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化学 课标版,第34讲 原子结构与性质,1.能层与能级,考点一 原子核外电子排布,2.原子轨道的形状和能量高低 (1)轨道形状 a.s电子的原子轨道呈 球形 。 b.p电子的原子轨道呈 纺锤形 。 (2)能量高低 a.相同能层上原子轨道能量的高低:nsnpndnf。 b.形状相同的原子轨道能量的高低:1s2s3s4s c.同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等,如npx、 npy、npz轨道的能量相等。,3.基态原子核外电子的排布规律 (1)三个原理 a.能量最低原理:原子核外电子排布遵循构造原理,使整个原子的能量处 于 最低状态 。构造原理示意图:,b.泡利原理:一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子且自旋状态 相反 。 c.洪特规则:当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总 是优先 单独占据一个轨道 ,而且自旋方向 相同 。 洪特规则特例:能量相同的原子轨道填充的电子数为全空、半充满或全 充满时,原子处于较稳定的状态。 (2)基态原子核外电子排布的表示方法,4.原子状态与原子光谱 (1)基态原子:处于 最低 能量的原子。 (2)激发态原子:基态原子的电子 吸收 能量后,电子会跃迁到较高 能级,此时原子的能量较基态高,变成激发态原子。 (3)原子光谱:不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,可以 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。,1.判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)2s能级和2p能级所具有的原子轨道数目之比为13 ( ) (2)能量关系:1s2s3p3d4s ( ) (3)基态氮原子最外层有2个未成对电子 ( ) (4)136号元素中,基态原子未成对电子数最多的是Cr元素 ( ) (5)基态Zn原子的电子排布式为Ar4s23d10 ( ) (6)基态硅原子的电子排布图为: ( ),答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6),2.(1)基态Ge原子的核外电子排布式为Ar ,有 个未成 对电子。 (2)镍元素基态原子的电子排布式为 ,3d能级上的 未成对电子数为 。 (3)写出基态As原子的核外电子排布式: 。 (4)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用 形象化描述。在基态14C原子中,核外存在 对自旋相 反的电子。 (5)P原子的核外电子排布式为 。 (6)基态Fe原子核外有 个未成对电子。Fe3+的电子排布式为 。,(7)31Ga基态原子的核外电子排布式是 。,答案 (1)3d104s24p2 2 (2)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2 2 (3)1s22s22p63s23p63d104s24p3或 Ar3d104s24p3 (4)电子云 2 (5)1s22s22p63s23p3 (6)4 Ar3d5或1s22s22p63s23p63d5 (7)Ar3d104s24p1或 1s22s22p63s23p63d104s24p1,1.写出下列原子的电子排布式与简化电子排布式。,题组一 核外电子排布的表示方法,答案 1s22s22p3 He2s22p3 1s22s22p63s23p5 Ne3s23p5 1s22s22p63s23p64s2 Ar4s2 1s22s22p63s23p63d54s1 Ar3d54s1 1s22s22p63s23p63d64s2 Ar3d64s2 1s22s22p63s23p63d104s1 Ar3d104s1 1s22s22p63s23p63d104s24p4 Ar3d104s24p4 1s22s22p63s23p63d104s24p5 Ar3d104s24p5,2.下列电子排布图所表示的元素原子中,正确的是 。 ,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,题组二 根据核外电子排布特点推断元素 3.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能级为半充满,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 。 (5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1,则n= ;原子中能量最高,的是 电子。,答案 (1)C或O (2)Cl K (3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2 (4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1 (5)2 2p,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 外氧元素同样也符合要求,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元素原子的+3价离子的3d能级为半充满,则其基态原子的核外电子 排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2,即为26号元素Fe。,(4)根据题意要求,写出E元素基态原子的核外电子排布式:1s22s22p63s23p6 3d104s1或Ar3d104s1,则该元素为29号元素Cu。 (5)s能级只有1个原子轨道,故最多只能容纳2个电子,即n=2,所以F元素 的原子最外层电子排布式为2s22p3,由此可知F元素是N。,4.(2016广东惠州模拟)有A、B、C、D、E 5种元素,它们的核电荷数依 次增大,且都小于20。其中A为非金属元素;A和E属同一族,它们原子最 外层电子排布为ns1,B和D也属同一族,它们原子最外层的p能级电子数 是s能级电子数的两倍。C原子最外层上电子数等于D原子最外层上电 子数的一半。请回答下列问题: (1)A是 ,B是 ,C是 ,D是 ,E是 (填元素符号)。 (2)由这5种元素组成的一种化合物是(写化学式) 。 写出该物质的一种主要用途: 。 (3)写出C元素基态原子的电子排布式: 。 (4)用轨道表示式表示D元素原子的价电子排布式:,。 (5)元素B与D的电负性的大小关系是B D,C与E的第一电离能 的大小关系是C E。(填“”“”或“=”),答案 (1)H O Al S K (2)KAl(SO4)212H2O 作净水剂 (3)1s22s22p63s23p1 (4) (5) ,解析 由A、E最外层电子排布为ns1可知为第A族元素,因A为非金属 元素,则A为氢元素;B、D同族,最外层电子排布为ns2np4,则为氧元素和 硫元素,结合其他信息可推知C为铝元素,E为钾元素。,1.原子结构与元素周期表 (1)原子结构与元素在周期表中的位置关系,考点二 原子结构、周期表、周期律三者的关系,(2)元素周期表的分区 a.分区,b.各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点,2.原子结构与元素的性质 (1)原子半径 a.影响因素:能层数、核电荷数 b.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 a.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。第一电离能越 小 ,越易失去电子,金属的 活泼性越强。,b.规律 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 。 同主族: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 多 ,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 多 ,逐级电离能越来越大。 (3)电负性 a.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 。,b.标准 以氟的电负性为 4.0 作为相对标准,得出了各元素的电负性(稀有 气体元素未计)。 c.应用 电负性的大小可以作为判断元素金属性、非金属性强弱的尺度。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“类金属”的电负性则在1.8左右,它们既有 金属 性,又有 非金属 性。,3.元素周期律,1.判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)价电子排布为4s24p3的元素位于第四周期第A族,是p区元素 ( ) (2)价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第A族,是s区元素 ( ) (3)电负性大的元素非金属性强 ( ) (4)主族元素的电负性越大,元素原子的第一电离能一定越大( ) (5)在元素周期表中,同周期元素电负性从左到右越来越大 ( ) (6)金属元素电负性一定小于非金属元素电负性 ( ) (7)在形成化合物时,电负性越小的元素越容易显示正价( ) (8)第一电离能ON ( ),答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8),2.某元素的原子序数为29,试问: (1)该元素的元素名称及元素符号是什么? (2)该元素原子的核外电子排布式是什么? (3)其电子占有多少个能层?多少个能级? (4)它的价电子排布式是什么? (5)它位于元素周期表中第几周期?第几族?属于主族元素还是副族元 素?属于哪一个区? (6)它有多少个未成对电子?,答案 (1)铜 Cu (2)1s22s22p63s23p63d104s1 (3)4个能层 7个能级 (4)3d104s1 (5)第四周期 B族 副族 ds区 (6)有1个未成对电子,题组一 电离能及其应用 1.下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2表示,单位 为kJmol-1)。,(1)元素R基态原子的价电子排布式可表示为 ,该元素位于第 族; (2)R原子最外层有 个电子,其最高正价为 ; (3)R元素的第一电离能比同周期相邻元素的第一电离能 。,答案 (1)ns2 A (2)2 +2 (3)大,解析 由I3I2知R原子最外层有2个电子,其价电子排布式为ns2;因ns轨 道为全充满状态,属于能量低的较稳定状态,故比同周期相邻元素的第 一电离能大。,2.下图是部分元素的第一电离能(I1)随原子序数变化的曲线图(其中12 号至17号元素的有关数据缺失)。 (1)认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律,推断NaAr 元素 中,Al的第一电离能的大小范围为 Al (填元素符号);,(2)图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是第 周期第 族。,答案 (1)Na Mg (2)五 A,解析 (1)由图中信息可知,同周期元素中第A族元素的第一电离能最 小,而第A族元素的第一电离能小于第A族元素的第一电离能,故电 离能NaAlMg。(2)图中第一电离能最小的是碱金属元素Rb,其在元素 周期表中位于第五周期第A族。,反思归纳 电离能的应用 (1)判断元素金属性的强弱 电离能越小,金属越容易失去电子,金属性越强;反之越弱。 (2)判断元素的化合价(I1、I2表示各级电离能) 如果某元素的In+1In,则该元素的常见化合价为+n。如钠元素I2I1,所 以钠元素的常见化合价为+1。 (3)判断核外电子的分层排布情况,多电子原子中,元素的各级电离能逐级增大,有一定的规律性。当电离 能的变化出现突变时,电子层数就可能发生变化。 (4)反映元素原子的核外电子排布特点 同周期元素从左向右,元素的第一电离能并不是逐渐增大的,当能量相 同的原子轨道在全空、半充满和全充满状态时,第一电离能就会反常的 大,如I1(N)I1(O),I1(Mg)I1(Al)。,题组二 电负性及其应用 3.(1)用“”或“”填空。 负电性:Na Mg Al,C N O F,Zn Ge O。 (2)现有四种元素的基态原子的电子排布式如下:1s22s22p63s23p4; 1s22s22p63s23p3;1s22s22p3;1s22s22p5。则第一电离能: ,原子半径: ,电负性: ,最高正化合价: 。,答案 (1)NPS PSNF FNSP SN=PF,解析 (1)同周期从左到右,元素电负性递增;同主族从上到下,元素电负 性递减。 (2)据电子排布式可知号元素分别为S、P、N、F。,4.已知元素的电负性和元素的化合价一样,也是元素的一种基本性质。 下面给出部分元素的电负性:,已知:两成键元素间电负性差值大于1.7时,形成离子键;两成键元素间电 负性差值小于1.7时,形成共价键。 (1)根据表中给出的数据,可推知元素的电负性具有的变化规律是 ; (2)通过分析电负性值变化规律,确定Mg元素电负性值的最小范围: ;,(3)判断下列物质是离子化合物还是共价化合物: A.Li3N B.BeCl2 C.AlCl3 D.SiC a.属于离子化合物的是 ; b.属于共价化合物的是 ; 请设计一个实验方案证明上述所得到的结论: 。,答案 (1)随着原子序数的递增,元素的电负性与原子半径一样呈周期 性变化 (2)0.91.5 (3)a.A b.BCD 测定各物质在熔融状态下能否导电,若能导电则为离 子化合物,反之则为共价化合物,解析 (1)元素的电负性是元素的基本性质,且随着原子序数的递增呈 周期性变化。(2)根据电负性的递变规律:同周期从左到右电负性逐渐 增大,同主族从上到下电负性逐渐减小可知,在同周期中电负性NaMgCa,最小范围应为0.91.5。(3)根据已知条 件及表中数值可知,Li3N为离子化合物;BeCl2、AlCl3、SiC为共价化合 物。共价化合物和离子化合物最大的区别在于离子化合物在熔融状态 下以离子形式存在,可以导电,但共价化合物却不能。,反思归纳 电负性的应用,5.(2016宁夏石嘴山模拟)现有属于前四周期的A、B、C、D、E、F、G 七种元素,原子序数依次增大。A元素的价电子构型为nsnnpn+1;C元素为 最活泼的非金属元素,D元素原子核外有三个电子层,最外层电子数是核 外电子总数的1/6;E元素正三价离子的3d轨道为半充满状态,F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;G元素与A 元素位于同一主族,其某种氧化物有剧毒。 回答下列问题: (1)A元素的第一电离能 (填“”“”或“=”)B元素的第一 电离能,A、B、C三种元素的电负性由小到大的顺序为 (用元素符号表示)。 (2)D元素原子的价电子排布式是 。,题组三 元素“位、构、性”之间的综合判断,(3)C元素原子核外电子的轨道表示式为 ;E3+的离子符号为 。 (4)F元素位于元素周期表的 区,其基态原子的电子排布式为 。 (5)G元素可能的性质有 。 A.其单质可作为半导体材料 B.其电负性大于磷 C.最高价氧化物对应水化物为强酸,答案 (1) NOF (2)3s2 (3) Fe3+ (4)ds Ar3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1 (5)A,解析 由题意可推知A为N、B为O、C为F、D为Mg、E为Fe、F为 Cu、G为As。,6.(2016山东济南模拟)有四种短周期元素,它们的结构、性质等信息如 下表所述:,请根据表中信息填写: (1)A原子的核外电子排布式为 。 (2)B元素在元素周期表中的位置是 ;离子半径:B A(填“大于”或“小于”)。,(3)C元素原子核外电子的轨道表示式是 ,其原子 核外有 个未成对电子,能量最高的电子为 轨道上的电 子,其轨道呈 形。 (4)D原子的电子排布式为 ,D-的结构示意图是 。 (5)B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物 反应的化学方程式为 , 与D的氢化物的水溶液反应的化学方程式为 。,答案 (1)Ne3s1或1s22s22p63s1 (2)第三周期第A族 小于 (3) 2 2p 哑铃(或纺锤) (4)Ne3s23p5或1s22s22p63s23p5 (5)NaOH+Al(OH)3 NaAlO2+2H2O Al(OH)3+3HCl AlCl3+3H2O,解析 由表中信息可知A为钠元素、B为铝元素、C为氧元素、D为氯 元素。,
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