《创新设计》2016年高考化学(苏教版全国通用)大一轮复习讲义:专题12 物质结构与性质 第1讲.docx
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1、第1讲原子结构与元素性质考纲要求1.了解原子核外电子的排布原理,能用电子排布式表示常见元素(136号)原子核外电子、价电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。2.了解元素电离能的含义,并能用以说明元素的某些性质。3.了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁,了解其简单应用。4.了解电负性的概念,知道元素的性质与电负性的关系。考点一原子核外电子排布原理1电子层与原子轨道(1)电子层(n):在多电子原子中,核外电子的能量是不同的,按照电子的能量差异将其分成不同电子层。通常用K、L、M、N表示,能量依次升高。(2)原子轨道:同一电子层里的电子的能量也可能不同,又将其分成不同的轨道,通常用s、p、d、f
2、等表示,同一电子层里,各轨道的能量按s、p、d、f的顺序升高,即:E(s)E(p)E(d)E(f)。(3)电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。原子轨道轨道形状轨道个数s球形1p纺锤形3特别提醒第一电子层(K),只有s轨道;第二电子层(L),有s、p两种轨道,p轨道上有三个原子轨道px、py、pz,它们具有相同的能量;第三电子层(M),有s、p、d三种轨道。2基态原子的核外电子排布(1)能量最低原理:即电子尽可能地先占有能量低的轨道,然后进入能量高的轨道,使整个原子的能量处于最低状态。如图为构造原理示意图,亦即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图:注意:
3、所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。(2)泡利不相容原理每个原子轨道里最多只能容纳2个电子,且自旋状态相反。如2s轨道上的电子排布为 。(3)洪特规则当电子排布在能量相同的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,且自旋状态相同。如2p3。洪特规则特例:当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时,体系的能量最低,如:24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。3基态、激发态及光谱示意图深度思考1完成下表,理解电子层、原子轨道及其最多容纳电子数的关系电子层12345符号KLMNO原子轨道1s2
4、s2p3s3p3d4s4p4d4f5s最多容纳电子数226261026101422818322n2特别提醒(1)任一电子层的轨道总是从s轨道开始,而且轨道数等于该电子层序数;(2)以s、p、d、f排序的各轨道可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7的二倍;(3)构造原理中存在着能级交错现象;(4)我们一定要记住前四周期的原子轨道排布(1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p)。2写出下列原子的电子排布式与简化电子排布式原子电子排布式简化电子排布式N1s22s22p3He2s22p3Cl1s22s22p63s23p5Ne3s23p5Ca1s22s22p63s23p64s2Ar4s2Fe1s2
5、2s22p63s23p63d64s2Ar3d64s2Cu1s22s22p63s23p63d104s1Ar3d104s1As1s22s22p63s23p63d104s24p3Ar3d104s24p3特别提醒(1)当出现d轨道时,虽然电子按ns,(n1)d,np顺序填序,但在书写电子排布式时,仍把(n1)d放在ns前,如Fe:1s22s22p63s23p63d64s2,正确;Fe:1s22s22p63s23p64s23d6,错误。(2)在书写简化的电子排布式时,并不是所有的都是X外围电子排布式(注:X代表上一周期稀有气体元素符号)。3请用核外电子排布的相关规则解释Fe3较Fe2更稳定的原因。答案2
6、6Fe外围电子的电子排布式为3d64s2,Fe3外围电子的电子排布式为3d5,Fe2外围电子的电子排布式为3d6。根据“能量相同的轨道处于全空、全满和半满时能量最低”的原则,3d5处于半满状态,结构更为稳定,所以Fe3较Fe2更为稳定。特别提醒由于3d轨道的能量比4s轨道的能量高,排电子时先排4s轨道再排3d轨道,而失电子时,却先失4s轨道上的电子。题组一根据核外电子排布,正确理解电子能量状态1下列轨道表示式所表示的元素原子中,其能量处于最低状态的是_。答案解析不符合能量最低原理;不符合洪特规则;不符合能量最低原理。2.气态电中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化,吸收能量最多的是()A.
7、1s22s22p63s23p21s22s22p63s23p1B.1s22s22p63s23p31s22s22p63s23p2C.1s22s22p63s23p41s22s22p63s23p3D.1s22s22p63s23p63d104s24p21s22s22p63s23p63d104s24p1答案B解析np3处于半充满状态,结构稳定,失去一个电子吸收的能量多。“两原理,一规则”的正确理解1.原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特规则、泡利不相容原理,若违背其一,则电子能量不处于最低状态。易误警示在写基态原子的轨道表示式时,常出现以下错误: (1) (违反能量最低原理)(2) (违反泡利不相容原理
8、)(3) (违反洪特规则)(4) (违反洪特规则)2半充满、全充满状态的原子结构稳定如ns2、np3、np6Cr:3d54s1Mn:3d54s2Cu:3d104s1 Zn:3d104s23当出现d轨道时,虽然电子按ns、(n1)d、np的顺序填充,但在书写时,仍把(n1)d放在ns前。题组二正确使用表示原子、离子、分子组成的化学用语3按要求填空(1)质量数为37的氯原子符号为_。(2)S2的结构示意图_。(3)氮原子的电子式_,N2的电子式_,NH的电子式_。(4)磷原子的核外电子排布式_,外围电子排布式_,外围电子轨道表示式_。(5)按要求用三种化学用语表示基态铁原子和三价铁离子。FeFe3
9、原子(或离子)结构示意图电子排布式轨道表示式答案(1)Cl(2)(3) (5)FeFe3原子(或离子)结构示意图电子排布式Ar3d64s2Ar3d5轨道表示式 4.A、B、C、D、E、F代表6种元素。请填空:(1)A元素基态原子的最外层有2个未成对电子,次外层有2个电子,其元素符号为_。(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同,B的元素符号为_,C的元素符号为_。(3)D元素的正三价离子的3d轨道为半充满,D的元素符号为_,其基态原子的电子排布式为_。(4)E元素基态原子的M层全充满,N层没有成对电子,只有一个未成对电子,E的元素符号为_,其基态原子的电子排布式为_。
10、(5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn1,则n_;原子中能量最高的是_电子。答案(1)C或O(2)ClK(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1(5)22p解析(1)A元素基态原子次外层有2个电子,故次外层为K层,A元素有2个电子层,由题意可写出其轨道表示式为 则该元素核外有6个电子,为碳元素,其元素符号为C,另外氧原子同样也符合要求,其轨道表示式为。(2)B、C的电子层结构都与Ar相同,即核外都有18个电子,则B为17号元素Cl,C为19号元素K。(3)D元素原子失去2个4s电子
11、和1个3d电子后变成3价离子,其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,即为26号元素铁。(4)根据题意要求,首先写出电子排布式:1s22s22p63s23p63d104s1,该元素为29号元素Cu。(5)s轨道只有1个原子轨道,故最多只能容纳2个电子,即n2,所以元素F的原子最外层电子排布式为2s22p3,由此可知F是N元素;根据核外电子排布的能量最低原理,可知氮原子的核外电子中的2p能级能量最高。化学用语的规范使用及意义为了书写和学术交流的方便,采用国际统一的符号来表示各个元素。元素符号原子(核素)符号代表一个质量数为A、,质子数为Z的X原子。原子结构示意图电子式
12、电子排布式轨道表示式它们有各自不同的侧重点:(1)结构示意图:能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各层上的电子数。(2)核组成式:如O,侧重于表示原子核的结构,它能告诉我们该原子核内的质子数和核外电子数以及质量数,但不能反映核外电子的排布情况。(3)电子排布式:能直观地反映核外电子的电子层、原子轨道和各轨道上的电子数,但不能表示原子核的情况,也不能表示各个电子的运动状态。(4)轨道表示式:能反映各轨道的能量的高低,各轨道上的电子分布情况及自旋方向。(5)外围电子排布式:如Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,外围电子排布式为3d64s2。外围电子排布式能反映基
13、态原子的电子层数和参与成键的电子数以及最外层电子数。考点二原子结构与元素性质1原子结构与周期表的关系(1)原子结构与周期表的关系(完成下列表格)周期电子层数每周期第一个元素每周期最后一个元素原子序数基态原子的简化电子排布式原子序数基态原子的电子排布式223He2s1101s22s22p63311Ne3s1181s22s22p63s23p64419Ar4s1361s22s22p63s23p63d104s24p65537Kr5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66655Xe6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25
14、p65d106s26p6(2)每族元素的电子排布特点主族主族AAAA排布特点ns1ns2ns2np1ns2np2主族AAA排布特点ns2np3ns2np4ns2np50族:He:1s2;其他ns2np6。过渡元素(副族和第族):(n1)d110ns12。(3)元素周期表的分区根据核外电子排布a分区b各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点分区元素分布外围电子排布元素性质特点s区A、A族ns12除氢外都是活泼金属元素;通常是最外层电子参与反应p区A族A族、0族ns2np16通常是最外层电子参与反应d区B族B族、族(除镧系、锕系外)(n1)d19ns12d轨道可以不同程度地参与化学键的形成ds区B
15、族、B族(n1)d10ns12金属元素f区镧系、锕系(n2)f014(n1)d02ns2镧系元素化学性质相近,锕系元素化学性质相近根据元素金属性与非金属性可将元素周期表分为金属元素区和非金属元素区(如下图),处于金属与非金属交界线(又称梯形线)附近的非金属元素具有一定的金属性,又称为半金属或准金属,但不能叫两性非金属。注意:(1)“外围电子排布”即“价电子层”,对于主族元素,价电子层就是最外电子层,而对于过渡元素原子不仅仅是最外电子层,如Fe的价电子层排布为3d64s2。2对角线规则在元素周期表中,某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的,如。3元素周期律(1)原子半径影响因素变化规律
16、元素周期表中的同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小;同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大。(2)电离能第一电离能:气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,符号:I1,单位:kJmol1。规律a同周期:第一种元素的第一电离能最小,最后一种元素的第一电离能最大,总体呈现从左至右逐渐增大的变化趋势。b同族元素:从上至下第一电离能逐渐减小。c同种原子:逐级电离能越来越大(即I1I2I3)。(3)电负性含义:元素的原子在化合物中吸引键合电子能力的标度。元素的电负性越大,表示其原子在化合物中吸引键合电子的能力越强。标准:以最活泼的非金属氟的电负性为4.0作为相对标准,计算得
17、出其他元素的电负性(稀有气体未计)。变化规律金属元素的电负性一般小于1.8,非金属元素的电负性一般大于1.8,而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右。在元素周期表中,同周期从左至右,元素的电负性逐渐增大,同主族从上至下,元素的电负性逐渐减小。深度思考1根据前四周期元素原子核外电子排布特点,回答下列问题:(1)外围电子层有2个未成对电子的有_;有3个未成对电子的有_。(2)未成对电子数与周期数相等的元素有_。答案(1)C、Si、Ge、O、S、Se、Ti、NiN、P、As、V、Co(2)H、C、O、P、Fe2根据4s24p4回答问题该元素位于_区,为第_周期第_族,
18、是_元素(填名称)答案p4A硒3第4周期中,未成对电子数最多的元素是_。(填名称)(1)它位于第_族。(2)核外电子排布式是_。(3)它有_个电子层,_个原子轨道,_种运动状态不同的电子。(4)外围电子排布式_,外围电子轨道表示式_。(5)属于_区。答案铬(1)B(2)1s22s22p63s23p63d54s1或Ar3d54s1(3)4724(4)3d54s1 (5)d4为什么镁的第一电离能比铝的大,磷的第一电离能比硫的大?答案Mg:1s22s22p63s2P:1s22s22p63s23p3。镁原子、磷原子最外层原子轨道中,电子处于全满或半满状态,相对比较稳定,失电子较难。用此观点可以解释N的
19、第一电离能大于O,Zn的第一电离能大于Ga。5为什么Na容易形成1价离子,而Mg、Al易形成2价、3价离子?答案Na的I1比I2小很多,电离能差值很大,说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多,所以Na容易失去一个电子形成1价离子;Mg的I1和I2相差不多,而I2比I3小很多,所以Mg容易失去两个电子形成2价离子;Al的I1、I2、I3相差不多,而I3比I4小很多,所以Al容易失去三个电子形成3价离子。而电离能的突跃变化,说明核外电子是分层排布的。6判断正误,正确的划“”,错误的划“”(1)电负性大于1.8的一定为非金属,小于1.8的一定为金属()(2)电负性差值大于1.7时,一般形成离子键
20、,小于1.7时,一般形成共价键()(3)电负性越大,非金属性越强,第一电离能也越大()特别提醒(1)金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致,故不能根据金属活动性顺序表判断电离能的大小。(2)不能将电负性1.8作为划分金属和非金属的绝对标准。(3)共价化合物中,两种元素电负性差值越大,它们形成共价键的极性就越强。(4)同周期元素,从左到右,非金属性越来越强,电负性越来越大,第一电离能总体呈增大趋势。题组一原子的组成、结构和元素性质1.下列说法中正确的是()A.处于最低能量的原子叫做基态原子B.3p2表示3p轨道有两个轨道C.同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐减小D.同一原子中
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