选考部分选考部分 第十三章第十三章物质结构与性质物质结构与性质 第第1讲讲 原子结构与性质原子结构与性质导导 航航 高高 考考考考 点点 突突 破破随随 堂堂 演演 练练自自 我我 诊诊 断断课课 时时 作作 业业1了解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，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。考纲解读考纲解读 本讲重点考查以下几方面的问题：1用原子结构理论分析和解决有关元素的性质问题。2书写电子排布式、轨道表示式。3用电离能等解释元素的某些性质。4运用原子核外电子跃迁等解释某些实际问题。考向分析考向分析 考点图析考点图析 基础知识梳理2构造原理与电子排布式(1)构造原理随着原子_，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。(2)电子排布式构造原理的应用根据构造原理，按照能级顺序，用能级符号_的数字表示该能级上_的式子，叫做电子排布式。例如，Na：_。3基态与激发态、光谱与光谱分析(1)基态与激发态：处于_的原子叫做基态原子，当基态原子的电子_能量后，电子会_到较高能级，基态原子变成激发态原子。(2)光谱与光谱分析光谱：不同元素的电子发生跃迁时会吸收或释放_，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或_，总称原子光谱。光谱分析：现代化学中，常利用原子光谱上的_来鉴定元素，称为_。4电子云与原子轨道(1)电子云：现代量子力学指出，不可能像描述宏观运动物体那样，确定一定状态(如1s,2s,2p)的核外电子在某个时刻处于原子核外空间何处，而只能确定它在原子核外各处_，_图看起来像一片云雾，被形象地称为电子云。(2)原子轨道概念：常把电子出现的概率为_的空间圈出来，这种电子云的轮廓图称为原子轨道。形状(3)泡利原理和洪特规则泡利原理条件：当电子在_排布时；结论：1个轨道里最多容纳_，且_相反。洪特规则条件：当电子排布在_时；结论：总是优先_，而且_相同。基态原子的核外电子在原子轨道上排布要遵循三个原则：_、_、_。二、原子结构与元素周期表1每一周期的元素数目随着周期序号的递增，金属元素数目逐渐_，非金属元素数目逐渐_。周期周期一一二二三三四四五五六六七七元素数目元素数目2_金属元素数目金属元素数目0_非金属元素数目非金属元素数目_2各区元素性质及原子外围电子排布的特点分区分区元素分布及特点元素分布及特点外围电子排布外围电子排布元素性质特点元素性质特点s区区_除氢外都是活泼的除氢外都是活泼的_元素元素p区区A族族A族、族、0族族_均是均是_d区区B族族B族、族、族族(n1)d19ns12均是均是_元素元素ds区区_均是金属元素均是金属元素f区区镧系、锕系镧系、锕系(n2)f 014(n1)d02ns2镧系、锕系元素化学镧系、锕系元素化学性质相近性质相近三、原子半径、电离能和电负性的周期性变化规律1原子半径原子半径r的大小取决于电子的_和_两个因素，电子的能层越多，则电子间的负电排斥_，使原子半径_；核电荷数越大，则核对电子的引力_，使原子半径_。2第一电离能(1)概念：_原子失去一个电子转化为_所需要的_。单位：_。(2)第一电离能的递变规律同一周期随着原子序数的增加，元素的第一电离能呈_的趋势。_的第一电离能最小，_的第一电离能最大。同一主族随着电子层数的_，元素的第一电离能逐渐_。3电负性(1)含义：用来描述不同元素的原子对_吸引力的大小。(2)递变规律同周期元素从左往右，电负性_，表明金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。同主族元素从上往下，电负性逐渐_，表明元素的金属性逐渐_，非金属性逐渐_。答案：一、1.2s2p3d4s4d4f226102核电荷数的递增右上角排布的电子数1s22s22p63s13(1)最低能量吸收跃迁(2)不同的光发射光谱特征谱线光谱分析4(1)出现的概率核外电子的概率(2)90%(3)同一原子轨道2个电子自旋方向能量相同的轨道分占不同的轨道自旋方向能量最低原理泡利原理洪特规则二、1.8818183223141530265432增多减少2.AAns1ns2金属ns2np1ns2np6非金属金属BB(n1)d10ns1(n1)d10ns2三、1.电子层数核电荷数越大增大越大越小2(1)气态电中性基态气态基态正离子最低能量kJmol1(2)递增每个周期第一种元素最后一种元素递增减小3(1)键合电子(2)逐渐变大变小增强减弱1各原子轨道的能量高低多电子原子中，电子填充原子轨道时，原子轨道能量的高低存在以下规律：(1)相同电子层上原子轨道能量的高低：nsnpndnf。(2)形状相同的原子轨道能量的高低：1s2s3sB，NO，MgAl，PS)逐渐减小逐渐减小电负性电负性逐渐增大逐渐增大逐渐减小逐渐减小4.元素在周期表的周期序数基态原子的能层数(即电子层数)。金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致，故不能根据金属活动性顺序表判断电离能的大小。不能将电负性1.8作为划分金属和非金属的绝对标准。共价化合物中，两种元素电负性差值越大，它们形成共价键的极性就越强。特别提醒特别提醒 例2下表列出前20号元素中的某些元素性质的一些数据：元素元素性质性质原子半原子半径径(1010m)1.022.270.741.430.771.100.991.860.751.17最高价最高价态态613457154最低价最低价态态2243134请回答下列问题：(1)以上10种元素中，第一电离能最小的是_(填编号)。(2)上述、三种元素中的某两种元素形成的化合物中，每一个原子都满足8电子稳定结构的物质可能是_(写分子式)。元素和形成的化合物的化学式为_，它是一种重要的结构材料，推测它应属于_晶体；元素的原子价电子排布式是_。(3)四种元素的气态氢化物的稳定性，由强到弱的顺序是_(填化学式)。(4)和两元素比较，非金属性较弱的是_(填名称)，可以验证你的结论是下列中的_(填序号)。A气态氢化物的挥发性和稳定性B单质分子中的键能C两元素的电负性D含氧酸的酸性E氢化物中XH键的键长(X代表和两元素)F两单质在自然界的存在形式解析由题意可知，10种元素是前20号元素，根据表中数据，可推出为S，为K，为O，为Al，为C，为P，为Cl，为Na，为N，为Si。(1)在同一周期中，自左至右元素的第一电离能逐渐增大；同一主族中，从上向下，元素的第一电离能逐渐减小；故在10种元素中，第一电离能最小的是K。(2)C、P、Cl中的某两种元素形成的化合物中，PCl3或CCl4分子中的每一个原子都满足8电子稳定结构；元素和形成的化合物为Si3N4，属于原子晶体；S元素的原子价电子排布式是3s23p4。(3)元素的非金属性越强，形成的气态氢化物越稳定，非金属性强弱为ClSPSi，故其氢化物稳定性为HClH2SPH3SiH4。(4)氧元素和氮元素相比，非金属性较弱的是氮元素，可通过C、E验证。答案(1)(2)PCl3、CCl4Si3N4原子3s23p4(3)HClH2SPH3SiH4(4)氮元素C、E2电离能是指气态原子或气态离子失去电子所需要的能量。从中性原子中移去第一个电子所需要的能量为第一电离能(I1)，移去第二个电子所需要的能量为第二电离能(I2)，依此类推。现有5种元素A、B、C、D、E，其中有三种金属元素，一种稀有气体元素，其I1I3分别如下表。根据表中数据判断其中的金属元素有_，稀有气体元素有_，最活泼的金属是_，显2价的金属是_。变式训练变式训练 元素元素I1/eVI2/eVI3/eVA13.023.940.0B4.331.947.8C5.747.471.8D7.715.180.3E21.641.165.2答案BCDEBD解析电离能越小，说明该原子越易失去电子，金属性越强；电离能越大，说明该原子越不易失去电子，非金属性越强。表中BCD三种元素的第一电离能相对比较小，应该属于金属；E元素的第一电离能最大，应该属于稀有气体元素；B元素的第一电离能最小，应该是所列的元素中最活泼的金属元素；D元素的第二电离能最小，且第三电离能最大，说明D元素的原子很容易失去2个电子，应该是显2价的金属元素。1下列图像表述的现象与电子的跃迁无关的是()答案A2以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是()答案D解析A、B、C三个选项只是表达出氦原子核外有2个电子，而D项能详尽地描述出电子的运动状态。3下列表达方式错误的是()ANa的电子排布图：BNa的离子结构示意图：CNa的电子排布式：1s22s22p63s1DNa的简化电子排布式：Ne3s1答案A解析解答该题应弄清核外电子排布原理及各种表示方法的不同点，Na的轨道表示式中电子违反了泡利原理。4下列各组元素按电负性大小排列正确的是()AFNO BOClFCAsPH DClSAs答案D解析本题考查电负性大小的比较。同周期中从左到右，电负性增大；同主族从上至下电负性逐渐减小。可以首先判断元素在周期表中相对位置，然后再应用规律判断。A项应为FON，B项中电负性最大为F，其次为O，第三是Cl，这是应知道的知识，因而A、B错；C项P、As同主族，电负性PAs，H的电负性一般比其他非金属元素小(也可根据氢化物价态判断)，因而电负性大小应为PAsH，C错。5下列轨道表示式能表示氧原子的最低能量状态的是()答案A解析掌握氧的核外电子排布式和原子轨道表示式就能作出正确选择。6(双选)下列原子构成的单质中既能与稀硫酸反应又能与烧碱溶液反应，且都产生H2的是()A核内无中子的原子B电子构型为3s23p1C最外层电子数等于倒数第三层上的电子数的主族元素的原子DN层上无电子，最外层上的电子数等于电子层数的原子答案BD解析此题考查元素性质与原子核外电子排布知识。A项信息说明为H，但H2与酸、碱都不发生反应；B、D两项可推断该元素是铝，符合题意；C项为镁，与烧碱溶液不反应。7短周期的两种元素A、B，其中A元素的原子最外层电子排布式为(n1)sn(n1)pn1，B元素的原子最外层电子排布式为(n1)sn(n1)pn3。试解答下列各题：(1)电子排布式中的n_；原子中能量最高的是_电子，其电子云在空间有_方向，原子轨道呈现_形。(2)元素A的名称是_；元素B的名称是_；二者形成的化合物有_种，其中分子空间构型呈三角锥形的是_(写化学式)；形成这些化合物的化学键类型是_。答案(1)23p(写np也可以)三种互相垂直的伸展纺锤(2)磷氯2PCl3共价键解析(1)根据构造原理，先填满ns能级，而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A的原子最外层电子排布式为3s23p3，元素B的原子最外层电子排布式为3s23p5，由此可知A、B分别是P、Cl两种元素；根据核外电子排布的能量最低原理，可知P、Cl原子的核外电子中的3p能级能量最高，p电子的原子轨道呈纺锤形，在空间伸展有三种互相垂直的方向。(2)磷、氯元素可以形成PCl3和PCl5两种化合物，其中P原子是中心原子，三角锥形结构需要3个配位原子，故呈三角锥形空间结构的是PCl3；PCl键都是共价键。8已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：(1)X元素原子基态时的电子排布式为_，该元素的符号是_；(2)Y元素原子的价层电子的轨道表示式为_，该元素的名称是_；(3)X与Z可形成化合物XZ3，该化合物的空间构型为_；(4)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是_；(5)比较X的氢化物与同族第二、三周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由_。答案(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3As(2)氧(3)三角锥形(4)As2O36Zn6H2SO4=2AsH36ZnSO43H2O(3)三角锥形(4)As2O36Zn6H2SO4=2AsH36ZnSO43H2O(5)稳定性：NH3PH3AsH3，因为键长越短，键能越大，化合物越稳定沸点：NH3AsH3PH3，NH3可以形成分子间氢键，沸点最高；AsH3相对分子质量比PH3大，分子间作用力大，因而AsH3的沸点比PH3高解析(1)因为X原子4p轨道上有3个未成对电子，可知其电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p3并推出其元素符号为As。(2)根据Y元素的最外层2p轨道上有2个未成对电子，Y和Z元素的原子序数之和为42339，Y可能为1s22s22p2或1s22s22p4，再根据Z可形成负一价离子，推出Y电子排布为后者，轨道表示，元素名称为氧。Z为氢。(3)X与Z形成的化合物为AsH3，其空间构型可类比同主族的氢化物NH3，为三角锥形。(4)根据电子守恒配平即可。(5)氢化物的稳定性和元素的非金属性有关，或与共价键的键长有关。键长越短，键能越大，氢化物越稳定。所以NH3PH3AsH3。沸点高低和分子间作用力有关。分子间作用力越大，沸点越高。NH3可以形成分子间氢键，沸点最高，AsH3比PH3的相对分子质量大，所以AsH3沸点高于PH3。