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1、选考部分,选修3 物质结构与性质,第1节 原子结构与元素的性质,-4-,考纲要求:1.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,并能用以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。,-5-,基础梳理,考点突破,原子结构,1.能层、能级和最多容纳电子数之间的关系,-6-,基础梳理,考点突破,-7-,基础梳理,考点突破,2.原子轨道的形状和能量关系,-8-,基础梳理,考点突破,3.原子核外电
2、子排布规律 (1)能量最低原则: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。 基态原子核外电子进入原子轨道的顺序。示意图如下:,-9-,基础梳理,考点突破,(2)泡利不相容原理:一个原子轨道里最多容纳2个电子,并且这两个电子的自旋方向必须相反。 (3)洪特规则:对于基态原子,电子在能量相同的轨道上排布时,将尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同。 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,体系的能量较低,原子较稳定。如 24Cr的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,而
3、不是1s22s22p63s23p63d44s2。,-10-,基础梳理,考点突破,4.基态原子核外电子排布的表示方法,-11-,基础梳理,考点突破,5.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,从基态跃迁到激发状态的原子。 (2)原子光谱:不同元素的原子发生电子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。,-12-,基础梳理,考点突破,自主巩固 判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)p能级能量一定比s能级的能量高 ( )
4、(2)铁元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6( ) (3)Cr的基态原子的简化电子排布式为Ar3d44s2 ( ) (4)基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)E(2s)E(2px)E(2py) E(2pz) ( ) (5)电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了能量最低原则( ) (6)磷元素基态原子的轨道表示式为 ( ) (7)2p和3p轨道形状均为哑铃形,能量也相等 ( ),-13-,基础梳理,考点突破,考查角度一 原子核外电子排布规律 基态原子核外电子排布原则,-14-,基础梳理,考点突破,例1(1)(2014江苏高考)Cu+基态核外
5、电子排布式为Ar3d10(或1s22s22p63s23p63d10)。 (2)(2014全国)基态Fe原子有4个未成对电子,Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。 (3)(2014安徽高考)S的基态原子核外有2个未成对电子;Si的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p2。 (4)(2014全国)Cu的价层电子轨道示意图为 。 (5)(2013全国)基态Si原子中,电子占据的最高能层符号为M,该能层具有的原子轨道数为9、电子数为4。,-15-,基础梳理,考点突破,解析:(1)Cu为29号元素,核外电子排布式为Ar3d104s1,Cu+失去4s上面的一个电子,则
6、为Ar3d10; (2)基态铁原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,所以有4个未成对电子,失去2个4s、1个3d电子形成Fe3+,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d5; (3)硫基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,其中最外层的p轨道上有2个未成对电子,硅基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p2;,-16-,基础梳理,考点突破,-17-,基础梳理,考点突破,-18-,基础梳理,考点突破,跟踪训练 1.下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是,违反能量最低原则的是,违反洪特规则的是,违反泡利不相容原理的是。 Ca2+:
7、1s22s22p63s23p6 F-:1s22s23p6 P: Cr:1s22s22p63s23p63d44s2 Fe:1s22s22p63s23p63d64s2 Mg2+:1s22s22p6 C:,-19-,基础梳理,考点突破,2.(2015福州模拟)下列各组原子中,彼此化学性质一定相似的是(C) A.原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子 B.原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子 C.2p轨道上只有两个电子的X原子与3p轨道上只有两个电子的Y原子 D.最外层都只有一个电子的X、Y原子,答案,解析,-20-,基础梳理,考
8、点突破,考查角度二 原子核外电子排布的表示形式 基态原子核外电子排布的表示方法 (1)电子排布式 用数字在能级符号的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。 为了避免电子排布式书写过于烦琐,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:Ar4s1。,(2)轨道表示式 用 或表示原子轨道,和分别表示两种不同自旋方向的电子。每个方框或圆圈代表一个原子轨道,每个箭头代表一个电子,例如O:,-21-,基础梳理,考点突破,答案,解析,-22-,基础梳理,考点突破,归纳总结: 书写电子排布式的方法 第一步:
9、按照能量关系排出轨道; 第二步:根据各轨道数与轨道上容纳的电子数排列,并将空轨道删去; 第三步:按能层的顺序进行整理得出。 以26Fe为例: 第一步:1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p 第二步:1s22s22p63s23p64s23d64p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p 第三步:1s22s22p63s23p63d64s2,-23-,基础梳理,考点突破,跟踪训练 1.填空题 (1)(2013四川理综)S的基态原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p4。 (2)(2013福建理综)基态铜原子的核外电子排布式为1s22s22p63s
10、23p63d104s1或Ar3d104s1。 (3)(2013浙江理综)基态锗(Ge)原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s24p2。 (4)(2013全国)Ni2+的价电子轨道表示式为 。,-24-,基础梳理,考点突破,(5)(2012浙江理综)可正确表示原子轨道的是AC。 A.2s B.2d C.3px D.3f 写出基态镓(Ga)原子的电子排布式:1s22s22p63s23p63d104s24p1。 (6)(2012福建理综)基态Mn2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。,解析,-25-,基础梳理,考点突破,2.(2015山西模拟)X、Y、Z、
11、M、W是元素周期表中136号元素,且原子序数依次增大,X、Y、Z三种元素的质子数之和为21,且这三种元素的基态原子的能层相同,Y元素基态原子的2p轨道为半充满状态,元素X和Z的基态原子的核外电子均有2个单电子,M为元素周期表136号元素中电负性最小的元素,W元素基态原子的价电子构型为3d74s2。 请回答下列问题: (1)X、M的元素符号分别为C、K。,请回答下列问题: (1)X、M的元素符号分别为C、K。 (2)Y原子的基态电子排布图为 。 (3)Z原子中能量最高的能级是2p,其原子轨道呈哑铃形。,-26-,基础梳理,考点突破,(4)M离子的结构示意图为 (5)第4周期过渡元素中与W原子成单
12、电子数相等的元素是V(填写元素符号),其基态原子的简化电子排布式为Ar3d34s2。,解析,-27-,基础梳理,考点突破,原子结构与元素周期表、元素周期律,1.原子结构与元素周期表的关系,-28-,基础梳理,考点突破,注意:能层数=电子层数=周期数 主族元素价电子数=主族序数=该族元素最外层电子数 2.核外电子排布与族之间的关系 (1)主族:,(2)0族:He:1s2;其他:ns2np6 (3)过渡元素(副族和第族):(n-1)d110ns12,-29-,基础梳理,考点突破,3.元素周期表的分区与价电子排布的关系 (1)周期表的分区。,-30-,基础梳理,考点突破,(2)各区外围电子排布特点。
13、,(3)元素的分布:非金属在元素周期表中主要集中在右上角三角区内;处于非金属三角区与金属接近的边缘的元素常被称为半金属或准金属。,-31-,基础梳理,考点突破,4.电离能与电负性 (1)电离能 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最低能量。常用符号I1表示,单位为kJmol-1。 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。但有些元素(如Be、Mg、N、P等)的第一电离能比其右边相邻元素的第一电离能高些,这是因为它们的外层能级中的电子达到了全充满或半充满的稳定状态。 同主族元素:从上到下第一电离能变小。但在同一副族中,自上而下第一
14、电离变化幅度不大且不太规律。,-32-,基础梳理,考点突破,同种原子:随着电子逐个失去,阳离子所带的正电荷数越来越多,再失去电子克服的电性引力越来越大,消耗的能量越来越大,逐级电离能越来越大。 (2)电负性 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。 标准: 以氟的电负性为4.0作为标准,得出了各元素的电负性。,-33-,基础梳理,考点突破,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某些性质相似,如:,-34-,基础梳理,考点突破,自主巩固 现有四种元素的基态原子的电子排布式: 1s22s22p63s23p4 1s22
15、s22p63s23p3 1s22s22p3 1s22s22p5 则下列有关比较中正确的是(A) A.第一电离能: B.原子半径: C.电负性: D.最高正化合价:=,-35-,基础梳理,考点突破,考查角度一 原子结构与元素周期表 (1)核外电子排布与周期的划分 一个能级组最多所能容纳的电子数等于一个周期所包含的元素种类数,因此元素周期表中7个周期分别对应7个能级组,7个周期对应的元素种数分别为2、8、8、18、18、32、32。周期与主量子数n相关,最外层电子的主量子数为n时,该原子所属元素属第n周期。 (2)核外电子排布与族的划分 价电子与外围电子排布 与化学反应有密切联系的电子,称为价电子。价电子一般是最外层原子轨道上的电子,部分元素涉及次外层及倒数第三层上的电子,故将价电子层排布称为外围电子层排布。,-36-,基础梳理,考点突破,核外电子排布与族的划分 族的划分与原子的价电子数目和价电子排布密切相关。 一般说,同族元素的价电子数目相同。主族元素价电子全部排在最外层的ns和np轨道上,主族元素族序数等于最外层电子数(价电子数)。稀有气体除氦元素外,最外层电子排布均为ns2np6。 过渡元素中,BB族,价电子数目仍与族序数相同,价电子排布为(n-1)d68ns2的为族。B与B族则是按ns轨道
