高二化学原子结构与性质.ppt

1、物质结构与性质(选考) 第1讲 原子结构与性质 基础盘点 一、原子核外电子排布及表示方法 自我诊断 1.请写出下列原子的电子排布式。 （1）N： （2）Cl: （3）Ca: （4）Fe: 答案 （1）1s22s22p3 （2）1s22s22p63s23p5 （3）1s22s22p63s23p64s2 （4）1s22s22p63s23p63d64s2,基础回归 1.能层、能级及其最多容纳电子数的关系,2.原子轨道 电子云轮廓图给出了电子在 的区域。 这种电子云轮廓图称为原子轨道。 第1电子层：只有s轨道。 第2电子层：有s、p两种轨道。 第3电子层：有s、p、d三种轨道。,核外经常出现,纺锤形,

2、球形,1,3,3.构造原理 构造原理：多电子原子的核外电子排布遵循构造 原理，根据构造原理可以写出元素基态原子的电 子排布式。,随着 的递增，基态原子的核外电子 按照上图中箭头的方向依次排布，即1s,2s,2p, , , , , , ,4d,5p该原理适用于绝大 多数基态原子的核外电子排布。 4.原子核外电子排布规律 （1）能量最低原理 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。 基态原子： 。当基态原子 能量后，电子会 ，变成 原子。,原子核电荷数,3s,3p,4s,3d,4p,5s,处于最低能量的原子,吸收,跃迁到较高能级,激发,态,（2）泡利原理 一个原子轨道最多容纳

3、个电子，而且 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 ，而且 相同。,2,自旋状态,单独占据一个轨道,状态,自旋,易错警示 洪特规则特例：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，如:24Cr的电子 排布式：1s22s22p63s23p63d54s1(3d5、4s1均为半 充满状态)；29Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p6 3d104s1（3d10为全充满状态，4s1为半充满状态）。,二、元素周期表中元素及其化合物的性质递变规律 自我诊断 2.现有四种元素的基态原子

4、的电子排布式如下： 1s22s22p63s23p4; 1s22s22p63s23p3; 1s22s22p3; 1s22s22p5。,则下列有关比较中正确的是 （ ） A.第一电离能： B.原子半径： C.电负性： D.最高正化合价：=,A,基础回归 1.电离能 （1）第一电离能：气态电中性基态原子 转化为气态基态正离子所需要的最低能量。 （2）元素第一电离能的意义：元素的第一电离能 可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。 第一电离能数值越小，原子越易失去一个电子， 该元素的金属性越强；反之，第一电离能数值越 大，原子越难失去一个电子。,失去一个,电子,（3）变化规律： 同一周期从左到右元素

5、的第一电离能呈 的 趋势，但某些地方出现曲折变化，如 , , , 。 同一族从上到下元素的第一电离能 。 2.电负性 （1）键合电子：原子中用于形成 的电子。 （2）电负性：用来描述不同元素的原子对 吸引力的大小。 （3）意义：电负性越大的原子，对键合电子的吸 引力越大，非金属性越强。故电负性的大小可用来 衡量元素非金属性和金属性的大小。,增大,Be,B,N,O,Mg,Al,P,S,变小,化学键,键合电子,（4）变化规律 同周期从 到 元素的电负性逐渐增大。 同主族从上到下元素的电负性逐渐 。 （5）应用 判断元素的金属性和非金属性的强弱：非金属 的电负性1.8;金属的电负性1.8;类金属的电

6、负性 在1.8左右，它们既有金属性又有非金属性。 判断化学键的类型：元素的电负性差值大于1.7， 它们之间通常形成离子键；元素的电负性差值小 于1.7，它们之间通常形成共价键。,左 右,变小,指点迷津 在同周期元素第一电离能的递变过程中，A族和 A族作为特例出现，第一电离能分别比同周期相 邻的元素都高，这主要是因为A族元素原子最外 电子层的s轨道处于全充满状态，p轨道处于全空状 态，A族的元素原子最外层3个能量相同的p轨道 处于半充满状态，均属于相对稳定的状态，故这两 个主族的元素原子相对难失去第1个电子，第一电 离能相对较大，属于电离能周期性变化的特例，如 I（Al)I(Mg)、I(S)I(

7、P)。,在同周期元素第一电离能的递变过程中，过渡元素第一电离能的变化幅度相对较小，这主要是因为随着元素原子序数的递增，新增加的电子排在次外层的d轨道上，有效核电荷增加幅度小，核对外层电子 的有效吸引力增加幅度小造成的。,要点精讲 要点一 表示原子结构和组成的常见化学用语 1.原子结构示意图 可表示核外电子的分层排布和核内质子数,如 。 2.电子式 可表示原子最外层电子数目，如 。 3.核素符号 侧重表示原子核的组成，它告诉人们该原子核内 的质子数和质量数,并推及中子数和核外电子数， 如 O。,4.电子排布式 （1）用数字在能级符号右上角标明该能级上排布 的电子数，这就是电子排布式。例如：K：1

8、s22s2 2p63s23p64s1。 （2）为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层 电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀 有气体的元素符号外加方括号表示。例如：K: Ar4s1。 （3）有少数元素的基态原子的电子排布相对于构 造原理有1个电子的偏差。因为能量相同的原子轨 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。,例如：,Cr:1s22s22p63s23p63d44s2() Cr:1s22s22p63s23p63d54s1(),Cu:1s22s22p63s23p63d94s2() Cu:1s22s22p63s23p

9、63d104s1(),5.电子排布图 用方框表示一个原子轨道，每个箭头代表一个电 子，如氮原子的电子排布图为：,特别提醒 到目前为止，我们学过的表示原子结构 的化学用语有多种，它们各有不同的侧重。 原子结构示意图只能表示核外电子的分层排布和 原子核内的质子数，如 。 核组成式：如 O，侧重于表示原子核的结构，它能告诉我们该原子核内的质子数和核外电子数 以及质量数，并不能反映核外电子的排布情况。 电子排布式：如O原子的电子排布式为1s22s22p4, 它能告诉我们氧原子核外的电子分为2个电子层， 3个能级，并不能告诉我们原子核的情况，也不能 告诉我们它的各个电子的运动状态。,电子排布图，如 这个

10、 式子，对氧原子核外电子排布的情况表达得就更 加详细。,【典例导析1】现有A、B、C、D四种元素，A是第 五周期A族元素，B是第三周期元素，B、C、D 的价电子数分别为2、2、7。四种元素原子序数从 小到大的顺序是B、C、D、A。已知C和D的次外层 电子均为18个。 （1）写出A、B、C、D元素符号：A： 、 B: 、C: 、D: 。 （2）写出B、C的基态原子的核外电子排布式及A、 D的价电子排布式： B: 、C: 、A: 、D: 。 （3）写出碱性最强的最高价氧化物的水化物的化 学式: 。,（4）写出酸性最强的最高价氧化物的水化物的化 学式: 。 解析 根据A在周期表的位置可知为Rb，价电

11、子排 布为5s1；由B是第三周期元素，价电子数为2，得 B为Mg，核外电子排布式为1s22s22p63s2；C、D的 价电子数分别是为2和7，且知C和D的次外层电子 均为18个，所以C为30号Zn，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，D为35号Br,价电子排布式 为4s24p5。碱性最强最高价氧化物的水化物的化学 式为RbOH，酸性最强最高价氧化物的水化物的化 学式为HBrO4。,答案 （1）Rb Mg Zn Br (2)1s22s22p63s2 1s22s22p63s23p63d104s2 5s1 4s24p5 (3)RbOH (4)HBrO4,归纳总结 （1）在作

12、基态原子的电子排布图时，常 出现以下几种错误。 （违反泡利原理） （违反洪特规则） （违反洪特规则） （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，如Fe:1s22s22p63s23p63d64s2，正确；Fe:1s22s22p63s23p64s23d6，错误。,迁移应用1 下列各种基态原子的核外电子排布式 中，正确的是 ( ) A.1s22s12p1 B.1s22s22p33s1 C.1s22s22p63s14s1 D.1s22s22p63s23p64s1 迁移应用2 A、B、C、D分别代表四种不同的短周 期元素。A元

13、素的原子最外层电子排布为ns1,B元素 的原子价电子排布为ns2np2，C元素的最外层电子数 是其电子层数的3倍，D元素原子的M电子层的p亚 层中有3个电子。,D,（1）C原子的电子排布式为 ， 若A元素的原子最外层电子排布为1s1，则按原子轨道的重叠方式，A与C形成的化合物中的共价键属于 键。 （2）当n=2时，B的原子结构示意图为 ， B与C形成的晶体属于 晶体。当n=3时，B与 C形成的晶体中微粒间的作用力是 。 （3）若A元素的原子最外层电子排布为2s1,B元素的 原子价电子排布为3s23p2，元素A在周期表中的位置 是 ，A、B、C、D四种元素的第一电离能 由大到小的顺序是 （用元素

14、符号表示）。,解析 n=1时A为H，n=2时A为Li，B为C，n=3时B为 Si,C为O，D为P。当A、B、C、D分别为Li、Si、O、 P时，其第一电离能由大到小依次为：OPSiLi。 答案 （1）1s22s22p4 （2） 分子 共价键或极性共价键 （3）第二周期A族 OPSiLi,要点二 元素周期律 1.概念 元素的性质随核电荷数递增发生周期性的递变。 2.实质 元素周期律的实质是元素原子结构的周期性变化 必然引起元素性质的周期性变化。 3.对角线规则 在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族 元素的某些性质相似，如Li和Mg,Be和Al。,4.元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变

15、规律,特别提醒 在比较元素的第一电离能时，要注意第A 族和第A族较同周期相邻元素的第一电离能都大。 典例导析2 如表是元素周期表的一部分，回答下列有关问题（用元素符号填空）：,周期,族,（1）写出下列元素符号及其原子的电子排布式： , , , 。 （2）在中电负性最大的元素是 ， 第一电离能最小的元素是 （填元素符号）。 （3）在这些元素的最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是 （填化学式，下同），碱性最强的是 ，呈两性的氢氧化物是 ， 写出三者之间两两相互反应的离子方程式： 。 （4）在这些元素中，原子半径最小的是 （填元素符号）。,答案 （1）N,He2s22p3 Si,Ne3s23p2

16、 S,Ne3s23p4 Cl,Ne3s23p5 (2)F Na (3)HClO4 KOH Al(OH)3 H+OH- H2O,3H+Al(OH)3 Al3+3H2O, OH-+Al(OH)3 AlO +2H2O (4)F,规律方法 微粒半径大小的比较 （1）电子数相同的微粒，核电荷数越大则半径 越小，如： 与He电子层结构相同的微粒：H-Li+Be2+。 与Ne电子层结构相同的微粒：O2-F-Na+ Mg2+Al3+。 与Ar电子层结构相同的微粒：S2-Cl-K+Ca2+。 （2）核电荷数相同的微粒，电子数越多，则半径 越大，如：H+HH-;Fe3+Fe2+Fe;Na+Na;ClCl-。,（3

17、）电子数和核电荷数都不同的微粒 一般可通过一种参照物进行比较，如比较Al3+与S2- 的半径大小，可找出与Al3+电子数相同，与S2-同一 族元素的O2-比较，Al3+O2-且O2-S2-,故Al3+S2-。 迁移应用3 下列说法中正确的是 ( ) A.第三周期所含元素中钠的第一电离能最小 B.铝的第一电离能比镁的第一电离能大 C.在所有元素中，氟的第一电离能最大 D.钾的第一电离能比镁的第一电离能大,解析 同周期中碱金属元素的第一电离能最小,稀 有气体元素最大，故A正确，C不正确；由于Mg为 3s2而Al为3s23p1,故铝的第一电离能小于镁的；D中 钾比镁更易失电子，钾的第一电离能小于镁的

18、，D 不正确。 答案 A,迁移应用4 下列关于元素电负性大小的比较中，不 正确的是 ( ) A.OSSeTe B.CNOF C.PSOF D.KNaMgAl 解析 A选项元素属于同一主族,电负性从上到下依 次减小;B选项元素属于同一周期，电负性从左到右 依次增大;C、D两个选项元素的相对位置如下图所示： 在周期表中，右上角元素（惰性元素除外）的电负性最大，左下角元素电负性最小。,A,对点训练 题组一 原子核外电子的排布 1.下列关于硅原子的核外电子排布表示式中，错误 的是 ( ) A.1s22s22p63s23p2 B.Ne3s23p2 C. D. 解析 A和B两个选项都是电子排布式，C和D两

19、个选项都是电子排布图，其中C选项违背了洪特规则。,C,2.某元素的原子3d能级上有1个电子，它的N能层 上电子数是 ( ) A.0 B.2 C.5 D.8 解析 根据该元素的原子3d能级上有1个电子可 以写出该原子的电子排布式：1s22s22p63s23p6 3d14s2，由此可知该元素N能层上的电子数为2。,B,3.化合物YX2、ZX2中，X、Y、Z都是短周期元素， X与Y为同周期元素，Y与Z为同族元素，Y原子的 最外层p能级电子数等于前一电子层电子总数，X 原子最外层p能级中只有一个轨道填充了2个电子， 则X的电子排布式为 ；Y的电子排布式 为 ；Z的电子排布式为 ；YX2 的化学式是 ，

20、电子式是 ；ZX2 的化学式是 。 答案 1s22s22p4或He2s22p4 1s22s22p2或He2s22p2 1s22s22p63s23p2或Ne3s23p2 CO2 SiO2,题组二 元素的推断 4.根据下列5种元素的电离能数据（单位：kJ mol-1)，回答下列问题。,(1)在周期表中，最可能处于同一族的是 （ ） A.Q和RB.S和T C.T和VD.R和T E.R和V （2）它们的氯化物的化学式,最可能正确的是（ ） A.QCl2 B.RCl C.SCl3 D.TCl E.VCl4 （3）下列元素中,最有可能与Q元素处于同一族的 是 （ ） A.硼 B.铍 C.锂 D.氢 E.氦

21、,（4）在5种元素中，最容易与氯元素形成离子化合物的是 （ ） A.Q B.R C.S D.T E.V （5）利用表中的数据判断，V元素最有可能是下列 元素中的 （ ） A.H B.Li C.Na D.K （6）做出上题（5）判断结论的根据是 。 答案（1）E（2）B（3）E（4）E（5）D（6）R和 V都是I2 I1,属A族。V的I1小于R，V的金属性 更强,5.元素X的原子最外层电子排布为nsnnpn+1，原子中能 量最高的是 电子，其电子云在空间有 的伸展方向；元素X的名称是 ，它的氢 化物的电子式是 。 答案 2p或np 三种互相垂直 氮,6.（1）某质量数为32,核内有16个中子的原

22、子，其电 子排布式是 ，该原子中有 个 未成对电子，这些未成对电子具有 （填 “相同”或“相反”）的自旋状态。 （2）某元素的原子最外层电子排布为3s23p2，它的 次外层上电子云形状有 种，原子中所有电子 占有 个 轨道，核外共有 个电子。 （3）M电子层上有 个能级，有 个轨道， 作为内层最多可容纳 个电子，作为最外 层时，最多可含有 个未成对电子。,（4）在元素周期表中，最外层只有1个未成对电子的主族元素原子处于 族；最外层有2个未成对电子的主族元素原子处于 族。 （5）A元素的最高正价是+4，A原子次外层上有2 个电子，A原子的电子排布式是 。 （6）B元素在气态氢化物中显-3价，气态

23、氢化物极易溶于水，B原子的电子排布式是 。 （7）E原子核外占有9个轨道，且具有1个未成对电子，E离子结构示意图是 。 （8）F、G都是短周期元素，F2-与G3+的电子层结 构相同，则F2-的电子排布式是 ，G元素 的原子序数是 。,答案（1）1s22s22p63s23p4 2 相同 （2）2 8 14 （3）3 9 18 3 （4）A、A、A A、A （5）1s22s22p2 （6）1s22s22p3 (7) (8)1s22s22p6 13,题组三 元素周期律 7.X和Y是原子序数大于4的短周期元素，Xm+和Yn- 两种离子的核外电子排布相同，下列说法中正确 的是 ( ) A.X的原子半径比

24、Y小 B.X和Y的核电荷数之差为m-n C.电负性XY D.第一电离能XY，原子半径XY。X比Y更易失电子,第一电 离能X小于Y，电负性X小于Y。,D,8.不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要 的能量（设其为E）如下图所示。试根据元素在 周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并 回答下列问题。,（1）同主族内不同元素的E值变化的特点是: 。各主族中E值的这种变化特 点体现了元素性质的 变化规律。 （2）同周期内，随原子序数增大，E值增大。但 个别元素的E值出现反常现象。试预测下列关系 式中正确的是 。 E（砷）E（硒） E（砷）E（硒） E（溴）E（硒） （3）估计1 mol气态Ca原

25、子失去最外层一个电子 所需能量E值的范围： E 。 （4）10号元素E值较大的原因是 。,解析（1）从H、Li、Na、K等可以看出，同主族元 素随元素原子序数的增大，E值变小;H到He、Li到 Ne、Na到Ar呈现明显的周期性。 （2）从第二、三周期可以看出，第A和A族元 素比同周期相邻元素两种元素E值都低。由此可以 推测E（砷）E(硒）、E（溴）E(硒）。 （3）根据同主族、同周期规律可以推：E（K）E(Ca)E(Mg)。 （4）10号元素是稀有气体元素氖，该元素原子的 最外层电子排布已达到8电子稳定结构。 答案 （1）随着原子序数的增大,E值变小 周期性 （2)（3）485KJ/mol 7

26、38KJ/mol （4）10号元 素为氖，该元素原子的最外层电子排布已达到8电 子稳定结构,定时检测 一、选择题（本题包括12小题,每小题5分,共60分） 1.(2008海南，23)在基态多电子原子中，关于核 外电子能量的叙述错误的是 ( ) A.最易失去的电子能量最高 B.电离能最小的电子能量最高 C.p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量 D.在离核最近区域内运动的电子能量最低,解析 核外电子分层排布，电子总是尽可能的排布 在能量最低的电子层里，离原子核越近，能量越 低，离原子核越远，能量越高，因此A、B、D正 确；p轨道电子能量不一定大于s轨道,例如3s轨道 能量大于2p轨道，因此C不正确

27、。 答案 C,2.下列各原子或离子的电子排布式错误的是 ( ) A.K+ 1s22s22p63s23p6 B.F 1s22s22p5 C.S2- 1s22s22p63s23p4 D.Ar 1s22s22p63s23p6,C,3. 下列表示钠原子的式子中能反映能级差别和电子 自旋状态的是 （ ） A. B. C.1s22s22p63s1 D. 解析 A、C项不能反映电子自旋状态；B项不能反 映能级差别和自旋状态，故只有D项正确。,D,4. 下列各组中的X和Y两种原子，化学性质一定相似 的是 （ ） A.X原子和Y原子最外层都只有一个电子 B.X原子的核外电子排布为1s2，Y原子的核外电 子排布为

28、1s22s2 C.X原子2p能级上有三个电子，Y原子的3p能级 上有三个电子 D.X原子核外M层上仅有两个电子，Y原子核外N 层上仅有两个电子,解析 A项，H与Na最外层都只有一个电子,但二者 性质差别很大；B项，X为He，Y为Be,二者性质差 别很大；C项，X为N，Y为P，二者同主族性质相 似；D项X为Mg，Y原子可能为Ca,也可能是过渡金 属元素的原子，故选C。 答案 C,5. 各电子层排布的总数遵循3条规律：原子的最外层电子数8；原子的次外层电子数18；原子的倒数第3层电子数32；决定这3条规律的电子排布 规则是 ( ) A.能最最低原理 B.泡利原理 C.洪特规则 D.能量最低原理和泡

29、利原理,D,6. 已知某元素原子的各级电离能数值如下： I1=736 kJ/mol,I2=1 450 kJ/mol, I3=7 740 kJ/mol,I4=10 500 kJ/mol, I5=13 600 kJ/mol,则该原子形成离子的化合价为 ( ) A.+1 B.+2 C.+3 D.+4,B,7. 主族元素A原子的结构示意图为 。则 X、Y及该原子3p能级上的电子数分别为 （ ） A.18、6、4B.20、8、6 C.18、8、6D.1520、38、16,B,8. 两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等，则在周期表的前10号元素中，满足 上述关系的元素共有 （ ） A.1对

30、 B.2对 C.3对 D.4对 解析 前10号元素的核外电子层数与最外层电子 数分别为1H，1、1；2He，1、2；3Li，2、1； 4Be，2、2；5B，2、3；6C，2、4；7N，2、5； 8O，2、6；9F，2、7；10Ne,2、8。核外电子层数 之比与最外层电子数之比：12与12为H和 Be；21与21为C和He；22与22无合 适的元素。,B,9.已知A为第A族元素，B为第A族元素,A、B的 原子序数分别为m和n,且它们为同一周期的元素， 下列关系式错误的是 （ ） A.n=m+1 B.n=m+11 C.n=m+25 D.n=m+10 解析 本题考查元素周期表的结构。第A族、第 A族

31、短周期中相邻原子序数差1；四、五周期中 由于中间有副族和第族元素的存在,故第A族、 第A族原子序数差11；六、七周期中由于镧系、 锕系元素的存在，两者相差25。,D,10. 气态原子生成+1价气态阳离子所需要的能量称 为第一电离能。元素的第一电离能是衡量元素金 属性强弱的一种尺度。下列有关说法正确的是 ( ) A.元素的第一电离能越大，其金属性越强 B.元素的第一电离能越小，其金属性越强 C.金属单质跟酸反应的难易，只跟该金属元素的 第一电离能有关 D.同周期元素，第一电离能随原子序数增大逐渐 增大 解析 第一电离能越小，说明金属越易失电子，其 金属性越强，但与酸反应却未必越易。,B,11.

32、下列电子排布图所表示的元素原子中，其能量 处于最低状态的是 ( ),D,12. 以下电子排布式不是基态原子的电子排布的是 ( ) A.1s12s1B.1s22s22p1 C.1s22s22p63s2D.1s22s22p63s1,A,二、非选择题（本题包括4小题，共40分） 13. （12分）某元素原子的电子排布式为Ar3d104s24p1，根据原子核外电子排布与元素在元 素周期表中的位置关系，完成下列各题： （1）该元素处于元素周期表的第 周期，该周 期的元素种数是 ； （2）该元素处于元素周期表的第 族，该族 的非金属元素种数是 ；,（3）根据“相关链接”介绍的知识，该元素处于元 素周期表的

33、 区，该区包括 族的元素。 解析 根据元素原子有4个电子层容纳了电子，该元 素处于第四周期，该周期元素原子的电子排布式为 Ar4s123d1104p16,故共有18种元素；根据轨道 能量顺序和族的相对顺序可以确定该元素位于第 A族，本族元素只有一种非金属元素硼，根据 价电子的电子排布式4s24p1可以确定该元素在p区， 由该区元素的价层电子的电子排布式为ns2np16,可 以确定所包括元素族的种类是AA族、0族。 答案 （1）四 18 （2）A 1 (3)p AA、0,14.（8分）(1)下表中的实线是元素周期表的部分 边界，请在表中用实线补全元素周期表的边界。,（2）元素甲是第三周期、第A族 元素，请在下边方框中按氦元素 （如右图）的式样写出元素甲的 原子序数、元素符号、元素名称、 相对原子质量和最外电子层排布。,（3）元素乙的3p亚层中只有1个电子，则乙