高考化學大一輪復習 3.1 原子結構與性質課件 新人教版.ppt

第1節(jié)原子結構與性質 考綱要求 1 了解原子核外電子的運動狀態(tài) 能級分布和排布原理 能正確書寫1 36號元素原子核外電子 價電子的電子排布式和電子排布圖 2 了解電離能的含義 并能用以說明元素的某些性質 3 了解電子在原子軌道之間的躍遷及其簡單應用 4 了解電負性的概念 并能用以說明元素的某些性質 3 基礎梳理 考點突破 原子核外電子的排布及其表示方法1 能層 能級與原子軌道 1 能層 根據多電子原子的核外電子的能量不同 將核外電子分成不同的能層 用n表示 n 1 2 3 4 n越大 該能層中的電子能量越高 原子核外的每一能層 序號為n 最多可容納的電子數為2n2 2 能級 多電子原子中 同一能層的電子 能量也可能不同 還可以把它們分成能級 同一能層里 能級的能量按s p d f 的順序升高 4 基礎梳理 考點突破 5 基礎梳理 考點突破 2 原子核外電子排布規(guī)律 1 能量最低原理 原子的電子排布遵循構造原理 能使整個原子的能量處于最低狀態(tài) 構造原理即基態(tài)原子核外電子進入原子軌道的順序 示意圖如下 6 基礎梳理 考點突破 2 泡利原理 1個原子軌道里最多容納2個電子 且它們的自旋狀態(tài)相反 3 洪特規(guī)則 電子排布在同一能級的不同軌道時 基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨占據一個軌道 且自旋狀態(tài)相同 洪特規(guī)則的特例 當能量相同的原子軌道在全滿 p6 d10 f14 半滿 p3 d5 f7 和全空 p0 d0 f0 狀態(tài)時 體系的能量最低 如24cr的基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1 而不是1s22s22p63s23p63d44s2 3 原子結構示意圖 11na的原子結構示意圖為 表明原子核外各電子層上排布的電子數 7 基礎梳理 考點突破 4 電子排布式 1 用核外電子分布的能級及各能級上的電子數來表示電子排布的式子 電子排布式中各符號 數字的意義為 以鉀原子為例 2 電子排布式中的內層電子排布可用相應的稀有氣體的元素符號加方括號來表示 以簡化電子排布式 例如k的電子排布式可寫成 ar 4s1 3 元素的化學性質與價電子關系密切 人們常常只表示出原子的價電子排布 如鐵原子3d64s2 8 基礎梳理 考點突破 9 基礎梳理 考點突破 3 原子狀態(tài)與原子光譜 原子的狀態(tài) 基態(tài)原子 處于最低能量的原子 激發(fā)態(tài)原子 當基態(tài)原子的電子吸收能量后 電子會躍遷到較高能級 變成激發(fā)態(tài)原子 基態(tài) 激發(fā)態(tài)及光譜示意圖 10 基礎梳理 考點突破 自主鞏固按要求填空 1 氧原子的核外電子排布式 1s22s22p4 2 硫原子的價電子排布式 3s23p4 3 氮原子的電子排布圖 4 br 的結構示意圖 11 基礎梳理 考點突破 1 核外電子的排布規(guī)律 1 遵守三大基本原理 能量最低原理 泡利原理 洪特規(guī)則 2 能級交錯現(xiàn)象 核外電子的能量并不是完全按能層序數的增加而升高 不同能層的能級之間的能量高低有交錯現(xiàn)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 等 3 洪特規(guī)則特例 當能量相同的原子軌道在全滿 p6 d10 f14 半滿 p3 d5 f7 和全空 p0 d0 f0 狀態(tài)時 體系的能量最低 如29cu的基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1 而不是1s22s22p63s23p63d94s2 12 基礎梳理 考點突破 13 基礎梳理 考點突破 14 基礎梳理 考點突破 例1 1 2016河北石家莊質檢 化學作為一門基礎自然科學 在材料科學 生命科學 能源科學等諸多領域發(fā)揮著重要作用 高溫超導材料釔鋇銅氧的化學式為ybacu3o7 其中的cu以罕見的cu3 形式存在 cu在元素周期表中的位置為 基態(tài)cu3 的核外電子排布式為 磁性材料在生活和科學技術中應用廣泛 研究表明 若構成化合物的陽離子有未成對電子時 則該化合物具有磁性 下列物質適合作錄音磁帶磁粉原料的為 填選項字母 a v2o5b cro2c pbod zno 15 基礎梳理 考點突破 2 2016河南中原名校仿真模擬聯(lián)考 物質的結構決定物質的性質 請回答下列涉及物質結構和性質的問題 第二周期中 元素的第一電離能處于b與n之間的元素有種 某元素位于第四周期第 族 其基態(tài)原子的未成對電子數與基態(tài)碳原子的未成對電子數相同 則其基態(tài)原子的價層電子排布式為 答案 1 第四周期第 b族1s22s22p63s23p63d8或 ar 3d8 b 2 3 3d84s2 16 基礎梳理 考點突破 解析 1 據元素周期表得 銅在周期表中位于第四周期第 b族 銅是29號元素 故cu3 的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d8或 ar 3d8 4價cr核外有未成對電子 故有磁性 2 同一周期元素中 元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大趨勢 但第 a族 第 a族元素第一電離能大于相鄰元素 根據電離能的變化規(guī)律 第一電離能介于b n之間的第二周期元素有be c o三種元素 元素位于第四周期第 族 其基態(tài)原子的未成對電子數與基態(tài)碳原子的未成對電子數相同 基態(tài)碳原子的電子排布式為1s22s22p2 未成對電子數為2 則該元素為ni 其基態(tài)原子的價層電子排布式為3d84s2 17 基礎梳理 考點突破 易錯警示 1 出現(xiàn)d軌道時 雖然電子排布按ns n 1 d np的順序填充 但書寫核外電子排布式時 仍把 n 1 d放在ns前 如ti 1s22s22p63s23p63d24s2正確 ti 1s22s22p63s23p64s23d2錯誤 2 基態(tài)原子失電子生成金屬陽離子時 應先失去最外層上的電子 如鐵原子核外電子排布式為 ar 3d64s2 失電子變?yōu)閒e2 失去的不是能量高的3d能級上的電子 而是能量低的4s能級上的電子 所以fe2 的基態(tài)核外電子排布式正確的為 ar 3d6 其他 ar 3d44s2 ar 3d54s1均錯誤 18 基礎梳理 考點突破 跟蹤訓練1 2016云南昆明高三模擬 下列各組表述中 兩個原子不屬于同種元素原子的是 a 3p能級有一個空軌道的基態(tài)原子和核外電子排布式為1s22s22p63s23p2的原子b 2p能級無空軌道 且有一個未成對電子的基態(tài)原子和最外層電子排布式為2s22p5的原子c m層全充滿而n層為4s2的原子和核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s2的原子d 最外層電子數是核外電子總數的原子和最外層電子排布式為4s24p5的原子 c 19 基礎梳理 考點突破 解析 a項 3p能級有一個空軌道的基態(tài)原子 按洪特規(guī)則可得其3p軌道上只能有兩個電子 所以兩個原子是同種元素的原子 b項 2p能級無空軌道 且有一個未成對電子的基態(tài)原子 它的2p能級上只能是5個電子 所以兩原子是同種元素的原子 c項 m層全充滿而n層為4s2的原子 其m層應為18個電子 而后者的m層上只有8個電子 所以兩原子不是同種元素的原子 d項 最外層電子數是核外電子總數的的原子中 最外層電子數要小于或等于8 且電子總數為5的倍數 所以可得該原子可能是原子序數為5 10 15 20 25 30 35 40 其中滿足最外層電子數是核外電子總數的且符合核外電子排布規(guī)則的只能是35號元素 該元素原子的最外層電子排布式為4s24p5 所以兩原子是同種元素的原子 20 基礎梳理 考點突破 2 2016陜西西安高三質檢 1 在短周期元素中基態(tài)原子的p軌道有1個未成對電子的元素可能是 填元素符號 下同 其核外電子排布式分別是 2 基態(tài)原子的n層有1個未成對電子 m層未成對電子最多的元素是 其價電子排布式為 3 最外層電子數是次外層電子數3倍的元素是 其電子排布圖為 4 銅原子的結構示意圖為 5 下列表示激發(fā)態(tài)原子的是 a 1s12s1b 1s22s22p1c 1s22p53s1d 1s22s22p63s2 21 基礎梳理 考點突破 答案 1 b f al cl1s22s22p1 1s22s22p5 1s22s22p63s23p1 1s22s22p63s23p5 2 cr3d54s1 5 ac解析 1 根據題意可推斷元素可能是b f al cl 2 根據題意可推斷元素為cr 3 根據題意可推斷元素為o 22 基礎梳理 考點突破 原子結構與元素周期律1 原子結構與元素周期表的關系 提醒 能層數 電子層數 周期序數 價電子數 主族序數 23 基礎梳理 考點突破 2 元素周期表的分區(qū) 1 根據核外電子排布分區(qū) 24 基礎梳理 考點突破 25 基礎梳理 考點突破 3 電離能 1 含義 氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要吸收的能量叫做第一電離能 常用符號i1表示 單位為kj mol 1 2 電離能的遞變規(guī)律 同一元素 i1 i2 i3 同周期元素 自左而右 元素的第一電離能在總體上呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢 表明元素原子越來越難失去電子 同主族元素 自上而下 元素的第一電離能逐漸減小 表明元素原子越來越易失去電子 元素第一電離能變化的反常情況 第 a族和第 a族元素的第一電離能分別比同周期相鄰元素的第一電離能都大 26 基礎梳理 考點突破 4 電負性 1 含義 用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引能力的大小 電負性越大的原子 對鍵合電子的吸引力越大 2 元素電負性的變化規(guī)律 除稀有氣體外 同周期元素 自左而右 元素的電負性逐漸增大 同主族元素 自上而下 元素的電負性逐漸減小 3 判斷元素電負性大小的標準 以氟的電負性為4 0和鋰的電負性為1 0作為相對標準 電負性沒有單位 且均為正值 在元素周期表中氟的電負性數值最大 銫的電負性數值最小 為0 7 放射性元素除外 27 基礎梳理 考點突破 5 對角線規(guī)則在元素周期表中 某些主族元素與右下方的主族元素的有些性質是相似的 如右圖所示 28 基礎梳理 考點突破 自主鞏固 1 根據前四周期元素原子核外電子排布特點 回答下列問題 外圍電子層有2個未成對電子的有c si ge o s se ti ni 有3個未成對電子的有n p as v co 未成對電子數與周期數相等的元素有h c o p fe 2 根據4s24p4回答問題 該元素位于p區(qū) 為第四周期 a族 是硒元素 填名稱 3 第四周期中 未成對電子數最多的元素是鉻 填名稱 它位于 b族 核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1或 ar 3d54s1 它有4個能層 7個能級 24種運動狀態(tài)不同的電子 價電子排布式為3d54s1 價電子排布圖為 屬于d區(qū) 29 基礎梳理 考點突破 30 基礎梳理 考點突破 31 基礎梳理 考點突破 2 電負性的應用 32 基礎梳理 考點突破 例2 2016廣東 六校聯(lián)盟 第三次聯(lián)考 新型儲氫材料是開發(fā)利用氫能的重要研究方向 1 ti bh4 3是一種儲氫材料 可由ticl4和libh4反應制得 基態(tài)氯原子中 電子占據的最高能層符號為 該能層具有的原子軌道數為 li b h三種元素的電負性由小到大的排列順序為 金屬氫化物是具有良好發(fā)展前景的儲氫材料 lih中 離子半徑 li 填 或 h 某儲氫材料是短周期金屬元素m的氫化物 m的部分電離能如下表所示 m是 填元素符號 33 基礎梳理 考點突破 2 2016河北張家口模擬演練 銅原子在基態(tài)時 價電子 外圍電子 排布式為 已知高溫下cu2o比cuo更穩(wěn)定 試從核外電子結構變化角度解釋 3 2016吉林長春模擬 太陽能電池板材料除單晶硅外 還有銅 銦 鎵 硒等化學物質 基態(tài)硅原子的電子排布式為 硒為 a族元素 與其相鄰的元素有砷和溴 則三種元素的電負性由小到大的順序為 用元素符號表示 答案 1 m9li b h mg 2 3d104s1cu 的價電子排布式為3d10 cu 核外電子處于穩(wěn)定的全充滿狀態(tài) 3 1s22s22p63s23p2 as se br 34 基礎梳理 考點突破 解析 1 氯原子核外有17個電子 基態(tài)原子的核外電子層有3層 電子占據的最高能層符號為m 該能層有1個s軌道 3個p軌道 5個d軌道 所以具有的原子軌道數為9 電負性與元素非金屬性強弱保持一致 所以氫元素電負性最大 其次是硼元素 鋰元素的電負性最小 核外電子排布相同的離子 核電荷數越大 離子半徑越小 li 與h 核外電子排布相同 li 的核電荷數大 所以半徑小 根據m的部分電離能數據 i3出現(xiàn)突變 說明最外層電子數為2 元素有i5 說明核外電子數大于5 所以該元素為mg 2 cu為29號元素 基態(tài)銅原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1 價電子排布式為3d104s1 軌道中電子處于全滿 全空 半滿時原子最穩(wěn)定 cu 的最外層電子排布式為3s23p63d10 而cu2 的最外層電子排布式為3s23p63d9 價電子排布達到全滿時較穩(wěn)定 所以固態(tài)cu2o穩(wěn)定性強于cuo 35 基礎梳理 考點突破 3 硅是14號元素 根據原子核外電子排布規(guī)律可以寫出電子排布式為1s22s22p63s23p2 36 基礎梳理 考點突破 歸納總結 1 外圍電子排布 即 價電子層 對于主族元素 價電子層就是最外電子層 而對于過渡元素原子不僅僅是最外電子層 如fe的價電子層排布為3d64s2 2 主族元素的最高正價 o f除外 族序數 8 最低負價 3 金屬活動性順序與元素相應的電離能大小順序不完全一致 故不能根據金屬活動性順序判斷電離能的大小 4 共價化合物中 兩種元素電負性差值越大 它們形成共價鍵的極性就越強 37 基礎梳理 考點突破 跟蹤訓練3 2016安徽馬鞍山高三質檢 a b c d e f g h是元素周期表前四周期常見的元素 且原子序數依次增大 其相關信息如下表 38 基礎梳理 考點突破 請用化學用語填空 1 a元素位于元素周期表第周期族 b和c的第一電離能比較 較大的是 c和f的電負性比較 較小的是 2 g元素的低價陽離子的結構示意圖是 f原子的價電子的電子排布圖是 h的基態(tài)原子核外電子排布式是 3 g的高價陽離子的溶液與h單質反應的離子方程式為 與e元素成對角線關系的某元素的最高價氧化物的水化物具有兩性 寫出該兩性物質與d的最高價氧化物的水化物反應的化學方程式 39 基礎梳理 考點突破 40 基礎梳理 考點突破 解析 a的原子核外有6種不同運動狀態(tài)的電子 即核外共有6個電子 a為碳元素 c的基態(tài)原子中s電子總數與p電子總數相等 則核外電子排布式為1s22s22p4 c是氧元素 由于a b c原子序數依次增大 故b是氮元素 e的基態(tài)原子最外層電子排布式為3s23p1 是鋁元素 d的原子半徑在同周期元素中最大 且d的原子序數比c大比e小 故d是鈉元素 f的基態(tài)原子的最外層p軌道有兩個電子的自旋狀態(tài)與其他電子的自旋狀態(tài)相反 說明p軌道上有5個電子 是氯元素 g的基態(tài)原子核外有7個能級且能量最高的能級上有6個電子 則其電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2 是鐵元素 h是我國使用最早的合金中的最主要元素 是銅元素 41 基礎梳理 考點突破 4 2016河北唐山模擬 自然界中存在大量的金屬元素 其中鈉 鎂 鋁 鐵 銅等在工農業(yè)生產中有著廣泛的應用 1 請寫出fe的基態(tài)原子核外電子排布式 2 金屬a的原子只有3個電子層 其第一至第四電離能如下 則a原子的價電子排布式為 42 基礎梳理 考點突破 3 合成氨工業(yè)中 原料氣 n2 h2及少量co nh3的混合氣 在進入合成塔前常用醋酸二氨合銅 溶液來吸收原料氣體中的co ac 代表ch3coo 其反應是 cu nh3 2 ac co nh3 cu nh3 3co ac 醋酸羰基三氨合銅 h 0 c n o三種元素的第一電離能由小到大的順序為 配合物 cu nh3 3co ac中心原子的配位數為 在一定條件下nh3與co2能合成尿素 co nh2 2 尿素中碳原子和氮原子軌道的雜化類型分別為 1mol尿素分子中 鍵的數目為na 答案 1 1s22s22p63s23p63d64s2或 ar 3d64s2 2 3s2 3 c o n 4 sp2雜化 sp3雜化7 43 基礎梳理 考點突破 解析 1 fe是26號元素 fe的基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2或 ar 3d64s2 2 a原子核外有3個電子層 根據原子核外電子的電離能大小關系可知 第一電離能與第二電離能相對較小 而第三電離能較第二電離能大很多 說明原子最外層只有2個電子 所以其價電子排布式為3s2 44 基礎梳理 考點突破 3 c n o三種元素是同一周期的元素 一般情況下 原子序數越大 元素的第一電離能越大 而氮元素的原子最外層電子處于半滿狀態(tài)為穩(wěn)定狀態(tài) 失去電子比o還難 所以三種元素的第一電離能由小到大的順序為c o n 配合物 cu nh3 3co ac中心原子cu結合了3個氨分子和1個co分子 所以其配位數為3 1 4 尿素的結構簡式是 可見在該物質分子中碳原子形成了1個碳氧雙鍵和2個碳氮鍵 其碳原子雜化類型是sp2 氮原子與nh3中的氮原子雜化方式相同 為sp3雜化 在一個尿素分子中含有7個 鍵 1個 鍵 所以1mol該物質中含有的 鍵的數目為7na 45 基礎梳理 考點突破 1 基態(tài)原子核外電子排布的順序1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p2 元素性質的2個遞變規(guī)律 1 第一電離能 同周期 左 右 有增大的趨勢 同主族 上 下 逐漸減小 2 電負性 同周期 左 右 逐漸增大 同主族 上 下 逐漸減小 3 元素在周期表中的5個分區(qū)s區(qū) ns1 2 p區(qū) ns2np1 6 d區(qū) n 1 d1 9ns1 2 ds區(qū) n 1 d10ns1 2 f區(qū) n 2 f0 14 n 1 d0 2ns2 46 基礎梳理 考點突破 4 原子結構與元素在元素周期表中位置的2個關系周期序數 電子層數族序數 最外層電子數或價電子數 47 基礎梳理 考點突破 48 1 2 3 4 5 6 1 2016課標全國乙 37節(jié)選 鍺 ge 是典型的半導體元素 在電子 材料等領域應用廣泛 回答下列問題 1 基態(tài)鍺原子的核外電子排布式為 ar 有個未成對電子 2 光催化還原co2制備ch4反應中 帶狀納米zn2geo4是該反應的良好催化劑 zn ge o電負性由大至小的順序是 答案 1 3d104s24p22 2 o ge zn解析 1 ge是第四周期 a族元素 是32號元素 電子排布式為 ar 3d104s24p2 2個4p電子分別位于2個不同軌道上 有2個未成對電子 2 元素的非金屬性越強 吸引電子能力就越強 則電負性越強 電負性由大到小的順序為o ge zn 49 1 2 3 4 5 6 2 2016課標全國甲 37節(jié)選 東晉 華陽國志 南中志 卷四中已有關于白銅的記載 云南鎳白銅 銅鎳合金 聞名中外 曾主要用于造幣 亦可用于制作仿銀飾品 回答下列問題 1 鎳元素基態(tài)原子的電子排布式為 3d能級上的未成對電子數為 2 單質銅及鎳都是由鍵形成的晶體 元素銅與鎳的第二電離能分別為icu 1958kj mol 1 ini 1753kj mol 1 icu ini的原因是 答案 1 1s22s22p63s23p63d84s2或 ar 3d84s22 2 金屬銅失去的是全充滿的3d10電子 鎳失去的是4s1電子 50 1 2 3 4 5 6 解析 1 鎳為28號元素 其基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或 ar 3d84s2 3d能級上的電子排布圖為 故3d能級上未成對電子數為2 2 金屬晶體中金屬陽離子和自由電子以金屬鍵結合 ni cu的外圍電子排布式分別為3d84s2 3d104s1 二者的第二電離能是 cu失去的是全充滿的3d10上的1個電子 而鎳失去的是4s1上的1個電子 51 1 2 3 4 5 6 3 2016課標全國丙 37節(jié)選 砷化鎵 gaas 是優(yōu)良的半導體材料 可用于制作微型激光器或太陽能電池的材料等 回答下列問題 1 寫出基態(tài)砷原子的核外電子排布式 2 根據元素周期律 原子半徑gaas 第一電離能ga 填 大于 或 小于 as 答案 1