专题04-元素周期律-物质结构与性质

2021/3/13•第4讲元素周期律物质结构与性质2021/3/13•【考纲点击】•1．原子结构与元素的性质•(1)了解元素、核素和同位素的含义。•(2)了解原子的构成；了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数、质量数以及它们之间的相互关系。•(3)了解多电子原子的核外电子分层排布规律，能用电子排布式表示1～36号元素的原子及简单离子的核外电子排布。•(4)理解元素周期律的实质；了解元素周期表(长式)的结构(周期、族、区)及其应用。2021/3/13•(5)以第3周期为例，掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。•(6)以ⅠA族和ⅦA族为例，掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。•(7)了解金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质递变规律。•(8)了解元素电离能的含义，并能说明元素的某些性质、了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系、了解主族元素第一电离能、电负性等性质的周期性变化规律。2021/3/13•2．化学键与物质的性质•(1)了解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。•(2)了解共价键的形成及其主要类型(σ键和π键)，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。•(3)能用价层电子对互斥理论推测常见的简单分子或者离子的空间结构。了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3)。2021/3/13•(4)理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。•(5)了解键的极性和分子的极性。•(6)了解原子晶体的特征、能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。2021/3/13•3．分子间作用力与物质的性质•(1)了解分子间作用力与化学键的区别。了解分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响。•(2)了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含有氢键的常见物质。•(3)了解分子晶体、原子晶体、离子晶体与金属晶体的结构微粒，微粒间作用力的区别。2021/3/132021/3/132021/3/13•【自查自纠】•①1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p②共用•③自由电子④氢键⑤sp、sp2、sp32021/3/13•1．下列三种基态原子的核外电子排布式是否正确？为什么？•(1)铬原子基态电子排布式：1s22s22p63s23p63d44s2•(2)铜原子基态电子排布式：1s22s22p63s23p63d94s2•(3)铁原子基态电子排布式为：1s22s22p63s23p64s23d62021/3/13•答案不正确。能量相同的原子轨道在全充满(如p6、d10和f14)、半充满(如p3、d5和f7)和全空(如p0、d0和f0)状态时，体系能量最低，原子较稳定。正确的写法应为Cr：1s22s22p63s23p63d54s1；Cu：1s22s22p63s23p63d104s1，当出现d轨道时，虽然电子按ns，(n－1)d，np顺序填充，但在书写电子排布时，仍把(n－1)d轨道放在ns轨道前面，铁原子基态电子排布式应写为1s22s22p63s23p63d64s2。2021/3/13•2．如何判断化合物是离子化合物还是共价化合物？•答案离子化合物中一定含有离子键，也可能同时含有共价键，融化状态下能导电；共价化合物只含有共价键，不含有离子键，融化状态下不导电。•3．什么叫氢键？氢键属于化学键吗？氢键有什么特征？•答案已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很强的原子之间的作用力，称为氢键，氢键不属于化学键，是一种特殊的分子间作用力，其大小介于范德华力和化学键之间，具有一定的方向性和饱和性。2021/3/13•4．配离子[Cu(H2O)4]2＋中，Cu2＋与H2O之间的配位键是怎样形成的？中心离子、配体、配位原子、配位数各是什么？•答案水分子中的氧原子提供孤电子对，铜离子提供空轨道接受水分子的孤电子对，从而形成一种特殊的共价键——配位键。其中Cu2＋是中心离子，H2O是配体，H2O中的氧原子是配位原子，配位数是4。•5．单质分子都是非极性分子吗？•答案不是，如O3分子为极性分子。2021/3/136．所有的晶胞结构中处于顶点的原子对晶胞的贡献都是18吗？答案不一定，若晶胞不是立方结构时，晶胞结构中处于顶点的原子对晶胞的贡献不一定是18，如是六棱柱时，每个顶点上的原子对该晶胞的贡献是16。2021/3/13•知识链接考点一原子结构与元素的性质角度1原子结构及其微粒间的关系(2013·上海，3)(1)AZX表示质子数为Z、质量数为A的X原子，该原子的中子数为N＝A－Z，核外电子数为Z。(2)同种元素的原子和离子均具有相同的质子数、核电荷数，但核外电子数不同。阳离子(Mn＋)：核电荷数＝质子数＝核外电子数＋n；阴离子(Rn－)：核电荷数＝质子数＝核外电子数－n。2021/3/13•知识链接•(1)元素、核素、同位素间的关系：•(2)同一元素的不同同位素原子其质量数不同，核外电子层结构相同，其原子、单质及其构成的化合物的化学性质几乎完全相同，只是某些物理性质略有差异。角度2元素同位素和核素的区别与联系(2013·海南，3B)2021/3/13•知识链接角度3核外电子的排布规律[2013·四川化学，8(2)](1)构造原理：(1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p)是书写基态原子的电子排布式的依据，也是绘制基态原子的电子排布图的主要依据之一。①电子排布式是用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数的式子。如K：1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1。②电子排布图：每个小框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子，如碳原子的电子排布图为。2021/3/13(2)泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，而且它们的自旋状态相反，如锂原子的电子排布图为：。(3)洪特规则：当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，而且自旋状态相同，如氮原子电子排布图为：另外，能量相近的原子轨道在全充满(如p6、d10、f14)、半充满(如p3、d5、f7)和全空(如p0、d0、f0)时体系能量较低，原子较稳定。如Cr：[Ar]3d54s1，Cu：[Ar]3d104s1。2021/3/13•知识链接•同一周期自左向右(同一主族自下而上)元素性质的递变规律：(1)原子半径逐渐减小；(2)金属性减弱，非金属性增强；(3)元素的阳离子氧化性增强，阴离子还原性减弱；(4)气态氢化物稳定性增强；(5)最高价氧化物对应水化物的碱性减弱、酸性增强。•角度发散•元素金属性、非金属性强弱的判断依据。角度4同周期、同主族元素性质的递变规律(2013·四川化学，4B)2021/3/13•知识链接•(1)电离能的变化规律：①同种元素：逐级电离能越来越大，即I1I2I3……；②同族元素：从上到下I1逐渐减小。③同周期元素：从左到右I1呈增大趋势，但ⅡA族、ⅤA族元素比相邻族元素的第一电离能都高。•(2)电离能的应用：①判断金属性与非金属性的强弱，②判断原子核外电子层结构，如某元素的In＋1≫In，则该元素的最外层电子数为n，③判断化学键类型。角度5电离能的变化规律及其应用[2013·新课标Ⅱ，37(2)]2021/3/13•知识链接•(1)电负性的变化规律：①同一周期，从左到右，元素的电负性递增；②同一主族，自上到下，元素的电负性递减；③金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8。角度6元素电负性的变化规律及应用[2013·四川化学，4A；山东，32(1)]2021/3/13•(2)电负性的运用：①确定元素类型(电负性1.8，非金属元素；电负性1.8，金属元素)；②确定化学键类型(两元素电负性差值1.7，离子键；两元素电负性差值1.7，共价键)；③判断化合物中元素价态的正负(电负性大的为负价，小的为正价)；④电负性是判断元素金属性和非金属性强弱的重要参数之一。2021/3/131．(2013·海南，3)重水(D2O)是重要的核工业原料，下列说法错误的是()。A．氘(D)原子核外有1个电子B．1H与D互称同位素C．H2O与D2O互称同素异形体D．1H182O与D162O的相对分子质量相同•解析同素异形体是同种元素形成不同单质，H2O和D2O为同种物质，为化合物，C项错误。•答案C[高考印证]2021/3/13•2．(2013·高考试题汇编)请根据要求，回答下列问题：•(1)基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为________，该能层具有的原子轨道数为________、电子数为________。[2013·全国新课标Ⅰ，37(1)]•(2)基态铜原子的核外电子排布式为________。[2013·福建理综，31(2)②]•(3)Ni2＋的价层电子排布图为：________。[2013·全国新课标Ⅱ，37(1)]•2021/3/13•(4)S基态原子的核外电子排布式是________。[2013·四川化学，8(2)]•(5)F、K、Fe、Ni四种元素中的第一电离能最小的是________，电负性最大的是________。[2013·全国新课标Ⅱ，37(2)]•(6)下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是________。[2013·山东理综，32(1)]2021/3/132021/3/13•解析(1)Si的最外电子层也是能量最高的能层，价电子排布式为3s23p2，该能层上原子轨道数为9。•(6)a项，F、Cl、Br的非金属性逐渐减弱，电负性也逐渐减弱，正确。b项，F无最高正价，错误。c项，HF分子间形成氢键，沸点最高，错误。d项，F2、Cl2、Br2固态时是分子晶体，组成和结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔点越高，错误。•答案(1)M94(2)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1•(3)•(4)1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4(5)KF(6)a2021/3/13[应用体验]1．(2013·北京朝阳区期中，1)据报道，2012年俄罗斯科学家再次合成117号元素。本次试验生成了6个新原子，其中5个293117X,1个294117X。下列关于293117X和294117X的说法，不正确的是()。A．是两种核素B．互为同位素C．中子数分别为176和177D．电子数相差1•解析原子中核外电子数等于其质子数，所以两种核素的电子数相等，故选D。•答案D2021/3/13•2．按要求回答下列问题：•(1)氧元素基态原子核外未成对电子数为________个。•(2)C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是______；这三种元素的电负性从大到小的顺序是________。•(3)某元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为________，该元素的基态原子的最外层电子排布式是________。•(4)某元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，该元素的元素符号为________，其＋2价离子的电子排布式为________________。2021/3/13•解析(1)氧原子核外有8个电子，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p4，所以氧元素基态原子核外未成对电子数为2个。(2)N原子p轨道处于半充满状态，能量较低，因而第一电离能比O大，C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是NOC；根据同周期元素的电负性的递变规律可知，C、N、O三种元素的电负性从大到小的顺序是ONC。(3)元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，则其最外层电子排布式为2s22p3，元素符号为N。2021/3/13•(4)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即最外层电子排布式为3d104s1，所以它的元素符号为Cu，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，其