选修3___物质结构与性质全书课件.ppt
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1、选修选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质第第1 1节节 原子结构与性质原子结构与性质第第2 2节节 分子结构与性质分子结构与性质第第3 3节节 晶体结构与性质晶体结构与性质目目 录录1.了解原子核外电子的能级分布,能用电子排布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式表示常见元素(136号号)原子核外电子排布。原子核外电子排布。了解原子核外电子的运动状态。了解原子核外电子的运动状态。2了解元素电离能的含义,并能用以说明元素了解元素电离能的含义,并能用以说明元素的某些性质。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,了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁,了解其简单应
2、用。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了解电负性的概念,知道元素的性质与电负性的关系。性的关系。原子结构原子结构1能层与能级能层与能级2n232188221410621062622最多容纳最多容纳电子数电子数5s4f4d4p4s3d3p3s2p2s1s能级能级ONMLK符号符号五五四四三三二二一一能层能层(n)2.原子轨道原子轨道(4)构造原理示意图:构造原理示意图:3原子核外电子排布规律原子核外电子排布规律(1)能量最低原理:原子的核外电子排布遵循构造原能量最低原理:原子的核外电子排布遵循构造原理,使整个原子的能量处于最低状态。理,使整个原子的能量处于最低状态。(2)泡
3、利原理:泡利原理:1个原子轨道里最多容纳个原子轨道里最多容纳2个电子,且个电子,且它们的自旋状态相反。它们的自旋状态相反。(3)洪特规则:电子排布在同一能级的不同轨道时,洪特规则:电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,且自旋基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,且自旋状态相同。状态相同。4基态原子核外电子排布的表示方法基态原子核外电子排布的表示方法轨道表示式轨道表示式Ne3s23p4简化电子排布式简化电子排布式S:1s22s22p63s23p4电子排布式电子排布式电子式电子式原子结构示意图原子结构示意图举例举例表示方法表示方法例例1(1)(2012江苏高
4、考江苏高考)Mn2基态的电子排布式可表基态的电子排布式可表示为示为_;(2)(2012海南高考海南高考)铜原子基态电子排布式为铜原子基态电子排布式为_;(3)(2012新课标全国高考新课标全国高考)Se的原子序数为的原子序数为_,其核外其核外M层电子的排布式为层电子的排布式为_;(4)(2011山东高考山东高考)氧是地壳中含量最多的元素,氧元氧是地壳中含量最多的元素,氧元素基态原子核外未成对电子数为素基态原子核外未成对电子数为_个。个。(5)(2011福建高考福建高考)氮元素可以形成多种化合物,基态氮元素可以形成多种化合物,基态氮原子的价电子排布式是氮原子的价电子排布式是_。解析解析(1)Mn
5、原子序数为原子序数为25,价电子排布为,价电子排布为3d54s2,失去失去4s上的上的2个电子,即得个电子,即得Mn2。(2)铜是铜是29号元素,注意先排满号元素,注意先排满3d电子,然后电子,然后再排再排4s电子。所以其基态原子的电子排布式为电子。所以其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。(3)Se原子序数为原子序数为34,其核外,其核外M层电子的排布式为层电子的排布式为3s23p63d10。(4)氧元素核外有氧元素核外有8个电子,其基态原子核外电子排布个电子,其基态原子核外电子排布为为1s22s22p4,所以氧元素基态原子核外未成对电子数为,所以氧元素基态原
6、子核外未成对电子数为2个。个。(5)基态氮原子的价电子排布式是基态氮原子的价电子排布式是2s22p3,审题时注意,审题时注意是价电子排布式。是价电子排布式。答案答案(1)1s22s22p63s23p63d5(或或Ar3d5)(2)1s22s22p63s23p63d104s1(3)343s23p63d10(4)2(5)2s22p31下列各组原子中,彼此化学性质一定相似的是下列各组原子中,彼此化学性质一定相似的是()A原子核外电子排布式为原子核外电子排布式为1s2的的X原子与原子核外电原子与原子核外电子排布式为子排布式为1s22s2的的Y原子原子B原子核外原子核外M层上仅有两个电子的层上仅有两个电
7、子的X原子与原子核原子与原子核外外N层上仅有两个电子的层上仅有两个电子的Y原子原子C2p轨道上有一个空轨道的轨道上有一个空轨道的X原子与原子与3p轨道上有一轨道上有一个空轨道的个空轨道的Y原子原子D最外层都只有一个电子的最外层都只有一个电子的X、Y原子原子解析:本题考查的是核外电子排布的知识。解析:本题考查的是核外电子排布的知识。A中中1s2结构的结构的原子为原子为He,1s22s2结构的原子为结构的原子为Be,两者性质不相似;,两者性质不相似;B项项X原子为原子为Mg,Y原子原子N层上有层上有2个电子的有多种,如第四个电子的有多种,如第四周期中周期中Ca、Fe等都符合,化学性质不一定相似;等
8、都符合,化学性质不一定相似;C项均项均为为A元素,同主族元素,化学性质一定相似;元素,同主族元素,化学性质一定相似;D项最外项最外层只有层只有1个电子的第个电子的第A族元素可以,过渡元素中也有很多族元素可以,过渡元素中也有很多最外层只有最外层只有1个电子的,故性质不一定相似。个电子的,故性质不一定相似。答案:答案:C2.下列说法错误的是下列说法错误的是()Ans电子的能量不一定高于电子的能量不一定高于(n1)p电子的能量电子的能量B6C的电子排布式的电子排布式1s22s22p违反了洪特规则违反了洪特规则C电子排布式电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最违反了能量
9、最低原理低原理D电子排布式电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理违反了泡利原理解析:解析:A项,关键在于熟记构造原理。各能级能量的项,关键在于熟记构造原理。各能级能量的大小顺序为大小顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5sns电子的能量一电子的能量一定高于定高于(n1)p电子的能量;电子的能量;B项,对于项,对于C原子来说,原子来说,2p能级有能级有3个能量相同的原子轨道,最后个能量相同的原子轨道,最后2个电子应该以自个电子应该以自旋状态相同的方式分布在两个不同的旋状态相同的方式分布在两个不同的2p轨道上,违反了洪轨道上,违反了洪特规则;特规则;C项,根据轨道能
10、量高低顺序可知项,根据轨道能量高低顺序可知E4sE3d,对于,对于21Sc来说,最后来说,最后3个电子应先排满个电子应先排满4s轨道,再排轨道,再排3d轨道,应轨道,应为为1s22s22p63s23p63d14s2,故违反了能量最低原理;,故违反了能量最低原理;D项,项,对于对于22Ti来说,来说,3p能级共有能级共有3个轨道,最多可以排个轨道,最多可以排6个电子,个电子,如果排如果排10个电子,则违反了泡利原理。个电子,则违反了泡利原理。答案:答案:A3原子结构与元素周期表存在着内在联系。根据已学原子结构与元素周期表存在着内在联系。根据已学知识,请你回答下列问题:知识,请你回答下列问题:(1
11、)指出指出31号元素镓号元素镓(Ga)在元素周期表中的位置:在元素周期表中的位置:_周期周期_族。族。(2)写出原子序数最小的写出原子序数最小的族元素原子的核外电子族元素原子的核外电子排布式:排布式:_。(3)写出写出3p轨道上只有轨道上只有2个未成对电子的元素的符号:个未成对电子的元素的符号:_、_。解析:解析:(1)根据原子序数为根据原子序数为31,写出电子排布式为,写出电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1,n4,所以为第四周期,价,所以为第四周期,价电子排布为电子排布为4s24p1,为主族元素,价电子数为,为主族元素,价电子数为3,所以是,所以是A族。族。(2)
12、原子序数最小的原子序数最小的族元素在第四周期,价电子数为族元素在第四周期,价电子数为8,为,为3d64s2,原子的电子排布为,原子的电子排布为Ar3d64s2。(3)3p轨道上有轨道上有2个未成对电子,为个未成对电子,为3p2或或3p4,排布为,排布为1s22s22p63s23p2或或1s22s22p63s23p4,电子数为,电子数为14或或16,元,元素符号为素符号为Si、S。答案:答案:(1)第四第四A(2)1s22s22p63s23p63d64s2或或Ar3d64s2(3)SiS元素周期表元素周期表1元素周期表中每周期所含元素种数元素周期表中每周期所含元素种数未满未满7sfd(未完未完)
13、32(未完未完)7326sfdp326185sdp185184sdp18483sp8382sp8221s21电子最大容量电子最大容量各周期增加的能级各周期增加的能级元素种数元素种数周期周期2周期表的分区与原子的价电子排布的关系周期表的分区与原子的价电子排布的关系(n2)f014(n1)d02ns2镧系、锕系镧系、锕系f区区(n1)d10ns12B族、族、B族族ds区区(n1)d19ns12(除钯外除钯外)B族族B族、族、族族d区区ns2np16(He除外除外)A族族A族、族、0族族p区区ns12A族、族、A族族s区区外围电子排布外围电子排布元素分布元素分布分区分区例例2已知元素周期表中共有已知
14、元素周期表中共有18纵行,如图实线表纵行,如图实线表示元素周期表的边界。按电子排布,可把周期表里的元示元素周期表的边界。按电子排布,可把周期表里的元素划分为几个区:素划分为几个区:s区、区、p区、区、d区、区、ds区等。除区等。除ds区外,区外,其他区的名称来自按构造原理最后填入的电子的能级符其他区的名称来自按构造原理最后填入的电子的能级符号。号。(2)有的同学受这种划分的启发,认为有的同学受这种划分的启发,认为d区内区内6、7纵行纵行的部分元素可以排在另一区,你认为应排在的部分元素可以排在另一区,你认为应排在_区。区。(3)请在元素周期表中用元素符号标出请在元素周期表中用元素符号标出4s轨道
15、半充满的轨道半充满的元素。元素。(4)请利用电子排布的相关知识解释请利用电子排布的相关知识解释Fe3比比Fe2稳定稳定的原因:的原因:_。(5)随着科学技术的发展,不断有新的元素被发现。随着科学技术的发展,不断有新的元素被发现。若把第七周期排满,则元素周期表共可以排布若把第七周期排满,则元素周期表共可以排布_种元素。种元素。解析解析本题主要考查原子结构和周期表的关系。本题主要考查原子结构和周期表的关系。(1)第第1、2纵行为纵行为s区,第区,第310纵行为纵行为d区,第区,第11、12纵行为纵行为ds区,第区,第1318纵行为纵行为p区。区。(2)第第6纵行的铬价电子排布为纵行的铬价电子排布为
16、3d54s1,第,第7纵行的纵行的Mn元素价电子排布为元素价电子排布为3d54s2,可以认为先填了,可以认为先填了3d能级再填能级再填4s能级,所以可以排在能级,所以可以排在ds区。区。(3)4s半充满的元素为半充满的元素为K、Cr和和Cu。(4)Fe3的价电子排布为的价电子排布为3d5,3d轨道处于半充满,结构轨道处于半充满,结构稳定。稳定。(5)根据各周期的元素个数规律,第六和第七周期都根据各周期的元素个数规律,第六和第七周期都为为32种,则元素周期表共可以排布种,则元素周期表共可以排布118种元素种元素答案答案(1)如下图如下图(2)ds(3)见上表见上表(4)Fe价电子的排布式为价电子
17、的排布式为3d64s2,Fe2为为3d6,Fe3为为3d5,依据,依据“能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低能量最低”的原则,的原则,3d5处于半充满状态,结构更稳定,处于半充满状态,结构更稳定,故故Fe3比比Fe2稳定稳定(5)1184有四种短周期元素,它们的结构、性质等信息如下表有四种短周期元素,它们的结构、性质等信息如下表所述:所述:是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素,其单质是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素,其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂D元素的气态氢化物极易溶于水,
18、可用作制冷剂元素的气态氢化物极易溶于水,可用作制冷剂CB与与A同周期,其最高价氧化物的水化物呈两性同周期,其最高价氧化物的水化物呈两性B是短周期中是短周期中(除稀有气体外除稀有气体外)原子半径最大的元素,原子半径最大的元素,该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂A结构、性质等信息结构、性质等信息元素元素请根据表中信息填写:请根据表中信息填写:(1)A原子的核外电子排布式原子的核外电子排布式_。(2)B元素在周期表中的位置元素在周期表中的位置_;离子半径:;离子半径:B_A(填填“大于大于”或或“小于小于”)。(3)C原子的电子排布图是原子的电子排布图是_,其原
19、子核外有,其原子核外有_个未成对电子,能量最高的电子为个未成对电子,能量最高的电子为_轨轨道上的电子,其轨道呈道上的电子,其轨道呈_形。形。(4)D原子的电子排布式为原子的电子排布式为_,D的结构示意图是的结构示意图是_。(5)B的最高价氧化物对应的水化物与的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为的水化物反应的化学方程式为_,与与D的氢化物的水化物反应的化学方程式为的氢化物的水化物反应的化学方程式为_。解析:根据题中信息可推出:解析:根据题中信息可推出:A为为Na,B为为Al,C为为N,D为为Cl。(1)A为为Na,其核外电子排布式为,其核外
20、电子排布式为1s22s22p63s1。(2)B为为Al,其在元素周期表中的位置为第三周期第,其在元素周期表中的位置为第三周期第A族,族,Na与与Al3核外电子排布相同,核电荷数核外电子排布相同,核电荷数Al3大于大于Na,故,故r(Al3)r(Na)。(5)本题考查本题考查Al(OH)3与与NaOH和和HCl反应的方程式,反应的方程式,Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O,Al(OH)33HCl=AlCl33H2O。元素周期律元素周期律1粒子半径粒子半径(1)粒子半径比较:粒子半径比较:在中学要求的范围内可按在中学要求的范围内可按“三看三看”规律来比较粒子半规律来比较粒子半径的大小。径
21、的大小。“一看一看”电子层数:当电子层数不同时,电子层数越电子层数:当电子层数不同时,电子层数越多,半径越大。多,半径越大。“二看二看”核电荷数:当电子层数相同时,核电荷数越核电荷数:当电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小。大,半径越小。“三看三看”核外电子数:当电子层数和核电荷数均相同时,核外电子数:当电子层数和核电荷数均相同时,核外电子数越多,半径越大。核外电子数越多,半径越大。(2)判断粒子半径大小的规律:判断粒子半径大小的规律:同周期从左到右,原子半径依次减小同周期从左到右,原子半径依次减小(稀有气体元素稀有气体元素除外除外)。同主族从上到下,原子或同价态离子半径均增大。同主族从上到
22、下,原子或同价态离子半径均增大。阳离子半径小于对应的原子半径,阴离子半径大于阳离子半径小于对应的原子半径,阴离子半径大于对应的原子半径,如对应的原子半径,如r(Na)r(Na),r(S)r(Cl)r(K)r(Ca2)。不同价态的同种元素的离子,核外电子数多的半径不同价态的同种元素的离子,核外电子数多的半径大,如大,如r(Fe2)r(Fe3),r(Cu)r(Cu2)。2电离能、电负性电离能、电负性(1)第一电离能:气态电中性基态原子失去第一电离能:气态电中性基态原子失去1个电子个电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。电离能是衡量气态原子失去电子难易程度的
23、物理电离能是衡量气态原子失去电子难易程度的物理量,元素的电离能越小,表示气态时越容易失电子,还量,元素的电离能越小,表示气态时越容易失电子,还原性越强。原性越强。镁和铝相比,镁第一电离能大,磷与硫相比,磷镁和铝相比,镁第一电离能大,磷与硫相比,磷第一电离能大。第一电离能大。(2)电负性:用来描述不同元素的原子对键合电子吸电负性:用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。引力的大小。电负性越大,非金属性越强,反之越弱。电负性越大,非金属性越强,反之越弱。电负性大的元素集中在元素周期表的右上角,电负性小电负性大的元素集中在元素周期表的右上角,电负性小的元素位于元素周期表的左下角。的元素位于元素
24、周期表的左下角。电负性最大的元素是氟,电负性最小的元素是铯。短周电负性最大的元素是氟,电负性最小的元素是铯。短周期元素中电负性最小的是钠。期元素中电负性最小的是钠。金属的电负性一般小于金属的电负性一般小于1.8,非金属的电负性一般大于,非金属的电负性一般大于1.8。而位于非金属三角区边界的。而位于非金属三角区边界的“类金属类金属”的电负性则在的电负性则在1.8左左右,它们既有金属性,又有非金属性。右,它们既有金属性,又有非金属性。用电负性判断化学键的类型:用电负性判断化学键的类型:一般认为:如果两个成键元素原子间的电负性差值大于一般认为:如果两个成键元素原子间的电负性差值大于1.7,它们之间通
25、常形成离子键;如果两个成键元素原子间的电负,它们之间通常形成离子键;如果两个成键元素原子间的电负性差值小于性差值小于1.7,它们之间通常形成共价键。,它们之间通常形成共价键。3性质递变规律性质递变规律最高正价主族序最高正价主族序数数(O,F除外除外),非,非金属最低负价主金属最低负价主族序数族序数8最高正价由最高正价由17,最低负价由,最低负价由41元素主要元素主要化合价化合价逐渐增大逐渐增大逐渐减小逐渐减小(0族除外族除外)原子半径原子半径最外层电子数相同,最外层电子数相同,电子层数递增电子层数递增电子层数相同,最外电子层数相同,最外层电子数逐渐增多,层电子数逐渐增多,18(第一周期第一周期
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