1、第37讲原子结构与性质【课标要求】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。考点1原子核外电子排布原理授课提示：对应学生用书第259页1能层、能级与原子轨道之间的关系能层(n)能级最多容纳电子数序数符号符号原子轨道数各能级各能层一K1s122二L2s1282p36三M3s12183p363d510四N4s12324p364d5104f714n2n22.原子轨道的形状及能量关
2、系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。构造原理示意图：(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。如2s轨道上的电子排布图为，不能表示为。(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。如2p3的电子排布图为，不能表示为。洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。4基态原
3、子核外电子排布的表示方法表示方法举例(以S原子为例)电子排布式1s22s22p63s23p4简化电子排布式Ne3s23p4电子排布图价电子排布式3s23p45原子状态与原子光谱(1)原子的状态基态原子：处于最低能量的原子。激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，从低能级跃迁到高能级状态的原子。(2)原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。(3)基态、激发态及光谱示意图。(1)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等。()(2)2px、2py、2pz的能量相等。()(3)铁元素基态原子的核外电子排布式
4、为1s22s22p63s23p64s23d6。()(4)磷元素基态原子的电子排布图为(5)电子排布式1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理。()(6) 表示的原子能量处于最低状态。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)题组一由电子排布式(图)判断能量高低1气态电中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是()A1s22s22p63s23p21s22s22p63s23p1B1s22s22p63s23p31s22s22p63s23p2C1s22s22p63s23p41s22s22p63s23p3D.1s22s22p63s23p63d104s24p21s22s22
5、p63s23p63d104s24p1解析：np3处于半充满结构，稳定，失去一个电子吸收能量多。答案：B2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_(填序号)。 解析：、不符合能量最低原理；不符合洪特规则。答案：题组二判断未成对电子数3(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_。(2)元素Mn和O，基态原子核外未成对电子数较多的是_(填元素符号)。解析：(1)28Ni基态原子电子排布图为Ar，有2个未成对电子。(2)25Mn基态原子电子排布图为Ar，有5个未成对电子；8O基态原子电子排布图为，有2个未成对电子。答案：(1)Ar3d84s22(2)Mn题组三
6、基态原子(离子)核外电子排布4写出下列微粒的电子排布式、价层电子排布图、电子占的原子轨道数、未成对电子数，填写下表。微粒(1)N(2)Cl(3)Fe2(4)Cu(5)Se(6)Br(1)1s22s22p3 53(2)1s22s22p63s23p5(或Ne3s23p5) (3)1s22s22p63s23p63d6(或Ar3d6) (4)1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1)(5)1s22s22p63s23p63d104s24p4(或Ar3d104s24p4) (6)1s22s22p63s23p63d104s24p6(或Ar3d104s24p6)考点2原子结构与周期表
7、、元素性质的关系授课提示：对应学生用书第261页1原子结构与元素周期表(1)原子核外电子排布与周期的关系周期层数每周期第一种元素每周期最后一种元素原子序数基态原子的简化电子排布式原子序数基态原子的电子排布式二23He2s1101s22s22p6三311Ne3s1181s22s22p63s23p6四419Ar4s1361s22s22p63s23p6_3d104s24p6五537Kr5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6六655Xe6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6 (2)每族元素的
8、电子排布特点主族主族AAAAAAA排布特点ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np50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外围电子排布特点分区价层电子排布s区ns12p区ns2np16(除He外)d区(n1)d19ns12（除钯外)ds区(n1)d10ns12f区(n2)f014(n1)d02ns22.原子半径(1) (2)变化规律元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小；同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。3电离能(1)第一电离能：气态电中性基态原子
9、失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量。(2)规律同周期：第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，总体呈现增大的变化趋势。同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小。同种原子：逐级电离能越来越大(即I1I2I3)。4电负性(1)含义：用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。(2)标准：以最活泼的非金属氟的电负性为4.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体未计)。(3)变化规律金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8，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。在
10、元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐增大，同主族从上至下，元素的电负性逐渐减小。5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有些性质相似，如(1)价层电子排布式为5s25p1的元素位于第5周期A族，是s区元素。()(2)因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，故第一电离能必依次增大。()(3)某元素气态基态原子的逐级电离能分别为738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、21 703，当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X3。()(4)具有下列电子排布式的原子中，1s22s22p63s23p2、1s22s22p3、1s22s22p2、1s2
11、2s22p63s23p4，原子半径最大的是。()(5)Na、K、Rb；N、P、As；O、S、Se；Na、P、Cl，元素的电负性随原子序数增大而递增的是。()(6)具有下列价层电子排布式的原子中，3s23p1、3s23p2、3s23p3、3s23p4，第一电离能最大的是。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)题组一电离能及其应用1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的核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子2下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据(用I 1、I 2表示，单位为kJmol1
12、)。元素代号I 1I 2I 3I 4R7401 5007 70010 500(1)元素R基态原子的价层电子排布式可表示为_，该元素位于第_族。(2)R原子最外层有_个电子，其最高正价为_。(3)R元素的第一电离能比同周期相邻元素的第一电离能_。解析：由I3I2知R原子最外层有2个电子，其价层电子排布式为ns2；因ns轨道为全满状态，属于能量低的较稳定状态，故比同周期相邻元素的第一电离能大。答案：(1)ns2A(2)22(3)大题组二电负性及其应用3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14种元素的电负性：元素AlBBeCClFLiMgNNaOPSSiCl电负性1.
13、52.01.52.53.04.01.03.00.93.52.12.51.83.0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。(1)根据表中给出的数据，可推知元素的电负性具有的变化规律是_。(2)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为_。(3)判断下列物质是离子化合物还是共价化合物：ALi3N BBeCl2CAlCl3 DSiC属于离子化合物的是_(填字母，下同)；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)元素的电负性是元素的基本性质，且随着原子序数的递增呈周期性变化。(2)根据电负性
14、的递变规律：同周期从左到右电负性逐渐增大，同主族从上到下电负性逐渐减小，可知，在同周期中电负性：NaMgMgCa，最小范围应为0.91.5。(3)根据已知条件及表中数值：Li3N电负性差值为2.0，大于1.7形成离子键，为离子化合物；BeCl2、AlCl3、SiC电负性差值分别为1.5、1.5、0.7，均小于1.7，形成共价键，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，但共价化合物却不能。答案：(1)随着原子序数的递增，元素的电负性与原子半径一样呈周期性变化(2)0.91.5(3)ABCD测定各物质在熔融状态下能否导电
15、，若能导电则为离子化合物，反之则为共价化合物题组三新素材命题4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。问题1.第一电子亲和能有什么变化规律？提示：非金属性越强，易得电子，且放出能量多，故同一周期元素，从左至右，第一电子亲和能总体呈现增大趋势。问题2.N的第一电离能比相邻元素大，但是第一电子亲和能却比相邻元素小，原因是什么？提示：由于氮原子的2p轨道内的电子为半充满的稳定状态，所以氮原子不易失电子，所以第一电离能较大。氮原子也不易得电子，所以第一电子亲和能较小。授课提示：对应学生用书第263页1电子排布式(
16、1)(2019高考全国卷)Fe成为阳离子时首先失去_轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3价层电子排布式为_。(2)(2018高考全国卷)Zn原子核外电子排布式为_。(3)(2017高考全国卷)Co基态原子核外电子排布式为_。(4)(2016高考全国卷)基态Ge原子的核外电子排布式为Ar_。(5)(2016高考全国卷)镍元素基态原子的电子排布式为_。(6)(2016高考全国卷)写出基态As原子的核外电子排布式_。答案：(1)4s4f5(2)Ar3d104s2(或1s22s22p63s23p63d104s2)(3)1s22s22p63s23p63d74s2(或Ar3d74s2)(4
17、)3d104s24p2(5)1s22s22p63s23p63d84s2(或Ar3d84s2)(6)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或Ar3d104s24p3)2核外未成对电子数(1)(2020高考全国卷)基态Fe2与Fe3离子中未成对的电子数之比为_。(2)(2016高考全国卷)基态Ge原子有_个未成对电子。(3)(2016高考全国卷)镍元素基态原子的3d能级上的未成对电子数为_。答案：(1)45(2)2(3)23电子云和电子运动状态(1)(2019高考全国卷)在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是_，该元素基态原子核外M层电子的自旋状态_(填“相同”或“相反”)。
18、(2)(2018高考全国卷)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)。 (3)(2018高考全国卷)基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_形。(4)(2017高考全国卷)基态K原子中，核外电子占据的最高能层的符号是_，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为_。答案：(1)Mg相反(2)DC(3)哑铃(纺锤)(4)N球形4电离能(1)(2020高考全国卷)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。 I1(Li)I1(Na)，原因是_。I1(Be)I1(B)I1(Li)，原因是_。I1/(kJmol1)Li 520Be900B 801Na496Mg7
19、38Al578(2)(2019高考全国卷)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是_(填标号)。ANeBNeCNe DNe(3)(2017高考全国卷)元素Mn与O中，第一电离能较大的是_。(4)(2016高考全国卷)元素铜与镍的第二电离能分别为ICu1 958 kJmol1、INi1 753 kJmol1，ICuINi的原因是_。(5)(2016高考全国卷)根据元素周期律，第一电离能Ga_As(填“大于”或“小于”)。答案：(1)Na与Li同族，Na电子层数多，原子半径大，易失电子Li、Be、B同周期，核电荷数依次增加。Be为1s22s2全满稳定结构，第一电离能最大。与Li相比，B核
20、电荷数大，原子半径小，较难失去电子，第一电离能较大(2)A(3)O(4)铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子(5)小于5电负性(1)(2019高考全国卷)NH4H2PO4中，电负性最高的元素是_。(2)(2016高考全国卷)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：(1)O(2)OGeZn6原子半径或离子半径(1)(2019高考全国卷)比较离子半径：F_(填“大于”“等于”或“小于”)O2。(2)(2018高考全国卷)Li与H具有相同的电子构型，r(Li)小于r(H)，原因是_。答案：(1)小于(2)Li核电荷数较大