高中化学专题-原子结构与元素的性质

高中化学专题-原子结构与元素的性质 第一单元 原子核外电子的运动

[学习目标]

1．在必修化学的基础上,进一步认识卢瑟福和波尔的原子结构模型 2．了解核外电子的运动状态

3．了解原子结构的构造原理,知道原子核外的能级分布 4．能用电子排布式表示1~36号元素的核外电子排布

5．知道核外电子在一定条件下会发生越迁,了解其简单的应用 [课时安排] 5课时

第一课时

[学习内容] 必修2知识回顾 1．原子序数：

（1）原子序数与构成原子的粒子间的关系：

原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数 （2）原子组成的表示方法

a. 原子符号： A

z X A 质量数 z 质子数

b.原子结构示意图：

c.电子式：

（3）特殊结构微粒汇总：

无电子微粒 无中子微粒 2e-微粒

10e-微粒 18e-微粒 2．元素周期表：

（1）编排原则：把电子层数相同的元素,按原子序数递增的顺序从左到右排成横行叫周

期；

再把不同横行中最外层电子数相同的元素,按电子层数递增的顺序有上到下排成纵行,叫族。

（2）结构：各周期元素的种数 0族元素的原子序数

????????-Z

Z A Z X A

z 核外电子个

中子个质子原子核原子)()(

用表示；主族用 A 表示；副族用 B 表示。

8、9、10纵行

零族是第 18 纵行

阿拉伯数字： 1 2 3 4 5 6 7 8

罗马数字： I 、 II III IV V VI VII VIII （3）元素周期表与原子结构的关系：

①周期序数＝电子层数②主族序数＝原子最外层电子数＝元素最高正化合价数

（4）元素族的别称：①第ⅠA族：碱金属第ⅠIA族：碱土金属②第ⅦA 族：卤族元素

③第0族：稀有气体元素

3．有关概念：

（1）质量数（ A ）＝质子数（Z）＋中子数（N）

（2）元素：具有相同质子数（核电荷数）的同一类原子的总称。

（3）核素：具有一定数目的质子和一定数目中子的一种原子。

（4）同位素：质子数相同而中子数不同不同的同一元素的不同原子,互称同位素。

（5）同位素的性质：①同位素的化学性质几乎完全相同②在天然存在的某种元素里, 无论是游离态还是化合态,各种元素所占的百分比是不变的。

（6）元素的相对原子质量：

a．某种核素的相对原子质量

b．素的相对原子质量

A=A1×a1%+A2×a2%+……

A1、A2……为核素的相对原子质量

a1%、a2%……为核素的原子百分数或核素原子的物质的量分数

4．元素周期律：

（1）含义

（2）本质：核外电子排布的周期性变化

（3）具体体现

①核外电子排布的周期性变化

②元素化合价的周期性变化

③原子半径的周期性变化

④元素金属性和非金属性的周期性变化

5．判断元素金属性或非金属性的强弱的依据

6．比较微粒半径的大小

（1）核电荷数相同的微粒,电子数越多,则半径越大

如: H+＜H＜H-; Fe ＞ Fe2+＞ Fe3+ Na+

①与He电子层结构相同的微粒: H-＞Li+＞Be2+

②与Ne电子层结构相同的微粒：O2-＞F-＞Na+＞Mg2+＞Al3+

③与Ar电子层结构相同的微粒: S2-＞Cl-＞K+＞Ca2+

（3）电子数和核电荷数都不同的微粒：

①同主族的元素,半径从上到下递增

②同周期:原子半径从左到右递减

练习：比较Ge、P、O的半径大小Ge>P>O

7．核外电子排布的规律：

①每层最多容纳电子数2n2（n表示电子层数）

②最外层电子数目不超过8个（第一层不超过2个）

③次外层电子数目不超过18个,倒数第三层电子数目不超过32个。

第二课时

[学习内容]

一、原子核外电子的运动

（一）原子核外电子的运动特点

1．原子核外电子以极高的速度、在极小的空间内作永不停止的运动。

2．核外电子的运动不遵循宏观物体所具有的运动规律（不能测出在某一时刻的位置、速度,即不能描画出它的运动轨迹）。描述核外电子运动通常采用统计的方法---电子云

*对“电子云”图的认识：

（1）电子云是人们形象虾地描述电子在原子核外空间出现的机会的多少

（2）电子云图通常是用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会的多少所得到的图形,即小黑点的疏密与电子在该区域内出现的机会大小成正比。小黑点密表示电子在该区域出现的机会多,小黑点疏表示电子在该区域出现的机会少

（二）核外电子的运动状态

1．电子层（n）1 2 3 4 5 6 7

符号 K L M N O P Q

分层依据：电子运动的能量不同、电子运动的主要区域离核的远近不同

2．原子轨道

分类： s、p、d、f

分类依据：同一电子层中电子运动的能量仍有区别,电子云的形状也不相同

（1）原子轨道形状----决定轨道的类型

s----球形

p---仿锥形

d、f轨道较复杂

（2）原子轨道的空间伸展方向----决定该种轨道类型的个数

s------1 p-----3 d-------5 f-----7

电子层原子轨道类型原子轨道数目可容纳电子数1

2

3

4

n

3．电子的自旋：原子核外电子有两种不同的自旋方式。通常“↑”和“↓”用表示

小结：

（1）原子核外电子的运动状态是由该电子所处的点子层、原子轨道（包括形状和伸展方向）、电子自旋几个方面决定

（2）从能量角度看,不同的电子层具有不同的能量（因此电子层也称为不同的能层）；

同一电子层（即同一能层）中不同形状的轨道也具有不同的能量（因此一定电子

层中具有一定形状的轨道也称为能级）,但同一能级的不同伸展方向的能级具有

相同的能量

（3）轨道能量（能级）的高低顺序

1s＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d＜4p＜5s＜4d＜5p＜6s＜4f＜5d＜6p＜7s＜5f＜6d （注意从3p开始出现能级交错现象）

[课堂检测]

1．对多电子原子的核外电子,按能量的差异将其分成不同的；各能层最多容纳的电子数为。对于同一能层里能量不同的电子,将其分成不同的；能级类型的种类数与能层数相对应；同一能层里,能级的能量按的顺序升高,即E（s）＜E（p）＜E（d）＜E（f）。

2．以下能级符号正确的是（）

A. 6s

B.2d

C.3f

D.7p

3．下列能级中轨道数为5的是（）A．s能级 B.p能级 C.d能级 D.f能级

4．比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低

（1）1s,3d (2) 3s,3p,3d (3)2p,3p,4p 5．下面是s能级p能级的原子轨道图,试回答问题：

（1）s电子的原子轨道呈形,每个s能级有个原子轨道；p电子的原子轨道呈形,每个p能级有个原子轨道。

（2）s电子原子轨道、p电子原子轨道的半径与什么因素有关？是什么关系？

第三、四课时

[学习内容]

二、原子核外电子的排布

（一）原子核外电子排布遵守的原理

1．构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循下列顺序：

1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f……

构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。

从中可以看出,不同能层的能级有交错现象,

如E(3d)＞E(4s)、E(4d)＞E(5s)、E(5d)＞E(6s)、

E(6d)＞E(7s)、E(4f)＞E(5p)、E(4f)＞E(6s)等。

构造原理是书写基态原子电子排布式的依据,

也是绘制基态原子电子排布图（即轨道表示式）

的主要依据之一。

2．能量最低原理：原子核外电子尽先占有能量最低的轨道（即优先进入能量低的能级）3．泡利不相容原理：每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋方向不同的2个电子

4．洪特规则：在能量相同轨道上的电子,将尽先分占不同轨道且自旋方向相同

5．洪特规则特例：当原子核外电子排布在能量相等的原子轨道形成全空（s0、p0、d0、f0）、半满（s1、p3、d5、f7）全满（s2、p6、d10、f14）时,原子能量、稳定。

（二）原子核外电子的表示

1．电子排布式

电子排布式的书写格式：

①元素符号；②轨道符号；③轨道顺序按电子层由里到外和s 、p、d、f的顺序；

④电子个数（右上角）如Na：1s22s22p63s1

2．轨道表示式

轨道表示式的书写格式

①元素符号；②轨道框（一个轨道一个框,能量相同的轨道连在一起）；③电子自旋状态

（用“↑”、“↓”表示）；④轨道符号（轨道框下面）

如Na：

几个名词：

1．原子实：原子核外内层电子已达到稀有气体结构的部分

2．外围电子排布式：原子电子排布式中省去原子实的剩余部分

3．价电子：主族元素的外围电子排布式,也就是主族元素的最外层电子

4．基态：最低能量状态。如处于最低能量状态的原子称为基态原子。

5．激发态：较高能量状态（相对基态而言）。如基态原子的电子吸收能量后,电子跃迁至较高能级成为激发态原子。

6．光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收（基态→激发态）和放出（基态→激发态）能量,产生不同的光谱——原子光谱（吸收光谱和发射光谱）。光是电子释放能量的重要形式。利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素。

第五课时（同步练习）

1．下列各原子或离子的电子排布式错误的是（）A．Al 1s22s22p63s23p1B．O2- 1s22s22p6

C．Na+ 1s22s22p6D．Si 1s22s22p2

2．写出下列基态原子的电子排布式和轨道表示式（）（1）N （2）Ne （3）29Cu （4）Ca

3．若某基态原子的外围电子排布为4d15s2,则下列说法正确的是（）A．该元素基态原子中共有3个电子

B．该元素原子核外有5个电子层

C．该元素原子最外层共有3个电子

D．该元素原子M能层共有8个电子

4．下列微粒的核外电子的表示方法是否正确？若不正确请说明理由并改正

（1）C

1s 2s 2p

（2）P原子外围电子轨道式

3s 3p

（3）Cr原子的外围电子排布式 3d44s1

（4）Fe2+ 1s22s22p63s23p63d44s2

5．某同学在总结“构造原理、能量最低原理、泡利原理、洪特规则”后得出了：“在同一原子里,没有运动状态完全相同的电子存在”的结论。

你认为此结论是否正确,请说明理由。

6．按照下列元素基态原子的电子排布特征判断元素,并回答问题。

A的原子中只有一个能层且只含1 个电子；B的原子3p轨道上得到1个电子后不能再容纳外来电子；C的原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其它电子的自旋方向相反；

D的原子第三能层上有8个电子,第四能层上只有1个电子；E原子的外围电子排布为3s23p6。

（1）写出由A、B、C、D中的三种元素组成的化合物的化学式（至少写出5个）：

；

（2）写出用上述元素组成的物质制得A的单质的化学方程式（至少写出2个）：

、

；

（3）检验某溶液中是否含有D+的离子,可通过______________反应来实现；

检验某溶液中是否含有B—的离子,通常所用的试是_________和_______ （4）写出E的元素符号___________,要证明太阳上是否含有E元素,可采用的方法是__ 。