子和s轨道电子不一定处于同一电子层 所以能量无法比较 c错误 c 原子的核外电子排布 例2 下列叙述中 正确的是 a 两种离子 若核外电子排布完全相同 则其化学性质一定相同b 凡是原子形成的离子 一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布c 两原子如果核外电子排布相同 则一定属于同种元素d 阴离子的核外电子排布一定与上一周期稀有气体元素原子的核外电子排布相同 c 解析 na 与f 核外电子排布相同 化学性质不同 a错误 h 不具有稀有气体元素原子的核外电子排布 b错误 原子中一定有质子数 核外电子数 质子数相同 一定为同种元素 c正确 阴离子的核外电子排布与同周期稀有气体元素原子的核外电子排布相同 d错误 迁移训练2 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原子相同 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亚层为半充满 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 答案 1 a元素原子核外共有5个电子 则核内为5个质子 因此为n 2 b c分别为17 19号元素即cl k 3 d3 的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5 可知d为26号元素 即fe 因此其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2 4 e元素原子核外共有29个电子 即第29号元素 为cu 电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1 元素周期律 例3 不能说明x的电负性比y的电负性大的是 a x原子的最外层电子数比y原子最外层电子数多b x的最高价氧化物的水化物的酸性比y的最高价氧化物的水化物的酸性强c 与h2化合时x单质比y单质容易d x单质可以把y从其氢化物中置换出来 解析 x的电负性比y的电负性大 表明x的非金属性比y的非金属性强 b c d均能说明x的非金属性比y强 原子的最外层电子数不能决定元素得失电子的能力 a 迁移训练3 具有下列电子层结构的原子 其第一电离能由大到小排列正确的是 3p亚层上只有一对成对电子的原子 外围电子构型为3s23p6的原子 其3p轨道为半满的原子 正三价的阳离子与氖相同a b c d c 解析 上述所述结构的原子都是第三周期元素 其中 是硫原子 是氩原子 是磷原子 是铝原子 根据同周期元素第一电离能的递变规律 铝的i1最小 氩的i1最大 硫的核电荷数虽然比磷多1个 但磷原子3p轨道为半满 比较稳定 故磷的i1大于硫 例4 x y z w r是5种短周期元素 其原子序数依次增大 x是周期表中原子半径最小的元素 y原子最外层电子数是次外层电子数的3倍 z w r处于同一周期 r与y处于同一族 z w原子的核外电子数之和与y r原子的核外电子数之和相等 下列说法正确的是 a 元素y z w具有相同电子层结构的离子 其半径依次增大b 元素x不能与元素y形成化合物c 元素y r分别与元素x形成的化合物的热稳定性 y rd 元素w r的最高价氧化物的水化物都是强酸 元素推断与性质比较 解析 从所给的条件可以看出x是h元素 y是o元素 z是na元素 w是al元素 r是s元素 所以 a项 y z w具有相同电子层结构的离子 o2 na al3 根据核外电子排布相同的微粒 半径随着核电荷数的增加而减小 可判断其半径依次减小 b项 x和y元素能形成2种化合物 h2o和h2o2 c项 元素y r分别与元素x形成的化合物是氢化物 因为y o元素 比r s元素 的非金属性强 所以对应的氢化物的稳定性 h2o h2s w元素最高价氧化物的水化物是al oh 3 不是强酸 迁移训练4 w x y z是周期表前36号元素中的四种常见元素 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 二 a 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 y的电负性比x的 填 大 或 小 3 w的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与z的单质反应的离子方程式是 1s22s22p63s23p4 大 大 cu 4h 2nocu2 2no2 2h2o 解析 w y的氧化物是导致酸雨的主要物质 再结合原子序数的大小可知 w是氮元素 y是硫元素 x的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子 根据基态原子核外电子所遵循的原则 可以写出电子排布式为 1s22s22p63s23p1 x为铝元素 z能够形成红色的z2o和黑色的zo两种氧化物 推知z为铜元素 两种氧化物分别为cu2o和cuo 1 nh3的稳定性比h2o弱 2 第一电离能 s al 电负性 s al 1 以下电子排布式不是基态原子的电子排布的是 a 1s22s1b 1s22s12p1c 1s22s22p63s2d 1s22s22p63s1 解析 基态原子的电子排布式是能量最低的 b项2s未排满 故不是基态原子 b 2 下列电子排布式或轨道表示式正确的是 a c原子的轨道表示式 b ca原子的电子排布式 1s22s22p63s23p63d2c n原子的轨道表示式 d br 的电子排布式 ar 3d104s24p6 d 解析 项中 2p亚层上的电子根据洪特规则 应分别处在不同轨道上 a错误 ca原子的核外电子排布中应先排4s再排3d b错误 同一轨道中的两电子 自旋方向不同 c错误 br 最外层已达饱和结构 故br 的电子排布式为 ar 3d104s24p6 d正确 3 下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是 a 原子核外的电子象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 d 解析 电子云表示的是电子出现的几率大小 a错误 电子在核外作无规则的高速运动 b错误 随着能层的增加 p能级原子轨道不变 能量增加 平均半径随能层的增大而增大 c错误 d正确 4 a b c d四种元素 已知a元素是自然界中含量最多的元素 b元素为金属元素 它的原子核外k l层上电子数之和等于m n层电子数之和 c元素是第3周期第一电离能最小的元素 d元素在第3周期中电负性最大 1 试推断a b c d四种元素的名称和符号 2 写出上述元素两两化合生成的化合物的化学式 解析 自然界中含量最多的元素为氧 b元素由题意知k层和l层之和为10 则m层为8个 n层为2个 是钙元素 c是第3周期第一电离能最小的元素为na 第3周期中电负性最大的为氯 答案 1 a 氧 o b 钙 ca c 钠 na d 氯 cl 2 caona2onaclcacl2 5 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 ch4 sih4 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 y与z比较 电负性较大的 w的 2价离子的核外电子排布式是 分子 原子