2013届化学课件_学案_原子结构与性质.ppt

1、一、原子结构与核外电子排布 1.能层与能级 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：,原子结构与性质,2.构造原理 绝大多数元素的原子核外电子的排布遵循如下图 所示的排布顺序， 人们把它称为构造原理。,说明：(1)从图中可以看出，不同能层的能级有交错现象， 如E(3d)E(4s)、E(4d)E(5s)、E(5d

2、)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.基态原子核外电子排布式书写应遵循的规律 基态原子核外电子排布式的书写要考虑能量最低原理、 泡利不相容原理、洪特规则等多方面因素。,“能量相同的原子轨道在全满 (如p6，d10)、半满(如p3，d5)和全空(p0，d0)状态时， 体系的能量最低”，这一点违反了洪特规则， 可看成是洪特规则的特例。 如：24Cr的电子排布式： 1s22s22p63s23p63d54s1(3d5、4s1均为半充满状态)；

3、29Cu的电子排布式： 1s22s22p63s23p63d104s1(3d10为全充满状态，4s1为半充满状态)。,注意： (1)电子在跃迁时， 从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时， 将释放能量，相反则吸收能量。 (2)电子跃迁的应用：因为每种原子的原子光谱是特定的， 所以用电子的跃迁可以判断元素的存在， 如应用焰色反应来判断元素的种类就是电子跃迁的应用。,4.电子云和原子轨道 原子核外电子运动的特点是运动空间极小、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1s2s3s4s。2px、3px、4px 相比较， 原子

4、轨道半径大小顺序是2px3px4px。 下面是部分原子轨道图：,二、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个能级组， 前6个周期对应的元素种数分别为2、8、8、18、18、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：AA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

5、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(稀有气体元素除外) 从左到右原子半径逐渐减小， 同主族元素从上到下原子半径逐渐增大。,(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同一种元素的逐级电离能的大小关系为I1I2I3I4即一个原子的逐级电离能是逐渐增大的。这是因为随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再

6、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。同周期元素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

7、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FH， 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。,表示原子结构的化学用语,1.原子结构示意图 (1)含义：表示原子核外电子分层排布和核电荷数。,(2)举例：硫的原子结构示意图：,4.电子排布图 (1)含义：每个方框代表一个原子轨道， 每个箭头代表一个电子。,2.电子式 (1)含义：表示原子的最外层电子数。 (2)举例：氮原子的电子式

8、 3.电子排布式 (1)含义：用数字在能级符合右上角标明该能级上排布的电子数。 (2)举例：氯原子的电子排布式：1s22s22p63s23p5,(2)举例：氟原子的电子排布图：,聚焦1原子结构及核外电子排布式,【例1】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；,N,解析：(1)A元素基态原子的电子排布图由题意可写成： 可见该元素原子核外有7个电子，为氮元素，其元素符号为N。,【例2】下图为元素周期表前三周期的一部分： 1)X的氢化物的沸点与W的氢化物的沸点比较： (填化学式)， 原因是。,NH3,PH3,NH3可形

9、成氢键，使NH3熔、沸点明显升高,聚焦2元素周期表及位、构、性三者的关系,(2)选出X的基态原子的电子排布图， 另一电子排布图不能作为基态原子的电子排布图 是因为它不符合(填序号)。 A.能量最低原理 B.泡利原理 C.洪特规则,C,(3)以上五种元素中， (填元素符号)元素第一电离能最大。,Ne,【例3】电离能是指气态原子或气态离子失去电子所需要的能量。从中性原子中移去第一个电子所需要的能量为第一电离能(I1)，移去第二个电子所需要的能量为第二电离能(I2)，依此类推。现有5种元素A、B、C、D、E，其中有三种金属元素，一种稀有气体元素，其I1I3分别如下表。,聚焦3元素周期律(电离能、电负

10、性等)及其应用,根据表中数据判断其中的金属元素有， 稀有气体元素有， 最活泼的金属元素是， 显2价的金属元素是。,BCD,E,B,D,【例4】据报道：“来自美国劳伦斯Livermore 国家实验室和俄罗斯杜布纳联合核能协会的科学家宣布， 他们发现了最新的超重元素第118号元素。 依照来自国家实验室的陈述， 在2006年2月和2005年6月通过JINR U400回旋加速器， 研究员观测到第118号元素的衰变过程。 这项成果被发表在2006年10月号的物理评论上。” 根据以上信息解答下列问题：,聚焦4以新科技为素材考查原子结构方面的知识,(1)118号元素原子的结构示意图是， 价电子排布是。,7s

11、27p6,(2)118号元素位于元素周期表的第周期、 族。,七,0,(3)下列是关于118号元素性质的叙述， 其中正确的是。 单质在常温常压下是固体 该元素的发现使“不完全周期”变为“完全周期” 单质性质活泼，属于双原子分子,(4)制备118号元素的方法是用钙离子轰击锎(Cf)原子， 使两者的原子核结合，产生118号元素的原子， 那么锎元素的原子序数是。 (5)实验室中制得的118号元素寿命很短， 立刻衰变为116号元素，在1 ms之后， 它立即衰变成第114号元素， 当它衰变为114号元素时，产生的其他原子是。,98,氦原子(2个),解析：根据构造原理和能层能级的知识可得出 该元素的原子结构

12、示意图， 以及价电子排布， 根据得出的原子结构可知该元素属于第七周期的最后一种元素， 即属于稀有气体元素，紧排在氡之下， 所以118号元素性质不活泼， 在常温常压下是气体； 118号元素的发现使第七周期划上了一个句号，,所以不久的将来，第七周期跟第六周期一样应该是属于“长周期”。题目告诉的已知信息是118号元素由钙离子与锎原子的原子核结合而成，所以锎元素的原子核中质子数等于118减去钙原子的质子数，即1182098，故锎元素的原子序数为98。重核衰变时一般释放出粒子，该粒子就是氦原子，即He。,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

13、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：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， 而N层上有2个电子的有多种元素， 如第四周期中Ca、Fe等都符合，化学性质不一定相似。 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A族元素原子可以， 过渡元素原子中也有很多最外层只有1个电子的， 故性质不一定相似。,2.下列电子排布图中， 能正确

14、表示该元素原子的最低能量状态的是(),答案：D,解析：A、B两项不符合洪特规则； C项，原子处于激发态，不是能量最低状态； D项能够表示该元素原子的最低能量状态。,3.主族元素原子失去最外层电子形成阳离子， 主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子。 下列各原子或离子的电子排布式错误的是() A.Ca2：1s22s22p63s23p6B.O2：1s22s22p4 C.Cl：1s22s22p63s23p6 D.Ar：1s22s22p63s23p6,答案：B,解析：氧离子(O2)的核外电子排布式为1s22s22p6， B选项是氧原子(O)的电子排布式。,4.具有下列电子层结构的原子和离子， 其

15、对应的元素一定属于同一周期的是() A.两原子的原子核外全部都是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,解析：氢原子和锂原子都只有s电子，但不在同一周期，A错；2s22p6的离子如果是阳离子的话，对应的元素就和2s22p6的原子对应的元素不在同一周期，B错；虽然M层上的s、p能级都充满电子，且d能级没有电子，但5s上可能有电子或没有电子，C错。,5.已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJm

16、ol1。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1 B.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XCl D.若元素Y处于第三周期，它可与冷水剧烈反应,D,解析：X的第一电离能(I1)显著小于I2、I3等，可知X最外层只有一个电子，故常见化合价为1价，且与Cl元素形成XCl，A、C两项正确；Y元素的I1、I2、I3相差不悬殊，而与I4相差明显，故Y最外层有3个电子，为A族元素，当n3时，Y为Al，与冷水不反应，故B正确，而D错误。,6.下表列出前20号元素中的某些元素性质的一些数据：,试回答下列问题： (1)以上10种元素中，第一电离能最小的是(填编号)。

17、 (2)上述三种元素中的某两种元素形成的化合物中，每一个原子都满足8电子稳定结构的物质可能是(写分子式)。 元素和形成的化合物的化学式为，它是一种重要的结构材料，推测它应是属于晶体。元素原子的价电子排布式是。,PCl3、,原子,3s23p4,CCl4,Si3N4,(3)四种元素的气态氢化物的稳定性，由大到小的顺序是_(填化学式)。 (4)和两元素比较，非金属性较弱的是(填名称)，可以验证你的结论的是下列中的(填序号)。A.气态氢化物的挥发性和稳定性 B.单质分子中的键能 C.两元素的电负性 D.含氧酸的酸性 E.氢化物中XH键的键长(X代表和两元素) F.两单质在自然界的存在形式,HClH2S

18、PH3SiH4,氮元素,C、E,解析：由题意知，10种元素是前20号元素，根据表中数据，我们不难推出S，K，O，Al，C，P，Cl，Na，N，Si。(1)在同一周期中，从第A族到第A族，元素的第一电离能逐渐增大；同一主族中，从上向下，元素的第一电离能逐渐减小；故在10种元素中，第一电离能最小的是K。(2)C、P、Cl中的某两种元素形成的化合物中，PCl3或CCl4分子中的每一个原子都满足8e稳定结构；元素和形成的化合物Si3N4属于原子晶体；S元素原子的价电子排布式是3s23p4。,(3)元素的非金属性越强，形成气态氢化物越稳定，非金属性强弱为ClSPSi，故其氢化物稳定性为HClH2SPH3

19、SiH4。 (4)氧元素和氮元素相比，非金属性较弱的是氮元素，可通过C、E验证。,7.X、Y、Z、Q、E五种元素中，X原子核外的M层中只有两对成对电子，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Z是地壳内含量(质量分数)最高的元素，Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和，E在元素周期表的各元素中电负性最大。请回答下列问题：,(1)X、Y的元素符号依次为、；,S,C,(2)XZ2与YZ2分子的空间构型分别是和， 相同条件下两者在水中的溶解度较大的是 (写分子式)， 理由是_,V形,直线形,SO2,因为CO2是非极性分子，SO2和H2O都是极性分子，根据“相似相溶”原理，SO2在H2O中的溶解度较大,(3)

20、Q的元素符号是，它属于第周期， 它的核外电子排布式为_ 在形成化合物时它的最高化合价为； (4)用氢键表示式写出E的氢化物溶液中存在的所有氢键 。,Cr,四,1s22s22p63s23p63d54s1,FHF、FHO、OHF、OHO,6,解析：本题考查物质结构与性质中电子排布、分子空间结构、物质性质和氢键等知识。 X元素原子核外的M层中只有两对成对电子，可知其第三层为最外层，且有6个电子，则为硫元素；Y的L层有4个电子，为碳元素；地壳中含量最高的元素为氧元素，Z为氧元素；Q核电荷数16824，为铬元素；电负性最大的是F元素，所以E为氟元素。(1)X、Y元素符号分别为S、C。(2)SO2、CO2

21、分子中前者有孤电子对，后者没有，所以前者为V形，后者为直线形，根据“相似相溶”原理，可知SO2的溶解度较大。(3)Q为Cr，由电子层结构可知，其最高化合价为6价。(4)氢键是电负性大、半径较小的原子(如F、O、N)与氢原子之间的一种作用，用“”表示氢键。,8.A、B、C、D、E都是元素周期表中前20号元素，原子序数依次增大，B、C、D同周期，A、D同主族，A、D原子中某p能级均排有5个电子，E和其他元素既不在同周期也不在同主族，B、C、D的最高价氧化物对应的水化物两两混合均能发生反应生成盐和水。根据以上信息，回答下列问题：,(1)A和D的氢化物中，沸点较低的是(填化学式)； A和D的电负性较大

22、的是(填元素符号)； B和C的第一电离能较小的是(填元素符号)； 构成C单质晶体的微粒以键相结合。 (2)写出B、C的最高价氧化物对应的水化物相互反应的离子方程式：_,HCl,F,Na,金属,OHAl(OH)3=AlO2H2O,解析：因“A、D原子中某p能级均排有5个电子”，则可知A、D均为A族元素，分别为F、Cl。“B、C、D的最高价氧化物对应的水化物两两混合均能发生反应生成盐和水”，故B为钠、C为铝。E原子序数最大又与其他元素既不在同周期也不在同主族，则只能是钙。(1)根据元素的种类和元素周期律可解答各小问。(2)B、C的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、Al(OH)3，二者相互反应

23、的离子方程式为：OHAl(OH)3=AlO2H2O。,9.下图是Na、Cu、Si、H、C、N等元素单质的熔点高低的顺序，其中c、d均是热和电的良导体。,(1)请写出上图中d单质对应元素原子的电子排布式_,1s22s22p63s23p63d104s1,(2)单质a、f对应的元素以原子个数比11形成的分子(相同条件下对H2的相对密度为13)中含个 键和个键。,3,2,(3)a与b的元素形成的10电子中性分子X的空间构型为 _ 将X溶于水后的溶液滴入到AgNO3溶液中至过量， 得到络离子的化学式为， 其中X与Ag之间以键结合。,三角锥形,Ag(NH3)2,配位,(4)如图是上述六种元素中的一种元素形

24、成的含氧酸的结构： 请简要说明该物质易溶于水的两个原因PZ_ _,HNO3是极性分子，易溶于极性的水中；HNO3分子中的OH易与水分子形成氢键,解析：由图可知，六种单质依次为H2、N2、Na、Cu、Si、C。(2)单质a、f对应的元素以原子个数比11形成的分子为乙炔，其中的碳碳叁键中含有一个键，两个键，所以乙炔分子中共有3个键和2个键。(3)要注意写络离子的化学式，不能写成整个络合物的化学式。,10.请完成下列各题： (1)前四周期元素中，基态原子中未成对电子数与其所在周期数相同的元素有种。 (2)第A、A族元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与单晶

25、硅相似。Ga原子的电子排布式是 _,5,1s22s22p63s23p63d104s24p1(或Ar 3d104s24p1),11.已知A、B、C、D和E 5种分子含原子的数目依次为1、2、3、4和6，且都含有18个电子。又知B、C和D是由两种元素的原子组成。请回答： (1)组成A分子的原子核外电子排布式是。 (2)若向D的稀溶液中加入少量二氧化锰，有无色气体生成，则D的分子式是，该反应的化学方程式为 _ (3)若将1 mol E在氧气中完全燃烧，只生成1 mol CO2和2 mol H2O，则E的分子式是。,1s22s22p63s23p6,H2O2,2H2O2MnO22H2OO2,CH4O(答

26、CH3OH也可),12.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；,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元素的基态原子的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Ar3d64s2),Cu,1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar

27、3d104s1),13.现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表：,(1)写出元素X的离子结构示意图：。写出元素 Z的气态氢化物的电子式：(用元素符号表示)。,(2)写出Y元素的最高价氧化物对应水化物的电离方程式： _,(3)元素T与氯元素相比，非金属性较强的是(用 元素符号表示)，下列表述中能证明这一事实的是_ a.常温下氯气的颜色比T单质的颜色深 b.T的单质通入NaCl水溶液不能置换出氯气 c.氯与T形成的化合物中氯元素呈正价态,F,c,14.下图是元素周期表的一部分： (1)ah中第一电离能最大的元素名称为。,氖,(2)a、b、c、d、e的单质的熔点由高到低的顺序为(用元素符号填写)。 (3)实验证明，c、g组成的化合物在气态时实际的化学式为c2g6，它是具有配位键的化合物。分子中原子间成键的关系如下所示，请在你认为是配位键的斜线上加上箭头。,CSiAlMgNa,答案：,(3),(4)试根据下表列出的几种常见化学键的键能计算每摩尔e完全燃烧放出的热量：。,990 kJ,15.据中国质量新闻网报道，日前从科技部获悉，我国成功研发出的铯原子喷泉钟，使我国时间频率基准的精度从30万年不差1秒提高到600万年不差1