物质结构与性质复习

物质结构与性质总复习专题一揭示物质结构的奥秘一.人类探索物质结构的历史1.19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为：物质由原子组成，原子不能被创造也不能被毁灭，在化学变化中原子不可再分割，它们的化学性质在化学反应中保持不变。2.1811年,阿伏加德罗提出了分子的概念,他认为气体分子是由几个原子构成的。1860年，国际化学界确立了原子分子论。2.原子结构模型的演变(1)、19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体。(2)、1897年，英国科学家汤姆生发现了电子。1904年提出“葡萄干面包式”的原子结构模型。(3)、1911年英国物理学家卢瑟福（汤姆生的学生）提出了带核的原子结构模型。(4)、1913年丹麦物理学家波尔（卢瑟福的学生）引入量子论观点，提出电子在一定轨道上运动的原子结构模型。(5)电子云模型（几率说）人类认识原子的历史进程小结1869年，已有63种元素为科学家所认识，门捷列夫将各元素按原子量的变化联系起来，揭示了自然界的一条基本规律---元素周期律。3．元素周期表的发现19世纪中叶以后，近现代对物质结构的认识有了飞速发展。碳原子的四价，有机物碳原子成键的立体结构，有机物分子中键的饱和性等相继被发现4．对有机物认识的进展19世纪末20世纪初，量子力学（微观粒子具有波粒二象性）确立。量子力学是研究原子和分子结构的理论基础。5．物理学上的重大发现6．实验方法上的改进光谱、衍射等新方法应用于研究原子、分子和晶体结构红外光谱仪电子显微镜原子吸收光谱仪X射线衍射仪红外光谱可以研究分子的结构和化学键，如力常数的测定和分子对称性等，利用红外光谱方法可测定分子的键长和键角，并由此推测分子的立体构型。原子吸收是指呈气态的原子对由同类原子辐射出的特征谱线所具有的吸收现象。当辐射投射到原子蒸气上时，如果辐射波长相应的能量等于原子由基态跃迁到激发态所需要的能量时，则会引起原子对辐射的吸收，产生吸收光谱。电子显微镜，简称电镜，是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。X射线衍射仪是利用X射线衍射原理研究物质内部微观结构的一种大型分析仪器启示：•人类对原子结构认识的逐渐深入，都是建立在实验研究基础上的，实验是揭示原子结构的重要手段。•汤姆生、卢瑟福、玻尔等几代师生都是诺贝尔科学奖获得者，他们勇于怀疑科学上的“定论”，不迷信权威，为科学的发展作出了重要贡献。自然科学就是在不断探索中修正错误而前进的。二.研究物质结构的意义1．揭示物质的结构和性能之间的关系（结构决定性质，性质反映结构）。帮助我们预测物质的性能2．合成或分离预测物质的新材料3．从分子水平上认识生命现象4．实现绿色合成，实现社会的可持续发展碳的三种同素异形体和碳纳米管的结构模型思考:以上物质都是由碳元素组成的,但为什么它们的性质和用途却存在很大的差异,为什么?结构决定性质研究物质世界，就是研究物质的组成、结构、性质及其变化规律。•万事皆有缘•宏观物质的性质、变化规律缘由于微观物质。•化学研究什么？化学研究物质的总体思路化合物的性质化合物存在的状态化学反应的历程能量最低原理电子效应空间效应1．元素“氦、铷、铯”等是用下列哪种科学方法发现的（）A．红外光谱B．质谱C．原子光谱D．核磁共振谱练习C2.2003年，IUPAC（国际纯粹与应用化学联合会）推荐原子序数为110的元素的符号为Ds，以纪念该元素的发现地（Darmstadt，德国）。下列关于Ds的说法不正确的是（）A．Ds原子在周期表中位于第7周期第ⅦB族B．Ds是过渡元素C．Ds原子的核外电子数为110D．Ds为金属元素A3.下列基态原子或离子的电子排布式错误的是（）A．K：1s22s22p63s23p64s1B．Fˉ：1s22s22p6C．Fe：1s22s22p63s23p63d54s3D．Kr：1s22s22p63s23p63d104s24p6C专题二原子结构与元素的性质考试说明1.了解原子核外电子运动状态的描述。了解电子云的概念。了解电子层、原子轨道的概念。了解原子核外电子的能级分布。能用电子排布式和轨道表示式表示常见元素（1—36号）原子的核外电子排布。2.了解元素电离能的含义、电负性的概念及其周期性变化规律，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.了解根据原子外围电子排布特征对元素周期表进行分区的方法。原子核外电子的运动特征可用统计（图示）的方法研究电子在核外出现的概率。电子云——电子在核外空间一定范围内出现的机会的大小，好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，人们形象的称为电子云。电子云图中小黑点的疏密表示___________成______________关系。与电子在该区域内出现的机会大小正比•一、电子层•二、原子轨道•三、原子轨道伸展方向•四、电子的自旋状态在多电子原子中，原子核外电子的运动状态不同，人们从以下四个方面描述原子核外电子的运动状态。量子力学研究表明，处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动。原子核外电子的运动特征原子轨道的表示方法：第四电子层：有四种形状，决定有四种类型轨道。记作4s，4p，4d，4f第五电子层：有五种形状，决定有五种类型轨道。表示为ns，np，nd，nf等。第一电子层：只一种形状——球形对称，只有s轨道，记作1s。第二电子层：有二种形状，有二种类型轨道，分别记作2s、2p。第三电子层：有三种形状，分别是：球形，纺锤形，花瓣形，有三种类型轨道。分别记作3s，3p，3d。原子轨道种类数与电子层序数相等，即n层有n种轨道。轨道的伸展方向：p轨道在空间有x、y、z3个伸展方向，所以p轨道含3个轨道，分别记作：px、py、pz。s轨道是球形对称的，只有1个轨道d轨道有5个伸展方向，有5个轨道，f轨道有7个伸展方向，有7个轨道。物理意义：表示电子云在空间的伸展方向。与能量无关。电子自旋：原子核外电子还有一种称为“自旋”的运动。原子核外电子的自旋可以有两种不同的状态，通常人们用向上箭头“↑”和向下箭头“↓”来表示这两种不同的自旋状态。每个轨道最多只能容纳两个自旋状态不同的电子电子平行自旋：电子反向自旋：↑↑↑↓电子的自旋状态电子层原子轨道类型原子轨道数目可容纳的电子数目11s22s，2p33s，3p，3d44s，4p，4d，4fn—12489181632n22n2总结：各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数各原子轨道的能量高低：③电子层和形状相同的原子轨道的能量相等，如2px、2py、2pz轨道的能量相等。①相同电子层上原子轨道能量的高低：nsnpndnf②形状相同的原子轨道能量的高低：1s2s3s4s……多电子原子中，电子填充原子轨道时，原子轨道能量的高低存在如下规律：2px＝2py＝2pz一、原子核外电子排布遵循的原理和规则能量最低原理：内容：原子核外电子在排布时要先占有能量低的轨道，然后再依次进入能量较高的轨道，这样使整个原子处于最低的能量状态。复习提问：1.电子层的能量高低顺序：KLMNO……2.原子轨道的能量高低顺序：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p…应用：原子核外电子的排布基态原子中电子在原子轨道上的排布顺序总结:电子排布式的书写格式：①电子层数(1,2,3,4……)；②轨道类型(s,p,d,f)；③电子个数(右上角)。练习:写出下列元素的电子排布式:Na：S:Mg:1s22s22p63s11s22s22p63s21s22s22p63s23p4+725轨道表示式电子排布式：1s2用一个小方框表示一个原子轨道，在方框中用“↑”或“↓”表示该轨道上排入的电子的式子。2s22p3轨道表示式：1S2S2P泡利不相容原理：内容：每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子。即每个原子轨道最多只容纳两个电子。洪特规则：内容：原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽量分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。↑↓1S2S2P↑↓↑↑↑将下列的某轨道的电子排布式改写成相应的轨道表示式2p23d44d74f65f10练习2P23d44d74f65f10还可以写成这样吗?↓↓↓①元素符号；②轨道框(一个轨道一个框，能量相同的轨道连在一起)s—1p—3d—5f--7；③电子及自旋状态(↑、↓)。练习:画出下列元素的轨道表示式:C：Na：总结:轨道表达式的书写格式：二:原子外围电子排布式：p14①原子实：将原子内层已达到稀有气体结构的部分写成“原子实”，以稀有气体的元素符号外加方括号表示。(注意:离子一般不写成原子实比如:Na+不写成[Ne])②在化学反应中，原子外围电子发生变化，而“原子实”不受影响。③也可以省去“原子实”，直接写出原子外围电子排布式。练习：试写出8O、14Si、26Fe的原子实排布式。原子的外围电子排布式（主族元素外围电子又称价电子）O:2S22P4Si:3S23P2Fe:3d64S2O：[He]2S22P4Si:[Ne]3S23P2Fe:[Ar]3d64S2三:补充洪特规则的特例p15相对稳定的状态体系能量较低全充满（p6，d10，f14）全空时（p0，d0，f0）半充满（p3，d5，f7）24Cr原子的电子排布图:1s22s22p63s23p63d54s1不是3d44s2例：29Cu原子的电子排布图:1s22s22p63s23p63d104s1不是3d94s2释放能量基态原子激发态原子吸收能量处于最低能量的原子叫基态原子;当基态原子的电子吸收能量后,电子会跃迁到较高能级成为激发态原子。基态原子与激发态原子判断下列表达是正确还是错误1）1s22p1属于基态；2）1s22s22p63s23p63d54s1属于激发态；3）1s22s22p63d1属于激发态；4）1s22s22p63p1属于基态；xxx√练习：(1)Al:1s22s22p63s13p2(2)Cl:1s22s22p63s23p5(3)S:1s22s22p63s33p3(4)K:1s22s22p63s23p63d1(5)Ne:1s22s22p63.判断下列原子的电子排布式是否正确；如不正确，说明它违反了什么原理？能量最低原理正确泡利不相容原理能量最低原理正确2：下列各原子或离子的电子排布式错误的是（）A.Ca2+1s22s22p63s23p6B.O2-1s22s23p4C.Cl-1s22s22p63s23p6D.Ar1s22s22p63s23p6B按照电子排布，可把周期表的元素划分为5个区：s区、d区、ds区、p区、f区。原子核外电子排布的周期性变化划分区的依据是什么？s区、d区、ds区、p区分别有几个纵列？【想一想】依据外围电子的排布特征，看最后一个电子填充的轨道类型。包括元素价电子排布元素分类s区p区d区ds区f区ⅠA、ⅡA族ⅢA～零族ⅢB～Ⅷ族ⅠB、ⅡB族镧系和锕系ns1、ns2ns2np1～6(n－1)d1～9ns2(n－1)d10ns1～2（n－2）f0～14ns2各区元素特点：活泼金属大多为非金属过渡元素过渡元素小结过渡元素CD反馈练习1、按电子的排布，可把周期表里的元素划分成5个区，以下元素属于p区的【】A.FeB.MgC.PD.La2、某元素原子价电子构型3d54s2，其应在【】A.第四周期ⅡA族B.第四周期ⅡB族C.第四周期ⅦA族D.第四周期ⅦB族1.已知一元素的价层电子结构为3d54s2，试确定其在周期表中的位置。第四周期，ⅦB族。2.试确定32号元素在周期表中的位置。第四周期，ⅣA族3.判断处于第三周期，ⅣA族元素的电子排布式、原子序数。[Ne]3s23p2，第14号元素【巩固练习】元素的第一电离能的周期性变化第一电离能：基态的气态原子失去1个电子形成+1价气态阳离子时所需的能量M(g)→M+(g)+e-I1（＞0）第二电离能：气态+1价阳离子再失去1个电子形成+1价气态阳离子时所需的能量M+(g)→M2+(g)+