选修3第1章原子结构与性质

物质结构与性质(选考)第1讲原子结构与性质基础盘点一、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:答案（1）1s22s22p3（2）1s22s22p63s23p5（3）1s22s22p63s23p64s2（4）1s22s22p63s23p63d64s2基础回归1.能层、能级及其最多容纳电子数的关系22n2.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。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。核外经常出现原子轨道轨道形状轨道个数sp纺锤形球形133.构造原理构造原理：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元素基态原子的电子排布式。随着的递增，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,,,,,,,4d,5p……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：。当基态原子能量后，电子会，变成原子。原子核电荷数3s3p4s3d4p5s处于最低能量的原子吸收跃迁到较高能级激发态（2）泡利原理一个原子轨道最多容纳个电子，而且相反。（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，而且相同。2自旋状态单独占据一个轨道状态自旋易错警示洪特规则特例：能量相同的原子轨道在全满（如p6、d10）、半满（如p3、d5）和全空（p0、d0）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)；29Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1（3d10为全充满状态，4s1为半充满状态）。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：④③②①B.原子半径：④③②①C.电负性：④③②①D.最高正化合价：④③=②①A基础回归1.电离能（1）第一电离能：气态电中性基态原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。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的趋势，但某些地方出现曲折变化，如,,,。②同一族从上到下元素的第一电离能。2.电负性（1）键合电子：原子中用于形成的电子。（2）电负性：用来描述不同元素的原子对吸引力的大小。（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。增大BeBNOMgAlPS变小化学键键合电子（4）变化规律①同周期从到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。（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1.8;金属的电负性1.8;类金属的电负性在1.8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1.7，它们之间通常形成离子键；元素的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。左右变小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)。在同周期元素第一电离能的递变过程中，过渡元素第一电离能的变化幅度相对较小，这主要是因为随着元素原子序数的递增，新增加的电子排在次外层的d轨道上，有效核电荷增加幅度小，核对外层电子的有效吸引力增加幅度小造成的。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O。1684.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。例如：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O，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，并不能告诉我们原子核的情况，也不能告诉我们它的各个电子的运动状态。168④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。【典例导析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：A：、B:、C:、D:。（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：B:、C:、A:、D:。（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:。解析根据A在周期表的位置可知为Rb，价电子排布为5s1；由B是第三周期元素，价电子数为2，得B为Mg，核外电子排布式为1s22s22p63s2；C、D的价电子数分别是为2和7，且知C和D的次外层电子均为18个，所以C为30号Zn，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，D为35号Br,价电子排布式为4s24p5。碱性最强最高价氧化物的水化物的化学式为RbOH，酸性最强最高价氧化物的水化物的化学式为HBrO4。答案（1）RbMgZnBr(2)1s22s22p63s21s22s22p63s23p63d104s25s14s24p5(3)RbOH(4)HBrO4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中，正确的是()A.1s22s12p1B.1s22s22p33s1C.1s22s22p63s14s1D.1s22s22p63s23p64s1迁移应用2A、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。D（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，则按原子轨道的重叠方式，A与C形成的化合物中的共价键属于键。（2）当n=2时，B的原子结构示意图为，B与C形成的晶体属于晶体。当n=3时，B与C形成的晶体中微粒间的作用力是。（3）若A元素的原子最外层电子排布为2s1,B元素的原子价电子排布为3s23p2，元素A在周期表中的位置是，A、B、C、D四种元素的第一电离能由大到小的顺序是（用元素符号表示）。解析n=1时A为H，n=2时A为Li，B为C，n=3时B为Si,C为O，D为P。当A、B、C、D分别为Li、Si、O、P时，其第一电离能由大到小依次为：OPSiLi。答案（1）1s22s22p4σ（2）分子共价键或极性共价键（3）第二周期ⅠA族OPSiLi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→+7（O、F除外）负价由-4→-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：BeB,NO,MgAl,PS）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。典例导析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）：ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA02①②3③④⑤⑥⑦⑧⑨4⑩周期族（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）在这些元素中，原子半径最小的是（填元素符号）。答案（1）①N,［He］2s22p3⑥Si,［Ne］3s23p2⑦S,［Ne］3s23p4⑧Cl,［Ne］3s23p5(2)FNa(3)HClO4KOHAl(OH)3H++OH-H2O,3H++Al(OH)3Al3++3H2O,OH-+Al(OH)3AlO+2H2O(4)F2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，如：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+HH-;Fe3+Fe2+Fe;Na+Na;ClCl-。（3）电子数和核电荷数都不同的微粒一般可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(