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1、选修三 物质结构与性质,第1节 原子结构与性质,考纲要求: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电子排布图。 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。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,原子核外电子的排布及其表示方法 1.能层、能级与原子轨道 (1)能层。 根据多电子原子的核外电子的能量不同,将核外电子分成不同的能层,用n表示,n=1,2,3,4,n越大,该能层中的电子能量越高。原子核外的每一能层(序号为n)最多可
2、容纳的电子数为2n2。 (2)能级。 多电子原子中,同一能层的电子,能量也可能不同,还可以把它们分成能级;同一能层里,能级的能量按s、p、d、f的顺序升高。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,(3)原子轨道的形状和能量高低。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,2.原子核外电子排布规律 (1)能量最低原理: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。 构造原理即基态原子核外电子进入原子轨道的顺序。示意图如下:,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,(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
3、电子总是优先单独占据一个轨道,且自旋状态相同。 洪特规则的特例: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、f 0)状态时,体系的能量最低。如24Cr的基态原子电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1,而不是1s22s22p63s23p63d44s2。,3.原子结构示意图:11Na的原子结构示意图为 。表明原子核外各电子层上排布的电子数。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,4.电子排布式 (1)用核外电子分布的能级及各能级上的电子数来表示电子排布的式子。电子排布式中各符号、数字的意义为:(以钾原子为例) (2)电子排布式中的
4、内层电子排布可用相应的稀有气体的元素符号加方括号来表示,以简化电子排布式。例如K的电子排布式可写成Ar4s1。 (3)元素的化学性质与价电子关系密切,人们常常只表示出原子的价电子排布。如铁原子3d64s2。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,(3)原子状态与原子光谱。 原子的状态。 基态原子:处于最低能量的原子。 激发态原子:当基态原子的电子吸收能量后,电子会跃迁到较高能级,变成激发态原子。 基态、激发态及光谱示意图。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,1.核外电子的排布规律 (1)遵守三大基本原理:能量最低原理、泡利
5、原理、洪特规则。 (2)能级交错现象:核外电子的能量并不是完全按能层序数的增加而升高,不同能层的能级之间的能量高低有交错现象,如E(3d)E(4s)、E(4d)E(5s)、E(5d)E(6s)、E(6d)E(7s)、E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等。 (3)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29Cu的基态原子电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1,而不是1s22s22p63s23p63d94s2。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点一,考点二,基础梳
6、理,考点突破,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,例1(1)化学作为一门基础自然科学,在材料科学、生命科学、能源科学等诸多领域发挥着重要作用。 高温超导材料钇钡铜氧的化学式为YBaCu3O7,其中 的Cu以罕见的Cu3+形式存在。Cu在元素周期表中的位置为 ,基态Cu3+的核外电子排布式为 。 磁性材料在生活和科学技术中应用广泛。研究表明,若构成化合物的阳离子有未成对电子时,则该化合物具有磁性。下列物质适合作录音磁带磁粉原料的为 (填选项字母)。 A.V2O5 B.CrO2 C.PbO D.ZnO,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,(2)(2016河南中原名校仿真模拟联考)物质的结构决定物质
7、的性质。请回答下列涉及物质结构和性质的问题: 第二周期中,元素的第一电离能处于B与N之间的元素有 种。 某元素位于第四周期第族,其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同,则其基态原子的价层电子排布式为 。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,答案:(1)第四周期第B族 1s22s22p63s23p63d8或Ar3d8 B (2)3 3d84s2 解析:(1)据元素周期表得,铜在周期表中位于第四周期第B族;铜是29号元素,故Cu3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d8或Ar3d8。+4价Cr核外有未成对电子,故有磁性。 (2)同一周期元素中,元素的第一电离能随着原
8、子序数的增大而呈增大趋势,但第A族、第A族元素第一电离能大于相邻元素,根据电离能的变化规律,第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有Be、C、O三种元素。元素位于第四周期第族,其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同,基态碳原子的电子排布式为1s22s22p2,未成对电子数为2,则该元素为Ni,其基态原子的价层电子排布式为3d84s2。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,易错警示 (1)出现d轨道时,虽然电子排布按ns、(n-1)d、np的顺序填充,但书写核外电子排布式时,仍把(n-1)d放在ns前,如Ti:1s22s22p63s23p63d24s2正确,Ti:1s22s22p
9、63s23p64s23d2错误。 (2)基态原子失电子生成金属阳离子时,应先失去最外层上的电子,如铁原子核外电子排布式为Ar3d64s2,失电子变为Fe2+,失去的不是能量高的3d能级上的电子,而是能量低的4s能级上的电子。所以Fe2+的基态核外电子排布式正确的为Ar3d6,其他Ar3d44s2、Ar3d54s1均错误。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,跟踪训练 1.下列各组表述中,两个原子不属于同种元素原子的是( ) A.3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p2的原子 B.2p能级无空轨道,且有一个未成对电子的基态原子和最外层电子排布式为2s22p5
10、的原子 C.M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 的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子,答案,解析,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,2.(1)(2017河南豫南九校质检)基态14C原子的核外存在 对自旋状态相反的电子,硅原子的电子排布式为 。 (2)(2017河北衡水中学模拟)基态Si原子中,电子占据的最高能层具有的原子轨道数为 ,1 mol氮气分子中键和键的物质的量之比为 ;基态钛原子的价电子排布式为 。 (3)(2017黑龙江实验中学模拟)基态Fe2+的电子排布式为 。 (4)(2017山西绛
11、州模拟)Fe2+的价层电子排布图(或轨道表示式)是 ,Cu原子的电子排布式是 。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,答案 (1)2 1s22s22p63s23p2或Ne3s23p2 (2)9 12 3d24s2 (3)1s22s22p63s23p63d6或Ar3d6,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,解析 (1)14C的电子排布式为1s22s22p2,两个s轨道上分别有2个自旋状态相反的电子,根据洪特规则,另两个p电子分占两个2p轨道且电子自旋状态相同;硅原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2或Ne3s23p2;(2)硅原子的质子数为14,根据电子排布式,其最高能层为M层,具有的
12、原子轨道数为9;每个氮气分子中有1个键和2个键,N2中键和键的物质的量之比为12;Ti是22号元素,其价电子包括M层d能级与N层s能级上的电子;(3)基态Fe2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或Ar3d6;(4)铁的原子序数是26,根据核外电子排布规律知,亚铁离子的价层电子排布图(或轨道表示式)是 铜的原子序数是29,则铜的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,原子结构与元素周期律 1.原子结构与元素周期表的关系,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,提醒:能层数=电子层数=周期序数 价电子数=主族
13、序数,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,2.元素周期表的分区 (1)根据核外电子排布分区。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,3.电离能 (1)含义: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吸收的能量叫做第一电离能。 常用符号I1表示,单位为kJmol-1。 (2)电离能的递变规律。 同一元素:I1I2I3 同周期元素,自左而右,元素的第一电离能在总体上呈现逐渐增大的趋势,表明元素原子越来越难失去电子。 同主族元素,自上而下,元素的第一电离能逐渐减小,表明元素原子越来越易失去电子。 元素第一电离能变化的反常情况:第A族和第A族元素的第一电
14、离能分别比同周期相邻元素的第一电离能都大。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,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能力的大小。电负性越大的原子,对键合电子的吸引力越大。 (2)元素电负性的变化规律。 除稀有气体外,同周期元素,自左而右,元素的电负性逐渐增大;同主族元素,自上而下,元素的电负性逐渐减小。 (3)判断元素电负性大小的标准。 以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准。电负性没有单位,且均为正值。在元素周期表中氟的电负性数值最大,铯的电负性数值最小,为0.7(放射性元素除外)。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,5.对角线规则 在元素周期表中,某
15、些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的。如右图所示。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,自主巩固 (1)根据前四周期元素原子核外电子排布特点,回答下列问题: 外围电子层有2个未成对电子的有C、Si、Ge、O、S、Se、Ti、Ni;有3个未成对电子的有N、P、As、V、Co。 未成对电子数与周期数相等的元素有H、C、O、P、Fe。 (2)根据4s24p4回答问题: 该元素位于p区,为第四周期A族,是硒元素(填名称)。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,(3)第四周期中,未成对电子数最多的元素是铬(填名称)。 它位于B族。 核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1或A
16、r3d54s1。 它有4个能层,7个能级,24种运动状态不同的电子。 价电子排布式为3d5 4s1,价电子排布图为,属于d区。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,2.电负性的应用,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,例2新型储氢材料是开发利用氢能的重要研究方向。 (1)Ti(BH4)3是一种储氢材料,可由TiCl4与LiBH4反应制得。基态氯原子中,电子占据的最高能层符号为 ,该能层具有的原子轨道数为 。Li、B、H三种元素的电负性由小到大的排列顺序为 。 金属氢化物是具有良好发展前景的储氢材料。 LiH中,离子半径:Li+ (填“”“=”或“”
