2014-2015化学新人教版选修3 人教版化学选修三物质结构与性质 第一单元　原子结构与性质.ppt

1、第一单元 原子结构与性质1理解原子的组成，理解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们的相互关系。2了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(136号)原子核外电子的排布。3了解原子核外电子的运动状态。4了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。5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。一、构造原理 能量最低原理1原子的诞生(1)大爆炸宇宙学理论的要点宇宙大爆炸诞生了大量的氢、少量的氦以及极少量的锂、氦等发生原子核的熔合反应，分期分批地合成其他元素。(2)宇宙中的元素宇宙中最丰富的元素是氢，其次是氦，地球上的元素大多数是金属，非金属(包括稀有

2、气体)仅22种。2能层与能级(1)能层多电子原子的核外电子的能量是不同的。按电子的能量差异，可将核外电子分成不同的能层。原子核外电子的每一个能层(序数为n)最多可容纳的电子数为2n2。(2)能级多电子原子中，同一能层的电子，能量也不同，还可以把它们分成能级。3构造原理随着原子核电荷数的递增，基态原子的核外电子按照上图中箭头的方向依次排布，即1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p该原理适用于绝大多数基态原子的核外电子排布。【思考】核外电子排布完全依照电子层顺序排列吗？核外电子排布的规律并不完全依据电子层顺序，而是按能级顺序进行的。4能量最低原理、基态与激发态光谱(1)能

3、量最低原理原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态。(2)基态与激发态原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，跃迁过程中伴随着能量的变化。(3)光谱光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。5电子云与原子轨道(1)电子云电子云是电子在核外空间各处出现概率的形象化描述。黑点密的地方表示电子出现的概率大，黑点疏的地方表示电子出现的概率小。(2)原子轨道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

4、道轨道形状轨道个数s球形1p纺锤形3(3)泡利原理和洪特规则泡利原理条件：当电子在同一个轨道中排布时；结论：1个轨道里最多容纳2个电子，且自旋方向相反。洪特规则条件：当电子排布在同一能级的不同轨道时；结论：总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。基态原子的核外电子在原子轨道上排布要遵循三个原则：能量最低原理、泡利原理、洪特规则。二、原子结构与元素周期表、元素周期律1元素周期表结构2元素周期表的分区按构造原理最后填入电子的能级的符号可把周期表里的元素划分为5个区，分别为s区、d区、ds、p区、f区，各区分别包括A、族元素、B族元素、B、B族元素、AA族和0族元素、镧系和锕系元素，其中s区(H

5、除外)d区、ds区和f区的元素都为金属。【注意】根据元素原子最后一个电子填充的原子轨道的所属能级不同，将元素周期表中的元素分为5个区，并以此电子所处能级的符号作为该区的符号。元素的化学性质主要决定于价电子，而周期表的分区主要基于元素的价电子构型，处于同一区内的元素价电子排布是相似的，具体情况如下表所示。分区价层电子的电子排布式s区ns12p区ns2np16d区(n1)d19ns12ds区(n1)d10ns12f区(n2)f114(n1)d02ns23.元素周期律(1)原子半径变化规律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

6、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。第一电离能越小，越易失去电子，金属的活泼性就越强。规律每周期：第一个元素的第一电离能最小，最后一个元素的第一电离能最大。同族元素：从上到下第一电离能变小。同种原子：随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再失去电子需克服的电性引力越来越大，消耗的能量越来越大，逐级电离能越来越大。(3)电负性含义：用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。标准：以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为标准，得出了各元素的电负性。变化规律：在元素周期表中，从左到右元素的电负性逐渐增

7、大，从上到下元素的电负性逐渐减小。应用：判断元素金属性、非金属性的强弱。金属的电负性一般小于1.8，非金属的电负性一般大于1.8，位于非金属三角区边界的元素的电负性则在1.8左右，它们既有金属性，又有非金属性。(4)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某些性质相似，如Li 和Mg，Be和Al。(5)元素周期律概念元素的性质随核电荷数递增呈现周期性变化。实质元素周期律的实质是元素原子结构的周期性变化必然引起元素性质的周期性变化。(2008年海南高考)在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是()A最易失去的电子能量最高B电离能最小的电子能量最高Cp轨道电子能量一定高

8、于s轨道电子能量D在离核最近区域内运动的电子能量最低【导航】根据构造原理，基态多电子原子中，离原子核越近的能层与能级，其能量越低，核外电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，即能量越低的电子排布在离核越近的能层或能级中。【解析】原子在反应中失去的电子应是离核最远的外层电子，其能量最高，A正确，B项，电离能最小的电子离原子核最远，受原子核的吸引力最小，能量最高，B正确；处于高能层中的s轨道电子的能量要比处于较低能层中p轨道电子的能量高，C错误；能量越低的电子尽量排布在离原子核越近的轨道上，D正确。【答案】C下表列出前20号元素中的某些元素性质的一些数据：试回答下列问题：(1)以上10

9、种元素中，第一电离能最小的是_(填编号)。(2)上述、三种元素中的某两种元素形成的化合物中，每一个原子都满足8电子稳定结构的物质可能是_(写分子式)。元素和形成的化合物的化学式为_，它是一种重要的结构材料，推测它应是属于_晶体；元素的原子价电子排布式是_。(3)四种元素的气态氢化物的稳定性，由强到弱的顺序是_(填化学式)。(4)和两元素比较，非金属性较弱的是_(填名称)，可以验证你的结论的是下列中的_(填序号)。A气态氢化物的挥发性和稳定性B单质分子中的键能C两元素的电负性D含氧酸的酸性E氢化物中XH键的键长(X代表和两元素)F两单质在自然界的存在形式【导航】解答该题时先据原子半径和元素主要化

10、合价的规律确定出十种元素，再结合元素的第一电离能和元素金属性、非金属性的规律做出解答。【解析】由题意可知，10种元素是前20号元素，根据表中数据，可推出S，K，O，Al，C，P，Cl，Na，N，Si。(1)在同一周期中，自左至右元素的第一电离能逐渐增大；同一主族中，从上向下，元素的第一电离能逐渐减小；故在10种元素中，第一电离能最小的是K。(2)C、P、Cl中的某两种元素形成的化合物中，PCl3或CCl4分子中的每一个原子都满足8e稳定结构；元素和形成的化合物Si3N4属于原子晶体；S元素的原子价电子排布式是3s23p4。(3)元素的非金属性越强，形成的气态氢化物越稳定，非金属性强弱为ClSP

11、Si，故其氢化物稳定性为HClH2SPH3SiH4。(4)氧元素和氮元素相比，非金属性较弱的是氮元素，可通过C、E验证。【答案】(1)(2)PCl3、CCl4Si3N4 原子 3s23p4(3)HClH2SPH3SiH4(4)氮元素 CE(上海题)现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表：元素编号元素性质或原子结构TM层上有2对成对电子X最外层电子数是次外层电子数的2倍Y常温下单质为双原子分子，其氢化物水溶液呈碱性Z元素最高正价是7价(1)元素T的原子最外层共有_种不同运动状态的电子。元素X的一种同位素可测定文物年代，这种同位素的符号是_。(2)元素Y与氢元素形成一种离子YH4，写出该微粒的电

12、子式_(用元素符号表示)。(3)元素Z与元素T相比，非金属性较强的是_(用元素符号表示)，下列表述中能证明这一事实的是_。a常温下Z的单质和T的单质状态不同bZ的氢化物比T的氢化物稳定c一定条件下Z和T的单质都能与氢氧化钠溶液反应(4)探寻物质的性质差异性是学习的重要方法之一。T、X、Y、Z四种元素的最高价氧化物的水化物中化学性质明显不同于其他三种酸的是_，理由是_。【解析】(1)因T的M层上有2对成对电子，其电子排布式为1s22s22p63s23p4，因此它是硫元素，其最外层有6种不同运动状态的电子，从X的原子结构：“最外层电子数是次外层的电子数的2倍”，且其一种同位素可测定文物年代推知X为

13、碳元素，其同位素符号是 614C。(2)因元素Y单质为双原子分子，其氢化物水溶液显碱性推出Y为氮元素，Y与H形成的YH4即NH4，其电子式为HHH H。(3)Z属短周期元素，其最高正价为7价，则可推知Z为氯元素，它的非金属性比硫强，可以通过b来证实。(4)从T、X、Y、Z四种元素的最高价氧化物对应水化物来看，分子式为H2SO4、H2CO3、HNO3和HClO4，显然H2CO3的性质与其他三种不同，因只有它是非氧化性的酸且是弱酸。【答案】(1)6614C(2)HHH H(3)Clb(4)H2CO3 弱酸性或非氧化性酸1(2009年上海单科)以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽

14、的是()AHeB.2 C1s2 D.【解析】A、B、C三个选项只是表达出氦原子核外有2个电子，而D项能详尽地描述出电子的运动状态。【答案】D2下列各电子层中不包含d能级的是()AM电子层 BN电子层CL电子层 DK电子层【解析】K电子层只包括s能级，L电子层包括s、p能级，M电子层包括s、p、d能级，N电子层包括s、p、d、f能级。【答案】CD3下列关于微粒半径的说法正确的是()A电子层数少的元素的原子半径一定小于电子层数多的元素的原子半径B核外电子层结构相同的单核微粒半径相同C质子数相同的不同单核微粒，电子数越多半径越大D原子序数越大，原于半径越大【解析】由于同周期主族元素原子半径逐渐减小，

15、故A族的原子半径不一定比上一周期A族元素原子半径大；如r(Li)r(S)r(Cl)。对于核外电子层结构相同的单核离子和原子，半径是不同的。质子数相同的不同单核微粒，阴离子半径原子半径阳离子半径。随着原子序数的增大，原子半径不是一直增大，而是周期性变化。【答案】C4气态中性原子失去一个电子转化为气态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能(I1)，气态正离子继续失去电子所需要的最低能量依次称为第二电离能(I2)，第三电离能(I3)下表是第三周期部分元素的电离能单位：eV(电子伏特)数据。元素I1/eVI2/eVI3/eV甲5.747.471.8乙7.715.180.3丙13.023.940.0丁15

16、.727.640.7下列说法正确的是()A甲的金属性比乙强 B乙的化合价为1价C丙可能为非金属元素 D丁一定为金属元素【解析】由表格可知，甲的第一电离能小于乙，表明甲比乙易失去第一个电子，故甲的金属性比乙强，A正确；表格中显示，乙失去第二个电子也较易，则乙的化合价可能为2价，选项B不正确；对丙而言失去电子较难，所以可能是非金属元素，C正确；对丁而言，失电子比丙还难，而第三周期只有3种金属元素，可知丁一定是非金属元素，所以D不正确。【答案】AC5在下列空格中，填上适当的元素符号：(1)在第三周期中，第一电离能最小的元素是_，第一电离能最大的元素是_。(2)在元素周期表中，电负性最大的元素是_，电

17、负性最小的元素是_。(3)最活泼的金属元素是_。(4)最活泼的气态非金属原子是_。(5)第二、三、四周期原子中p轨道半充满的元素是_。(6)电负性相差最大的两种元素是_。【解析】同周期中从左到右，元素的第一电离能(除A族、A族反常外)逐渐增大，同周期中金属元素最小，稀有气体最大，故第三周期中第一电离能最小的为Na，最大的为Ar。电负性的递变规律：同周期从左到右逐渐增大，同主族从上到下逐渐减小，故周期表中，电负性最大的元素是氟，电负性最小的为铯。【答案】(1)NaAr(2)FCs(3)Cs(4)F(5)N、P、As(6)F、Cs6(2009年安徽理综)W、X、Y、Z是周期表前36号元素中的四种常

18、见元素，其原子序数依次增大。W、Y的氧化物是导致酸雨的主要物质，X的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子，Z能形成红色(或砖红色)的Z2O和黑色的ZO两种氧化物。(1)W位于元素周期表第_周期第_族。W的气态氢化物稳定性比H2O(g)_(填“强”或“弱”)。(2)Y的基态原子核外电子排布式是_，Y的第一电离能比X的_(填“大”或“小”)。(3)Y的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与Z的单质反应的化学方程式是_。(4)已知下列数据：Fe(s)O2(g)=FeO(s)H272.0 kJmol12X(s)O2(g)=X2O3(s)H1 675.7 kJmol1X的单质和FeO反应的热化学方程式是_。【

19、解析】形成酸雨的主要物质是N和S的氧化物，Y的原子序数比W大，由此可推出W为氮元素，Y为硫元素；根据基态原子核外电子排布所遵循的原则，可以写出X的电子排布式为：1s22s22p63s23p1，X为铝元素；Z能够形成红色Z2O和黑色ZO两种氧化物，推知Z为铜元素。(1)W是氮元素，同周期元素气态氢化物稳定性从左到右逐渐增强。(2)S的原子半径比Al的小，更难失电子，第一电离能S的大于Al。(4)根据盖斯定律，将第二式减去第一式的三倍得3FeO(s)2Al(s)=Al2O3(s)3Fe(s)H859.7 kJmol1。【答案】(1)二 VA 弱(2)1s22s22p63s23p4 大(3)Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O(4)3FeO(s)2Al(s)=Al2O3(s)3Fe(s)H859.7 kJmol1课时作业点击进入链接