广西2019年高考化学一轮复习 选考3.1 原子结构与性质课件 新人教版.ppt

第1节原子结构与性质 考纲要求 1 了解原子核外电子的运动状态 能级分布和排布原理 能正确书写1 36号元素原子核外电子 价电子的电子排布式和电子排布图 2 了解电离能的含义 并能用以说明元素的某些性质 3 了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用 4 了解电负性的概念 并能用以说明元素的某些性质 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 原子核外电子的排布及其表示方法1 能层 能级与原子轨道 1 能层 根据多电子原子的核外电子的能量不同 将核外电子分成不同的能层 用n表示 n 1 2 3 4 n越大 该能层中的电子能量越高 原子核外的每一能层 序号为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 能量也可能不同 还可以把它们分成能级 同一能层里 能级的能量按s p d f 的顺序升高 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 3 原子轨道的形状和能量高低 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 2 基态原子核外电子排布规律 1 能量最低原理 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 构造原理即基态原子核外电子进入原子轨道的顺序 示意图如下 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 2 泡利原理 1个原子轨道里最多容纳2个电子 且它们的自旋状态相反 3 洪特规则 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 且自旋状态相同 洪特规则的特例 当能量相同的原子轨道在全充满 p6 d10 f14 半充满 p3 d5 f7 和全空 p0 d0 f0 状态时 体系的能量最低 如24Cr的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1 而不是1s22s22p63s23p63d44s2 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 3 原子结构示意图 11Na的原子结构示意图为 表明原子核外各电子层上排布的电子数 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 4 电子排布式 1 用核外电子分布的能级及各能级上的电子数来表示电子排布的式子 电子排布式中各符号 数字的意义为 以钾原子为例 2 电子排布式中的内层电子排布可用相应的稀有气体的元素符号加方括号来表示 以简化电子排布式 例如K的电子排布式可写成 Ar 4s1 3 元素的化学性质与价电子关系密切 人们常常只表示出原子的价电子排布 如铁原子3d64s2 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 3 原子状态与原子光谱 原子的状态 基态原子 处于最低能量的原子 激发态原子 当基态原子的电子吸收能量后 电子会跃迁到较高能级 变成激发态原子 基态 激发态及光谱示意图 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 1 核外电子的排布规律 1 遵守三大基本原理 能量最低原理 泡利原理 洪特规则 2 能级交错现象 核外电子的能量并不是完全按能层序数的增加而升高 不同能层的能级之间的能量高低有交错现象 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 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 例1 1 化学作为一门基础自然科学 在材料科学 生命科学 能源科学等诸多领域发挥着重要作用 高温超导材料钇钡铜氧的化学式为YBaCu3O7 其中的Cu以罕见的Cu3 形式存在 Cu在元素周期表中的位置为 基态Cu3 的核外电子排布式为 2018全国 节选 下列Li原子电子排布图表示的状态中 能量最低和最高的分别为 填标号 2018全国 节选 基态Fe原子价层电子的电子排布图为 基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为形 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 2 物质的结构决定物质的性质 请回答下列涉及物质结构和性质的问题 第二周期中 元素的第一电离能处于B与N之间的元素有种 某元素位于第四周期第 族 其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同 则其基态原子的价层电子排布式为 答案 1 第四周期第 B族1s22s22p63s23p63d8或 Ar 3d8 DC 哑铃 2 3 3d84s2 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 解析 1 据元素周期表得 铜在周期表中位于第四周期第 B族 铜是29号元素 故Cu3 的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d8或 Ar 3d8 基态Li原子能量最低 而电子排布图中D图所示状态为基态 处于激发态的电子数越多 原子能量越高 A中只有1个1s电子跃迁到2s轨道 B中1s轨道中的两个电子1个跃迁到2s轨道 另一个跃迁到2p轨道 C中1s轨道的两个电子都跃迁到2p轨道 故C表示的能量最高 基态Fe原子价层电子的电子排布图为 基态S原子电子占据的最高能级为3p 其电子云轮廓图为哑铃形 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 2 同一周期元素中 元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势 但第 A族 第 A族元素第一电离能大于相邻元素 根据电离能的变化规律 第一电离能介于B N之间的第二周期元素有Be C O三种元素 元素位于第四周期第 族 其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同 基态碳原子的电子排布式为1s22s22p2 未成对电子数为2 则该元素为Ni 其基态原子的价层电子排布式为3d84s2 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 易错警示 1 出现d轨道时 虽然电子排布按ns n 1 d np的顺序填充 但书写核外电子排布式时 仍把 n 1 d放在ns前 如Ti 1s22s22p63s23p63d24s2正确 Ti 1s22s22p63s23p64s23d2错误 2 基态原子失电子生成金属阳离子时 应先失去最外层上的电子 如铁原子核外电子排布式为 Ar 3d64s2 失电子变为Fe2 失去的不是能量高的3d能级上的电子 而是能量低的4s能级上的电子 所以Fe2 的基态核外电子排布式正确的为 Ar 3d6 其他 Ar 3d44s2 Ar 3d54s1均错误 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 跟踪训练1 A B C D E F代表6种元素 请回答下列问题 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 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 答案 1 C 或O 2 ClK 3 Fe Ar 3d64s2 或1s22s22p63s23p63d64s2 4 Cu Ar 3d104s1 或1s22s22p63s23p63d104s1 5 22p 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 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D为26号元素铁 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 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 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 2 1 基态14C原子的核外存在对自旋状态相反的电子 硅原子的电子排布式为 2 基态Si原子中 电子占据的最高能层具有的原子轨道数为 1mol氮气分子中 键和 键的物质的量之比为 基态钛原子的价电子排布式为 3 基态Fe2 的电子排布式为 4 Fe2 的价层电子排布图 或轨道表示式 是 Cu原子的电子排布式是 答案 1 21s22s22p63s23p2或 Ne 3s23p2 2 91 23d24s2 3 1s22s22p63s23p63d6或 Ar 3d6 4 1s22s22p63s23p63d104s1或 Ar 3d104s1 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 解析 1 14C的电子排布式为1s22s22p2 两个s轨道上分别有2个自旋状态相反的电子 根据洪特规则 另两个p电子分占两个2p轨道且电子自旋状态相同 硅原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2或 Ne 3s23p2 2 硅原子的质子数为14 根据电子排布式 其最高能层为M层 具有的原子轨道数为9 每个氮气分子中有1个 键和2个 键 N2中 键和 键的物质的量之比为1 2 Ti是22号元素 其价电子包括M层d能级与N层s能级上的电子 3 基态Fe2 的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或 Ar 3d6 4 铁的原子序数是26 根据核外电子排布规律知 亚铁离子的价层电子排布图 或轨道表示式 是 铜的原子序数是29 则铜的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1或 Ar 3d104s1 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 原子结构与元素周期律1 原子结构与元素周期表的关系 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 提醒 能层数 电子层数 周期序数 价电子数 主族序数 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 2 元素周期表的分区 1 根据核外电子排布分区 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 3 电离能 1 含义 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吸收的能量叫做第一电离能 常用符号I1表示 单位为kJ mol 1 2 电离能的递变规律 同一元素 I1 I2 I3 同周期元素 自左而右 元素的第一电离能在总体上呈现逐渐增大的趋势 表明元素原子越来越难失去电子 同主族元素 自上而下 元素的第一电离能逐渐减小 表明元素原子越来越易失去电子 元素第一电离能变化的反常情况 第 A族和第 A族元素的第一电离能分别比同周期相邻元素的第一电离能都大 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 4 电负性 1 含义 用来描述不同元素的原子对键合电子吸引能力的大小 电负性越大的原子 对键合电子的吸引力越大 2 元素电负性的变化规律 除稀有气体外 同周期元素 自左而右 元素的电负性逐渐增大 同主族元素 自上而下 元素的电负性逐渐减小 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 3 判断元素电负性大小的标准 以氟的电负性为4 0和锂的电负性为1 0作为相对标准 电负性没有单位 且均为正值 在元素周期表中氟的电负性数值最大 铯的电负性数值最小 为0 7 放射性元素除外 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 5 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 如右图所示 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 自主巩固 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 外围电子层有2个未成对电子的有C Si Ge O S Se Ti Ni 有3个未成对电子的有N P As V Co 未成对电子数与周期数相等的元素有H C O P Fe 2 根据4s24p4回答问题 该元素位于p区 为第四周期 A族 是硒元素 填名称 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 3 第四周期中 未成对电子数最多的元素是铬 填名称 它位于 B族 核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1或 Ar 3d54s1 它有4个能层 7个能级 24种运动状态不同的电子 价电子排布式为3d54s1 价电子排布图为 属于d区 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 2 电负性的应用 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 例2新型储氢材料是开发利用氢能的重要研究方向 1 Ti BH4 3是一种储氢材料 可由TiCl4与LiBH4反应制得 基态氯原子中 电子占据的最高能层符号为 该能层具有的原子轨道数为 Li B H三种元素的电负性由小到大的排列顺序为 金属氢化物是具有良好发展前景的储氢材料 LiH中 离子半径 Li 填 或 H 某储氢材料是短周期金属元素M的氢化物 M的部分电离能如下表所示 M是 填元素符号 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 2 2018全国 节选 黄铜是人类最早使用的合金之一 主要由Zn和Cu组成 第一电离能I1 Zn 填 大于 或 小于 I1 Cu 原因是 3 太阳能电池板材料除单晶硅外 还有铜 铟 镓 硒等化学物质 基态硅原子的电子排布式为 硒为 A族元素 与其相邻的元素有砷和溴 则三种元素的电负性由小到大的顺序为 用元素符号表示 答案 1 M9Li B H Mg 2 大于Zn的3d能级与4s能级为全充满稳定结构 较难失电子 3 1s22s22p63s23p2 As Se Br 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 解析 1 氯原子核外有17个电子 基态原子的核外电子层有3层 电子占据的最高能层符号为M 该能层有1个s轨道 3个p轨道 5个d轨道 所以具有的原子轨道数为9 电负性与元素非金属性强弱保持一致 所以氢元素电负性最大 其次是硼元素 锂元素的电负性最小 核外电子排布相同的离子 核电荷数越大 离子半径越小 Li 与H 核外电子排布相同 Li 的核电荷数大 所以半径小 根据M的部分电离能数据 I3出现突变 说明最外层电子数为2 元素有I5 说明核外电子数大于5 所以该元素为Mg 3 硅是14号元素 根据原子核外电子排布规律可以写出电子排布式为1s22s22p63s23p2 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 归纳总结 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 主族元素的最高正价 O F除外 族序数 8 最低负价 3 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判断电离能的大小 4 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 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 跟踪训练3 A B C D E F G H是元素周期表前四周期常见的元素 且原子序数依次增大 其相关信息如下表 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 请用化学用语填空 1 A元素位于元素周期表第周期族 B和C的第一电离能比较 较大的是 C和F的电负性比较 较小的是 2 G元素的低价阳离子的结构示意图是 F原子的价电子的电子排布图是 H的基态原子核外电子排布式是 3 G的高价阳离子的溶液与H单质反应的离子方程式为 与E元素成对角线关系的某元素的最高价氧化物的水化物具有两性 写出该两性物质与D的最高价氧化物的水化物反应的化学方程式 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 解析A的原子核外有6种不同运动状态的电子 即核外共有6个电子 A为碳元素 C的基态原子中s电子总数与p电子总数相等 则核外电子排布式为1s22s22p4 C是氧元素 由于A B C原子序数依次增大 故B是氮元素 E的基态原子最外层电子排布式为3s23p1 是铝元素 D的原子半径在同周期元素中最大 且D的原子序数比C大比E小 故D是钠元素 F的基态原子的最外层p轨道有两个电子的自旋状态与其他电子的自旋状态相反 说明p轨道上有5个电子 是氯元素 G的基态原子核外有7个能级且能量最高的能级上有6个电子 则其电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2 是铁元素 H是我国使用最早的合金中的最主要元素 是铜元素 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 4 自然界中存在大量的金属元素 其中钠 镁 铝 铁 铜等在工农业生产中有着广泛的应用 1 请写出Fe的基态原子核外电子排布式 2 金属A的原子只有3个电子层 其第一至第四电离能如下 则A原子的价电子排布式为 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 3 合成氨工业中 原料气 N2 H2及少量CO NH3的混合气 在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜 溶液来吸收原料气体中的CO Ac 代表CH3COO 其反应是 Cu NH3 2 Ac CO NH3 Cu NH3 3CO Ac 醋酸羰基三氨合铜 H 0 C N O三种元素的第一电离能由小到大的顺序为 配合物 Cu NH3 3CO Ac中心原子的配位数为 在一定条件下NH3与CO2能合成尿素 CO NH2 2 尿素中碳原子和氮原子轨道的杂化类型分别为 1mol尿素分子中 键的数目为NA 答案 1 1s22s22p63s23p63d64s2或 Ar 3d64s2 2 3s2 3 C O N 4 sp2杂化 sp3杂化7 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 解析 1 Fe是26号元素 Fe的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或 Ar 3d64s2 2 A原子核外有3个电子层 根据原子核外电子的电离能大小关系可知 第一电离能与第二电离能相对较小 而第三电离能较第二电离能大很多 说明原子最外层只有2个电子 所以其价电子排布式为3s2 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 3 C N O三种元素是同一周期的元素 一般情况下 原子序数越大 元素的第一电离能越大 而氮元素的原子最外层电子处于半充满状态为稳定状态 失去电子比O还难 所以三种元素的第一电离能由小到大的顺序为C O N 配合物 Cu NH3 3CO Ac中心原子Cu结合了3个氨分子和1个CO分子 所以其配位数为3 1 4 尿素的结构简式是 可见在该物质分子中碳原子形成了1个碳氧双键和2个碳氮键 其碳原子杂化类型是sp2 氮原子与NH3中的氮原子杂化方式相同 为sp3杂化 在一个尿素分子中含有7个 键 1个 键 所以1mol该物质中含有的 键的数目为7NA 1 基态原子核外电子排布的顺序1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p2 元素性质的2个递变规律 1 第一电离能 同周期 左 右 有增大的趋势 同主族 上 下 逐渐减小 2 电负性 同周期 左 右 逐渐增大 同主族 上 下 逐渐减小 3 元素在周期表中的5个分区s区 ns1 2 p区 ns2np1 6 d区 n 1 d1 9ns1 2 ds区 n 1 d10ns1 2 f区 n 2 f0 14 n 1 d0 2ns24 原子结构与元素在元素周期表中位置的2个关系周期序数 电子层数族序数 最外层电子数或价电子数 2 1 3 4 5 1 锗 Ge 是典型的半导体元素 在电子 材料等领域应用广泛 回答下列问题 1 基态锗原子的核外电子排布式为 Ar 有个未成对电子 2 光催化还原CO2制备CH4反应中 带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂 Zn Ge O电负性由大到小的顺序是 答案 1 3d104s24p22 2 O Ge Zn解析 1 Ge是第四周期 A族元素 是32号元素 电子排布式为 Ar 3d104s24p2 2个4p电子分别位于2个不同轨道上 有2个未成对电子 2 元素的非金属性越强 吸引电子能力就越强 则电负性越大 电负性由大到小的顺序为O Ge Zn 2 1 3 4 5 2 东晋 华阳国志 南中志 卷四中已有关于白铜的记载 云南镍白铜 铜镍合金 闻名中外 曾主要用于造币 亦可用于制作仿银饰品 回答下列问题 1 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 2 单质铜及镍都是由键形成的晶体 元素铜与镍的第二电离能分别为ICu 1958kJ mol 1 INi 1753kJ mol 1 ICu INi的原因是 答案 1 1s22s22p63s23p63d84s2或 Ar 3d84s22 2 金属铜失去的是全充满的3d10电子 镍失去的是4s1电子 2 1 3 4 5 解析 1 镍为28号元素 其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或 Ar 3d84s2 3d能级上的电子排布图为 故3d能级上未成对电子数为2 2 金属晶体中金属阳离子和自由电子以金属键结合 Ni Cu的外围电子排布式分别为3d84s2 3d104s1 二者的第二电离能是 Cu失去的是全充满的3d10上的1个电子 而镍失去的是4s1上的1个电子 4 3 1 2 5 3 砷化镓 GaAs 是优良的半导体材料 可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等 回答下列问题 1 写出基态砷原子的核外电子排布式 2 根据元素周期律 原子半径Ga 填 大于 或 小于 下同 As 第一电离能GaAs 答案 1 1s22s22p63s23p63d104s24p3或 Ar 3d104s24p3 2 大于小于解析 1 As的原子序数是33 则基态砷原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或 Ar 3d104s24p3 2 Ga和As位于同一周期 同周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小 则原子半径Ga As 由于As的4p能级处于半充满状态 稳定性强 因此第一电离能Ga As 4 3 1 2 5 4 铜 镓 硒 硅等元素的化合物是生产第三代太阳能电池的重要材料 请回答下列问题 1 基态铜原子的核外电子排布式为 已知高温下CuO Cu2O O2 从铜原子价电子结构 3d和4s轨道上应填充的电子数 变化角度来看 能生成Cu2O的原因是 4 3 1 2 5 2 硒 硅均能与氢元素形成气态氢化物 若 Si H 中共用电子对偏向氢原子 氢气与硒反应时单质硒是氧化剂 则硒与硅的电负性相对大小为Se 填 或 Si 与Si同周期部分元素的电离能如图所示 其中a b和c分别代表 填字母 A a为I1 b为I2 c为I3B a为I2 b为I3 c为I1C a为I3 b为I2 c为I1D a为I1 b为I3 c为I2 4 3 1 2 5 答案 1 Ar 3d104s1 或1s22s22p63s23p63d104s1 CuO中Cu2 的价电子排布式为3d9 Cu2O中Cu2 的价电子排布式为3d10 后者3d轨道处于稳定的全充满状态而前者不是 2 B 4 3 1 2 5 解析 1 Cu为第29号元素 位于元素周期表中第四周期第 B族 所以基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或 Ar 3d104s1 CuO中Cu2 的价电子排布式为3d9 Cu2O中Cu2 的价电子排布式为3d10 3d10为稳定结构 所以在高温时能生成Cu2O 2 若 Si H 中共用电子对偏向氢原子 说明硅显正价 氢气与硒反应时单质硒是氧化剂 则硒的氢化物中硒显负价 所以硒与硅的电负性相对大小为Se Si 在第三周期元素中 钠原子失去1个电子后 就已经达到稳定结构 所以钠的第二电离能最大 镁原子最外层为2个电子 失去2个电子后为稳定结构 所以镁的第三电离能最大 即得a代表第二电离能I2 b代表第三电离能I3 c代表第一电离能I1 5 3 1 2 4 5 2017全国 我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐 N5 6 H3O 3 NH4 4Cl 用R代表 回答下列问题 1 氮原子价层电子的轨道表达式 电子排布图 为 2 元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能 E1 第二周期部分元素的E1变化趋势如图 a 所示 其中除氮元素外 其他元素的E1自左而右依次增大的原因是 氮元素的E1呈现异常的原因是 5 3 1 2 4 3 经X射线衍射测得化合物R的晶体结构 其局部结构如图 b 所示 从结构角度分析 R中两种阳离子的相同之处为 不同之处为 填字母 A 中心原子的杂化轨道类型B 中心原子的价层电子对数C 立体结构D 共价键类型 5 3 1 2 4 5 3 1 2 4 5 3 1 2 4 5 3 1 2 4