化学选修3原子结构与性质.ppt

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1、第1讲原子结构与性质,重难点：周期表各区、周期、族的原子核外电子排布规律及 元素性质的递变规律。,【考纲要求】,1.能规范书写常见元素(136号)原子核外电子的电子排布式和 电子排布图。2.能运用原子核外电子跃迁等解释某些实际问题。3.能用电离能、电负性等解释元素的某些性质。4.掌握周期表各区、周期、族的原子核外电子排布规律及元素 性质的递变规律。,知识梳理题型构建,原子核外电子排布原理,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。,1能层、能级与原子轨道,在多电子原子中，核外电子的 是不同的，按照电子的 差异将其分成不同能层。通常用K、L、M、N表示，能量依次升高。,(1

2、)能层(n)：,同一能层里的电子的 也可能不同，又将其分成不同的能级,通常用 等表示,同一能层里,各能级的能量按 的顺序升高,即:。,(2)能级：,(3)原子轨道：,能量,能量,能量,s、p、d、f,s、p、d、f,E(s)E(p)E(d)E(f),核外经常出现,特别提醒第一能层(K)，只有s能级；第二能层(L)，有s、p两种能级，p能级上有三个原子轨道px、py、pz，它们具有相同的能量；第三能层(M)，有s、p、d三种能级。,知识梳理题型构建,2原子核外电子排布的原理,(1)能量最低原理：,原子核外电子排布原理,即:电子尽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

3、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：,知识梳理题型构建,当能量相同的原子轨道在(p6、d10、f14)、(p3、d5、f7)和(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低,如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。,(2)泡利原理,一个原子轨道最多容纳 个电子,并且 相反。,(3)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,并且 相同。,洪特规则特例：,特别提醒基态原子：处于最低能量的原子。当基态原子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。电子从激发态跃迁回基态时，释放一定频率的光子，这是产生原子

4、光谱的原因。,原子核外电子排布原理,2,自旋状态,单独占据一个轨道,自旋状态,全满,半满,全空,知识梳理题型构建,1完成下表，理解能层、能级及其最多容纳电子数的关系,(4)我们一定要记住前四周期的能级排布(1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p)。,特别提醒,(1)任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数；,(2)以s、p、d、f排序的各能级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；,知识梳理题型构建,2写出下列原子的电子排布式与简化电子排布式,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

5、(n1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确；Fe：1s22s22p63s23p64s23d6错误。,特别提醒,知识梳理题型构建,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26Fe价层电子的电子排布式为3d64s2，Fe3价层电子的电子排布式为3d5，Fe2价层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。,由于能级交错，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。,特别提醒,知

6、识梳理题型构建,题组一,题组二,1,2,5,3,4,题组一根据核外电子排布，正确理解电子能量状态,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。,知识梳理题型构建,B,题组一,1,2,5,4,解析np3处于半充满结构，稳定，失去一个电子吸收能量多。,题组二,3,题组一根据核外电子排布，正确理解电子能量状态,知识梳理题型构建,“两原理，一规则”的正确理解,知识梳理题型构建,C,题组一,1,2,5,4,题组二化学用语的正确使用,题组二,3,(1)铁原子最外层电子数为_,铁在发生化学反应时,参加反应的电子可能是 _。(2)请你通过比较、归纳,分别说出3种不同化学用语所能反映的粒子结构信

7、息。,4s上的2个电子和3d上的1个电子,答案 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能层上的电子数。电子排布式:能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。电子排布图: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。,2,题组二化学用语的正确使用,4.按要求用三种化学用语表示基态铁原子和三价铁离子,并回答问题。,知识梳理题型构建,题组一,1,2,5,4,2p,C或O,Cl,K,Fe,1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2,Cu,1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1,2,题组二,3,题组二化学用语的正确使用

8、,知识梳理题型构建,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,化学用语的规范使用及意义,知识梳理题型构建,知识梳理题型构建,它们有各自不同的侧重点,知识梳理题型构建,原子结构与元素性质,(1)原子结构与周期表的关系(完成下列表格),1原子结构与周期表的关系,知识梳理题型构建,对副族元素：次外层电子数多于8个而少于18个的一些元素，它们除了能失去 的电子外,还能失去 上的一部分电子。例如元素钪Ar3d14s2，总共可以失去三个电子，钪为B族元素。所以，失去的(或参加反应的)电子总数就等于该元素所在的族序数。除第族元素外，大多数元素所在族的族序数等于(n1)dns(n为最

9、外层)的电子数。,(2)原子构型与族的关系,对主族元素：主族元素的族序数原子的。,(3)主族元素所在族的序数等于该元素原子的价电子数，等于最外层电子数。,归纳总结,(1)周期的序数等于能层数。,(2)每一周期都是从活泼碱金属开始逐渐过渡到活泼的非金属，最后以惰性气体结束(第一周期除外)。,(4)BB族元素原子的价电子数目与族序数相同。,最外层电子数,最外层,次外层,原子结构与元素性质,知识梳理题型构建,a分区,(3)元素周期表的分区,根据核外电子排布,原子结构与元素性质,知识梳理题型构建,b各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点,原子结构与元素性质,知识梳理题型构建,c.若已知元素的外围电子

10、排布，可直接判断该元素在周期表中的位置。,如：某元素的外围电子排布为4s24p4，由此可知，该元素位于p区，为第四周期A族元素。即最大能层为其周期数，最外层电子数为其族序数，但应注意过渡元素(副族与第族)的最大能层为其周期数，外围电子数应为其纵列数而不是其族序数(镧系、锕系除外)。,原子结构与元素性质,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。,知识梳理题型构建,(1)原子半径,2元素周期律,影响因素,第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化

11、为气态基态正离子所需要的,符号：,单位：。,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；同主族元素从上到下，原子半径逐渐。,(2)电离能,规律,c同种原子：逐级电离能越来越(即I1 I2 I3)。,a同周期：第一种元素的第一电离能，最后一种元素的第一电离能,总体呈现 的变化趋势。,b同族元素：从上至下第一电离能。,原子结构与元素性质,增大,最低能量,kJmol1,最大,从左至右逐渐增大,逐渐减小,大,越大,半径,越小,减小,I1,最小,知识梳理题型构建,在元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐，同主族从上至下，元素的电负性逐渐。,(3)电负性,含义：,元素的原子在化合

12、物中 能力的标度。元素的电负性越大,表示其原子在化合物中 的能力越。,标准：,以最活泼的非金属氟的电负性为 作为相对标准，计算得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,非金属元素的电负性一般,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。,吸引键合电子,吸引键合电子,强,4.0,1.8,大于1.8,增大,减小,知识梳理题型构建,该元素为铜其元素符号为Cu。,1s22s22p63s23p63d104s1,4个能层，7个能级,3d104s1,属于第四周期，B族为副族元素，属于ds区,有1个未成对电子,知识梳理题型构建,2为什么一个原子的逐

13、级电离能是逐渐增大的？,随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再要失去一个电子需克服的电性吸力也越来越大，消耗的能量越来越多。,3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、磷原子最外层能级中，电子处于全满或半满状态，相对比较稳定，失电子较难。如此相同观点可以解释N的第一电离能大于O，Zn的第一电离能大于Ga。,知识梳理题型构建,4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

14、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，说明核外电子是分能层排布的。,5元素电负性的具体应用有哪些？,答案(1)确定元素类型(一般1.8，非金属元素；1.8，金属元素)。,(2)确定化学键类型(两元素电负性差值1.7，离子键；1.7，共价键)。,(3)判断元素价态正负(电负性大的为负价，小的为正价)。,(4)电负性是判断金属性和非金属性强弱的重要参数(表征原子得电子能力强弱)，电负性越大，非金属性越强。F的电负性最大

15、，为4.0。,知识梳理题型构建,题组一元素推断与元素逐级电离能,C,E,D,题组一,1,2,题组二,3,4,5,6,题组三,7,知识梳理题型构建,电子处于s能级全充满状态，能量较低，比较稳定，失去一个电子吸,电子分层排布，各能层能量不同,10,RST,S,S元素的最外层,收的能量较多,题组一,1,2,题组二,3,4,5,6,题组三,7,题组一元素推断与元素逐级电离能,。,知识梳理题型构建,知识梳理题型构建,题组二元素推断与电负性应用,所以形成共价键，为共价化合物。将氯化铝加热到熔融态，进行导电性实验，如果不导电，说明是共价化合物。,2如图：,2H2O，Be(OH)22OH=BeO2H2O,Be

16、(OH)22H=Be2,0.931.57,非金属性越强，电负性越大；,金属性越强，电负性越小,Al元素和Cl元素的电负性差值为1.551.7，,题组一,1,2,题组二,3,4,5,6,题组三,7,知识梳理题型构建,正确表述元素周期律,知识梳理题型构建,知识梳理题型构建,题组三教材回扣练习,A,题组一,1,2,题组二,3,4,5,6,题组三,7,知识梳理题型构建,A,题组一,1,2,题组二,3,4,5,6,题组三,7,题组三教材回扣练习,知识梳理题型构建,A,题组一,1,2,题组二,3,4,5,6,题组三,7,题组三教材回扣练习,知识梳理题型构建,B,题组一,1,2,题组二,3,4,5,6,题组

17、三,7,题组三教材回扣练习,知识梳理题型构建,1s22s22p6,Ne,Si,Mg,Cl,弱,SiO2,A,三,1s22s22p63s23p5,题组一,1,2,题组二,3,4,5,6,题组三,7,题组三教材回扣练习,探究高考明确考向,H2O,四,2,小,1,2,3,4,探究高考明确考向,丙烷(其他合理答案即可),1,2,3,4,(其他合理答案即可),探究高考明确考向,1s22s22p63s23p63d5(或Ar3d5),1,2,3,4,探究高考明确考向,C(碳),解析Ni有2个未成对电子，第二周期所含元素的基态原子中有2个未成对电子的原子为碳原子和氧原子，电负性最小的元素为碳。,1,2,3,4

18、,探究高考明确考向,1s22s22p63s23p63d104s24p1,AC,1,2,3,4,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,B,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,C,练出高分,D,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,解析Na的简化电子排布式为Ne3s1。即上一周期的稀有气体元素符号该原子的价电子排布。,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,D,最外层有3个未成对电子的元素的价层电子排布一定是ns2np3，位于A族。,

19、第四周期中的副族元素Sc、Ti、Mn等最外层电子排布均为4s2；,所有元素的原子次外层均无未成对的电子；,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,D,解析轨道电子的能量主要取决于能层，例如4s轨道电子能量大于3p轨道电子的能量。,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,B,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,A,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,A,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,

20、14,15,A,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,D,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,哑铃,3,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,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,泡利原理,第B,d,1s22s22p63s23p63d54s2,sp3,三角锥形,焰色反应,激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，,将以光的形式释放能量,。,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,

21、练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,共价键,元素X的数值越大,得电子能力越强(或元素X的数值越小,原子半径越小，X的数值越大,失电子能力越强),练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,N,Br大于I,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,1s22s22p6,Mg,2F22H2O=4HFO2,离子,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,钠与水反应比镁与水反应剧烈(或氢氧化钠,bd,Na,的碱性比氢氧化镁的强，合理即可),解

22、析由钠的用途可知，A元素是钠；原子的最外层电子未达到稳定结构，B可能是氮或氧；L层有一个未成对电子，常温下又是气体，故C是氟；D易知是Mg。,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3,As,氧,As2O3+6Zn+6H2SO4=2AsH3+6ZnSO4+3H2O,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,Na2O和Na2O2,即达到稳定结构，所以锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远,锂原子失去核外第一个电子后,大于失去第一个电子所需的能量,a,s,A,m,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,