第一單元原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

1、第一單元原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一單元原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1理解原子的組成，理解原子序數(shù)、核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、核外電子數(shù)以及它們的相互關(guān)系。2了解原子核外電子的能級分布，能用電子排布式表示常見元素(136號)原子核外電子的排布。3了解原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。4了解元素電離能的含義，并能用以說明元素的某些性質(zhì)。5了解原子核外電子在一定條件下會(huì)發(fā)生躍遷，了解其簡單應(yīng)用。一、構(gòu)造原理能量最低原理一、構(gòu)造原理能量最低原理1原子的誕生(1)大爆炸宇宙學(xué)理論的要點(diǎn)宇宙大爆炸誕生了大量的氫、少量的氦以及極少量的鋰、氦等發(fā)生原子核的熔合反應(yīng)，分期分批地合成其他元素。(2)宇宙中的元素宇宙中最豐富的元素是氫，其次是氦，

2、地球上的元素大多數(shù)是金屬，非金屬(包括稀有氣體)僅22種。2能層與能級(1)能層多電子原子的核外電子的能量是不同的。按電子的能量差異，可將核外電子分成不同的能層。原子核外電子的每一個(gè)能層(序數(shù)為n)最多可容納的電子數(shù)為2n2。(2)能級多電子原子中，同一能層的電子，能量也不同，還可以把它們分成能級。3構(gòu)造原理隨著原子核電荷數(shù)的遞增，基態(tài)原子的核外電子按照上圖中箭頭的方向依次排布，即1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p該原理適用于絕大多數(shù)基態(tài)原子的核外電子排布。【思考思考】核外電子排布完全依照電子層順序排列嗎？核外電子排布的規(guī)律并不完全依據(jù)電子層順序，而是按能級順序進(jìn)

3、行的。4能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)光譜(1)能量最低原理原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)。(2)基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子核外電子在一定條件下會(huì)發(fā)生躍遷，躍遷過程中伴隨著能量的變化。(3)光譜光(輻射)是電子釋放能量的重要形式之一。不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光，用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱為原子光譜。利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。5電子云與原子軌道(1)電子云電子云是電子在核外空間各處出現(xiàn)概率的形象化描述。黑點(diǎn)密的地方表示電子出現(xiàn)的概率大，黑點(diǎn)疏的地方表示電子出現(xiàn)的概率小。(2)原子軌道電子云輪廓圖給出了電子在核外經(jīng)常出

4、現(xiàn)的區(qū)域。這種電子云輪廓圖稱為原子軌道。原子軌道軌道形狀軌道個(gè)數(shù)s球形1p紡錘形3(3)泡利原理和洪特規(guī)則泡利原理?xiàng)l件：當(dāng)電子在同一個(gè)軌道中排布時(shí)；結(jié)論：1個(gè)軌道里最多容納2個(gè)電子，且自旋方向相反。洪特規(guī)則條件：當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時(shí)；結(jié)論：總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相同?；鶓B(tài)原子的核外電子在原子軌道上排布要遵循三個(gè)原則：能量最低原理、泡利原理、洪特規(guī)則。二、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表、元素周期律二、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表、元素周期律1元素周期表結(jié)構(gòu)2元素周期表的分區(qū)按構(gòu)造原理最后填入電子的能級的符號可把周期表里的元素劃分為5個(gè)區(qū)，分別為s區(qū)、d區(qū)、ds、p區(qū)、f區(qū)，各區(qū)分別包括

5、A、族元素、B族元素、B、B族元素、AA族和0族元素、鑭系和錒系元素，其中s區(qū)(H除外)d區(qū)、ds區(qū)和f區(qū)的元素都為金屬。【注意注意】根據(jù)元素原子最后一個(gè)電子填充的原子軌道的所屬能級不同，將元素周期表中的元素分為5個(gè)區(qū)，并以此電子所處能級的符號作為該區(qū)的符號。元素的化學(xué)性質(zhì)主要決定于價(jià)電子，而周期表的分區(qū)主要基于元素的價(jià)電子構(gòu)型，處于同一區(qū)內(nèi)的元素價(jià)電子排布是相似的，具體情況如下表所示。分區(qū)價(jià)層電子的電子排布式s區(qū)ns12p區(qū)ns2np16d區(qū)(n1)d19ns12ds區(qū)(n1)d10ns12f區(qū)(n2)f114(n1)d02ns23.元素周期律(1)原子半徑變化規(guī)律元素周期表中的同周期主族元

6、素從左到右，原子半徑逐漸減小；同主族元素從上到下，原子半徑逐漸增大。 (2)電離能第一電離能：氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量。第一電離能越小，越易失去電子，金屬的活潑性就越強(qiáng)。規(guī)律每周期：第一個(gè)元素的第一電離能最小，最后一個(gè)元素的第一電離能最大。同族元素：從上到下第一電離能變小。同種原子：隨著電子的逐個(gè)失去，陽離子所帶的正電荷數(shù)越來越大，再失去電子需克服的電性引力越來越大，消耗的能量越來越大，逐級電離能越來越大。(3)電負(fù)性含義：用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小。電負(fù)性越大的原子，對鍵合電子的吸引力越大。標(biāo)準(zhǔn)：以氟的電負(fù)性為4.0和鋰的電負(fù)性為1

7、.0作為標(biāo)準(zhǔn)，得出了各元素的電負(fù)性。變化規(guī)律：在元素周期表中，從左到右元素的電負(fù)性逐漸增大，從上到下元素的電負(fù)性逐漸減小。應(yīng)用：判斷元素金屬性、非金屬性的強(qiáng)弱。金屬的電負(fù)性一般小于1.8，非金屬的電負(fù)性一般大于1.8，位于非金屬三角區(qū)邊界的元素的電負(fù)性則在1.8左右，它們既有金屬性，又有非金屬性。(4)對角線規(guī)則在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素的某些性質(zhì)相似，如Li 和Mg，Be和Al。 (5)元素周期律概念元素的性質(zhì)隨核電荷數(shù)遞增呈現(xiàn)周期性變化。實(shí)質(zhì)元素周期律的實(shí)質(zhì)是元素原子結(jié)構(gòu)的周期性變化必然引起元素性質(zhì)的周期性變化。 (2008年海南高考)在基態(tài)多電子原子中，關(guān)于核外電子能

8、量的敘述錯(cuò)誤的是()A最易失去的電子能量最高B電離能最小的電子能量最高Cp軌道電子能量一定高于s軌道電子能量D在離核最近區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子能量最低【導(dǎo)航導(dǎo)航】根據(jù)構(gòu)造原理，基態(tài)多電子原子中，離原子核越近的能層與能級，其能量越低，核外電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)，即能量越低的電子排布在離核越近的能層或能級中。【解析解析】原子在反應(yīng)中失去的電子應(yīng)是離核最遠(yuǎn)的外層電子，其能量最高，A正確，B項(xiàng)，電離能最小的電子離原子核最遠(yuǎn)，受原子核的吸引力最小，能量最高，B正確；處于高能層中的s軌道電子的能量要比處于較低能層中p軌道電子的能量高，C錯(cuò)誤；能量越低的電子盡量排布在離原子核越近的軌道

9、上，D正確?！敬鸢复鸢浮緾下表列出前20號元素中的某些元素性質(zhì)的一些數(shù)據(jù)：試回答下列問題： (1)以上10種元素中，第一電離能最小的是_(填編號)。(2)上述、三種元素中的某兩種元素形成的化合物中，每一個(gè)原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的物質(zhì)可能是_(寫分子式)。元素和形成的化合物的化學(xué)式為_，它是一種重要的結(jié)構(gòu)材料，推測它應(yīng)是屬于_晶體；元素的原子價(jià)電子排布式是_。(3)四種元素的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性，由強(qiáng)到弱的順序是_(填化學(xué)式)。(4)和兩元素比較，非金屬性較弱的是_(填名稱)，可以驗(yàn)證你的結(jié)論的是下列中的_(填序號)。A氣態(tài)氫化物的揮發(fā)性和穩(wěn)定性B單質(zhì)分子中的鍵能C兩元素的電負(fù)性D含氧酸的酸性E

10、氫化物中XH鍵的鍵長(X代表和兩元素)F兩單質(zhì)在自然界的存在形式【導(dǎo)航導(dǎo)航】解答該題時(shí)先據(jù)原子半徑和元素主要化合價(jià)的規(guī)律確定出十種元素，再結(jié)合元素的第一電離能和元素金屬性、非金屬性的規(guī)律做出解答?！窘馕鼋馕觥坑深}意可知，10種元素是前20號元素，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，可推出S，K，O，Al，C，P，Cl，Na，N，Si。(1)在同一周期中，自左至右元素的第一電離能逐漸增大；同一主族中，從上向下，元素的第一電離能逐漸減小；故在10種元素中，第一電離能最小的是K。(2)C、P、Cl中的某兩種元素形成的化合物中，PCl3或CCl4分子中的每一個(gè)原子都滿足8e穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；元素和形成的化合物Si3N4屬于原子晶體

11、；S元素的原子價(jià)電子排布式是3s23p4。(3)元素的非金屬性越強(qiáng)，形成的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，非金屬性強(qiáng)弱為ClSPSi，故其氫化物穩(wěn)定性為HClH2SPH3SiH4。(4)氧元素和氮元素相比，非金屬性較弱的是氮元素，可通過C、E驗(yàn)證。【答案答案】(1)(2)PCl3、CCl4Si3N4原子3s23p4(3)HClH2SPH3SiH4(4)氮元素CE(上海題)現(xiàn)有部分短周期元素的性質(zhì)或原子結(jié)構(gòu)如下表：元素編號元素性質(zhì)或原子結(jié)構(gòu)TM層上有2對成對電子X最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2倍Y常溫下單質(zhì)為雙原子分子，其氫化物水溶液呈堿性Z元素最高正價(jià)是7價(jià)(1)元素T的原子最外層共有_種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子

12、。元素X的一種同位素可測定文物年代，這種同位素的符號是_。(2)元素Y與氫元素形成一種離子YH4，寫出該微粒的電子式_(用元素符號表示)。(3)元素Z與元素T相比，非金屬性較強(qiáng)的是_(用元素符號表示)，下列表述中能證明這一事實(shí)的是_。a常溫下Z的單質(zhì)和T的單質(zhì)狀態(tài)不同bZ的氫化物比T的氫化物穩(wěn)定c一定條件下Z和T的單質(zhì)都能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)(4)探尋物質(zhì)的性質(zhì)差異性是學(xué)習(xí)的重要方法之一。T、X、Y、Z四種元素的最高價(jià)氧化物的水化物中化學(xué)性質(zhì)明顯不同于其他三種酸的是_，理由是_?！窘馕鼋馕觥?1)因T的M層上有2對成對電子，其電子排布式為1s22s22p63s23p4，因此它是硫元素，其最外層有

13、6種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子，從X的原子結(jié)構(gòu)：“最外層電子數(shù)是次外層的電子數(shù)的2倍”，且其一種同位素可測定文物年代推知X為碳元素，其同位素符號是 614C。(2)因元素Y單質(zhì)為雙原子分子，其氫化物水溶液顯堿性推出Y為氮元素，Y與H形成的YH4即NH4，其電子式為H HH H。(3)Z屬短周期元素，其最高正價(jià)為7價(jià)，則可推知Z為氯元素，它的非金屬性比硫強(qiáng)，可以通過b來證實(shí)。(4)從T、X、Y、Z四種元素的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物來看，分子式為H2SO4、H2CO3、HNO3和HClO4，顯然H2CO3的性質(zhì)與其他三種不同，因只有它是非氧化性的酸且是弱酸?！敬鸢复鸢浮?1)6 614C(2)H HH H(

14、3)Clb(4)H2CO3弱酸性或非氧化性酸1(2009年上海單科)以下表示氦原子結(jié)構(gòu)的化學(xué)用語中，對電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述最詳盡的是()A HeB.2 C1s2 D.【解析解析】A、B、C三個(gè)選項(xiàng)只是表達(dá)出氦原子核外有2個(gè)電子，而D項(xiàng)能詳盡地描述出電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)?！敬鸢复鸢浮緿2下列各電子層中不包含d能級的是()AM電子層 BN電子層CL電子層 DK電子層【解析解析】K電子層只包括s能級，L電子層包括s、p能級，M電子層包括s、p、d能級，N電子層包括s、p、d、f能級?！敬鸢复鸢浮緾D3下列關(guān)于微粒半徑的說法正確的是()A電子層數(shù)少的元素的原子半徑一定小于電子層數(shù)多的元素的原子半徑B核外電子層結(jié)

15、構(gòu)相同的單核微粒半徑相同C質(zhì)子數(shù)相同的不同單核微粒，電子數(shù)越多半徑越大D原子序數(shù)越大，原于半徑越大【解析解析】由于同周期主族元素原子半徑逐漸減小，故A族的原子半徑不一定比上一周期A族元素原子半徑大；如r(Li)r(S)r(Cl)。對于核外電子層結(jié)構(gòu)相同的單核離子和原子，半徑是不同的。質(zhì)子數(shù)相同的不同單核微粒，陰離子半徑原子半徑陽離子半徑。 隨著原子序數(shù)的增大，原子半徑不是一直增大，而是周期性變化?！敬鸢复鸢浮緾4氣態(tài)中性原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第一電離能(I1)，氣態(tài)正離子繼續(xù)失去電子所需要的最低能量依次稱為第二電離能(I2)，第三電離能(I3)下表是第三周期部分元

16、素的電離能單位：eV(電子伏特)數(shù)據(jù)。元素I1/eVI2/eVI3/eV甲5.747.471.8乙7.715.180.3丙13.023.940.0丁15.727.640.7下列說法正確的是()A甲的金屬性比乙強(qiáng) B乙的化合價(jià)為1價(jià)C丙可能為非金屬元素 D丁一定為金屬元素【解析解析】由表格可知，甲的第一電離能小于乙，表明甲比乙易失去第一個(gè)電子，故甲的金屬性比乙強(qiáng)，A正確；表格中顯示，乙失去第二個(gè)電子也較易，則乙的化合價(jià)可能為2價(jià)，選項(xiàng)B不正確；對丙而言失去電子較難，所以可能是非金屬元素，C正確；對丁而言，失電子比丙還難，而第三周期只有3種金屬元素，可知丁一定是非金屬元素，所以D不正確?！敬鸢复鸢?/p>

17、】AC5在下列空格中，填上適當(dāng)?shù)脑胤枺?1)在第三周期中，第一電離能最小的元素是_，第一電離能最大的元素是_。(2)在元素周期表中，電負(fù)性最大的元素是_，電負(fù)性最小的元素是_。(3)最活潑的金屬元素是_。(4)最活潑的氣態(tài)非金屬原子是_。(5)第二、三、四周期原子中p軌道半充滿的元素是_。(6)電負(fù)性相差最大的兩種元素是_?！窘馕鼋馕觥客芷谥袕淖蟮接?，元素的第一電離能(除A族、A族反常外)逐漸增大，同周期中金屬元素最小，稀有氣體最大，故第三周期中第一電離能最小的為Na，最大的為Ar。電負(fù)性的遞變規(guī)律：同周期從左到右逐漸增大，同主族從上到下逐漸減小，故周期表中，電負(fù)性最大的元素是氟，電負(fù)性

18、最小的為銫?！敬鸢复鸢浮?1)NaAr(2)FCs(3)Cs(4)F(5)N、P、As(6)F、Cs6(2009年安徽理綜)W、X、Y、Z是周期表前36號元素中的四種常見元素，其原子序數(shù)依次增大。W、Y的氧化物是導(dǎo)致酸雨的主要物質(zhì)，X的基態(tài)原子核外有7個(gè)原子軌道填充了電子，Z能形成紅色(或磚紅色)的Z2O和黑色的ZO兩種氧化物。(1)W位于元素周期表第_周期第_族。W的氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性比H2O(g)_(填“強(qiáng)”或“弱”)。(2)Y的基態(tài)原子核外電子排布式是_，Y的第一電離能比X的_(填“大”或“小”)。(3)Y的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的濃溶液與Z的單質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(4)已知下列數(shù)據(jù)：Fe(s)O2(g)=FeO(s)H272.0 kJmol12X(s)O2(g)=X2O3(s)H1 675.7 kJmol1X的單質(zhì)和FeO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是_?！窘馕鼋馕觥啃纬伤嵊甑闹饕镔|(zhì)是N和S的氧化物，Y的原子序數(shù)比W大，由此可推出W為氮元素，Y為硫元素；根據(jù)基態(tài)原子核外電子排布所遵循的原則，可以寫出X的電子排布式為：