原子结构与性质复习

第一章《原子结构与性质》复习学案重点知识梳理一、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:。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核外经常出现的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。原子轨道轨道形状轨道个数s球形1p纺锤形3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。3、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大多数元素基态原子的电子排布式。记住能级组顺序（最少记住前四组）：1s；2s、2p；3s、3p；4s、3d、4p；5s、4d、5p。随着核电荷数的递增，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，，，，，，5s……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①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。②基态原子：处于最低能量的原子。当基态原子吸收能量后，电子会跃迁到能量较高的能级，变成激发态原子。（2）泡利原理一个原子轨道最多容纳2个电子，而且自旋方向相反。（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单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。易错警示洪特规则特例：能量相同的原子轨道在全满、半满和全空状态时，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)；相似的还有29Cu。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：①1s22s22p63s23p4；②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p3；④1s22s22p5。则下列有关比较中正确的是（）A、第一电离能：④>③>②>①B、原子半径：④>③>②>①C、电负性：④>③>②>①D、最高正化合价：④>③=②>①1、电离能（1）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。（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。（3）变化规律①同一周期从左到右元素的第一电离能呈增大趋势，但有曲折变化，如Be>B，N>O，Mg>Al，P>S。②同一族从上到下元素的第一电离能变小。2、电负性（1）键合电子：原子中用于形成化学键的电子。（2）电负性：用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。（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。（4）变化规律①同周期从左到右元素的电负性逐渐增大。②同主族从上到下元素的电负性逐渐减小。（5）应用①判断元素的金属性和非金属性的强弱：非金属的电负性>;金属的电负性<;类金属的电负性在左右，它们既有金属性又有非金属性。②判断化学键的类型：元素的电负性差值大于，它们之间通常形成离子键；元素的电负性差值小于，它们之间通常形成共价键。指点迷津在同周期元素第一电离能的递变过程中，ⅡA族和ⅤA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ⅡA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，ⅤA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)。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16O。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：1s22s22p63s23p64s1。（2）为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到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：［Ar］4s1。（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。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。①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。②核组成式：如16O，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。③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，但不能知道原子核的情况，也知道它的各个电子的运动状态。④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。【例1】现有A、B、C、D四种元素，A是第五周期ⅠA族元素，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；（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；（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。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。①（违反泡利原理）②（违反洪特规则）③（违反洪特规则）（2）当出现d轨道时，虽然电子按ns,(n-1)d,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正确的是()A、1s22s12p1B、1s22s22p33s1C、1s22s22p63s14s1D、1s22s22p63s23p64s12、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。（1）C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A与C形成的化学键属于键。（2）当n=2时，B的原子结构示意图为，B与C形成的最高价氧化物的电子式为。当n=3时，B与C形成的最高价氧化物与烧碱反应的方程式是。（3）若A元素原子最外层电子排布为2s1，B元素的原子价电子排布为3s23p2，A在周期表中位置是，A、B、C、D的第一电离能由大到小的顺序是（元素符号表示）。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项目同周期（从左到右）同主族(从上到下)最外层电子数由1递增到7相同主要化合价最高正价由+1到+7（O、F除外）负价由-4到-1最高正价相同原子半径逐渐减小（惰性气体除外）逐渐增大金属性与非金属性金属性逐渐减弱非金属性逐渐增强金属性逐渐增强非金属性逐渐减弱最高价氧化物对应水化物的酸碱性碱性逐渐减弱酸性逐渐增强碱性逐渐增强酸性逐渐减弱非金属的气态氢化物生成由难到易稳定性由弱到强生成由易到难稳定性由强到弱得失电子能力得电子能力逐渐增强失电子能力逐渐减弱得电子能力逐渐减弱失电子能力逐渐增强第一电离能逐渐增大(特例：Be>B，N>O，Mg>Al，P>S)逐渐减小电负性逐渐增大逐渐减小特别提醒在比较元素的第一电离能时，要注意第ⅡA族和第ⅤA族较同周期相邻元素的第一电离能都大。例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）：（1）写出下列元素符号及其原子的电子排布式：①；⑥；⑦；⑧。（2）在①~⑧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）这些元素中原子半径最小的是（填元素符号）。规律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。①与He电子层结构相同的微粒：H->Li+>Be2+。②与Ne电子层结构相同的微粒：O2->F->Na+>Mg2+>Al3+。③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+<H<H-；Fe3+<Fe2+<Fe；Na+<Na；Cl<Cl-。（3）电子数和核电荷数都不同的微粒常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、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4、下列关于元素电负性大小的比较中，不正确的是()A、O<S<Se<TeB、C<N<O<FC、P<S<O<FD、K<Na<Mg<Al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错误的是()A、1s22s22p63s23p2B、［Ne］3s23p2C、D、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、0B、2C、5D、83、化合物YX2、ZX2中，X、Y、Z都是短周期元素，X与Y为同周期元素，Y与Z为同族元素，Y原子的最外层p能级电子数等于前一电子层电子总数，X原子最外层p能级中只有一个轨道填充了2个电子，则X的电子排布式为；Y的电子排布式为；Z的电子排布式为；YX2的化学式是，电子式是；ZX2的化学式是。题组二、元素的推断4、根据下列5种元素的电离能数据（单位：kJ·mol-1)，回答下列问题。(1)下列元素在周期表中最可能处于同一族的是（）A、Q和RB、S和TC、R和VD、R和T（2）它们的氯化物的化学式，最可能正确的是（）A、QCl2B、RClC、SCl3D、TClE、VCl4（3）下列元素中，最有可能与Q元素处于同一族的是（）A、硼B、铍C、锂D、氢E、氦（4）5种元素中，最易与氯元素形成离子化合物的是（）A、QB、RC、SD、TE、V（5）利用表中数据判断V元素最有可能是（）A、HB、LiC、NaD、K（6）做出上题（5）判断结论的根据是。5、元素X的原子最外层电子排布为nsnnpn+1，原子中能量最高的是电子，其电子云在空间有种不同的伸展方向；元素X的名称是，它的氢化物的电子式是。6、（1）某质量数为32，核内有16个中子的原子，其电子排布式是，该原子中有个未成对电子，这些未成对电子具有（填“相同”或“相反”）的自旋状态。（2）某元素的原子最外层电子排布为3s23p2，它的次外层上电子云形状有种，原子中所有电子占有个轨道，核外共有个电子。（3）M电子层上有个能级，有个轨道，作为内层最多可容纳个电子，作为最外层时，最多可含有个未成对电子。（4）在元素周期表中，最外层只有1个未成对电子的主族元素原子处于族；最外层有2个未成对电子的主族元素原子处于族。（5）A元素的最高正价是+4，A原子次外层上有2个电子，A原子的电子排布式是。（6）B元素在气态氢化物中显-3价，气态氢化物极易溶于水，B原子的电子排布式是。（7）E原子核外占有9个轨道，且具有1个未成对电子，E离子结构示意图是。（8）F、G都是短周期元素，F2-与G3+的电子层结构相同，则F2-的电子排布式是，G元素的原子序数是。题组三元素周期律7、X和Y是原子序数大于4的短周期元素，Xm+和Yn-两种离子的核外电子排布相同，下列说法中正确的是()A、X的原子半径比Y小B、X和Y的核电荷数之差为m-nC、电负性X>YD、第一电离能X<Y8、不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量（设其为E）如下图所示。试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题。（1）同主族内不同元素的E值变化的特点是：。各主族中E值的这种变化特点体现了元素性质的变化规律。（2）同周期内，随原子序数增大，E值增大。但个别元素的E值出现反常现象。试预测下列关系式中正确的是。①E（砷）>E（硒）②E（砷）<E（硒）③E（溴）>E（硒）④E（溴）<E（硒）（3）估计1mol气态Ca原子失去最外层一个电子所需能量E值的范围：<E<。（4）10号元素E值较大的原因是。【课后练习】1、下列说法中正确的是（）A、处于最低能量的原子叫做基态原子B、3p2表示3p能级有两个轨道C、同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小D、同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多2、X、Y、Z三种短周期元素的原子，X特征电子为ns1，Y最外有3个未成对电子，Z最外层电子数是内层电子数的3倍，则三种元素的原子形成的化合物可能的化学式为（）A、XYZ4B、X2YZ3C、X2YZ2D、XYZ