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(共41張PPT)
第1節　原子結構模型
第1課時　氫原子光譜與玻爾的原子結構模型
素養目標 學習要點
1.通過了解原子結構模型的演變歷程,能夠運用玻爾原子結構模型的基本觀點解釋原子光譜的特點,形成證據推理與模型認知的化學核心素養。 2.理解基態、激發態和原子光譜等概念,培養宏觀辨識與微觀探析的化學核心素養。 一部演變:原子結構模型的演變歷程
一種模型:玻爾原子結構模型
一個概念:原子光譜
兩個狀態:基態與激發態
知識點一　原子結構模型的演變
基礎落實 必備知識全過關
知識點一　原子結構模型的演變
道爾頓原子論 1803年,英國化學家道爾頓提出原子論
湯姆孫“葡萄干布丁”模型 1904年,湯姆孫在發現　　　　　　的基礎上提出了原子結構的“葡萄干布丁”模型,開始涉及原子內部的結構
盧瑟福核式模型 1911年,英國物理學家盧瑟福根據α粒子散射實驗提出了原子結構的　　　　　模型
玻爾原子結構 模型 1913年,丹麥科學家玻爾根據原子光譜實驗,進一步建立起
　　　　　　　 　的原子結構模型
量子力學模型 20世紀20年代中期,建立了量子力學理論,從而產生了原子結構的　　　　　　　模型
電子
核式
核外電子分層排布
量子力學
名師點撥
α粒子轟擊金箔實驗
1911年著名物理學家盧瑟福等人用一束帶正電的、質量比電子大得多的高速運動的α粒子轟擊金箔,發現:大多數α粒子能夠穿透金箔而不改變原來的運動方向;一小部分α粒子改變了原來的運動方向;有極少數α粒子被反彈了回來。
辨析比較
關于原子結構的演變
道爾頓認為原子不可分,認為原子是個實心球;湯姆孫通過陰極射線實驗發現電子,認為原子核是一個均勻帶正電的球體,電子像葡萄干一樣鑲嵌在原子核中;盧瑟福根據α粒子散射實驗提出了原子結構的核式模型;玻爾為了解釋氫原子光譜,提出了核外電子分層排布的原子結構模型,即玻爾原子結構模型。
重難突破 能力素養全提升
探究角度1 原子結構模型與對應的科學家
例1 下列實驗事實與原子結構模型建立的關系正確的是(　　)
A.陰極射線實驗發現電子:道爾頓原子結構模型
B.α粒子散射實驗發現原子核:盧瑟福原子結構模型
C.氫原子光譜發現電子分層排布:盧瑟福原子結構模型
D.α粒子散射實驗發現電子:湯姆孫原子結構模型
B
解析 A選項,湯姆孫通過陰極射線實驗發現電子,故A錯誤;B選項,盧瑟福根據α粒子散射實驗發現原子結構的有核模型,故B正確;C選項,玻爾研究氫原子光譜,為解釋氫原子光譜是線狀光譜,引入量子理論,提出定軌理論,即玻爾理論,故C錯誤;D選項,湯姆孫發現電子,提出原子結構的“葡萄干布丁”模型,α粒子散射實驗發現的是原子核,故D錯誤。
[對點訓練1]
原子結構模型的演變如圖所示,下列符合歷史演變順序的一組排列是(　　)
A.(1)(3)(2)(4)(5) B.(1)(2)(3)(4)(5)
C.(1)(5)(3)(2)(4) D.(1)(3)(5)(4)(2)
A
思路剖析　無需識記每一種原子結構模型的具體時間,只需要記住原子結構模型的發展是越來越科學,越來越接近原子的真實結構。即:實心球原子模型——葡萄干布丁模型——核式模型——玻爾原子結構模型——量子力學模型。
探究角度2 各種原子結構模型的細節觀點
例2 自從1803年英國化學家道爾頓提出了原子學說,人類對原子結構的認識就不斷深入、發展,并通過實驗事實不斷地完善對原子結構的認識。下列關于原子結構模型的說法中,正確的是(　　)
A.道爾頓的原子結構模型將原子看作實心球,故不能解釋任何問題
B.湯姆孫“葡萄干布丁”原子結構模型成功地解釋了原子中的正、負粒子是可以穩定共存的
C.盧瑟福核式原子結構模型指出了原子核和核外電子的質量關系、電性關系及占有體積的關系
D.玻爾電子分層排布原子結構模型引入了量子化的概念,能夠成功解釋所有的原子光譜
C
解析 道爾頓的原子論成功地解釋了質量守恒定律等規律,故A錯誤;湯姆孫“葡萄干布丁”原子結構模型提出了正、負電荷的共存問題,但同時認為在這樣微小的距離上有著極大的作用力,故B錯誤;盧瑟福通過α粒子散射實驗提出了原子結構的核式模型,散射實驗的結果能夠分析出原子核和核外電子的質量關系、電性關系及占有體積的關系,故C正確;玻爾電子分層排布原子結構模型引入了量子化的概念,引入一個量子數n,解釋了氫原子光譜是線狀光譜的實驗事實,而不能解釋某些復雜的光譜現象,更無法解釋多電子原子的光譜,故D錯誤。
[對點訓練2]
下列科學家都推動了原子結構模型的演變,其中提出“原子結構的核式模型”的科學家是(　　)
A.玻爾 B.道爾頓
C.盧瑟福 D.湯姆孫
C
解析 1911年,盧瑟福根據α粒子散射實驗提出“原子結構的核式模型”,故選C。
[對點訓練3]
自從1803年英國化學家道爾頓提出原子論以來,人類對原子結構的認識不斷深入、不斷發展,通過實驗事實不斷地豐富、完善原子結構理論。請判斷下列關于原子結構的說法正確的是(　　)
A.所有的原子都含有質子、中子和電子三種基本構成微粒
B.每一類原子中的質子、中子和電子三種基本構成微粒的個數都是相等的
C.原子核對電子的吸引作用的實質是原子核中的質子對核外電子的吸引
D.原子中的質子、中子和電子三種基本構成微粒不可能再進一步分成更小的微粒
C
解析 普通氫原子沒有中子,大多數原子都含有質子、中子和電子三種基本構成微粒,故A錯誤;原子中質子數等于電子數,但中子數與質子數或電子數不一定相等,故B錯誤;質子帶正電,中子不帶電,電子帶負電,則原子核對電子的吸引作用的實質是原子核中的質子對核外電子的吸引,故C正確;隨著科學的發展,可認識到質子等微粒還可以再分成更小的微粒,故D錯誤。
知識點二　氫原子光譜和玻爾的原子結構模型
基礎落實 必備知識全過關
知識點二　氫原子光譜和玻爾的原子結構模型
1.光譜
(1)概念:利用　　　　　　　　將物質　　　　　　　　或　　　　　的頻率(或波長)和強度分布記錄下來的譜線。
(2)形成原因:核外電子在不同軌道間　　　　時,會輻射或吸收能量。
2.氫原子光譜特點
氫原子光譜是　　　　　光譜,與根據　　　　　原子結構核式模型得到的推論不一致。
原子光譜儀
吸收的光
發射的光
躍遷
線狀
盧瑟福
3.玻爾原子結構模型
(1)基本觀點
①運動軌跡
原子中的電子在具有確定半徑的圓周軌道上繞原子核運動,并且
　　　　　能量。
②能量分布
在不同軌道上運動的電子具有不同的能量(E),而且能量值是不連續(量子化)的。軌道能量依n值(n稱為　　　　　,取值1、2、3、…)的增大而
　　　　　。對氫原子而言,電子處在n=1的軌道時能量最低,這種狀態稱為　　　　;能量高于基態能量的狀態,稱為　　　　　。
不輻射
量子數
升高
基態
激發態
③電子躍遷
電子由能量較高能級躍遷至較低能級,輻射能量,由低能級躍遷至高能級,吸收能量　　　　　　　　　　　　　
電子在能量不同的軌道之間躍遷時,輻射或吸收的能量以光的形式表現出來并被記錄下來,就形成了　　　　　。
光譜
(2)貢獻　　 太陽光譜為連續光譜
①成功地解釋了氫原子光譜是線狀光譜的實驗事實。
②闡明了原子光譜源自核外電子在能量不同的軌道之間的躍遷,指出了電子所處的軌道的能量是　　　　　的。如圖所示:
量子化
(3)吸收光譜與發射光譜
發射光譜形成示意圖
吸收光譜形成示意圖
名師點撥
1.光譜可以根據能量變化特點分為吸收光譜與發射光譜,根據波長特點分為連續光譜與線狀光譜,而吸收光譜與發射光譜總稱為原子光譜。
2.電光源、焰色試驗、物質燃燒或高溫下發光等都與原子核外電子的躍遷有關,而化學反應中的顏色變化與原子核外電子的躍遷無關。
深度思考
為什么氫原子光譜是由具有特定波長、彼此分立的譜線組成的
提示 根據玻爾原子結構模型,電子所處的軌道的能量是量子化的,軌道間的能量差也是確定的,而光的頻率ν與軌道所具有的能量E之間的關系可用下式表示。
hν=|Ej-Ei|
式中:h為普朗克常數,其值為6.626×10-34 J·s。
由上式計算得到的光的頻率(或波長λ=c/ν,c為光速)只能是不連續的,此時形成的是具有特征波長的線狀光譜。
辨析比較
發射光譜與吸收光譜的比較
類型 發射光譜 吸收光譜
條件 電子從激發態躍遷到基態或從較高激發態躍遷到較低激發態 電子從基態躍遷到激發態或從較低激發態躍遷到較高激發態
特征 背景暗色,譜線為明亮彩色細線 背景彩色,譜線為一些暗線
聯系 同種原子的發射譜線和吸收譜線位置精確重合 正誤判斷
(1)光是電子躍遷釋放能量的重要形式之一。(　　)
(2)氫原子外圍只有一個電子,故氫原子光譜只有一條譜線。(　　)
提示 氫原子光譜在可見光范圍內有4條譜線。
(3)氫原子光譜屬于線狀光譜。(　　)
(4)基態氫原子轉變成激發態氫原子時釋放能量。(　　)
提示 基態氫原子轉變成激發態氫原子時吸收能量。
(5)焰色試驗與電子躍遷有關,屬于化學變化。(　　)
提示 焰色試驗沒有新物質生成,不屬于化學變化。
√
×
√
×
×
重難突破 能力素養全提升
探究角度1 玻爾原子結構模型
例1 下列說法正確的是(　　)
A.氫原子光譜是元素的所有光譜中最復雜的光譜之一
B.“量子化”就是不連續的意思,微觀粒子運動均有此特點
C.玻爾理論不但成功地解釋了氫原子光譜,而且還推廣到其他原子光譜
D.所有原子中都含有中子
B
解析 氫原子光譜是元素的所有光譜中最簡單的光譜,故A錯誤;玻爾理論具有局限性,只是解釋了氫原子光譜,但對解釋多電子原子的光譜卻遇到困難,故C錯誤。
思路剖析　基于經典物理學與量子力學理論分析
玻爾原子結構模型的局限性在于其只適用于單電子原子,無法解釋多電子原子的復雜性,也無法解釋原子的化學性質。因此,在量子力學理論的發展下,玻爾原子結構模型已經被量子力學所描述更加精細的模型取代。
[對點訓練1]
下列說法不正確的是(　　)
A.原子光譜是測定物質結構的基本方法和實驗手段
B.霓虹燈能夠發出五顏六色的光,其發光機理與氫原子光譜形成機理基本相同
C.原子線狀光譜的產生是原子核外電子在不同的、能量量子化的狀態之間躍遷所導致的
D.“在高分辨鈉原子光譜中靠得很近的兩條黃色譜線”可以利用玻爾原子結構模型較好地解釋
D
解析 玻爾原子結構模型能夠成功地解釋氫原子光譜,不能解釋“在高分辨鈉原子光譜中靠得很近的兩條黃色譜線”等復雜的光譜現象,故D錯誤。
解題技巧　選項D抓住“鈉原子”關鍵詞,謹記玻爾原子結構模型只能用來解釋氫原子光譜。
探究角度2 原子光譜
例2 下列有關光譜的說法不正確的是(　　)
A.原子中的電子在躍遷時能量的表現形式之一是光,這也是原子光譜產生的原因
B.電子由能量較低軌道躍遷至能量較高軌道時,可通過光譜儀直接攝取原子的發射光譜
C.燃放的焰火在夜空中呈現五彩繽紛的禮花與原子核外電子的躍遷有關
D.通過光譜分析可以鑒定某些元素
B
解析 不同元素的原子發生躍遷時會吸收或釋放不同的光,可以用光譜儀攝取各種元素原子的吸收光譜或發射光譜,A正確;電子由能量較低軌道躍遷至能量較高軌道時,要吸收能量,光譜儀攝取到的是吸收光譜,B錯誤;在現代化學中,常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素,稱為光譜分析,D正確。
思維建?！∮捎诿糠N原子都有自己的特征譜線,因此可以根據光譜來鑒別物質和確定它的化學組成。這種方法叫作光譜分析。做光譜分析時,可以利用發射光譜,也可以利用吸收光譜,光譜類測試(主要包括紅外光譜、核磁共振波譜、X射線衍射、紫外和可見光譜、拉曼光譜)采用物質對不同波長區域光譜的吸收情況,對化合物的官能團、有機結構、化學鍵以及化合物分子內部振動進行分析,了解化合物結構特性以及輔助進行定性定量分析。
[對點訓練2]
吸收光譜和發射光譜統稱為原子光譜。下列說法錯誤的是(　　)
A.同一種元素原子的吸收光譜和發射光譜的特征譜線相同
B.激光與原子核外電子發生躍遷釋放能量有關
C.光譜儀可以攝取元素的吸收光譜和發射光譜
D.目前發現的元素都是通過原子光譜發現的
D
解析 不同元素的原子發生躍遷時會吸收或釋放不同的光,可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發射光譜,同一種元素原子的吸收光譜和發射光譜的特征譜線相同,故A、C正確;電子躍遷本質上是組成物質的粒子中電子的一種能量變化,激光與原子核外電子發生躍遷釋放能量有關,故B正確;每種元素都有自己的特征譜線,在歷史上許多元素是通過原子光譜發現的,如銫和銣,但目前發現的元素并非都是通過原子光譜發現的,故D錯誤。
[對點訓練3]
(2024廣西南寧檢測)碳量子點(CQDs)是一種尺寸小于10納米,含有N、O等雜原子的新型碳基納米材料,在紫外光照射下,產生熒光。居家利用香蕉皮等果蔬廚余物制備碳量子點的流程如圖:
下列敘述不正確的是(　　)
A.碳量子點是碳的一種新型單質 B.產生熒光與電子躍遷有關
C.果蔬廚余物含C、H、O等元素 D.所得濾液可產生丁達爾效應
A
解析 碳量子點除了含碳元素外,還含有N、O等雜原子,所以碳量子點不是單質,是混合物,故A錯誤;產生熒光和電子躍遷有關,故B正確;水果、蔬菜都是有機物,含C、H、O等元素,故C正確;碳量子點是一種尺寸小于10納米,含有N、O等雜原子的新型碳基納米材料,故所得濾液屬于膠體,可產生丁達爾效應,故D正確。
學以致用·隨堂檢測全達標
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題組1 原子結構模型的演變
1.人類認識原子的歷史是漫長的。下列與原子結構模型的演變無關的科學家是(　　)
A.道爾頓 B.湯姆孫
C.盧瑟福 D.門捷列夫
D
解析 道爾頓提出了原子論;湯姆孫提出了原子結構的“葡萄干布丁”模型;盧瑟福提出了原子結構的核式模型;門捷列夫發現了元素周期律,并編出了元素周期表,與原子結構模型的演變無關。
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題組2 氫原子光譜與玻爾原子結構模型
2.化學讓生活更加美好,下列現象與原子核外電子躍遷釋放能量無關的是
(　　)
A.棱鏡分光
B.節日燃放的煙花
C.日光燈通電發光
D.璀璨的霓虹燈
A
解析 棱鏡分光是根據不同波長的光發生折射時角度不同將光束分散,與電子躍遷無關,A符合題意。
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3.玻爾理論不能解釋(　　)
A.氫原子光譜為線狀光譜
B.在一給定的穩定軌道上,運動的核外電子不輻射能量
C.電子從一個軌道(能量為Ei)躍遷到另一個軌道(能量為Ej)時會輻射或吸收能量
D.有外加磁場時氫原子光譜增加多條譜線
D
解析 對于有外加磁場時氫原子光譜增加多條譜線這一現象,玻爾理論無法解釋,必須借助量子力學理論加以解釋,D項符合題意。
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4.原子光譜是線狀光譜,是由不連續的譜線組成的,這表明(　　)
A.在原子中只有某些電子能夠躍遷產生光譜
B.原子中的電子可以處于某些特定的能量狀態,即電子所處軌道的能量是量子化的
C.原子發射的光是單色光
D.白光可以由多種單色光組成
B
解析 原子光譜是線狀光譜,也就是由具有特定頻率的光形成的譜線。原子光譜之所以產生這種特定的譜線,是由于電子的能量是量子化的,電子躍遷吸收或釋放的能量也是量子化的。
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5.下列敘述不正確的是(　　)
A.原子的核外電子處于能量最低的狀態稱為基態
B.原子的核外電子吸收能量而高于基態能量的狀態稱為激發態
C.焰色是電子從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道時產生的
D.原子的核外電子由能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時,輻射的能量可能以光的形式表現出來
C
解析 基態是原子的核外電子處于能量最低的狀態,A正確;激發態是原子的核外電子處于能量高于基態能量的狀態,B正確;電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時,輻射的能量可以以光的形式表現出來,可以表現為焰色,C錯誤、D正確。(共46張PPT)
第1節　原子結構模型
第2課時　量子力學對原子核外電子運動狀態的描述
素養目標 學習要點
1.通過結合量子力學對原子核外電子運動狀態的描述,能夠認識電子運動的不確定性和概率性,培養宏觀辨識與微觀探析的化學核心素養。 2.了解電子運動的能量狀態具有量子化的特征,知道電子的運動狀態可以由原子軌道和電子云模型來描述,形成證據推理與模型認知的化學核心素養。 一種狀態:核外電子運動狀態
四個概念:能層、能級、原子軌道、電子云
知識點一　原子軌道
基礎落實 必備知識全過關
知識點一　原子軌道
原子軌道 電子的空間運動狀態
1.電子層
(1)含義:量子數　　　　所描述的電子運動狀態。
(2)表示方法
n的取值 1 2 3 4 5 6 7
符號
離核遠近 能量高低 n
K
L
M
N
O
P
Q
近
遠
低
高
2.能級
(1)多電子原子中,同一個電子層(即n相同)內的電子所具有的能量也可能不同,即同一個電子層還可以分成若干個能級,分別用符號　　　　　　等表示。
(2)在同一個電子層中按能量由低到高的順序為E(ns)在無外磁場時,處于同一能級的電子的空間運動狀態的　　　　相同。
s、p、d、f
能量
3.原子軌道
(1)概念:原子中單個電子的　　　　　狀態。
(2)n值所對應的能級和原子軌道的情況
n(電子層) 符號 能級 原子軌道 原子軌道數目
1 K 1=12
2 L 1+3=22
3 M
　　(含5個原子軌道) 空間運動
1s
1s
2s
2s
2p
2px、2py、2pz
3s
3s
3p
3px、3py、3pz
3d
3d
1+3+5=32
n(電子層) 符號 能級 原子軌道 原子軌道數目
4 N
　　(含5個原子軌道) 　　(含7個原子軌道) …… …… …… …… ……
結論:第n電子層上有　　個能級,有　　　個原子軌道。
4s
4s
4p
4px、4py、4pz
4d
4d
4f
4f
1+3+5+7=42
n
n2
4.自旋狀態
核外運動的電子還存在一種被稱為“自旋”的量子化狀態。處于同一原子軌道上的電子自旋狀態只能有　　種,分別用符號“　　”和“　　”表示。
沒有運動狀態完全相同的兩個電子
名師點撥
電子層,或稱電子層殼,是原子物理學中,一組擁有相同主量子數n的原子軌道。
特別提醒
電子層,又稱能層,由于能層序數等于該能層上的能級數,如K層只有s能級,因此并不是所有的能層上都有s、p、d、f能級。
兩
↑
↓
深度思考
電子層序數與能級數的關系是怎樣的
概念辨析
電子層、能級之間的關系
能級數等于該電子層的序數;電子層與能級類似樓層與階梯之間的關系,在每一個電子層中,能級符號順序是ns、np、nd、nf……
提示 能級數等于電子層序數,如當n=3時,有3個能級,分別用符號s、p、d表示。
辨析比較
電子層、能級分別與原子軌道的關系
(1)同一能級又可能包含幾個空間分布不同的原子軌道,s能級中有1個原子軌道、p能級中有3個能量相同的原子軌道,分別記作npx、npy、npz,d能級中有5個能量相同的原子軌道。
(2)對于確定的n值,其原子軌道數為n2;每一電子層最多容納的電子數為2n2。
正誤判斷
(1)每一電子層都包含s、p、d、f能級。(　　)
提示 例如第一電子層只包含s能級。
(2)不同電子層的s能級中電子的能量完全相同。(　　)
提示 不同電子層的s能級中電子的能量不相同,1s能級上電子的能量小于2s能級電子的能量。
(3)第三電子層有s、p共兩個能級。(　　)
提示 第三電子層有s、p、d共3個能級。
(4)當電子層數n=2時,該層有2s、2px、2py、2pz四個原子軌道。(　　)
(5)各能級的原子軌道數按s、p、d、f的順序依次為1、3、5、7。(　　)
×
×
×
√
√
重難突破 能力素養全提升
探究角度1 電子層與能級
例1 下列各電子層不包含d能級的是(　　)
A.L B.M
C.N D.O
A
解析 從第三電子層開始,出現d能級,K層只有s能級,L層只有s、p能級,都不包含d能級,答案選A。
思路剖析　(1)電子層序數=能級數
(2)K、L、M、N、O、P、Q分別表示n=1、2、3、4、5、6、7的電子層。
(3)每一電子層都從能級s開始,但不是每一電子層都含有s、p、d、f等能級。
[對點訓練1]
下列關于能級說法正確的是(　　)
A.所有電子層都包含p能級
B.s能級的能量一定比p能級的低
C.2p能級的能量比3p能級的低
D.2p、3p、4p能級的軌道數不同
C
解析 K層只有s能級,A錯;ns能級能量比(n-1)p能級的高,B錯;能級能量2p<3p<4p,C對;各電子層的p能級都有3個軌道,D錯。
思維建?！∠嗤芗壞芰筷P系1s<2s<3s<4s<……
不同能級能量關系ns探究角度2 電子層與能級的電子排布
例2 原子中的某一電子層,最多能容納的電子數大于32,該電子層可能是
(　　)
A.L層 B.M層
C.N層 D.P層
D
解析 原子核外每一電子層所能容納的最多電子數為2n2,L層所容納的最多電子數為8,M層所容納的最多電子數為18,N層所容納的最多電子數為32,P層所容納的最多電子數為50,故選D。
思路剖析　原子核外每一電子層所能容納的最多電子數為2n2。
[對點訓練2]
下列有關核外電子運動狀態的說法正確的是(　　)
A.電子自旋就是電子繞軸“自轉”
B.第四電子層最多容納16個電子
C.p能級的原子軌道呈啞鈴形,隨著電子層序數的增加,p能級原子軌道數也在增多
D.溴原子的M層最多容納18個電子
D
解析 電子自旋是量子化狀態,不能作經典的理解,不能看作繞軸自轉,A錯誤;第四電子層最多容納32個電子,B錯誤;所有的p能級都含有3個軌道,所以隨著電子層序數的增加,p能級原子軌道數不變,C錯誤;M層最多容納電子數為2×32=18,D正確。
知識點二　原子軌道的圖形描述與電子云圖
基礎落實 必備知識全過關
知識點二　原子軌道的圖形描述與電子云圖
1.原子軌道的圖形描述
(1)概念:原子軌道在量子力學中用波函數表示,并可以將其以圖形的方式在　　　　　　　　中呈現出來。
(2)意義:表示原子軌道的　　　　　　。
直角坐標系
空間分布
無數條對稱軸
(3)形狀:s軌道呈　　　　,具有球對稱性;p軌道在空間的分布特點是分別相對于x、y、z軸對稱,呈啞鈴形或紡錘形(∞),也就是說,p軌道在空間分別沿x、y、z軸的方向分布。如圖:
1s和2p原子軌道示意圖
球形
2.電子在核外的空間分布
(1)原子核外電子的運動特點
與對宏觀物體運動的描述不同,對于質量非常小、運行速度極快且運動空間極小的微觀粒子(如電子,其質量僅為9.1×10-31 kg)而言,人們不可能同時準確地測定它的位置和速度,但能通過對波函數進行數學處理計算出電子在某個地方出現的概率。
(2)電子云圖 把電子在原子核外空間出現概率的P=90%的空間圈出來
①概念:描述電子在核外空間某處單位體積內的概率分布的圖形。
②含義:用單位體積內小點的疏密程度來表示電子在原子核外某處單位體積內出現概率的大小。
③電子云圖的特點:s能級的電子概率分布呈球形對稱;p能級的電子概率分布有一定的空間取向。
電子處在1s及2p軌道上的電子云圖分別如圖1、圖2所示:
④意義:電子云不僅表示電子在核外空間某處單位體積內出現的概率,同時說明量子力學中軌道的含義與玻爾軌道的含義完全不同,它既不是圓周軌道,也不是其他經典意義上的固定軌跡。
名師點撥
ns能級各有1個原子軌道;np能級各有3個原子軌道,且相互垂直(用px、py、pz表示);nd能級各有5個原子軌道;nf能級各有7個原子軌道。
特別提醒
電子層序數n不同時,s軌道的形狀相同、半徑不同,電子層序數越大,原子軌道的半徑越大,即s軌道半徑1s<2s<3s<4s<……
深度思考
電子云圖表示的是電子在原子核外的運動軌跡嗎
提示 電子云圖表示電子在核外空間某處單位體積內出現的概率分布,不代表電子的運動軌跡。
正誤判斷
(1)s電子繞核旋轉,其軌道為一圓圈。(　　)
提示 s電子軌道是一個球形。
(2)1s、2px、2py、2pz軌道都具有球對稱性。(　　)
提示 p軌道不具有球對稱性。
(3)電子云圖中每個小點表示一個電子。(　　)
提示 電子云圖中小黑點疏密程度表示電子出現的概率大小。
(4)鈉原子的1s、2s、3s電子云半徑不同。(　　)
(5)電子云是用小點的疏密程度來表示電子在核外空間某處單位體積內出現概率大小的圖形。(　　)
×
×
×
√
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重難突破 能力素養全提升
探究角度1 電子云概念的理解
例1 圖1和圖2分別是1s電子的電子云圖和原子軌道圖。下列有關說法正確的是(　　)
A.圖1中的每個小點表示1個電子
B.圖2表示1s電子只能在球體內出現
C.圖2表明1s軌道呈球形,有無數對稱軸
D.圖1中的小點表示電子在核外所處的位置
C
解析 圖1用單位體積內小點的疏密程度來表示電子在核外某處單位體積內出現概率的大小,故A、D錯誤,圖2為原子軌道圖,1s電子在球體內出現的概率較大,也可以出現在球體外,但概率比較小,故B錯誤;球體有無數對稱軸,C正確。
思維建?！‰娮釉茍D是描述電子在核外空間某處單位體積內的概率分布的圖形;電子云中的小點不代表電子,小點疏密程度表示電子在原子核外空間范圍內出現概率的大小。
[對點訓練1]
下列說法正確的是(　　)
A.Na原子核外3px、3py、3pz能級能量不同
B.電子云圖中的小黑點都是經過準確測定得到的
C.np軌道電子能量一定比ns軌道電子能量高
D.電子云表示的是電子在原子核外空間的運動軌道
C
解析 3px、3py、3pz能級能量相同,故A錯誤;人們通過對波函數進行數學處理計算出電子在什么地方出現的概率大、在什么地方出現的概率小,并非是經過準確測定得到的,故B錯誤;電子能量與電子層和能級有關,相同電子層不同能級能量關系ns名師點撥　電子在原子核外的運動是無規則的,沒有固定的運動軌道,人們也不可能同時準確地測定它的位置和速度;電子云表示電子在核外某處單位體積的空間出現的概率大小。
探究角度2 原子軌道與電子云
例2 下列有關電子云和原子軌道的說法正確的是(　　)
A.s軌道呈球形,處在該軌道上的電子只能在球殼內運動
B.原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍,故稱電子云
C.p軌道與s軌道空間分布圖形不同,在空間有5個伸展方向
D.原子軌道與電子云都是用來形象化描述電子的運動狀態的
D
解析 原子軌道用來描述原子中單個電子的空間運動狀態,它表明電子在這一區域內出現概率大,在此區域外出現的概率小,故A錯誤;電子云僅表示電子在某一空間區域內出現的概率,并非原子核被電子云霧所包裹,故B錯誤;p軌道在空間有px、py、pz共3個伸展方向,故C錯誤;原子軌道與電子云都是用來形象化描述電子的運動狀態的,故D正確。
思維建模　電子云表示電子在某一空間單位體積內出現的概率,在原子核附近區域內出現的概率大,在離核越遠區域出現的概率越小,即也可以出現在區域外;p軌道在空間有px、py、pz共3個伸展方向,且相互垂直。
[對點訓練2]
量子力學原子結構模型中的原子軌道用來描述核外電子的空間運動狀態。下列關于原子軌道的敘述中錯誤的是(　　)
A.原子軌道就是原子核外電子運動的軌道,這與宏觀物體運動軌道的含義相同
B.任意電子層上的p能級都有3個伸展方向相互垂直的原子軌道
C.第n電子層上共有n2個原子軌道
D.處于同一原子軌道上的電子,自旋方向相反
A
解析 原子軌道與宏觀物體的運動軌道完全不同,它是指電子出現的主要區域,而不是電子運動的實際軌跡,A項錯誤。
學以致用·隨堂檢測全達標
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題組1 電子層與能級
1.下列關于電子層與能級的說法正確的是(　　)
A.在基態多電子原子中,p軌道電子的能量不一定高于s軌道電子的能量
B.任一電子層的能級總是從s能級開始,而且能級數不一定等于該電子層序數
C.同是s能級,在不同的電子層中所能容納的最多電子數是不相同的
D.多電子原子中,每個電子層上電子的能量一定不同
A
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解析 若電子層序數相同,np軌道電子的能量高于ns軌道電子的能量,而np軌道電子的能量低于(n+1)s軌道電子的能量,故A正確;任一電子層的能級數都等于該電子層序數,故B錯誤;s能級只有一個s軌道,在不同的電子層中所能容納的最多電子數都是2,故C錯誤;在多電子原子中,相同電子層上相同類型能級電子的能量相同,例如3px、3py、3pz軌道上的電子能量是相同的,故D錯誤。
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2.下列說法正確的是(　　)
A.N電子層中有4s、4p、4d、4f四個能級,共16個軌道,可容納32種運動狀態的電子
B.在K電子層中,有自旋相反的兩條軌道
C.s電子繞核運動,其軌道為球體,而p電子在啞鈴形軌道上運動
D.M電子層有3s、3p、3d、3f四個能級
A
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解析 N電子層中有4s、4p、4d、4f四個能級,各具有1、3、5、7個軌道,每個軌道最多可容納2個電子,故可容納32個電子,每個電子的運動狀態不同,因此可容納32種運動狀態的電子,A正確;在K電子層中,只有1條軌道,能容納自旋相反的2個電子,B不正確;s電子繞核運動,其軌道主要是球體,而p電子主要在啞鈴形軌道上運動,不過球體、啞鈴形軌道外其他區域也會出現電子的運動軌跡,只是出現的概率比較小,C不正確;M電子層只有3s、3p、3d三個能級,故D不正確。
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3.下列有關電子層的說法不正確的是(　　)
A.在量子力學理論中,用量子數n來描述電子離核的遠近,稱為電子層
B.n的取值為正整數1、2、3、4、5、6等,對應的符號分別為K、L、M、N、O、P等
C.n越大表示該電子層上的電子離核的平均距離越遠、能量越高
D.當n相同時,電子所具有的能量也一定相同
D
解析 多電子原子中,當n相同時,電子所具有的能量也可能不同,同一個電子層還可以分為若干個能級,如n=2時,有1個s能級和1個p能級,E2s1
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題組2 原子軌道與電子云
4.如圖是2pz軌道電子云的示意圖,請觀察圖,
并判斷下列說法中不正確的是(　　)
A.2pz軌道上的電子在空間出現的概率分布是z軸對稱
B.圖中點密集的地方表明電子出現的機會多
C.電子先沿z軸正半軸運動,然后在負半軸運動
D.2pz軌道形狀為啞鈴形
C
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解析 由圖可知,2pz軌道上的電子在空間出現的概率分布為z軸對稱,故A正確;電子云圖中的小點的疏密程度表示電子在核外空間出現機會的多少,點密集的地方表明電子出現的機會多,故B正確;電子運動是無規則的,沒有固定的軌跡和先后順序,電子云的疏密程度代表電子在此區域出現概率的大小,故C錯誤;任何電子層的p軌道的形狀均為啞鈴形,故D正確。
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5.下列有關敘述中不正確的是(　　)
A.原子軌道和電子云都是用來準確地描述電子運動軌跡的
B.雖然s軌道的形狀是球形的,但是s電子不做圓周運動
C.3px、3py、3pz軌道上電子(基態)的能量相同
D.電子云圖上的每一個點并不代表一個電子
A
解析 原子軌道和電子云都是用來形象地描述電子運動狀態而非運動軌跡的,故A錯誤;電子的運動是無規則的,s軌道的形狀是球形的,只是s電子在球體內出現的概率大,故B正確;3px、3py、3pz軌道上電子(基態)的能量相同,故C正確;電子云圖上的點的疏密程度只代表電子在該空間區域內出現概率的大小,故D正確。
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6.電子云是處于一定空間運動狀態的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。下列有關電子云的說法正確的是(　　)
A.概率密度的大小體現了電子數目的多少
B.概率密度的大小體現了空間某處電子出現概率的大小
C.基態C原子的1s電子的電子云和2s電子的電子云完全相同
D.基態Mg原子的1s電子的電子云和3s電子的電子云形狀不同
B
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解析 概率密度的大小與電子數無關,小點不代表電子,故A錯誤;電子云是電子在核外運動的概率密度分布的形象化描述,則概率密度的大小體現了空間某處電子出現概率的大小,故B正確;2s電子比1s電子能量高且電子云更擴散,即2s電子的球形軌道半徑更大,故基態C原子的1s電子的電子云和2s電子的電子云不完全相同,故C錯誤;s能級的原子軌道均呈球形,則基態Mg原子的1s電子的電子云和3s電子的電子云形狀相同,故D錯誤。(共36張PPT)
第2節　原子結構與元素周期表
第1課時　基態原子的核外電子排布
素養目標 學習要點
1.知道基態原子核外電子排布的原則:能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規則,增強證據推理與模型認知能力。 2.能運用核外電子排布三原則書寫電子排布式和軌道表示式,掌握1~36號元素原子的電子排布式和軌道表示式,增強宏觀辨識與微觀探析的化學核心素養。 三個原理:能量最低原理、泡利不相容原理、構造原理
兩種表達式:核外電子排布式、軌道表示式
一種規則:洪特規則
知識點一　基態原子的核外電子排布規律
基礎落實 必備知識全過關
知識點一　基態原子的核外電子排布規律
一、基態原子的核外電子排布規律
能量最低
1.能量最低原理
基態原子核外電子在各個原子軌道上的排布方式應使整個原子體系的能量　　　　,即遵循　　　　　　　　原理。如氫原子核外的唯一電子在基態時只能處在能量最低的　　　　原子軌道上。
最低
能量最低
1s
2.泡利不相容原理
一個原子軌道中最多只能容納　　　　電子,且這　　　　電子的
　　　　　　　　。
3.洪特規則
對于基態原子,核外電子在能量相同的原子軌道上排布時,將盡可能分占
　　　　　　　　　并且自旋狀態　　　　。
兩個
兩個
自旋狀態不同
不同的原子軌道
相同
二、構造原理
隨著原子序數的遞增,基態原子的“外層電子”按照箭頭的方向依次排布在各原子軌道上:1s、2s、2p、3s、3p、　　　、　　　、4p、5s、4d、5p、6s……這一規律稱為　　　　　　　。
名師點撥　原子核外電子的排布要使整個原子的能量處于最低狀態,即電子盡量先占有能量最低的軌道,然后依次進入能量高的軌道。
4s
3d
構造原理
基態原子核外電子在原子軌道上的排布順序如圖所示:
電子層
能級
三、原子核外電子排布的表示方法
1.電子排布式
(1)概念:按照　　　　　原理對能級進行排序,進而在ns、np、nd等各能級符號的右上角用數字表示出該能級中的　　　　數目。
(2)以鉀原子為例,電子排布式中各符號、數字的意義為
能量最低
電子
2.軌道表示式
(1)用　　　　(或　　　　　　　、短線)表示一個原子軌道,用箭頭“　　”或“　　”來區別自旋狀態不同的電子。
(2)以鋁原子為例,軌道表示式中各符號、數字的意義為
方框
小圓圈
↑
↓
3.簡化電子排布式
為避免電子排布式書寫繁瑣,可把內層電子排布達到稀有氣體結構的部分用相應稀有氣體的元素符號外加“[　]”表示。
如P:[Ne]3s23p3,K:　　　　　。
深度思考
根據泡利不相容原理,可以獲得什么重要結論
[Ar]4s1
提示 (1)每一種運動狀態的電子只能有1個。
(2)每個電子層中原子軌道的總數為n2,因此,每個電子層最多能容納2n2個電子。
易錯提醒
書寫基態原子的軌道表示式時,要遵循三條原則,防止出現以下錯誤:
(1)違反泡利不相容原理;
(2)違背洪特規則;
(3)違反能量最低原理。
方法導引
“三步法”書寫電子排布式
第一步:按照構造原理寫出電子填充的能級順序,
1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p……
第二步:根據各能級容納的電子數填充電子。
第三步:去掉沒有排電子的能級,并按照電子層順序排列即可寫出電子排布式。
歸納拓展
簡單離子的電子排布式的書寫方法
(1)確定離子的核外電子數目,陽離子的核外電子數=原子的質子數-離子所帶的電荷數,陰離子的核外電子數=原子的質子數+離子所帶的電荷數;
(2)根據能量最低原理、泡利不相容原理及洪特規則書寫離子的電子排布式。
正誤判斷
(1)基態氮原子的電子排布式為1s22s12p4,違背了能量最低原理。(　　)
(2)基態O原子軌道表示式 ,違反了洪特規則。(　　)
(3)基態Na原子的簡化電子排布式為3s1。(　　)
提示 基態Na原子的簡化電子排布式為[Ne]3s1。
(4)基態N原子的電子排布式為1s22s22p3。(　　)
(5)3d6的軌道表示式為 。(　　)
提示 3d6的軌道表示式為 。
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×
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×
重難突破 能力素養全提升
探究角度1 核外電子排布原則
例1 下列說法錯誤的是(　　)
A.電子排布式1s22s22p63s3違反了泡利不相容原理
B.基態原子電子排布式1s22s22p63s23p63d1遵循構造原理
C.K原子由1s22s22p63s23p64s1→1s22s22p63s23p63d1,原子吸收能量,由基態轉化為激發態
D.基態N原子電子排布式 違背了洪特規則
B
解析 s能級只有1個原子軌道,而1個原子軌道最多容納兩個電子,且自旋狀態不同,故電子排布式1s22s22p63s3違反了泡利不相容原理,故A正確;根據構造原理,3p能級排滿電子后應該排在4s能級上,而非3d能級,故B錯誤;K原子由1s22s22p63s23p64s1→1s22s22p63s23p63d1,電子發生躍遷,吸收能量,由基態轉化為激發態,故C正確;根據洪特規則,基態N原子電子排布式應該為
[對點訓練1]
下列說法或有關化學用語的表達錯誤的是(　　)
A.s軌道的電子云圖呈球形,p軌道的電子云圖呈啞鈴形
B.26Fe的核外電子排布:1s22s22p63s23p63d64s2
C.電子排布式(22Ti):1s22s22p63s23p63d4違反了洪特規則
D. 違反了泡利不相容原理
C
解析 Fe原子核外有26個電子,根據構造原理書寫,B正確;電子排布式(22Ti):1s22s22p63s23p63d4違反了構造原理,故C錯誤;中1s軌道和2s軌道中容納自旋相同的電子,違反了泡利不相容原理,故D正確。
探究角度2 核外電子排布的表示方法
例2 下列電子排布式能表示基態原子的電子排布式的是(　　)
A.[Ne]3s13p3
B.[Ar]3d64s1
C.[Ar]3d64s2
D.[Ne]3s23p63d5
C
解析 [Ne]3s13p3表示3s能級中一個電子躍遷到3p能級上,基態原子的電子排布式應為[Ne]3s23p2,故A錯誤;電子先排滿4s能級再排3d能級,應為[Ar]3d54s2,故B錯誤;根據構造原理,電子應優先排布在4s能級上,故D錯誤。
名師點撥　(1)簡化電子排布式把內層電子排布達到稀有氣體結構的部分用相應稀有氣體的元素符號外加“[　]”表示。
(2)牢記構造原理中能級能量高低順序。
[對點訓練2]
下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是(　　)
A.Na+　1s22s22p6
B.Ca　1s22s22p63s23p64s2
C.F-　1s22s22p6
D.K　1s22s22p63s23p63d1
D
解析 Na+、F-核外都有10個電子,根據構造原理,A、C正確;根據構造原理,能級能量4s<3d,故K原子電子排布式應為1s22s22p63s23p64s1,故D錯誤。
方法導引　原子形成陽離子時,應該先失去最外層的電子,如Fe原子變成Fe2+ ,失去4s能級上的2個電子,若再失去次外層3d能級上的一個電子,會變成Fe3+。
知識點二　19~36號元素基態原子的核外電子排布
基礎落實 必備知識全過關
知識點二　19~36號元素基態原子的核外電子排布
洪特規則特例
能量相同的原子軌道在　　　　(如d10)、　　　　(如d5)和　　　　(如d0)狀態時,體系的能量較低。
如基態鉻原子和基態銅原子的核外電子排布。
鉻原子:1s22s22p63s23p63d54s1
銅原子:1s22s22p63s23p63d104s1
全充滿
半充滿
全空
正誤判斷
(1)1~36號元素中基態Cr原子未成對電子數最多。(　　)
(2)基態Cr原子的簡化電子排布式為[Ar]3d44s2。(　　)
提示 基態Cr原子的簡化電子排布式為[Ar]3d54s1。
(3)基態V原子的電子排布式可表示為1s22s22p63s23p64s23d3。(　　)
提示 基態V原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d34s2。
(4)第4周期中原子最外層僅有1個電子的元素只有K。(　　)
提示 第4周期中原子最外層僅有1個電子的元素有K、Cr、Cu。
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重難突破 能力素養全提升
探究角度 核外電子排布原則
例題 根據相關物質結構理論,回答下列問題:
(1)以下列出的是一些原子的2p能級和3d能級中電子軌道表示式及Sc的電子排布式。試判斷,違反了泡利原理的是　　　(填序號,下同),違反了洪特規則的是　　　　　　　,違反了能量最低原理的是　　　　　。
⑤(21Sc)1s22s22p63s23p63d3
②
③
⑤
(2)某種原子的結構示意圖為 。則該原子的核電荷數x取值范圍為　 。
20≤x≤30
(2)某種原子的結構示意圖為 。若該原子的第三層為8個電子,則x=20,若第三層排滿18個電子,則x=30。
[對點訓練]
在核電荷數為26的元素Fe的基態原子核外的3d、4s軌道內,下列軌道表示式正確的是(　　)
D
解析 核電荷數為26的Fe,核外電子數為26,其基態原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,4s軌道排滿2個電子,且自旋狀態不同,6個電子填充在3d能級上的5個軌道內,只有1個軌道排滿2個電子,且自旋狀態不同,其他4個軌道各排1個電子,自旋狀態相同,故D項正確。
學以致用·隨堂檢測全達標
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題組1 化學用語
1.正確掌握化學用語是學好化學的基礎,下列敘述正確的是(　　)
A.K+的電子排布式為1s22s22p63s23p6
A
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2.在d軌道中電子排布成 ,而不是排布成 ,其最直接的根據是(　　)
A.原子軌道構造原理
B.洪特規則
C.能量最低原理
D.泡利不相容原理
B
解析 洪特規則:對于基態原子,核外電子在能量相同的原子軌道上排布時,將盡可能分占不同的原子軌道并且自旋狀態相同。故B項正確。
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3.下列各基態原子或離子的電子排布式正確的是(　　)
A.S2-　1s22s22p63s23p4
B.Mg2+　1s22s22p63s2
C.P　1s22s22p63s23p3
D.Al　1s22s22p63s23p2
C
解析 S2-的電子排布式應該為1s22s22p63s23p6,Mg2+的電子排布式應該為1s22s22p6,Al的電子排布式應該為1s22s22p63s23p1,故答案選C。
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題組2 19~36號元素的電子排布式及軌道表示式的書寫
4.下列各基態原子或離子的電子排布式正確的是(　　)
A.Cr　1s22s22p63s23p63d44s2 B.Fe2+　1s22s22p63s23p63d44s2
C.Fe3+　1s22s22p63s23p63d5 D.Cu　1s22s22p63s23p63d94s2
C
解析 根據洪特規則特例,Cr的電子排布式應該為1s22s22p63s23p63d54s1,而Cu的電子排布式應該為1s22s22p63s23p63d104s1,故A、D項錯誤;Fe原子變成Fe2+時應該先失去最外層的兩個電子,即4s軌道上的兩個電子,故Fe2+的電子排布式應該為1s22s22p63s23p63d6,故B錯誤;Fe變為Fe3+時應該先失去4s上兩個電子,再失去3d上的一個電子,故Fe3+的電子排布式應該為1s22s22p63s23p63d5,故C正確。
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5.下列各微粒的電子排布式或軌道表示式不符合能量最低原理的是(　　)
A.Fe2+　1s22s22p63s23p63d6
B.Cu　1s22s22p63s23p63d94s2
B
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解析 Fe2+核外電子數為24,由能量最低原理可知,核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d6,故A符合能量最低原理;29號元素Cu的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,這是因為3d能級為全充滿狀態(即3d能級填充10個電子)且4s能級為半充滿狀態時能量相對較低,故B不符合能量最低原理;氟原子軌道表示式為 ,故C符合能量最低原理;Na+的軌道表示式為 ,故D符合能量最低原理。(共41張PPT)
第2節　原子結構與元素周期表
第2課時　核外電子排布與元素周期表
素養目標 學習要點
1.通過認識原子結構及價電子排布與元素在周期表中位置的關系,建立原子核外電子排布規律(結構)與元素周期表中族、周期劃分(位置)的周期性變化規律(性質)的深層關聯,培養宏觀辨識與微觀探析的化學核心素養。 2.通過根據價電子排布式推斷元素在周期表中的位置,培養證據推理與模型認知的化學核心素養。 一個圖:鮑林近似能級圖
一個表:元素周期表
兩個劃分:周期的劃分、族的劃分
一個規律:元素周期律
知識點一　核外電子排布與周期的劃分
基礎落實 必備知識全過關
知識點一　核外電子排布與周期的劃分
1.鮑林近似能級圖與周期的關系
32
32
18
18
8
8
2
(1)　　　 　　的原子軌道屬于同一能級組。
(2)不同能級組之間的能量差　　　　,同一能級組內能級之間的能量差　　　　。
能量相近
較大
較小
2.價電子
(1)定義:最外能級組中有可能參與　　　　　　　　的電子。
(2)規律:元素原子的價電子不一定是最外層的電子。一般情況下,主族元素原子的價電子只包括　　　　　　　,過渡元素原子的價電子除最外層電子外,還包括　　　　　　的部分電子,甚至　　　　　　　　的電子。
(3)為便于研究元素性質與核外電子間的關系,人們常常只表示出原子的價電子排布,如基態鐵原子的價電子排布式為　　　　　　　。
化學反應
最外層電子
次外層
倒數第三層
3d64s2
3.核外電子排布與周期的劃分
(1)一個能級組最多能容納的電子數等于對應的周期　　　　　　　　　,元素周期表的7個周期分別對應　　　個能級組。
(2)周期與　　　　　　　　有關。最外層電子所在軌道處于第n電子層時,該原子所屬元素通常屬于第　　　　周期。
名師點撥
每個能級組對應的周期中,能級組最大的電子層數(n)等于該周期的周期序數。
包含的元素種數
7
電子層數n
n
深度思考
在元素周期表中,同屬長周期的4、5、6周期所含的元素種類分別為18、18、32,為什么
提示 據鮑林近似能級圖,第4、5周期元素包含的能級為ns、np、(n-1)d,共有9個原子軌道,最多容納18個電子,對應兩個周期各有18種元素;而第6周期含有的能級有6s、6p、5d、4f,共16個原子軌道,最多容納32個電子,則第6周期包含32種元素。
歸納拓展
(1)我們可以根據價電子排布式預測原子變成離子時會得到或失去的電子數。如Zn的價電子排布式為3d104s2,可知Zn容易失去最外層的兩個電子,形成Zn2+,而非Zn+或者Zn3+。
(2)原子失去電子時,總是先失去能級較高的軌道上的電子,即失去電子的順序是由外向里。一般來說,主族元素只失去它們的最外層電子,而副族和Ⅷ族元素可能還會進一步失去內層電子。
(3)原子得到電子而形成陰離子,則得到的電子填充在最外一個電子層的某一個能級上。
正誤判斷
(1)V的價電子排布為3d34s2,最高化合價為+5價。(　　)
(2)元素原子的價電子一定是最外層電子。(　　)
提示 過渡元素的價電子也包括次外層的d能級上的電子。
(3)每一周期都是從活潑金屬元素開始,以稀有氣體元素結束。(　　)
提示 第一周期從非金屬H元素開始。
(4)Cu的價電子排布式為3d104s1。(　　)
√
×
×
√
重難突破 能力素養全提升
探究角度1 能級組與周期
例1 下列選項中的能級組對應第4周期的是(　　)
A.1s B.2s、2p
C.5s、4d、5p D.4s、3d、4p
D
解析 能量相近的能級分為一組,每一個能級組對應一個周期,且該能級組中最大的電子層數等于元素的周期序數,A對應第1周期,B對應第2周期,C對應第5周期,故答案選D。
思路剖析　能量相近的能級分為一組,每一個能級組對應一個周期,且該能級組中最大的電子層數等于元素的周期序數。由于能級交錯現象,當n≥6時,ns、(n-2)f、(n-1)d、np能級的能量相近,為同一能級組,對應第n周期;當n=4或5時,ns、(n-1)d、np為同一能級組,對應第n周期;當n=2或3時,ns、np屬于同一能級組,對應第n周期;當n=1時,即1s屬于第一能級組,對應第1周期。
[對點訓練1]
下列各選項能級屬于同一能級組且對應第6周期的是(　　)
A.6s、6d、6p B.5s、4d、5p
C.6s、4f、5d、6p D.4s、3d、4p
C
解析 6d與6s、6p不屬于同一能級組,故A錯;B項能級組對應第5周期,故B錯;D項屬于同一能級組,對應第4周期,故D錯。
探究角度2 價電子
例2 以下基態原子或離子的價電子排布式正確的是(　　)
A.Fe3+　3d34s2 B.Cu2+　3d9
C.Cr　3d44s2 D.As　4s24p5
B
解析 基態Fe的價電子排布式為3d64s2,Fe變成Fe3+時,先失去4s上的兩個電子,再失去3d上的一個電子,故Fe3+的價電子排布式為3d5,A錯;當3d能級處于全滿狀態時,能量較低,原子較穩定,則基態Cu的價電子排布式為3d104s1,變為Cu2+時,先失去4s上的1個電子,再失去3d上的1個電子,故Cu2+價電子排布式為3d9,B正確;當3d能級處于半充滿狀態時,能量較低,原子較穩定,基態Cr價電子排布式為3d54s1,C錯;As的價電子排布式為4s24p3,D錯。
名師點撥　主族元素原子的價電子一般為其最外層電子,過渡元素原子的價電子往往包含最外層的電子、次外層d軌道的電子,有的還包括倒數第三層f軌道的電子(主要是鑭系和錒系的元素)。
[對點訓練2]
以下基態原子或離子的價電子軌道表示式正確的是(　　)
B
思維建模　副族金屬原子變成離子時,首先失去最外層ns軌道的電子,然后才失去次外層(n-1)d軌道的電子。若是鑭系和錒系元素的原子,可能還會失去倒數第三層(n-2)f軌道的電子。例如價電子排布式為4f66s2的Sm變為Sm3+時,先失去6s上的電子,再失去4f上的電子,Sm3+的價電子排布式為4f5。
知識點二　核外電子排布與族的劃分
基礎落實 必備知識全過關
知識點二　核外電子排布與族的劃分
一、核外電子排布與族的劃分
1.將下列各主族及0族元素的價電子數、價電子排布式填入表中
族序數 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
價電子 排布式 　　　　,
He為　
列數 1 2 13 14 15 16 17 18
價電 子數 2或　
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
ns2np3
ns2np4
ns2np5
ns2np6
1s2
1
2
3
4
5
6
7
8
2.以第4周期下列元素為例,填寫下表
元素 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 29Cu 30Zn
族序數
價電子 排布式
價電子 數目 — —
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
ⅠB
ⅡB
3d14s2
3d24s2
3d34s2
3d54s1
3d54s2
3d104s1
3d104s2
3
4
5
6
7
二、元素周期表的分區
1.人們將元素周期表分為5個區,并以最后填入電子的軌道能級符號作為該區的符號,如圖所示
2.元素的化合價與核外電子排布的關系
元素的化合價與原子的　　　　　　　尤其是　　　　　　　　有著密切的關系。
(1)除Ⅷ族、ⅠB族的某些元素、O元素、F元素和0族元素外,元素的最高化合價等于它所在族的序數,如Sc、Ti、V、Cr、Mn的最高化合價分別為+3、+4、+5、+6、+7。
(2)一般來說,非金屬元素的最高正化合價和它的最低負化合價的絕對值之和等于　　 。
(3)稀有氣體元素的化合價在通常情況下為0。
　　　 化學性質不活潑
(4)過渡元素的價電子較多且所在軌道的能量相差不大,因此過渡元素具有多種價態,如錳元素的化合價為+2~+7。
核外電子排布
價電子排布
8
名師點撥
族的劃分依據主要取決于原子的價電子數目和價電子排布。一般來說,同族元素原子的價電子數目相同。
歸納拓展
1.如果取消族序數,按由左至右的順序將元素周期表標為18列,那么ⅠA、ⅡA族分別為第1、2列,ⅢA~ⅦA族分別對應第13~17列,ⅠB、ⅡB族分別對應第11、12列,ⅢB~ⅦB族分別對應第3~7列,Ⅷ族對應第8、9、10列,0族對應第18列。
2.由元素的價電子排布式可知元素在周期表中的位置,如價電子排布式為3s23p5的原子對應的元素為第3周期ⅦA族元素,即:周期序數=電子層數=最高電子層序數,主族序數=價電子數。同樣,由主族元素在元素周期表中的位置可以推斷其價電子排布式。
深度思考
只有主族元素的族序數等于價電子數嗎 同一族的元素價電子排布都相同嗎
提示 都不是。主族、ⅢB~ⅦB族元素原子的價電子數=族序數。同一主族元素的價電子排布相同,同一副族、Ⅷ族以及0族元素的價電子排布不一定相同。
正誤判斷
(1)各主族元素的族序數均等于價電子數。(　　)
(2)s區元素全都是金屬元素,p區元素都是非金屬元素。(　　)
提示 s區H為非金屬元素,p區也有金屬元素。
(3)元素周期表5個區中都有非金屬元素。(　　)
提示 d、ds、f區都沒有非金屬元素。
(4)元素原子的價電子一定是最外層電子。(　　)
提示 副族元素的價電子包含次外層的d能級上的電子甚至倒數第三層f能級上的電子。
(5)副族元素都是金屬元素。(　　)
√
×
×
×
√
重難突破 能力素養全提升
探究角度1 由位置確定核外電子排布
例1 具有以下結構的原子屬于p區元素的是(　　)
①價電子是4個電子的原子　 ②最外層有4個電子的原子　
③最外層有3個未成對電子的原子　④價電子有3個未成對電子的原子
A.①④ B.②③
C.②④ D.①③
B
解析 ①價電子是4個電子的原子可以是副族元素,比如Ti的價電子排布式為3d24s2,可以看出Ti的價電子數是4,屬于d區;②最外層有4個電子的原子的價電子排布為ns2np2,屬于p區;③最外層有3個未成對電子的原子的價電子排布式為ns2np3,屬于p區;④價電子有3個未成對電子的原子也可以是d區元素,如V的價電子排布為3d34s2或Co的價電子排布為3d74s2,價電子中都有3個未成對電子。故答案選B。
[對點訓練1]
元素周期表中共有18個縱列,從左到右排為18列,第1列為堿金屬元素(氫元素除外),第18列為稀有氣體元素,下列說法正確的是(　　)
A.第18列的價電子排布式一定為ns2np6
B.價電子排布式為ns2的元素一定在第2列
C.第8、9、10列元素中沒有非金屬元素
D.最外層電子排布式為ns1的元素一定在s區
C
解析 He的價電子排布式為1s2,故A、B都錯;最外層電子排布式為ns1的元素可以是d區元素,如Cr,也可以是ds區元素,如Cu,故D錯。
名師點撥　副族元素族序數與價電子排布的對應關系:
(1)ⅠB族:價電子排布為(n-1)d10ns1。
(2)ⅡB族:價電子排布為(n-1)d10ns2。
(3)ⅢB~ⅦB族:價電子排布為(n-1)dxns2。
(4)Ⅷ族:價電子排布為(n-1)dxns0~2,價電子總數為8、9或10。
探究角度2 根據核外電子排布確定元素在周期表中的位置
例2 已知某元素+3價離子的價電子排布式為3d5,該元素在元素周期表中的位置及分區分別是(　　)
A.第3周期ⅤB族;ds區
B.第3周期Ⅷ族;p區
C.第4周期Ⅴ族;f區
D.第4周期Ⅷ族;d區
D
解析 該+3價離子的價電子排布式為3d5,則其原子核外電子數為23+3=26,為Fe元素,原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,處于周期表中第4周期Ⅷ族,位于元素周期表的d區。
思維建模　(1)確定原子的核外電子數;
(2)寫出元素原子的核外電子排布式;
(3)根據周期序數等于最大能層序數,確定元素所在周期序數;
(4)根據價電子數等于族序數,確定元素所在的族序數;
(5)根據位置確定元素所在區。
[對點訓練2]
下列關于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的價電子排布特點的有關敘述正確的是(　　)
A.Cu位于元素周期表中第4周期ⅠB族,屬于d區元素
B.N的基態原子中,2p能級為半充滿,屬于p區元素
C.最外層電子排布式為4s1,一定屬于ⅠA族
D.最外層電子排布式為ns2np2,該元素可能是ⅣA族或ⅣB族
B
解析 Cu元素屬于ds區元素,故A錯誤;最外層電子排布式為4s1,該元素不一定位于ⅠA族,如Cr的最外層電子排布式為4s1,但Cr屬于ⅥB族,故C錯誤;最外層電子排布式為ns2np2的元素位于ⅣA族,故D錯誤。
名師點撥　由元素在周期表中的位置可以推測元素原子的結構,由元素原子結構可以推測元素在周期表中的位置。
學以致用·隨堂檢測全達標
1
2
3
4
題組1 核外電子排布與元素周期表
1.下列有關元素周期表的說法正確的是(　　)
A.按照核外電子排布,可把元素周期表劃分為s、p、d、f四個區
B.元素周期表的d區包含所有的過渡元素
C.元素周期表的各個周期總是從堿金屬元素開始,以稀有氣體元素結束
D.元素周期表中,從第ⅢB族到第ⅡB族的10個縱列的元素全都是金屬元素
D
解析 按照核外電子排布可把元素周期表分為s區、p區、d區、f區、ds五個區,A錯誤;元素周期表中的d區、ds區及f區共同包含所有的過渡元素,B錯誤;元素周期表的第一周期從氫元素開始,C錯誤;元素周期表中,從第ⅢB族到第ⅡB族的10個縱列的元素全都是金屬元素,稱為過渡元素,D正確。
1
2
3
4
2.下列關于原子結構與元素周期表的說法正確的是(　　)
A.非金屬性最強的元素位于周期表的左下角
B.某基態原子的價電子排布式為4s24p1,該元素位于周期表第4周期ⅢA族
C.2s軌道在空間呈啞鈴形
D.第四電子層最多可容納16個電子
解析 同一周期元素,原子序數越大,元素的非金屬性越強;同一主族元素,原子序數越大,元素的非金屬性就越弱,所以非金屬性最強的元素位于周期表的右上角,A錯誤;原子核外最外層電子數等于元素的主族序數,某基態原子的價電子排布式為4s24p1,該元素位于周期表第4周期ⅢA族,B正確;2s軌道在空間呈球形,C錯誤;每個電子層最多能容納2n2個電子,所以當電子層序數n=4時,該電子層原子軌道最多可容納32個電子,D錯誤。
B
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2
3
4
題組2 元素在周期表中的位置的判斷
3.某元素離子X3+的核外電子排布式為[Ar]3d3,下列有關該元素的說法正確的是(　　)
A.X位于元素周期表的d區,同族相鄰元素原子的核電荷數為40
B.該元素基態原子的未成對電子數在本周期元素中最多
C.該元素所在周期的金屬元素從左到右金屬性依次減弱
D.該元素基態原子核外電子的空間運動狀態有14種
B
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2
3
4
解析 該元素離子X3+的核外電子排布式為[Ar]3d3,則其核電荷數為18+3+3=24,由洪特規則特例,基態X原子的核外電子排布式為[Ar]3d54s1,為Cr元素;Cr位于元素周期表的d區,同族相鄰元素原子的核電荷數為42,A錯誤;基態Cr原子的核外電子排布式為[Ar]3d54s1,3d、4s能級電子均為單電子,即Cr原子有6個未成對電子,B正確;第4周期的主族元素的金屬元素從左到右金屬性依次減弱,C錯誤;24號Cr元素的原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1,原子軌道是對電子空間運動狀態的描述,故基態Cr原子的核外電子有1+1+3+1+3+5+1=15種空間運動狀態,D錯誤。
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3
4
4.已知某元素基態原子的價電子排布式為(n-1)dansb(a、b均是大于0的整數),下列有關說法正確的是(　　)
A.該元素位于元素周期表的d區
B.該元素位于元素周期表的ds區
C.該元素的族序數為a+b
D.該元素一定為金屬元素
D
解析 基態原子的價電子排布式為(n-1)dansb,a、b均是大于0的整數,則該元素為過渡元素,屬于金屬元素,該元素可能位于元素周期表的d區或ds區,若該元素位于Ⅷ族第1列或ⅢB~ⅦB族,則其族序數等于價電子數,即族序數為a+b,否則不存在這一關系,故選D。(共41張PPT)
第3節　元素性質及其變化規律
第1課時　原子半徑及其變化規律
素養目標 學習要點
1.通過了解原子半徑的周期性變化,能用原子結構的知識解釋主族元素原子半徑周期性變化的原因,形成證據推理與模型認知的化學核心素養。 2.通過了解同周期、同主族元素性質的遞變規律,培養宏觀辨識與微觀探析的化學核心素養。 一個比較:微粒半徑大小比較
三個遞變規律:半徑大小遞變、同周期元素性質遞變、同主族元素性質遞變
知識點一　核外電子排布與原子半徑
基礎落實 必備知識全過關
知識點一　核外電子排布與原子半徑
1.原子半徑大小的測量
依據量子力學理論,在原子核外,從原子核附近到離核很遠的地方,電子都有可能出現,因此原子并不是一個具有明確　　　　　　的實體。人們便假定原子是一個球體,并采用　　　　的方法來測定原子半徑。
“邊界”
統計
2.影響原子半徑大小的因素
增大
越小
3.原子半徑變化規律
(1)主族元素:
相同
增大
減小
增多
增大
增大
(2)過渡元素:從總的變化趨勢來看,與同一周期主族元素相比,從左到右原子半徑的變化幅度　　　　　　。原因是同一周期過渡元素增加的電子一般分布在d軌道或f軌道上,電子間的排斥作用與原子核對外層電子的吸引作用大致相當。
名師點撥
“三看”法比較微粒半徑
“一看”電子層數,一般電子層數越多,半徑越大;
“二看”核電荷數,電子層數相同時,核電荷數越大,半徑越小;
“三看”核外電子數,電子層數和核電荷數都相同時,核外電子數越多,半徑越大。
不大
歸納總結
微粒半徑大小的比較規律
(1)同周期主族元素,從左到右,原子半徑依次減小。
(2)同主族元素,從上到下,原子或同價態離子半徑均依次增大。
(3)電子層結構相同的離子,隨核電荷數的增大,離子半徑逐漸減小,如r(N3-) >r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)。
(4)同種元素形成的粒子,核外電子數多的半徑大,如r(Fe)>r(Fe2+)>r(Fe3+), r(S2-)>r(S)。
正誤判斷
(1)核外電子層結構相同的單核粒子,半徑相同。(　　)
提示 核外電子層結構相同的單核粒子,核電荷數越大半徑越小。
(2)核電荷數相同的不同單核粒子,核外電子數越多,半徑越大。(　　)
(3)各元素的原子半徑總比其離子半徑小。(　　)
提示 陰離子半徑比其原子半徑大。
(4)同周期元素從左到右,原子半徑、離子半徑均逐漸增大。(　　)
提示 同周期Na+大于Mg2+半徑。
×
√
×
×
重難突破 能力素養全提升
探究角度1 原子半徑變化規律
例1 具有下列電子排布式的原子中,半徑最大的是(　　)
A.1s22s22p63s23p1 B.1s22s22p3
C.1s22s22p2 D.1s22s22p63s23p4
A
解析 核外電子排布為1s22s22p63s23p1、1s22s22p3、1s22s22p2、1s22s22p63s23p4的原子分別為Al、N、C、S,同周期主族元素自左而右原子半徑減小,同主族自上而下原子半徑增大,故原子半徑:Al>C>N,Al>S,故Al原子半徑最大,即A的原子半徑最大。
名師點撥　主族元素原子半徑在元素周期表中的變化規律:周期序數相同,原子序數越大,原子半徑越小,即同周期主族元素,從左到右,原子半徑逐漸減小。主族序數相同,原子序數越大,原子半徑越大,即同主族元素,從上到下,原子半徑逐漸增大。
[對點訓練1]
已知某些元素的原子半徑如下表所示,根據表中的數據推測磷原子的半徑可能是(　　)
原子 N S O Si
半徑r/×10-10m 0.75 1.02 0.74 1.17
A.0.70×10-10 m B.0.80×10-10 m
C.1.10×10-10 m D.1.20×10-10 m
C
解析 同一周期主族元素的原子半徑隨著原子序數的增大而減小,由此可推知磷原子的半徑在硅原子和硫原子之間,C項正確。
探究角度2 微粒半徑的比較
例2 下列四種粒子的半徑按由大到小順序排列正確的是(　　)
A.①>②>④>③ B.③>①>④>②
C.③>①>②>④ D.①>②>③>④
C
解析 由題意可知,X、Y、Z2-、W分別為S、Cl、S2-、F。S、Cl、S2-、F四種粒子半徑由大到小排列順序為r(S2-)>r(S)>r(Cl)>r(F),故C項正確。
[對點訓練2]
有四種元素的基態原子的電子排布式如下:
①1s22s22p63s23p4,②1s22s22p63s23p3,③1s22s22p3,④1s22s22p5。
原子半徑大小關系正確的是(　　)
A.③>④>②>① B.②>①>③>④
C.④>③>②>① D.④>①>②=③
B
解析 由電子排布可知,①為S,②為P,③為N,④為F,電子層越多,半徑越大,同周期原子序數大的原子半徑小。原子半徑為②>①>③>④,故B正確。
知識點二　元素原子得失電子的能力
基礎落實 必備知識全過關
知識點二　元素原子得失電子的能力
1.元素原子得失電子能力的依據
利用　　　　　　和　　　　　　　,人們可以定性解釋元素周期表中元素原子得失電子能力所呈現的遞變規律。
2.同周期主族元素原子得失電子的能力
同周期主族元素原子的電子層數　　　　,從左到右原子半徑逐漸　　　,原子核對外層電子的吸引作用逐漸　　　　。因此,同一周期主族元素從左到右,元素原子失去電子的能力越來　　　,獲得電子的能力越來　　　。
原子半徑
價電子數
相同
減小
增強
越弱
越強
3.同主族元素原子得失電子的能力
同主族元素原子的價電子數　　　　,但自上而下原子半徑逐漸　　　　,原子核對外層電子的吸引作用逐漸　　　　。因此,自上而下,金屬元素原子失去電子的能力越來　　　　,非金屬元素原子獲得電子的能力越來
　　　　。
4.金屬元素與非金屬元素分界線周圍的元素原子得失電子的能力
位于元素周期表中金屬元素與非金屬元素分界線周圍元素的原子獲得或失去電子的能力都　　　　。
名師點撥
元素原子得電子能力決定了元素的非金屬性;元素原子失電子能力決定了元素的金屬性。
相同
增大
減弱
越強
越弱
不強
歸納總結
1.元素的非金屬性比較方法
(1)單質的氧化性越強,元素非金屬性越強;(2)單質與氫氣化合生成氣態氫化物越容易,元素的非金屬性越強;(3)單質與氫氣化合生成氣態氫化物越穩定,元素的非金屬性越強;(4)元素對應簡單陰離子的還原性越弱,元素非金屬性越強;(5)元素最高價氧化物的水化物的酸性越強,元素非金屬性越強。
2.元素的金屬性比較方法
(1)金屬單質與水或酸反應的活潑程度;(2)金屬元素最高價氧化物水化物的堿性;(3)金屬活動性順序;(4)金屬與鹽溶液之間的置換反應。
正誤判斷
(1)Na、Mg、Al的失去電子的能力逐漸增強。(　　)
提示 Na、Mg、Al的失去電子的能力逐漸減弱。
(2)Li、Na、K的金屬性逐漸增強。(　　)
(3)F是元素周期表中得電子能力最強的元素。(　　)
(4)同周期元素從左到右得電子能力逐漸增強。(　　)
提示 同周期元素從左到右得電子能力逐漸增強,稀有氣體元素除外,副族元素除外。
(5)Si得電子能力弱。(　　)
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重難突破 能力素養全提升
探究角度1 元素周期律
例1 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大。X與W同主族,Z元素的單質是一種良好的半導體材料,Y的最外層電子數等于最內層電子數,W元素最高正價和最低負價的代數和為4。下列說法正確的是(　　)
A.簡單離子半徑的大小:W>Y>X
B.簡單氣態氫化物的穩定性:W>X
C.最高價氧化物對應水化物的酸性:W>Z
D.基態X原子價電子排布圖:
C
解析 依據題給信息推知,X、Y、Z、W依次為O、Mg、Si、S元素。X、Y、W的簡單離子分別為O2-、Mg2+、S2-,其半徑大小順序為S2->O2->Mg2+,即W>X>Y,故A不符合題意;簡單氣態氫化物的穩定性與非金屬性正相關,非金屬性:O>S,故B不符合題意;最高價氧化物對應水化物的酸性與非金屬性正相關,同周期從左到右非金屬性依次增強,即非金屬性:S>Si,故C符合題意;基態氧原子的價電子排布中,2s軌道充滿,2p軌道有4個電子,根據泡利不相容原理和洪特規則,其原子價電子排布為 ,故D不符合題意。
思路剖析　A.根據層多徑大,相同電子數,核電荷數多半徑小分析;
B.非金屬性越強,簡單氣態氫化物的穩定性越強;
C.非金屬性越強,最高價氧化物對應水化物的酸性越強;
D.根據泡利不相容原理和洪特規則分析。
[對點訓練1]
甲~戊均為短周期主族元素,在元素周期表中的相對位置如圖所示。戊的最高價氧化物對應的水化物為強酸。下列說法錯誤的是(　　)
甲 乙
丙 丁 戊
A.原子半徑:丁>戊>乙
B.含氧酸酸性:戊>丁>丙
C.甲的氫化物遇氯化氫可能有白煙產生
D.丙的最高價氧化物屬于酸性氧化物
B
解析 甲~戊是短周期元素,戊的最高價氧化物對應水化物為強酸,則可能是硫酸或高氯酸,若是高氯酸,則戊為Cl,甲為N,乙為F,丙為P,丁為S;若是硫酸,則戊為S,甲為C,乙為O,丙為Si,丁為P。根據層多徑大,同電子層結構核多徑小原則,則原子半徑:丁>戊>乙,A項不符合題意;非金屬性越強,最高價氧化物對應水化物的酸性越強,含氧酸不一定是最高價氧化物對應水化物的酸,酸性無法比較,B項符合題意;甲的氫化物可能為氨氣,也可能為甲烷、乙烷等,若是氨氣,則遇氯化氫一定有白煙產生,因此可能有白煙生成,C項不符合題意;丙的最高價氧化物可能是二氧化硅,也可能是五氧化二磷,都屬于酸性氧化物,D項不符合題意。
思路剖析　A.根據層多徑大,同電子層結構核多徑小原則;
B.非金屬性越強,最高價氧化物對應水化物的酸性越強,含氧酸不一定是最高價氧化物對應水化物的酸;
C.甲的氫化物可能為氨氣,也可能為甲烷、乙烷等;
D.二氧化硅和五氧化二磷都屬于酸性氧化物。
探究角度2 微粒結構與元素性質
例2 已知短周期元素的離子,aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的電子層結構,則下列敘述正確的是(　　)
A.原子半徑:A>B>C>D
B.原子序數:A>B>C>D
C.離子半徑:C>D>B>A
D.單質的還原性:A>B>D>C
C
解析 短周期元素的離子aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的電子層結構,所以有a-2=b-1=c+3=d+1,且A、B在元素周期表中C、D的下一周期,原子序數:a>b>d>c。原子核外電子層數越多,半徑越大,同周期元素原子序數越大,半徑越小,則有原子半徑:B>A>C>D,故A不符合題意;由以上分析可知原子序數為A>B>D>C,故B不符合題意;aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的電子層結構,核電荷數越大,離子半徑越小,核電荷數a>b>d>c,所以離子半徑C>D>B>A,故C符合題意;同周期自左而右元素金屬性減弱,單質還原性減弱,金屬性越強還原性越強,故還原性為B>A>C>D,故D不符合題意。
名師點撥　根據各種離子具有相同電子層結構判斷元素在周期表中的相對位置,然后結合元素周期律判斷原子半徑大小、原子序數的大小以及單質的還原性強弱即可。
[對點訓練2]
某陰離子結構式如圖所示。W、X、Y、Z為原子序數依次增大的同一短周期元素,X原子的最外層電子數等于其電子層數的2倍。下列說法錯誤的是(　　)
A.非金屬性:Z>Y>X
B.簡單氫化物穩定性:YC.最高價氧化物水化物的酸性:XD.該陰離子中所有原子均滿足最外層8電子穩定結構
C
解析 依據信息,可以推測W、X、Y、Z依次為B、C、O、F。同周期從左到右,元素的非金屬性逐漸增強,則非金屬性:F>O>C,即Z>Y>X,故A不符合題意;非金屬性YB,所以酸性:H2CO3>H3BO3,即X>W,故C符合題意;該陰離子中所有原子最外層均通過共用電子對達到8電子穩定結構,故D不符合題意。
名師點撥　根據微粒結構可知,Z可以形成1個共價鍵,Y可以形成2個共價鍵,X可以形成4個共價鍵,W雖然也可以形成4個共價鍵,但是會帶一個單位的負電荷,說明W 最外層有3個電子。
[對點訓練3]
(2024河北遵化一中高二期末)下列各組微粒中微粒半徑由大到小的是
(　　)
A.N、P、Si、Al
B.O2-、F-、Na+、Mg2+
C.Al3+、Mg2+、K+、Li+
D.F、Cl、Br、I
B
解析 同主族元素,從上到下原子半徑依次增大,同周期元素,從左到右原子半徑依次減小,則原子半徑由大到小的順序為鋁、硅、磷、氮,故A錯誤;電子層結構相同的離子,核電荷數越大,離子半徑越小,則離子半徑由大到小的順序為氧離子、氟離子、鈉離子、鎂離子,故B正確;結合選項A、B,鉀離子的半徑大于鎂離子、鋁離子的離子半徑小于鎂離子,故C錯誤;原子半徑由大到小的順序應為碘、溴、氯、氟,故D錯誤。
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1
2
3
4
題組1 微粒半徑的比較
1.下列價電子排布式表示的原子中,原子半徑遞增的是(　　)
A.2s22p2、2s22p3、2s22p4
B.2s1、2s2、2s22p1
C.3s23p3、3s23p4、3s23p5
D.1s1、2s1、3s1
D
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3
4
解析 價電子排布式2s22p2、2s22p3、2s22p4分別對應C、N、O原子,位于同周期,原子序數遞增,原子半徑遞減,故A錯誤;2s1、2s2、2s22p1分別對應Li、Be、B原子,位于同周期,原子序數遞增,原子半徑遞減,故B錯誤;3s23p3、3s23p4、3s23p5分別對應P、S、Cl原子,P、S、Cl原子半徑遞減,故C錯誤; 1s1、2s1、3s1分別對應H、Li、Na原子,位于同主族,原子序數遞增,原子半徑遞增,故D正確。
1
2
3
4
2.下列微粒半徑大小關系正確的是(　　)
A.Fe>Fe2+>Fe3+ B.Cl>Cl-
C.NaA
解析 核電荷數相同的單核離子,核外電子數越多,離子半徑越大,則半徑Fe>Fe2+>Fe3+,ClNa+,故A正確,B、C錯誤;K+與Na+最外層電子數相同,且K+比Na+多一個電子層,則離子半徑K+>Na+,故D錯誤。
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題組2 元素性質的遞變規律
3.部分短周期元素原子半徑的相對大小、最高正價或最低負價隨原子序數的變化關系如圖所示,下列說法正確的是(　　)
A.離子半徑的大小順序:e>f>g>h
B.y、z、d三種元素原子得電子
能力由強到弱的順序:z>d>y
C.與x形成化合物的穩定性:d>z>y
D.e、f、g、h四種元素對應最高價
氧化物的水化物相互之間均能發生反應
C
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2
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4
解析 根據部分短周期元素原子半徑的相對大小、最高正價或最低負價隨原子序數的變化關系得到x為H,y為C,z為N,d為O,e為Na,f為Al,g為S,h為Cl。根據電子層多半徑大,相同電子層結構核電荷數大者半徑小,則離子半徑的大小順序:g>h>e>f,故A錯誤;根據同周期元素原子從左到右得電子能力逐漸增強,則y、z、d三種元素原子得電子能力強弱關系為d>z>y,故B錯誤;根據同周期從左到右非金屬性逐漸增強,其氫化物穩定性越強,則與x形成化合物的穩定性:d>z>y,故C正確;e、f、g、h四種元素對應最高價氧化物的水化物分別為氫氧化鈉、氫氧化鋁、硫酸、高氯酸,高氯酸和硫酸之間不能相互反應,故D錯誤。
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2
3
4
4.下列有關性質的比較,不能用元素周期律解釋的是(　　)
A.金屬性強弱:Mg>Al
B.熱穩定性:Na2CO3>NaHCO3
C.酸性強弱:HClO4>H2SO4
D.氫化物的穩定性:HF>HCl
B
解析 同一周期,從左往右元素金屬性逐漸減弱,則金屬性強弱:Mg>Al,故A不符合題意;Na2CO3和NaHCO3的熱穩定性不能用元素周期律解釋,故B符合題意;HClO4和H2SO4為Cl元素和S元素最高價含氧酸,元素非金屬性Cl>S,則酸性強弱:HClO4>H2SO4,故C不符合題意;同一主族,從上往下非金屬性逐漸減弱,氫化物的穩定性:HF>HCl,故D不符合題意。(共61張PPT)
第3節　元素性質及其變化規律
第2課時　電離能與電負性
素養目標 學習要點
1.通過了解電離能的定義及其內涵,認識主族元素電離能的變化規律,知道電離能與元素化合價的關系,培養宏觀辨識與微觀探析的化學核心素養。 2.通過知道主族元素電負性與元素性質的關系,認識主族元素電負性的變化規律,培養證據推理與模型認知的化學核心素養。 兩定義:電離能、電負性
兩規律:電離能變化規律、電負性變化規律
一關系:主族元素電負性、與元素性質的關系
知識點一　元素的電離能
基礎落實 必備知識全過關
知識點一　元素的電離能
1.電離能
“氣態”“基態”“失去一個電子”等是保證“最小能量”的條件
概念:氣態基態原子或氣態基態離子失去一個電子所需要的最小能量。表示符號:I。單位: kJ·mol-1。
2.元素的逐級電離能
(1)定義:元素原子失去一個電子的電離能稱為　　　　　　,常用符號
　　　　表示;在此基礎上再失去一個電子的電離能稱為　　　　　　　,常用符號　　　　　表示;以此類推,還有第三、第四電離能等。通常,元素的第二電離能　　　于第一電離能,第三電離能又　　　于第二電離能。
M(g)══ M+(g)+e-　I1(第一電離能)
M+(g)══M2+(g)+e-　I2(第二電離能)
M2+(g)══M3+(g)+e-　I3(第三電離能)
第一電離能
I1
第二電離能
I2
高
高
(2)變化規律
①同一元素的逐級電離能是逐漸　　　　的,即I1　　I2　　I3<……,這是由于原子失去一個電子變成　　　價陽離子后,半徑變小,核電荷數
　　　　而電子數目　　　　,原子核對外層電子的吸引作用　　　　,因而失去第二個電子比失去第一個電子　　　,需要的能量　　　　。
②元素原子的逐級電離能逐漸增大并且會發生一個突變即突然增大多倍,這是由于電子是　　　　排布的。如Na原子的I1、I2、I3分別是496 kJ·mol-1、4 562 kJ·mol-1、6 912 kJ·mol-1,在I1和I2之間發生突變;Mg原子的I1、I2、I3分別是738 kJ·mol-1、1 451 kJ·mol-1、7 733 kJ·mol-1,在I2和I3之間發生突變,說明在化學反應中Na易失去1個電子,Mg易失去2個電子。
增大
<
<
+1
未變
變少
增強
更難
更多
分層
3.意義
衡量元素的原子(或離子)在氣態時失去電子的　　　　　　。電離能越小,表示在氣態時該原子(或離子)越　　　　失去電子;反之,電離能越大,表示在氣態時該原子(或離子)越　　　失去電子。
難易程度
容易
難
4.元素電離能的變化規律
同周期 堿金屬元素的第一電離能最　　　,稀有氣體元素的第一電離能最　　　;從左到右,元素的第一電離能在總體上呈現
　　　　　的變化趨勢　　　　　　　　　　　　
　?、駻與ⅢA族、ⅤA與ⅥA族之間出現反?，F象
同主族 總體上自上而下第一電離能逐漸　　　
過渡元素 第一電離能的變化不太規則,同一周期的過渡元素從左到右,隨原子序數的增加,第一電離能總體上略有增加
同一元素原子 電離能逐級　　　　(即I1小
大
從小到大
減小
增大
5.電離能的應用
(1)確定元素核外電子的排布
當相鄰逐級電離能突然變大時,說明其電子層發生了變化,即同一電子層中電離能相近,不同電子層中電離能有很大的差距。如Li:I1 I2(2)確定元素的化合價
電離能在In與In+1之間發生突變,則元素的原子易形成+n價離子,并且主族元素的最高化合價為+n。如Na:I1 I2,則該元素通常顯+1價;Mg:I1(3)判斷元素金屬性、非金屬性的強弱
一般情況下,I1越大,非金屬性越強,I1越小,金屬性越強。
名師點撥
具有全充滿、半充滿及全空的電子排布的元素穩定性較高,其電離能數值較大。如在同周期元素中,稀有氣體元素第一電離能最大,ⅤA族元素第一電離能大于ⅥA族元素,ⅡA族元素第一電離能大于ⅢA族元素。
方法導引
當相鄰逐級電離能增大幅度突然增大多倍時,說明其電子層發生了變化,可以判斷元素最外層電子數。
特別提醒
電離能數值的大小主要取決于原子的核電荷數、原子半徑及原子的電子排布。
深度思考
總體上,金屬元素的第一電離能都較小,非金屬元素和稀有氣體元素的第一電離能都較大。為什么
提示 因為金屬元素原子的最外層電子數都比較少,容易失去電子,所以金屬元素的第一電離能都比較小;而非金屬元素原子的最外層電子比較多,不容易失去電子,稀有氣體元素原子價電子排布式為ns2np6(He為1s2),是穩定結構,更難失去電子,因此它們的第一電離能都比較大。
正誤判斷
(1)第一電離能越小的原子失電子的能力越強。(　　)
(2)第3周期所含元素中Ar的第一電離能最小。(　　)
提示 第3周期所含元素中Ar的第一電離能最大。
(3)H的第一電離能大于C的第一電離能。(　　)
(4)同一周期中,主族元素原子的第一電離能從左到右越來越大。(　　)
提示 同一周期中,ⅤA族元素第一電離能大于ⅥA族元素,ⅡA族元素第一電離能大于ⅢA族元素。
√
×
√
×
(5)同一周期典型金屬元素的第一電離能總是大于典型非金屬元素的第一電離能。(　　)
提示 同一周期典型金屬元素的第一電離能總是小于典型非金屬元素的第一電離能。
(6)M(g)══M2+(g)+2e-所需能量不是第二電離能。(　　)
×
√
重難突破 能力素養全提升
探究角度1 第一電離能的意義
例1 下列說法正確的是(　　)
A.第一電離能越小,表示氣態基態原子越容易得到電子
B.同一元素的逐級電離能逐漸增大
C.第一電離能是元素原子失去核外第一個電子需要的能量
D.在元素周期表中,同周期主族元素的第一電離能從左到右一定越來越大
B
解析 第一電離能越小,表示氣態基態原子越容易失去電子,A錯誤;同一元素的逐級電離能逐漸增大,B正確;第一電離能是元素的氣態基態原子或氣態基態離子失去一個電子所需要的最小能量,C錯誤;在元素周期表中,同周期主族元素從左到右,第一電離能在總體上呈現從小到大的變化趨勢,但是ⅡA族>ⅢA族,ⅤA族>ⅥA族,D錯誤。
[對點訓練1]
下列有關電離能的說法,正確的是(　　)
A.第一電離能:C>N>O>F
B.第一電離能是元素的原子或離子失去核外第一個電子需要的能量
C.同一主族元素中,第一電離能自上而下越來越大
D.可通過一種元素各級電離能的數值,判斷元素可能的化合價
D
解析 同周期元素從左到右第一電離能呈增大趨勢,ⅤA族元素原子最外層呈現半充滿狀態,第一電離能大于相鄰元素,則第一電離能:C探究角度2 第一電離能的變化規律
例2 X、Y、Z、W為原子序數依次增大的四種短周期元素,X的核外電子總數與其周期數相同,Y的基態原子的最外層電子中有3個未成對電子,Z的最外層電子數為其內層電子數的3倍;Z與W同主族。下列說法正確的是
(　　)
A.離子半徑:W>Z>Y>X
B.沸點:H2ZC.氣態氫化物的熱穩定性:Z>W
D.第一電離能:Y>Z>W>X
C
解析 X的核外電子總數與其周期數相同,則X為H元素,Y的基態原子的最外層電子中有3個未成對電子,為N元素,Z的最外層電子數為其內層電子數的3倍,為O元素;Z與W同主族,W為S元素。氧離子和氮離子是電子層結構相同的離子,根據核電荷數越大半徑越小分析,氧離子半徑小于氮離子半徑, A不符合題意;H2O常溫下為液態,而H2S常溫下為氣態,可知沸點H2O>H2S, B不符合題意;氧的非金屬性比硫強,故氧的氫化物穩定性比硫的氫化物穩定性強,C符合題意;同主族元素的第一電離能隨著原子序數增大而減小,同一周期元素的第一電離能隨著原子序數增大而呈增大趨勢,氮原子的最外層為半滿結構,其第一電離能大于氧,由課本圖可知H的第一電離能大于S小于O,故第一電離能N>O>H>S,D不符合題意。
易錯提醒　H的第一電離能并不是非金屬元素中最小的,查閱數據可知,H的第一電離能僅次于O,主族元素中第一電離能大小順序為F>N>O>H>Cl>Br>C>P>S>……
[對點訓練2]
下列關于元素或物質性質的比較中,錯誤的是(　　)
A.穩定性:HF>HCl>HBr>HI
B.第一電離能:F>Cl>Br>I
C.第一電離能:C>N>O>F
D.元素的非金屬性:CC
解析 同主族自上而下非金屬性減弱,氫化物穩定性減弱,A不符合題意;同主族元素,自上而下第一電離能逐漸變小,B不符合題意;同周期元素從左到右第一電離能呈增大趨勢,ⅤA族元素原子最外層呈現半充滿狀態,第一電離能大于相鄰元素,則第一電離能:C名師點撥　同周期主族元素從左到右,電子層數相同,核電荷數越來越大,原子半徑逐漸減小,原子核對外層電子的吸引能力逐漸增強,即元素原子的非金屬性逐漸增強。
探究角度3 電離能的應用
例3 表中列出了某短周期元素R的各級電離能數據(用I表示,單位為
kJ·mol-1),下列關于元素R的判斷中一定正確的是(　　)
I1 I2 I3 I4 ……
740 1 500 7 700 10 500 ……
A.短周期元素R的最高正價為+1價
B.R元素的原子最外層共有4個電子
C.R元素位于元素周期表中ⅡA族
D.R元素基態原子的價電子排布式為2s2
C
解析 R的第三電離能比第二電離能突然增大很多,可知R最外層有2個電子,短周期元素R的最高正價為+2價,位于元素周期表中ⅡA族,基態原子價電子排布式為2s2或3s2,故A、B、D不符合題意,C符合題意。
思維建?！⊥ㄟ^主族元素的逐級電離能的突變來判斷元素原子的最外層電子數,從而判斷元素的最高正化合價及元素所在的主族位置。
[對點訓練3]
在下列各組元素中,有一組原子的第一電離能分別是1 086 kJ·mol-1、1 402 kJ·mol-1、1 313 kJ·mol-1,那么這組元素可能是(　　)
A.C、N、O B.F、Ne、Na
C.Be、B、C D.S、Cl、Ar
A
解析 同周期從左往右第一電離能呈增大趨勢,N原子的核外電子排布式為1s22s22p3,由于2p軌道處于半充滿的穩定狀態,失去電子較難,因此其第一電離能大于C和O,故A符合;第一電離能Na方法導引　同主族元素自上而下第一電離能逐漸減小;同周期主族元素從左往右第一電離能呈增大趨勢,ⅡA族、ⅤA族大于同周期相鄰元素。
知識點二　元素的電負性
基礎落實 必備知識全過關
知識點二　元素的電負性
1.電負性
(1)概念:元素的原子在化合物中　　　　　　　能力的標度。
(2)確定依據:常以最活潑的非金屬元素氟的電負性4.0為標度,計算其他元素的電負性。因此,電負性是一個　　　　值,沒有單位。
(3)意義:用來描述兩個不同原子在形成化學鍵時吸引電子能力的相對強弱。元素的電負性越大,其原子在形成化學鍵時吸引電子的能力　　　　;電負性越小,相應元素的原子在形成化學鍵時吸引電子的能力　　　　。
吸引電子
相對
越強
越弱
2.電負性的變化規律
觀察分析元素的電負性柱狀示意圖:
(1)金屬元素的電負性　　　　,非金屬元素的電負性　　　　。
(2)對主族元素而言,同一周期從左到右,元素的電負性　　　　　　。
(3)同一主族自上而下,元素的電負性　　　　。
(4)電負性大的元素集中在元素周期表的　　　　角,電負性小的元素集中在元素周期表的　　　　角。
較小
較大
遞增
遞減
右上
左下
(5)元素的對角線規則
①在元素周期表中,某些主族元素與其右下方的主族元素的有些性質是相似的(如鈹和鋁的化學性質都顯示了一定的金屬性和非金屬性,硼和硅的含氧酸都能形成玻璃),被稱為“對角線規則”。
②處于“對角線”位置的元素,它們的電負性接近或相等,說明它們在化合物中吸引電子的能力相當,因而表現出相似的性質。
3.電負性的應用
(1)判斷元素的金屬性或非金屬性強弱
判斷一種元素是金屬元素還是非金屬元素以及元素的活潑性。
(2)判斷化學鍵的類型
(3)判斷化合物中元素化合價的正負
①電負性小的元素原子吸引電子的能力弱,元素的化合價通常為正值。
②電負性大的元素原子吸引電子的能力強,元素的化合價通常為負值。
名師點撥
元素的電負性可以衡量元素的非金屬性,元素電負性越大,元素的非金屬性越強,反之,元素電負性越小,元素的非金屬性越弱。
離子鍵
共價鍵
歸納總結
比較元素電負性大小的方法
(1)同一周期從左到右,原子電子層數相同,核電荷數增大,原子半徑逐漸減小,原子核對外層電子的吸引作用逐漸增強,元素的電負性逐漸增大。
(2)同一主族從上到下,原子核電荷數增大,電子層數增加,原子半徑增大,原子核對外層電子的有效吸引作用逐漸減弱,元素的電負性逐漸減小。
(3)對副族而言,同族元素的電負性也大體呈現主族元素的變化趨勢。
(4)在二元化合物中,顯負價的元素的電負性更大。
(5)不同周期、不同主族的兩種元素電負性的比較可借助第三種元素(與其中一種位于同主族或同周期)進行參照。
特別提醒
(1)不能將電負性為2作為劃分金屬元素和非金屬元素的絕對標準。
(2)共價化合物中,成鍵兩種元素的電負性之差一般小于1.7。在離子化合物中,成鍵兩種元素的電負性之差一般大于1.7。
正誤判斷
(1)在元素周期表中,元素電負性從左到右越來越小。(　　)
提示 同周期主族元素電負性從左到右越來越大(稀有氣體除外)。
(2)非金屬元素的電負性一定大于金屬元素的電負性。(　　)
提示 非金屬元素電負性不一定大于金屬元素,例如硅的電負性小于金的電負性。
(3)在形成化合物時,電負性越大的元素越容易呈現負價。(　　)
(4)兩種元素電負性差值越大,越容易形成共價化合物。(　　)
提示 兩種元素電負性差值越大,越容易形成離子化合物。
×
×
√
×
重難突破 能力素養全提升
探究角度1 電負性的概念與意義
例1 下列說法不正確的是(　　)
A.ⅠA族元素的電負性從上到下逐漸減小,而同周期主族元素從左到右的電負性逐漸增大
B.電負性的大小可以作為衡量元素的金屬性和非金屬性強弱的尺度
C.元素的電負性越大,表示其原子在化合物中吸引電子的能力越強
D.元素的電負性越小,其原子第一電離能越大
D
解析 同主族元素的電負性從上到下逐漸減小,同周期主族元素從左到右的電負性逐漸增大,A不符合題意;電負性的大小可以作為衡量元素的金屬性和非金屬性強弱的尺度,故B不符合題意;元素的電負性越大,表示其原子在化合物中吸引電子的能力越強,故C不符合題意;元素的電負性和第一電離能沒有直接關系,例如元素的電負性:F>O,第一電離能:F>O,D項錯誤,故D符合題意。
[對點訓練1]
下列元素電負性最大的是(　　)
A.最高正化合價和最低負化合價的代數和為4的短周期元素
B.最高正化合價和最低負化合價絕對值相等的短周期元素
C.沒有負化合價的短周期元素
D.沒有正化合價的短周期元素
D
解析 最高正化合價和最低負化合價的代數和為4的短周期元素為S,最高正化合價和最低負化合價絕對值相等的短周期元素為C或Si,沒有負化合價的短周期元素為金屬元素,沒有正化合價的短周期元素為F,F為電負性最大的元素,故答案選D。
思路剖析　沒有負化合價的元素為金屬元素,沒有正化合價的元素為F,最高正化合價和最低負化合價的代數和為4的主族元素為ⅥA族元素,最高正化合價和最低負化合價絕對值相等的元素為ⅣA族元素。
探究角度2 電負性的比較與應用
例2 現有四種元素的基態原子的電子排布式:
①1s22s22p63s23p2　②1s22s22p63s23p3　③1s22s22p3　④1s22s22p4
則下列有關比較中正確的是(　　)
A.原子半徑:④>②>①
B.電負性:④>③>②>①
C.第一電離能:④>③>②>①
D.最高正化合價:④>③>②>①
B
解析 根據題意可知①②③④四種元素分別為Si、P、N、O。Si、P同周期,N、P同主族,則原子半徑:Si>P>O,即①>②>④,A錯誤;同周期主族元素中,隨原子序數的遞增,電負性逐漸增大,同主族中,原子序數越大,電負性越小,則電負性:O>N>P>Si,即④>③>②>①,B正確;同周期從左至右,第一電離能有增大的趨勢,但ⅡA、ⅤA族元素的第一電離能比同周期相鄰元素的大,第一電離能:N>O>P>Si,即③>④>②>①,C錯誤;N、P的最高正價為+5,Si的最高正價為+4,O一般不顯正價,則最高正化合價:③=②>①>④,D錯誤。
思路剖析　先根據基態原子核外電子式判斷原子種類,再根據原子半徑、元素電離能、元素電負性等性質的遞變規律解決問題。
[對點訓練2]
a、b、c、d為原子序數依次增大的短周期主族元素,a原子核外電子總數與b原子次外層的電子數相同,b是短周期元素中原子半徑最大的元素;c所在周期數與族數相同;d與a同族。下列敘述不正確的是(　　)
A.元素的電負性:a>d>c>b
B.4種元素中b的金屬性最強
C.c的最高價氧化物的水化物是強堿
D.a單質的氧化性比d單質的氧化性強
C
解析 由題意可以判斷a原子核外電子總數是8,則a為O元素,c所在周期數與族數相同,原子序數大于a,則c為Al元素,d與a同族,則d為S元素,短周期元素中原子半徑最大的為Na,則b為Na元素,電負性大小為O>S>Al>Na,A不符合題意;4種元素中Na的金屬性最強,B不符合題意;c的最高價氧化物的水化物是Al(OH)3,不屬于強堿,C符合題意;O2的氧化性比S氧化性強,D不符合題意。
名師點撥　元素的電負性是衡量元素得電子能力大小的標尺,利用電負性的大小可以比較元素單質的氧化性、氣態氫化物的穩定性、單質和氫氣化合的難易程度、元素最高價氧化物水化物的酸性的強弱。
學以致用·隨堂檢測全達標
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題組1 元素的電離能及其應用
1.金屬Na溶解于液氨中形成氨合鈉離子和氨合電子,向該溶液中加入穴醚類配體L,得到首個含堿金屬陰離子的金黃色化合物[NaL]+Na-。下列說法錯誤的是(　　)
A.Na-的半徑比F-的大
B.Na-的還原性比Na的強
C.Na-的第一電離能比H-的大
D.該事實說明Na也可表現出非金屬性
C
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解析 Na-核外有3個電子層、F-核外有2個電子層,故Na-的半徑比F-的大,A項正確;Na-的半徑比Na的大,Na-中原子核對最外層電子的引力小,易失電子,故Na-的還原性比Na的強,B項正確;H-的1s上有2個電子,為全充滿穩定結構,且H-的半徑比Na-小得多,故H-的第一電離能比Na-的大,C項錯誤;該事實說明Na可以形成Na-,得電子表現出非金屬性,D項正確。
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2.下表列出了某短周期元素R的各級電離能數據(用I1、I2……表示,單位為kJ·mol-1)。下列關于元素R的判斷中一定正確的是(　　)
電離能 I1 I2 I3 I4 I5 ……
R 740 1 500 7 700 10 500 13 600 ……
①R的最高正價為+3價?、赗元素位于元素周期表中ⅡA族?、跼元素第一電離能大于同周期相鄰元素?、躌元素的原子最外層共有4個電子　⑤R元素基態原子的電子排布式為1s22s2
A.①③ B.②③
C.②③④ D.②③⑤
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解析 某短周期元素R的第三電離能劇增,說明該原子最外層有2個電子,處于ⅡA族,該原子存在第五電離能,說明核外電子數目大于4,故R為Mg元素。①R的最高正價為+2價,故①錯誤;由分析可知②正確;③R元素最外層電子排布式為3s2,為全滿穩定狀態,第一電離能大于同周期相鄰元素的,故③正確;④R元素的原子最外層共有2個電子,故④錯誤;⑤R元素基態原子的電子排布式為1s22s22p63s2,故⑤錯誤。
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3.下列說法正確的是(　　)
A.原子的第一電離能越大,該元素的電負性就越大
B.原子的電子層數越多,原子半徑越大
C.原子失去電子越多,說明其還原性越強
D.同一原子的電子層越高,s電子云的半徑越大
D
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解析 同一周期主族元素電負性從左到右逐漸增強,同一周期元素原子第一電離能從左到右有增大趨勢,但ⅢA族第一電離能小于ⅡA族,ⅤA族第一電離能大于ⅥA族,所以第一電離能遞變規律與電負性遞變規律不完全相同,故A錯誤;原子半徑由電子層數、核電荷數等因素共同決定,故B錯誤;還原性的強弱與失電子的難易有關,與失電子多少無關,故C錯誤;不同電子層的s原子軌道的形狀相同,但電子層序數越大,電子距離原子核越遠,半徑越大,故D正確。
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題組2 元素的電負性及其應用
4.(2024湖北襄陽檢測)氮氧化物會導致
光化學煙霧和酸雨,在Fe3+的催化作用下,
NH3可將NO還原為無污染的氣體,反應
歷程如圖,下列說法正確的是(　　)
A.基態Fe2+的價電子排布式為3d54s1
B.電負性:N>O>H>Fe
C.該過程中存在極性鍵和非極性鍵的斷裂和形成
D.圖中的總反應可表示為4NH3+6NO 5N2+6H2O
C
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解析 鐵元素的原子序數為26,失去2個電子形成亞鐵離子,基態亞鐵離子的價電子排布式為3d6,A錯誤;一般來說,同周期主族元素從左到右,元素的電負性逐漸變強;同主族元素由上而下,元素電負性逐漸減弱;電負性: O>N>H>Fe,B錯誤; 由圖可知,總反應為鐵離子做催化劑條件下氨氣與一氧化氮、氧氣反應生成氮氣和水,則反應過程中存在氮氫極性鍵、氧氧非極性鍵的斷裂,氫氧極性鍵和氮氮非極性鍵的形成,C正確,D錯誤。
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5.下列各組元素中,電負性依次減小的是(　　)
A.F、N、O B.O、Cl、F
C.As、P、H D.Cl、S、As
D
解析 元素周期表中,同周期主族元素從左向右,電負性逐漸增強,則F>O>N, A錯誤;同主族元素從上到下,電負性逐漸減弱,則F>Cl,B錯誤;同主族元素從上到下,電負性逐漸減弱,則P>As,C錯誤;元素周期表中,同周期主族元素從左向右,電負性逐漸增強,同主族元素從上到下,電負性逐漸減弱,則Cl>S>P>As,故Cl>S>As,D正確。
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6.(2024福建廈門檢測)我國科學家利用Zn(NO3)2和AgNO3在十八胺(C18H37NH2)中氧化性不同,分別制得納米晶體材料ZnO和Ag。對于上述相關元素,下列說法錯誤的是(　　)
A.基態Zn原子的最高電子層電子的電子云輪廓圖是球形
B.已知Ag與Cu是位于相鄰周期的同族元素,則Ag位于元素周期表的ds區
C.第一電離能:O>N>Zn
D.電負性:N>C>H
C
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解析 基態Zn原子核外電子排布為1s22s22p63s23p63d104s2;最高電子層的電子為4s電子,電子云輪廓圖是球形,A正確;Ag與Cu是位于相鄰周期的同族元素,均為ⅠB族,Ag位于元素周期表的ds區,B正確;同一周期隨著原子序數變大,第一電離能呈增大趨勢,由于N的2p軌道為半充滿穩定狀態,第一電離能大于同周期相鄰元素,第一電離能:N>O,C錯誤;一般來說,同周期主族元素從左到右,金屬性減弱,非金屬性變強,元素的電負性變強;同主族由上而下,金屬性增強,非金屬性逐漸減弱,元素電負性減弱;電負性:N>C>H,D正確。
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7.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大,基態W的原子2p軌道處于半充滿狀態,基態X的原子的2p能級上只有一對成對電子,基態Y的原子的最外層電子運動狀態只有1種,元素Z與W同主族。下列說法錯誤的是(　　)
A.第一電離能:W>X>Y
B.電負性:Y>W>Z
C.簡單離子半徑:Z>X>Y
D.最簡單氫化物的穩定性:X>W>Z
B
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解析 根據信息可知:W是N,X是O,Y是Na,Z是P元素。第一電離能由大到小的順序為N>O>Na,即W>X>Y,A正確;W、Y、Z三種元素中Y電負性最小, B錯誤;離子核外電子層數越多,離子半徑越大,當離子核外電子排布相同時,離子的核電荷數越大,離子半徑越小,O2-、Na+核外電子排布相同,有2個電子層;P3-核外電子排布有3個電子層,所以簡單離子半徑:P3->O2->Na+,即離子半徑:Z>X>Y,C正確;元素的非金屬性越強,其簡單氫化物的穩定性就越強,元素的非金屬性:O>N>P,所以最簡單氫化物的穩定性:H2O>NH3>PH3,即氫化物的穩定性:X>W>Z,D正確。
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8.(2024山東威海月考)化合物[Q(ZX3)4R(YW3)]中X、Y、Z、W、Q、R的原子序數依次增大。X與Y、Z、W均能形成10e-、18e-微粒,基態Q原子的3d軌道上有3個未成對電子,R被稱為“海洋元素”,其原子序數等于W與Q的原子序數之和。下列說法錯誤的是(　　)
A.化合物中Q的化合價為+3
B.Y、Z、W中,第一電離能最大的是Z,電負性最大的是W
C.X、Z、W三種元素組成的化合物可能顯酸性,也可能顯堿性
D.Y、Z、W、R分別與X形成的化合物中,沸點最高的是W對應的化合物
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解析 X與Y、Z、W均能形成10e-、18e-微粒,原子序數依次增大,故分別為H、C、N、O,R被稱為“海洋元素”,為Br,基態Q原子的3d軌道上有3個未成對電子,可能為V或Co,又R原子序數等于W與Q的原子序數之和,則Q為Co。化合物[Q(ZX3)4R(YW3)]的化學式為Co(NH3)4Br(CO3),Q化合價為+3價,A正確;C、N、O中,第一電離能最大的是N,電負性最大的是O,B正確;H、N、O三種元素組成的化合物,HNO3顯酸性,NH3·H2O顯堿性,C正確;C、N、O、Br分別與H形成的最簡單的化合物中,沸點最高的是H2O,但C和H形成的化合物有很多種,無法判斷沸點高低,D錯誤。(共9張PPT)
教考銜接1　原子結構與元素性質
深挖教材
教材模型及分析
教材模型
部分主族元素及0族元素的第一電離能比較示意圖
模型分析
判斷元素的第一電離能:
(1)①橫向比較,同一周期主族元素第一電離能從左到右呈現遞增趨勢,但是ⅡA族元素第一電離能大于ⅢA族元素的第一電離能,ⅤA族大于ⅥA族;
②縱向比較,同一主族元素的第一電離能從上到下呈現遞減趨勢。
(2)模型應用與指導——比較元素第一電離能大小的方法
①確定所比較的兩種元素在周期表中的位置關系,是同周期還是同一主族,依據位置關系比較元素的第一電離能大小關系。
②兩種元素既不是同周期又不屬于同主族,如N和S比較第一電離能,可以拿O或者P作為中間元素來比較。
鏈接高考
模型應用1——根據原子結構比較元素第一電離能
1.(2023北京卷節選)硫代硫酸鹽是一類具有應用前景的浸金試劑。硫代硫酸根( )可看作是 中的一個O原子被S原子取代的產物。
(1)基態S原子價電子排布式是　　　　　。
(2)比較O原子和S原子的第一電離能大小,從原子結構的角度說明理由:
　 。
3s23p4
I1(O)>I1(S),氧原子半徑比硫原子半徑小,則氧原子核對最外層電子的吸引力較大,不易失去一個電子
解析 (1)S是第3周期ⅥA族元素,基態S原子價電子排布式為3s23p4。
(2)S和O為同主族元素,O原子核外有2個電子層,S原子核外有3個電子層,O原子半徑小,原子核對最外層電子的吸引力大,不易失去1個電子,即O的第一電離能大于S的第一電離能。
解題指導　構建位—構—性模型
(1)分析O與S元素在元素周期表中的位置關系;
(2)依據O與S在周期表中的位置關系,得出它們的原子結構特點:最外層電子數相同,原子半徑O小于S。
模型應用2——以元素推斷形式比較元素第一電離能
2.(2023浙江卷)X、Y、Z、W四種短周期主族元素,原子序數依次增大。X、Y與Z位于同一周期,且只有X、Y元素相鄰。X基態原子核外有2個未成對電子,W原子在同周期中原子半徑最大。下列說法不正確的是(　　)
A.第一電離能:Y>Z>X
B.電負性:Z>Y>X>W
C.Z、W原子形成稀有氣體電子構型的簡單離子的半徑:WD.W2X2與水反應生成產物之一是非極性分子
A
解析 X、Y、Z、W四種短周期主族元素,原子序數依次增大。X、Y與Z位于同一周期,且只有X、Y元素相鄰。X基態原子核外有2個未成對電子,則X為C,Y為N,Z為F,W原子在同周期中原子半徑最大,則W為Na。根據同周期從左到右第一電離能呈增大趨勢,但ⅡA族大于ⅢA族,ⅤA族大于ⅥA族,則第一電離能:Z>Y>X,故A錯誤;根據同周期從左到右電負性逐漸增大,同主族從上到下電負性逐漸減小,則電負性:Z>Y>X>W,故B正確;根據同電子層結構核多徑小,則Z、W原子形成稀有氣體電子構型的簡單離子的半徑:W解題指導　(1)根據題意推斷元素。
(2)聯系元素第一電離能的遞變規律判斷比較。(共39張PPT)
微項目　甲醛的危害與去除
——利用電負性分析與預測物質性質
素養目標 學習要點
1.通過認識如何借助電負性分析化學鍵中電荷的分布,培養宏觀辨識與微觀探析的化學核心素養。 2.通過體會借助電負性認識與預測有機化合物某些性質的思路與方法,培養證據推理與模型認知的化學核心素養。 3.通過了解甲醛的性質、對人體健康的危害以及去除方法,培養科學態度與社會責任的化學核心素養。 一分布:電荷分布
一預測:預測某些性質
一危害:甲醛的危害
一檢測:甲醛的檢測
一去除:甲醛的去除
項目活動1　解釋甲醛危害產生的原因
基礎落實 必備知識全過關
項目活動1　解釋甲醛危害產生的原因
1.甲醛的危害
當室內空氣中甲醛含量超過0.1 mg·m-3時,人會有不適感,甚至會出現免疫功能異常;食用含有甲醛的食品也會損害人體健康。皮膚接觸甲醛后可能出現急性皮炎,表現為粟粒大小紅色丘疹,周圍皮膚潮紅或輕度紅腫。
2.探究甲醛危害產生的原因
(1)原因
觀察上圖,甲醛之所以有毒,是因為甲醛分子中的　　　　與蛋白質分子中的　　　發生反應,使蛋白質失去活性。發生的反應類型有　　 　　和
　　　　　　。
羰基
氨基
加成反應
取代反應
(2)機理
①加成反應
甲醛的碳氧雙鍵上不飽和碳原子帶部分　　電荷,氧原子帶部分　　電荷;蛋白質分子中N—H鍵中氮原子帶部分　　電荷,氫原子帶部分　　電荷,發生加成反應時,碳原子與帶部分　　電荷的氮原子結合,氧原子與帶部分
　　電荷的氫原子結合,即“正找負”“負找正”。
正
負
負
正
負
正
②取代反應
同樣遵循　　　　　　　 　的規律。
名師點撥
可以用元素的電負性來判斷要斷裂的兩種元素原子所形成的共價鍵中電荷的分布,進而預測在生成產物時原子可能會如何重組。
“正找負”“負找正”
方法導引
當A和B兩元素的原子以共價鍵結合時,電負性大的元素原子帶較多的負電荷,用δ-表示,電負性小的元素原子帶有較多的正電荷,用δ+表示,如 。兩種元素的電負性相差越大,原子所帶電荷的偏移就越明顯。
歸納總結
借助電負性認識與預測有機化合物某些性質的思路和方法
①找到可能發生反應的斷鍵部位;
②利用電負性分析斷鍵部位電荷的分布;
③依據“正”“負”結合的規律推測斷鍵后的分子片段如何重組。
重難突破 能力素養全提升
探究角度1 甲醛的性質與應用
例1 現代家庭室內裝修日益受到人們的推崇,由此引起的室內空氣污染也成為人們關注的焦點,其中由裝修材料和家具的黏合劑等揮發出的甲醛是造成室內空氣污染的主要物質,根據甲醛的性質,下列做法正確的是(　　)
A.裝修完接著就入住
B.裝修盡可能選擇在溫度較低的冬季進行,以減少甲醛的揮發
C.盡可能選擇綠色環保的裝飾材料進行裝修
D.通風后甲醛可以釋放完全
C
解析 甲醛是一種無色,有強烈刺激性氣味的有毒氣體,裝修完接著就入住,甲醛沒有揮發掉,會危害人體健康,故A錯誤;在溫度較低的冬季進行裝修,甲醛揮發慢,會危害人體健康,故B錯誤;綠色環保的裝飾材料,甲醛含量低或者沒有,這樣可以防止甲醛危害人體健康,故C正確;通風后甲醛不會完全排出,還會危害人體健康,故D錯誤。
名師點撥　裝修材料和家具的黏合劑等揮發出的甲醛是造成室內空氣污染的主要物質,應該盡可能選擇綠色環保的裝飾材料進行裝修,裝修后的房子應該常通風。
[對點訓練1]
下列有關物質的性質與應用的說法正確的是(　　)
A.甲醛可以使蛋白質變性,常用于食品保鮮
B.氧化鋁熔點高,常用于制造耐火材料
C.氧化鈉可用作呼吸面具中的供氧劑
D.常溫下,可用鐵槽車或鋁槽車運輸稀硝酸
B
解析 甲醛有毒,不能用于食品保鮮,故A錯誤;氧化鋁(Al2O3)具有很高的熔點,可用于制造耐火材料,故B正確;過氧化鈉與水、二氧化碳反應都生成氧氣,而氧化鈉與水、二氧化碳反應不生成氧氣,所以氧化鈉不能作為供氧劑,故C錯誤;常溫下,鐵、鋁都能與稀硝酸反應,故D錯誤。
探究角度2 借助電負性預測有機化合物的性質
例2 醛、酮分子中含有不飽和碳原子,能與很多試劑發生加成反應,下列試劑與醛、酮發生加成反應后不能增長碳鏈的是(　　)
A.氨 B.甲醇
C.氫氰酸 D.甲醛
A
解析 甲醇、氫氰酸、甲醛中均含有碳原子,與醛、酮發生加成反應后碳原子數增加,能增長碳鏈。氨分子不含碳原子,醛、酮與氨發生加成反應后碳原子數不變,不能增長碳鏈。
思路剖析　醛、酮分子中含有不飽和碳原子,即含有雙鍵,雙鍵部位可以發生加成反應,與含有碳原子的有機化合物加成后可以增長碳鏈。
[對點訓練2]
烏洛托品在工業生產中有廣泛用途,其結構式如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.烏洛托品的分子式為C6H12N4,屬于飽和烴
B.烏洛托品能發生加成反應
C.烏洛托品分子中既含極性共價鍵又含非極性共價鍵
D.烏洛托品可由甲醛(HCHO)與氨氣按物質的量之比3∶2完全反應制得
D
解析 分子中含有氮元素,不屬于烴,A錯誤;分子中不含有碳碳雙鍵,不能發生加成反應,B錯誤;分子中不存在非極性鍵,C錯誤;根據原子守恒可知該有機物可由甲醛(HCHO)與氨氣按物質的量之比3∶2完全反應制得,D正確。
辨析比較　依據“正”“負”結合規律推測斷鍵后分子片段如何重組
①單鍵部位發生取代反應,②雙鍵部位發生加成反應。
項目活動2　室內空氣中甲醛的檢測與去除
基礎落實 必備知識全過關
項目活動2　室內空氣中甲醛的檢測與去除
1.甲醛的檢測
(1)檢測試劑:3-甲基-2-苯并噻唑啉酮腙鹽酸鹽水合物(MBTH),常被用來制成甲醛檢測試劑盒。
(2)檢測原理:甲醛與MBTH反應生成物質A,A再參與一系列反應,最終生成
　　　　　化合物,顏色越深,說明空氣中甲醛濃度越　　　。
藍綠色
高
2.甲醛的去除
(1)化學方法
思考:可用哪些化學試劑去除甲醛
推測去除甲醛所需的化學試劑 推測依據
氨水 甲醛可與蛋白質中的　　　　反應,氨水中也含有　　　　
酸性高錳酸鉀溶液 甲醛具有　　　　性
探究實驗用品:甲醛檢測試劑盒,甲醛溶液,乙醛溶液,氨水,酸性高錳酸鉀溶液;試管、試管架、膠頭滴管。
氨基
氨基
還原
探究實驗方案:①取足量氨水于試管中,滴加幾滴甲醛溶液,振蕩,再用甲醛檢測試劑盒檢測振蕩后的溶液中不含有甲醛。
②取少量酸性高錳酸鉀溶液于試管內,滴加甲醛溶液,直至酸性高錳酸鉀溶液褪色。
結論:　 。
(2)物理方法
室內空氣流通,使用多孔材料物理吸附(如　　　　　等)。
氨水、酸性高錳酸鉀溶液都可以去除甲醛
活性炭
歸納總結
去除甲醛的方法
①氨、胺類、酚類物質等可以與甲醛先發生加成反應,再發生消去反應去除甲醛。
②強氧化劑如酸性高錳酸鉀、二氧化氯等與甲醛發生氧化還原反應去除甲醛。
③室內空氣的流通可以降低甲醛的含量。
④使用多孔材料吸附可以去除甲醛。
特別提醒
利用電負性可以判斷化學鍵中電荷的分布以及預測生成物,不過,電負性是一個粗略的標度,在大多數分子中,電荷的分布可能是多原子協同作用的結果,并與原子、分子所處的化學環境密切相關。
正誤判斷
(1)放置活性炭能除去室內空氣中甲醛。(　　)
(2)放置酸性高錳酸鉀溶液能除去室內空氣中甲醛。(　　)
(3)放置稀硫酸能除去室內空氣中甲醛。(　　)
提示 甲醛不與硫酸反應。
(4)用酸性高錳酸鉀溶液能除去室內空氣中甲醛,說明甲醛是具有氧化性的氣體。(　　)
提示 用酸性高錳酸鉀溶液能除去室內空氣中甲醛,說明甲醛是具有還原性的氣體。
√
√
×
×
重難突破 能力素養全提升
探究角度1 甲醛的檢測
例1 一種測定室內甲醛含量的方法如圖所示:
已知:溶液中有色物質濃度越大,吸光度越大。下列說法正確的是(　　)
A.反應①中氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶2
B.反應①生成44.8 L CO2時轉移8 mol電子
C.檢驗反應②后溶液中是否生成Fe2+只能選用酸性高錳酸鉀溶液
D.要保證每步反應都完全轉化才能準確測定甲醛的含量
D
解析 反應①為2Ag2O+HCHO══4Ag+CO2+H2O,氧化劑與還原劑的物質的量之比為2∶1,A項錯誤;氣體所處的溫度壓強不確定,無法計算轉移電子的物質的量,B項錯誤;檢驗反應②后溶液中是否含有Fe2+還可用鐵氰化鉀溶液,C項錯誤;若不能完全轉化,則最終產物的量偏小,測得的甲醛含量偏低,D項正確。
名師點撥　甲醛的檢測原理:利用甲醛的還原性,與氧化劑Ag2O反應,還原產物Ag再參與一系列反應。
[對點訓練1]
檢驗居室中有甲醛氣體,可連續多次抽取居室空氣樣品,注入少量(1~2 mL)低濃度(1×10-4 mol·L-1)的酸性高錳酸鉀溶液中。據此,下列說法正確的是
(　　)
A.最終酸性高錳酸鉀溶液呈無色
B.反應中甲醛被還原
C.最終酸性高錳酸鉀溶液呈紅色
D.說明甲醛是具有氧化性的氣體
A
解析 甲醛(HCHO)具有還原性,酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性,所以甲醛能與酸性高錳酸鉀溶液發生氧化還原反應,導致酸性高錳酸鉀溶液褪色,該反應中甲醛被氧化,說明甲醛是具有還原性的氣體。
探究角度2 甲醛的去除
例2 常用的除甲醛試劑有:①活性炭;②RNH2;③ClO2。其中試劑②去除甲醛的第一步反應原理為RNH2+HCHO→RNHCH2OH。下列說法錯誤的是
(　　)
A.常溫、常壓下,甲醛是一種有刺激性氣味的無色氣體,可以用試劑①吸附
B.依據電負性,試劑②中帶部分負電荷的N與甲醛中帶部分正電荷的C相結合
C.試劑③與試劑②去除甲醛均是利用了甲醛的氧化反應
D.甲醛使蛋白質失活,可能是醛基與蛋白質分子中的氨基發生了反應
C
解析 活性炭具有很強的吸附性,可以吸附甲醛,故A正確;因為電負性:N>C, RNH2中N帶部分負電荷,HCHO中C帶部分正電荷,所以帶部分負電荷的N與甲醛中帶部分正電荷的C相結合,故B正確;ClO2與甲醛反應屬于甲醛的氧化反應,RNH2與甲醛的反應屬于甲醛的還原反應,故C錯誤;蛋白質中含有氨基,與RNH2有類似的性質,甲醛使蛋白質失活,可能是醛基與蛋白質分子中的氨基發生了反應,故D正確。
[對點訓練2]
下列措施不能除去室內空氣中甲醛的是(　　)
A.放置活性炭
B.放置酸性高錳酸鉀溶液
C.放置稀鹽酸
D.放置某些植物
C
解析 活性炭具有吸附性,能吸附甲醛,A正確;酸性高錳酸鉀溶液能氧化甲醛,B正確;稀鹽酸與甲醛不發生反應,不能吸收甲醛,C錯誤;某些植物可以吸收甲醛,D正確。
學以致用·隨堂檢測全達標
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題組1 甲醛的性質與應用
1.在入住裝修過的新房之前,下列做法中錯誤的是(　　)
①緊閉門窗,防止裝修面干裂、變質
②適度開窗通氣,充分地進行內外空氣對流
③用高濃度的甲醛溶液對室內環境消毒
④在各個房間內均勻地放置適量的吊蘭、蘆薈等植物
A.①② B.①③
C.①④ D.②④
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解析 裝修過的新房,其建筑材料和裝修材料都會釋放出多種大量的有害物質,故選項①錯誤,選項②正確。一般的房屋裝修材料和黏合劑都能釋放出甲醛,甲醛對人體有嚴重的危害,選項③錯誤。許多種花草都有吸收有害物質的功能,如常春藤和鐵樹可以吸收苯,吊蘭、蘆薈、虎尾蘭可以吸收甲醛等,選項④正確。
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2.分析下圖,下列有關說法不正確的是(　　)
A.甲醛通過發生化學反應使蛋白質變性
B.發生加成反應時,只有C═O鍵斷裂
C.加成反應滿足電性法則,
即“正找負、負找正”
D.化合物分子中電負性大的元素帶負電荷
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4
解析 觀察題圖可知,甲醛與蛋白質接觸時有化學鍵的斷裂和形成過程,屬于化學變化,反應使蛋白質的結構發生改變,從而引起蛋白質變性,A正確;發生加成反應時,蛋白質分子中的N—H鍵也斷裂,B錯誤;加成反應滿足電性法則,C正確;電負性大的元素吸引電子能力強,在化合物分子中帶負電,D正確。
1
2
3
4
題組2 甲醛的檢測與去除
3.根據圖示,下列有關說法正確的是(　　)
A.甲醛與MBTH發生取代反應
B.第一電離能由大到小順序為O>N>C>H
C.上述反應涉及的元素中電負性最大的是O
D.檢測甲醛時,可通過甲醛的吸收量判斷空氣中甲醛的濃度
C
1
2
3
4
解析 觀察圖示可知,二者發生的不是取代反應,A錯誤;ⅤA族元素的第一電離能比同周期相鄰元素大,故第一電離能N>O,B錯誤;非金屬性越強,電負性越大,上述反應涉及的元素中電負性最大的是O,C正確;檢測甲醛時,可通過溶液的變色程度與標準比色卡比較,判斷空氣中甲醛的濃度,D錯誤。
1
2
3
4
4.我國科學家在綠色化學領域取得新進展。利用雙催化劑Cu和Cu2O,在水溶液中用H原子將CO2高效還原為重要工業原料之一的甲醇,反應機理如圖所示。下列有關說法不正確的是(　　)
A.CO2生成甲醇是通過多步還原反應實現的
B.催化劑Cu結合氫原子,催化劑Cu2O結合含碳微粒
C.該催化過程中只涉及化學鍵的形成,未涉及化學鍵的斷裂
D.有可能通過調控反應條件獲得甲醛等有機物
C
1
2
3
4
解析 CO2→CH3OH經歷過程為CO2→COOH→CO→CHO→CH2O→CH3O →CH3OH,由化學式知,C元素化合價是逐漸下降的,A正確;由圖可知,催化劑Cu結合氫原子,Cu2O結合含碳微粒,B正確;COOH→CO涉及化學鍵的斷裂,C錯誤;過程中產物CH2O符合甲醛的分子式,可能代表甲醛,D正確。(共17張PPT)
微專題1　核外電子排布的表示方法、書寫及應用
專題闡釋
1.核外電子排布的表示方法
原子(或離子) 結構示意圖 含義 將每個電子層上的電子總數表示在原子核外的圖示形式
實例
電子排布式 含義 用數字在能級符號右上角標明該能級上排布的電子數,并按照電子層從左到右的順序排列的式子
實例 K:1s22s22p63s23p64s1
簡化電子排布式 含義 為了避免電子排布式書寫過于煩瑣,把內層電子達到稀有氣體原子結構的部分以相應稀有氣體元素符號外加方括號表示
實例 K:[Ar]4s1
軌道表示式 含義 每個方框代表一個原子軌道,每個箭頭代表一個電子
意義 能直觀反映出電子的排布情況及電子的自旋狀態
實例
電子式 含義 化學中常在元素符號周圍用“·”或“×”來表示元素原子的最外層電子,相應的式子叫電子式
實例
特別提醒:牢記核外電子的每種表示方法,按題中要求寫出準確的核外電子表示式。
例1 下列化學用語的表達正確的是(　　)
C
2.原子核外電子的運動狀態描述與判斷
(1)多電子原子中電子運動狀態的描述
多電子原子中電子的運動狀態應從電子層、能級、原子軌道、自旋狀態四個方面進行描述。
(2)解題思維
幾種運動狀態——電子數目
幾種空間運動狀態——原子軌道數目
判斷基態原子的未成對電子數——畫出最外層電子軌道表示式直觀判斷
例2 (1)[2022海南卷,19(1)節選]基態O原子中未成對電子有　　　　個。
(2)[2022河北卷,17(4)]將含有未成對電子的物質置于外磁場中,會使磁場強度增大,稱其為順磁性物質,下列物質中,屬于順磁性物質的是　　　　(填字母)。
A.[Cu(NH3)2]Cl
B.[Cu(NH3)4]SO4
C.[Zn(NH3)4]SO4
D.Na2[Zn(OH)4]
(3)[2020全國Ⅰ卷,35(1)]基態Fe2+與Fe3+中未成對的電子數之比為　 。
(4)[2019海南卷,19-Ⅱ(1)節選]基態Mn原子核外未成對電子有　　　　個。
2
B
4∶5
5
基礎落實 必備知識全過關
專題精練
1.下列幾種表示電子排布的方法中正確的是(　　)
A.基態32Ge原子的電子排布式:4s24p2
B.基態28Ni原子的電子排布式:1s22s22p63s23p63d94s1
C.基態O原子的軌道表示式:
D.基態29Cu+的電子排布式:1s22s22p63s23p63d94s1
C
解析 基態32Ge原子的電子排布式:1s22s22p63s23p63d104s24p2,A錯誤;基態28Ni原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2,B錯誤;電子層高的電子先失去,即先失去4s電子,后失去3d電子,基態Cu+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d10,D錯誤。
2.下列說法錯誤的是(　　)
A.ns電子的能量可能低于(n-1)p電子的能量
B.基態6C原子的電子排布式為 ,違反了洪特規則
C.基態21Sc原子的電子排布式:1s22s22p63s23p63d3,違反了能量最低原理
D.基態22Ti原子的電子排布式:1s22s22p63s23p10,違反了泡利不相容原理
A
解析 電子的能量與電子層、能級有關,ns電子的能量一定高于(n-1)p電子的能量,A錯誤;根據洪特規則知,2p能級上的兩個電子應排在兩個不同軌道上,B正確;根據能量最低原理知,電子先排能量低的軌道,后排能量高的軌道,故應先排4s軌道,即電子排布式應為1s22s22p63s23p63d14s2,C正確;根據泡利不相容原理知,3p能級最多容納6個電子,D正確。
3.下列表示氦原子結構的化學用語中,對電子運動狀態描述最詳盡的是
(　　)
D
解析 A項只表示出最外層電子數,B項只表示出核外電子的分層排布情況, C項具體到電子層數、能級以及能級上的電子數,而D項包含了電子層數、能級以及原子軌道上電子的自旋狀態。
4.正確掌握化學用語是學好化學的基礎,下列敘述正確的是(　　)
A.Cl-的電子排布式為1s22s22p63s23p6
A
5.(1)下列基態原子的電子排布式或軌道表示式正確的是　　　　　(填序號,下同),違反能量最低原理的是　　　　,違反洪特規則的是　　　　　,違反泡利不相容原理的是　　　　　。
①F:1s22s23p5
②P:
③Fe:1s22s22p63s23p63d64s2
④Al:1s22s22p63s23p1
⑤C:
(2)綠柱石被國際珠寶界公認為四大名貴寶石之一,主要成分為Be3Al2(Si6O18),因含適量的Cr2O3(0.15%~0.6%)而形成祖母綠。基態Al原子中,電子填充的最高能級是　　　　　。
③④
①
②
⑤
3p
解析 (1)根據核外電子排布規律,①中電子排完2s軌道后應排2p軌道而不是3p軌道,正確的電子排布式為1s22s22p5;②中沒有遵循洪特規則——電子在能量相同的軌道上排布時,將盡可能分占不同的軌道并且自旋狀態相同;
⑤中違反泡利不相容原理,正確的軌道表示式為 。
(2)Al為13號元素,其電子排布式為1s22s22p63s23p1,最高能級為3p。
6.氧元素基態原子核外未成對電子數為　　　　;第三周期中有2個未成對電子的元素符號為　　　　(填一種即可),M層上有2對成對電子的原子最外層共有　　　種不同運動狀態的電子。
2
Si(或S)
6
解析 O原子核外有8個電子,其基態原子核外電子排布式為1s22s22p4,故其核外未成對電子數是2。第三周期中有2個未成對電子的元素的價層電子排布式為3s23p2或3s23p4,核外電子數為14或16,元素符號為Si或S。M層上有2對成對電子的原子的電子排布式為1s22s22p63s23p4,最外層有6個電子,每個電子的運動狀態都不相同,所以最外層共有6種不同運動狀態的電子。(共15張PPT)
章 末 復 習 課
知識整合體系構建
1.原子結構
2.元素周期律
綜合提升高考體驗
考點一　原子的核外電子排布
例1 (1)[2023全國乙卷,35(1)]基態Fe原子的價電子排布式為　　　　　　。
(2)[2022河北卷,17(1)]基態S原子的價電子中,兩種自旋狀態的電子數之比為　　　 　　。
(3)[2022全國乙卷,35(1)]氟原子激發態的電子排布式有　　　　　,其中能量較高的是　　　　　(填字母)。
a.1s22s22p43s1 b.1s22s22p43d2
c.1s22s12p5 d.1s22s22p33p2
3d64s2
2∶1(或1∶2)
a、d
d
解析 (2)基態S原子的價電子軌道表示式為 ,兩種自旋狀態的電子數分別為2和4,故其數目之比為1∶2或2∶1。
(3)基態F原子核外有9個電子,其基態原子電子排布式為1s22s22p5,核外電子總數為9,電子排布不同于基態F原子的都是激發態原子,故屬于激發態的有a和d;由于3p能級的能量高于3s能級,故能量較高的是d。
考點二　元素推斷與元素周期律
例2 (2023湖南卷)日光燈中用到的某種熒光粉的主要成分為3W3(ZX4)2·WY2,已知:X、Y、Z和W為原子序數依次增大的前20號元素,W為金屬元素,基態X原子s軌道上的電子數和p軌道上的電子數相等,基態X、Y、Z原子的未成對電子數之比為2∶1∶3,下列說法正確的是(　　)
A.電負性:X>Y>Z>W
B.原子半徑:XC.Y和W的單質都能與水反應生成氣體
D.Z元素最高價氧化物對應的水化物具有強氧化性
C
解析 已知X、Y、Z和W為原子序數依次增大的前20號元素,根據基態X原子s軌道上的電子數和p軌道上的電子數相等,且X、Y、Z原子的未成對電子數之比為2∶1∶3,再結合化學式3W3(ZX4)2·WY2,可推得X為氧元素、Y為氟元素、Z為磷元素,又由于W為金屬元素,因此W為鈣元素。
電負性:Y(F)>X(O)>Z(P)>W(Ca),A項錯誤;
原子半徑:W(Ca)>Z(P)>X(O)>Y(F),B項錯誤;
2F2+2H2O══4HF+O2、Ca+2H2O══Ca(OH)2+H2↑,Y的單質F2、W的單質Ca都能與水反應產生氣體,C項正確;
Z元素最高價氧化物對應的水化物為H3PO4,H3PO4不具有強氧化性,D項錯誤。
例3 (2023浙江1月選考)X、Y、Z、M、Q五種短周期元素,原子序數依次增大。X的2s軌道全充滿,Y的s能級電子數是p能級的兩倍,M是地殼中含量最多的元素,Q是純堿中的一種元素。下列說法不正確的是(　　)
A.電負性:Z>X
B.最高正價:ZC.Q與M的化合物中可能含有非極性共價鍵
D.最高價氧化物對應水化物的酸性:Z>Y
B
解析 Y的s能級電子數是p能級的兩倍,Y為C;X的2s軌道全充滿,X為Be;M是地殼中含量最多的元素,M為O;X、Y、Z、M、Q五種短周期元素,原子序數依次增大,則Z為N;Q是純堿中的一種元素,則Q為Na。同一周期元素從左到右,電負性逐漸增大,電負性N大于Be,A正確;N最高正價為+5價,O一般不為正價,最高正價N大于O,B錯誤;Na和O形成的過氧化鈉中含有非極性共價鍵,C正確;非金屬性越強,最高價氧化物對應水化物的酸性越強,非金屬性N大于C,硝酸酸性強于碳酸,D正確。
例4 (2023湖北卷)W、X、Y、Z為原子序數依次增加的同一短周期元素,其中X、Y、Z相鄰,W的核外電子數與X的價層電子數相等,Z2是氧化性最強的單質,4種元素可形成離子化合物(XY)+(WZ4)-。下列說法正確的是
(　　)
A.分子的極性:WZ3B.第一電離能:XC.氧化性:X2Y3D.鍵能:X2A
解析 Z2是氧化性最強的單質,即Z為非金屬性最強的氟元素,則X、Y分別為N、O,N的價電子數為5,則W是B元素。BF3是平面正三角形,為非極性分子,NF3是三角錐形,為極性分子,A正確;N原子2p軌道處于半充滿狀態,其第一電離能比氧大,即F>N>O(Z>X>Y),B錯誤;N2O3(X2Y3)具有強氧化性, B2O3氧化性很弱,C錯誤;N2中的N≡N鍵鍵能比O2、F2大,D錯誤。
考點三　比較同種原子形成的不同微粒的電子排布式
例5 (2023浙江1月選考17題節選)由硅原子核形成的三種微粒,電子排布式分別為①[Ne]3s23p2、②[Ne]3s23p1、③[Ne]3s23p14s1,有關這些微粒的敘述,正確的是　　　　　。
A.微粒半徑:③>①>②
B.電子排布屬于基態原子(或離子)的是:①②
C.電離一個電子所需最低能量:①>②>③
D.得電子能力:①>②
AB
解析 電子排布式分別為①[Ne]3s23p2、②[Ne]3s23p1、③[Ne]3s23p14s1,可推知分別為基態Si原子、Si+、激發態Si原子。激發態Si原子有四層電子, Si+失去了一個電子,根據微粒電子層數及各層電子數多少可推知,微粒半徑:③>①>②,A正確;根據上述分析可知,電子排布屬于基態原子(或離子)的是:①②,B正確;激發態Si原子不穩定,容易失去電子;基態Si原子失去一個電子是硅的第一電離能,Si+失去一個電子是硅的第二電離能,由于I2>I1,可以得出電離一個電子所需最低能量:②>①>③,C錯誤;由C項分析可知②比①更難失電子,則②比①更容易得電子,即得電子能力:②>①,D錯誤。

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