高考化学复习 专题12 物质结构与性质 第1讲 原子结构与元素的性质课件 苏教版-苏教版高三全册化学课件

1、专题十二物质结构与性质专题十二物质结构与性质第第1 1讲原子结构与元素的性质讲原子结构与元素的性质考纲要求: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136号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和电子排布图。(宏观辨识与微观探析)2.了解电离能的含义,并能用以说明元素的某些性质。(宏观辨识与微观探析)3.了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。(证据推理与模型认知)4.了解电负性的概念,并能用以说明元素的某些性质。(证据推理与模型认知)-4-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 原子核外电子排布原理1.能层、能级与原子轨道(1)能层(n):在多电子原子中,核外电

2、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,按能层由低到高顺序,各能层电子能量依次升高。(2)能级:同一能层里电子的也可能不同,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依次升高,即:。(3)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。能量能量能量s、p、d、fs、p、d、fE(s)E(p)E(d)E(f)核外经常出现-5-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 球形1哑铃形357-6-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 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

3、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。能层数=电子层数,每个能层所包含的能级数=能层序数。-7-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 2.能层、能级的符号和所能容纳的最多电子数226261026 101422818322n2-8-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 3.基态原子的核外电子排布原则(1)能量最低原理:即电子尽可能地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态。如图为构造原理示意图,即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图:-9-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破

4、 注意所有基态原子核外电子排布规则都需要满足能量最低原理。-10-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 (2)泡利原理每个原子轨道里最多只能容纳个电子,且自旋状态。2相反-11-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 洪特规则特例: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或Ar3d54s1。优先单独全充满半充满全空-12-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 4.基态原子核外电子排布的表示方法 -13-考点一考点二必备知识自主

5、预诊 关键能力考向突破 5.原子状态与原子光谱(1)原子的状态基态原子:处于的原子。激发态原子:基态原子的电子吸收能量后,从跃迁到状态的原子。(2)原子光谱不同元素的原子发生电子跃迁时会或不同的光,用光谱仪记录下来便得到原子光谱。利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素,称为光谱分析。最低能量低能级高能级吸收释放-14-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 (3)基态、激发态及光谱示意图-15-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 自主练习自主练习1.判断下列说法是否正确,正确的画“”,错误的画“”。(1)p能级能量一定比s能级的能量高 ()(2)某原子M层上的电子数一定比L层上

6、的电子数多 ()(3)磷元素基态原子的轨道表示式为()(4)同一原子中,2p、3p、4p能级的轨道数依次增多 ()(5)2p和3p轨道形状均为哑铃形,能量也相等 ()-16-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 2.下列各项叙述正确的是()A.镁原子由1s22s22p63s21s22s22p63p2时,原子释放能量,由基态转化成激发态B.价电子排布为5s25p1的元素位于第5周期第A族,是s区元素C.所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形,但球的半径大小不同D.基态24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2 答案解析解析关闭镁原子由1s22s22p63s2

7、1s22s22p63p2时,原子吸收能量,由基态转化成激发态,A错误;价电子排布为5s25p1的元素,位于第五周期第A族,是p区元素, B错误;所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形,能层序数越大,球的半径越大,C正确;基态24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1,因为原子轨道处于半充满状态时能量较低,D错误。 答案解析关闭C-17-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考向1电子排布式、排布图的书写例1按要求填空:(1)(2018课标全国,35节选)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为形。(2)(

8、2017课标全国,35节选)氮原子价层电子的轨道表示式(电子排布图)为。(3)(2017课标全国,35节选)Co基态原子核外电子排布式为,元素Mn与O中,基态原子核外未成对电子数较多的是。(4)(2016课标全国,37节选)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。-18-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 (5)(2016课标全国,37节选)基态Ge原子的核外电子排布式为,有个未成对电子。(6)(2018课标全国,35节选)Li是最轻的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。回答下列问题:下列Li原子电子排布图表示的状态

9、中,能量最低和最高的分别为、(填标号)。Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H-),原因是。-19-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 (3)1s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s2Mn(4)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s22(5)1s22s22p63s23p63d104s24p2或Ar3d104s24p22(6)DCLi+核电荷数较大-20-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 -21-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 (5)Ge是第四周期A族元素,是32号元素,核外电子排布式为Ar3d104

10、s24p2,2个4p电子分别位于2个不同轨道上,有2个未成对电子。(6)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,故C表示的能量最高。Li+核电荷数较大,对核外电子的吸引力大,导致其半径小于H-。-22-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 -23-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 (2)当出现d能级时,虽然电子按ns、(n-1)d、np的顺序填充,但在书写电子排布式时,仍把(n-1)d放在ns前。如基态铁原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2;而失电子时,铁先失4s轨道上的电子,如Fe2+的电子

11、排布式为1s22s22p63s23p63d6。-24-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 对点演练对点演练1.下列关于钠元素的几种表达式错误的是()A.Na+的电子排布图:B.Na+的结构示意图:C.基态Na原子的电子排布式:1s22s22p53s2D.基态Na原子的简化电子排布式:Ne3s1 答案解析解析关闭 答案解析关闭-25-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考向2根据基态原子核外电子排布推断元素例2A、B、C三种短周期元素,它们的原子序数依次增大。A元素原子核外的p电子数比s电子数少1,B元素原子核外有4种能级填充了电子,且全部充满电子;C元素的主族序数与周期

12、数的差为4。(1)A的基态原子中能量最高的电子,其电子云在空间有个方向,原子轨道呈形。(2)某同学推断B基态原子的核外电子排布为,该同学所画的电子排布图违背了。(3)C位于族区,价电子排布式为。答案 (1)3哑铃(2)泡利原理(3)Ap3s23p5-26-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 解析 根据题干提供的信息,可以推断A为N,B为Mg,C为Cl。(1)N的基态原子中能量最高的电子为2p能级上的电子,电子云在空间有3个伸展方向,原子轨道呈哑铃形。(2)该同学所画的电子排布图中,3s能级上两个电子自旋状态相同,违背了泡利原理。(3)Cl的价电子排布式为3s23p5,位于第三周期A

13、族,属于p区元素。-27-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 归纳总结熟记3种最外层电子的排布特征(1)最外层有3个未成对电子的为ns2np3。136号元素中分别为N、P、As。(2)最外层有2个未成对电子的可能是ns2np2或ns2np4。短周期元素中分别为C、Si和O、S。(3)最外层有一个未成对电子的可能是ns1、ns2np1、ns2np5、(n-1)d5ns1、(n-1)d10ns1。第四周期中的对应元素有K、Ga、Cr、Cu、Br。-28-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 对点演练对点演练M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z是一种过渡元素。M

14、基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍,R是同周期元素中最活泼的金属元素,X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物,Z的基态原子4s和3d轨道半充满。请回答下列问题:(1)写出M、R的价电子排布式:M、R。(2)写出X、Y的价电子排布图:X、Y。(3)写出Z的核外电子排布式:,Z的核外未成对电子数为。-29-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 答案 (1)2s22p43s1(2)(3)1s22s22p63s23p63d54s1或Ar3d54s16解析 根据题目给出的M、R和X的信息确定,M是氧元素,R是钠元素,X是硫元素。根据M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期

15、主族元素确定Y是氯元素。根据Z的基态原子4s和3d轨道半充满,则Z元素原子的核外有24个电子,是铬元素。-30-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 原子结构与元素性质1.原子结构与元素在周期表中的位置关系(1)原子结构与周期表的关系-31-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 (2)每族元素的价电子排布特点主族:0族:He,1s2;其他:ns2np6。过渡元素(副族和第族):(n-1)d110ns12。ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5-32-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 (3)根据元素原子的价电子排布进行分区分区简图:-

16、33-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 各区元素分布与价电子排布特点及性质:-34-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 (4)根据元素金属性与非金属性分区分区简图:特别说明: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。-35-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 2.元素周期律(1)原子半径变化规律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。越大越小减小增大-36-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 (2)电离能第一电离能:气态电中性基态原子失去一个电

17、子转化为气态基态正离子所需要的。符号:;单位:。递变规律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。c.同种原子的逐级电离能越来越(即I1I2I3)。最低能量I1kJmol-1最小最大从左至右逐渐增大逐渐减小大INi的原因是。答案 (1)Ar3d104s2大于Zn的3d能级与4s能级为全满稳定结构,较难失电子(2)从左到右原子半径减小,元素非金属性增强,得电子能力增强N的2p能级处于半充满状态(3)O(4)铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子-44-必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考点一考点二解析 (1)

18、Zn为第四周期,B族元素,属于ds区,可知其价电子层结构为3d104s2,其原子实为Ar,故Zn原子核外电子排布式为Ar3d104s2。根据洪特规则特例进行判断,锌失去一个电子的价电子层变化为:3d104s2-e-3d104s1,铜失去一个电子的价电子层结构变化为3d104s1-e-3d104s0,锌由稳定的全满结构变为较稳定的半充满结构,而铜为较稳定的4s1半充满结构变为稳定的4s0全空结构,故Zn的第一电离能较Cu的第一电离能大。(2)根据题图可知,同周期从左到右,元素的原子半径逐渐减小,元素非金属性增强,得到电子能力增强,因此同周期从左到右元素的第一电子亲和能(E1)增大;N原子的2p能

19、级处于半充满状态,原子结构相对稳定,故氮元素的E1呈现异常。-45-必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考点一考点二(3)O是非金属元素,而Mn是金属元素,前者易得电子而不易失电子,后者则反之,所以O的第一电离能大于Mn的。(4)Cu元素基态原子的价层电子排布式为3d104s1,3d能级全充满,较稳定,失去第2个电子较难,因此ICuINi。-46-必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考点一考点二归纳总结电离能的应用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。2.判断元素的化合价。用I1、I2表示元素各级电离能,如果某元素的In+1In,则该元素的最高化合价为+n。如钠

20、元素I2I1,所以钠元素的最高化合价为+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,当电离能的变化出现突跃时,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。同周期元素从左到右,元素的第一电离能并不是依次增大的,当元素原子最外层p能级是全空、半充满和全充满状态时,第一电离能相对较大。-47-必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考点一考点二对点演练对点演练下表是某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2表示,单位为kJmol-1)。下列关于元素R的判断中一定正确的是()R的最高正价为+3R元素位于元素周期表中第A族R元素的第一电离能大于同周期相邻元素

21、R元素基态原子的电子排布式为1s22s2A. B. C. D. 答案解析解析关闭由表中数据可知,R元素的第三电离能与第二电离能的差距最大,故最外层有两个电子,最高正价为+2,位于第A族,可能为Be或Mg,不正确,正确,不确定;短周期第A族的元素(价电子排布式为ns2np0),因p能级处于全空状态,比较稳定,所以其第一电离能大于同周期相邻主族元素,正确。 答案解析关闭B-48-必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考点一考点二考向2电负性及其应用例2下表为一些元素的电负性:-49-必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考点一考点二回答下列问题:(1)根据对角线规则,Be、Al元素最高价氧化物对应水化

22、物的性质相似,它们都具有两性,其中Be(OH)2显示这种性质的离子方程式是。(2)通过分析元素电负性的变化规律,确定Mg元素电负性的最小范围是。(3)请归纳元素的电负性与元素金属性、非金属性的关系: 。(4)已知两成键元素的电负性差值大于1.7时形成离子化合物,判断AlCl3是离子化合物还是共价化合物。请说出理由,并设计一个实验方案证明上述所得结论。-50-必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考点一考点二(2)0.931.57(3)元素的非金属性越强,电负性越大;元素的金属性越强,电负性越小(4)Al元素和Cl元素的电负性差值为1.551.7,所以AlCl3为共价化合物。将AlCl3加热到熔融

23、状态进行导电性实验,如果不导电,说明其是共价化合物。-51-必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考点一考点二解析 (1)Be(OH)2的性质与Al(OH)3的性质相似,根据Al(OH)3既能和酸反应,又能与碱反应作答;(2)同周期从左到右,主族元素的电负性逐渐增大,可知Mg的电负性大于Na的电负性0.93;根据同主族元素从上到下,一般是电负性依次减小,可知Mg电负性小于Be的电负性1.57。(3)元素的非金属性越强,电负性越大;元素的金属性越强,电负性越小。(4)Al和Cl的电负性差值为1.55K。(3)C核外电子总数是最外层电子数的3倍,则C为P元素。A、B的原子序数小于C,且A2-和B+具

24、有相同的电子构型,则A为O元素,B为Na元素。C、D为同周期元素,且D元素最外层有一个未成对电子,则D为Cl元素。O、Na、P和Cl四种元素中,O元素的电负性最大。P原子核外有15个电子,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3或Ne3s23p3。-56-必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考点一考点二考向3“位、构、性”三者的关系与元素推断例3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元素核外有三个电子层,最外层电子数是核外电子总数的;E元素正三价离子的3d轨道为半充满状态;F

25、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。(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。(3)C元素的电子排布图为;E3+的离子符号为。-57-必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考点一考点二(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。A.其单质可作为半导体材料B.其电负性大于磷C.其原子半径大于锗D.其第一电离能小于硒(6)活泼性:DAl(填“”或“NO镁原子的3p轨道处于全

26、空,比较稳定,而铝原子3p轨道只有一个电子,不稳定-59-必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考点一考点二-60-必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考点一考点二(4)F是Cu,Cu位于元素周期表的ds区,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1。(5)G为As,位于金属与非金属的分界线处,其单质为半导体,其电负性小于磷,原子半径小于锗,第一电离能大于硒。(6)元素D为Mg,活泼性MgAl,I1(Mg)I1(Al),因为Mg的3p轨道处于全空,比较稳定,而Al的3p轨道只有一个电子,不稳定,故活泼性MgAl,而第一电离能则是I1(Mg)I1(Al)。-61-必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考点一考点二归纳总结正确表述元素周期律 -62-必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考点一考点二-63-必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考点一考点二对点演练对点演练已知AF都是周期表中前4周期的元素,它们的原子序数依次增大。其中A、C原子的L层有2个未成对电子。D与E同主族,D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构。F3+的M层3d轨道电子为半充满状态。请根据以上信息,回答下列问题:(1)A、B、C的电负性由小到大的顺序为(用元素符