课时41原子结构与性质

1、课时 41原子结构与性质【课时导航】课时 41 原子结构与性质【课时导航】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(136号) 原子核外电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。复习目2.了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。标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。4. 了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。知识网络问题思问题 1：价电子构型相同的原子一定属于同一族的元素吗?考问题 2：根据电离能和电负性能否判断元素的金属性和非金属性强弱?【课前自测】1. 请完成下列相关的核外电子排布式：(1)(2015福建卷 )CH4和CO2所含

2、的三种元素电负性从小到大的顺序为。基态 Ni 原 子的电子 排布式 为，该元素位于元素周期表的族。(2)(2015上海卷 )Mg原子核外电子排布式为；Ca原子最外层电子的能量( 填“低于”、“高于”或“等于”)Mg原子最外层电子的能量。(3)(2015四川卷 )Si 基态原子的电子排布式是。(4)(2015安徽卷 )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。(5)(2015江苏卷 )Cr 3+基态核外电子排布式为。2. (2016 各地模拟组合 )(1)钠、镁、铝三种元素中第一电离能最大的是( 填元素名称 ) 。(2)某 +2价阳离子核外电子排布式为 Ar3d 5，该金属的

3、元素符号为。(3)基态硅原子的价电子排布式为。(4)与镁和硅都相邻的元素是铝，则3种元素的第一电离能从大到小的顺序为( 用元素符号表示 ) 。3. (2015 石家庄一模 )a 、b、c、d、e均为周期表前四周期元素，原子序数依次增大，相关信息如下表所示。a 原子核外电子分占 3个不同能级，且每个能级上排布的电子数相同 b 基态原子的 p轨道电子数比 s轨道电子数少 1c 在周期表所列元素中电负性最大 d 位于周期表中第 4纵行e 基态原子 M层全充满， N层只有一个电子(1)按顺序，写出a、b、c、d、号：、。(2)d 属于区的元素，其基态原子的价电子排布图为(3)b 与其同周期相邻元素第一

4、电离能由大到小的顺序为表示)。e的元素符。( 用元素符号4. (2013 浙江卷 )N、Al 、Si 、 Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：电离能I 1I 2I 3I 4,I n /kJ mol -157812 74511 578,817则该元素是( 填写元素符号 ) 。【自主学习】考点 1：核外电子的运动状态与核外电子排布规律【基础梳理】1. 原子核外电子的运动特征将多电子原子的核外电子按能量的差异分成不同的；各能层 (n)最多容纳的电子数为。对于同一能层里能量不同的电子，将其分成不同的；能级类型的种类数与能层数相对应。同一个原子中，离核越近，n越小的电子能量；同一能层里，能级的能

5、量按的顺序升高，即 E(s)E(p)E(d)E(4s) 、 E(4d)E(5s) 、 E(5d)E(6s) 、 E(6d)E(7s) 、 E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等。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。5. 能量最低原理现代物质结构理论原理证实，原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称。处于最低能量的原子叫做原子。原子核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于最低状态。即在基态原子里，电子优先排布在能量的能级里，然后排布在能量逐渐的能级里。6. 泡利原理每个原子轨道里最多只能容纳2个自

6、旋方向的电子。7. 洪特规则当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，而且自旋方向。 ( 注意：全空、半充满或全充满状态能量最低、最稳定)8. 原子光谱不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同颜色的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的，总称原子光谱。【举题说法】【例题 1】(2015 各地模拟组合 ) 请完成下列填空：(1)Cu +基态核外电子排布式为。2+。(2) 基态 Mn 的电子排布式可表示为(3)Ga 与 B同主族， Ga的基态原子核外电子排布式为。(4)Zn元素属于区元素，其基态原子的电子排布式为。【答案】 (1)1s 22s2 2p63s23p63d10( 或 Ar

7、3d 10)(2)1s 22s22p63s23p63d5 ( 或 Ar3d5)(3)1s 22s22p63s23p63d104s2 4p1( 或 Ar3d104s24p1)(4)ds1s22s2 2p63s23p63d104s2【解析】(1)Cu 的原子序数为 29，根据构造原理书写 Cu+基态核外电子排布式102262610。(2)Mn的原子序数为 25，根据构造原理书写基态为 Ar3d 或 1s 2s2p3s 3p 3d2+226265Ar3d5。(4)Zn 位于元素周期表的 B族，Mn 的电子排布式为1s2s 2p 3s 3p 3d 或属于 ds区。【变式 1】(2016 各地模拟组合

8、) 请完成下列相关的核外电子排布式：(1)基态砷原子的电子排布式为。(2)铟与镓同是 A族元素，写出铟基态原子的电子排布式：。(3)Cu 属于区元素，基态 Cu+核外价电子排布式为。【核心突破】1.最易失去的电子的能量相对较高，但不一定是最高的，如Fe失去电子时是先失去能量较高的 4s电子，然后才失去能量最高的3d电子。2. 能量越低的电子在离核越近的区域运动，能量较高的电子在离核较远的区域运动。3. 电子排布式的书写：要依据构造原理来完成；对于副族元素要注意能级交错；要注意“价电子排布”、“特征电子构型”、“最外层电子排布”的区别；关注原子电子排布式与离子电子排布式的区别。4. 电子排布式的

9、几个特例。 Cr：Ar3d 5 4s1、 Cu： Ar3d 104s1 、Fe2+： Ar3d 6 。5. 核外电子排布出现 1个未成对电子、 2个未成对电子、 3个未成对电子时，可用轨道表示式来分析。考点 2：原子的性质【基础梳理】1. 电离能(1) 气态原子或离子叫做电离能，单位为。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的最低能量称为。(2) 根据电离能的定义可知，电离能越小，表示在气态时该原子；反之，电离能越大，表示在气态时该原子 。同一周期从左到右，元素的第一电离能总体上具有 的趋势 ( 一定要注意例外情况 ) ，同一主族从上到下，元素的第一电离能。2. 电负性(1)叫

10、做键合电子；我们用电负性描述。在不同元素形成的化合物中，电负性大的元素显负价，电负性小的元素显正价。电负性越大，元素的非金属性越强，反之越弱。(2) 变化规律：在元素周期表中，同周期从左到右元素的电负性逐渐，同主族从上到下元素的电负性逐渐(3) 金属元素的电负性越小，金属元素越非金属元素越。；非金属元素的电负性越大，3.原子半径元素周期表中，同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐素从上到下，原子半径逐渐。；同主族元4. 原子结构与元素周期表(1)s 区：特征电子排布 ns12，均为主族元素，其价电子数 =。(2)p 区：特征电子排布2162ns np (He： 1s 除外 ) ，包括 AA族、

11、0族，其中主族元素的价电子数 =，0族元素的价电子数为 8(He为2) 。(3)d 区：特征电子排布(n-1)d1912。ns，均为金属元素，其价电子数 =(4)ds 区 ：特征电子排布 (n-1)d10ns12 ，均为 金属 元素 ，其最外层电子数=。【举题说法】 电离能与电负性 【例题 2】 尿素是一种重要的工业原料，在160分解制备异氰酸和氨气，化学方程式为 CO(NH)2HCNO+NH。完成下列各题：23(1) 在上述反应所涉及的各元素中，原子半径最大的元素是。(2) 在上述物质中有三种元素处于同周期，完成下列填空：气态氢化物稳定性由大到小顺序是。元素的第一电离能由大到小顺序是。元素的

12、电负性由大到小顺序是。(3) 氰酸有两种结构，一种分子内含有三键N，称为氰酸，另一种分子内不含三键，称为异氰酸。则异氰酸分子中碳元素的化合价是。【答案】(1)C(2) H2ONH3CH4NOC ONC (3)+4【解析】(1) 电子层数越多，原子半径越大，同周期自左向右原子半径减小，碳、氢、氮、氧中，碳的原子半径最大。(2) 碳、氮、氧位于同一周期，碳、氮、氧非金属性逐渐增强，气态氢化物稳定性逐渐增大，电负性逐渐增大，由于N原子结构中 p轨道为半充满结构，比较稳定，所以第一电离能大小为COB、NO，第 3周期的 MgAl、 PS等。2. 掌握用第一电离能、第二电离能、第三电离能等逐级电离能判断

13、相应的元素，若第一电离能与第二电离能相差很大，则该元素的价电子为1个，若第一、第二电离能相差不大，但第二电离能与第三电离能相差较大，则该元素的价电子为2个，以此类推。3. 电负性的大小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 ，而位于非金属三角区边界的“类金属”的电负性则在 1.8 左右。一般来说电负性越小，金属性越强；电负性越大，非金属性越强。两元素电负性差值大于 1.7 的一般形成的是离子键，两元素电负性差值小于 1.7 的一般形成的是共价键。【随堂检测】1. 书写下列原子或离子基态时的电子排布式。电子排布电子排布微粒微粒电

14、子排布式微粒式式Fe原子Cu+Cu2+Cr原子2+2+FeMn3+3+Ni 原子CrFe2. 下列各组元素，按原子半径依次减小、元素第一电离能逐渐升高的顺序排列的是 ()A. K 、Na、LiB. Al、Mg、NaC. N、O、CD. Cl、S、P3. 已知元素的电负性也是元素的一种基本性质。下面给出14种元素的电负性：元素AlBBeCClFLiMgNNaOPS Si电负1.2.1.2.2.4.1.1.3.0.3.2.2.1.7性5055800209515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

15、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 ?MgN ：、BeCl ：、 AlCl3、SiC：。3224. (2013 福建卷 ) 依据第 2周期元素第一电离能的变化规律，参照下图中 B、F元素的位置，用小黑点标出 C、N、O三种元素的相对位置。【参考答案】【参考答案】问题思考问题 1 价电子构型相同的原子不一定属于同一族的元素，如 1s2(He) 和 2s2(Be) 不是同一族。问题 2都是元素的性质，基本能判断。电负性的概念，用来表示两个不同原子形成化学键时吸引电子能力的相对强弱，是元素的原子在分子中吸引共用电子的能力。非金属元素的电负性越大，非金属元素

16、越活泼，金属元素的电负性越小，金属元素越活泼。一般认为，电负性大于1.8 的是非金属元素，小于 1.8 的是金属元素，在 1.8 左右的元素既有金属性又有非金属性。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小能量叫做第一电离能。同一周期主族元素从左到右作用到最外层电子上的有效核电荷逐渐增大，电离能呈增大趋势，表示元素原子越来越难失去电子。由碱金属元素，其电离能最小，到稀有气体由于具有稳定的电子层结构，其电离能最大。故同周期元素从强金属性逐渐变到非金属性，直至强非金属性。但需要考虑例外情况，周期表中同周期的 A族元素的第一电离能大于 A族元素的第一电离能，元素非金属性是同周期的

17、A族元素的非金属性小于 A族元素的非金属性。基础梳理【考点 1】1.能层2n2能级越低s、p、d、f,2. 概率密度3.球哑铃px、py、pz574. 交错5. 能量最低原理 基态 最低 升高6. 相反7. 相同8. 吸收光或发射光的波长和频率【考点 2】1. (1)失去一个电子所需的最低能量kJ mol -1第一电离能(2)越容易失去电子越难失去电子增大逐渐减小2. (1) 原子中用于形成化学键的电子不同元素的原子对键合电子吸引力的大小(2) 增大减小(3) 活泼活泼3. 减小 增大4. (1)主族序数(2) 主族序数(3) 副族序数(4) 副族序数趁热打铁，事半功倍。请同学们及时完成配套检

18、测与评估中的练习。【课后检测】专题十物质结构与性质(选考 )课时 41原子结构与性质1. 现有短周期元素 A、 B、 C、 D、 E五种元素，原子序数依次增大， A是元素周期表中所有元素中原子半径最小的； B、 C同周期且原子的最外层分别有 4个、 6个电子；D元素的简单离子是本周期元素的简单离子中半径最小的；E原子 M层中 p电子数比 s电子数多 2个。请按要求回答下列问题：(1) B 元素基态原子的电子排布式为。(2)元素 E含有个能层，能级分别为。(3)写出D元素最高价氧化物对应水化物的酸式电离方程式：。(4)写出D、E形成的化合物与水反应的化学方程式：。2. 合成氨是人类科学技术上的一

19、项重大突破，工业合成氨生产中常用铁触媒作催化剂。(1)请写出 Fe元素的基态原子核外电子排布式：。(2) 合成氨工业中，原料气 (N2、H2及少量 CO、 NH3的混合气 ) 中C、N、O三种元素的第一电离能由小到大的顺序为。(3) (2013 新课标卷 ) 在Fe、 Ni 、F、K四种元素中第一电离能最小的是，电负性最大的是。3. (2015 郑州第二次质测 )(1) 硼(B) 及其化合物在化学中有重要的地位。 Ga与B同主族， Ga的基态原子核外电子排布式为， B、 C、 O三元素的第一电离能由大到小的顺序是。(2)第一电离能介于 B、N之间的第 2周期元素有种。(3)对多电子原子的核外电

20、子，按能量的差异将其分成不同的能层n，各能层最多容纳的电子数为 。对于同一能层里能量不同的电子，将其分成不同的能级；能级类型的种类数与能层数相对应；同一能层里，能级的能量按 s、p、d、f 的顺序升高，即 E( )E( )E( )”或“ ”，下同 )I 1(B) ， I 1(B)I 1(He) 。(2) 通常 A元素的化合价是，对 A元素呈现这种价态进行解释。用原子结构的观点进行解释：。用电离能的观点进行解释：。写出 D跟水反应的离子方程式：。【课后检测答案】专题十物质结构与性质(选考 )课时 41原子结构与性质1. (1) 1s22s22p2(2) 3 1s、 2s、2p、 3s、3p(3)

21、 Al(OH) 3 Al O2- +H+H2O(4) Al2S3 +6H2O2Al(OH) 3+3H2S【解析】依次推出 A、B、C、D、E分别为 H、 C、 O、Al 、S，根据题意可得出各项答案。2. (1) Ar3d64s2 ( 或 1s22s22p63s23p63d6 4s2)(2) CON(3) K F【解析】(1)铁的原子序数为 26，根据构造原理书写 Fe基态核外电子排布式为Ar3d 64s2或 1s22s2 2p63s23p63d64s2。(2)由于 N原子结构中 p轨道为半充满结构，比较稳定，所以第一电离能大小为COCB(2)3(3)2n 2spdf【解析】(1) Ga 与B

22、同主族，位于第 4周期 A族，所以其基态电子排布式为226261021或1s 2s 2p 3s3p 3d 4s 4pAr3d104s24p1 。第一电离能的大小和元素原子的非金属性有关，一般情况下，非金属性越强，第一电离能越大，当然，也要注意全充满和半充满的特殊情况，所以B、C、O三元素的第一电离能由大到小的顺序是OCB。 (2)因 N的 2p轨道处于半充满的稳定状态，因此 N的第一电离能反常大于 O，Be的2s轨道处于全满的稳定结构，其第一电离能大于 B，因此第一电离能介于B、 N间的第 2周期元素有 Be、C、O三种元素。4. (1) KOH 、KClO、KClO3、HClO、HClO3等

23、(2) 2H 2O2H+O2、2K+2HO2KOH+H(3) 焰色 AgNO3 稀硝酸(4) Ar对太阳光进行光谱分析5. (1) 1s2262652s 2p 3s 3p 3d (2) NH 3CH (3) NOC46. (1)(2) 1s 22s22p63s2 3p63d9 ( 或 Ar3d 9)(3) NOS(4) AsSeGeGa(5) FON(6) NCH【解析】(1) 铬原子的价电子排布为51。3d 4s，价电子排布图为(2) Cu 元素为 29号元素，原子核外有 29个电子， Cu2+核外有 27个电子， Cu2+基态的电子排布式可表示为 1s22s22p63s23p63d9 或

24、Ar3d 9。(3) N 原子结构中 2p轨道为半充满结构，比较稳定，第一电离能大于同周期相邻元素，同主族元素自上而下第一电离能逐渐减小，故第一电离能： NOS。(4) 同周期元素自左而右第一电离能总体呈增大趋势，但 As原子中 4p轨道为半充满结构，比较稳定，第一电离能大于相邻元素，故第一电离能： AsSeGeGa。(5) 同周期元素自左而右电负性逐渐增大。7. (1) H28(2) ClSiAl(3) O(4) 14【解析】原子核内无中子的元素是氢元素；原子核外s亚层电子总数与p亚层电子总数相等的是 1s22s2 2p4( 氧元素 ) ；元素的离子半径在该周期中最小的是Al 3+；原子核外

25、 s亚层电子总数比 p亚层电子总数少 2的是 1s22s22p63s2 3p2( 硅元素 ) ；最外层电子数比次外层电子数少 1是1s22s2 2p63s23p5( 氯元素 ) 。8. (1) +21s22s2 2p63s23p2(2) 54(3) MgAlSiO氧(4) FO【解析】(1)根据氧元素-2 价、硅元素+4价，铁橄榄石Fe2SiO4中铁元素化合价为 +2价。 (2) 硅元素原子核外电子排布式为 1s2 2s 22p63s23p2，所以硅元素的原子核外共有 5种不同能级的电子，最外层共有 4种不同运动状态的电子。 (3) 属于短周期元素的是 Mg、Al 、Si 、O，原子半径大小顺

26、序是 MgAlSiO；单质晶体只有氧气晶体微粒间存在两种相互作用：分子间作用力和共价键。 (4) 某元素与氧元素组成的化合物中氧元素显 +2价，说明电负性比氧元素更强，只有 F元素。9. (1) 1s22s22p63s23p63d6 4s2(2) sp 3(3) 电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光 ( 子) 的形式释放能量(4) Mn 2+的3d轨道电子排布为半充满状态，比较稳定(5) 2 (6) Al【解析】3。(2) d 为N元素， a为H元素，二者形成的 NH中N原子的杂化形式为 sp3(3) h 为Mg元素， Mg单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，电子从能量较高的轨道跃迁到

27、能量较低的轨道时，以光( 子) 的形式释放能量。(4) o 元素为 Mn，其基态原子22626522+226265，电子排布式为 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s，Mn 的基态离子电子排布式为 1s 2s 2p 3s 3p 3d其 3d能级为半充满结构，相对比较稳定，当其失去第3个电子时比较困难； p元素为Fe，而 Fe2+的基态离子电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，其 3d能级再失去一个电子即为半充满结构，形成相对比较稳定的结构，故其失去第3个电子比较容易。 (5)第3周期 8种元素分别为钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩，其单质中钠、镁、铝形成金属晶体，熔点依次升高；硅

28、形成原子晶体；磷、硫、氯、氩形成分子晶体，且常温下磷、硫为固体，氯气、氩为气体，8种元素熔点最低的为氩，其次为氯，其中电负性最大的为氯。 (6) 由图可知，该元素的电离能 I 4 远大于 I 3 ，故为A族元素，周期表中所列的 A族元素 i 属于第 3周期，应为 Al 。10. (1) 42(2)小H2O(3)(4) 丙烷 ( 或正丁烷或 2， 2- 二甲基丁烷 )O- -HC3+CH3COOHCH3COO+CO2+H2O【解析】由题中信息可推知X、Y、Z、W分别为 C、O、 Na、Fe。(1)Fe 的基态原子价电子排布式为 3d64s2 ，最外层有 2个电子。 (2) 同周期元素从左到右，电负性逐渐增大