高中化学物质结构与性质课件1章末重难点专题突破课件（64张）

章末重难点专题突破第1章

原子结构内容索引一、电子层、能级和原子轨道二、基态原子核外电子排布原则及表示方法三、元素周期表中有关规律的图解与例析四、元素金属性、非金属性强弱的判断方法集锦五、元素推断题的主要类型与解题方法1.电子层、能级、原子轨道之间的关系一、电子层、能级和原子轨道量子数n符号能级原子轨道电子层数目符号符号数目原子轨道总数可容纳电子数n＝1K1s1s112n＝2L2s2s148p2px、2py、2pz3n＝3M3s3s1918p3px、3py、3pz3d

5……………………n

n

n22n2关键提醒(1)一个原子轨道上最多容纳2个电子，且运动状态不同。(2)任一电子层的能级总是从s能级开始，而且能级数＝电子层数。(3)每个电子层(n)中，原子轨道总数为n2个，核外电子的运动状态共有2n2种。2.原子轨道(1)原子轨道形状和数目。①s电子的原子轨道呈球形对称，ns能级上各有1个原子轨道。②np能级各有3个原子轨道，相互垂直。③nd能级各有5个原子轨道。④nf能级有7个原子轨道。(2)原子轨道能量高低规律。①同电子层不同能级的原子轨道：ns<np<nd<nf。②不同电子层形状相同的原子轨道：1s<2s<3s<4s，2p<3p<4p。③同电子层、同能级的原子轨道：2px＝2py＝2pz。关键提醒(1)同一电子层上的电子能量不一定相同，但同一能级上的电子能量一定相同。(2)不同电子层的能级上的电子能量一定不同。典例1

下列叙述正确的是A.能级就是电子层B.每个电子层最多可容纳的电子数是2n2C.同一电子层中的不同能级的能量高低相同D.不同电子层中的s能级的能量高低相同解析能级又叫电子亚层，不是电子层；同一电子层中的不同能级的能量高低的顺序是Ens<Enp<End<Enf…；不同电子层，能级符号相同，n越大，能量越高，如E1s<E2s<E3s<E4s…。√答案解析典例2

下列对核外电子运动状态的描述正确的是A.电子的运动与行星的运动相似，围绕原子核在固定的轨道上高速旋转B.电子层数为3时，有3s、3p、3d、3f四个轨道C.氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一个轨道D.在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同√答案解析解析A项，质量很小的电子在做高速运动时，其运动规律跟普通物体不同，电子没有确定的运动轨道；B项，第三电子层只有3s、3p、3d三个能级，而3s能级有1个轨道、3p能级有3个轨道、3d能级有5个轨道，故第三电子层有9个轨道；C项，氢原子中只有1个电子，在1s轨道，但还存在其他空轨道；D项，电子的运动状态与电子层、能级和自旋状态有关，在同一原子内部没有两个电子存在完全相同的运动状态。1.基态原子核外电子排布原则(1)能量最低原则基态原子按能量顺序1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……即按ns、(n－2)f、(n－1)d、np顺序排布。能量高低：ns<np<nd<nf,1s<2s<3s,2p<3p<4p。(2)泡利不相容原理一个原子轨道中最多只能容纳两个电子

，且这两个电子的自旋方向必须相反。如2s2的电子排布为

，不能为

。二、基态原子核外电子排布原则及表示方法(3)洪特规则①原子核外电子在能量相同的各个原子轨道上排布时，将尽可能分占不同的原子轨道，且自旋方向相同，这样整个原子的能量最低。如2p3轨道上的电子排布为

，不能为

或

。②洪特规则特例：能量相同的原子轨道在全充满(如p6和d10)、半充满(如p3和d5)和全空(如p0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。如Cr：3d54s1，不能为3d44s2；Cu：3d104s1，不能为3d94s2。关键提醒以上核外电子排布的三项原则并不是孤立的，而是相互联系、相互制约的。也就是说核外电子在原子轨道上排布要同时遵循这三项原则。2.基态原子核外电子排布表示方法原子结构示意图意义

将每个电子层上的电子总数表示在原子

核外的式子实例Al：

电子排布式意义

用数字在能级符号右上角标明该能级上

排布的电子数实例K：1s22s22p63s23p64s1简化电子排布式意义

为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子

达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体的元素

符号外加方括号表示实例K：[Ar]4s1价电子排布式意义

主族元素的价电子指最外层电子，价电子排布式

即外围电子排布式实例Al：3s23p1轨道表示式意义

每个圆圈代表一个原子轨道，每个箭头代表一

个电子，内层电子的排布可用相应的稀有气体

的元素符号代替实例Al：[Ne]3.电子排布式的书写(1)简单原子的电子排布式的书写按照基态原子核外电子排布顺序将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。(2)复杂原子的电子排布式的书写先按能量最低原理从低到高排列，然后将同一层的电子移到一起。如26Fe：先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一层的排列一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。(3)特殊原子的电子排布式如24Cr：先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d4，因3d5较3d4稳定，因此需要将4s2的一个电子调整到3d能级，得1s22s22p63s23p64s13d5。再将同一层的排到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1(3d5、4s1均为半充满，稳定)。29Cu：先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d9，因3d10比3d9更稳定，因此需要将4s2的一个电子调整到3d能级，得1s22s22p63s23p64s13d10(3d10为全充满，稳定，4s1为半充满，稳定)。再将同一层的排到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。(4)简单离子电子排布式的书写先写原子的电子排布式，然后再写得失电子后的电子式。例如：O2－的电子排布式，先写O原子的电子排布式为1s22s22p4，再得2个电子知O2－的电子排布式为1s22s22p6。Fe3＋的电子排布式，先写Fe原子的电子排布式为[Ar]3d64s2，再失去3个电子(由外层向里层失去电子)得到Fe3＋电子排布式为[Ar]3d5，而不能先失去3个电子，再按轨道能量顺序写成[Ar]3d34s2。易错警示

1.电子排布式(1)3d、4s书写顺序混乱①电子排布式的书写顺序为按电子层由里到外和s、p、d、f的顺序，而不是原子核外电子在原子轨道上的排布顺序。②当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前。(2)违背洪特规则特例(3)简化电子排布式书写错误简化电子排布式的“[

]”中应为该元素上一周期的稀有气体元素。2.轨道表示式(1) (违背能量最低原理)(2)(违背泡利不相容原理)(3)(违背洪特规则)(4)(违背洪特规则)典例3

下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是_______(填序号，下同)，违反能量最低原则的是_____，违反洪特规则的是_____，违反泡利不相容原理的是______。①Ca2＋：1s22s22p63s23p6

②F－：1s22s23p6③P：最外层电子轨道表示式为

④O：

⑤Sc：1s22s22p63s23p63d3⑥Ti：1s22s22p63s23p10答案解析①⑤②⑦③④⑥⑧解析①⑤正确。②不正确，违反了能量最低原则，2s轨道后应排2p轨道，而不是3p轨道，正确的应为1s22s22p6。③不正确，违反了洪特规则，电子在能量相同的原子轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道，而且自旋方向相同，正确的应为

。④不正确，违反洪特规则，能量相同的原子轨道在半充满状态时，体系的能量较低，原子较稳定，正确的应为1s22s22p63s23p63d54s1。⑥不正确，违反泡利不相容原理，正确的应为

。⑦不正确，违反了能量最低原则，应先排4s轨道，再排3d轨道，正确的应为1s22s22p63s23p63d14s2。⑧不正确，违反了泡利不相容原理，3p共有三个轨道，最多只能排6个电子。典例4

按要求填空：(1)电子排布式：Cr3＋________________________，P__________________________，Cu2＋________________________，As________________________________。答案解析解析Cr的原子序数为24，Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，Cr3＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3。P的原子序数为15，P的电子排布式为1s22s22p63s23p3。Cu的原子序数为29，Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，Cu2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9。As位于第4周期ⅤA族，价电子排布式为4s24p3，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d31s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p31s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9

1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]4s24p3(2)价电子排布式：V_______，Ni2＋_____，Ca____。答案解析解析V位于第4周期ⅤB族，价电子排布式为3d34s2，Ni的价电子排布式为3d84s2，则Ni2＋的价电子排布式为3d8，Ca为第4周期ⅡA族元素，Ca的价电子排布式为4s2。3d34s23d84s2(3)原子(或离子)结构示意图：Cu_________，Br－______，Fe2＋________。答案解析解析Cu的原子序数为29，Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，故Cu的原子结构示意图为

，Br－的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p6，故Br－的结构示意图为

。Fe的原子序数为26，Fe的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，故Fe2＋的结构示意图为

(4)N的轨道表示式为______________。答案解析解析N的电子排布式为1s22s22p3，轨道表示式为

。1.图解元素“位—构—性”之间的关系规律三、元素周期表中有关规律的图解与例析上述内容可表述为典例5

元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质，下列说法正确的是A.同一元素不可能既表现金属性，又表现非金属性B.第3周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数C.短周期元素形成离子后，最外层电子都达到8电子稳定结构D.同一主族元素的原子，最外层电子数相同，化学性质完全相同答案解析√解析处于元素周期表金属与非金属分界线附近的元素，既表现金属性，又表现非金属性，A错误；主族元素(F、O除外)的最高正化合价等于它所处的主族序数，也等于其最外层电子数，B正确；H＋的最外层电子数是0，C项错误；同一主族元素的原子最外层电子数虽相同，但是核电荷数、原子半径不同，化学性质不完全相同，D错误。2.例析元素周期表中的规律(1)递变性规律若A、B、C三种元素位于周期表中如图所示位置，则有下列性质：①原子半径：C>A>B；②金属性：C>A>B；③非金属性：B>A>C。(2)相似性规律①同主族元素性质相似，如图中A、C。②“对角线”相似，图中A、D位置的元素。如Li和Mg、Be和Al等。③同周期相邻元素性质差别不大。(3)“阴上阳下，序大径小”，即与稀有气体元素同周期的阴离子和下一周期的阳离子，两者具有相同的电子层结构，原子序数大者，粒子的半径小。如：r(Ca2＋)<r(K＋)<r(Cl－)<r(S2－)。(4)奇偶规律元素周期表中，原子序数是奇数的主族元素，位于奇数族，主要化合价是奇数；原子序数是偶数的主族元素，位于偶数族，主要化合价是偶数。口诀为“奇序奇族奇价，偶序偶族偶价”。典例6

X、Y、Z、W为四种短周期主族元素。其中X、Z同族，Y、Z同周期，W与X、Y既不同族也不同周期；X原子最外层电子数是核外电子层数的3倍；Y的最高正价与最低负价的代数和为6。下列说法正确的是A.Y元素最高价氧化物对应水化物的化学式为H2YO4B.X与W可以形成W2X、W2X2两种化合物C.X的气态氢化物的稳定性比Z的气态氢化物的稳定性弱D.Y、Z两元素的气态氢化物中，Z的气态氢化物较稳定答案解析√解析X原子最外层电子数是核外电子层数的3倍，可知X为O；X和Z同主族，则Z为S；Y的最高正价与最低负价代数和为6，则Y为Cl；W与X、Y、Z既不同主族也不同周期，则W为H。Y的最高价氧化物对应水化物的化学式为HClO4，A错误；H和O可形成H2O和H2O2，B正确；X、Y、Z的气态氢化物的稳定性：HCl>H2S，H2O>H2S，故C、D错误。3.确定元素位置的方法(1)由基态原子的价电子排布式给元素定位①主族元素：该元素的周期序数＝价电子的电子层数；该元素的族序数＝价电子总数。例如：某元素的价电子排布式为5s25p3(可确定为主族元素)，该元素在周期表中位于第5周期ⅤA族。②0族元素：0族元素价电子排布式为ns2np6(He为1s2)，0族元素的周期数＝价电子的电子层数(n)。③副族元素：副族元素的周期数＝价电子的电子层数(n)。ⅠB族：价电子排布式为(n－1)d10ns1。ⅡB族：价电子排布式为(n－1)d10ns2。ⅢB～ⅦB族：价电子排布式为(n－1)dxns2，元素的族序数为x＋2(个别例外)。如Mn的价电子排布式为3d54s2，它在周期表中位于第4周期ⅦB族。Ⅷ族：价电子排布式为(n－1)dxns0～2，且x＋1≥7。(2)根据原子序数以0族为基准给元素定位稀有气体元素HeNeArKrXeRn周期序数123456原子序数21018365486①原子序数－稀有气体元素的原子序数(相近且小)＝元素所在的纵行数第1、2纵行为ⅠA、ⅡA；第3～7纵行为ⅢB～ⅦB；第8、9、10纵行为Ⅷ族；第11、12纵行为ⅠB、ⅡB；第13～17纵行为ⅢA～ⅦA。例如：判断原子序数为41的元素在周期表中的位置；41与36接近有41－36＝5，该元素为第5周期ⅤB族。关键提醒使用此法，若为第6、7周期ⅢB族(含镧系、锕系元素)后的元素再减14定位。②稀有气体元素的原子序数－原子序数＝18－该元素所在纵行数。例如：新发现的114号元素在周期表中的位置：118－114＝4，位于第14纵行或倒数第5纵行，故该元素位于第7周期ⅣA族。答案解析(1)X在元素周期表中的位置是_____________，判断依据是_______________________________________________________________________。第6周期ⅥA族

Rn元素在周期表第6周期0族，而84X的质子数比Rn少2个，故X在同周期第ⅥA族

解析选择稀有气体中86号元素为基准，先确定84号、88号元素所处的位置。86－84＝2，第6周期ⅥA族；88－86＝2，第7周期ⅡA族。88号元素最外层只有2个电子，化合价为＋2价，金属性极强，故Y(OH)2为强碱。答案(2)Y元素最高价氧化物的化学式为______，其对应的水化物显_____(填“强酸”“强碱”“弱酸”“弱碱”或“中”)性。(3)在上述变化中产生的α射线是一种粒子流，每个粒子带2个单位正电荷，若它结合2个电子，应变为____(填元素符号)。RaO强碱He元素的金属性是指元素的原子失去电子的能力，元素的非金属性是指元素的原子得到电子的能力。1.元素的金属性强弱判断方法(1)单质跟水或酸置换出氢的反应越容易发生，说明其金属性越强。(2)最高价氧化物对应水化物的碱性越强，说明其金属性越强。(3)金属间的置换反应：依据氧化还原反应的规律，金属甲能从金属乙的盐溶液里置换出乙，说明甲的金属性比乙强。四、元素金属性、非金属性强弱的判断方法集锦(4)金属活动性顺序表(5)金属阳离子氧化性的强弱：阳离子的氧化性越强，对应金属的金属性就越弱。(6)原电池反应中的正负极：两金属同时作原电池的电极，负极的金属性较强。(7)元素的第一电离能的大小：元素的第一电离能数值越小，元素的原子越易失去电子，元素的金属性越强。但元素的价电子排布影响元素的第一电离能。如Mg(3p0为全空状态，稳定)的第一电离能大于Al的第一电离能。(8)元素电负性越小，元素失电子能力越强，元素金属性越强。2.元素的非金属性强弱判断方法(1)单质跟氢气化合的难易程度、条件及生成氢化物的稳定性：越容易跟H2化合，生成的氢化物也就越稳定，氢化物的还原性也就越弱，说明其非金属性也就越强。(2)最高价氧化物对应水化物的酸性越强，说明其非金属性越强。(3)非金属单质间的置换反应。例如，Cl2＋2KI===2KCl＋I2，说明Cl的非金属性大于I。(4)元素的原子对应阴离子的还原性越强，元素的非金属性越弱。(5)元素的第一电离能的数值越大，表明元素失电子的能力越弱，得电子的能力越强，元素的非金属性越强。但元素的价电子排布影响元素的第一电离能。如I1(P)>I1(S)，但非金属性：P<S。(6)元素电负性越大，元素得电子的能力越强，元素的非金属性越强。典例8

X、Y是同周期的两种非金属元素，不能说明X元素的非金属性比Y元素强的事实是A.将X的单质通入HnY溶液中产生浑浊B.加热至300℃，HnY发生分解而HmX不分解C.第一电离能：X>YD.电负性：X>Y答案解析√解析单质间的置换反应，气态氢化物的稳定性，元素的电负性等都能证明元素的非金属性强弱，A、B、D项正确。元素的第一电离能不一定能证明元素的非金属性强弱，例如：I1(Cl)>I1(P)>I1(S)，非金属性：Cl>S>P，C项错误。解决原子结构、元素在元素周期表中的位置、元素及其化合物的性质间的推断试题的思路一般可用下面的框图关系表示：五、元素推断题的主要类型与解题方法推断题大体有下列三种类型：1.已知元素原子或离子的核外电子排布推断性质方法为要注意一些元素原子电子排布的特殊性(短周期元素)：(1)族序数等于周期数的元素：H、Be、Al。(2)族序数等于周期数两倍的元素：C、S。(3)族序数等于周期数3倍的元素：O。(4)周期数是族序数两倍的元素：Li。(5)周期数是族序数3倍的元素：Na。2.已知元素的特殊性质推断其在周期表中的位置以下是元素具有的特殊性质：(1)最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：C、Si。(2)最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S。(3)除H外，原子半径最小的元素：F。(4)最高正化合价不等于族序数的元素：O、F。(5)第一电离能最大的元素(稀有气体除外)：F；第一电离能最小的元素：Cs(放射性元素除外)。(6)电负性最小的元素：Cs(0.7)(放射性元素除外)；电负性最大的元素：F(4.0)。3.已知元素的单质或化合物的性质、用途、存在的特殊性推断元素的结构有些单质或化合物的性质、用途、存在等具有特殊性，可作为推断元素的依据。(1)地壳中含量最多的元素或通常氢化物呈液态的元素：O。(2)空气中含量最多的元素或气态氢化物水溶液呈碱性的元素：N。(3)所形成化合物种类最多的元素或有单质是自然界中硬度最大的物质的元素：C。(4)地壳中含量最多的金属元素或常见氧化物、氢氧化物呈两性的元素：Al。(5)最活泼的非金属元素或气态氢化物(无氧酸)可腐蚀玻璃或氢化物最稳定的元素：F。(6)最活泼的金属元素或最高价氧化物对应水化物碱性最强的元素(放射性元素除外)：Cs。(7)焰色反应呈黄色、紫色的元素：Na、K。(8)最轻的单质元素：H；最轻的金属元素：Li。(9)元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物能够化合的元素：N；能起氧化还原反应的元素：S。(10)单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素：Li、Na、F。(11)单质易溶于CS2的元素：P、S。(12)单质常温下呈液态的元素：Br、Hg。4.核外电子数相同的微粒相互推断(1)与稀有气体原子电子层结构相同的离子①与He原子电子层结构相同的离子有H－、Li＋、Be2＋；②与Ne原子电子层结构相同的离子有F－、O2－、N3－、Na＋、Mg2＋、Al3＋；③与Ar原子电子层结构相同的离子有Cl－、S2－、P3－、K＋、Ca2＋。(2)核外电子总数为10的粒子①阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH、H3O＋；②阴离子：N3－、O2－、F－、NH、OH－；③分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4。(3)核外电子总数为18的粒子①阳离子：K＋、Ca2＋；②阴离子：P3－、S2－、HS－、Cl－、O；③分子：Ar、HCl、H2S、F2、H2O2、PH3、SiH4、C2H6、CH3OH、N2H4、CH3F。(4)核外电子总数及质子总数均相同的粒子①Na＋、NH、H3O＋；②F－、OH－、NH；③Cl－、HS－；④N2、CO、C2H2。典例9

有A、B、C、D、E、F、G七种前4周期元素，G的原子序数最大。已知：A、B、C三种元素的原子次外层电子排布式都是(n－1)s2(n－1)p6；D、E、F三种元素的原子序数分别等于A、B、C的最外层电子数；G