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第一章第一節(jié)第2課時(shí)《原子結(jié)構(gòu)》人教版選擇性必修2知識(shí)回顧一、能層與能級(jí)1、能層(n):按能量的差異,可以將多電子原子的核外電子分成不同的能層。
2、能級(jí)(l):在多電子原子中,同一能層的電子,能量也有差異,還可以把它們分成不同的能級(jí)。能層越高,離核越遠(yuǎn),能量越高:E(K)<E(L)<E(M)<E(N)<E(O)<E(P)<E(Q)能層(n)KLMNO能級(jí)(l)…最多容納的電子數(shù)…1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5d226261026141026(3)通常同一能層中各能級(jí)的能量順序是E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)(1)任一能層的能級(jí)總從s能級(jí)開始,能級(jí)數(shù)=能層序數(shù)。(4)以s、p、d、f……排序的各能級(jí)最多可容納的電子數(shù)依次為1、3、5、7……的二倍。2818322n2知識(shí)回顧(2)每一能層中能級(jí)符號(hào)的順序是ns、np、nd、nf……(n代表能層)學(xué)生活動(dòng)
活動(dòng)1:根據(jù)已學(xué)的知識(shí),試寫出鐵原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖。鐵原子猜想一:
+2628151鐵原子猜想二:
××+262888鐵原子猜想三:
+2628142√定律,在變化過程中,Co的質(zhì)量沒有變,假設(shè)原始固體質(zhì)量為100g,則n(Co)=心:(3+3)×=3,共含9個(gè)硒原子。該正六棱柱的體積為a2bcm3。則該1.在甲、乙兩個(gè)恒容密閉容器中分別進(jìn)行下列兩個(gè)可逆反應(yīng),甲:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g);乙:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。其中能表明甲、乙兩個(gè)容器中反應(yīng)都達(dá)到平衡狀態(tài)的是()另取10.00mL溶液A,加入足量的BaCl2溶液,得到白色沉淀4.66g,則n()(2)起始時(shí)c(CO)=1mol/L,c(H2)=0.5amol/L,c(CH3OH)=3.7mol/L,Qc=c(CH3OH)c(CO)·c2(H2)=3.71×(0.5a)2=14.8a2,該反應(yīng)逆向進(jìn)行說明Qc>K,即14.8a2>0.148,解得a<10,又a為非負(fù)數(shù),故0≤a<10。過陽膜進(jìn)入產(chǎn)品室,與通過陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室的反應(yīng)生成1molH3BO3,正15.推導(dǎo)下列元素,回答有關(guān)問題:Na2SO4+11H2O,其離子反應(yīng)方程式為+8LiCoO2+22H+====2+8Li++8Co2+NH3中的孤電子對(duì)N—H鍵的排斥力變小,故鈷,濾液中加入碳酸鈉調(diào)節(jié)溶液pH,沉淀鋰離子形成碳酸鋰,得到濾液X的主要溶質(zhì)思考討論
問題1、每一能層最多可以容納的電子數(shù)目是2n2,為什么原子的最外層電子數(shù)目不能超過8個(gè)(K層為最外層時(shí)不能超過2個(gè)電子)?閱讀教材:請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本第8-10頁。7654321核
外
電
子
填
充
順
序
圖
1.構(gòu)造原理:以光譜學(xué)事實(shí)為基礎(chǔ),隨著核電荷數(shù)的遞增,新增電子填入能級(jí)的順序稱為構(gòu)造原理。
三、構(gòu)造原理與電子排布式資料卡片
屏蔽效應(yīng):處理多電子原子時(shí),認(rèn)為其它電子對(duì)某個(gè)電子
i
的排斥,相當(dāng)于其它電子屏蔽住原子核,抵消了一部分核電荷對(duì)電子
i
的吸引力,這種現(xiàn)象稱為其他電子對(duì)電子
i
的屏蔽作用。??
?原子核電子i多電子原子能級(jí)和徐光憲規(guī)則資料卡片多電子原子能級(jí)和徐光憲規(guī)則
鉆穿效應(yīng):能層n相同、能級(jí)l不同時(shí),l越小的電子,它本身的鉆穿能力越強(qiáng),離核越近,它受到其它電子對(duì)它的屏蔽作用就越弱,能量就越低Ens<Enp<End<Enf。資料卡片
多電子原子能級(jí)和徐光憲規(guī)則4s能級(jí)電子鉆穿能力強(qiáng),有相當(dāng)?shù)母怕食霈F(xiàn)在核附近,它的第一個(gè)峰鉆穿到3d的主峰之內(nèi),部分避開了3d電子對(duì)它的屏蔽作用,反過來削弱了原子核對(duì)3d電子的吸引力,所以E(4s)<E(3d)。解析:若x<4,則正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),乙容器對(duì)于甲容器而言,相當(dāng)于加壓,平衡正向移動(dòng),所以2c1>c2,A項(xiàng)錯(cuò)誤;若x=4,則反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等,由于起始時(shí)甲容器中A、B的投入量之比與化學(xué)方程式中對(duì)應(yīng)化學(xué)計(jì)量數(shù)之比不相等,故w3不可能等于w1,B項(xiàng)錯(cuò)誤;起始時(shí)乙容器中A、B的投入量是甲容器的2倍,兩容器的容積相等,故恒有2ρ1=ρ2,C項(xiàng)正確;起始時(shí)乙容器中A、B的濃度是甲容器中的2倍,故乙容器達(dá)到平衡所需的時(shí)間比甲容器達(dá)到平衡所需的時(shí)間短,D項(xiàng)錯(cuò)誤附近生成H2SO4,所以鈉離子通過離子交換膜c生成NaOH,為陽離子交換膜,硫酸根①無論達(dá)到平衡與否,同向的速率(或物質(zhì)反應(yīng)量)之比總是符合化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。D.采用催化轉(zhuǎn)化技術(shù)將汽車尾氣中的NOx和CO轉(zhuǎn)化為無毒氣體(3)爐(灶)膛材料的選擇解析:(1)①反應(yīng)B是吸熱反應(yīng),溫度升高,平衡正向移動(dòng),CO的產(chǎn)率增大。②由題圖1可知在250℃時(shí)CH3OH的產(chǎn)率最高,所以獲取CH3OH最適宜的溫度是250℃。使用催化劑可以增大反應(yīng)速率,但是不能使平衡發(fā)生移動(dòng),故不能提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率,a項(xiàng)不符合題意;反應(yīng)A是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),有利于提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率,b項(xiàng)符合題意;增大CO2和H2的初始投料比,相當(dāng)于c(H2)不變,增大c(CO2),平衡正向移動(dòng),但是CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小,c項(xiàng)不符合題意;初始投料比和容器體積不變,增大反應(yīng)物的濃度,平衡正向移動(dòng),有利于提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率,d項(xiàng)符合題意。(3)由題圖2可知,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低,所以該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大,故曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別對(duì)應(yīng)5.0MPa、4.0MPa、3.0MPa。則5.0MPa、240℃時(shí),CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為0.8,用“三段式”法進(jìn)行計(jì)算:7.D由圖可知,甲室電極與電源正極相連,為陽極室,Cl-放電能力大于OH-,所的pH=10時(shí),溶液中c(H+)=10-10mol·L-1,c(OH-)=10-4mol·L-1,則Ksp[Co(OH)2]鐵、氫氧化鋁的沉淀,所以“廢渣”的主要成分為Al(OH)3、Fe(OH)3;(3)當(dāng)溶液通過離子交換膜d生成硫酸,為陰離子交換膜,故B正確;濃差電池中,Cu(1)電極空間形狀與FeO4相同,是正四面體,鐵的“四氧化物”分子中,正六價(jià)的鐵核外為硫酸鈉。(1)正極材料含有LiCoO2及少量Al、Fe等,加入稀H2SO4、Na2S2O3,答案:(1)+8LiCoO2+22H+====2+8Li++8Co2++11H2O(2)Al(OH)3、資料卡片多電子原子能級(jí)和徐光憲規(guī)則
我國著名化學(xué)家北京大學(xué)徐光憲教授,根據(jù)光譜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)基態(tài)多電子原子的能級(jí)高低提出一種定量的近似規(guī)則,即n+0.7l值越大,能級(jí)越高,并把
n+0.7l值的第一位數(shù)字相同的各能級(jí)組合為一組,稱為一個(gè)能級(jí)組。
能級(jí)
1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6pn+0.7l
1.02.02.73.03.74.04.44.75.05.45.76.06.16.46.7能級(jí)組
123456組內(nèi)電子數(shù)
288181832能級(jí)交錯(cuò)思考討論
問題1、為什么原子最外層電子數(shù)目不能超過8個(gè)(K層為最外層時(shí)不能超過2個(gè)電子)?次外層電子數(shù)目不能超過18個(gè)(K層為次外層時(shí)不能超過2個(gè)),倒數(shù)第三層電子數(shù)目不能超過32個(gè)?
由于能級(jí)交錯(cuò)的原因,End>E(n+1)s。當(dāng)ns和np充滿時(shí)(最多容納8個(gè)電子),下一個(gè)電子不是填入nd,而是優(yōu)先填入(n+1)s軌道中,從而形成新的能層,因此最外層電子數(shù)不可能超過8個(gè)。
同理,若最外層是第n層,次外層就是第(n-1)層。由于E
(n-1)f>E(n+1)s>Enp,在第(n+1)層出現(xiàn)前,次外層只有(n-1)s、(n-1)p、(n-1)d上有電子,這三個(gè)能級(jí)最多可容納18個(gè)電子,因此次外層電子數(shù)不超過18個(gè)。例如,原子最外層是第五能層,次外層就是第四能層,由于E4f>E6s>E5p,當(dāng)?shù)诹鶎映霈F(xiàn)之前,次外層(第四層)只有在4s、4p和4d能級(jí)上有電子,這三個(gè)能級(jí)最多可容納18個(gè)電子,也就是次外層不超過18個(gè)電子。練習(xí):根據(jù)構(gòu)造原理,試試寫出鈉、鉀、鐵基態(tài)原子的電子排布式?
2.電子排布式:原子核外電子排布的一種表示方式。用數(shù)字在能級(jí)符號(hào)右上角表明該能級(jí)上排布的電子數(shù)。
活動(dòng)2:閱讀課本P9表1-1,總結(jié)電子排布式的書寫原則。思考討論問題2:根據(jù)構(gòu)造原理,寫出稀有氣體氦、氖、氬、氪、氙、氡基態(tài)原子的電子排布式?有沒有發(fā)現(xiàn)它們的共同點(diǎn)?2He:1s210Ne:1s22s22p618Ar:1s22s22p63s23p636Kr:1s22s22p63s23p64s24P654Xe:1s22s22p63s23p63d104s24P64d104f145s25P686Rn:1s22s22p63s23p63d104s24P64d104f145s25P65d106s26P6×√√√√×=0.004mol,根據(jù)方程式2KMnO4+5NOSO4H+2H2O====K2SO4+2MnSO4+5HNO3+2H2SO4A.成語“百煉成鋼”“蠟炬成灰”中均包含了化學(xué)變化爐(灶)膛材料采用隔熱的耐高溫材料。可以減少熱量的流失,可以防止?fàn)t(灶)膛熔融(或熔裂)而脫離。0.002mol,所以NOSO4H消耗的n()=0.06L×0.1000mol·L-1-0.002mol7.D由圖可知,甲室電極與電源正極相連,為陽極室,Cl-放電能力大于OH-,所mol,m(Co)=59×g;在1000℃時(shí),固體質(zhì)量不再變化,說明Co(OH)2完全(2)①合成氨反應(yīng)中所有物質(zhì)均為氣體,是氣體總物質(zhì)的量減小的放熱反應(yīng)。容器體積為2L,氣體的總質(zhì)量不變,所以氣體密度始終保持不變,A項(xiàng)錯(cuò)誤;2v正(H2)=3v逆(NH3),正、逆反應(yīng)速率之比符合化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),B項(xiàng)正確;容器體積不變,通入氬氣不影響反應(yīng)混合物的濃度,不影響化學(xué)平衡,C項(xiàng)錯(cuò)誤;該反應(yīng)是放熱反應(yīng),由題圖可知T2>T1,則Ka<Kb=Kc,D項(xiàng)正確。②v(H2)=32v(NH3)=32×1mol15min×2L煤被研得越細(xì),與空氣中氧氣的接觸面積越大,燃燒越充分,反應(yīng)速率越大。答案:(1)+8LiCoO2+22H+====2+8Li++8Co2++11H2O(2)Al(OH)3、【解析】本題主要考查化學(xué)與藥品之間的關(guān)系,側(cè)重考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的認(rèn)知能力。乙醇和水均含有羥基,二者能互溶,A項(xiàng)正確;NaClO具有較強(qiáng)的氧化性,通過氧化滅活病毒,B項(xiàng)正確;過氧乙酸的分子式為C2H4O3,相對(duì)分子質(zhì)量為2×12+1×4+3×16=76,C項(xiàng)正確;氯仿(CHCl3)的化學(xué)名稱是三氯甲烷,D項(xiàng)錯(cuò)誤。解析:(1)①反應(yīng)B是吸熱反應(yīng),溫度升高,平衡正向移動(dòng),CO的產(chǎn)率增大。②由題圖1可知在250℃時(shí)CH3OH的產(chǎn)率最高,所以獲取CH3OH最適宜的溫度是250℃。使用催化劑可以增大反應(yīng)速率,但是不能使平衡發(fā)生移動(dòng),故不能提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率,a項(xiàng)不符合題意;反應(yīng)A是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),有利于提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率,b項(xiàng)符合題意;增大CO2和H2的初始投料比,相當(dāng)于c(H2)不變,增大c(CO2),平衡正向移動(dòng),但是CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小,c項(xiàng)不符合題意;初始投料比和容器體積不變,增大反應(yīng)物的濃度,平衡正向移動(dòng),有利于提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率,d項(xiàng)符合題意。成CoSO4,反應(yīng)化學(xué)方程式為8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4====4Li2SO4+8CoSO4+H—N中氫原子均帶正電,不符合題意;c.B—H中氫原子帶負(fù)電,H—N中氫原子(3)爐(灶)膛材料的選擇2He:1s210Ne:1s22s22p618Ar:1s22s22p63s23p636Kr:1s22s22p63s23p63d104s24P654Xe:1s22s22p63s23p63d104s24P64d105s25P686Rn:1s22s22p63s23p63d104s24P64d104f145s25P65d106s26P6
已知電子排布式可以簡(jiǎn)化,如鈉和鉀的電子排布式可以分別簡(jiǎn)化為:[Ne]3S1和[Ar]4S1。請(qǐng)問方括號(hào)里符號(hào)的意義是什么?思考討論練習(xí):請(qǐng)分別寫出26Fe、33As和35Br
基態(tài)原子的簡(jiǎn)化電子排布式。問題3:As、Br和Fe元素常見的化合價(jià)是什么?找找化合價(jià)與電子排布式之間的聯(lián)系。思考討論價(jià)電子:一般指最外能級(jí)組中那些有可能參與化學(xué)反應(yīng)的電子。主族元素原子的價(jià)電子一般是在最外面能層的電子(即最外層電子)。過渡元素原子的價(jià)電子則通常包括最外能級(jí)組的電子(即最外層電子和部分內(nèi)層電子)。問題4:寫出25Mn、23V基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式,試推測(cè)25Mn、23V兩種元素可能的化合價(jià)。思考討論25Mn:3d54s2Mn元素常見化合價(jià)有:+2、+3、+4、+5、+6、+723V:3d34s2V元素常見化合價(jià)有:+2、+3、+4、+5原子的核外電子排布課堂小結(jié)排布規(guī)律表示方法電子排布式簡(jiǎn)化的電子排布式價(jià)電子排
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