高考化學總復習 第一章 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)課件（選修3）.ppt

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選修3 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì),第一章 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì),考綱要求 1.能規(guī)范書寫常見元素(1～36號)原子核外電子的電子排布式和電子排布圖。2.能運用原子核外電子躍遷等解釋某些實際問題。3.能用電離能、電負性等解釋元素的某些性質(zhì)。4.掌握周期表各區(qū)、周期、族的原子核外電子排布規(guī)律及元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。,1．能層與能級,考點一 原子核外電子排布,2.原子軌道,3．基態(tài)原子核外電子排布依據(jù) (1)能量最低原理：原子的核外電子排布遵循構(gòu)造原理，使整個原子的能量處于 狀態(tài)。 構(gòu)造原理示意圖：,最低,,(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) 。 (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 ，且自旋狀態(tài) 。 洪特規(guī)則特例：當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： 。,相反,單獨占據(jù)一個軌道,相同,全充滿,半充滿,全空,1s22s22p63s23p63d54s1,4．基態(tài)原子核外電子排布的表示方法,5.基態(tài)、激發(fā)態(tài)與光譜 (1)基態(tài)原子：處于 能量的原子叫基態(tài)原子。 (2)激發(fā)態(tài)原子：當基態(tài)原子的電子 后，電子會躍遷到較高能級，變成激發(fā)態(tài)原子。 (3)原子光譜：不同元素原子的電子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，可以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。,最低,吸收能量,1．寫出下列原子的電子排布式與簡化電子排布式： N、Cl、Ca、Fe、Cu、As。 2．基態(tài)銅原子的電子排布式為[Ar]4s23d9對嗎？若不對請糾正。 3．請用核外電子排布的相關規(guī)則解釋Fe3＋較Fe2＋更穩(wěn)定的原因。,4．以下是表示鐵原子和鐵離子的三種不同化學用語。,(1)鐵原子最外層電子數(shù)為________，鐵在發(fā)生化學反應時，參加反應的電子可能是 ________________________________________________________________________。 (2)請你通過比較、歸納，分別說出3種不同化學用語所能反映的粒子結(jié)構(gòu)信息。,提示： 1.,2.不對，應為[Ar]3d104s1。 3．26Fe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)，結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，所以Fe3＋較Fe2＋更為穩(wěn)定。 4．(1)2 4s上的2個電子和3d上的1個電子 (2)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)。軌道表示式：能反映各軌道的能量的高低，各軌道上的電子分布情況及自旋方向。,1．下列有關認識正確的是( ) A．各能級的原子軌道數(shù)按s、p、d、f的順序分別為1、3、5、7 B．各能層的能級都是從s能級開始至f能級結(jié)束 C．各能層含有的能級數(shù)為n－1 D．各能層含有的電子數(shù)為2n2 解析：各能層的能級之間存在著交錯現(xiàn)象，B錯；各能層含有的能級數(shù)為n，C錯；各能層最多含有的電子數(shù)為2n2，價電子層含有的電子數(shù)不一定為2n2，D錯。 答案：A,正確理解基態(tài)原子核外電子排布的依據(jù)及表示方法,解析：Na的簡化電子排布式為[Ne]3s1。 答案：D,3．氣態(tài)電中性基態(tài)原子的原子核外電子排布發(fā)生如下變化，吸收能量最多的是( ) A．1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s23p1 B．1s22s22p63s23p3→1s22s22p63s23p2 C．1s22s22p63s23p4→1s22s22p63s23p3 D．1s22s22p63s23p63d104s24p2→1s22s22p63s23p63d104s24p1 解析：np3處于半充滿結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定，失去一個電子吸收能量多。 答案：B,4．(1)①可正確表示原子軌道的是________。 A．2s B．2d C．3px D．3f ②寫出基態(tài)鎵(Ga)原子的電子排布式：_____________________________________。 (2)基態(tài)Mn2＋的核外電子排布式為_______________________________________。 (3)銅原子基態(tài)電子排布式為___________________________________。 (4)基態(tài)氮原子的價電子排布式是__________________________________。,解析：(1)①電子層數(shù)為2的能級包括s、p；電子層數(shù)為3的能級包括s、p、d； ②鎵(Ga)的原子序數(shù)為31，電子分布的能級為1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p。 (2)Mn是25號元素，其電子排布式為[Ar]3d54s2，失去最外層的2個電子，即得Mn2＋：[Ar]3d5。 (3)Cu是29號元素，其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。 (4)氮原子的最外層有5個電子，其價電子排布式為2s22p3。 答案：(1)①AC ②1s22s22p63s23p63d104s24p1 (2)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5 (3)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 (4)2s22p3,5．已知X、Y、Z、W、Q、R、E七種元素中，原子序數(shù)XYZWQRE，其結(jié)構(gòu)或性質(zhì)信息見下表：,根據(jù)基態(tài)原子核外電子排布推斷元素,請根據(jù)信息回答有關問題： (1)元素X的原子核外共有________種不同運動狀態(tài)的電子，有________種不同能級的電子。 (2)元素Y原子中能量最高的是________電子，其原子軌道呈________狀。 (3)Q的基態(tài)電子排布式為__________，R的元素符號為________，E元素原子的價電子排布式為________。 (4)含有元素W的鹽的焰色反應為________色，許多金屬鹽都可以發(fā)生焰色反應，其原因是________________________________________________________________________。,解析：(1)X原子的L層上s電子數(shù)等于p電子數(shù)，即其電子排布式為1s22s22p2，故X為碳元素，其原子核外共有6種不同運動狀態(tài)的電子，有3種不同能級的電子； (2)因Y元素s軌道最多容納2個電子，所以n＝2，其原子最外層電子排布式為2s22p3，其能量最高的電子是2p電子，原子軌道呈啞鈴(紡錘)狀； (3)Z原子的M層上有1個未成對的p電子，可能為Al或Cl，單質(zhì)常溫、常壓下是氣體的只有Cl元素，故Z為氯元素，Q為鉻元素，基態(tài)電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1； R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Fe； 根據(jù)題意要求，E元素的電子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，該元素為29號元素Cu，價電子排布式為3d104s1；,(4)鉀元素的焰色為紫色，激發(fā)態(tài)的電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，以一定波長(可見光區(qū)域)光的形式釋放能量，形成不同的顏色。 答案：(1)6 3 (2)2p 啞鈴(紡錘) (3)1s22s22p63s23p63d54s1 Fe 3d104s1 (4)紫 激發(fā)態(tài)的電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，以一定波長(可見光區(qū)域)光的形式釋放能量，形成不同的顏色,1．元素周期表中每周期所含元素種數(shù),考點二 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表,2.每族元素的價電子排布特點 (1)主族：,(2)0族：He：1s2；其他：ns2np6。 (3)過渡元素(副族和第Ⅷ族)：(n－1)d1～10ns1～2。,3．元素周期表的分區(qū)與價電子排布的關系 (1)周期表的分區(qū)：,,(2)各區(qū)外圍電子排布特點：,1．請在下表中畫出元素周期表的輪廓，并在表中按要求完成下列問題： (1)標出族序數(shù)。 (2)畫出金屬與非金屬的分界線；畫出過渡元素。 (3)標出鑭系、錒系的位置。 (4)寫出各周期元素的種類。 (5)寫出稀有氣體元素的原子序數(shù)。 (6)標出113～118號元素的位置。,1．某元素＋3價離子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5，則該元素在周期表中的位置為( ) A．ⅤB族 B．ⅢB族 C．Ⅷ族 D．ⅤA族 解析：由離子的電子排布式可推出原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，價電子排布為3d64s2，因為共有8個價電子，所以為Ⅷ族。 答案：C,原子結(jié)構(gòu)與元素周期表,2．元素周期表可以劃分為5個區(qū)，下表有關說法正確的是( ) A．s區(qū)全部是金屬元素 B．p區(qū)全部是非金屬元素 C．d區(qū)內(nèi)元素原子的價電子排布必為(n－1)d1～10ns2 D．除ds區(qū)外，以最后填入電子的軌道能級符號作為區(qū)的符號 解析：A項，H為非金屬；B項，p區(qū)左下角元素為金屬；C項，d區(qū)內(nèi)Cr為3d54s1。 答案：D,,3．某元素的原子序數(shù)為29，試問： (1)寫出該元素的名稱及元素符號。 (2)畫出該元素基態(tài)原子的電子排布式。 (3)它有多少個電子層？有多少個能級？ (4)它的價電子構(gòu)型是什么？ (5)它屬于第幾周期？第幾族？主族還是副族？屬于哪一個分區(qū)？ (6)它有多少個未成對電子？,答案：(1)銅 Cu (2)1s22s22p63s23p63d104s1 (3)4個電子層 7個能級 (4)3d104s1 (5)第四周期 ⅠB族 副族 ds區(qū) (6)有1個未成對電子,1．電離能、電負性 (1)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)正離子所需的 。 (2)電負性： 用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小。,考點三 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì),最低能量,2．原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的遞變規(guī)律,右下方,1．為什么一個原子的逐級電離能是逐漸增大的？ 2．為什么鎂的第一電離能比鋁的大，磷的第一電離能比硫的大？ 3．為什么Na容易形成＋1價離子，而Mg、Al易形成＋2價、＋3價離子？ 4．判斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“” (1)電負性大于1.8的一定為非金屬，小于1.8的一定為金屬( ) (2)電負性差值大于1.7時，一般形成離子鍵，小于1.7時，一般形成共價鍵( ) (3)電負性越大，非金屬性越強，第一電離能也越大( ),提示：1．隨著電子的逐個失去，陽離子所帶的正電荷數(shù)越來越大，再要失去一個電子需克服的電性吸引力也越來越大，消耗的能量越來越多。 2．Mg：1s22s22p63s2 P：1s22s22p63s23p3。 鎂原子、磷原子最外層能級中，電子處于全充滿或半充滿狀態(tài)，相對比較穩(wěn)定，失電子較難。如此相同觀點可以解釋N的第一電離能大于O，Zn的第一電離能大于Ga。 3．Na的I1比I2小很多，電離能差值很大，說明失去第一個電子比失去第二個電子容易得多，所以Na容易失去一個電子形成＋1價離子；Mg的I1和I2相差不多，而I2比I3小很多，所以Mg容易失去兩個電子形成＋2價離子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I3比I4小很多，所以Al容易失去三個電子形成＋3價離子。而電離能的突躍變化，說明核外電子是分能層排布的。 4．(1) (2)√ (3),1．下列說法中正確的是( ) A．第三周期所含元素中鈉的第一電離能最小 B．鋁的第一電離能比鎂的第一電離能大 C．在所有元素中，氟的第一電離能最大 D．鉀的第一電離能比鎂的第一電離能大 解析：同周期中堿金屬元素的第一電離能最小，稀有氣體元素的最大，故A正確，C不正確；由于Mg的外圍電子排布式為3s2，而Al的外圍電子排布式為3s23p1，故鋁的第一電離能小于鎂的；D中鉀比鎂更易失電子，鉀的第一電離能小于鎂的。 答案：A,元素的電離能,2．下表列出了某短周期元素R的各級電離能數(shù)據(jù)(用I1、I2……表示，單位為kJmol－1)。,下列關于元素R的判斷中一定正確的是( ) A．R的最高正價為＋3價 B．R元素位于元素周期表中第ⅡA族 C．R元素的原子最外層共有4個電子 D．R元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s2 解析：由表中數(shù)據(jù)I3?I2知其最高正價為＋2價，R元素位于ⅡA族，最外層有2個電子，R不一定是Be元素。 答案：B,3．(2013年高考新課標全國卷Ⅱ節(jié)選)前四周期原子序數(shù)依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的價電子層中未成對電子均只有1個，并且A－和B＋的電子數(shù)相差為8；與B位于同一周期的C和D，它們價電子層中的未成對電子數(shù)分別為4和2，且原子序數(shù)相差為2。 回答下列問題： (1)D2＋的價層電子排布圖為________。 (2)四種元素中第一電離能最小的是________，電負性最大的是________。(填元素符號),解析：(1)短周期主族元素中未成對電子數(shù)最多為3，所以B、C、D均為第四周期的元素，B的價電子層中未成對電子數(shù)為1，結(jié)合B＋可知B為K，A為F；未成對電子數(shù)為4的只能為[Ar]3d64s2排布，C為Fe，D為Ni；(2)從左到右第一電離能(除ⅡA、ⅤA族特殊外)、電負性逐漸增大，K的第一電離能最小、F的電負性最大。,4．(2013年高考福建卷節(jié)選)依據(jù)第二周期元素第一電離能的變化規(guī)律，參照下圖中B、F元素的位置，用小黑點標出C、N、O三種元素的相對位置。,,解析：依據(jù)第二周期元素第一電離能的變化規(guī)律，C、N、O三種元素第一電離能的大小關系為CON，圖中相對位置見答案。 答案：,,5．X、Y、Z、W是元素周期表中原子序數(shù)依次增大的四種短周期元素，其相關信息見下表：,(1)W位于元素周期表第________周期第________族；W的原子半徑比X的________(填“大”或“小”)。 (2)Z的第一電離能比W的________(填“大”或“小”)。,解析：(1)由題目信息推知，X為碳、Y為氧、Z為鋁、W為硅。硅位于第三周期第ⅣA族，其原子半徑大于碳。(2)Al的第一電離能小于Si。 答案：(1)三 ⅣA 大 (2)小,6．(1)第一電離能介于B、N之間的第二周期元素有____________種。 (2)ⅥA族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)有許多重要用途。 ①原子的第一電離能是指氣態(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，O、S、Se原子的第一電離能由大到小的順序為________； ②Se原子序數(shù)為________，其核外M層電子的排布式為________。 (3)①元素的第一電離能：Al________Si(填“”或“”)。 ②基態(tài)Mn2＋的核外電子排布式為___________________________________。,解析：(1)同一周期中元素的第一電離能隨原子序數(shù)遞增，呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢，但是在第二周期中，Be的第一電離能大于B，N的第一電離能大于O，故第一電離能介于B和N之間的有Be、C、O三種。 (2)①同一主族元素從上往下第一電離能逐漸減?。虎赟e屬于第四周期ⅥA族元素，原子序數(shù)比S多18，M層電子已經(jīng)排滿，排布式為3s23p63d10。 (3)①同周期從左到右第一電離能呈逐漸增大趨勢，所以鋁的第一電離能小于硅的。 ②從K開始數(shù)數(shù)到Mn為7，所以Mn的電子排布式為[Ar]3d54s2，Mn2＋的電子排布式為[Ar]3d5。 答案：(1)三 (2)①OSSe ②34 3s23p63d10 (3)① ②1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5,(4)反映元素原子的核外電子排布特點：同周期元素從左向右，元素的第一電離能并不是逐漸增大的，當元素的核外電子排布是全空、半充滿和全充滿狀態(tài)時，第一電離能就會反常的大。,7．電負性的大小也可以作為判斷元素金屬性和非金屬性強弱的尺度。下列關于電負性的變化規(guī)律正確的是( ) A．同周期元素從左到右，元素的電負性逐漸變大 B．周期表從上到下，元素的電負性逐漸變大 C．電負性越大，金屬性越強 D．電負性越小，非金屬性越強 解析：利用同周期從左至右元素電負性逐漸增大，同主族從上至下元素電負性逐漸減小的規(guī)律來判斷。 答案：A,電負性,8．已知元素的電負性和元素的化合價一樣，也是元素的一種基本性質(zhì)。下面給出14種元素的電負性：,已知：兩成鍵元素間電負性差值大于1.7時，形成離子鍵，兩成鍵元素間電負性差值小于1.7時，形成共價鍵。 (1)根據(jù)表中給出的數(shù)據(jù)，可推知元素的電負性具有的變化規(guī)律是________________________________________________________________________。 (2)通過分析電負性值變化規(guī)律，確定Mg元素電負性值的最小范圍_______________________。,(3)判斷下列物質(zhì)是離子化合物還是共價化合物： A．Li3N B．BeCl2 C．AlCl3 D．SiC Ⅰ.屬于離子化合物的是_______________________________； Ⅱ.屬于共價化合物的是________________________________； 請設計一個實驗方案證明上述所得到的結(jié)論 ________________________________________________________________________。,解析：(1)元素的電負性是元素的基本性質(zhì)，且隨著原子序數(shù)的遞增呈周期性變化。 (2)根據(jù)電負性的遞變規(guī)律：同周期從左到右電負性逐漸增大，同主族從上到下電負性逐漸減小，可知，在同周期中電負性NaMgCa，最小范圍應為0.9～1.5。 (3)根據(jù)已知條件及表中數(shù)值：Li3N電負性差值為2.0，大于1.7形成離子鍵，為離子化合物；BeCl2、AlCl3、SiC電負性差值分別為1.5、1.5、0.7，均小于1.7，形成共價鍵，為共價化合物。共價化合物和離子化合物最大的區(qū)別在于熔融狀態(tài)下能否導電。離子化合物在熔融狀態(tài)下以離子形式存在，可以導電，但共價化合物卻不能。,答案：(1)隨著原子序數(shù)的遞增，元素的電負性與原子半徑一樣呈周期性變化 (2)0.9～1.5 (3)Ⅰ.A Ⅱ.B、C、D 測定各物質(zhì)在熔融狀態(tài)下能否導電，若能導電則為離子化合物，反之則為共價化合物,9．X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常見元素，其相關信息見下表：,(1)W位于元素周期表第________周期第________族，其基態(tài)原子最外層有________個電子。 (2)X的電負性比Y的________(填“大”或“小”)；X和Y的氣態(tài)氫化物中，較穩(wěn)定的是________(寫化學式)。,(3)寫出Z2Y2與XY2反應的化學方程式，并標出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：________________________________。,解析：根據(jù)題給信息可知X為C元素；Y的基態(tài)原子最外層電子排布式為nsnnpn＋2，因為s能級最多可容納2個電子，所以Y為O元素；Z為Na元素；因為W的白色氫氧化物在空氣中會迅速變成灰綠色，最后變?yōu)榧t褐色，故W為Fe元素。 (1)Fe元素位于元素周期表第四周期第Ⅷ族，其基態(tài)原子最外層電子數(shù)為2。 (2)O元素的非金屬性強于C元素，所以C的電負性比O的小。氣態(tài)氫化物中H2O更穩(wěn)定。,,(1)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)及各層上的電子數(shù)。 (2)核組成式：如O，側(cè)重于表示原子核的結(jié)構(gòu)，它能告訴我們該原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)以及質(zhì)量數(shù)，但不能反映核外電子的排布情況。 (3)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)，但不能表示原子核的情況，也不能表示各個電子的運動狀態(tài)。 (4)電子排布圖：能反映各軌道的能量的高低，各軌道上的電子分布情況及自旋方向。 (5)價電子排布式：如Fe原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，價電子排布式為3d64s2。價電子排布式能反映基態(tài)原子的能層數(shù)和參與成鍵的電子數(shù)以及最外層電子數(shù)。,即時訓練 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元素的原子最外層電子排布式為nsnnpn＋1，則 n＝________；原子中能量最高的是________電子。,答案：(1)C或O (2)Cl K (3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 (4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 (5)2 2p,