元素化合价与原子结构的关系

1、元素化合价与原子结构的关系 元素化合价与原子结构的元素化合价与原子结构的 关系关系 元素化合价与原子结构的关系 1 1、铝和盐酸反应的离子方程式、铝和盐酸反应的离子方程式 2 2、铝和、铝和NaOHNaOH溶液反应溶液反应 3 3、AlAl2 2O O3 3和和NaOHNaOH反应反应 4 4、AlAl（OHOH）3 3和和NaOHNaOH反应反应 5 5、电解氧化铝制铝、电解氧化铝制铝 6 6、AlAl3+ 3+和 和AlOAlO2 2- -反应反应 7 7、AlClAlCl3 3和过量氨水反应和过量氨水反应 8 8、NaAlONaAlO2 2溶液中通入过量溶液中通入过量COCO2 2 9

2、9、AlAl和和FeFe2 2O O3 3反应反应 元素化合价与原子结构的关系 原子学说的发展原子学说的发展 道尔顿：建立原子学说（道尔顿：建立原子学说（原子是实心球体原子是实心球体） 汤姆逊：发现电子（汤姆逊：发现电子（原子可以再分原子可以再分） 卢瑟福：原子核和电子卢瑟福：原子核和电子 （电子（电子沿轨道运转沿轨道运转） 玻尔：玻尔： 电子分层排布电子分层排布 2020世纪世纪2020年代后：电子云模型（年代后：电子云模型（量子力学模型量子力学模型） 元素化合价与原子结构的关系 一、原子的构成粒子以及粒子间的关系 （1）构成原子的粒子 （2） 表示的含义：_. （3）相关粒子间的关系： 质

3、量数（A）=_+_ 质子数=_=_=_ 考点一：原子结构 原子（原子（ ） 原子核原子核 核外电子核外电子Z Z个个 质子质子Z Z个个 中子（中子（A-ZA-Z）个）个 X A Z X A Z 表示一个质量数为表示一个质量数为A A，质子数为，质子数为Z Z的原子的原子 质子数（质子数（Z Z） 中子数（中子数（N N） 核电荷数核电荷数核外电子数核外电子数原子序数原子序数 1.67261.67261010-27 -27kg kg 1.67481.67481010-27 -27kg kg (1.6726(1.67261010-27 -27) ) 18361836 原子核半径小于原子核半径小于

4、 原子半径的万分之一，原子半径的万分之一， 体积占原子体积体积占原子体积 的几千亿分之一，但：的几千亿分之一，但： 原子的质量却集中在原子的质量却集中在 原子核。原子核。 元素化合价与原子结构的关系 a a代表质量数；代表质量数； b b代表核电荷数；代表核电荷数； c c代表离子的价态；代表离子的价态； d d代表化合价；代表化合价； e e 代表原子个数代表原子个数 a be +d X c+ - 元素化合价与原子结构的关系 有质子的微粒不一定有中子如有质子的微粒不一定有中子如1 11 1H H。 有质子的微粒不一定有电子如有质子的微粒不一定有电子如H H+ +。 质子数相同的微粒不一定属于

5、同一种元素如质子数相同的微粒不一定属于同一种元素如 NeNe、HFHF、H H2 2O O、NHNH3 3、CHCH4 4等。等。 任何元素都有零价，但不一定都有负价或正任何元素都有零价，但不一定都有负价或正 价。如价。如F F无正价，无正价，NaNa、MgMg、AlAl等无负价。等无负价。 误区警示误区警示 元素化合价与原子结构的关系 1 1、元素、核素和同位素的概念、元素、核素和同位素的概念 （1 1）元素的定义）元素的定义: :_。 （2 2）核素的定义）核素的定义: :_ _._. （3 3）同位素的定义）同位素的定义: :_ _. . （4 4）同位素的两个特征：）同位素的两个特征：

6、 具有相同核电荷数的同一类原子具有相同核电荷数的同一类原子 考点二：元素、核素、同位素考点二：元素、核素、同位素 具有一定数目的质子和一定数目的具有一定数目的质子和一定数目的 中子的一种原子中子的一种原子 把质子数相同而中子数不同的同一把质子数相同而中子数不同的同一 元素的不同原子元素的不同原子 同一元素的各种同位素的化学性质几乎完全相同同一元素的各种同位素的化学性质几乎完全相同 在天然存在的某种元素里，各种同位素所占的原子个在天然存在的某种元素里，各种同位素所占的原子个 数百分数一般是不变的数百分数一般是不变的 元素化合价与原子结构的关系 2 2、元素、核素和同位素的概念、元素、核素和同位素

7、的概念 （5 5）元素、核素和同位素的区别）元素、核素和同位素的区别 考点二：元素、核素、同位素 元素元素 核素核素 核素核素 同位素同位素 原原 子子 原子核原子核 核外电子核外电子 决定元决定元 素种类素种类 质子质子 中子中子 决定原子种类决定原子种类 （核素）（核素） 最外层电子数，决最外层电子数，决 定原子化学性质定原子化学性质 元素化合价与原子结构的关系 几种常见的同位素：几种常见的同位素： H H 1 1 1 1 H H 1 1 2 2 H H 1 1 3 3 （D D）（T T） 氕氕氘氘氚氚 D D2 2O O 重水重水 T T2 2O O超重水超重水 C C 6 6 C C

8、 6 6 C C 6 6 1212 13131414 U U 9292 U U 9292 U U 9292 234234235235238238 核材料核材料 思考：同位素的思考：同位素的“同同”和和“异异”分别是什么？分别是什么？“同同 位位”是什么含义？是什么含义？ 同：质子数相同，异：中子数不同。同：质子数相同，异：中子数不同。 同位：在周期表中的位置相同。同位：在周期表中的位置相同。 元素化合价与原子结构的关系 同素异形体、同位素、同系物和同分异构体：同素异形体、同位素、同系物和同分异构体： 同一种元素同一种元素 的不同单质的不同单质 相同质子数、相同质子数、 不同中子数不同中子数 的

9、原子的原子 结构相似结构相似, , 组成相差若组成相差若 干个干个CHCH2 2 分子组成分子组成 相同相同, ,分子分子 结构不同结构不同 单质单质原子原子 化合物化合物分子分子 同素异形体同素异形体同位素同位素同系物同系物 同分异构体同分异构体 概念概念 研究研究 对象对象 实例实例 白磷和红磷白磷和红磷 1 1H H和 和1 1H H 1 12 2 CHCH4 4和和C C2 2H H6 6 丁烷、丁烷、 异丁烷异丁烷 元素化合价与原子结构的关系 D D D D 元素化合价与原子结构的关系 核素的相对原子质量和元素的相对原子质量核素的相对原子质量和元素的相对原子质量 质量数：质子数与中子

10、数之和，近似等于该核素的相对质量数：质子数与中子数之和，近似等于该核素的相对 原子质量原子质量 核素的相对原子质量：一个原子的质量与一个核素的相对原子质量：一个原子的质量与一个12 12C C原子质 原子质 量的量的1/121/12的比值。其数值近似等于该核素的质量数。的比值。其数值近似等于该核素的质量数。 元素的相对原子质量：用该元素的各种天然核素的相对元素的相对原子质量：用该元素的各种天然核素的相对 原子质量及其在自然界中含量算出来的平均值。（该值原子质量及其在自然界中含量算出来的平均值。（该值 为周期表上的元素的相对原子质量）为周期表上的元素的相对原子质量） 元素的近似相对原子质量：用同

11、位素的质量数代替其相元素的近似相对原子质量：用同位素的质量数代替其相 对原子量进行计算的结果。对原子量进行计算的结果。 .% 2211 aMaMM 4 4、几种重要的原子量、几种重要的原子量 元素化合价与原子结构的关系 D 元素化合价与原子结构的关系 考点三：核外电子排布规律考点三：核外电子排布规律 电子层的代号电子层的代号n n 各各 电电 子子 层层 序号序号 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 K K L L M M N N O O P P Q Q 与原子核与原子核 的距离的距离 从小到大从小到大 能量能量从低到高从低到高 电子层电子层 元素化合价与原子结构的关系 核

12、外电子的排布规律及表示方法核外电子的排布规律及表示方法 1 1、核外电子总是尽先排布在能量最低的电、核外电子总是尽先排布在能量最低的电 子层里，然后由里往外，依次排布在能量较高子层里，然后由里往外，依次排布在能量较高 的电子层里。的电子层里。 2 2、各电子层最多能容纳的电子数为、各电子层最多能容纳的电子数为 2n2n2 2 3 3、最外层电子数不能超过、最外层电子数不能超过 8 8（当（当K K层为最外层为最外 层时不能超过层时不能超过 2 2 ）。）。 4 4、次外层电子数不能超过、次外层电子数不能超过 18 18 ，倒数第三，倒数第三 层电子数不能超过层电子数不能超过 32 32 。 注

13、意：注意：以上四条规律是相互联系的，不能孤以上四条规律是相互联系的，不能孤 立地理解。立地理解。 元素化合价与原子结构的关系 各层的电子数推断元素：各层的电子数推断元素： 某元素的某元素的M M层上的电子数是层上的电子数是K K层的层的3 3倍倍, ,则该元素则该元素 是是( ).( ). 某元素的最外层上的电子数是次外层层电子数某元素的最外层上的电子数是次外层层电子数 的一半的一半, ,是倒数第三层的是倒数第三层的2 2倍倍, ,则该元素是则该元素是( ). ( ). 某元素的最外层上的电子数是次外层层电子数的某元素的最外层上的电子数是次外层层电子数的2 2 倍倍, ,则该元素是则该元素是

14、( ). ( ). S S SiSi C C 元素化合价与原子结构的关系 1 11818号元素微粒结构的特点：号元素微粒结构的特点： 与与ArAr原子电子层结构相同的阴、阳离子：原子电子层结构相同的阴、阳离子： 与与NeNe原子电子层结构相同的阴、阳离子：原子电子层结构相同的阴、阳离子： H H- -、LiLi 、 、BeBe2+ 2+ O O2- 2-、 、F F- -、NaNa+ +、MgMg2+ 2+、 、AlAl3+ 3+ S S2- 2-、 、ClCl- -、K K+ +、CaCa2+ 2+ 与与HeHe原子电子层结构相同的阴、阳离子：原子电子层结构相同的阴、阳离子： 元素化合价与原

15、子结构的关系 2 2、1010电子、电子、1818电子微粒及反应电子微粒及反应 阳离子：阳离子：NaNa+ +、 Mg Mg 2 2 + + 、 Al Al 3+ 3+ 、 、 NHNH4 4+ + 、 H H3 3O O+ + 阴离子：阴离子：N N3- 3-、 、 O O2- 2- 、 F F- - 、 OHOH- - 、 NHNH2 2- - 分子：分子：NeNe、 HF HF 、 H H2 2O O 、NHNH3 3 、 CHCH4 4 、 10e10e- - 1010电子体之间的反应？电子体之间的反应？ 18e18e- - 阳离子：阳离子：K K+ +、 Ca Ca 2 2 + +

16、阴离子：阴离子：P P3- 3-、 、 S S2- 2- 、 HSHS- - 、ClCl- - 分子：分子：ArAr、 HCl HCl 、 H H2 2S S 、PHPH3 3 、 F F2 2 、H H2 2O O2 2、 C C2 2H H6 6、CHCH3 3OHOH、N N2 2H H4 4 1818电子体之间的反应？电子体之间的反应？ 10e10e- -与与18e18e- -之间的反应？之间的反应？ 元素化合价与原子结构的关系 元素化合价与原子结构的关系 1 1元素周期表的编排元素周期表的编排 编排原则：编排原则： 按原子序数递增的顺序从左到右排列按原子序数递增的顺序从左到右排列 将

17、电子层数相同的元素排列成一个横行将电子层数相同的元素排列成一个横行. . 把最外层电子数相同的元素按电子层数递增把最外层电子数相同的元素按电子层数递增 的顺序从上到下排成纵行的顺序从上到下排成纵行. . 编排依据：编排依据：元素周期律元素周期律 元素化合价与原子结构的关系 1 1、元素周期表的结构、元素周期表的结构 （1 1）7 7个周期个周期 三个短周期三个短周期 第第1 1周期周期2 2种元素种元素 第第2 2周期周期8 8种元素种元素 第第3 3周期周期8 8种元素种元素 第第6 6周期周期3232种元素种元素 第第5 5周期周期1818种元素种元素 第第4 4周期周期1818种元素种元

18、素 三个长周期三个长周期 第第7 7周期，应有周期，应有3232种元素，种元素， 现有现有2626种元素。种元素。 周期序数电子层数周期序数电子层数 一个不完全周期一个不完全周期 元素化合价与原子结构的关系 （2 2）1616个族个族 七个主族：由长周期和短周期元素组成，七个主族：由长周期和短周期元素组成， IA-VIIA IA-VIIA 位于第位于第1 1、2 2、1313、1414、1515、1616、 1717纵行纵行 一个第一个第族：位于第族：位于第8 8、9 9、1010三个纵行三个纵行 七个副族：仅由长周期元素组成，七个副族：仅由长周期元素组成，IB-VIIBIB-VIIB 位于第

19、位于第1111、1212、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7纵行纵行 一个一个0 0族：稀有气体元素族，位于第族：稀有气体元素族，位于第1818纵行纵行 主族序数最外层电子数最高正价数主族序数最外层电子数最高正价数 主族序数主族元素的最高正价数主族序数主族元素的最高正价数 8 8最低负价数最低负价数 元素化合价与原子结构的关系 周期表中特殊位置的元素：周期表中特殊位置的元素： （1 1）族序数等于周期数的元素：）族序数等于周期数的元素： （2 2）族序数是周期数两倍的元素：）族序数是周期数两倍的元素： （3 3）族序数是周期数三倍的元素：）族序数是周期数三倍的元素： （4 4）周期数是族序

20、数两倍的元素：）周期数是族序数两倍的元素： （5 5）周期数是族序数两倍的元素：）周期数是族序数两倍的元素： （6 6）最高正价与最低负价代数和为零的短周期）最高正价与最低负价代数和为零的短周期 元素：元素： H H、BeBe、AlAl C C、S S O O LiLi、CaCa NaNa LiLi 元素化合价与原子结构的关系 气态氢化物含氢量最高的非金属气态氢化物含氢量最高的非金属 ； 常温下呈液态的非金属常温下呈液态的非金属 ; 硬度最大的单质硬度最大的单质 ； 熔点最高的单质熔点最高的单质 ； 地壳中含量最多的元素地壳中含量最多的元素 ； 地壳中含量最多的金属元素地壳中含量最多的金属元素

21、 ； 气态氢化物与最高价氧化物对应水化物能气态氢化物与最高价氧化物对应水化物能 反应的元素反应的元素 。 最活泼的非金属最活泼的非金属 ； 最活泼的金属最活泼的金属 ； 常见元素的一些特性：常见元素的一些特性： F Cs C Br C C O Al S、N 元素化合价与原子结构的关系 元素周期律元素周期律 主要包括：主要包括： 1 1、核外电子排布的周期性变化、核外电子排布的周期性变化 2 2、原子半径的周期性变化、原子半径的周期性变化 3 3、元素主要化合价的周期性变化、元素主要化合价的周期性变化 一、元素周期律一、元素周期律 元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期元素的性质随着元素原子序

22、数的递增而呈周期 性变化的规律叫元素周期律。性变化的规律叫元素周期律。 元素化合价与原子结构的关系 1 1、核外电子排布的周期性变化、核外电子排布的周期性变化 元素化合价与原子结构的关系 2 2、元素原子半径的周期性变化、元素原子半径的周期性变化 元素化合价与原子结构的关系 3 3、元素主要化合价的周期性变化、元素主要化合价的周期性变化 元素化合价与原子结构的关系 同周期元素结构和性质的递变：同周期元素结构和性质的递变： 同周期元素，从左向右，随着原子序数的递增，同周期元素，从左向右，随着原子序数的递增， 原子半径依次原子半径依次_，原子核对核外电子的吸引能，原子核对核外电子的吸引能 力依次力

23、依次_，故原子得电子能力依次，故原子得电子能力依次_，失，失 电子能力依次电子能力依次_，所以金属性依次，所以金属性依次_，非，非 金属性依次金属性依次_。 同主族元素结构和性质的递变：同主族元素结构和性质的递变： 同主族元素，从上到下，随着原子序数的递增，同主族元素，从上到下，随着原子序数的递增， 原子半径依次原子半径依次_，原子核对核外电子的吸引能，原子核对核外电子的吸引能 力依次力依次_，故原子得电子能力依次，故原子得电子能力依次_，失，失 电子能力依次电子能力依次_，所以金属性依次，所以金属性依次_，非，非 金属性依次金属性依次_。 增大增大 增强增强 减弱减弱 减弱减弱 减弱减弱 减

24、弱减弱 增强增强 增强增强 减小减小 增强增强增强增强 减小减小 元素化合价与原子结构的关系 Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl 金属金属非金属非金属 元素化合价与原子结构的关系 单质与水或酸反应置换出氢气的难易单质与水或酸反应置换出氢气的难易 程度；程度； 最高价氧化物对应水化物（即氢氧化最高价氧化物对应水化物（即氢氧化 物）碱性的强弱；物）碱性的强弱； 按金属活动性顺序表按金属活动性顺序表 金属间的置换反应；金属间的置换反应； 金属阳离子的氧化性的强弱；金属阳离子的氧化性的强弱； 判断元素金属性强弱的方法判断元素金属性强弱的方法 元素化合价与原子结构的关系 原子序数原子序数111213

25、元素符号元素符号NaMgAl 单质与水单质与水( (或或 酸酸) )反应情况反应情况 氢氧化物氢氧化物 碱碱 性强弱性强弱 冷水冷水 剧烈剧烈 热水较快热水较快 盐酸剧烈盐酸剧烈 盐酸盐酸 较快较快 NaOHMg(OH)2Al(OH)3 结论：金属性结论：金属性 Na Mg Al 强碱强碱中强碱中强碱 两性氢氧化物两性氢氧化物 元素化合价与原子结构的关系 单质与氢气化合的难易程度以及氢化单质与氢气化合的难易程度以及氢化 物的稳定性；物的稳定性； 最高价氧化物对应水化物（即最高价最高价氧化物对应水化物（即最高价 含氧酸）酸性的强弱；含氧酸）酸性的强弱； 非金属间的置换反应；非金属间的置换反应；

26、非金属阴离子的还原性的强弱；非金属阴离子的还原性的强弱； 比较元素非金属性强弱的方法比较元素非金属性强弱的方法 元素化合价与原子结构的关系 原子序数原子序数14151617 元素符号元素符号SiPSCl 单质与单质与H2化合化合 的难易的难易 气态氢化物的气态氢化物的 稳定性稳定性 最高价氧化物最高价氧化物 对应水化物的对应水化物的 酸性酸性 H4SiO4 极弱酸极弱酸 H3PO4 中强酸中强酸 H2SO4 强酸强酸 HClO4 最强酸最强酸 光照或点燃光照或点燃 爆炸化合爆炸化合 磷蒸气磷蒸气加热加热 非金属性非金属性Si P S Cl 很不稳定很不稳定 SiH4 不稳定不稳定 PH3 不稳

27、定不稳定 H2S 稳定稳定 HCl 高温高温 元素化合价与原子结构的关系 核外电子排布 元素化合价与原子结构的关系 原子序数原子序数 电子电子 层数层数 最外层最外层 电子数电子数 达到稳定结构时的达到稳定结构时的 最外层电子数最外层电子数 12 310 1118 1 2 3 12 18 18 8 8 2 结论：随着原子序数的递增，元素原子的最外结论：随着原子序数的递增，元素原子的最外 层电子排布呈现周期性变化。层电子排布呈现周期性变化。 元素化合价与原子结构的关系 元素化合价 元素化合价与原子结构的关系 原子序数原子序数 化合价的变化化合价的变化 12 310 1118 10 15 410

28、17 410 结论：随着原子序数的递增，元素化合价呈现结论：随着原子序数的递增，元素化合价呈现 周期性变化。周期性变化。 元素化合价与原子结构的关系 随着原子序数的递增，元素原子的核随着原子序数的递增，元素原子的核 外电子层排布、原子半径和化合价均外电子层排布、原子半径和化合价均 呈现周期性变化。呈现周期性变化。 化合价与原子化合价与原子 结构的关系结构的关系 元素的最高正化合价元素的最高正化合价=元素原元素原 子的最外层电子数子的最外层电子数 最低负价最低负价+ 最高正价最高正价 = 8 元素化合价与原子结构的关系 2、元素周期律、元素周期律 元素的性质随着原子序数的递增而呈元素的性质随着原子序数的递增而呈 周期性变化的规律叫做元素周期律。周期性变化的规律叫做元素周期律。 3、元素周期律的实质、元素周期律的实质 元素性质的周期性变化是元素原子结元素性质的周期性变化是元素原子结 构周期性变化的必然结果，这就是元素周构周期性变化的必然结果，这就是元素周 期律的实质。期律的实质。 4、同周期、同主族元素结构、性质的递同周期、同主族元素结构、性质的递 变规律及金属元素、非金属元素的分区：变规律及金属元素、非金属元素的分区： 分界线左边是金属元素，分界线右边分界线左边是金属元