（全国通用版）高考化学一轮复习 第十二章 物质结构与性质 12.1 原子结构与性质课件-人教版高三全册化学课件

1、第一节原子结构与性质考点一原子结构【基础回顾】1.能层与能级:(1)能层符号及各能层最多容纳电子数。能层能层一一二二三三四四五五六六七七n n符号符号_P PQQ最多电子数最多电子数2 2_ _ _22n n2 2KLMNO8183250(2)能级的符号和所能容纳的最多电子数。能层能层K KL LM MN NOO能级符号能级符号_ _ _ _ _5s 5s 5p5p轨道数轨道数1 11 13 31 13 35 51 13 35 57 7最多电子数最多电子数2 2_1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f2626102610142.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规

2、律:(1)能量最低原理:电子总是先占有能量低的轨道,然后依次进入能量较高的轨道,使整个原子的能量处于_。即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。如图为构造原理示意图:最低状态(2)泡利原理。在一个原子轨道中,最多只能容纳_个电子,并且这两个电子的自旋状态_。如2s轨道上的电子排布为 ,不能表示为 。2相反(3)洪特规则。当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先_占据一个轨道,并且自旋状态_。如2p3的电子排布为 ,不能表示为 或 。洪特规则特例:当能量相同的原子轨道在_(p6、d10、f14)、_(p3、d5、f7)和_(p0、d0、f0)状态时,体系的能

3、量最低,如:24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。单独相同全满半满全空4.基态原子核外电子排布的表示方法:表示方法表示方法举例举例电子排布电子排布式式S:_S:_简化电子简化电子排布式排布式Ne3sNe3s2 23p3p4 4电子排布电子排布图图S S：_ _ 价电子排价电子排布式布式3s3s2 23p3p4 41s22s22p63s23p45.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

4、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。(3)基态、激发态及光谱示意图。吸收释放【思维诊断】(正确的打“”,错误的打“”)(1)某元素原子核外电子总数是最外层电子数的5倍,则其最高正价为+7。()提示:。某元素原子核外电子总数是最外层电子数的5倍,此元素是Br,位于第A族,最高正价为+7。(2)第4周期元素中,锰元素价电子层中未成对电子数最多。()提示:。第4周期元素中,锰原子价电子排布式为3d54s2,含5个未成对电子,而铬原子价电子排布式为3d54s1,含有6个未成对电子。(3)电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理。()提示:。对于2

5、2Ti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。(4)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。(5)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)

6、等。2.核外(价)电子排布的表示方法:表示方法表示方法含义含义举例举例原子或离原子或离子结构示子结构示意图意图表示核外电表示核外电子分层排布子分层排布和核内质子和核内质子数数电子式电子式表示原子最表示原子最外层电子数外层电子数 表示方法表示方法含义含义举例举例核外电子核外电子排布式排布式表示每个能表示每个能级上排布的级上排布的电子数电子数S:1sS:1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p4 4或或Ne3sNe3s2 23p3p4 4S S2-2-:1s:1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 6电子排布电子排布图图( (轨道表轨道表示式示式) )表

7、示每个原表示每个原子轨道中电子轨道中电子的运动状子的运动状态态O: O: 价层电子价层电子排布式或排布式或排布图排布图表示价层电表示价层电子的排布子的排布【题组过关】1.(1)(2017全国卷)Co基态原子核外电子排布式为_。 (2)(2016浙江高考)基态磷原子外围电子的轨道表示式为_。 (3)(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_。 (4)(2015浙江高考)Cu2+的电子排布式是_。 (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)Co是27号元素,位于第4周期第族,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63

8、s23p63d74s2。(2)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 。(3)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。(4)Cu是29号元素,基态铜原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1;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

9、3d9。(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)1s22s22p63s23p63d74s2(2) (3)1s22s2 2p63s23p63d84s2(或Ar 3d84s2)2(4)1s22s22p63s23p63d9(或Ar3d9)(5) 2.A、B、C、D四种元素核电荷数均小于18。B元素L层两种能量不同的电子个数比为1 2,A、C元素的原子最外层电子数相等,C、D元素原子电子层数相同。A原子最外层电子数等于电子层数,C原子最外层电子数是K层上电子数的一半。D-电子层结构与氩原子电子层结构相同。导学号79100192(1)写出元素的化学

10、式A_,B_, C_,D_。 (2)C+的结构示意图为_。 (3)B原子的电子排布图为_,C原子有_种不同运动状态的电子。 (4)D离子的最外层电子排布式为_。 (5)D单质与A2B反应的化学方程式为_。 【解析】B元素L层两种能量不同的电子个数比为1 2,L层有两种能量,即s、p,电子个数比为1 2,B的电子排布式为1s22s22p4,即B为O,A原子最外层电子数等于电子层数,A可能是H、Be、Al,C原子最外层电子数是K层上电子数的一半,根据核外电子排布规律,K层最多容纳2个电子,即C原子最外层电子数为1,A、C元素的原子最外层电子数相等,A的最外层电子数为1,即A为H,因为都是前18号元

11、素,即C为Na,D-电子层结构与氩原子电子层结构相同,即D为Cl,(1)根据上述分析,A为H,B为O,C为Na,D为Cl;(2)根据上述分析,C+为Na+,则其结构示意图为 ;(3)氧原子电子排布图为 ,因为每一个电子运动状态不同,因此有多少个电子,就有多少种不同运动状态的电子,因此钠原子有11种不同运动状态的电子;(4)Cl-最外层电子排布式为3s23p6;(5)氯气与水反应的化学方程式为Cl2+H2O HCl+HClO。 答案:(1)HONaCl(2) (3) 11(4)3s23p6(5)Cl2+H2O HCl+HClO【加固训练】1.(2018商丘模拟)下列说法或有关化学用语的表达不正确

12、的是()A.在基态多电子原子中,p轨道电子能量不一定高于s轨道电子能量B.核外电子排布由1s22s22p63s11s22s22p6 的变化需要吸收能量C.Ca2+基态电子排布式为1s22s22p63s23p6D.氧元素基态原子的电子排布图为【解析】选D。2 p轨道电子能量低于3s轨道电子能量,故A正确;由基态到激发态需要吸收能量,故B正确;Ca2+有18个电子,基态电子排布式为1s22s22p63s23p6,故C正确;氧元素基态原子的电子排布图为 ,故D错误。2.气态中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化,吸收能量最多的是()A.1s22s22p63s23p21s22s22p63s23p1

13、B.1s22s22p63s23p31s22s22p63s23p2C.1s22s22p63s23p41s22s22p63s23p3D.1s22s22p63s23p63d104s24p11s22s22p63s23p63d104s2【解析】选B。能级上电子处于半满、全满、全空,这样的原子相对稳定,不易失去电子,p能级上最多容纳6个电子,s能级上最多容纳2个电子,选项B中3p能级上有3个电子处于半满,相对稳定,不易失去电子,即失去电子消耗的能量多,故选项B正确。3.有A、B、C、D四种元素,其中A和B原子都有1个未成对电子,A+比B-少一个电子层。B原子得一个电子填入3p轨道后,3p轨道已充满,C原子

14、的p轨道中有3个未成对电子,其气态氢化物的水溶液的pH在同族氢化物中最大,D的最高化合价和最低化合价的代数和为4,其最高价氧化物中含D 40%,且其核内质子数等于中子数,据此判断:(1)D是_(填元素名称)。 (2)B-的电子排布式_,A+的结构示意图_,D原子的电子排布图为_。 (3)在A、B、D三种元素的简单离子中,其离子还原性最强的是_(填离子符号)。 (4)用电子式表示化合物AB的形成过程_。 【解析】B原子得一个电子填入3p轨道后,3p轨道已充满,B是氯。A+比B-少一个电子层,A是钠。C原子的p轨道中有3个未成对电子,C属于A,其气态氢化物的水溶液的pH在同族氢化物中最大,C是氮。

15、D的最高化合价和最低化合价的代数和为4,D属于A族元素,其最高价氧化物中含D 40%,D是硫。(1)D是硫。(2)B-的电子排布式1s22s22p63s23p6 ,A+的结构示意图为 ,D原子的电子排布图为 。(3)A、B、D三种元素的简单离子分别是Na+、Cl-、S2-,其离子还原性最强的是离子半径最大的S2-。(4)用电子式表示化合物AB的形成过程:。答案:(1)硫(2)1s22s22p63s23p6 (3)S2-(4) 考点二原子结构与元素的性质【基础回顾】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)。周周期期能层能层数数每周期第一个元素每周期第一个元素每周期最

16、后一个元素每周期最后一个元素原子原子序数序数基态原子的基态原子的简简化电子排布化电子排布式式原子原子序数序数基态原子的基态原子的电子排布式电子排布式2 22 23 3He2sHe2s1 110101s1s2 22s2s2 22p2p6 63 33 31111_4 44 41919_ _5 55 53737Kr5sKr5s1 154541s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d10104s4s2 24p4p6 64d4d10105s5s2 25p5p6 66 66 65555Xe6sXe6s1 186861s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 2

17、3p3p6 63d3d10104s4s2 24 4p p6 64d4d10104f4f14145s5s2 25p5p6 65d5d10106s6s2 26p6p6 6Ne3s1181s22s22p63s23p6Ar4s1361s22s22p63s23p63d104s24p6(2)每族元素的价电子排布特点。主族。主主族族AAAAAAAA排排布布特特点点_主主族族AAAAAAns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np50族:He:1s2;其他:ns2np6。过渡元素(副族和第族):(n-1)d110ns12(Pd除外)。(3)元素周期表的分区。周期表的分区。各区元素化学

18、性质及原子最外层电子排布特点。分分区区元素分布元素分布价电子排价电子排布布元素性质特元素性质特点点s s区区AA、AA族族_除氢外都是除氢外都是活泼金属元活泼金属元素素; ;通常是最通常是最外层电子参外层电子参与反应与反应p p区区AAAA族、族、0 0族族_通常是最外通常是最外层电子参与层电子参与反应反应ns12ns2np16分区分区 元素分布元素分布价电子排布价电子排布元素性质特点元素性质特点d d区区BB族族BB族、族、族族( (除镧系、除镧系、锕系外锕系外) )( (n n-1)d-1)d1 19 9 n ns s1 12 2(Pd(Pd除外除外) )d d轨道可以不同轨道可以不同程度

19、地参与化学程度地参与化学键的形成键的形成dsds区区 BB族、族、BB族族( (n n-1)d-1)d1010n ns s1 12 2金属元素金属元素f f区区镧系、锕系镧系、锕系( (n n-2)f-2)f0 01414( (n n-1)d-1)d0 02 2n ns s2 2镧系元素化学性镧系元素化学性质相近质相近, ,锕系元锕系元素化学性质相近素化学性质相近元素的分布: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

20、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。项目项目同周期同周期( (从左从左右右) )同主族同主族( (从上从上下下) )原子核原子核外电子外电子排布排布能层数能层数_,_,最最外层电子数外层电子数_最外层电子数最外层电子数_,_,能层数能层数_原子半原子半径径_(0_(0族族除外除外) )_相同逐渐增多相同递增逐渐减小逐渐增大项目项目同周期同周期( (从左从左右右) )同主族同主族( (从上从上下下) )元素主元素主要化合要化合价价最高正价由最高正价由_(O_(O、F F除除外外););最低负价由最低负价由_最高正价最高正价=_=_(

21、O(O、F F除外除外););非金属最低负价非金属最低负价= =_原子得、原子得、失电子失电子能力能力得电子能力得电子能力_;_;失电子能力失电子能力_得电子能力得电子能力_;_;失电子能力失电子能力_+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项目项目同周期同周期( (从左从左右右) )同主族同主族( (从上从上下下) )元素的第元素的第一电离能一电离能_ _元素的元素的电负性电负性_元素金属元素金属性、非金性、非金属性属性金属性金属性_;_;非金属性非金属性_金属性金属性_;_;非金属性非金属性_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

22、)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)钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能。()提示:。金属钠比镁活泼,容易失电子,因此钠的第一电离能小于镁的第一电离能,钠最外层只有一个电子,再失去一个电子,出现能层变化,需要的能量增大,镁最外层2个电子,失去第二个电子时能层不变,故钠的第二电离能大于镁的第二电离能。(2)第2周期主族元素的原子半径随核电荷数增大依次减小。()提示:。同周期主族元素的原子半径随核电荷数增大依次减小。(3)C、N、O、F四种元素第一电离能从大到小的顺序是NOFC。(

23、)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FNOC。(4)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。(5)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4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。(6)元素的电负性越大,非金属性越强,第一电离

24、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。【典题探究】角度一 电离能及其应用【典题1】下表是元素周期表的一部分,表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题:导学号79100193(1)元素p为26号元素,请写出其基态原子的电子排布式_。 (2)c与a组成的最简单的有机物分子中,中心原子的杂化形式为_。 (3)h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光,请用原子结构的知识解释发光的原因:_。 (4)o、p两元素的部分电离能数据列于下表:元素元素o

25、op p电离能电离能(kJmol(kJmol-1-1) )I I1 1717717759759I I2 21 5091 5091 5611 561I I3 33 2483 2482 9572 957比较两元素的I2、I3可知,气态o2+再失去一个电子比气态p2+再失去一个电子难。对此,你的解释是_。 (5)第3周期8种元素按单质熔点高低的顺序如图所示,其中电负性最大的是_(填图中的序号)。 (6)上述元素周期表中所列的某主族元素的电离能情况如图所示,则该元素是_(填元素符号)。 【解析】根据元素周期表知,ap各元素分别是H、Li、C、N、O、F、Na、Mg、Al、Si、S、Cl、Ar、K、Mn

26、、Fe,则(1)Fe原子核外电子数为26,根据能量最低原理可知,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2;(2)c与a组成的最简单的有机物为甲烷,根据中心原子碳原子的价层电子对数为 =4,所以碳原子的杂化方式为sp3;(3)镁在空气中燃烧发出耀眼的白光,在反应过程中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)由Mn2+转化为Mn3+时,3d能级由较稳定的3d5半充满状态转为不稳定的3d44 42状态需要的能量较多;而Fe2+到Fe3+时,3d能级由不稳定的3d6到稳定的3d5半充满状态,需要的能量相对要少;(5)第3周期8种元素,只有Si单质

27、为原子晶体,熔点最大,与图中8对应;分子晶体的熔点低,有磷、硫、氯气、氩气几种物质,但Cl的电负性最大,与图中2对应;(6)根据表中所列的某主族元素的电离能可知,该元素原子最外层电子数为3,所以该元素为Al元素。答案:(1)1s22s22p63s23p63d64s2(2)sp3(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)Mn2+的3d轨道电子排布为半满状态,比较稳定(5)2(6)Al【归纳提升】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I

28、n+1In,则该元素的常见化合价为+n。如钠元素I2I1,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。角度二 电负性及其应用【典题2】(2018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

29、性值:元元素素符符号号LiLiBeBeB BC CO OF FNaNa AlAl SiSiP PS SClCl电电负负性性值值1.1.0 01.1.5 52.02.02.2.5 53.3.5 54.4.0 00.0.9 91.1.5 51.1.8 82.2.1 12.2.5 53.3.0 0(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

30、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NaMgMgCa,最小范围应为0.91.5。(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、B