（全國通用版）2019版高考化學一輪復習 第十二章 物質結構與性質 12.1 原子結構與性質課件.ppt

第一節(jié)原子結構與性質,考點一原子結構【基礎回顧】1.能層與能級:(1)能層符號及各能層最多容納電子數(shù)。,K,L,M,N,O,8,18,32,50,(2)能級的符號和所能容納的最多電子數(shù)。,1s,2s,2p,3s,3p,3d,4s,4p,4d,4f,2,6,2,6,10,2,6,10,14,2.原子軌道的形狀及能量關系:,球形,啞鈴,相等,3.基態(tài)原子核外電子排布規(guī)律:(1)能量最低原理:電子總是先占有能量低的軌道,然后依次進入能量較高的軌道,使整個原子的能量處于_。即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)。如圖為構造原理示意圖:,最低狀態(tài),(2)泡利原理。在一個原子軌道中,最多只能容納_個電子,并且這兩個電子的自旋狀態(tài)_。如2s軌道上的電子排布為,不能表示為。,2,相反,(3)洪特規(guī)則。當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_占據(jù)一個軌道,并且自旋狀態(tài)_。如2p3的電子排布為,不能表示為或。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1s22s22p63s23p63d54s1。,單獨,相同,全滿,半滿,全空,4.基態(tài)原子核外電子排布的表示方法:,1s22s22p63s23p4,5.原子狀態(tài)與原子光譜:(1)原子的狀態(tài)?；鶓B(tài)原子:處于_的原子。激發(fā)態(tài)原子:基態(tài)原子的電子吸收能量后,從_躍遷到_狀態(tài)的原子。,最低能量,低能,級,高能級,(2)原子光譜:不同元素的原子發(fā)生躍遷時會_或_不同的光,用光譜儀記錄下來便得到原子光譜。利用原子光譜的特征譜線可以鑒定元素,稱為光譜分析。(3)基態(tài)、激發(fā)態(tài)及光譜示意圖。,吸收,釋放,【思維診斷】(正確的打“”,錯誤的打“”)(1)某元素原子核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的5倍,則其最高正價為+7。()提示:。某元素原子核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的5倍,此元素是Br,位于第A族,最高正價為+7。,(2)第4周期元素中,錳元素價電子層中未成對電子數(shù)最多。()提示:。第4周期元素中,錳原子價電子排布式為3d54s2,含5個未成對電子,而鉻原子價電子排布式為3d54s1,含有6個未成對電子。,(3)電子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10違反了能量最低原理。()提示:。對于22Ti來說,3p能級共有3個軌道,最多可以排6個電子,如果排10個電子,則違反了泡利原理。,(4)2s和3s軌道形狀均為球形對稱,能量也相同。()提示:。2s和3s軌道能量不同,3s軌道能量高于2s。,(5)磷原子的基態(tài)電子排布圖為()提示:。違反洪特規(guī)則,正確寫法為,【方法點撥】1.核外電子排布規(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(shù)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。,2.核外(價)電子排布的表示方法:,【題組過關】1.(1)(2017全國卷)Co基態(tài)原子核外電子排布式為_。(2)(2016浙江高考)基態(tài)磷原子外圍電子的軌道表示式為_。,(3)(2016全國卷)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(shù)為_。(4)(2015浙江高考)Cu2+的電子排布式是_。(5)(2014上海高考)氮元素原子最外層電子排布的軌道表示式是_。,【解析】(1)Co是27號元素,位于第4周期第族,其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2。(2)磷(P)是15號元素,位于元素周期表第3周期第A族,因此其外圍電子的軌道表示式為。,(3)鎳是28號元素,位于第4周期第族,根據(jù)核外電子排布規(guī)則,其基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2,3d能級有5個軌道,先占滿5個自旋狀態(tài)相同的電子,再分別占據(jù)三個軌道,電子自旋狀態(tài)相反,所以未成對的電子數(shù)為2。,(4)Cu是29號元素,基態(tài)銅原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1;銅原子失去最外層1個電子和次外層1個電子得到Cu2+,其電子排布式為1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9。(5)氮原子核外有7個電子,最外層上有5個電子,2s和2p軌道上分別有2、3個電子。,答案:(1)1s22s22p63s23p63d74s2(2)(3)1s22s22p63s23p63d84s2(或Ar3d84s2)2(4)1s22s22p63s23p63d9(或Ar3d9)(5),2.A、B、C、D四種元素核電荷數(shù)均小于18。B元素L層兩種能量不同的電子個數(shù)比為12,A、C元素的原子最外層電子數(shù)相等,C、D元素原子電子層數(shù)相同。A原子最外層電子數(shù)等于電子層數(shù),C原子最外層電子數(shù)是K層上電子數(shù)的一半。D-電子層結構與氬原子電子層結構相同。導學號79100192,(1)寫出元素的化學式A_,B_,C_,D_。(2)C+的結構示意圖為_。(3)B原子的電子排布圖為_,C原子有_種不同運動狀態(tài)的電子。,(4)D離子的最外層電子排布式為_。(5)D單質與A2B反應的化學方程式為_。,【解析】B元素L層兩種能量不同的電子個數(shù)比為12,L層有兩種能量,即s、p,電子個數(shù)比為12,B的電子排布式為1s22s22p4,即B為O,A原子最外層電子數(shù)等于電子層數(shù),A可能是H、Be、Al,C原子最外層電子數(shù)是K層上電子數(shù)的一半,根據(jù)核外電子排布規(guī)律,K層最多容納2個電子,即C原子最外層電子數(shù)為1,A、C,元素的原子最外層電子數(shù)相等,A的最外層電子數(shù)為1,即A為H,因為都是前18號元素,即C為Na,D-電子層結構與氬原子電子層結構相同,即D為Cl,(1)根據(jù)上述分析,A為H,B為O,C為Na,D為Cl;(2)根據(jù)上述分析,C+為Na+,則其結構示意圖為;(3)氧原子電子排布圖為,因為每一個電子運動狀態(tài)不同,因此有多少個電子,就有多少種不同運動狀態(tài)的電子,因此鈉原子有11種不同運動狀態(tài)的電子;(4)Cl-最外層電子排布式為3s23p6;(5)氯氣與水反應的化學方程式為Cl2+H2OHCl+HClO。,答案:(1)HONaCl(2)(3)11(4)3s23p6(5)Cl2+H2OHCl+HClO,【加固訓練】1.(2018商丘模擬)下列說法或有關化學用語的表達不正確的是()A.在基態(tài)多電子原子中,p軌道電子能量不一定高于s軌道電子能量B.核外電子排布由1s22s22p63s11s22s22p6的變化需要吸收能量,C.Ca2+基態(tài)電子排布式為1s22s22p63s23p6D.氧元素基態(tài)原子的電子排布圖為,【解析】選D。2p軌道電子能量低于3s軌道電子能量,故A正確;由基態(tài)到激發(fā)態(tài)需要吸收能量,故B正確;Ca2+有18個電子,基態(tài)電子排布式為1s22s22p63s23p6,故C正確;氧元素基態(tài)原子的電子排布圖為,故D錯誤。,2.氣態(tài)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.1s22s22p63s23p21s22s22p63s23p1B.1s22s22p63s23p31s22s22p63s23p2C.1s22s22p63s23p41s22s22p63s23p3D.1s22s22p63s23p63d104s24p11s22s22p63s23p63d104s2,【解析】選B。能級上電子處于半滿、全滿、全空,這樣的原子相對穩(wěn)定,不易失去電子,p能級上最多容納6個電子,s能級上最多容納2個電子,選項B中3p能級上有3個電子處于半滿,相對穩(wěn)定,不易失去電子,即失去電子消耗的能量多,故選項B正確。,3.有A、B、C、D四種元素,其中A和B原子都有1個未成對電子,A+比B-少一個電子層。B原子得一個電子填入3p軌道后,3p軌道已充滿,C原子的p軌道中有3個未成對電子,其氣態(tài)氫化物的水溶液的pH在同族氫化物中最大,D的最高化合價和最低化合價的代數(shù)和為4,其最高價氧化物中含D40%,且其核內(nèi)質子數(shù)等于中子數(shù),據(jù)此判斷:,(1)D是_(填元素名稱)。(2)B-的電子排布式_,A+的結構示意圖_,D原子的電子排布圖為_。(3)在A、B、D三種元素的簡單離子中,其離子還原性最強的是_(填離子符號)。(4)用電子式表示化合物AB的形成過程_。,【解析】B原子得一個電子填入3p軌道后,3p軌道已充滿,B是氯。A+比B-少一個電子層,A是鈉。C原子的p軌道中有3個未成對電子,C屬于A,其氣態(tài)氫化物的水溶液的pH在同族氫化物中最大,C是氮。D的最高化合價和最低化合價的代數(shù)和為4,D屬于A族元素,其最高價氧化物中含D40%,D是硫。,(1)D是硫。(2)B-的電子排布式1s22s22p63s23p6,A+的結構示意圖為,D原子的電子排布圖為。,(3)A、B、D三種元素的簡單離子分別是Na+、Cl-、S2-,其離子還原性最強的是離子半徑最大的S2-。(4)用電子式表示化合物AB的形成過程:,。,答案:(1)硫(2)1s22s22p63s23p6(3)S2-(4),考點二原子結構與元素的性質【基礎回顧】1.原子結構與元素周期表:(1)原子結構與周期表的關系(完成下列表格)。,Ne3s1,18,1s22s22p63s23p6,Ar4s1,36,1s22s22p63s23p63d104s24p6,(2)每族元素的價電子排布特點。主族。,ns1,ns2,ns2np1,ns2np2,ns2np3,ns2np4,ns2np5,0族:He:1s2;其他:ns2np6。過渡元素(副族和第族):(n-1)d110ns12(Pd除外)。,(3)元素周期表的分區(qū)。周期表的分區(qū)。,各區(qū)元素化學性質及原子最外層電子排布特點。,ns12,ns2np16,元素的分布:非金屬在元素周期表中主要集中在右上角三角區(qū)內(nèi);處于非金屬三角區(qū)與金屬接近的邊緣的元素常被稱為_或_。,半金屬,準金屬,2.元素周期律:(1)電離能、電負性。第一電離能:氣態(tài)電中性基態(tài)原子_一個電子轉化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需的最低能量。電負性:用來描述不同元素的原子對鍵合電子_的大小。,失去,吸引,力,(2)原子結構與元素性質的遞變規(guī)律。,相同,逐漸,增多,相同,遞增,逐漸減小,逐漸增大,+1+7,-4-1,主族序數(shù),主族序數(shù)-8,逐漸,增強,逐漸,減弱,逐漸減,弱,逐漸增,強,增大的趨勢,逐漸減小,逐漸增大,逐漸減小,逐漸減,弱,逐漸,增強,逐漸增強,逐漸減弱,(3)對角線規(guī)則。在元素周期表中,某些主族元素與_的主族元素的有些性質是相似的,如,右下方,【思維診斷】(正確的打“”,錯誤的打“”)(1)鈉元素的第一、第二電離能分別小于鎂元素的第一、第二電離能。()提示:。金屬鈉比鎂活潑,容易失電子,因此鈉的第一電離能小于鎂的第一電離能,鈉最外層只有一個電子,再失去一個電子,出現(xiàn)能層變化,需要的能量增大,鎂最外層2個電子,失去第二個電子時能層不變,故鈉的第二電離能大于鎂的第二電離能。,(2)第2周期主族元素的原子半徑隨核電荷數(shù)增大依次減小。()提示:。同周期主族元素的原子半徑隨核電荷數(shù)增大依次減小。,(3)C、N、O、F四種元素第一電離能從大到小的順序是N>O>F>C。()提示:。同一周期第一電離能總體呈增大趨勢,但氮原子的p軌道為半充滿狀態(tài),比較穩(wěn)定,所以四種元素第一電離能從大到小的順序是F>N>O>C。,(4)正三價陽離子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于族。()提示:。由離子的電子排布式可推出原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,為過渡元素鐵,位于族。,(5)價電子排布式為4s24p3的元素位于第4周期A族,是p區(qū)元素。()提示:。價電子排布式為4s24p3,說明最外電子層為第4層,因此屬于第4周期元素,最外層電子數(shù)為2+3=5,為第A族元素,屬于p區(qū)元素。,(6)元素的電負性越大,非金屬性越強,第一電離能也越大。()提示:。元素的電負性和第一電離能的變化規(guī)律并不是完全相同,同一周期第一電離能總體呈增大趨勢,但第A、A族元素由于最外層原子軌道處于全空或半充滿狀態(tài),比較穩(wěn)定,因此第一電離能較大。,【典題探究】角度一電離能及其應用【典題1】下表是元素周期表的一部分,表中所列的字母分別代表一種化學元素。試回答下列問題:,導學號79100193(1)元素p為26號元素,請寫出其基態(tài)原子的電子排布式_。(2)c與a組成的最簡單的有機物分子中,中心原子的雜化形式為_。(3)h的單質在空氣中燃燒發(fā)出耀眼的白光,請用原子結構的知識解釋發(fā)光的原因:_。,(4)o、p兩元素的部分電離能數(shù)據(jù)列于下表:,比較兩元素的I2、I3可知,氣態(tài)o2+再失去一個電子比氣態(tài)p2+再失去一個電子難。對此,你的解釋是_。,(5)第3周期8種元素按單質熔點高低的順序如圖所示,其中電負性最大的是_(填圖中的序號)。(6)上述元素周期表中所列的某主族元素的電離能情況如圖所示,則該元素是_(填元素符號)。,【解析】根據(jù)元素周期表知,ap各元素分別是H、Li、C、N、O、F、Na、Mg、Al、Si、S、Cl、Ar、K、Mn、Fe,則(1)Fe原子核外電子數(shù)為26,根據(jù)能量最低原理可知,其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2;,(2)c與a組成的最簡單的有機物為甲烷,根據(jù)中心原子碳原子的價層電子對數(shù)為=4,所以碳原子的雜化方式為sp3;(3)鎂在空氣中燃燒發(fā)出耀眼的白光,在反應過程中電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時,以光(子)的形式釋放能量;(4)由Mn2+轉化為Mn3+時,3d能級由較穩(wěn)定的3d5半充滿狀態(tài)轉為不穩(wěn)定的3d4,狀態(tài)需要的能量較多;而Fe2+到Fe3+時,3d能級由不穩(wěn)定的3d6到穩(wěn)定的3d5半充滿狀態(tài),需要的能量相對要少;(5)第3周期8種元素,只有Si單質為原子晶體,熔點最大,與圖中8對應;分子晶體的熔點低,有磷、硫、氯氣、氬氣幾種物質,但Cl的電負性最大,與圖中2對應;(6)根據(jù)表中所列的某主族元素的電離能可知,該元素原子最外層電子數(shù)為3,所以該元素為Al元素。,答案:(1)1s22s22p63s23p63d64s2(2)sp3(3)電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時,以光(子)的形式釋放能量(4)Mn2+的3d軌道電子排布為半滿狀態(tài),比較穩(wěn)定(5)2(6)Al,【歸納提升】電離能的應用規(guī)律(1)判斷元素金屬性的強弱。電離能越小,金屬越容易失去電子,金屬性越強;反之越弱。(2)判斷元素的化合價(I1、I2表示各級電離能)。如果某元素的In+1In,則該元素的常見化合價為+n。如鈉元素I2I1,所以鈉元素的化合價為+1。,(3)判斷核外電子的分層排布情況。多電子原子中,元素的各級電離能逐級增大,有一定的規(guī)律性。當電離能的變化出現(xiàn)突變時,電子層數(shù)就可能發(fā)生變化。,(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,當元素的最外層原子軌道處于全空、半充滿和全充滿狀態(tài)時,第一電離能就會反常得大。,角度二電負性及其應用【典題2】(2018蕪湖模擬)一般認為:如果兩個成鍵原子間的電負性差值大于1.7,原子之間通常形成離子鍵;如果兩個成鍵原子間的電負性差值小于1.7,通常形成共價鍵。下表是某些元素的電負性值:,(1)根據(jù)對角線規(guī)則,Be、Al的最高價氧化物對應水化物的性質相似,它們都具有_性,其中Be(OH)2顯示這種性質的離子方程式是_。(2)通過分析電負性值的變化規(guī)律,確定Mg的電負性值的最小范圍為_。,(3)請歸納元素的電負性和金屬性、非金屬性的關系是_。(4)從電負性角度,判斷AlCl3是離子化合物還是共價化合物,說出理由并寫出判斷的方法_。,【解析】(1)根據(jù)對角線規(guī)則,Al(OH)3與Be(OH)2的性質相似,Be(OH)2應具有兩性,根據(jù)Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O,Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O可以類似地寫出Be(OH)2與酸、堿反應的離子方程式。,(2)根據(jù)電負性的遞變規(guī)律:同周期元素,從左到右電負性逐漸增大,同主族元素從上到下電負性逐漸減小可知,在同周期中電負性NaMg>Ca,最小范圍應為0.91.5。,(3)因電負性可以用來衡量原子吸引電子能力的大小,所以電負性越大,原子吸引電子的能力越強,非金屬性越強,反之金屬性越強。(4)AlCl3中Al與Cl的電負性差值為1.5,根據(jù)信息,電負性差值若小于1.7,則形成共價鍵,所以AlCl3為共價化合物。離子化合物在熔融狀態(tài)下以離子形式存在,可以導電,但共價化合物不能導電。,答案:(1)兩Be(OH)2+2H+=Be2+2H2O、Be(OH)2+2OH-=Be+2H2O(2)0.91.5(3)非金屬性越強,電負性越大;金屬性越強,電負性越小,(4)Al和Cl的電負性差值為1.5”或“”或“Si;同周期元素的電負性由左向右逐漸增大,則電負性:N<O;CC鍵的鍵長比SiSi鍵短,則CC鍵比SiSi鍵牢固,金剛石的熔點大于硅;組成與結構相似的物質,相對分子質量大的分子間作用力大,沸點高,即CH4<SiH4。,(3)氯元素基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p5;同周期元素中,從左到右第一電離能有逐漸增大的趨勢,第3周期中第一電離能最大的是Ar;氯元素的含氧酸中,酸性最強的是HClO4;根據(jù)價層電子對互斥模型分析Cl中心原子沒有孤電子對,立體構型為正四面體。(4)N和P位于同一主族,從上到下元素的第一電離能逐漸減小,因此第一電離能P<(3)1s22s22p63s23p5ArHClO4正四面體(4)S>Si。,(4)四氟乙烯分子含有5個鍵,50g即0.5mol四氟乙烯含鍵的數(shù)目為2.5NA。(5)電負性隨非金屬性增強而增大,隨金屬性減弱而增大,Na、Al、F的電負性由小到大的順序為Na<AlS>Si(4)2.5NA(5)Na<Al<FAlCl3是共價化合物,在熔融狀態(tài)下不會電離出自由移動的陰陽離子,【加固訓練】(2018綿陽模擬)第一電離能I1是指氣態(tài)原子X(g)處于基態(tài)時,失去一個電子成為氣態(tài)陽離子X+(g)所需的能量。下圖是部分元素原子的第一電離能I1隨原子序數(shù)變化的曲線圖(其中12號至17號元素的有關數(shù)據(jù)缺失)。請回答以下問題:,(1)認真分析上圖中同周期元素第一電離能的變化規(guī)律,推斷NaAr元素中,Al的第一電離能的大小(最小)范圍為_<Al<_(填元素符號)。(2)從上圖分析可知,同一主族元素原子的第一電離能I1變化規(guī)律是_。(3)上圖中第一電離能最小的元素在周期表中的位置是_。,【解析】(1)金屬性越強,第一電離能越小。同周期自左向右元素金屬性逐漸降低,第一電離能逐漸增大。但由于鎂元素的3s軌道是全充滿狀態(tài),穩(wěn)定性強,所以第一電離能大于Al的,即Al的第一電離能的大小(最小)范圍為Na<Al<Mg。(2)從題干圖分析可知,同一主族,元素原子的第一電離能I1變化規(guī)律是從上到下依次減小。(3)根據(jù)圖象中的數(shù)據(jù)可知,第一電離能最小的是Rb,位于第5周期第A族。答案:(1)NaMg(2)從上到下,依次減小(3)第5周期A族,