选修3第1章原子结构与性质ppt课件.ppt
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1、物质结构与性质(选考)第1讲 原子结构与性质基础盘点一、原子核外电子排布及表示方法自我诊断1.请写出下列原子的电子排布式。(1)N: (2)Cl:(3)Ca: (4)Fe:答案 (1)1s22s22p3 (2)1s22s22p63s23p5(3)1s22s22p63s23p64s2 (4)1s22s22p63s23p63d64s2,基础回归1.能层、能级及其最多容纳电子数的关系,2.原子轨道 电子云轮廓图给出了电子在 的区域。 这种电子云轮廓图称为原子轨道。 第1电子层:只有s轨道。 第2电子层:有s、p两种轨道。 第3电子层:有s、p、d三种轨道。,核外经常出现,纺锤形,球形,1,3,3.构
2、造原理 构造原理:多电子原子的核外电子排布遵循构造 原理,根据构造原理可以写出元素基态原子的电 子排布式。,随着 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, , , , , , ,4d,5p该原理适用于绝大多数基态原子的核外电子排布。4.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。 基态原子: 。当基态原子 能量后,电子会 ,变成 原子。,原子核电荷数,3s,3p,4s,3d,4p,5s,处于最低能量的原子,吸收,跃迁到较高能级,激发,态,(2)泡利原理一个原子轨道最多容纳 个电子,而且相反。(3)洪特规
3、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 ,而且 相同。,2,自旋状态,单独占据一个轨道,状态,自旋,易错警示 洪特规则特例:能量相同的原子轨道在全满 (如p6、d10)、半满(如p3、d5)和全空(p0、 d0)状态时,体系的能量最低,如:24Cr的电子 排布式:1s22s22p63s23p63d54s1(3d5、4s1均为半 充满状态);29Cu的电子排布式:1s22s22p63s23p6 3d104s1(3d10为全充满状态,4s1为半充满状态)。,二、元素周期表中元素及其化合物的性质递变规律自我诊断2.现有四种元素的基态原子的电子排布式如下: 1s22s22p63s
4、23p4; 1s22s22p63s23p3; 1s22s22p3; 1s22s22p5。,则下列有关比较中正确的是 ( )A.第一电离能:B.原子半径:C.电负性:D.最高正化合价:=,A,基础回归1.电离能 (1)第一电离能:气态电中性基态原子 转化为气态基态正离子所需要的最低能量。 (2)元素第一电离能的意义:元素的第一电离能 可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。 第一电离能数值越小,原子越易失去一个电子, 该元素的金属性越强;反之,第一电离能数值越 大,原子越难失去一个电子。,失去一个,电子,(3)变化规律:同一周期从左到右元素的第一电离能呈 的趋势,但某些地方出现曲折变化,如 ,
5、 , , 。同一族从上到下元素的第一电离能 。2.电负性(1)键合电子:原子中用于形成 的电子。(2)电负性:用来描述不同元素的原子对 吸引力的大小。(3)意义:电负性越大的原子,对键合电子的吸 引力越大,非金属性越强。故电负性的大小可用来 衡量元素非金属性和金属性的大小。,增大,Be,B,N,O,Mg,Al,P,S,变小,化学键,键合电子,(4)变化规律同周期从 到 元素的电负性逐渐增大。同主族从上到下元素的电负性逐渐 。(5)应用判断元素的金属性和非金属性的强弱:非金属的电负性1.8;金属的电负性1.8;类金属的电负性在1.8左右,它们既有金属性又有非金属性。判断化学键的类型:元素的电负性
6、差值大于1.7,它们之间通常形成离子键;元素的电负性差值小于1.7,它们之间通常形成共价键。,左 右,变小,指点迷津 在同周期元素第一电离能的递变过程中,A族和 A族作为特例出现,第一电离能分别比同周期相 邻的元素都高,这主要是因为A族元素原子最外 电子层的s轨道处于全充满状态,p轨道处于全空状 态,A族的元素原子最外层3个能量相同的p轨道 处于半充满状态,均属于相对稳定的状态,故这两 个主族的元素原子相对难失去第1个电子,第一电 离能相对较大,属于电离能周期性变化的特例,如 I(Al)I(Mg)、I(S)I(P)。,在同周期元素第一电离能的递变过程中,过渡元素第一电离能的变化幅度相对较小,这
7、主要是因为随着元素原子序数的递增,新增加的电子排在次外层的d轨道上,有效核电荷增加幅度小,核对外层电子的有效吸引力增加幅度小造成的。,要点精讲要点一 表示原子结构和组成的常见化学用语1.原子结构示意图 可表示核外电子的分层排布和核内质子数,如 。2.电子式 可表示原子最外层电子数目,如 。3.核素符号 侧重表示原子核的组成,它告诉人们该原子核内 的质子数和质量数,并推及中子数和核外电子数, 如 O。,4.电子排布式 (1)用数字在能级符号右上角标明该能级上排布 的电子数,这就是电子排布式。例如:K:1s22s2 2p63s23p64s1。 (2)为了避免电子排布式书写过于繁琐,把内层 电子达到
8、稀有气体元素原子结构的部分以相应稀 有气体的元素符号外加方括号表示。例如:K: Ar4s1。 (3)有少数元素的基态原子的电子排布相对于构 造原理有1个电子的偏差。因为能量相同的原子轨 道在全充满(如p6和d10)、半充满(如p3和d5)和 全空(如p0和d0)状态时,体系的能量较低,原 子较稳定。,例如:,Cr:1s22s22p63s23p63d44s2()Cr:1s22s22p63s23p63d54s1(),Cu:1s22s22p63s23p63d94s2()Cu:1s22s22p63s23p63d104s1(),5.电子排布图 用方框表示一个原子轨道,每个箭头代表一个电 子,如氮原子的电
9、子排布图为:,特别提醒 到目前为止,我们学过的表示原子结构的化学用语有多种,它们各有不同的侧重。原子结构示意图只能表示核外电子的分层排布和原子核内的质子数,如 。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,并不能反映核外电子的排布情况。电子排布式:如O原子的电子排布式为1s22s22p4,它能告诉我们氧原子核外的电子分为2个电子层,3个能级,并不能告诉我们原子核的情况,也不能告诉我们它的各个电子的运动状态。,电子排布图,如 这个式子,对氧原子核外电子排布的情况表达得就更加详细。,【典例导析1】现有A、B、C、D四种元素,A是第 五周期A族元素
10、,B是第三周期元素,B、C、D 的价电子数分别为2、2、7。四种元素原子序数从 小到大的顺序是B、C、D、A。已知C和D的次外层 电子均为18个。(1)写出A、B、C、D元素符号:A: 、 B: 、C: 、D: 。(2)写出B、C的基态原子的核外电子排布式及A、 D的价电子排布式: B: 、C: 、A: 、D: 。(3)写出碱性最强的最高价氧化物的水化物的化 学式: 。,(4)写出酸性最强的最高价氧化物的水化物的化学式: 。解析 根据A在周期表的位置可知为Rb,价电子排布为5s1;由B是第三周期元素,价电子数为2,得B为Mg,核外电子排布式为1s22s22p63s2;C、D的价电子数分别是为2
11、和7,且知C和D的次外层电子均为18个,所以C为30号Zn,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,D为35号Br,价电子排布式为4s24p5。碱性最强最高价氧化物的水化物的化学式为RbOH,酸性最强最高价氧化物的水化物的化学式为HBrO4。,答案 (1)Rb Mg Zn Br (2)1s22s22p63s21s22s22p63s23p63d104s2 5s1 4s24p5(3)RbOH (4)HBrO4,归纳总结 (1)在作基态原子的电子排布图时,常出现以下几种错误。 (违反泡利原理) (违反洪特规则) (违反洪特规则)(2)当出现d轨道时,虽然电子按ns,(n-1)d
12、,np顺序填充,但在书写电子排布式时,仍把(n-1)d放在ns前,如Fe:1s22s22p63s23p63d64s2,正确;Fe:1s22s22p63s23p64s23d6,错误。,迁移应用1 下列各种基态原子的核外电子排布式中,正确的是 ( )A.1s22s12p1 B.1s22s22p33s1C.1s22s22p63s14s1 D.1s22s22p63s23p64s1迁移应用2 A、B、C、D分别代表四种不同的短周期元素。A元素的原子最外层电子排布为ns1,B元素的原子价电子排布为ns2np2,C元素的最外层电子数是其电子层数的3倍,D元素原子的M电子层的p亚层中有3个电子。,D,(1)C
13、原子的电子排布式为 ,若A元素的原子最外层电子排布为1s1,则按原子轨道的重叠方式,A与C形成的化合物中的共价键属于 键。(2)当n=2时,B的原子结构示意图为 ,B与C形成的晶体属于 晶体。当n=3时,B与C形成的晶体中微粒间的作用力是 。(3)若A元素的原子最外层电子排布为2s1,B元素的原子价电子排布为3s23p2,元素A在周期表中的位置是 ,A、B、C、D四种元素的第一电离能由大到小的顺序是 (用元素符号表示)。,解析 n=1时A为H,n=2时A为Li,B为C,n=3时B为Si,C为O,D为P。当A、B、C、D分别为Li、Si、O、P时,其第一电离能由大到小依次为:OPSiLi。答案
14、(1)1s22s22p4 (2) 分子 共价键或极性共价键(3)第二周期A族 OPSiLi,要点二 元素周期律1.概念 元素的性质随核电荷数递增发生周期性的递变。2.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。3.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。,4.元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律,特别提醒 在比较元素的第一电离能时,要注意第A族和第A族较同周期相邻元素的第一电离能都大。典例导析2 如表是元素周期表的一部分,回答下列有关问题(用元素符号填空):,周期,族,(1)写出下列元素符
15、号及其原子的电子排布式: , , , 。(2)在中电负性最大的元素是 ,第一电离能最小的元素是 (填元素符号)。(3)在这些元素的最高价氧化物对应的水化物中,酸性最强的是 (填化学式,下同),碱性最强的是 ,呈两性的氢氧化物是 ,写出三者之间两两相互反应的离子方程式: 。(4)在这些元素中,原子半径最小的是(填元素符号)。,答案 (1)N,He2s22p3 Si,Ne3s23p2S,Ne3s23p4 Cl,Ne3s23p5(2)F Na (3)HClO4 KOH Al(OH)3H+OH- H2O,3H+Al(OH)3 Al3+3H2O,OH-+Al(OH)3 AlO +2H2O (4)F,规律
16、方法 微粒半径大小的比较(1)电子数相同的微粒,核电荷数越大则半径越小,如:与He电子层结构相同的微粒:H-Li+Be2+。与Ne电子层结构相同的微粒:O2-F-Na+Mg2+Al3+。与Ar电子层结构相同的微粒:S2-Cl-K+Ca2+。(2)核电荷数相同的微粒,电子数越多,则半径越大,如:H+HH-;Fe3+Fe2+Fe;Na+Na;ClCl-。,(3)电子数和核电荷数都不同的微粒一般可通过一种参照物进行比较,如比较Al3+与S2-的半径大小,可找出与Al3+电子数相同,与S2-同一族元素的O2-比较,Al3+O2-且O2-S2-,故Al3+S2-。迁移应用3 下列说法中正确的是 ( )A
17、.第三周期所含元素中钠的第一电离能最小B.铝的第一电离能比镁的第一电离能大C.在所有元素中,氟的第一电离能最大D.钾的第一电离能比镁的第一电离能大,解析 同周期中碱金属元素的第一电离能最小,稀有气体元素最大,故A正确,C不正确;由于Mg为3s2而Al为3s23p1,故铝的第一电离能小于镁的;D中钾比镁更易失电子,钾的第一电离能小于镁的,D不正确。答案 A,迁移应用4 下列关于元素电负性大小的比较中,不正确的是 ( )A.OSSeTe B.CNOFC.PSOF D.KNaMgAl解析 A选项元素属于同一主族,电负性从上到下依次减小;B选项元素属于同一周期,电负性从左到右依次增大;C、D两个选项元
18、素的相对位置如下图所示:在周期表中,右上角元素(惰性元素除外)的电负性最大,左下角元素电负性最小。,A,对点训练题组一 原子核外电子的排布1.下列关于硅原子的核外电子排布表示式中,错误 的是 ( ) A.1s22s22p63s23p2 B.Ne3s23p2 C. D.解析 A和B两个选项都是电子排布式,C和D两个选项都是电子排布图,其中C选项违背了洪特规则。,C,2.某元素的原子3d能级上有1个电子,它的N能层 上电子数是 ( ) A.0 B.2 C.5 D.8 解析 根据该元素的原子3d能级上有1个电子可 以写出该原子的电子排布式:1s22s22p63s23p6 3d14s2,由此可知该元素
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