第十章 第1講原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

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1、第十章 第1講原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2013考綱要求1.能規(guī)范書寫常見元素(136號)原子核外電子的電子排布式和電子排布圖。2.能運(yùn)用原子核外電子躍遷等解釋某些實(shí)際問題。3.能用電離能、電負(fù)性等解釋元素的某些性質(zhì)。4.掌握周期表各區(qū)、周期、族的原子核外電子排布規(guī)律及元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。考點(diǎn)一原子核外電子排布原理1能層、能級與原子軌道(1)能層(n)：在多電子原子中，核外電子的能量是不同的，按照電子的能量差異將其分成不同能層。通常用K、L、M、N表示，能量依次升高。(2)能級：同一能層里的電子的能量也可能不同，又將其分成不同的能級，通常用 等表示，同一能層里，各能級的能量按 的順序升高，即：E(s)E(

2、p)E(d)E(f)。(3)原子軌道：電子云輪廓圖給出了電子在核外經(jīng)常出現(xiàn)的區(qū)域。這種電子云輪廓圖稱為原子軌道。原子軌道軌道形狀軌道個(gè)數(shù)sp特別提醒第一能層(K)，只有s能級；第二能層(L)，有s、p兩種能級，p能級上有三個(gè)原子軌道px、py、pz，它們具有相同的能量；第三能層(M)，有s、p、d三種能級。2原子核外電子排布的原理(1)能量最低原理：即：電子盡先占有能量低的軌道，然后進(jìn)入能量高的軌道，使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)。如圖為構(gòu)造原理示意圖，亦即基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序圖：(2)泡利原理一個(gè)原子軌道最多容納 個(gè)電子，并且 相反。(3)洪特規(guī)則當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌

3、道時(shí)，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先 ，并且 相同。洪特規(guī)則特例：當(dāng)能量相同的原子軌道在全滿(p6、d10、f14)、半滿(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)狀態(tài)時(shí)，體系的能量最低，如：24Cr的電子排布式為 。特別提醒基態(tài)原子：處于最低能量的原子。當(dāng)基態(tài)原子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級，變成激發(fā)態(tài)原子。電子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時(shí)，釋放一定頻率的光子，這是產(chǎn)生原子光譜的原因。深度思考1完成下表，理解能層、能級及其最多容納電子數(shù)的關(guān)系能層一二三四五符號能級最多容納電子數(shù)特別提醒(1)任一能層的能級總是從s能級開始，而且能級數(shù)等于該能層序數(shù)；(2)以s、p、d、f排序的各能級可容納的最多電子

4、數(shù)依次為1、3、5、7的二倍；(3)構(gòu)造原理中存在著能級交錯現(xiàn)象；(4)我們一定要記住前四周期的能級排布(1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p)。2寫出下列原子的電子排布式與簡化電子排布式原子電子排布式簡化電子排布式NClCaFeCu特別提醒當(dāng)出現(xiàn)d軌道時(shí)，雖然電子按ns，(n1)d，np順序填序，但在書寫電子排布式時(shí)，仍把(n1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正確；Fe：1s22s22p63s23p64s23d6錯誤。3請用核外電子排布的相關(guān)規(guī)則解釋Fe3較Fe2更穩(wěn)定的原因？答案26Fe價(jià)層電子的電子排布式為3d64s2，F(xiàn)e3價(jià)層電子的電子排布

5、式為3d5，F(xiàn)e2價(jià)層電子的電子排布式為3d6。根據(jù)“能量相同的軌道處于全空、全滿和半滿時(shí)能量最低”的原則，3d5處于半滿狀態(tài)，結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，所以Fe3較Fe2更為穩(wěn)定。特別提醒由于能級交錯，3d軌道的能量比4s軌道的能量高，排電子時(shí)先排4s軌道再排3d軌道，而失電子時(shí)，卻先失4s軌道上的電子。題組一根據(jù)核外電子排布，正確理解電子能量狀態(tài)1下列電子排布圖所表示的元素原子中，其能量處于最低狀態(tài)的是_。2氣態(tài)電中性基態(tài)原子的原子核外電子排布發(fā)生如下變化，吸收能量最多的是()A1s22s22p63s23p21s22s22p63s23p1B1s22s22p63s23p31s22s22p63s23p2C

6、1s22s22p63s23p41s22s22p63s23p3D1s22s22p63s23p63d104s24p21s22s22p63s23p63d104s24p1題組二化學(xué)用語的正確使用3(2010上海，2)下列有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的表述正確的是()A次氯酸的電子式 B二氧化硅的分子式SiO2C硫原子的最外層電子排布式3s23p4 D鈉離子的結(jié)構(gòu)示意圖4按要求用三種化學(xué)用語表示基態(tài)鐵原子和三價(jià)鐵離子，并回答問題。FeFe3原子(或離子)結(jié)構(gòu)示意圖電子排布式電子排布圖(1)鐵原子最外層電子數(shù)為_，鐵在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，參加反應(yīng)的電子可能是_。(2)請你通過比較、歸納，分別說出3種不同化學(xué)用語所能反映的粒子

7、結(jié)構(gòu)信息。5A、B、C、D、E、F代表6種元素。請?zhí)羁眨?1)A元素基態(tài)原子的最外層有2個(gè)未成對電子，次外層有2個(gè)電子，其元素符號為_；(2)B元素的負(fù)一價(jià)離子和C元素的正一價(jià)離子的電子層結(jié)構(gòu)都與氬相同，B的元素符號為_，C的元素符號為_；(3)D元素的正三價(jià)離子的3d能級為半充滿，D的元素符號為_，其基態(tài)原子的電子排布式為_；(4)E元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒有成對電子，只有一個(gè)未成對電子，E的元素符號為_，其基態(tài)原子的電子排布式為_。(5)F元素的原子最外層電子排布式為nsnnpn1，則n_；原子中能量最高的是_電子?；瘜W(xué)用語的規(guī)范使用及意義為了書寫和學(xué)術(shù)交流的方便，采用國際統(tǒng)一的符

8、號來表示各個(gè)元素元素符號 它們有各自不同的側(cè)重點(diǎn)(1)原子結(jié)構(gòu)示意圖只能表示核外電子的分層排布和原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，如。(2)核組成式：如O，側(cè)重于表示原子核的結(jié)構(gòu)，它能告訴我們該原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)以及質(zhì)量數(shù)，并不能反映核外電子的排布情況。(3)電子排布式：如O原子的電子排布式為1s22s22p4，它能告訴我們氧原子核外的電子分為2個(gè)電子層，3個(gè)能級，并不能告訴我們原子核的情況，也不能告訴我們它的各個(gè)電子的運(yùn)動狀態(tài)。(4)電子排布圖：如這個(gè)式子，對氧原子核外電子排布的情況表達(dá)得就更加詳細(xì)。(5)價(jià)電子排布式：如Fe原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，價(jià)電子排布

9、式為3d64s2。價(jià)電子排布式能反映基態(tài)原子的能層數(shù)和參與成鍵的電子數(shù)以及最外層電子數(shù)?？键c(diǎn)二原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)1原子結(jié)構(gòu)與周期表的關(guān)系(1)原子結(jié)構(gòu)與周期表的關(guān)系(完成下列表格)周期能層數(shù)每周期第一個(gè)元素每周期最后一個(gè)元素原子序數(shù)基態(tài)原子的電子排布式原子序數(shù)基態(tài)原子的電子排布式二三四五1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6六1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6(2)原子構(gòu)型與族的關(guān)系對主族元素：主族元素的族序數(shù)原子的最外層電子數(shù)。對副族元素：次外層電子數(shù)多于8個(gè)而少于18個(gè)的一些元素，它們除了能失去

10、最外層的電子外，還能失去次外層上的一部分電子。例如元素鈧Ar3d14s2，總共可以失去三個(gè)電子，鈧為B族元素。所以，失去的(或參加反應(yīng)的)電子總數(shù)就等于該元素所在的族序數(shù)。除第族元素外，大多數(shù)元素所在族的族序數(shù)等于(n1)dns(n為最外層)的電子數(shù)。歸納總結(jié)(1)周期的序號等于能層數(shù)。(2)每一周期都是從活潑堿金屬開始逐漸過渡到活潑的非金屬，最后以惰性氣體結(jié)束(第一周期除外)。(3)主族元素所在族的序數(shù)等于該元素原子的價(jià)電子數(shù)，等于最外層電子數(shù)。(4)BB族元素原子的價(jià)電子數(shù)目與族序數(shù)相同。(3)元素周期表的分區(qū)根據(jù)核外電子排布a分區(qū)b各區(qū)元素化學(xué)性質(zhì)及原子最外層電子排布特點(diǎn)分區(qū)元素分布外圍

11、電子排布元素性質(zhì)特點(diǎn)s區(qū)A、A族及He元素ns12除氫、氦外都是活潑金屬元素；通常是最外層電子參與反應(yīng)p區(qū)A族A族、0族(除氦外)ns2np16通常是最外層電子參與反應(yīng)d區(qū)B族B族、族(除鑭系、錒系外)(n1)d19ns12d軌道可以不同程度地參與化學(xué)鍵的形成ds區(qū)B族、B族(n1)d10ns12金屬元素f區(qū)鑭系、錒系(n2)f014(n1)d02ns2鑭系元素化學(xué)性質(zhì)相近，錒系元素化學(xué)性質(zhì)相近c(diǎn).若已知元素的外圍電子排布，可直接判斷該元素在周期表中的位置。如：某元素的外圍電子排布為4s24p4，由此可知，該元素位于p區(qū)，為第四周期A族元素。即最大能層為其周期數(shù)，最外層電子數(shù)為其族序數(shù)，但應(yīng)注

12、意過渡元素(副族與第族)的最大能層為其周期數(shù)，外圍電子數(shù)應(yīng)為其縱列數(shù)而不是其族序數(shù)(鑭系、錒系除外)。根據(jù)元素金屬性與非金屬性可將元素周期表分為金屬元素區(qū)和非金屬元素區(qū)(如下圖)，處于金屬與非金屬交界線(又稱梯形線)附近的非金屬元素具有一定的金屬性，又稱為半金屬或準(zhǔn)金屬，但不能叫兩性非金屬。2元素周期律(1)原子半徑影響因素變化規(guī)律元素周期表中的同周期主族元素從左到右，原子半徑逐漸減?。煌髯逶貜纳系较?，原子半徑逐漸增大。(2)電離能第一電離能：氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量，符號：I1，單位：kJmol1。規(guī)律a同周期：第一種元素的第一電離能最小，最后一

13、種元素的第一電離能最大，總體呈現(xiàn)從左至右逐漸增大的變化趨勢。b同族元素：從上至下第一電離能逐漸減小。c同種原子：逐級電離能越來越大(即I1I21.8，非金屬元素；1.7，離子鍵；”或“”、“”或“”填空：第一電離能的大?。篗g_Al；12.已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42。X元素原子的4p軌道上有3個(gè)未成對電子，Y元素原子的2p軌道上有2個(gè)未成對電子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素通常只可以形成正一價(jià)離子。請回答下列問題：(1)X元素原子基態(tài)時(shí)的電子排布式為_，該元素的符號是_。(2)Y元素原子的價(jià)電子的電子排布圖為 _ ，該元素的名稱是_。(3)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液

14、中可被金屬鋅還原為XZ3，產(chǎn)物還有ZnSO4和H2O，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。13、現(xiàn)有七種元素，其中A、B、C、D、E為短周期主族元素，F(xiàn)、G為第四周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大。請根據(jù)下列相關(guān)信息，回答問題。A元素的核外電子數(shù)和電子層數(shù)相等B元素原子的核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少1C原子的第一至第四電離能如下：I1738 kJmol1I21 451 kJmol1I37 733 kJmol1I410 540 kJmol1D原子核外所有p軌道全滿或半滿E元素的主族序數(shù)與周期數(shù)的差為4F是前四周期中電負(fù)性最小的元素G在周期表的第七列(1)已知BA5為離子化合物，寫出其電子式：_。(2)B元素基態(tài)原子中能量最高的電子，其電子云在空間有_個(gè)方向，原子軌道呈_形。(3)某同學(xué)根據(jù)上述信息，推斷C基態(tài)原子的核外電子排布圖為該同學(xué)所畫的電子排布圖違背了_。(4)G位于_族_區(qū)，該元素的核外電子排布式為_。(5)DE3中心原子的雜化方式為_，用價(jià)層電子對互斥理論推測其空間構(gòu)型為_。(6)檢驗(yàn)F元素的方法是_，請用原子結(jié)構(gòu)的知識解釋產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因：_。