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1、 第 1 页高中化学选修 3 物质结构与性质导学案第一章 原子结构与性质一、本章学习目标1了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(136 号) 原子核外电子的排布。2了解能量最低原理，知道基态与激发态，知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱。 3了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。 4认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值。5能说出元素电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。6从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，在抽象思维、理论分析的过程中逐步形成科学的价值观。复习总结
2、 必修中学习的原子核外电子排布规律：(1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。(2)原子核外各电子层最多容纳 2n2 个电子。(3)原于最外层电子数目不能超过 8 个(K 层为最外层时不能超过 2 个电子(4)次外层电子数目不能超过 18 个(K 层为次外层时不能超过 2 个)，倒数第三层电子数目不能超过 32 个。 说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。例如；当 M 层是最外层时，最多可排 8 个电子；当 M 层不是最外层时，最多可排 18 个电子一、能层与能级由必修的知识，我们已经知道多电子原子的核外电子的能量是不同
3、的，由内而外可以分为： 第一、二、三、四、五、六、七能层符号表示 K、 L、 M、 N、 O、 P、 Q 能量由低到高例如：钠原子有 11 个电子，分布在三个不同的能层上，第一层 2 个电子，第二层 8 个电子，第三层 1 个电子。由于原子中的电子是处在原子核的引力场中，电子总是尽可能先从内层排起，当一层充满后再填充下一层。理论研究证明，原子核外每一层所能容纳的最多电子数如下：能 层 一 二 三 四 五 六 七符 号 K L M N O P Q最多电子数 2 8 18 32 50即每层所容纳的最多电子数是：2n 2(n：能层的序数) ，但是同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级
4、(S 、P、d、F)，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。各能层上的能级是不一样的。能级的符号和所能容纳的最多电子数如下：能 层 K L M N O 能 级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 各能层电子数 2 8 18 32 50 （1 ） 每个能层中，能级符号的顺序是 ns、np、nd 、nf（2 ） 任一能层，能级数= 能层序数 第 2 页（3 ） s、p、d、f 可容纳的电子数依次是 1、3、5 、7 的两倍二、构造原理根据构造原理，只要我们知道原子序数，就可以写出几乎所有元素原子的电子排布。即电子所排的
5、能级顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s元素原子的电子排布：（136 号）氢 H 1s1钠 Na 1s22s22p63s1钾 K 1s22s22p63s23p64s1 【Ar】4s 1有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有一个电子的偏差，如：铬 24Cr Ar3d54s1 铜 29Cu Ar3d104s1课堂练习1、写出 17Cl（氯） 、 21Sc(钪)、 35Br（溴）的电子排布氯： 钪： 溴：根据构造原理只要我们知道原子序数，就可以写出元素原子的电子排布，这样的电子排布是基态原子的。三、电子云和原子轨道：(1)电子运动
6、的特点： 质量极小 运动空间极小 极高速运动。因此，电子运动来能用牛顿运动定律来描述，只能用统计的观点来描述。我们不可能像描述宏观运动物体那样，确定一定状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间如何，而只能确定它在原子核外各处出现的概率。概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。常把电子出现的概率约为 90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图成为原子轨道。S 的原子轨道是球形的，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 P 的原子轨道是纺锤形的，每个 P 能级有 3 个轨道，它们互相垂直，分别以 Px、P y、P z 为符号。P 原子轨道的平均半径也随能层序数增大而(2) 泡利原理和洪特规
7、则量子力学告诉我们：ns 能级各有一个轨道，np 能级各有 3 个轨道，nd 能级各有 5 个轨道，nf 能级各有 7 个轨道.而每个轨道里最多能容纳 2 个电子，通常称为电子对，用方向相反的箭头“”来表示。一个原子轨道里最多只能容纳 2 个电子，而且自旋方向相反，这个原理成为 泡利原理。当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则是洪特规则。 第 3 页练习写出 5、6、7 、8、9 号元素核外电子排布轨道式。思考写出 24 号、29 号元素的电子排布式，价电子排布轨道式，阅读周期表，比较有什么不同，为什么？从元素周期表中查出铜、银、金的外围电子层排
8、布。它们是否符合构造原理?洪特规则的特例：对于同一个能级，当电子排布为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的。四能量最低原理、基态、激发态、光谱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，简称能量最低原理。 处于最低能量的原子叫做基态原子。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。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量。光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一。不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。许多元素是通过原子光谱发现的。在现代化学中，常利用原子光谱上的
9、特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。阅读分析分析教材 p8 发射光谱图和吸收光谱图，认识两种光谱的特点。强化练习1.A、B、X、Y、Z 是元素周期表前四周期中的常见元素，原子序数依次增大。 A 元素可形成自然界硬度最大的单质;B 与 A 同周期，核外有三个未成对电子；X 原子的第一电离能至第四电离能分别是:I 1 =578kJ/mol，I 2= 1817kJ/mol， I3= 2745kJ/mol，I 4 =11575kJ/mol；常温常压下，Y 单质是固体，其氧化物是形成酸雨的主要物质； Z 的一种同位素的质量数为 63，中子数为34。请回答下列问题。(1)AY2是一种常用的溶剂，是 ( 填极
10、性分子或非极性分子)，分子中存在_个 键。(2)X 与 NaOH 溶液反应的离子方程式为_。超高导热绝缘耐高温纳米 XB 在绝缘材料中应用广泛，晶体与金刚石类似，属于_晶体.B 的最简单氢化物容易液化,理由是_。(3)X、氧、B 元素的电负性由大到小顺序为 _(用元素符号作答)。(4)Z 的基态原子核外电子排布式为_。元素 Z 与人体分泌物中的盐酸以及空气反应可生成超氧酸:Z 十 HCl 十 O2 = ZCI 十 HO2， HO2(超氧酸)不仅是一种弱酸而且也是一种自由基，具有极高的活性。下列说法或表示不正确的是_( 填序号)。氧化剂是 O2 HO 2在碱中不能稳定存在 氧化产物是 HO2,
11、1 molZ 参加反应有 1 mol 电子发生转移(5)已知 Z 的晶胞结构如下图所示，又知 Z 的密度为 9.00g/cm3，则晶胞边长为_ ；ZYO 4常作电镀液，其中 YO42-的空间构型是_ 。Y 原子的杂化轨道类型是 _。2.有 X、Y、Z 三种元素，原子序数依次增大，它们的原子序数之和为 43。其中，Y 原子的最外层电子数是次外层电子数的三倍。X、Y 元素的单质都是构成空气的主要成分。 第 4 页（1）基态 Z 原子的价层电子排布式为_ _；XY 3 离子的空间构型为_ 。（2）ZO（氧化物）、FeO 晶体结构类型均与 NaCl 的相同，Z 2+和 Fe2+离子半径分别为 69pm
12、 和 78pm，则熔点 ZO_FeO（填“” ）；ZO 晶体中 Z2+的配位数为_ _。（3）化合物 A 常用于检验 Z2+：在稀氨水介质中，A 与 Z2+反应可生成鲜红色沉淀，其结构如图所示：0.5mol 化合物 A 中含 键数为_ _；鲜红色沉淀中 X 与 Z2+离子间形成的是配位键，在图中标出配位键的电子给予的方向。 该结构中，Y 原子与氢原子除了形成共价键外，还存在_作用；该结构中，碳原子的杂化轨道类型有_ _。3.多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化铝、硫化镉、硫化锌薄膜电池等。第一电离能：As_Se（填“”、“” 或“”）。二氧化硒分子的空间构型为_。砷化铝晶体结构
13、与硅相似，在砷化铝晶体中，每个 Al 原子与_个 As 原子相连。（2 ）镧镍合金、铜钙合金及铈钴合金都具有相同类型的晶胞结构 XYn，它们有很强的储氢能力，其中铜钙合金的晶胞结构如图所示，试回答下列问题：在周期表中 Ca 处于周期表 _区。 铜原子的基态核外电子排布式为：_。已知镧镍合金 LaNin晶胞体积为 9.01023 cm3，储氢后形成 LaNinH4.5的合金（氢进入晶胞空隙，体积不变），则 LaNin中，n= (填数值)；氢在合金中的密度为： _。（3 ）中美科学家合作发现钙和锶在 C60上吸附很强，可以均匀地覆盖在 C60表面上，形成 M32C60，非常适于实际应用。Ca 32
14、C60上可吸附至少 92 个氢分子。有关说法正确的是_。A钙的电负性比锶的小 BC 60中碳原子杂化方式为 sp3C Ca32C60储氢是与 H2发生加成反应 D吸附相同数目氢分子时, 储氢质量分数 Ca32C60 比 Sr32C60高（1）与铜同周期、基态原子最外层电子数相同的过渡元素，其基态原子的电子排布式 。（2）右图曲线表示部分短周期元素的原子序数（按递增顺序排列）和其常见单质沸点的关系。其中 A 点表示的单质是 （填化学式）。（3）三氟化硼分子的空间构型是 ；三溴化硼、三氯化硼分子结构与三氟化硼相似，如果把 BX 键都当作单键考虑来计算键长，理论值与实测键长结果如右表。硼卤键长实测值比计算值要短得多，可能的原因是 。 第 5 页（4）海产品添加剂多聚磷酸钠是由 Na+与多聚磷酸根离子组成的，某种多聚磷酸根的结构如右图。磷原子的
