2014屆高三化學(xué)一輪創(chuàng)新設(shè)計第十二章 物質(zhì)機(jī)構(gòu)與性質(zhì)(選修) 第一講 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(62張PPT)

1、第一講原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1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。了解原子核外電子的運動狀態(tài)。2了解元素電離能的含義，并能用以說明元素的某些性質(zhì)。3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(yīng)用。4了解電負(fù)性的概念，知道元素的性質(zhì)與電負(fù)性的關(guān)系。1原子核外電子排布規(guī)律及其表示方法。2元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律及其應(yīng)用。一、能層、能級與原子軌道1能層(n)：在多電子原子中，核外電子的 是不同的，按照電子的 差異將其分成不同能層。通常用K、L、M、N、O、P、Q表示相應(yīng)的第一、二、三、四、五、六、七能層，能量依次升高2能級：同一能層里的電子的 也可能

2、不同，又將其分成不同的能級，通常用 等表示，同一能層里，各能級的能量按 的順序升高，即 。能量能量能量s、p、d、fs、p、d、fE(s)E(p)E(d)E(f)3原子軌道：表示電子在原子核外的一個空間運動狀態(tài)。電子云輪廓圖給出了電子在 的區(qū)域，這種電子云輪廓圖也就是原子軌道的形象化描述。核外經(jīng)常出現(xiàn)原子軌道軌道形狀軌道個數(shù)s p 13球形紡綞形 試分析前三能層與能級、原子軌道的關(guān)系。提示第一能層(K)，只有s能級；第二能層(L)，有s、p兩種能級；第三能層(M)，有s、p、d三種能級；s能級上只有一個原子軌道，p能級上有三個原子軌道px、py、pz，d能級上有五個原子軌道，各能級上的原子軌道

3、具有相同的能量。二、基態(tài)原子的核外電子排布的三原理1能量最低原理原子的電子排布遵循 能使整個原子的能量處于最低狀態(tài)。2泡利原理在一個原子軌道中，最多只能容納 電子，并且這兩個電子的 相反。構(gòu)造原理2個自旋狀態(tài)3洪特規(guī)則當(dāng)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 ，并且 相同。洪特規(guī)則特例：當(dāng)能量相同的原子軌道在 (p6、d10、f14)、 (p3、d5、f7)和 (p0、d0、f0)狀態(tài)時，體系的能量最低，如：24Cr的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1。單獨占據(jù)一個軌道自旋狀態(tài)全滿半滿全空 什么是基態(tài)原子和激發(fā)態(tài)原子？提示基態(tài)原子：處于最低能量的原子。當(dāng)基

4、態(tài)原子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級，變成激發(fā)態(tài)原子。當(dāng)電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時，釋放一定頻率的光子，這是產(chǎn)生原子光譜的原因。三、電離能和電負(fù)性1電離能(1)含義第一電離能：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 ，符號 ，單位 。最低能量IkJmol1(2)規(guī)律同周期：第一種元素的第一電離能 ，最后一種元素的第一電離能 ，總體呈現(xiàn) 的變化趨勢。同族元素：從上至下第一電離能 。同種原子：逐級電離能越來越 (即I1I2E(4s)、E(4d)E(5s)、E(5d)E(6s)、E(6d)E(7s)、E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等。兩個

5、應(yīng)用1電離能的應(yīng)用(1)判斷金屬性與非金屬性強(qiáng)弱(2)分析原子核外電子層結(jié)構(gòu)，如某元素的In1In，則該元素的最外層電子數(shù)為n。(3)判斷化學(xué)鍵類型2電負(fù)性的應(yīng)用(1)判斷一種元素是金屬元素還是非金屬元素，以及金屬性與非金屬性的強(qiáng)弱(2)判斷元素在化合物中的價態(tài)(3)判斷化學(xué)鍵類型我的警示在寫基態(tài)原子的電子排布圖時，常出現(xiàn)以下錯誤：問題征解 請用核外電子排布的相關(guān)規(guī)則解釋Fe3較Fe2更穩(wěn)定的原因？ 提示Fe價層電子的電子排布式為3d64s2，F(xiàn)e3價層電子的電子排布式為3d5，F(xiàn)e2價層電子的電子排布式為3d6。根據(jù)“能量相同的軌道處于全空、全滿和半滿時能量最低”的原則，3d5處于半滿狀態(tài)，

6、結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，所以Fe3較Fe2更為穩(wěn)定。 必考點88 基態(tài)原子的核外電子排布及表示方法1能層、能級、原子軌道及其最多容納電子數(shù)的關(guān)系能層n一二三四五n符號KLMNO能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s原子軌道11313513571最多容納電子數(shù)226261026101422818322n22.原子的核外電子排布式(圖)的書寫(1)核外電子排布式：用數(shù)字在能級符號右上角表明該能級上排布的電子數(shù)。例如，K：1s22s22p63s23p64s1。為了簡化，通常把內(nèi)層已達(dá)稀有氣體電子結(jié)構(gòu)的部分稱為“原子實”，用該稀有氣體的元素符號加方括號來表示。例如，K：Ar4s1。(4)構(gòu)造原理是書寫

7、基態(tài)原子的電子排布式的依據(jù)，也是繪制基態(tài)原子的電子排布圖的主要依據(jù)之一。3基態(tài)原子的核外電子排布的表示方法(以硫原子為例)【典例1】(1)寫出下列原子的電子排布式與簡化電子排布式原子電子排布式簡化電子排布式NClCaFeCu(2)按要求用三種化學(xué)用語表示基態(tài)鐵原子和三價鐵離子，并回答問題。FeFe3原子(或離子)結(jié)構(gòu)示意圖電子排布式電子排布圖鐵原子最外層電子數(shù)為_，鐵在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，參加反應(yīng)的電子可能是_。請你通過比較、歸納，分別說出3種不同化學(xué)用語所能反映的粒子結(jié)構(gòu)信息。解析(2)根據(jù)構(gòu)造原理，先寫26號鐵原子(基態(tài))的電子排布式，畫出原子結(jié)構(gòu)示意圖，依據(jù)洪特規(guī)則，畫出電子排布圖。答案(1

8、)原子電子排布式簡化電子排布式N1s22s22p3He2s22p3Cl1s22s22p63s23p5Ne3s23p5Ca1s22s22p63s23p64s2Ar4s2Fe1s22s22p63s23p63d64s2Ar3d64s2Cu1s22s22p63s23p63d104s1Ar3d104s1(2)FeFe3原子(或離子)結(jié)構(gòu)示意圖電子排布式Ar3d64s2Ar3d5電子排布圖24s上的2個電子和3d上的1個電子結(jié)構(gòu)示意圖：能直觀地反映核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)和核外的電子層數(shù)及各能層上的電子數(shù)。電子排布式：能直觀地反映核外電子的能層、能級和各能級上的電子數(shù)。電子排布圖：能反映各軌道的能量的高低，各軌道上的

9、電子分布情況及自旋方向。(1)任一能層的能級總是從s能級開始，而且能級數(shù)等于該能層序數(shù)；(2)以s、p、d、f排序的各能級可容納的最多電子數(shù)依次為其原子軌道數(shù)1、3、5、7的二倍；(3)構(gòu)造原理中存在著能級交錯現(xiàn)象；(4)我們一定要記住前四能層的能級排布順序(1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p)。當(dāng)出現(xiàn)d軌道時，雖然電子按ns，(n1)d，np順序填充，但在書寫電子排布式時，仍把(n1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正確；Fe：1s22s22p63s23p64s23d6錯誤?！緫?yīng)用1】A、B、C、D、E、F代表6種元素。請?zhí)羁眨?1)A元素基態(tài)原子

10、的最外層有2個未成對電子，次外層有2個電子，其元素符號為_；(2)B元素的負(fù)一價離子和C元素的正一價離子的電子層結(jié)構(gòu)都與氬相同，B的元素符號為_，C的元素符號為_；(3)D元素的正三價離子的3d能級為半充滿，D的元素符號為_，其基態(tài)原子的電子排布式為_；(4)E元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒有成對電子，只有一個未成對電子，E的元素符號為_，其基態(tài)原子的電子排布式為_。(5)F元素的原子的最外層電子排布式為nsnnpn1，則n_；原子中能量最高的是_電子。(3)D元素原子失去2個4s電子和1個3d電子后變成3價離子，其原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2即26號元素

11、鐵。(4)根據(jù)題意要求，首先寫出電子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，該元素為29號Cu。(5)s能級只有1個原子軌道，故最多只能容納2個電子，即n2，所以元素F的原子的最外層電子排布式為2s22p3，由此可知F是N元素；根據(jù)核外電子排布的能量最低原理，可知氮原子的核外電子中的2p能級能量最高。答案(1)C或O(2)ClK(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1(5)22p必考點89 原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)變化1原子結(jié)構(gòu)與周期表的關(guān)系周期能層數(shù)每周期第一個元素每周期最后一個元

12、素原子序數(shù)基態(tài)原子的電子排布式原子序數(shù)基態(tài)原子的電子排布式二23He2s1101s22s22p6三311Ne3s1181s22s22p63s23p6四419Ar4s1361s22s22p63s23p63d104s24p6五537Kr5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6六655Xe6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p62.周期表的分區(qū)與原子的價電子排布的關(guān)系分區(qū)元素分布外圍電子排布s區(qū)A族、A族ns12p區(qū)A族A族、0族ns2np16(He除外)d區(qū)B族B族、族(n1)d19ns12

13、(除鈀外)ds區(qū)B族、B族(n1)d10ns12f區(qū)鑭系、錒系(n2)f014(n1)d02ns2【典例2】下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分別代表某一種化學(xué)元素。 (1)下列_(填寫編號)組元素的單質(zhì)可能都是電的良導(dǎo)體。a、c、hb、g、kc、h、ld、e、f(2)如給核外電子足夠的能量，這些電子便會擺脫原子核的束縛而離去。核外電子離開該原子或離子所需要的能量主要受兩大因素的影響：原子核對核外電子的吸引力，形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的傾向。下表是一些氣態(tài)原子失去核外不同電子所需的能量(kJmol1)：鋰XY失去第一個電子519502580失去第二個電子7 2964 5701 820失去第三個電子1

14、1 7996 9202 750失去第四個電子9 55011 600通過上述信息和表中的數(shù)據(jù)分析為什么鋰原子失去核外第二個電子時所需的能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于失去第一個電子所需的能量：_。表中X可能為以上13種元素中的_(填寫字母)元素，則該元素屬于_區(qū)元素。用元素符號表示X和j所能形成的化合物的化學(xué)式是 _。Y是周期表中_族元素。以上13種元素中，_(填寫字母)元素原子失去核外第一個電子需要的能量最多。解析b為H，a為Na，c為Mg，d為Sr，e為Ti，f為Al，g為Ge，h為C，i為P，j為O，k為Te，l為Cl，m為Ar。(1)金屬以及碳為電的良導(dǎo)體，所以都符合。(2)由于Li失去一個電子后，達(dá)到穩(wěn)

15、定結(jié)構(gòu)，所以再失去一個電子所需能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于失去第一個電子所需能量。根據(jù)X的逐級電離能數(shù)據(jù)，X最外層應(yīng)有1個電子，應(yīng)為Na元素，即a，Na在s區(qū)，Na與O(j)可形成Na2O，Na2O2兩種化合物。根據(jù)Y的逐級電離能數(shù)據(jù)，Y最外層應(yīng)有3個電子，對應(yīng)的元素應(yīng)為Al(f)。稀有氣體元素原子最穩(wěn)定，失去第1個電子需要能量最多。答案(1)(2)鋰原子失去核外第一個電子后即達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以鋰原子失去核外第二個電子時所需的能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于失去第一個電子所需的能量asNa2O和Na2O2Am1.若已知元素的外圍電子排布，可直接判斷該元素在周期表中的位置。如：某元素的外圍電子排布為4s24p4，由此可知，該元素

16、位于p區(qū)，為第4周期A族元素。即最大能層為其周期數(shù)，最外層電子數(shù)為其族序數(shù)，但應(yīng)注意過渡元素(副族與第族)的最大能層為其周期數(shù)，外圍電子數(shù)應(yīng)為其縱列數(shù)而不是其族序數(shù)(鑭系、錒系除外)。2.根據(jù)元素金屬性與非金屬性可將元素周期表分為金屬元素區(qū)和非金屬元素區(qū)，處于金屬與非金屬交界線(又稱梯形線)附近的非金屬元素具有一定的金屬性，又稱為半金屬或準(zhǔn)金屬，但不能叫兩性非金屬。 【應(yīng)用2】元素代號I1/(kJmol1)I2/(kJmol1)I3/(kJmol1)I4/(kJmol1)Q2 0804 0006 1009 400R5004 6006 9009 500 S7401 5007 70010 500T

17、5801 8002 70011 600U4203 1004 4005 900(1)在周期表中，最可能處于同一族的是_。AQ和R BS和T CT和U DR和TER和U(2)電解它們的熔融氯化物，以下過程最可能正確的是_。AQ22eQ BR22eRCS33eS DT33eT(3)它們的氯化物的化學(xué)式，最可能正確的是_。AQCl2 BRCl CSCl3 DTCl(4)S元素最可能是_。As區(qū)元素 B稀有氣體元素Cp區(qū)元素 D準(zhǔn)金屬(5)下列元素中，化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)最像Q元素的是_。A氦(1s2) B鈹(1s22s2)C鋰(1s22s1) D氫(1s1)解析(1)根據(jù)電離能的變化趨勢，Q為稀有氣體元

18、素，R為第A族元素，S為第A族元素，T為第A族元素，U為第A族元素，所以R和U處于同一主族。(2)Q不能形成陽離子，R形成1價陽離子，S形成2價陽離子，T應(yīng)形成3價陽離子，選項D正確。(3)根據(jù)Q、R、S、T呈現(xiàn)價態(tài)，B正確。(4)根據(jù)電離能數(shù)據(jù)，S最外層應(yīng)有2個電子，所以該元素應(yīng)處于s區(qū)。(5)由于Q是稀有氣體元素，所以氦的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)與此最像。答案(1)E(2)D(3)B(4)A(5)A Hold住考向名師揭秘 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查集中在核外電子排布規(guī)律以及元素性質(zhì)的周期性變化和應(yīng)用方向。題型以填空題為主，常與物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的其他考點綜合在一起來考查。問題的設(shè)置以核外電子排布的表示方

19、法和元素電負(fù)性、電離能的大小判斷，及其變化規(guī)律和應(yīng)用為主。2014年考查點和命題方式將保持不變?？枷?核外電子的排布5年5考考向2元素性質(zhì)的變化規(guī)律5年4考考向3元素周期表的應(yīng)用5年5考1(2012全國課標(biāo)卷，37節(jié)選)Se原子序數(shù)為_，其核外M層電子的排布式為_。解析Se位于第四周期，與S的原子序數(shù)相差18，故其原子序數(shù)為34。由于其核外M層有18個電子，故M層的電子排布式為3s23p63d10。答案343s23p63d102(2012浙江自選模塊，15節(jié)選)(1)可正確表示原子軌道的是 ()。A2s B2d C3px D3f(2)寫出基態(tài)鎵(Ga)原子的電子排布式_。答案(1)AC(2)1

20、s22s22p63s23p63d104s24p1或Ar3d104s24p13(2012山東理綜，32節(jié)選)Ni是元素周期表中第28號元素，第二周期基態(tài)原子未成對電子數(shù)與Ni相同且電負(fù)性最小的元素是_。解析Ni的外圍電子排布式為3d84s2,3d能級上有2個未成對電子，第二周期中未成對電子數(shù)為2的元素有C、O，其中C的電負(fù)性較小。答案C(碳)42011全國課標(biāo)卷，37(2)基態(tài)B原子的電子排布式為_；B和N相比，電負(fù)性較大的是_，BN中B元素的化合價為_。解析B的原子序數(shù)為5，不難寫出其電子排布式。B和N同處第二周期，N的電負(fù)性比B強(qiáng)，所以在BN中B元素顯3價。答案1s22s22p1N352011福建理綜，30(1)改編氮元