1、专题十二 物质结构与性质(选修3)第39讲 原子结构与元素的性质考 纲 展 示KAOGANGZHANSHI1.了解原子核外电子的排布原理及能级分布，能用电子排布式表示常见元素(136号)原子核外电子、价电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。2.了解元素电离能的含义，并能用其来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。考点 原子核外电子的排布规律1电子层、能级与原子轨道(1)电子层(n)：在多电子原子中，核外电子的 1 _是不同的，按照电子的 2 _差异将其分成不同电子层。通常用K、L、M、N表示，能量依
2、次升高。能量能量(2)能级：同一电子层里的电子的 3 _也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用 4 _等表示，同一电子层里，各能级的能量按 5 _的顺序升高，即：6 。第一电子层(K)，只有 7 _一种能级；第二电子层(L)，有 8 两种能级，第三电子层(M)，有 9 _三种能级。能量s、p、d、fs、p、d、fE(s)E(p)E(d)E(f)ss、ps、p、d(3)电子层、能级、原子轨道和容纳电子数之间的关系电子层(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电子层一K1s122二L2s1282p36三M3s12183p363d510四N4s12324p364d5104f714n2
3、n2(4)原子轨道的形状及能量关系2.基态原子核外电子的排布规律(1)基态原子核外电子排布三原则洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(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。(2)基态原子核外电子在原子轨道上的填充顺序构造原理绝大多数元素的原子核外电子的排布遵循如图所示的排布顺序，人们把它称为构造原理。它是书写基态原子核外电子排布式的依据。(3)基态原子核外电子排布的表示方法：表示方法以硫原子为例电子排布式10 _简化电子排布式11 _电子排布图(或轨道表示式)1
4、2 价电子排布式13 _1s22s22p63s23p4Ne3s23p43s23p4提醒 当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n1)d、np顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，正确；Fe：1s22s22p63s23p64s23d6，错误。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)。3电子的跃迁与原子光谱(1)电子的跃迁：基态激发态：当基态原子的电子吸收能量后，会从 14 _跃迁到15 _，变成激发态原子。激发态基态：激发态原子的电子从 16 _跃迁到 17 _时会释放出能量
5、。低能级较高能级较高能级低能级(2)原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会 18 _或 19 _出不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。吸收释放12016全国新课标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_。22016全国新课标卷基态Ge原子的核外电子排布式为Ar_，有_个未成对电子。1s22s22p63s23p63d84s2(或Ar3d84s2)23d104s24p2232016全国新课标卷写出基态As原子的核外电子排布式_。42016江苏卷Zn2基态核外电子排布式为_。52016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
6、Y基态原子的核外电子排布式为_。1s22s22p63s23p63d104s24p3(或Ar3d104s24p3)1s22s22p63s23p63d10(或Ar3d10)1s22s22p63s23p5(或Ne3s23p5)62016上海卷氯原子核外电子能量最高的电子亚层是_。72016四川卷M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z是一种过渡元素。M基态原子L层中p轨道电子数是s电子的2倍，R是同周期元素中最活泼的金属元素，X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物，Z的基态原子4s和3d轨道半充满。请回答下列问题：R基态原子的电子排布式是_。3p1s22s22p63s1(或Ne
7、3s1)题组一 核外电子排布的规律及应用12017云南昆明模拟下列各组表述中，两个原子不属于同种元素原子的是()A3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子的排布式为1s22s22p63s23p2的原子B2p能级无空轨道，且有一个未成对电子的基态原子和原子的最外层电子排布式为2s22p5的原子C CM层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2的原子D最外层电子数是核外电子总数1/5的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子解析：A项，3p能级上有一个空轨道的基态原子，按洪特规则可得其3p轨道上只能有两个电子，所以两个原子是同种元素的原子；B项，2p能级无
8、空轨道，且有一个未成对电子的基态原子，它的2p能级上只能是5个电子，所以两个原子是同种元素的原子；C项，M层全充满而N层为4s2的原子，其M层应为18个电子，而后者的M层上只有8个电子，所以两个原子不是同种元素的原子；D项，最外层电子数是核外电子总数1/5的原子中，最外层电子数要小于或等于8个电子，且电子总数为5的倍数，所以可得该原子可能的原子序数为5、10、15、20、25、30、35、40，其中满足最外层电子数是核外电子总数的1/5且符合核外电子排布规则的只能是35号元素，该元素原子的外围电子排布式为4s24p5，所以两个原子是同种元素的原子。2下列说法错误的是()Ans电子的能量不一定高
9、于(n1)p电子的能量B6C的电子排布式1s22s22p2x违反了洪特规则C21Sc的电子排布式1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理D22Ti电子排布式1s22s22p63s23p10违反了泡利原理A 解析：A项，各能级能量的大小顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s，ns电子的能量一定高于(n1)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个电子应以自旋状态相同的方式分布在两个不同的2p轨道上，故违反了洪特规则；C项，根据轨道能量高低顺序可知E4sE3d，对于21Sc原子来说，最后3个电子应先排满4s轨道，再排3d轨道，应为1s22s22
10、p63s23p63d14s2，故违反了能量最低原理；D项，对于22Ti原子来说，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。题组二 正确使用表示原子、离子、分子组成的化学用语3按要求填空：(1)质量数为37的氯原子符号为_。(2)S2的结构示意图_。(3)氮原子的电子式_，N2的电子式_，NH4 的电子式_。(4)磷原子的核外电子排布式_，价电子排布式_，价电子排布图_。(5)按要求用三种化学用语表示基态铁原子和三价铁离子。FeFe3原子(或离子)结构示意图电子排布式电子排布图答案：(1)3717Cl(2)(4)1s22s22p63s23p3 3s23p3(5
11、)FeFe3原子(或离子)结构示意图电子排布式Ar3d64s2Ar3d5电子排布图反思归纳(1)在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：(违反能量最低原理)(违反泡利不相容原理)(违反洪特规则)(违反洪特规则)(2)注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、原子外围电子排布式的区别与联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：Ar3d104s1；外围电子排布式：3d104s1。4A、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
12、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_。C或OClKFe1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2(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元素原子的最外层电子排布式为nsnnpn1，则n_；原子中能量最高的是_电子。Cu1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s122p解析：(1)A元素基态原子的次外层有2个电子，故次外层为K层，A元素有2个电子层，由题意可写出其
13、电子排布图为，则该元素核外有6个电子，为碳元素，其元素符号为C，另外氧原子同样也符合要求，其电子排布图为，其元素符号为O。(2)B、C的电子层结构都与Ar相同，即核外都有18个电子，则B为17号元素Cl，C为19号元素K。(3)D元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成3价离子，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，即为26号元素铁。(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原子的最外层电子排布式为2s22p3，由此可知F
14、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2p能级能量最高。知识归纳核外电子排布的表示方法表示方法含义举例原子或离子结构示意图表示核外电子分层排布和核内质子数Na：Na：电子式表示原子最外层电子数目Cl核外电子排布式表示每个能级上排布的电子数S：1s22s22p63s23p4或Ne3s23p4S2：1s22s22p63s23p6电子排布图(轨道表示式)表示每个原子轨道中电子的运动状态O：价电子排布式或排布图表示价电子的排布S：3s23p4Fe：3d64s2考点 原子结构、元素周期表与元素性质的关系1原子结构与元素在周期表中的位置关系(1)原子结构与元素周期表的关系23He
15、2s1101s22s22p6113Ne3s1181s22s22p63s23p6419Ar4s1361s22s22p63s23p63d104s24p6五537Kr5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6六655Xe6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6(2)各族元素的价电子排布特点主族：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
16、的分区与价电子排布的关系元素周期表的分区：各区外围电子排布特点：各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点分区元素分布外围电子排布元素性质特点s区A族、A族ns12除氢外都是活泼金属元素；通常是最外层电子参与反应p区A族A族、0族ns2np16(He除外)通常是最外层电子参与反应d区B族B族、族(除镧系、锕系外)(n1)d19ns12(除钯外)d轨道可以不同程度地参与化学键的形成ds区B族、B族(n1)d10ns12金属元素f区镧系、锕系(n2)f014(n1)d02ns2镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近2原子半径(1)影响因素能层数：能层数越多，原子半径 16 核电荷数：核电荷数越大
17、，原子半径 17 (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18 _；同主族元素从上到下，原子半径逐渐19 。越大越小减小增大3电离能(1)含义第一电离能：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 20 _，符号 21 _，单位22 _。最低能量I1kJ mol1(2)规律同周期：第一种元素的第一电离能 23 _，最后一种元素的第一电离能24_，总体呈现25_的变化趋势。同族元素：从上至下第一电离能 26 _。同种原子：逐级电离能越来越27_(即I1I2INi的原因是_。铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子22016全国新课标卷光催化还原
18、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_。OGeZn32016全国新课标卷根据元素周期律，原子半径Ga_As，第一电离能Ga_As(填“大于”或“小于”)。大于小于42016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)。52016上海卷H、C、N、O、Na的原子半径从小到大的顺序为_。ArHONCNa62016四川卷M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z是一种过渡元素。M基态原子L层中p轨道电子数是s电子的2倍，R是同周期元素中最活泼的金属元素，X
19、和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物，Z的基态原子4s和3d轨道半充满。则X和Y中电负性较大的是_(填元素符号)。Cl题组一 电离能及其应用12017云南曲靖模拟已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJmol1。请根据表中所列数据判断，下列说法错误的是()D 元素I1I2I3I4X5004 6006 9009 500Y5801 8202 75011 600A.元素X的常见化合价是1价B元素Y是第A族元素C元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XClD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，A、C均正确；Y中I4I3，Y易呈3价，应
20、在第A族，B正确；若Y处于第三周期，则Y为铝元素，Al不与冷水反应，D错误。2下列关于元素第一电离能的说法不正确的是()A钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，故钾的活泼性强于钠B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C最外层电子排布为ns2np6(当只有K层时为1s2)的原子，第一电离能较大D对于同一元素而言，原子的电离能I1I2O、MgAl，B项错误；所述元素为零族元素，其性质稳定，第一电离能都较大，C项正确。题组二 电负性及其应用3电负性的大小也可以作为判断元素金属性和非金属性强弱的尺度。下列关于电负性的变化规律正确的是()A同周期从左到右，元素的电负性逐渐变
21、大B同主族从上到下，元素的电负性逐渐变大C电负性越大，金属性越强D电负性越小，非金属性越强A 解析：利用同周期从左到右元素电负性逐渐增大，同主族从上到下元素电负性逐渐减小的规律来判断。电负性越大，金属性越弱，非金属性越强。题组三 原子结构与元素性质的综合应用42017甘肃天水模拟现有三种元素的基态原子的电子排布式如下：1s22s22p63s23p4；1s22s22p63s23p3；1s22s22p5。则下列有关比较中正确的是()A最高正化合价：B原子半径：C电负性：D第一电离能：D 解析：根据核外电子排布可知是S，是P，是F。F无最高正价，A错误；同周期自左向右原子半径逐渐减小，同主族自上而下
22、原子半径逐渐增大，则原子半径：，B错误；非金属性越强，电负性越大，则电负性：，C错误；非金属性越强第一电离能越大，但P的3p轨道上的电子处于半充满状态，稳定性强，第一电离能强于S，则第一电离能：，D正确。5根据信息回答下列问题：A第一电离能(I1)是指气态原子X(g)处于基态时，失去一个电子成为气态阳离子X(g)所需的最低能量。下图是部分元素原子的第一电离能(I1)随原子序数变化的曲线图(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。B不同元素的原子在分子内吸引键合电子的能力大小可用数值表示，该数值称为电负性。一般认为：如果两个成键原子间的电负性差值大于1.7，原子之间通常形成离子键；如果两个成键原
23、子间的电负性差值小于1.7，通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值：元素符号LiBeBCOFNaAlSiPSCl电负性值 1.0 1.5 2.0 2.5 3.5 4.0 0.9 1.5 1.8 2.1 2.5 3.0(1)认真分析信息A图中同周期元素第一电离能的变化规律，推断第三周期NaAr这几种元素中，Al的第一电离能的大小范围为_Al_(填元素符号)。(2)从信息A的图中分析可知，同一主族元素原子的第一电离能(I1)的变化规律是_。(3)信息A的图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是_周期_族。(4)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_性，其中
24、Be(OH)2显示这种性质的离子方程式是_。(5)通过分析电负性值的变化规律，确定Mg元素的电负性值的最小范围_。(6)请归纳元素的电负性和金属性、非金属性的关系是_。(7)从电负性角度，判断AlCl3是离子化合物还是共价化合物，说出理由并写出判断的方法_。答案：(1)Na Mg(2)从上到下依次减小(3)第五 第A(4)两 Be(OH)22H=Be22H2O、Be(OH)22OH=BeO22 2H2O(5)0.91.5(6)非金属性越强，电负性越大；金属性越强，电负性越小(7)Al元素和Cl元素的电负性差值为1.51.7，所以形成共价键，为共价化合物，将氯化铝加热到熔融态，进行导电性实验，如
25、果不导电，说明是共价化合物解析：(1)由信息所给的图像可以看出，同周期的A族元素的第一电离能最小，而第A族元素的第一电离能小于A族元素的第一电离能，故NaAlMg。(2)从图中可看出同主族元素的第一电离能从上到下逐渐减小。(3)根据第一电离能的递变规律可以看出，图中所给元素中Rb的第一电离能最小，其在周期表中的位置为第五周期第A族。(4)根据对角线规则，Al(OH)3与Be(OH)2的性质相似，Be(OH)2应具有两性，根据Al(OH)3NaOH=NaAl(OH)4，Al(OH)33HCl=AlCl33H2O可以类似地写出Be(OH)2与酸、碱反应的离子方程式。(5)根据电负性的递变规律：同周
26、期元素，从左到右电负性逐渐增大，同主族元素，从上到下电负性逐渐减小可知，在同周期中电负性NaMgAl，BeMgCa，最小范围应为0.91.5。(6)因电负性可以用来衡量原子吸引键合电子能力的大小，所以电负性越大，原子吸引键合电子的能力越强，非金属性越强，反之金属性越强。(7)AlCl3中Al与Cl的电负性差值为1.5，根据信息，电负性差值若小于1.7，则形成共价键，所以AlCl3为共价化合物。离子化合物在熔融状态下以离子形式存在，可以导电，但共价化合物不能导电。知识归纳 原子结构和元素性质呈周期性变化的规律项目同周期(从左右)同主族(从上下)原子核外电子排布电子层数相同，最外层电子数逐渐增多，
27、17(第一周期12)最外层电子数相同，电子层数递增原子半径逐渐减小(0族除外)逐渐增大元素主要化合价最高正价由17，最低负价由41最高正价主族序数(O、F除外)，非金属最低负价主族序数8原子得、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元素的第一电离能第一电离能呈增大的趋势第一电离能逐渐减小元素的电负性电负性逐渐增大电负性逐渐减小元素金属性、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，非金属性逐渐减弱单质氧化性、还原性氧化性逐渐增强，还原性逐渐减弱氧化性逐渐减弱，还原性逐渐增强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气态氢化物的稳定性生成由难到易，稳定性逐渐增强生成由易到难，稳定性逐渐减弱谢谢观看！