高考化学大一轮复习 第十一章 物质结构与性质 11.1 原子结构与性质课件 新人教版.ppt

第十一章物质结构与性质第一节原子结构与性质 考点一原子结构 核心自主排查 1 能层与能级 1 能层符号及各能层最多容纳电子数 k l m n o 8 18 32 50 2 能级的符号和所能容纳的最多电子数 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 原子轨道的形状及能量关系 球形 哑铃 相等 3 基态原子核外电子排布 1 基态原子核外电子排布三原则 2 构造原理示意图 构造原理即基态原子核外电子在原子轨道上的填充顺序 如图为构造原理示意图 4 基态原子核外电子排布的表示方法 1s22s22p63s23p4 5 原子状态与原子光谱 1 原子的状态 基态原子 处于 的原子 激发态原子 基态原子的电子吸收能量后 从 跃迁到 状态的原子 最低能量 低能级 高能级 2 原子光谱 不同元素的原子发生跃迁时会 或 不同的光 用光谱仪记录下来便得到原子光谱 利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素 称为光谱分析 吸收 释放 3 基态 激发态及光谱示意图 思维诊断 正确的打 错误的打 1 硫原子的价层电子排布式是3s23p4 提示 硫原子位于第3周期第 a族 价层电子排布式是3s23p4 2 多电子原子中 在离核较近区域运动的电子能量高 提示 在多电子原子中 电子离核越近能量越低 3 同一原子中 2p 3p 4p能级的轨道数依次增多 提示 相同能级的原子轨道数目相同 p能级含有3个原子轨道 4 电子排布式 22ti 1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理 提示 对于22ti来说 3p能级共有3个轨道 最多可以排6个电子 如果排10个电子 则违反了泡利原理 5 2s和3s轨道形状均为球形对称 能量也相同 提示 2s和3s轨道能量不同 3s轨道能量高于2s 6 磷原子的基态电子排布图为 提示 违反洪特规则 正确写法为 方法点拨 1 核外电子排布规律 1 遵守三大基本原理 能量最低原理 泡利原理 洪特规则 2 能级交错现象 核外电子的能量并不是完全按能层序数的增加而升高 不同能层的能级之间的能量高低有交错现象 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 3 洪特规则特例 当能量相同的原子轨道在全满 p6 d10 f14 半满 p3 d5 f7 和全空 p0 d0 f0 状态时 体系的能量最低 如24cr的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1 而不是1s22s22p63s23p63d44s2 2 核外 价 电子排布的表示方法 基础小题快练 1 2017 襄阳模拟 下列有关化学用语正确的是 a 某元素基态原子的电子排布图为b nh4cl电子式为c ca2 基态电子排布式为1s22s22p63s23p6d 羟基丙酸 乳酸 的比例模型为 解析 选c 在原子的电子排布图中 该元素2p轨道的未成对电子自旋方向应该相同 正确的电子排布图为 故a错误 氯化铵为离子化合物 正确的电子式为 故b错误 钙离子的核外电子总数为18 根据构造原理 ca2 基态电 子排布式为1s22s22p63s23p6 故c正确 羟基丙酸的结构简式为 羟基应该位于中间碳原子上 为 羟基丙酸 故d错误 2 写出下列元素基态原子的电子排布式 1 29cu 2 32ge 解析 1 cu为29号元素 原子核外有29个电子 根据能量最低原理 其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或 ar 3d104s1 2 ge为32号元素 原子核外有32个电子 根据能量最低原理 其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或 ar 3d104s24p2 答案 1 1s22s22p63s23p63d104s1 或 ar 3d104s1 2 1s22s22p63s23p63d104s24p2 或 ar 3d104s24p2 高考模拟预测 1 1 2016 浙江高考 基态p原子外围电子的轨道表示式为 2 2016 全国卷 镍元素基态原子的电子排布式为 3d能级上的未成对电子数为 3 2015 浙江高考 cu2 的电子排布式是 4 2014 全国卷 基态铁原子有 个未成对电子 fe3 的电子排布式为 可用硫氰化钾检验fe3 形成配合物的颜色为 5 2014 上海高考 氮元素原子最外层电子排布的轨道表示式是 解析 1 磷 p 是15号元素 位于元素周期表第3周期第 a族 因此其外围电子的轨道表示式为 2 镍是28号元素 位于第4周期第 族 根据核外电子排布规则 其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或 ar 3d84s2 3d能级有5个轨道 先占满5个自旋状态相同的电子 再分别占据三个轨道 电子自旋状态相反 所以未成对的电子数为2 3 cu是29号元素 基态铜原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或 ar 3d104s1 铜原子失去最外层1个电子和次外层1个电子得到cu2 其电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或 ar 3d9 4 26号元素铁的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或 ar 3d64s2 由此可知基态铁原子的3d轨道上有4个未成对电子 当铁原子失去4s轨道上的两个电子和3d轨道上的一个电 子时形成fe3 因此fe3 的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或 ar 3d5 fe3 遇硫氰酸根离子变成红色 5 氮原子核外有7个电子 最外层上有5个电子 2s和2p轨道上分别有2 3个电子 答案 1 2 1s22s22p63s23p63d84s2 或 ar 3d84s2 2 3 1s22s22p63s23p63d9 或 ar 3d9 4 41s22s22p63s23p63d5 或 ar 3d5 红色 5 2 2017 株洲模拟 原子序数依次增大的短周期元素a b c d和e中 a的最外层电子数为其周期数的二倍 b和d的a2b型氢化物均为v形分子 c的 1价离子比e的 1价离子少8个电子 回答下列问题 世纪金榜导学号30682192 1 元素a的电子排布图为 元素e的电子排布式为 c的离子结构示意图为 2 由这些元素形成的双原子化合物分子的名称为 3 由这些元素形成的三原子分子中 分子的空间结构属于直线形的是 4 这些元素形成的ab型化合物中 其晶体类型属于离子晶体的是 属于分子晶体的是 每空任填一种化学式 并用电子式表示其离子晶体的形成过程 5 元素c和e形成的一种化合物的水溶液可用于工业上制e的单质 该反应的化学方程式为 解析 原子序数依次增大的短周期元素a b c d和e中 a的最外层电子数为其周期数的二倍 则a有2个电子层 最外层电子数为4 故a为碳元素 b和d的a2b型氢化物均为v形分子 b为氧元素 d为硫元素 c的 1价离子比e的 1价离子少8个电子 c为钠元素 e为氯元素 1 元素a为碳元素 电子排布图为 元素e为cl 电子排布式为1s22s22p63s23p5或 ne 3s23p5 c的离子为na 离子结构示意图为 2 由这些元素形成的双原子化合物分子有一氧化碳 3 由上述元素组成的三原子分子中 分子的空间结构属于直线形的是co2 cs2 4 这些元素形成的ab型化合物中 其晶体类型属于离子晶体的是nacl 属于分子晶体的是co 用电子式表示nacl离子晶体的形成过程 5 元素c和e形成的化合物为nacl nacl的水溶液可用于工业上制氯气 该反应的化学方程式为2nacl 2h2o2naoh h2 cl2 答案 1 1s22s22p63s23p5 或 ne 3s23p5 2 一氧化碳 3 co2cs2 4 naclco 5 2nacl 2h2o2naoh h2 cl2 加固训练 1 氧离子中电子的运动状态有 a 3种b 8种c 10种d 12种 解析 选c 氧离子核外有10个电子 离子核外没有两个运动状态完全相同的电子 有几个电子就有几种运动状态 所以有10种不同运动状态的电子 2 2017 广州模拟 下列变化需要吸收能量的是 a 1s22s22p63s1 1s22s22p6b 3s23p5 3s23p6c 2px22py12pz1 2px12py12pz2d 2h h h 解析 选a 原子失去电子需要吸收能量 故a正确 活泼非金属原子得到电子后把不稳定结构变成稳定结构 能量降低 所以放出能量 故b错误 由于电子的跃迁发生在能量相同的能级中 故无能量变化 故c错误 化学键断裂需要吸收能量 形成化学键需要放出能量 故d错误 考点二原子结构与元素性质 核心自主排查 1 原子结构与元素周期表 1 原子结构与周期表的关系 完成下列表格 ne 3s1 18 1s22s22p63s23p6 ar 4s1 36 1s22s22p63s23p63d104s24p6 2 每族元素的价电子排布特点 主族 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 0族 he 1s2 其他 ns2np6 过渡元素 副族和第 族 n 1 d1 10ns1 2 pd除外 3 元素周期表的分区 周期表的分区 各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点 ns1 2 ns2np1 6 元素的分布 非金属在元素周期表中主要集中在右上角三角区内 处于非金属三角区与金属接近的边缘的元素常被称为 或 半金属 准金属 2 元素周期律 1 电离能 电负性 第一电离能 气态电中性基态原子 一个电子转化为气态基态正离子所需的最低能量 电负性 用来描述不同元素的原子对键合电子 的大小 失去 吸引 力 2 原子结构与元素性质的递变规律 相同 逐渐增多 相 同 递增 逐渐减小 逐渐增大 1 7 4 1 主族序 数 主族序数 8 逐渐 增强 逐渐 减弱 逐渐减 弱 逐渐增 强 增大的趋势 逐渐减小 逐渐增大 逐渐减小 逐渐减弱 逐渐增强 逐渐增强 逐渐减弱 3 对角线规则 在元素周期表中 某些主族元素与 的主族元素的有些性质是相似的 如 右下方 思维诊断 正确的打 错误的打 1 b和n相比 电负性较大的是n 提示 同周期元素从左往右元素的电负性增强 因此n的电负性大于b 2 c n o f四种元素第一电离能从大到小的顺序是n o f c 提示 同一周期第一电离能总体呈增大趋势 但氮原子的p轨道为半充满状态 比较稳定 所以四种元素第一电离能从大到小的顺序是f n o c 3 正三价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于 族 提示 由离子的电子排布式可推出原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2 为过渡元素铁 位于 族 4 价电子排布式为4s24p3的元素位于第4周期 a族 是p区元素 提示 价电子排布式为4s24p3 说明最外电子层为第四层 因此属于第4周期元素 最外层电子数为2 3 5 为第 a族元素 属于p区元素 5 s区元素全部是金属元素 提示 s区的氢元素为非金属元素 6 元素的电负性越大 非金属性越强 第一电离能也越大 提示 元素的电负性和第一电离能的变化规律并不是完全相同 同一周期第一电离能总体呈增大趋势 但第 a a族元素由于最外层原子轨道处于全空或半充满状态 比较稳定 因此第一电离能较大 方法点拨 1 原子结构和元素在周期表中的位置互推的依据 能层数 周期序数 主族元素的最外层电子数 族序数 主族元素的最高正价 o f除外 族序数 8 最低负价 2 金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致 故不能根据金属活动性顺序判断电离能的大小 3 共价化合物中 两种元素电负性差值越大 它们形成共价键的极性就越强 4 同周期元素 从左到右 非金属性逐渐增强 电负性越来越大 第一电离能总体呈增大趋势 高考命题探究 模拟母题示例1 电离能及其应用 1 2017 唐山模拟 元素周期表中电负性最大的元素是 次之的是 第一电离能最大的是 第一电离能最小的短周期元素是 2 2017 泰安模拟 某短周期元素r的各级电离能数据 用i1 i2 表示 单位为kj mol 1 如下表所示 下列关于元素r的判断中一定正确的是 a r的最高正价为 3价b r元素位于元素周期表中第 a族c r元素的原子最外层共有4个电子d r元素基态原子的电子排布式为1s22s2 解析 1 元素电负性与其非金属性的递变规律一致 故电负性最大的元素是f 次之的是o 稀有气体原子难失去电子 结合同一族从上至下原子失电子能力增强 可知he的第一电离能最大 短周期元素中na失电子能力最强 第一电离能最小 2 从r元素的各级电离能可以看出 i2与i3差别很大 因此该元素原子最外层有2个电子 c错误 为第 a族元素 b正确 最高正价为 2价 a错误 可能为be或mg d错误 答案 1 fohena 2 b 探究归纳总结 电离能的应用规律 1 判断元素金属性的强弱 电离能越小 金属越容易失去电子 金属性越强 反之越弱 2 判断元素的化合价 i1 i2 表示各级电离能 如果某元素的in 1 in 则该元素的常见化合价为 n 如钠元素i2 i1 所以钠元素的化合价为 1 3 判断核外电子的分层排布情况 多电子原子中 元素的各级电离能逐级增大 有一定的规律性 当电离能的变化出现突变时 电子层数就可能发生变化 4 反映元素原子的核外电子排布特点 同周期元素从左向右 元素的第一电离能并不是逐渐增大的 当元素的最外层原子轨道处于全空 半充满和全充满状态时 第一电离能就会反常得大 模拟母题示例2 电负性及其应用 2017 芜湖模拟 一般认为 如果两个成键原子间的电负性差值大于1 7 原子之间通常形成离子键 如果两个成键原子间的电负性差值小于1 7 通常形成共价键 下表是某些元素的电负性值 世纪金榜导学号30682193 1 根据对角线规则 be al的最高价氧化物对应水化物的性质相似 它们都具有 性 其中be oh 2显示这种性质的离子方程式是 2 通过分析电负性值的变化规律 确定mg的电负性值的最小范围为 3 请归纳元素的电负性和金属性 非金属性的关系是 4 从电负性角度 判断alcl3是离子化合物还是共价化合物 说出理由并写出判断的方法 解析 1 根据对角线规则 al oh 3与be oh 2的性质相似 be oh 2应具有两性 根据al oh 3 naoh naalo2 2h2o al oh 3 3hcl alcl3 3h2o可以类似地写出be oh 2与酸 碱反应的离子方程式 2 根据电负性的递变规律 同周期元素 从左到右电负性逐渐增大 同主族元素从上到下电负性逐渐减小可知 在同周期中电负性namg ca 最小范围应为0 9 1 5 3 因电负性可以用来衡量原子吸引电子能力的大小 所以电负性越大 原子吸引电子的能力越强 非金属性越强 反之金属性越强 4 alcl3中al与cl的电负性差值为1 5 根据信息 电负性差值若小于1 7 则形成共价键 所以alcl3为共价化合物 离子化合物在熔融状态下以离子形式存在 可以导电 但共价化合物不能导电 答案 1 两be oh 2 2h be2 2h2o be oh 2 2oh 2h2o 2 0 9 1 5 3 非金属性越强 电负性越大 金属性越强 电负性越小 4 al和cl的电负性差值为1 5 1 7 所以形成共价键 为共价化合物 将氯化铝加热到熔融态 进行导电性实验 如果不导电 说明是共价化合物 模拟母题变式 1 根据铝及其化合物的性质分析becl2与na2beo2溶液的酸碱性 若把这两种溶液混合会有什么现象 写出反应的化学方程式 提示 becl2溶液水解显酸性 na2beo2溶液水解显碱性 二者混合会有白色沉淀生成 反应的化学方程式为2h2o becl2 na2beo2 2nacl 2be oh 2 2 从电负性角度 判断bef2和becl2是离子化合物还是共价化合物 提示 bef2为离子化合物 becl2为共价化合物 bef2中be与f的电负性差值为2 5 根据信息 电负性差值若大于1 7 则形成离子键 所以bef2为离子化合物 becl2中be与cl的电负性差值为1 5 根据信息 电负性差值若小于1 7 则形成共价键 所以becl2为共价化合物 探究归纳总结 电负性的应用规律 高考模拟预测 1 1 2015 安徽高考节选 c n o al si cu是常见的六种元素 世纪金榜导学号30682194 si位于元素周期表第 周期第 族 n的基态原子核外电子排布式为 cu的基态原子最外层有 个电子 用 或 填空 2 2016 海南高考节选 cl元素基态原子的核外电子排布式为 其同周期元素中 第一电离能最大的是 写元素符号 cl元素的含氧酸中 酸性最强的是 写化学式 该酸根离子的立体构型为 3 2016 浙江高考节选 与氮 n 相比 第一电离能p n 填 或 解析 1 si是14号元素 位于元素周期表的第3周期 a族 n的核电荷数为7 其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p3 cu的4s轨道有1个电子 同周期由左向右元素原子半径逐渐减小 即原子半径al si 同周期元素的电负性由左向右逐渐增大 则电负性 n o c c键的键长比si si键短 则c c键比si si键牢固 金刚石的熔点大于硅 组成与结构相似的物质 相对分子质量大的分子间作用力大 沸点高 即ch4 sih4 2 氯元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5 同周期元素中 从左到右第一电离能有逐渐增大的趋势 第3周期中第一电离能最大的是ar 氯元素的含氧酸中 酸性最强的是hclo4 根据价层电子对互斥模型分析中心原子没有孤电子对 立体构型为正四面体 3 n和p位于同一主族 从上到下元素的第一电离能逐渐减小 因此第一电离能p 2 1s22s22p63s23p5arhclo4正四面体 3 2 氮化钛 ti3n4 为金黄色晶体 由于具有令人满意的仿金效果 越来越多地成为黄金的代替品 以ticl4为原料 经过一系列反应 如图1所示 可以制得ti3n4和tio2 图1中的m是短周期金属元素 m的部分电离能如下表 1 m是 填元素符号 其基态原子电子排布图为 2 基态ti3 中未成对电子数有 个 ti的基态原子外围电子排布式为 3 纳米tio2是一种应用广泛的催化剂 纳米tio2催化的一个实例如图2所示 化合物甲的分子式中存在2对自旋状态相反电子的元素是 化合物乙中采取sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为 4 图1中涉及的短周期元素 未成对电子数最多的是 元素 填元素名称 解析 1 m是短周期金属元素 m的第三电离能剧增 则处于 a族 能与ticl4反应置换出ti 则m为mg mg的基态原子电子排布图为 2 ti为22号元素 原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2 失去4s能级2个电子 3d能级1个电子形成ti3 基态ti3 核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d1 3d能级1个电子为未成对电子 3 化合物甲含有的元素为c h o三种元素 其中h核外只有1个电子 c的核外有6个电子 其中1s和2s轨道存在自旋状态相反的电子 2p轨道的2个电子自旋状态相同 o核外有8个电子 其中1s和2s轨道存在自旋状态相反的电子 2p上还有1对自旋状态相反的电子 因此只有c满足题意 乙中采取sp3杂化的原子有c n o 同一周期元素中 元素电负性随着原子序数增加而逐渐增大 所以它们的电负性关系为o n c 4 图1中涉及的短周期元素有h n o mg cl五种元素 其中氮原子2p轨