第11章 第1讲 原子结构.ppt

1、第1讲 原子结构,【2020备考】 最新考纲：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示式。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。,核心素养：1.宏观辨识与微观探析：能从电子层、能级等不同层次认识原子的结构，以及核外电子的排布规律，能从宏观和微观相结合的视角分析原子结构与元素性质的关系。2.科学探究与创新意识：能发现和提出有探究价值的原子结构及性质的问题，如核外电子排布、元素第一电离能的特殊性等，面对异常现象敢于提

2、出自己的见解。,考点一 原子核外电子排布原理 (频数： 难度：),本考点主要考查核外电子排布规律，特别是基态原子的核外电子,排布式是考查重点，复习时加以关注。,1.电子层、能级与原子轨道,球形,1,哑铃形,3,第一电子层(K)，只有s能级；第二电子层(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；第三电子层(M)，有s、p、d三种能级。,2.基态原子的核外电子排布,(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：,(2)泡利原理 每

3、个原子轨道里最多只能容纳 个电子，且自旋状态 。,2,相反,优先单独,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。 在书写简化的电子排布式时，并不是所有的都是X价电子排布式(注：X代表上一周期稀有气体元素符号)。,全满,半满,全空,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，这是产生原子光谱的原因。,速查速测,1.(易混点排查)正确的打“”，错误

4、的打“”,2.(教材改编题)(RJ选修3P124改编)下列各原子或离子的电子排布式错误的是( ),A.K 1s22s22p63s23p6 B.F 1s22s22p5 C.S2 1s22s22p63s23p4 D.Ar 1s22s22p63s23p6 答案 C,3.(思维探究题)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的价电子排布式为3d64s2，Fe3的价电子排布式为3d5，Fe2的价电子排布式为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，结构更稳定，所以Fe3较Fe2更稳定。,A组 基础知识巩固,1.(2018北京

5、东城区检测)下列说法中正确的是( ),A.1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布 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,解析 A项，根据能量最低原理，1s22s12p1中2s能级未排满电子，但2p能级排布1个电子，故为激发态原子，其基态原子的电子排布式应为1s22s2，正确；B项，3p2表示3p能级上填充了2个电子，错误；C项，同一原子中，电子层数越多，离核越远，能量也就越高，故1s、2s、3s电子的能量逐渐增大，错误；D项，同一原子中，2p、3p、4p的轨道数是相等的，都含有3个原子

6、轨道，错误。 答案 A,2.下列各组表述中，两个原子不属于同种元素原子的是( ),答案 C,3.A、B、C、D、E、F代表6种元素。请填空：,(1)A元素基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为_； (2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为_，C的元素符号为_； (3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为_，其基态原子的电子排布式为_；,(4)E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，E的元素符号为_，其基态原子的电子排布式为_ _。 (5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn1，则

7、n_；原子中能量最高的是_电子。,(4)根据题意要求，首先写出电子排布式： 1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号元素Cu。 (5)s能级只有1个原子轨道，故最多只能容纳2个电子，即n2，所以元素F的原子的最外层电子排布式为2s22p3，由此可知F是N元素；根据核外电子排布的能量最低原理，可知氮原子的核外电子中的2p能级能量最高。 答案 (1)C或O (2)Cl K (3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2 (4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1 (5)2 2p,【归纳总结】 1.核外电子排布的三大表示

8、方法,2.“两原理，一规则”的正确理解,(1)原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特规则、泡利原理，若违背其一，则电子能量不处于最低状态。 (2)半充满、全充满状态的原子结构稳定。 (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。,B组 考试能力过关,4.按要求完成以下试题,(1)(2018课标全国)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)。,答案 D C,(2)(2018课标全国)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课标全

9、国)Zn原子核外电子排布式为_ _。,答案 Ar3d104s2,(4)(2017全国卷)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 B.553.5 C.589.2 D.670.8 E.766.5 基态K原子中，核外电子占据最高电子层的符号是_，占据该电子层电子的电子云轮廓图形状是_。,答案 A N 球形,(5)(2017全国卷)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为_ _。,答案,(6)(2017全国卷)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_。 答案 Ar3d74s2 Mn (7)(2017江苏卷)Fe3

10、基态核外电子排布式为_。 答案 Ar3d5或1s22s22p63s23p63d5 (8)(2016全国卷)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_。 答案 1s22s22p63s23p63d84s2(或Ar3d84s2) 2,(9)(2016全国卷)基态Ge原子的核外电子排布式为Ar_，有_个未成对电子。 答案 3d104s24p2 2 (10)(2016全国卷)写出基态As原子的核外电子排布式_。 答案 1s22s22p63s23p63d104s24p3(或Ar3d104s24p3),考点二 原子结构与元素性质 (频数： 难度：),本考点在选修中主要侧重于电负性与电离能的

11、考查，注意掌握,常见元素电负性与电离能的比较方法及特殊情况。,1.原子结构与周期表的关系,(1)原子结构与周期表的关系(完成下列表格),10,1s22s22p6,Ne3s1,18,Ar4s1,36,Xe6s1,86,(2)每族元素的价层电子排布特点 主族,ns1,ns2,ns2np1,ns2np2,ns2np3,ns2np4,ns2np5,0族：He：1s2；其他ns2np6。 过渡元素(副族和第族)：(n1)d110ns12。 (3)元素周期表的分区 根据核外电子排布分区,各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点,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)，

12、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。,(1)电子层数周期数 主族序数价电子数 (2)对于主族元素，价电子层就是最外电子层，而对于过渡元素原子不仅仅是最外电子层，如Fe的价电子层排布为3d64s2。,2.对角线规则,在元素周期表中，某些主族元素与 的主族元素的有些性质是相似的，如,右下方,3.元素周期律,(1)原子半径,越大,越小,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 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 ，符

13、号 ，单位 。 规律 a.同周期元素：第一种元素的第一电离能 ，最后一种元素的第一电离能 ，总体呈现从左至右逐渐 的变化趋势。 b.同族元素：从上至下第一电离能逐渐 。 c.同种原子：逐级电离能越来越 (即I1 I2 I3)。,减小,增大,最低能量,I1,kJmol1,最小,最大,增大,减小,大,(3)电负性 含义：元素的原子在化合物中 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 和锂的电负性为1.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体元素未计)。 变化规律 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

14、区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右，它们既有金属性又有非金属性。 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 。,吸引键合电子,吸引键合电子,强,4.0,小于1.8,大于1.8,增大,减小,金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致，故不能根据金属活动性顺序表判断电离能的大小 第2、3、4周期的同周期主族元素，第A族(ns2np0)和第A族(ns2np3)，因p轨道处于全空或半充满状态，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的第A族和第A族元素的，如第一电离能：MgAl，PS。 共价化合物中，两种元素电负性差值越大，它们形

15、成共价键的极性就越强。 同周期元素，从左到右，非金属性越来越强，电负性越来越大，第一电离能总体呈增大趋势。,速查速测,1.(易混点排查)正确的打“”，错误的打“”,(1)价电子排布为5s25p1的元素位于第5周期A族，是s区元素( ) (2)主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大( ) (3)在元素周期表中，同周期主族元素电负性从左到右越来越大( ) (4)在形成化合物时，电负性越小的元素越容易显示正价( ) (5)正三价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于族( ),2.(教材改编题)(LK选修3P28改编题)下表列出了九种元素在元素周期表中

16、的位置。,(1)这九种元素电负性最大的是_，第一电离能最小的元素是_，最不活泼的是_(均用元素符号填空)。 (2)这九种元素中最外层电子排布为4s1的元素为_(用元素符号填空)。 (3)c、d、e三种元素第一电离能由大到小的顺序是_，电负性由大到小的顺序是_(均用元素符号填空)。,(4)写出d元素原子的轨道表示式_， i元素原子基态电子排布式_。,答案 (1)F K Ne (2)K和Cu (3)PSSi SPSi,3.(思维探究题)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

17、Na容易失去一个电子形成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。,A组 基础知识巩固,1.已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJmol1。请根据下表数据判断，错误的是 ( ),A.元素X的常见化合价是1价 B.元素Y是A族元素 C.元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XCl D.若元素Y处于第三周期，它可与冷水剧烈反应 解析 由数据分析X中I2I1，X易呈1价，为第A族元素，A、C均正确；Y中I4I3，易呈3价，应在第A族，B正确；若Y处于第三周

18、期，则Y为铝元素，Al不与冷水反应，D错误。 答案 D,2.下表为一些元素的电负性：,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)通过分析电负性变化规律，确定Mg元素电负性的最小范围_。 (3)请归纳元素的电负性和金属、非金属的关系是_ _。,(4)从电负性角度，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。,【方法规律】 电离能和电负性的应用 1.电离能的四大应用,(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

19、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 同周期元素从左向右，元素的第一电离能并不是逐渐增大的，当元素的核外电子排布是全空、半充满和全充满状态时，第一电离能就会反常的大。,2.电负性的三大应用,B组 考试能力过关,3.按要求完成以下试题,(1)(2018课标全国)Li2O是离子晶体，其晶格能可通过

20、下图的BornHaber循环计算得到。,可知，Li原子的第一电离能为_kJmol1,答案 520,(2)(2018课标全国)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_ _。,答案 大于 Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子,(3)(2017全国卷)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2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_。,答案 同周期元素随核电荷数依次增大，原子半

21、径逐渐变小，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，具有额外稳定性，故不易结合一个电子 (4)(2017江苏卷)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为_。 答案 HINi的原因是_。 答案 铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子,(6)(2016全国卷)光催化还原CO2制备CH4反应中，带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是_。 答案 OGeZn (7)(2016全国卷)根据元素周期律，原子半径Ga_As(填“大于”或“小于”，下同)，第一电离能Ga_As。 答案 大于 小于 (8)(2016海南卷)元素Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。元素Y与其同周期元素中，第一电离能最大的是_(写元素符号)。 答案 Ar,