高二化学原子结构与性质 (2)精选文档.ppt

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1、高二化学原子结构与性质本讲稿第一页，共七十七页基础回归基础回归1.1.能层、能级及其最多容纳电子数的关系能层、能级及其最多容纳电子数的关系本讲稿第二页，共七十七页2.2.原子轨道原子轨道 电子云轮廓图给出了电子在电子云轮廓图给出了电子在 的区域。的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。这种电子云轮廓图称为原子轨道。第第1 1电子层：只有电子层：只有s s轨道。轨道。第第2 2电子层：有电子层：有s s、p p两种轨道。两种轨道。第第3 3电子层：有电子层：有s s、p p、d d三种轨道。三种轨道。核外经常出现核外经常出现原子轨道轨道形状轨道个数sp纺锤形纺锤形球形球形1 13 3本讲稿第三页，

2、共七十七页3.3.构造原理构造原理 构造原理：多电子原子的核外电子排布遵循构造构造原理：多电子原子的核外电子排布遵循构造 原理，根据构造原理可以写出元素基态原子的电原理，根据构造原理可以写出元素基态原子的电 子排布式。子排布式。本讲稿第四页，共七十七页随着随着 的递增，基态原子的核外电子的递增，基态原子的核外电子按照上图中箭头的方向依次排布，即按照上图中箭头的方向依次排布，即1s,2s,2p,1s,2s,2p,4d,5p,4d,5p该该原理适用于绝大原理适用于绝大多数基态原子的核外电子排布。多数基态原子的核外电子排布。4.4.原子核外电子排布规律原子核外电子排布规律（1 1）能量最低原理）能量

3、最低原理 原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的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。能量处于最低状态。基态原子：基态原子：。当基态原子。当基态原子 能量后，电子会能量后，电子会 ，变成，变成 原子。原子。原子核电荷数原子核电荷数3s3s3p3p4s4s3d3d4p4p5s5s处于最低能量的原子处于最低能量的原子吸收吸收跃迁到较高能级跃迁到较高能级激发激发态态本讲稿第五页，共七十七页（2 2）泡利原理）泡利原理一个原子轨道最多容纳一个原子轨道最多容纳 个电子，而且个电子，而且相反。相反。（3 3）洪特规则）洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子当电子排布在同

4、一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先中的电子总是优先 ，而且，而且 相同。相同。2 2自旋状态自旋状态单独占据一个轨道单独占据一个轨道状态状态自旋自旋本讲稿第六页，共七十七页易错警示易错警示 洪特规则特例：能量相同的原子轨道在全满洪特规则特例：能量相同的原子轨道在全满 （如（如p p6 6、d d1010）、半满（如）、半满（如p p3 3、d d5 5）和全空（）和全空（p p0 0、d d0 0）状态时，体系的能量最低，如）状态时，体系的能量最低，如:2424CrCr的电子的电子 排布式：排布式：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d5 54

5、s4s1 1(3d(3d5 5、4s4s1 1均为半均为半 充满状态充满状态)；2929CuCu的电子排布式：的电子排布式：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 6 3d 3d10104s4s1 1（3d3d1010为为全充满状态，全充满状态，4s4s1 1为半充满状态）。为半充满状态）。本讲稿第七页，共七十七页二、元素周期表中元素及其化合物的性质递变规律二、元素周期表中元素及其化合物的性质递变规律自我诊断自我诊断2.2.现有四种元素的基态原子的电子排布式如下：现有四种元素的基态原子的电子排布式如下：1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p

6、4 4;1s 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p3 3;1s 1s2 22s2s2 22p2p3 3;1s 1s2 22s2s2 22p2p5 5。本讲稿第八页，共七十七页则下列有关比较中正确的是则下列有关比较中正确的是 （）A.A.第一电离能：第一电离能：B.B.原子半径：原子半径：C.C.电负性：电负性：D.D.最高正化合价：最高正化合价：=A本讲稿第九页，共七十七页基础回归基础回归1.1.电离能电离能 （1 1）第一电离能：气态电中性基态原子）第一电离能：气态电中性基态原子 转化为气态基态正离子所需要的最低能量。转化为气态基态正离子所需要的最低能量。（2 2）元

7、素第一电离能的意义：元素的第一电离能）元素第一电离能的意义：元素的第一电离能 可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。第一电离能数值越小，原子越易失去一个电子，第一电离能数值越小，原子越易失去一个电子，该元素的金属性越强；反之，第一电离能数值越该元素的金属性越强；反之，第一电离能数值越 大，原子越难失去一个电子。大，原子越难失去一个电子。失去一个失去一个电子电子本讲稿第十页，共七十七页（3 3）变化规律：）变化规律：同一周期从左到右元素的第一电离能呈同一周期从左到右元素的第一电离能呈 的的趋势，但某些地方出现曲折变化，如趋势，但某些地方出现曲折变化，

8、如 ,。同一族从上到下元素的第一电离能同一族从上到下元素的第一电离能 。2.2.电负性电负性（1 1）键合电子：原子中用于形成）键合电子：原子中用于形成 的电子。的电子。（2 2）电负性：用来描述不同元素的原子对）电负性：用来描述不同元素的原子对 吸引力的大小。吸引力的大小。（3 3）意义：电负性越大的原子，对键合电子的吸）意义：电负性越大的原子，对键合电子的吸 引力越大，非金属性越强。故电负引力越大，非金属性越强。故电负性的大小可用来性的大小可用来 衡量元素非金属性和金属性的大小。衡量元素非金属性和金属性的大小。增大增大BeBeB BN NO OMgMgAlAlP PS S变小变小化学键化学

9、键键合电子键合电子本讲稿第十一页，共七十七页（4 4）变化规律）变化规律同周期从同周期从 到到 元素的电负性逐渐增大。元素的电负性逐渐增大。同主族从上到下元素的电负性逐渐同主族从上到下元素的电负性逐渐 。（5 5）应用）应用判断元素的金属性和非金属性的强弱：非金属判断元素的金属性和非金属性的强弱：非金属的电负性的电负性1.8;1.8;金属的电负性金属的电负性1.8;1.8;类金属的电负性类金属的电负性在在1.81.8左右，它们既有金属性又有非金属性。左右，它们既有金属性又有非金属性。判断化学键的类型：判断化学键的类型：元素的电负性差值大于元素的电负性差值大于1.71.7，它们之间通常形成离子键

10、；元素的电负性差值小它们之间通常形成离子键；元素的电负性差值小于于1.71.7，它们之间通常形成共价键。，它们之间通常形成共价键。左左 右右变小变小本讲稿第十二页，共七十七页指点迷津指点迷津 在同周期元素第一电离能的递变过程中，在同周期元素第一电离能的递变过程中，AA族和族和 AA族作为特例出现，第一电离能分别比同周期相族作为特例出现，第一电离能分别比同周期相 邻的元素都高，这主要是因为邻的元素都高，这主要是因为AA族元素原子最外族元素原子最外 电子层的电子层的s s轨道处于全充满状态，轨道处于全充满状态，p p轨道处于全空状轨道处于全空状 态，态，AA族的元素原子最外层族的元素原子最外层3

11、3个能量相同的个能量相同的p p轨道轨道 处于半充满状态，均属于相对稳定的状态，故这两处于半充满状态，均属于相对稳定的状态，故这两 个主族的元素原子相对难失去第个主族的元素原子相对难失去第1 1个电子，第一电个电子，第一电 离能相对较大，属于电离能周期性变化的特例，如离能相对较大，属于电离能周期性变化的特例，如 I I（Al)I(Mg)Al)I(Mg)、I I(S)(S)PSiLiOPSiLi。答案答案 （1 1）1s1s2 22s2s2 22p2p4 4 （2 2）分子分子 共价键或极性共价键共价键或极性共价键（3 3）第二周期）第二周期AA族族 OPSiLiOPSiLi本讲稿第二十六页，共

12、七十七页要点二要点二 元素周期律元素周期律1.1.概念概念 元素的性质随核电荷数递增发生周期性的递变。元素的性质随核电荷数递增发生周期性的递变。2.2.实质实质 元素周期律的实质是元素原子结构的周期性变化元素周期律的实质是元素原子结构的周期性变化 必然引起元素性质的周期性变化。必然引起元素性质的周期性变化。3.3.对角线规则对角线规则 在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族 元素的某些性质相似，如元素的某些性质相似，如LiLi和和Mg,BeMg,Be和和AlAl。本讲稿第二十七页，共七十七页4.4.元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律元素周

13、期表中同周期、同主族元素性质的递变规律项目 同周期（从左到右）同主族（从上到下）最外层电子数由1递增到7相同主要化合价最高正价由+1+7（O、F除外）负价由-4-1最高正价相同原子半径逐渐减小（惰性气体除外）逐渐增大金属性与非金属性金属性逐渐减弱非金属性逐渐增强金属性逐渐增强非金属性逐渐减弱本讲稿第二十八页，共七十七页最高价氧化物对应水化物的酸碱性 碱性逐渐减弱酸性逐渐增强碱性逐渐增强酸性逐渐减弱非金属的气态氢化物生成由难到易稳定性由弱到强生成由易到难稳定性由强到弱 得失电子能力得电子能力逐渐增强失电子能力逐渐减弱得电子能力逐渐减弱失电子能力逐渐增强第一电离能 逐渐增大（特例：BeB,NO,M

14、gAl,PS）逐渐减小电负性逐渐增大逐渐减小本讲稿第二十九页，共七十七页特别提醒特别提醒 在比较元素的第一电离能时，要注意第在比较元素的第一电离能时，要注意第AA族和第族和第AA族较同周期相邻元素的第一电离能都大。族较同周期相邻元素的第一电离能都大。典例导析典例导析2 2 如表是元素周期表的一部分，回答下列有关问题如表是元素周期表的一部分，回答下列有关问题（用元素符号填空）：（用元素符号填空）：AAAAAAA0234周期周期族族本讲稿第三十页，共七十七页（1 1）写出下列元素符号及其原子的电子排布式：）写出下列元素符号及其原子的电子排布式：,。（2 2）在）在中电负性最大的元素是中电负性最大的

15、元素是 ，第一电离能最小的元素是第一电离能最小的元素是 （填元素符号）。（填元素符号）。（3 3）在这些元素的最高价氧化物对应的水化物中，酸）在这些元素的最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是性最强的是 （填化学式，下同），碱性最强的是（填化学式，下同），碱性最强的是 ，呈两性的氢氧化物是，呈两性的氢氧化物是 ，写出三者之间两两相互反应的离子方程式：写出三者之间两两相互反应的离子方程式：。（4 4）在这些元素中，原子半径最小的是）在这些元素中，原子半径最小的是（填元素符号）。（填元素符号）。本讲稿第三十一页，共七十七页答案答案 （1 1）N,N,HeHe2s2s2 22p2p3 3 Si,S

16、i,NeNe3s3s2 23p3p2 2S,S,NeNe3s3s2 23p3p4 4 Cl,Cl,NeNe3s3s2 23p3p5 5(2)F Na (3)HClO(2)F Na (3)HClO4 4 KOH Al(OH)KOH Al(OH)3 3H H+OH+OH-H H2 2O,3HO,3H+Al(OH)+Al(OH)3 3 AlAl3+3+3H+3H2 2O,O,OHOH-+Al(OH)+Al(OH)3 3 AlO +2HAlO +2H2 2O (4)FO (4)F本讲稿第三十二页，共七十七页规律方法规律方法 微粒半径大小的比较微粒半径大小的比较（1 1）电子数相同的微粒，核电荷数越大则

17、半径）电子数相同的微粒，核电荷数越大则半径越小，如：越小，如：与与HeHe电子层结构相同的微粒：电子层结构相同的微粒：H H-LiLi+BeBe2+2+。与与NeNe电子层结构相同的微粒：电子层结构相同的微粒：O O2-2-FF-NaNa+MgMg2+2+AlAl3+3+。与与ArAr电子层结构相同的微粒：电子层结构相同的微粒：S S2-2-ClCl-KK+CaCa2+2+。（2 2）核电荷数相同的微粒，电子数越多，则半径）核电荷数相同的微粒，电子数越多，则半径越大，如越大，如：H H+HHHH-;Fe;Fe3+3+FeFe2+2+Fe;NaFe;Na+Na;ClClNa;ClCl-。本讲稿第

18、三十三页，共七十七页（3 3）电子数和核电荷数都不同的微粒）电子数和核电荷数都不同的微粒一般可通过一种参照物进行比较，如比较一般可通过一种参照物进行比较，如比较AlAl3+3+与与S S2-2-的半径大小，可找出与的半径大小，可找出与AlAl3+3+电子数相同，与电子数相同，与S S2-2-同一同一族元素的族元素的O O2-2-比较，比较，AlAl3+3+OO2-2-且且O O2-2-SS2-2-,故故AlAl3+3+SS2-2-。迁移应用迁移应用3 3 下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ()()A.A.第三周期所含元素中钠的第一电离能最小第三周期所含元素中钠的第一电离能最小B.B.铝的第

19、一电离能比镁的第一电离能大铝的第一电离能比镁的第一电离能大C.C.在所有元素中，氟的第一电离能最大在所有元素中，氟的第一电离能最大D.D.钾的第一电离能比镁的第一电离能大钾的第一电离能比镁的第一电离能大本讲稿第三十四页，共七十七页解析解析 同周期中碱金属元素的第一电离能最小同周期中碱金属元素的第一电离能最小,稀稀有气体元素最大，故有气体元素最大，故A A正确，正确，C C不正确；由于不正确；由于MgMg为为3s3s2 2而而AlAl为为3s3s2 23p3p1 1,故铝的第一电离能小于镁的；故铝的第一电离能小于镁的；D D中中钾比镁更易失电子，钾的第一电离能小于镁的，钾比镁更易失电子，钾的第一

20、电离能小于镁的，D D不正确。不正确。答案答案 A本讲稿第三十五页，共七十七页迁移应用迁移应用4 4 下列关于元素电负性大小的比较中，不下列关于元素电负性大小的比较中，不正确的是正确的是 ()()A.OSSeTe B.CNOFA.OSSeTe B.CNOFC.PSOF D.KNaMgAlC.PSOF D.KNaMgYXY D.D.第一电离能第一电离能XYXYXY，原子，原子半径半径XYXY。X X比比Y Y更易失电子更易失电子,第一电第一电 离能离能X X小于小于Y Y，电负性，电负性X X小于小于Y Y。D本讲稿第四十七页，共七十七页8.8.不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要不同元素

21、的气态原子失去最外层一个电子所需要 的能量（设其为的能量（设其为E E）如下图所示。试根据元素在）如下图所示。试根据元素在 周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并 回答下列问题。回答下列问题。本讲稿第四十八页，共七十七页（1 1）同主族内不同元素的）同主族内不同元素的E E值变化的特点是值变化的特点是:。各主。各主族中族中E E值的这种变化特值的这种变化特 点体现了元素性质的点体现了元素性质的 变化规律。变化规律。（2 2）同周期内，随原子序数增大，）同周期内，随原子序数增大，E E值增大。但值增大。但 个别元素的个别元素的E E值出现反常现象。试

22、预测下列关系值出现反常现象。试预测下列关系 式中正确的是式中正确的是 。E E（砷）（砷）E E（硒）（硒）E E（砷）（砷）E E（硒）（硒）E E（溴）（溴）E E（硒）（硒）（3 3）估计）估计1 mol1 mol气态气态CaCa原子失去最外层一个电子原子失去最外层一个电子 所需能量所需能量E E值的范围：值的范围：EE E E(硒）、硒）、E E（溴）（溴）E E(硒）。硒）。（3 3）根据同主族、同周期规律可以推：）根据同主族、同周期规律可以推：E E（K K）E E(Ca)(Ca);甲、乙甲、乙的最高价的最高价氧化物水化物的酸性强弱为氧化物水化物的酸性强弱为 （用化（用化学式表示）

23、。学式表示）。（4 4）元素周期表体现了元）元素周期表体现了元素周期律，元素周期律的素周期律，元素周期律的本质是原子核外电子排布的本质是原子核外电子排布的 ，请写出元素，请写出元素在元素周期表中的位置与元素原子结构的关系在元素周期表中的位置与元素原子结构的关系:。本讲稿第六十九页，共七十七页解析解析（2 2）因甲位于第三周期、第）因甲位于第三周期、第AA族，则应是硫族，则应是硫元素，答案为元素，答案为（3 3）因乙元素的）因乙元素的3p3p亚层只有一个电子，即其电子排亚层只有一个电子，即其电子排布式为布式为1s1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p1 1，即乙元素是，即乙

24、元素是AlAl，其原子半径，其原子半径大于硫，甲、乙的最高价氧化物对应水化物分别为大于硫，甲、乙的最高价氧化物对应水化物分别为H H2 2SOSO4 4和和Al(OH)Al(OH)3 3,显然酸性前者强于后者。显然酸性前者强于后者。（4 4）元素周期律的本质是核外电子排布的周期性变）元素周期律的本质是核外电子排布的周期性变化。因此元素周期表不是随意设定的，并且元素在化。因此元素周期表不是随意设定的，并且元素在周期表中的位置与原子结构密切相关，元素的周期周期表中的位置与原子结构密切相关，元素的周期数即为原子核外电子层数；元素所在主族数即为原数即为原子核外电子层数；元素所在主族数即为原子结构的最外

25、层电子数。子结构的最外层电子数。本讲稿第七十页，共七十七页答案答案 （1 1）（2 2）（3 3）Al S HAl S H2 2SOSO4 4 Al(OH)Al(OH)3 3（4 4）周期性变化）周期性变化 元素的周期数即为原子核外电元素的周期数即为原子核外电子层数，元素的主族序数即为原子结构的最外层子层数，元素的主族序数即为原子结构的最外层电子数电子数本讲稿第七十一页，共七十七页15.15.（1414分）有分）有A A、B B、C C、D D四种短周期主族元素，它们的四种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，原子序数依次增大，其中其中A A元素原元素原子核外电子仅有一种原子子核外电子仅有一

26、种原子轨道轨道,也是宇宙中最丰富的元素也是宇宙中最丰富的元素,B,B元素原子的核外元素原子的核外p p电子数电子数比比s s电子数少电子数少1 1，C C为金属元素且原子核外为金属元素且原子核外p p电子数和电子数和s s电子电子数相等；数相等；D D元素的原子核外所有元素的原子核外所有p p轨道全满或半满。轨道全满或半满。（1 1）写出四种元素的元素符号：）写出四种元素的元素符号：A A ；B B ；C C ；D D 。本讲稿第七十二页，共七十七页（2 2）写出）写出C C、D D两种元素基态原子核外电子排布的图。两种元素基态原子核外电子排布的图。C CD D（3 3）写出）写出B B、C

27、C两种元素单质在一定条件下反应的两种元素单质在一定条件下反应的化学方程式化学方程式:。（4 4）写出）写出B B元素单质和氢化物的电子式元素单质和氢化物的电子式,单质单质 ，氢化物氢化物 。本讲稿第七十三页，共七十七页答案答案 （1 1）H N Mg PH N Mg P本讲稿第七十四页，共七十七页16.16.（6 6分分）已知元素的）已知元素的电电负性和元素的化负性和元素的化合价一样，合价一样，也是元素的一种基本性质。下面给出也是元素的一种基本性质。下面给出1414种元素的种元素的 电负性：电负性：本讲稿第七十五页，共七十七页已知：两成键元素间电负性差值大于已知：两成键元素间电负性差值大于1.

28、71.7时，形成离时，形成离子键，两成键元素间电负性差值小于子键，两成键元素间电负性差值小于1.71.7时，形成共时，形成共价键。价键。（1 1）根据表中给出的数据）根据表中给出的数据,可推知元素的电负性具可推知元素的电负性具有的变化规律是有的变化规律是 。（2 2）判断下列物质是离子化合物还是共价化合物？）判断下列物质是离子化合物还是共价化合物？MgMg3 3N N2 2 BeClBeCl2 2 AlClAlCl3 3 SiCSiC解析解析 元素的电负性随原子序数的递增呈周期性变元素的电负性随原子序数的递增呈周期性变化。据已知条件及表中数值：化。据已知条件及表中数值：MgMg3 3N N2

29、2中电负性差值中电负性差值为为1.81.8，大于，大于1.71.7，形成离子键，为离子化合物；，形成离子键，为离子化合物；BeClBeCl2 2、AlClAlCl3 3、SiCSiC电负性差值分别为电负性差值分别为1.31.3、1.31.3、0.80.8，均小于均小于1.71.7，形成共价键，为共价化合物。，形成共价键，为共价化合物。本讲稿第七十六页，共七十七页答案答案 （1 1）随原子序数的递增，元素的电负性与原子半径）随原子序数的递增，元素的电负性与原子半径一样呈周期性的变化一样呈周期性的变化（2 2）MgMg3 3N N2 2为离子化合物，为离子化合物，SiCSiC、BeClBeCl2 2、AlClAlCl3 3均均为共价化合物。为共价化合物。返回返回本讲稿第七十七页，共七十七页