2020年高考化学一轮复习课件：模块5 第十一单元 第1节 原子结构与性质 .ppt

模块5,选考模块,第十一单元 物质结构与性质(选考),第1节,原子结构与性质,考纲点击：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 电子排布式和轨道表达式。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。,回归教材,一、原子核外电子排布原理 1.能层与能级,1s,2s,2p,3s,3p,3d,4s,4p,4d,4f,2n2,2.原子轨道,球形,哑铃形,(1)轨道形状 s 电子的原子轨道呈_。 p 电子的原子轨道呈_。,(2)各能级上的原子轨道数目,1,3,5,7,(3)能量关系 相同能层上原子轨道能量的高低：nsnpndnf 形状相同的原子轨道能量的高低：1s2s3s4s 同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量,相等，如 npx、npy、npz 轨道的能量_。,相等,特别提醒(1)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。 (2)能层数电子层数，每个能层所包含的能级数能层序 数。,3.基态原子核外电子排布依据 (1)能量最低原理 原子的核外电子排布遵循构造原理，使整个原子的能量处,于_。,最低状态,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：,(2)泡利原理,2,相反,1 个原子轨道里最多容纳_个电子，且自旋方向_。 如 2s 轨道上的电子排布为 ，不能表示为 。,(3)洪特规则,单独占据一个,全满,半满,电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先_,_，且自旋方向相同。如 2p3 的电子排布为,，不,能表示为,或,。洪特规则特例：当能量相同的原子,轨道在_(p6、d10、f14)、_(p3、d5、f7)或_(p0、 d0、f0)状态时，体系的能量最低，如基态 24Cr 的电子排布式为,_。,全空,轨道,1s22s22p63s23p63d54s1,4.基态原子核外电子排布的表示方法,1s22s22p63s23p4,5.基态原子、激发态原子和原子光谱 (1)基态原子：处于_能量的原子。 (2)激发态原子：当基态原子的电子_能量后，电子 会跃迁到较高能级，变成激发态原子。,(3)基态、激发态及光谱示意图,最低,吸收,特别提醒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 Fe 原子核外电子排布式为Ar3d64s2，失 电子变为Fe2时，失去的不是能量较高的 3d 轨道上的电子，而 是能量较低的 4s 轨道上的电子。所以 Fe2的核外电子排布式为 Ar3d6，其他如Ar3d44s2、Ar3d54s1 均错误。,二、原子结构与元素性质 1.原子结构与周期表的关系,Ne3s1,18,1s22s22p63s23p6,Ar4s1,36,1s22s22p63s23p63d104s24p6,ns1,ns2,ns2np1,ns2np2,ns2np3,ns2np4,ns2np5,2.每族元素的价电子排布特点 (1)主族,(2)0 族：He_；其他_。,1s2,ns2np6,(3)过渡元素(副族和第族)：(n1)d110ns12。,3.元素周期表的分区与价电子排布的关系 (1)周期表的分区,(2)各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点,4.元素周期律,失去,最低能量,I1,kJ·mol1,(1)电离能、电负性 第一电离能：气态电中性基态原子_一个电子转 化为气态基态正离子所需的_。符号：_，单位：,_。,吸引力,电负性：用来描述不同元素的原子对键合电子_ 的大小。 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)。,电负性的变化规律,小于1.8,大于1.8,金属元素的电负性一般_，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。,相同,递增,(2)原子结构与元素性质的递变规律,相同,递增,逐渐减小,逐渐增大,17,41,主族序数,主族序数8,增大的趋势,逐渐减小,逐渐增大,逐渐减小,(续表),逐渐减弱,逐渐增强,逐渐增强,逐渐减弱,逐渐增强,逐渐减弱,逐渐减弱,逐渐增强,(3)对角线规则,右下方,在元素周期表中，某些主族元素与其_主族元素 的有些性质是相似的。如： 特别提醒一个原子的逐级电离能逐渐增大的原因：随着 核外电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再失 去一个电子需克服的电性吸引力也越来越大，消耗的能量越来 越多。,基础测评 1.下列电子排布图所表示的元素原子中，其能量处于最低,)。,B. D.,状态的是( A. C. 答案：D,2.现有三种元素的基态原子的电子排布式如下：,1s22s22p63s23p4 1s22s22p63s23p3,1s22s22p5,)。,则下列有关比较中正确的是( A.最高正化合价： B.原子半径： C.电负性： D.第一电离能：,解析：根据核外电子排布式可知是 S，是 P，是 F。 F 无正价，A 错误；同周期元素自左向右原子半径逐渐减小， 同主族元素自上而下原子半径逐渐增大，则原子半径： ，B 错误；同周期元素自左向右电负性增大，同主族 元素自上而下电负性减小，则电负性：，C 错误；同 周期元素自左向右第一电离能呈增大趋势，但 P 的 3p 轨道电子 处于半充满状态，较稳定，第一电离能大于 S，则第一电离能： ，D 正确。,答案：D,3.下列有关元素周期表分区的说法正确的是(,)。,A.s 区全部是金属元素 B.p 区全部是非金属元素 C.d 区内元素原子的价电子排布式必为(n1)d110ns2 D.除 ds 区外，以最后填入电子的轨道能级符号作为区的符 号 解析：A 项，s 区中 H 为非金属元素；B 项，p 区左下角的 元素为金属元素；C 项，d 区内 Cr 为 3d54s1。 答案：D,4.(1)2016 年新课标卷，37(1)基态 Ge 原子的核外电子 排布式为Ar_，有_个未成对电子。 (2)2016 年新课标卷，37(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 _。,(3)2015 年新课标卷，37(1)处于一定空间运动状态的电 子在原子核外出现的概率密度分布可用_形象化描述。 在基态14C 原子中，核外存在_对自旋相反的电子。,(4)下列核外电子排布式表示的是激发态原子的是_。,A.1s12s1 B.1s22s22p1 C.1s22p53s1 D.1s22s22p63s2,答案：(1)3d104s24p2 2 (2)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2 2 (3)电子云 2 (4)AC,5.(2017 年新课标卷节选)(1) 元素 K 的焰色反应呈紫红 色，其中紫色对应的辐射波长为_nm(填标号)。,A.404.4 C.589.2,B.553.5 D.670.8,E.766.5 (2)基态 K 原子中，核外电子占据最高能层的符号是_， 占据该能层电子的电子云轮廓图形状为_。,解析：(1)当对金属钾或其化合物进行灼烧时，焰色反应显 紫红色，可见光的波长范围为 400 nm760 nm，紫色光波长较 短(钾原子中的电子吸收较多能量发生跃迁，但处于较高能级轨 道的电子不稳定，跃迁到较低能级轨道时放出的能量较多，故 放出的光的波长较短)。(2)基态钾原子核外有 4 个能层：K、L、 M、N，能量依次增高，处于 N 层的 1 个电子位于 4s 轨道，s 电子云轮廓图形状为球形。,答案：(1)A (2)N 球形,考点一 考向1,原子核外电子的排布及其表示方法 原子核外电子排布原理,典例1(2018 年吉林长春模拟)如图是 s 能级和 p 能级的原 子轨道图，试回答下列问题：,是_。若元素X的原子最外层电子排布式为nsn1npn1，,(1)s 电子的原子轨道呈_形，每个 s 能级有_个 原子轨道；p 电子的原子轨道呈_形，每个 p 能级有_ 个原子轨道。,(2)元素 X 的原子最外层电子排布式为 nsnnpn1，原子中能 量最高的是_电子，其电子云在空间有_ 的伸展方向；元素 X 的名称是_，它的氢化物的电子式,那么 X 的元素符号为_，原子的电子排布图为_ _。,解析：(1)s 电子的原子轨道都是呈球形的，每个 s 能级有 1 个原子轨道；p 电子的原子轨道都是呈哑铃形的，每个 p 能级 有 3 个原子轨道，它们相互垂直，分别以 px、py、pz 表示。 (2)因为元素 X 的原子最外层电子排布式为 nsnnpn1，np 轨道上 有电子，说明 ns 轨道已排满电子，即 n2，则元素 X 的原子 核外电子排布式为 1s22s22p3，X 是氮元素，其原子中能量最高 的是 2p 电子，其电子云在空间有三个互相垂直的伸展方向；氮,的氢化物是氨气，其电子式是,。当元素 X 的原子最外,n3，所以 X 元素的原子核外电子排布式为 1s22s22p63s23p4，,X 是硫元素，其原子的电子排布图为,。,层电子排布式为nsn1npn1时，根据上述分析，有n12，则,答案：(1)球,1,哑铃,3,(2)2p 三个互相垂直,氮,S,方法技巧,正确理解排布依据,(1)在书写基态原子的轨道表示式时，常出现以下错误：, ,(违反能量最低原理) (违反泡利原理) (违反洪特规则) (违反洪特规则),(2)半充满、全充满状态的原子结构稳定,如ns2、np3、np6、nd5、nd10 Cr：3d54s1 Mn：3d54s2 Cu：3d104s1 Zn：3d104s2,Fe3+。,(3)当出现d 轨道时，虽然电子按ns、(n1)d、np 的顺序 填充，但在书写时，仍把(n1)d 放在ns 前。,Fe2+,(4)基态原子失电子的顺序：以Fe 为例，Fe,考向2,根据电子排布图理解电子能量状态,典例2下列电子排布图所表示的元素原子中，其能量处于 最低状态的是_。,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。,答案：,方法技巧(1)符合核外电子排布规律的原子，处于基态状,态，此状态下能量最低。,(2)违背核外电子排布规律的原子所处的状态能量较高。,考向3,根据基态原子核外电子排布推断元素,A.该元素单质可能是导体 B.该元素的最高化合价呈6 价 C.该元素能与氢气反应生成气态氢化物 D.该元素基态原子的价电子排布图为,解析：由原子最外层电子排布可知，该元素为 Po，Po 为金 属单质，具有导电性；最外层电子数为 6，最高化合价为6 价； 位于元素周期表第六周期第A 族，金属性较强，在化学反应 中易失去电子，难以得到电子，不能形成氢化物；该元素基态 原子的价电子排布图正确。,答案：C,方法技巧 3 种最外层电子的排布特征,(1)最外层有3 个未成对电子的价层电子排布为ns2np3,1,36 号元素中符合该情况的分别为 N、P、As。,(2)最外层有 2 个未成对电子的价层电子排布可能是ns2np2 或ns2np4。短周期元素中符合该情况的分别为C、Si 和O、S。 (3)最外层有1 个未成对电子的价层电子排布可能是ns1、 ns2np1、(n1)d5ns1、(n1)d10ns1。第四周期中符合该情况的有 K、Ga、Cr、Cu。,【拓展演练】 1.(1)(2018 年新课标卷节选)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中，能量最低和最高的 分别为_、_(填标号)。,A. C.,B. D.,(2)(2018 年新课标卷节选)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。,(3)(2018 年新课标卷节选)Zn 原子核外电子排布式为,_。,(4)(2018 年江苏卷节选)Fe2基态核外电子排布式为_,_。,解析：(1)根据核外电子排布规律可知 Li 的基态核外电子排 布式为 1s22s1，则 D 中能量最低，选项 C 中有 2 个电子处于 2p 能 级上， 能量最高 。(2)基态Fe 原子的核外电子排布 式 为 1s22s22p63s23p63d64s2，则其价层电子的电子排布图(轨道表达式),为,；基态 S 原子的核外电子排布式为,1s22s22p63s23p4，则电子占据的最高能级是 3p，其电子云轮廓图 为哑铃形。(4)基态Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2, 基态 Fe2的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。,答案：(1)D C,(2),哑铃,(3)1s22s22p63s23p63d104s2或Ar3d104s2 (4)Ar3d6或1s22s22p63s23p63d6,2.(1)(2018 年河北石家庄检测) 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。,磁性材料在生活和科学技术中应用广泛。研究表明，若 构成化合物的阳离子有未成对电子，则该化合物具有磁性。下 列物质适合作录音磁带磁粉原料的为_(填选项字母)。,A.V2O5,B.CrO2,C.PbO,D.ZnO,(2)(2018 年河南中原名校仿真模拟联考)物质的结构决定物 质的性质。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_。,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Ar3d8。4价Cr核外有未成对电子，故有磁性。(2)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。 答案：(1)第四周期第B族 1s22s22p63s23p63d8或Ar3d8 B (2)3d84s2,考点二 考向 1,原子结构与元素性质 电离能及其应用,)。,下列关于元素 R 的判断中一定正确的是( A.R 的最高正价为3 价 B.R 元素位于元素周期表中第A 族 C.R 元素的原子最外层共有 4 个电子 D.R 元素基态原子的电子排布式为 1s22s2,解析：从 R 元素的各级电离能可以看出，I2与I3差别很大， 因此该元素原子最外层有 2 个电子，C 错误；R 为第A 族元 素，B 正确；最高正价为2 价，A 错误；可能为 Be 或 Mg， D 错误。 答案：B,方法技巧,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；反之越 弱。 (2)判断元素的化合价(I1、I2表示各级电离能) 如果某元素的 In1In，则该元素的常见化合价为n。如 钠元素 I2I1，所以钠元素的常见化合价为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，有一定的规 律性。当电离能的变化出现突变时，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,同周期元素从左向右，元素的第一电离能并不是逐渐增大 的，当能量相同的原子轨道在全空、半充满或全充满状态时， 第一电离能就会反常的大，如 I1(N)I1(O)，I1(Mg)I1(Al)。,考向2,电负性及其应用,典例5(2018 年河北衡水模拟)根据信息回答下列问题： (1)如图是部分元素原子的第一电离能 I1 随原子序数变化的 曲线图(其中 12 号至 17 号元素的有关数据缺失)。,认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律，推断 NaAr 元素中，Al 的第一电离能的大小范围为_ Al_(填元素符号)。,图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是第,_周期第_族。,(2)已知元素的电负性和元素的化合价一样，也是元素的一,种基本性质。下面给出常见元素的电负性。,已知：两成键元素间电负性差值大于 1.7 时，形成离子键； 两成键元素间电负性差值小于 1.7 时，形成共价键。 根据表中给出的数据，可推知元素电负性的变化规律是 _。 通过分析电负性值变化规律，确定 Mg 元素电负性值的 最小范围：_。 判断下列物质是离子化合物还是共价化合物：,A.Li3N,B.BeCl2,C.AlCl3,D.SiC,.属于离子化合物的是_；,.属于共价化合物的是_；,请设计一个实验方案证明上述所得到的结论：_ _。 解析：(1)由图可以看出，同周期元素中第A 族元素的 第一电离能最小，而第A 族元素的第一电离能小于第A 族 元素的第一电离能，故 Al 的第一电离能：NaAlMg。图中 电离能最小的应是碱金属元素 Rb，它位于元素周期表中第五周 期第A 族。(2)将表中数据按照元素周期表中元素的顺序重 排，可以看出电负性随着原子序数的递增呈周期性变化。根 据电负性的递变规律：同周期元素从左到右电负性逐渐增大，,同主族元素从上到下电负性逐渐减小，可知，在同周期中电负 性：NaMgCa(Ca 的电负性题 目未给出)，则 Mg 电负性的最小范围应为 0.91.5。根据已 知条件及表中数值：Li3N 中 Li、N 的电负性差值为2.0，大于1.7， 形成离子键，Li3N 为离子化合物。同理，BeCl2、AlCl3、SiC 为 共价化合物。共价化合物和离子化合物最大的区别在于熔融状 态下能否导电。离子化合物在熔融状态下以离子形式存在，可 以导电，但共价化合物在熔融状态下不能导电。,答案：(1)Na,Mg 五,A,(2)随着原子序数的递增，元素的电负性呈周期性变化 0.91.5,A,BCD,测定各物质在熔融状态下能否导电，若导电,则为离子化合物，反之则为共价化合物,方法技巧,电负性的应用,【拓展演练】,3.(1)(2018 年新课标卷)Li与 H具有相同的电子构型， r(Li)小于 r(H)，原因是_。Li2O 是离子 晶体，其晶格能可通过下图的 Born-Haber 循环计算得到。,可知，Li 原子的第一电离能为_ kJ·mol1，O=O 键键能为_ kJ·mol1，Li2O 晶格能为_ kJ·mol1。,(2)(2018 年新课标卷)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)_I1(Cu)(填“大 于”或“小于”)。原因是_。 (3)(2017 年新课标卷)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_ _。,解析：(1)由于锂的核电荷数较大，原子核对最外层电子的吸引力较大，因此Li半径小于H；根据示意图可知Li原子的第一电离能是1040 kJ·mol1÷2520 kJ·mol1；0.5 mol氧气转化为氧原子时吸热249 kJ，所以O=O键的键能是249 kJ·mol1 2498 kJ·mol1；根据晶格能的定义结合示意图可知Li2O的晶格能是2908 kJ·mol1。,答案：(1)Li的核电荷数较大,520,498 2908,(2)大于,Zn 原子核外电子排布为全满稳定结构，较难失电,子 (3)同周期元素随着核电荷数的增大，原子半径逐渐减小，,故结合一个电子释放出的能量依次增大,N 原子的 2p 轨道为半,充满状态，较稳定，故不易再结合一个电子,4.(2018 年广东江门模拟)有 A、B、C、D、E5 种元素，它 们的核电荷数依次增大，且都小于 20。其中 A 为非金属元素； A 和 E 属同一族，它们原子最外层电子排布为 ns1，B 和 D 也 属同一族，它们原子最外层的 p 能级电子数是 s 能级电子数的 两倍。C 原子最外层上电子数等于 D 原子最外层上电子数的一 半。,请回答下列问题：,(1)A 是_ ，B 是_ ，C 是_ ，D 是,_，E 是_。,(2)由这五种元素组成的一种化合物是_(写 化学式)。写出该物质的一种主要用途：_ _。 (3)写出 C 元素基态原子的电子排布式：_ _。 (4)用电子排布图表示 D 元素原子的价电子排布：_,_。,(5)元素 B 与 D 的电负性大小关系是 B_D，C 与 E 的 第一电离能的大小关系是 C_E。(均填“”“”或“”),解析：A、B、C、D、E5 种元素的核电荷数都小于 20，A、 E 同主族且最外层电子排布式为 ns1，故为第A 族，而 A 为非 金属元素，则 A 为 H；B、D 同主族，其原子最外层的 p 能级 电子数是 s 能级电子数的两倍，故其最外层电子排布式为 ns2np4，为第A 族元素，B 的核电荷数小于 D，则 B 为 O，D 为 S，E 为 K；C 原子最外层上电子数为 S 原子最外层上电子数 的一半，则 C 为 Al。同主族元素自上而下电负性逐渐减小，故 B(O)的电负性大于 D(S)；E(K)的第一电离能小于 Na，Na 的第 一电离能小于 C(Al)，故第一电离能：C(Al)E(K)。,答案：(1)H O Al,S K(写元素名称也可),(4),(5) ,(2)KAl(SO4)2·12H2O 作净水剂 (3)1s22s22p63s23p1或Ne3s23p1,