原子核外电子价电子的排布

选修3物质结构与性质第一节原子结构与性质[考纲展示]1．了解原子核外电子的排布原理及能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子、价电子的排布。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，了解其简单应用。4．了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。本节目录考点串讲深度剖析知能演练高分跨栏教材回顾夯实双基教材回顾夯实双基一、能级、能层与原子轨道1．能层与能级(1)能层根据多电子原子的核外电子的______不同，将核外电子分成不同的能层，用n表示，n＝1,2,3,4……，n越大，该能层中的电子能量越高。原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数为_______。(2)能级多电子原子中，同一能层的电子，能量也不同，还可以把它们分成________；同一能层里，能级的能量按s、p、d、f……的顺序升高。能量2n2能级2．原子轨道球形哑铃37相等二、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理，使整个原子的能量处于________状态。构造原理示意图最低2．泡利原理：1个原子轨道里最多只能容纳___个电子，且它们的自旋状态______。3．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，且自旋状态______。4．原子状态与原子光谱(1)基态原子：处于_______能量的原子叫基态原子。(2)激发态原子：当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。(3)原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。2相反相同最低三、原子结构与元素的性质1．元素的分区分区s区p区d区ds区f区分布_____________________ⅢB～Ⅷ_________镧系、锕系ⅠA、ⅡAⅢA～零族ⅠB、ⅡB2.元素周期律(1)原子半径原子半径的大小取决于电子的能层数和核电荷数。电子的能层越多，电子之间负电排斥将使原子的半径______；而核电荷数越大，核对电子的引力也就越大，将使原子的半径缩小。原子半径的变化规律是同一周期元素(稀有气体元素除外)从左到右逐渐_____,同一主族元素从上到下逐渐______。短周期元素中原子半径最小的是_____,原子半径最大的是_____。增大减小增大氢钠(2)电离能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的最低能量叫做_______________。常用符号I1表示，单位为kJ·mol－1。(3)电负性元素相互化合，可理解为原子之间产生化学作用力，形象地称为_________，原子中用于形成化学键的电子称为键合电子。电负性用来描述不同元素的原子对键合电子_________的大小。电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大，表示该元素的原子越容易______电子，氧化性越强。第一电离能化学键吸引力得到考点串讲深度剖析考点1基态原子核外电子排布的表示方法1．核外电子排布规律(1)遵守能量最低原理、泡利原理、洪特规则。(2)能级交错现象：核外电子的能量并不是完全按能层序数的增加而升高，不同能层的能级之间的能量高低有交错现象，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。(3)当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低。如24Cr的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。2．表示方法(1)电子排布式按电子排入各电子层中各能级的先后顺序，用能级符号依次写出各能级中的电子数，同时注意特例。如：Cu：1s22s22p63s23p63d104s1。(2)简化电子排布式“[稀有气体]＋价层电子”的形式表示。如：Cu：[Ar]3d104s1。(3)电子排布图用方框表示原子轨道，用“↑”或“↓”表示自旋方向不同的电子，按排入各电子层中各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写。如：S：特别提醒:(1)在画基态原子的电子排布图时,常出现以下错误:①↑↑↑(违反能量最低原理)②↑↑(违反泡利原理)③↑↓(违反洪特规则)④↑↓(违反洪特规则)(2)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确，Fe：1s22s22p63s23p64s23d6错误。例1(2012·高考安徽卷)X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素，其相关信息如下表：元素相关信息XX的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍YY的基态原子最外层电子排布式为：nsnnpn＋2ZZ存在质量数为23，中子数为12的核素WW有多种化合价，其白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色，最后变成红褐色(1)W位于元素周期表第________周期第________族，其基态原子最外层有________个电子。(2)X的电负性比Y的________(填“大”或“小”)；X和Y的气态氢化物中，较稳定的是________(写化学式)。(3)写出Z2Y2与XY2反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目：_________________________________________。(4)在X的原子与氢原子形成的多种分子中，有些分子的核磁共振氢谱显示有两种氢，写出其中一种分子的名称：________。氢元素、X、Y的原子也可共同形成多种分子和某种常见无机阴离子，写出其中一种分子与该无机阴离子反应的离子方程式：___________________________________________________。【解析】解答本题应首先根据原子结构特征以及化合物性质推断出各元素，然后根据要求解答。根据原子的核外电子排布特征推知X为C元素；Y的最外层电子排布式为2s22p4，为O元素；Z的质子数为11，为Na元素；W的白色氢氧化物为Fe(OH)2，W为Fe元素。(1)Fe位于第四周期，第Ⅷ族，其基态原子最外层电子数为2。(2)同周期元素自左向右电负性逐渐增大(稀有气体元素除外)，元素的非金属性逐渐增强，则电负性C＜O；元素的非金属性越强，气态氢化物越稳定，则稳定性H2O＞CH4。(3)Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2，反应的化学方程式为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，每生成1molO2转移电子2mol。(4)在由碳原子和氢原子形成的多种分子中有两种氢原子的有丙烷等。该无机阴离子为HCO－3，可与由C、H、O构成的CH3COOH反应生成CO2：CH3COOH＋HCO－3===CO2↑＋CH3COO－＋H2O。【答案】(1)四Ⅷ2(2)小H2O(4)丙烷(其他合理答案均可)CH3COOH＋HCO－3===CO2↑＋CH3COO－＋H2O(其他合理答案均可)即时应用1．已知X、Y、Z、W、Q、R、E七种元素中，原子序数X＜Y＜Z＜W＜Q＜R＜E，其结构或性质信息如下表。元素结构或性质信息X原子的L层上s电子数等于p电子数Y元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1Z单质常温、常压下是气体，原子的M层上有1个未成对的p电子。W元素的正一价离子的电子层结构与氩相同Q元素的核电荷数为Y和Z之和R元素的正三价离子的3d能级为半充满E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子请根据信息回答有关问题：(1)元素X的原子核外共有________种不同运动状态的电子，有________种不同能级的电子。(2)元素Y原子中能量最高的是________电子，其原子轨道呈________状。(3)Q的基态电子排布式为____________，R的元素符号为________，E元素原子的外围电子排布式为____________________________________________________。(4)含有元素W的盐的焰色反应为________色，许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因是___________________________________________________。解析：(1)X原子的L层上s电子数等于p电子数，即其电子排布式为1s22s22p2，故X为碳元素，其原子核外共有6种不同运动状态的电子，有3种不同能级的电子；(2)因Y元素s轨道最多容纳2个电子，所以n＝2，其原子最外层电子排布式为2s22p2＋1，其能量最高的电子是2p电子，原子轨道呈哑铃状；(3)原子的M层上有一个未成对的p电子，可能为Al或Cl，单质常温、常压下是气体的只有氯元素，故Z为氯元素，Q为铬元素，基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1；R元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子且3d能级半充满，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2即26号元素Fe；根据题意要求，E元素的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号元素Cu，外围电子排布式为3d104s1；(4)钾元素的焰色为紫色，激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长(可见光区域)光的形式释放能量，形成不同的颜色。答案：(1)63(2)2p哑铃(3)1s22s22p63s23p63d54s1Fe3d104s1(4)紫激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长(可见光区域)光的形式释放能量，形成不同的颜色考点2电离能和电负性的应用1．电离能(1)判断元素金属性的强弱电离能越小，金属越容易失去电子,金属性越强；反之越弱。(2)判断元素的化合价如果某元素的In＋1≫In，则该元素的常见化合价为＋n，如钠元素I2≫I1，所以钠元素的化合价为＋1。(3)判断核外电子的分层排布情况多电子原子中，元素的各级电离能逐级增大，有一定的规律性。当电离能的变化出现突变时,电子层数就可能发生变化。(4)反映元素原子的核外电子排布特点同周期元素从左向右，元素的第一电离能并不是逐渐增大的，当元素的核外电子排布是全空、半充满和全充满状态时，第一电离能就会反常的大。2．电负性特别提醒：(1)第二、三、四周期的同周期主族元素，第ⅡA族(ns2np0)和第ⅤA族(ns2np3)，因p轨道处于全空和半充满状态，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的ⅢA和ⅥA族元素,如第一电离能Mg＞Al，P＞S。(2)利用“电负性与1.8的关系”判断金属性与非金属性只是一般规律，不是绝对的，如第Ⅷ族元素。利用电负性的差值判断化学键类型也不是绝对的。根据信息回答下列问题：(1)如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(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。例2①认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律，推断Na～Ar元素中，Al的第一电离能的大小范围为________＜Al＜________(填元素符号)；②图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是第________周期第________族；(2)已知元素的电负性和元素的化合价一样，也是元素的一种基本性质。下面给出14种元素的电负性：元素AlBBeCClFLi电负性1.52.01.52.53.04.01.0元素MgNNaOPSSi电负性3.00.93.52.12.51.8已知：两成键元素间电负性差值大于1.7时，形成离子键，两成键元素间电负性差值小于1.7时，形成共价键。①根据表中给出的数据，可推知元素的电负性具有的变化规律是________________________________________________；②通过分析电负性值变化规律，确定Mg元素电负性值的