第一單元原子結構與性質(zhì)

1、第一單元原子結構與性質(zhì)第一單元原子結構與性質(zhì)1理解原子的組成，理解原子序數(shù)、核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、核外電子數(shù)以及它們的相互關系。2了解原子核外電子的能級分布，能用電子排布式表示常見元素(136號)原子核外電子的排布。3了解原子核外電子的運動狀態(tài)。4了解元素電離能的含義，并能用以說明元素的某些性質(zhì)。5了解原子核外電子在一定條件下會發(fā)生躍遷，了解其簡單應用。一、構造原理能量最低原理一、構造原理能量最低原理1原子的誕生(1)大爆炸宇宙學理論的要點宇宙大爆炸誕生了大量的氫、少量的氦以及極少量的鋰、氦等發(fā)生原子核的熔合反應，分期分批地合成其他元素。(2)宇宙中的元素宇宙中最豐富的元素是氫，其次是氦，

2、地球上的元素大多數(shù)是金屬，非金屬(包括稀有氣體)僅22種。2能層與能級(1)能層多電子原子的核外電子的能量是不同的。按電子的能量差異，可將核外電子分成不同的能層。原子核外電子的每一個能層(序數(shù)為n)最多可容納的電子數(shù)為2n2。(2)能級多電子原子中，同一能層的電子，能量也不同，還可以把它們分成能級。3構造原理隨著原子核電荷數(shù)的遞增，基態(tài)原子的核外電子按照上圖中箭頭的方向依次排布，即1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p該原理適用于絕大多數(shù)基態(tài)原子的核外電子排布。【思考思考】核外電子排布完全依照電子層順序排列嗎？核外電子排布的規(guī)律并不完全依據(jù)電子層順序，而是按能級順序進

3、行的。4能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)光譜(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)。(2)基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子核外電子在一定條件下會發(fā)生躍遷，躍遷過程中伴隨著能量的變化。(3)光譜光(輻射)是電子釋放能量的重要形式之一。不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱為原子光譜。利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。5電子云與原子軌道(1)電子云電子云是電子在核外空間各處出現(xiàn)概率的形象化描述。黑點密的地方表示電子出現(xiàn)的概率大，黑點疏的地方表示電子出現(xiàn)的概率小。(2)原子軌道電子云輪廓圖給出了電子在核外經(jīng)常出

4、現(xiàn)的區(qū)域。這種電子云輪廓圖稱為原子軌道。原子軌道軌道形狀軌道個數(shù)s球形1p紡錘形3(3)泡利原理和洪特規(guī)則泡利原理條件：當電子在同一個軌道中排布時；結論：1個軌道里最多容納2個電子，且自旋方向相反。洪特規(guī)則條件：當電子排布在同一能級的不同軌道時；結論：總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道，而且自旋方向相同?；鶓B(tài)原子的核外電子在原子軌道上排布要遵循三個原則：能量最低原理、泡利原理、洪特規(guī)則。二、原子結構與元素周期表、元素周期律二、原子結構與元素周期表、元素周期律1元素周期表結構2元素周期表的分區(qū)按構造原理最后填入電子的能級的符號可把周期表里的元素劃分為5個區(qū)，分別為s區(qū)、d區(qū)、ds、p區(qū)、f區(qū)，各區(qū)分別包括

5、A、族元素、B族元素、B、B族元素、AA族和0族元素、鑭系和錒系元素，其中s區(qū)(H除外)d區(qū)、ds區(qū)和f區(qū)的元素都為金屬?！咀⒁庾⒁狻扛鶕?jù)元素原子最后一個電子填充的原子軌道的所屬能級不同，將元素周期表中的元素分為5個區(qū)，并以此電子所處能級的符號作為該區(qū)的符號。元素的化學性質(zhì)主要決定于價電子，而周期表的分區(qū)主要基于元素的價電子構型，處于同一區(qū)內(nèi)的元素價電子排布是相似的，具體情況如下表所示。分區(qū)價層電子的電子排布式s區(qū)ns12p區(qū)ns2np16d區(qū)(n1)d19ns12ds區(qū)(n1)d10ns12f區(qū)(n2)f114(n1)d02ns23.元素周期律(1)原子半徑變化規(guī)律元素周期表中的同周期主族元

6、素從左到右，原子半徑逐漸減??；同主族元素從上到下，原子半徑逐漸增大。 (2)電離能第一電離能：氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量。第一電離能越小，越易失去電子，金屬的活潑性就越強。規(guī)律每周期：第一個元素的第一電離能最小，最后一個元素的第一電離能最大。同族元素：從上到下第一電離能變小。同種原子：隨著電子的逐個失去，陽離子所帶的正電荷數(shù)越來越大，再失去電子需克服的電性引力越來越大，消耗的能量越來越大，逐級電離能越來越大。(3)電負性含義：用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小。電負性越大的原子，對鍵合電子的吸引力越大。標準：以氟的電負性為4.0和鋰的電負性為1

7、.0作為標準，得出了各元素的電負性。變化規(guī)律：在元素周期表中，從左到右元素的電負性逐漸增大，從上到下元素的電負性逐漸減小。應用：判斷元素金屬性、非金屬性的強弱。金屬的電負性一般小于1.8，非金屬的電負性一般大于1.8，位于非金屬三角區(qū)邊界的元素的電負性則在1.8左右，它們既有金屬性，又有非金屬性。(4)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某些性質(zhì)相似，如Li 和Mg，Be和Al。 (5)元素周期律概念元素的性質(zhì)隨核電荷數(shù)遞增呈現(xiàn)周期性變化。實質(zhì)元素周期律的實質(zhì)是元素原子結構的周期性變化必然引起元素性質(zhì)的周期性變化。 (2008年海南高考)在基態(tài)多電子原子中，關于核外電子能

8、量的敘述錯誤的是()A最易失去的電子能量最高B電離能最小的電子能量最高Cp軌道電子能量一定高于s軌道電子能量D在離核最近區(qū)域內(nèi)運動的電子能量最低【導航導航】根據(jù)構造原理，基態(tài)多電子原子中，離原子核越近的能層與能級，其能量越低，核外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)，即能量越低的電子排布在離核越近的能層或能級中?！窘馕鼋馕觥吭釉诜磻惺サ碾娮討请x核最遠的外層電子，其能量最高，A正確，B項，電離能最小的電子離原子核最遠，受原子核的吸引力最小，能量最高，B正確；處于高能層中的s軌道電子的能量要比處于較低能層中p軌道電子的能量高，C錯誤；能量越低的電子盡量排布在離原子核越近的軌道

9、上，D正確?！敬鸢复鸢浮緾下表列出前20號元素中的某些元素性質(zhì)的一些數(shù)據(jù)：試回答下列問題： (1)以上10種元素中，第一電離能最小的是_(填編號)。(2)上述、三種元素中的某兩種元素形成的化合物中，每一個原子都滿足8電子穩(wěn)定結構的物質(zhì)可能是_(寫分子式)。元素和形成的化合物的化學式為_，它是一種重要的結構材料，推測它應是屬于_晶體；元素的原子價電子排布式是_。(3)四種元素的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性，由強到弱的順序是_(填化學式)。(4)和兩元素比較，非金屬性較弱的是_(填名稱)，可以驗證你的結論的是下列中的_(填序號)。A氣態(tài)氫化物的揮發(fā)性和穩(wěn)定性B單質(zhì)分子中的鍵能C兩元素的電負性D含氧酸的酸性E

10、氫化物中XH鍵的鍵長(X代表和兩元素)F兩單質(zhì)在自然界的存在形式【導航導航】解答該題時先據(jù)原子半徑和元素主要化合價的規(guī)律確定出十種元素，再結合元素的第一電離能和元素金屬性、非金屬性的規(guī)律做出解答。【解析解析】由題意可知，10種元素是前20號元素，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，可推出S，K，O，Al，C，P，Cl，Na，N，Si。(1)在同一周期中，自左至右元素的第一電離能逐漸增大；同一主族中，從上向下，元素的第一電離能逐漸減??；故在10種元素中，第一電離能最小的是K。(2)C、P、Cl中的某兩種元素形成的化合物中，PCl3或CCl4分子中的每一個原子都滿足8e穩(wěn)定結構；元素和形成的化合物Si3N4屬于原子晶體

11、；S元素的原子價電子排布式是3s23p4。(3)元素的非金屬性越強，形成的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，非金屬性強弱為ClSPSi，故其氫化物穩(wěn)定性為HClH2SPH3SiH4。(4)氧元素和氮元素相比，非金屬性較弱的是氮元素，可通過C、E驗證。【答案答案】(1)(2)PCl3、CCl4Si3N4原子3s23p4(3)HClH2SPH3SiH4(4)氮元素CE(上海題)現(xiàn)有部分短周期元素的性質(zhì)或原子結構如下表：元素編號元素性質(zhì)或原子結構TM層上有2對成對電子X最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2倍Y常溫下單質(zhì)為雙原子分子，其氫化物水溶液呈堿性Z元素最高正價是7價(1)元素T的原子最外層共有_種不同運動狀態(tài)的電子

12、。元素X的一種同位素可測定文物年代，這種同位素的符號是_。(2)元素Y與氫元素形成一種離子YH4，寫出該微粒的電子式_(用元素符號表示)。(3)元素Z與元素T相比，非金屬性較強的是_(用元素符號表示)，下列表述中能證明這一事實的是_。a常溫下Z的單質(zhì)和T的單質(zhì)狀態(tài)不同bZ的氫化物比T的氫化物穩(wěn)定c一定條件下Z和T的單質(zhì)都能與氫氧化鈉溶液反應(4)探尋物質(zhì)的性質(zhì)差異性是學習的重要方法之一。T、X、Y、Z四種元素的最高價氧化物的水化物中化學性質(zhì)明顯不同于其他三種酸的是_，理由是_?！窘馕鼋馕觥?1)因T的M層上有2對成對電子，其電子排布式為1s22s22p63s23p4，因此它是硫元素，其最外層有

13、6種不同運動狀態(tài)的電子，從X的原子結構：“最外層電子數(shù)是次外層的電子數(shù)的2倍”，且其一種同位素可測定文物年代推知X為碳元素，其同位素符號是 614C。(2)因元素Y單質(zhì)為雙原子分子，其氫化物水溶液顯堿性推出Y為氮元素，Y與H形成的YH4即NH4，其電子式為H HH H。(3)Z屬短周期元素，其最高正價為7價，則可推知Z為氯元素，它的非金屬性比硫強，可以通過b來證實。(4)從T、X、Y、Z四種元素的最高價氧化物對應水化物來看，分子式為H2SO4、H2CO3、HNO3和HClO4，顯然H2CO3的性質(zhì)與其他三種不同，因只有它是非氧化性的酸且是弱酸?！敬鸢复鸢浮?1)6 614C(2)H HH H(

14、3)Clb(4)H2CO3弱酸性或非氧化性酸1(2009年上海單科)以下表示氦原子結構的化學用語中，對電子運動狀態(tài)描述最詳盡的是()A HeB.2 C1s2 D.【解析解析】A、B、C三個選項只是表達出氦原子核外有2個電子，而D項能詳盡地描述出電子的運動狀態(tài)?！敬鸢复鸢浮緿2下列各電子層中不包含d能級的是()AM電子層 BN電子層CL電子層 DK電子層【解析解析】K電子層只包括s能級，L電子層包括s、p能級，M電子層包括s、p、d能級，N電子層包括s、p、d、f能級?！敬鸢复鸢浮緾D3下列關于微粒半徑的說法正確的是()A電子層數(shù)少的元素的原子半徑一定小于電子層數(shù)多的元素的原子半徑B核外電子層結

15、構相同的單核微粒半徑相同C質(zhì)子數(shù)相同的不同單核微粒，電子數(shù)越多半徑越大D原子序數(shù)越大，原于半徑越大【解析解析】由于同周期主族元素原子半徑逐漸減小，故A族的原子半徑不一定比上一周期A族元素原子半徑大；如r(Li)r(S)r(Cl)。對于核外電子層結構相同的單核離子和原子，半徑是不同的。質(zhì)子數(shù)相同的不同單核微粒，陰離子半徑原子半徑陽離子半徑。 隨著原子序數(shù)的增大，原子半徑不是一直增大，而是周期性變化?！敬鸢复鸢浮緾4氣態(tài)中性原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第一電離能(I1)，氣態(tài)正離子繼續(xù)失去電子所需要的最低能量依次稱為第二電離能(I2)，第三電離能(I3)下表是第三周期部分元

16、素的電離能單位：eV(電子伏特)數(shù)據(jù)。元素I1/eVI2/eVI3/eV甲5.747.471.8乙7.715.180.3丙13.023.940.0丁15.727.640.7下列說法正確的是()A甲的金屬性比乙強 B乙的化合價為1價C丙可能為非金屬元素 D丁一定為金屬元素【解析解析】由表格可知，甲的第一電離能小于乙，表明甲比乙易失去第一個電子，故甲的金屬性比乙強，A正確；表格中顯示，乙失去第二個電子也較易，則乙的化合價可能為2價，選項B不正確；對丙而言失去電子較難，所以可能是非金屬元素，C正確；對丁而言，失電子比丙還難，而第三周期只有3種金屬元素，可知丁一定是非金屬元素，所以D不正確?！敬鸢复鸢?/p>

17、】AC5在下列空格中，填上適當?shù)脑胤枺?1)在第三周期中，第一電離能最小的元素是_，第一電離能最大的元素是_。(2)在元素周期表中，電負性最大的元素是_，電負性最小的元素是_。(3)最活潑的金屬元素是_。(4)最活潑的氣態(tài)非金屬原子是_。(5)第二、三、四周期原子中p軌道半充滿的元素是_。(6)電負性相差最大的兩種元素是_。【解析解析】同周期中從左到右，元素的第一電離能(除A族、A族反常外)逐漸增大，同周期中金屬元素最小，稀有氣體最大，故第三周期中第一電離能最小的為Na，最大的為Ar。電負性的遞變規(guī)律：同周期從左到右逐漸增大，同主族從上到下逐漸減小，故周期表中，電負性最大的元素是氟，電負性

18、最小的為銫?！敬鸢复鸢浮?1)NaAr(2)FCs(3)Cs(4)F(5)N、P、As(6)F、Cs6(2009年安徽理綜)W、X、Y、Z是周期表前36號元素中的四種常見元素，其原子序數(shù)依次增大。W、Y的氧化物是導致酸雨的主要物質(zhì)，X的基態(tài)原子核外有7個原子軌道填充了電子，Z能形成紅色(或磚紅色)的Z2O和黑色的ZO兩種氧化物。(1)W位于元素周期表第_周期第_族。W的氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性比H2O(g)_(填“強”或“弱”)。(2)Y的基態(tài)原子核外電子排布式是_，Y的第一電離能比X的_(填“大”或“小”)。(3)Y的最高價氧化物對應水化物的濃溶液與Z的單質(zhì)反應的化學方程式是_。(4)已知下列數(shù)據(jù)：Fe(s)O2(g)=FeO(s)H272.0 kJmol12X(s)O2(g)=X2O3(s)H1 675.7 kJmol1X的單質(zhì)和FeO反應的熱化學方程式是_?！窘馕鼋馕觥啃纬伤嵊甑闹饕镔|(zhì)是N和S的氧化物，Y的原子序數(shù)比W大，由此可推出W為氮元素，Y為硫元素；根據(jù)基態(tài)原子核外電子排布所遵循的原則，可以寫出X的電子排布式為：