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选修3物质结构与性质第1节原子结构与性质第2节分子结构与性质第3节晶体结构与性质目录1.了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子排布。了解原子核外电子的运动状态。2．了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。3．了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。4．了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。原子结构1．能层与能级2n2……321882…………21410621062622最多容纳电子数…………5s4f4d4p4s3d3p3s2p2s1s能级……ONMLK符号……五四三二一能层(n)2.原子轨道原子轨道轨道形状s电子的原子轨道呈球形对称p电子的原子轨道呈纺锤形各能级上的原子轨道数目ns能级上1个np能级上3个nd能级上5个nf能级上7个……能量关系①相同能层上原子轨道能量的高低：nsnpndnf。②形状相同的原子轨道能量的高低：1s2s3s4s……③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2px、2py、2pz轨道的能量相等。(4)构造原理示意图：3．原子核外电子排布规律(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。(2)泡利原理：1个原子轨道里最多容纳2个电子，且它们的自旋状态相反。(3)洪特规则：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，且自旋状态相同。4．基态原子核外电子排布的表示方法轨道表示式[Ne]3s23p4简化电子排布式S：1s22s22p63s23p4电子排布式电子式原子结构示意图举例表示方法[例1](1)(2012·江苏高考)Mn2＋基态的电子排布式可表示为____________________________________________；(2)(2012·海南高考)铜原子基态电子排布式为___________________________________________________；(3)(2012·新课标全国高考)Se的原子序数为_______，其核外M层电子的排布式为________________________；(4)(2011·山东高考)氧是地壳中含量最多的元素，氧元素基态原子核外未成对电子数为________个。(5)(2011·福建高考)氮元素可以形成多种化合物，基态氮原子的价电子排布式是________。[解析](1)Mn原子序数为25，价电子排布为3d54s2，失去4s上的2个电子，即得Mn2＋。(2)铜是29号元素，注意先排满3d电子，然后再排4s电子。所以其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。(3)Se原子序数为34，其核外M层电子的排布式为3s23p63d10。(4)氧元素核外有8个电子，其基态原子核外电子排布为1s22s22p4，所以氧元素基态原子核外未成对电子数为2个。(5)基态氮原子的价电子排布式是2s22p3，审题时注意是价电子排布式。[答案](1)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)(2)1s22s22p63s23p63d104s1(3)343s23p63d10(4)2(5)2s22p31．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是()A．原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子B．原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子C．2p轨道上有一个空轨道的X原子与3p轨道上有一个空轨道的Y原子D．最外层都只有一个电子的X、Y原子解析：本题考查的是核外电子排布的知识。A中1s2结构的原子为He,1s22s2结构的原子为Be，两者性质不相似；B项X原子为Mg，Y原子N层上有2个电子的有多种，如第四周期中Ca、Fe等都符合，化学性质不一定相似；C项均为ⅣA元素，同主族元素，化学性质一定相似；D项最外层只有1个电子的第ⅠA族元素可以，过渡元素中也有很多最外层只有1个电子的，故性质不一定相似。答案：C2.下列说法错误的是()A．ns电子的能量不一定高于(n－1)p电子的能量B．6C的电子排布式1s22s22p违反了洪特规则C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理解析：A项，关键在于熟记构造原理。各能级能量的大小顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s……ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量；B项，对于C原子来说，2p能级有3个能量相同的原子轨道，最后2个电子应该以自旋状态相同的方式分布在两个不同的2p轨道上，违反了洪特规则；C项，根据轨道能量高低顺序可知E4sE3d，对于21Sc来说，最后3个电子应先排满4s轨道，再排3d轨道，应为1s22s22p63s23p63d14s2，故违反了能量最低原理；D项，对于22Ti来说，3p能级共有3个轨道，最多可以排6个电子，如果排10个电子，则违反了泡利原理。答案：A3．原子结构与元素周期表存在着内在联系。根据已学知识，请你回答下列问题：(1)指出31号元素镓(Ga)在元素周期表中的位置：________周期________族。(2)写出原子序数最小的Ⅷ族元素原子的核外电子排布式：___________________________________。(3)写出3p轨道上只有2个未成对电子的元素的符号：________、________。解析：(1)根据原子序数为31，写出电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，n＝4，所以为第四周期，价电子排布为4s24p1，为主族元素，价电子数为3，所以是ⅢA族。(2)原子序数最小的Ⅷ族元素在第四周期，价电子数为8，为3d64s2，原子的电子排布为[Ar]3d64s2。(3)3p轨道上有2个未成对电子，为3p2或3p4，排布为1s22s22p63s23p2或1s22s22p63s23p4，电子数为14或16，元素符号为Si、S。答案：(1)第四ⅢA(2)1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2(3)SiS元素周期表1．元素周期表中每周期所含元素种数未满7sfd(未完)32(未完)7326sfdp326185sdp185184sdp18483sp8382sp8221s21电子最大容量各周期增加的能级元素种数周期2．周期表的分区与原子的价电子排布的关系(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2镧系、锕系f区(n－1)d10ns1～2ⅠB族、ⅡB族ds区(n－1)d1～9ns1～2(除钯外)ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族d区ns2np1～6(He除外)ⅢA族～ⅦA族、0族p区ns1～2ⅠA族、ⅡA族s区外围电子排布元素分布分区[例2]已知元素周期表中共有18纵行，如图实线表示元素周期表的边界。按电子排布，可把周期表里的元素划分为几个区：s区、p区、d区、ds区等。除ds区外，其他区的名称来自按构造原理最后填入的电子的能级符号。(1)请在图中用实线画出s区、p区、d区、ds区的边界线，并分别用阴影和表示d区和ds区。(2)有的同学受这种划分的启发，认为d区内6、7纵行的部分元素可以排在另一区，你认为应排在________区。(3)请在元素周期表中用元素符号标出4s轨道半充满的元素。(4)请利用电子排布的相关知识解释Fe3＋比Fe2＋稳定的原因：_______________________________________。(5)随着科学技术的发展，不断有新的元素被发现。若把第七周期排满，则元素周期表共可以排布________种元素。[解析]本题主要考查原子结构和周期表的关系。(1)第1、2纵行为s区，第3～10纵行为d区，第11、12纵行为ds区，第13～18纵行为p区。(2)第6纵行的铬价电子排布为3d54s1，第7纵行的Mn元素价电子排布为3d54s2，可以认为先填了3d能级再填4s能级，所以可以排在ds区。(3)4s半充满的元素为K、Cr和Cu。(4)Fe3＋的价电子排布为3d5,3d轨道处于半充满，结构稳定。(5)根据各周期的元素个数规律，第六和第七周期都为32种，则元素周期表共可以排布118种元素[答案](1)如下图(2)ds(3)见上表(4)Fe价电子的排布式为3d64s2，Fe2＋为3d6，Fe3＋为3d5，依据“能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低”的原则，3d5处于半充满状态，结构更稳定，故Fe3＋比Fe2＋稳定(5)1184．有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如下表所述：是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂D元素的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂CB与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性B是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂A结构、性质等信息元素请根据表中信息填写：(1)A原子的核外电子排布式________________________________________________________________________。(2)B元素在周期表中的位置________；离子半径：B________A(填“大于”或“小于”)。(3)C原子的电子排布图是________，其原子核外有________个未成对电子，能量最高的电子为________轨道上的电子，其轨道呈________形。(4)D原子的电子排布式为_________________________，D－的结构示意图是________。(5)B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为________________________________________________________________________，与D的氢化物的水化物反应的化学方程式为_______________________________________________________________________________________________________________。解析：根据题中信息可推出：A为Na，B为Al，C为N，D为Cl。(1)A为Na，其核外电子排布式为1s22s22p63s1。(2)B为Al，其在元素周期表中的位置为第三周期第ⅢA族，Na＋与Al3＋核外电子排布相同，核电荷数Al3＋大于Na＋，故r(Al3＋)r(Na＋)。(3)C为N，其电子排布图，其中有3个未成对电子，能量最高的为2p轨道上的电子，其轨道呈纺锤形。(4)D为Cl，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，简化电子排布式为[Ne]3s23p5，Cl－的结构示意图为。(5)本题考查Al(OH)3与NaOH和HCl反应的方程式，Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O。答案：(1)1s22s22p63s1(2)第三周期第ⅢA族小于(3)32p纺锤(4)1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5(5)NaOH＋Al(OH)3===NaAlO2＋2H2O3HCl＋Al(OH)3===AlCl3＋3H2O元素周期律1．粒子半径(1)粒子半径比较：在中学要求的范围内可按“三看”规律来比较粒子半径的大小。“一看”电子层数：当电子层数不同时，电子层数越多，半径越大。“二看”核电荷数：当电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小。“三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。(2)判断粒子半径大小的规律：①同周期从左到右，原子半径依次减小(稀有气体元素除外)。②同主族从上到下，原子或同价态离子半径均增大。③阳离子半径小于对应的原子半径，阴离子半径大于对应