第1課原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì),一、核外電子排布,K、L、M、N,1,紡錘,5,7,最低,2,不同,1,相同,二、元素性質(zhì)的遞變,最外層電子數(shù),核外電子層數(shù),由大到小,由小到大,增大趨勢,逐漸減小,由小到大,由大到小,一、原子核外電子排布及表示方法1.(2015徐州高二檢測)下列各組表述中,兩個微粒不屬于同種元素原子的是()A.3p有一個空軌道的基態(tài)原子和核外電子的排布式為1s22s22p63s23p2的原子B.2p無空軌道,且有一個未成對電子的基態(tài)原子和原子的最外層電子排布式為2s22p5的原子,C.M層全充滿而N層為4s2的原子和核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s2的原子D.最外層電子數(shù)是核外電子總數(shù)的1/5的原子和最外層電子排布式為4s24p5的原子,【解析】選C。A中3p有一個空軌道,根據(jù)洪特規(guī)則只能為,又根據(jù)能量最低原理,能量低于3p的軌道均已充滿,即其與電子排布式為1s22s22p63s23p2的原子為同種元素;B中2p有一個未成對電子但無空軌道,即為,其排布式為1s22s22p5,也為同種元素;C中M層有s、p、d三個不同類型的軌道,全充滿應(yīng)為3s23p63d10與3s23p64s2非同種元素;D中最外層電子排布式為4s24p5,其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p5,最外層電子數(shù)為7,核外電子總數(shù)為35,故也為同種元素。,2.(雙選)(2015洛陽高二檢測)下列敘述不正確的是()A.甲烷的電子式B.氟化鈉的電子式C.硫離子的核外電子排布式1s22s22p63s23p4D.碳-12原子,【解析】選B、C。B項氟化鈉的電子式應(yīng)為;C項中,1s22s22p63s23p4應(yīng)是硫原子的核外電子排布式,硫離子比硫原子多兩個電子,所以硫離子的核外電子排布式應(yīng)是1s22s22p63s23p6。,3.有A、B、C、D四種短周期主族元素,它們的原子序數(shù)依次增大,其中A元素原子核外電子僅有一種原子軌道,也是宇宙中最豐富的元素,B元素原子的核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少1,C為金屬元素且原子核外p電子數(shù)和s電子數(shù)相等;D元素的原子核外所有p軌道全滿或半滿。,(1)寫出四種元素的元素符號:A;B;C;D。(2)寫出C、D兩種元素基態(tài)原子的軌道表示式:C;D。(3)寫出B、C兩種元素單質(zhì)在一定條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式:。(4)寫出B元素單質(zhì)和氫化物的電子式,單質(zhì),氫化物。,【解析】A元素原子核外電子僅有一種原子軌道,氫、氦都符合,在宇宙中很豐富說明是氫元素,B元素原子的核外p電子數(shù)比s電子數(shù)小1應(yīng)為1s22s22p3,為氮元素,C為金屬元素,且原子核外p電子數(shù)和s電子數(shù)相等,應(yīng)為1s22s22p63s2,是鎂元素。D元素的原子核外所有p軌道全滿或半滿,說明為1s22s22p63s23p3,應(yīng)為磷元素。,答案:(1)HNMgP,【名師點撥】核外電子排布的原則及表示方法1.原子核外電子排布原理:(1)能量最低原理:電子先占據(jù)能量低的軌道,再依次進入能量高的軌道。(2)泡利不相容原理:每個軌道最多只能容納兩個自旋狀態(tài)不同的電子。,(3)洪特規(guī)則:在能量相同的軌道上排布時,電子盡可能分占不同的軌道,且自旋狀態(tài)相同。洪特規(guī)則的特例:在等價軌道的全充滿(p6、d10、f14)、半充滿(p3、d5、f7)、全空時(p0、d0、f0)的狀態(tài),具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性。如24Cr:Ar3d54s1、29Cu:Ar3d104s1。,2.核外電子排布的表示方法:(1)原子結(jié)構(gòu)示意圖:可表示核外電子的分層排布和核內(nèi)質(zhì)子數(shù),如。(2)電子式:可表示原子最外層電子數(shù)目,如(3)原子符號:側(cè)重表示原子核的組成,它告訴人們該原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)和質(zhì)量數(shù),并推及中子數(shù)和核外電子數(shù),如,(4)電子排布式。用數(shù)字在原子軌道符號右上角標(biāo)明該原子軌道上排布的電子數(shù),這就是電子排布式。例如:K:1s22s22p63s23p64s1。,簡化電子排布式:為了避免電子排布式書寫過于繁瑣,把內(nèi)層電子達到稀有氣體元素原子結(jié)構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體的元素符號外加方括號表示。例如:K:Ar4s1。外圍電子排布式:僅將外圍電子排布表示出來的式子,如29Cu:3d104s1。,(5)軌道表示式:用方框表示一個原子軌道,每個箭頭代表一個電子,如氮原子的軌道表示式為。說明:到目前為止,我們學(xué)過的表示原子結(jié)構(gòu)的化學(xué)用語有多種,它們各有不同的側(cè)重。原子結(jié)構(gòu)示意圖只能表示核外電子的分層排布和原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù),如。,原子符號:如側(cè)重于表示原子核的結(jié)構(gòu),它能告訴我們該原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)以及質(zhì)量數(shù),并不能反映核外電子的排布情況。電子排布式:如氧原子的電子排布式為1s22s22p4,它能告訴我們氧原子核外的電子分為2個電子層,3種不同的原子軌道,并不能告訴我們原子核的情況,也不能告訴我們它的各個電子的運動狀態(tài)。軌道表示式,如。這個式子,對氮原子核外電子排布的情況表達得就更加詳細。,二、元素電離能和元素電負(fù)性1.(2015蘇州高二檢測)下列各元素,最易形成離子化合物的是()第3周期第一電離能最小的元素外圍電子構(gòu)型為2s22p6的原子2p軌道為半滿的元素電負(fù)性最大的元素A.B.C.D.,【解析】選D。本題考查最易形成離子化合物的元素的判斷?；顫娊饘倥c活潑的非金屬易形成離子化合物。第3周期第一電離能最小的元素是鈉,易失去電子;外圍電子構(gòu)型為2s22p6的原子是氖,化學(xué)性質(zhì)不活潑;2p軌道為半滿的元素是氮,為非金屬;電負(fù)性最大的元素是氟,非金屬性最強,故最易形成離子化合物的是鈉和氟。,2.(2015長沙高二模擬)下表是元素周期表的一部分,表中所列的字母分別代表一種化學(xué)元素。試回答下列問題:,(1)元素p為26號元素,請寫出其基態(tài)原子電子排布式。(2)h的單質(zhì)在空氣中燃燒發(fā)出耀眼的白光,請用原子結(jié)構(gòu)的知識解釋發(fā)光的原因:。,(3)o、p兩元素的部分電離能數(shù)據(jù)列于下表:,比較兩元素的I2、I3可知,氣態(tài)o2+再失去一個電子比氣態(tài)p2+再失去一個電子難。對此,你的解釋是。(4)第3周期8種元素按單質(zhì)熔點高低的順序情況如圖()所示,其主族元素中電負(fù)性最大的是(填下圖中的序號)。,(5)表中所列的某主族元素的電離能情況如圖()所示,則該元素是(填元素符號)。,【解析】(1)根據(jù)能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則可知26號元素基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2。(2)h為鎂元素,Mg單質(zhì)在空氣中燃燒發(fā)出耀眼的白光,電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時,以光(子)的形式釋放能量。,(3)o元素為Mn,其基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2,Mn2+的基態(tài)離子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5,其3d能級為半充滿結(jié)構(gòu),相對比較穩(wěn)定,當(dāng)其失去第三個電子時比較困難,而p2+的基態(tài)離子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d6,其3d能級再失去一個電子即為半充滿結(jié)構(gòu),形成相對比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),故其失去第三個電子比較容易。,(4)第3周期8種元素分別為鈉、鎂、鋁、硅、磷、硫、氯、氬,其單質(zhì)中鈉、鎂、鋁形成金屬晶體,熔點依次升高;硅形成原子晶體;磷、硫、氯、氬形成分子晶體,且常溫下磷、硫為固體,氯氣、氬為氣體,故8種元素按單質(zhì)熔點由高到低的順序為硅、鋁、鎂、硫、磷、鈉、氯、氬,其主族元素中電負(fù)性最大的為氯。(5)由題圖可知,該元素的電離能I4遠大于I3,故為第A族元素,周期表中所列的第A族元素i屬于第3周期,應(yīng)為Al。,答案:(1)1s22s22p63s23p63d64s2(2)電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時,以光(子)的形式釋放能量(3)Mn2+的3d軌道電子排布式為半滿狀態(tài),比較穩(wěn)定(4)2(5)Al,【名師點撥】1.元素的第一電離能遞變規(guī)律及其應(yīng)用:(1)變化規(guī)律:同周期從左到右,第一電離能有逐漸增大的趨勢,稀有氣體的第一電離能最大,堿金屬的第一電離能最小;同周期元素中,當(dāng)元素原子的原子軌道為全滿、半滿、全空時較相鄰元素要大,即第A族、第A族元素的第一電離能分別大于同周期相鄰元素。如Be、N、Mg、P等。同主族從上到下,第一電離能逐漸減小。,(2)應(yīng)用。電離能是原子核外電子分層排布的實驗佐證。用來比較元素的金屬性的強弱。I1越小,金屬性越強,表示原子失電子能力越強。,2.元素的電負(fù)性遞變規(guī)律及其應(yīng)用:(1)遞變規(guī)律:隨著原子序數(shù)的遞增,元素的電負(fù)性呈周期性變化:同周期從左到右,主族元素電負(fù)性逐漸增大;同一主族從上到下,元素電負(fù)性呈現(xiàn)減小的趨勢。,(2)應(yīng)用。判斷元素類別一般大于1.8時為非金屬元素,小于1.8時為金屬元素。確定化學(xué)鍵類型兩元素電負(fù)性差值大于1.7時一般形成離子鍵,小于1.7時一般形成共價鍵。判斷元素價態(tài)正負(fù)在形成的化合物中電負(fù)性大的為負(fù)價,小的為正價。,三、元素“位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)”關(guān)系1.(2015揚州高二檢測)A、B、C、D四種元素,已知A元素是地殼中含量最多的元素;B元素為金屬元素,它的原子核外K、L層上電子數(shù)之和等于M、N層電子數(shù)之和;C元素是第3周期第一電離能最小的元素;D元素在第3周期中第一電離能最大。下列有關(guān)敘述錯誤的是(),A.四種元素A、B、C、D分別為O、Ca、Na、ArB.元素A、B、C兩兩組成的化合物可為CaO、CaO2、Na2O、Na2O2等C.元素A、C簡單離子的半徑大小關(guān)系為AC,【解析】選C。地殼中含量最多的元素為氧;由題意知B元素K層和L層電子數(shù)之和為10,則M層為8個,N層為2個,故B元素為鈣;C元素是第3周期第一電離能最小的元素,為鈉;第3周期中第一電離能最大的元素為氬,故D為氬。選項C中,A的簡單離子O2-和C的簡單離子Na+具有相同的電子層結(jié)構(gòu),根據(jù)“序大徑小”的規(guī)律知r(O2-)>r(Na+)。,2.(2015大連高二檢測)X、Y、Z為短周期元素,X原子最外層只有一個電子,Y原子的最外層電子數(shù)比內(nèi)層電子總數(shù)少4,Z的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子總數(shù)的3倍。下列有關(guān)敘述正確的是()A.Y的外圍電子排布式為3s23p5B.穩(wěn)定性:Y的氫化物>Z的氫化物C.第一電離能:YS;X可能是H,也可能是Li或Na,H2S是共價化合物。,3.(2015銀川高二檢測)X、Y、Z、W為四種短周期主族元素,其中X、Z同族,Y、Z同周期,W是短周期主族元素中原子半徑最大的,X原子最外層電子數(shù)是核外電子層數(shù)的3倍,Y的最高正價與最低負(fù)價代數(shù)和為6。下列說法正確的是()A.Y元素最高價氧化物對應(yīng)的水化物化學(xué)式為H2YO4B.原子半徑由小到大的順序為X<ZCl,B項錯;Cl比S的非金屬性強,HCl比H2S穩(wěn)定,C項錯;Na與O形成的化合物Na2O、Na2O2,陰、陽離子個數(shù)比均為12,D項正確。,4.(2015揚州高二檢測)A、B、C、D四種元素的核電荷數(shù)依次增加,它們的離子的電子層數(shù)相同且最外層電子數(shù)均為8。A原子的L層電子數(shù)與K、M層電子數(shù)之和相等,D原子的K、L層電子數(shù)之和等于電子總數(shù)的一半。回答以下問題:(1)四種元素的符號依次是A;B;C;D。它們原子半徑由大到小的順序是。,(2)試寫出A元素的原子的電子排布式:,B元素離子的電子式:,C元素離子的結(jié)構(gòu)示意圖:,D元素離子的電子排布式:。它們的離子半徑由大到小的順序為。(3)分別寫出四種元素最高價氧化物對應(yīng)水化物化學(xué)式:,分別比較酸性和堿性的強弱:。(4)寫出氣態(tài)氫化物分子式:。比較其穩(wěn)定性:,理由是。,【解析】因A原子的L層電子數(shù)與K、M層電子數(shù)之和相等,所以A的核電荷數(shù)為28=16,A為硫元素。D原子的K、L層電子數(shù)之和等于電子總數(shù)的一半,所以D原子的核電荷數(shù)是(2+8)2=20,D為鈣元素。根據(jù)核電荷數(shù)依次增大,并都形成離子,排除氬原子和磷元素,B為氯元素,C為鉀元素。,答案:(1)SClKCar(K)>r(Ca)>r(S)>r(Cl)(2)1s22s22p63s23p41s22s22p63s23p6r(S2-)>r(Cl-)>r(K+)>r(Ca2+)(3)H2SO4、HClO4、KOH、Ca(OH)2酸性:HClO4>H2SO4;堿性:KOH>Ca(OH)2(4)HCl、H2SHCl>H2S因氯的原子半徑小于硫,氯的非金屬性強,【名師點撥】,