02s第二节 原子结构与性质.docx

1、02s第二节 原子结构与性质第二节 原子结构与元素的性质一、原子结构与元素周期表(1)元素周期律的形成是由于元素的原子中_的排布发生周期性的重复。(2)元素的分区s区：包括_和_，价电子排布为_，容易失去_电子，形成_价离子，除_外，这些元素都是_。价电子数等于主族族序数。p区：包括从_到_、_(氦除外)共六族元素，它们原子的价电子排布为_。价电子总数等于主族序数。d区：包括_族的元素(镧系和锕系元素除外)，价电子排布为_，一般最外层电子数为_，价电子总数等于副族序数。ds区：包括_元素，它们的原子的_轨道为充满电子的轨道，价电子排布为_。f区：包括_元素。1原子结构与周期的关系(1)每周期第

2、一种元素的最外层电子的排布式为ns1。每周期结尾元素的最外层电子排布式除He为1s2外，其余为ns2np6。氦原子核外只有2个电子，只有1个s轨道，还未出现p轨道，所以第一周期结尾元素的电子排布跟其他周期不同。(2)一个能级组最多容纳的电子数等于一个周期所包含的元素种类。但一个能级组不一定全部是能量相同的能级，而是能量相近的能级。周期一二三四五六七相应能级组的原子轨道1s2s 、 2p3s、3p4s、3、4p5s、4d、5p6s、4f、5d、6p7s、5f、6d容纳的最多电子数288181832未满元素数目288181832未满金属元素数目023141530？ 2原子结构与族的关系(1)对主族

3、元素：主族元素的族序数原子的最外层电子数(2)对副族元素：次外层电子数多于8个而少于18个的一些元素，它们除了能失去最外层的电子外，还能失去次外层上的一部分电子。例如元素钪Ar3d14s2，可以失去三个电子，钪为B族。所以，失去的(或参加反应的)电子总数，就等于该元素所在的族数。除第族元素外，其大多族序数等于(n1)dns的电子数。3元素周期表的分区(1)根据核外电子排布分区分区元素分布外围电子排布元素性质特点s区A、A族ns12除氢外都是活泼金属元素p区A族A族、0族ns2np16最外层电子参与反应d区B族B族、第族(n1)d19ns12d轨道也不同程度地参与化学键的形成ds区 B族、B族(

4、n1)d10ns12金属元素f区镧系、锕系(n2)f014(n1)d02ns2镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近元素在元素周期表中定位：（1）根据原子序数以0族为基准定位。稀有气体元素 He Ne Ar Kr Xe Rn周期数 一 二 三 四 五 六 七原子序数 2 10 18 36 54 86 1181原子序数 上一周期稀有气体原子序数（相近且小）= 元素所在的纵行数 周期数=稀有气体元素的周期数+1如，判断原子序数为41的元素在周期表中的位置。纵行数=41-36=5 周期数=4+1=5所以是第五周期第B族。注意：此法不适用于短周期元素，为第六、七周期B（含镧系、錒系）后的元素需要建

5、14再定位。2同周期稀有气体元素的原子序数 原子序数=18-该元素所在纵行数如，推断新发现的114号元素在元素周期表中的位置。118114=418-4=14=该元素所在纵行数为正数第14纵行或倒数第5纵桁元素。故位于第七周期 A族（2）若已知元素的外围电子排布，可直接判断该元素在元素周期表中的位置。主族元素外围电子的能层数=元素周期序数外围电子数=元素族序数过渡元素（副族元素与第族元素）外围电子的能层数=元素周期序数外围电子数=元素纵列数，镧系、锕系除外0族外围电子的能层数=元素周期序数如，某元素的外围电子排布式为4s24p4，该元素位于p区，为第四周期第A族元素。(2)根据元素金属性与非金属

6、性分区处于金属与非金属交界线(又称梯形线)附近的非金属元素具有一定的金属性，又称为半金属或准金属，但不能叫两性非金属。【例1】四种短周期元素的性质或结构信息如下表。请根据信息回答下列问题。元素 性质或结构信息A室温下单质呈粉末状固体，加热易熔化；单质在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰B单质常温、常压下是气体，能溶于水；原子的M层有1个未成对的p电子C单质质软、银白色固体、导电性强；单质在空气中燃烧发出黄色的火焰D原子最外层电子层上s电子数等于p电子数；单质为空间网状晶体，具有很高的熔、沸点(1)B元素在周期表中的位置为_，写出A原子的电子排布式_。(2)写出C单质与水反应的化学方程式_。A与C形成的

7、化合物溶于水后，溶液的pH_7(填“大于”、“等于”或“小于”)。(3)D元素最高价氧化物晶体的硬度_(填“大”、“小”)，其理由是_。(4)A、B两元素非金属性较强的是_(写元素符号)。写出证明这一结论的一个实验事实_。【练习】1.某化学学习小组在学习元素周期表和周期的划分时提出了以下观点：周期表的形成是由原子的结构决定的；元素周期表中IA族元素统称为碱金属元素；每一周期的元素原子外围电子排布均是从ns1开始至ns2np6结束；元素周期表的每一周期元素的种类均相等；基态原子电子排布为ls22s22p3和ls22s22p63s23p3的两元素原子位于同一周期；周期序号越大，该周期所含金属元素一

8、般越多你认为正确的是（）A B C D2.长式周期表共有18个纵行，从左到右排为118列，即碱金属为第一列，稀有气体元素为第18列按这种规定，下列说法正确的是（）A第16列中元素中没有非金属元素B只有第二列的元素原子最外层电子排布为ns2C第四周期第8列元素是铁元素D第15列元素原子的最外层电子排布为ns2 np53.有A、B、C、D、E 5种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于20其中C、E 是金属元素；A和E属同一族，它们原子的最外层电子排布为ns1B和D也属同一族，它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍，C原子最外层上电子数等于D原子最外层上电子数的一半请回答下列问题（1）A

9、是H，B是 ，C是 ，E是 （2）B在周期表中位于 区（3）写出C元素基态原子的电子排布式 （4）用轨道表示式表示D元素原子的价电子构型 二、元素周期律(1)随着原子序数的递增，主族元素原子半径的大小呈现周期性变化：同周期中(除稀有气体)，随着原子序数的增大，元素的原子半径_。原子半径的大小取决于两个相反的因素：一是原子的_，另一个是_。(2)电离能及其变化规律气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量。由电离能的定义推知，电离能越小，表示在气态时该原子_，反之电离能越大，表明气态时该原子_，因此运用电离能的数值可以判断_。由电离能大小可以看出，对同一周期元素而言，_的

10、第一电离能最小，_的第一电离能最大；从左到右呈现_的变化趋势。同主族元素从上到下的第一电离能逐渐_。1.原子半径(1)原子半径周期性变化元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小(稀有气体元素除外)，同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。(2)微粒半径比较在中学要求的范围内可按“三看”规律来比较微粒半径的大小。“一看”电子层数：当电子层数不同时，电子层数越多，半径越大。“二看”核电荷数：当电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小。“三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。判断微粒半径大小的规律：同周期从左到右，原子半径依次减小(稀有气体元素除外)。同

11、主族从上到下，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大，如r(Fe2)r(Fe3)，r(Cu)r(Cu2)。2.电离能、电负性(1)第一电离能：气态电中性基态原子失去1个电子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物理量，元素的电离能越小，表示气态时越容易失电子，还原性越强。镁和铝相比，镁第一电离能大，磷与硫相比，磷第一电离能大。(2)电负性： 用来描述不同元素的原子吸引电子的能力强弱。电负性越大，非金

12、属性越强，反之越弱。电负性的变化规律是：同周期从左到右，元素的电负性逐渐变大，同主族从上到下，元素的电负性逐渐变小。因此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。在元素周期表中，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。金属的电负性一般小于1.8，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“类金属”的电负性则在1.8左右，它们既有金属性，又有非金属性。在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，被称为“对角线规则”。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1.7

13、，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1.7，它们之间通常形成共价键。电负性以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准。电负性没有单位。电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。【例1】已知X、Y元素同周期，且非金属性XY，下列说法错误的是（ ）AX与Y形成化合物时，X显负价，Y显正价B第一电离能Y一定小于XC最高价含氧酸的酸性：X对应的酸性强于Y对应的酸性D气态氢化物的稳定性：HmY小于HmX【例2】A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，有关两元素的下列叙述：原子半径AB；离子半径AB；原子序数AB；原子最外层电子数AB；A 的正价与B的负价

14、绝对值一定相等；A的电负性小于B的电负性；A的第一电离能大于B的第一电离能其中正确的组合是（ ）A B C D【例3】不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量(设其为E)如图所示。试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题。(1)同主族内不同元素的E值变化的特点是_。各主族中E值的这种变化特点体现了元素性质的_变化规律。(2)同周期内，随原子序数增大，E值增大。但个别元素的E值出现反常现象。试预测，下列关系式中正确的是_。E(砷)E(硒) E(砷)E(硒) E(溴)E(硒)(3)估计1 mol气态Ca原子失去最外层一个电子所需能量E值的范围：_E_。(4)10号

15、元素E值较大的原因是_。【练习】1.已知118号元素的离子aW3+、bX+、cY2、dZ都具有相同的电子层结构，下列关系正确的是（）A质子数cd，离子的还原性Y2ZB氢化物的稳定性H2YHZC原子半径XW，第一电离能XWD电负性ZYWX2.某元素原子价电子构型3d104s2，其应在（）A第四周期A族 B第四周期B族 C第四周期A族 D第四周期B族3.下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据（用I1、I2表示，单位为kJmol1）下列关于元素R的判断中一定正确的是（）I1I2I3I4I5R740150077001050013600R的最高正价为+3价 R元素位于元素周期表中第A族 R元素第一电离

16、能大于同周期相邻元素 R元素的原子最外层共有4个电子 R元素基态原子的电子排布式为1s22s2A B C D4.A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，有关两元素的下列叙述：原子半径AB；离子半径AB；原子序数AB；原子最外层电子数AB；A 的正价与B的负价绝对值一定相等；A的电负性小于B的电负性；A的第一电离能大于B的第一电离能其中正确的组合是（ ）A B C D5.第三周期元素的原子，其最外层p能级上仅有一个未成对电子，它最高价氧化物对应的水化物的酸根离子是（ ）ARO3 BRO5 CRO42 DRO4 6.下列各组元素的性质正确的是（）A第一电离能：BAlGaB电负性：FNO

17、C最高正价：FSSiD原子半径：PNC7.第一电离能I1是指气态原子X（g）失去一个电子成为气态阳离子X+（g）所需的能量图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图 请回答以下问题：（1）认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律，将NaAr之间六种元素用短线连接起来，构成完整的图象（2）从如图分析可知，同一主族元素原子的第一电离能I1的变化规律是 （3）N元素的第一电离能比C、O元素的第一电离能大的原因是： （4）气态锂原子失去核外不同电子所需的能量分别为：失去第一电子为519kJmol1，失去第二个电子为7 296kJmol1，失去第三个电子为11 799kJmol1，由此数据

18、分析为何锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量 3元素性质递变规律项目同周期(从左到右)同主族(从上到下)原子核外电子排布电子层数相同，最外层电子数逐渐增多，18(第一周期12)最外层电子数相同，电子层数递增原子半径逐渐减小(0族除外)逐渐增大元素主要化合价最高正价17，最低负价41最高正价主族序数，非金属最低负价主族序数8原子得、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项目同周期(从左到右)同主族(从上到下)元素的第一电离能呈增大的趋势逐渐减小元素的电负性逐渐增大逐渐减小元素金属性、非金属性金属性逐渐减弱非金属性逐渐增

19、强金属性逐渐增强非金属性逐渐减弱4.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元素的有些性质是相似的，如 。【例1】下表列出前20号元素中的某些元素性质的一些数据：性质元素原子半径(1010 m)最高价态最低价态1.02622.2710.7421.4330.77441.10530.99711.8610.75531.1744试回答下列问题。(1)以上10种元素中，第一电离能最小的是_(填编号)。(2)上述三种元素中的某两种元素形成的化合物中，每一个原子都满足8电子稳定结构的物质可能是_(写分子式)。元素和形成的化合物的化学式为_，它是一种重要的结构材料，推测它应属于_晶体；元素的原子价

20、电子排布式是_。(3)四种元素的气态氢化物的稳定性，由大到小的顺序是_(填化学式)。(4)和两元素比较，非金属性较弱的是_(填名称)，可以验证你的结论的是下列中的_(填序号)。A气态氢化物的挥发性和稳定性B单质分子中的键能C两元素的电负性D含氧酸的酸性E氢化物中XH键的键长(X代表和两元素)F两单质在自然界的存在形式【练习】1.下列有关物质性质的比较顺序中，不正确的是（）A热稳定性：HFHClHBrHIB微粒半径：K+Na+Mg2+Al3+C酸性：HClO4H2SO4H3PO4H2SiO3D熔点：LiNaKRb2.下列各组元素性质的递变情况错误的是（ ）ANa、Mg、Al原子最外层电子数依次增

21、多BP、S、Cl元素最高正价依次升高CN、O、F第一电离能依次增大DNa、K、Rb电负性逐渐减小元素推断常见题眼：一、位置与结构1. 周期序数等于族序数两倍的元素是锂、钙（Li、Ca）2. 最高正价数等于最低负价绝对值三倍的元素是硫（S）3. 次外层电子数等于最外层电子数四倍的元素是镁（Mg）钙Ca4. 次外层电子数等于最外层电子数八倍的元素是钠（Na）、钾K5. 族序数与周期数相同的元素是H、Be、Al；族序数是周期数两倍的元素是C、S；族序数是周期数三倍的元素是O6. 只由质子和电子构成的元素原子是H（11H）二、 含量与物理性质1. 地壳中质量分数最大的元素是氧（O），其次是硅（Si）2

22、. 地壳中质量分数最大的金属元素是铝（Al）3. 其单质是人工制得纯度最高的元素是硅（Si）4. 其单质为天然物质中硬度最大的元素是碳（C）5. 其气态氢化物最易溶于水的元素是氮（N）。在常温、常压下，1体积水溶解700体积的NH36. 其氢化物沸点最高的非金属元素是氧（O）7. 常温下，其单质是有色气体的元素是氟、氯（F、Cl）8. 所形成的化合物种类最多的元素是碳（C）9. 在空气中，其最高价氧化物的含量增加会导致“温室效应”的元素是碳（C）10. 其单质是最易液化的气体元素是氯（Cl）11. 其单质是最轻的金属元素的是锂（Li）12. 其最高价氧化物的水化物酸性最强的元素是氯（Cl）13

23、. 电负性最大的元素是F14. 同周期中，碱金属的第一电离能最小，稀有气体的第一电离能最大。三、 化学性质与用途1. 单质与水反应最剧烈的非金属元素是氟（F）2. 其气态氢化物与最高价氧化物对应水化物能起化合反应的是氮（N） NH3 + HNO3 = NH4NO33. 其气态氢化物与其低价氧化物能反应生成该元素的单质的元素是硫（S） 2H2S + SO2 = 3S + 2H2O4. 在空气中，其一种同素异形体易在空气中自燃的元素是磷（P）5. 其气态氢化物水溶液可雕刻玻璃的元素是氟（F）6. 其两种同素异形体对人类生存都非常重要的元素是氧（O），臭氧层被称为地球生物的保护伞。7. 能导电的非金

24、属单质有石墨（C）和晶体硅（Si）8. 能与强碱溶液作用的单质有Al、Cl2、Si、S2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2OSi + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H23S + 6NaOH （浓）= 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O9. 既能在CO2中燃烧又能在N2中燃烧的金属单质是镁（Mg）CO2 + 2Mg 点燃 C + 2MgO N2 + 3Mg 点燃 Mg3N2 【例1】写出下列元素原子的电子排布式，并给出原子序数和元素名称。（1）含有半满p轨道核电荷数最小的元素

25、原子的电子排布式为_，原子序数为_，元素名称是_。（2）自然界中最活泼的金属元素原子的电子排布式为_，原子序数为_，元素名称是_。（3）最活泼的非金属元素原子的电子排布式为_，原子序数为_，元素名称是_。（4）第4周期稀有气体元素原子的电子排布式为_，原子序数为_，元素名称是_。（5）4p轨道半充满的元素原子的电子排布式为_，原子序数为_，元素名称是_。【例2】如图为元素周期表前四周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是（）AW元素的第一电离能小于Y元素的第一电离能BY、Z的阴离子电子层结构都与R原子的相同Cp能级未成对电子最多的是Z元素DX元素是电负性最大的元素【例

26、3】四种短周期元素A、B、C、D，A、B、C同周期，C、D同主族，E是过渡元素A的原子结构示意图为：，B是同周期第一电离能最小的元素，C的最外层有三个成单电子，E的外围电子排布式为3d64s2回答下列问题：（1）写出下列元素的符号：A B （2）用化学式表示上述五种元素中最高价氧化物对应水化物酸性最强的是 （3）用元素符号表示D所在周期第一电离能最大的元素是 （4）D的氢化物比C的氢化物的沸点 （填“高“或“低“），原因是 （5）E元素原子的核电荷数是 ，E元素在周期表的第 族元素周期表可按电子排布分为s区、p区等，则E元素在 区（6）画出D的核外电子排布图 ，这样排布遵循了构造原理、 原理和 规则【例4】用“”、“”、“=”填空（1）第一电离能：P S； （2）酸性：H3PO4 H2SO4；（3）稳定性：H2O H2S H2Se；（4）微粒半径：S2 Cl K+；S S2（5）碱性：KOH NaOH Al（OH）3；（6）元素的电负性：S Cl【练习】1、某元