还剩52页未读，
继续阅读
高考化学一轮总复习优化设计 第五单元 第1节 原子结构 元素周期表课件PPT
展开
这是一份高考化学一轮总复习优化设计 第五单元 第1节 原子结构 元素周期表课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了必备知识自主预诊，核电荷数，质子数，中子数，核燃料，测定一些文物的年代，自我诊断，关键能力考向突破，答案BD，pdf等内容，欢迎下载使用。
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、核外电子数以及它们之间的相互关系。3.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理,能正确书写1~36号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和轨道表示式(又叫电子排布图)。4.了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。5.掌握元素周期律的实质;了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。6.了解金属、非金属元素在元素周期表中的位置及其性质递变规律。
1.宏观辨识与微观探析:从能层、能级等不同层次认识原子的结构以及核外电子的排布规律,能从宏观和微观相结合的视角分析原子结构与元素性质的关系。2.证据推理与模型认知:运用构造原理和能量最低原理,揭示元素原子核外电子排布的规律。3.变化观念与平衡思想:多角度、动态地分析核外电子的运动状态及原子结构的变化规律,认识元素性质的变化规律。
知识梳理1.原子构成(1)构成原子的微粒。
①质子数(Z)=核电荷数=原子的核外电子数;②质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N);③阳离子的核外电子数=质子数-阳离子所带的电荷数;④阴离子的核外电子数=质子数+阴离子所带的电荷数。
(2)微粒的基本关系式。
(3)有关元素的相对原子质量与核素质量数的注意事项。①原子的相对原子质量≠原子的质量数。②只有具体的原子才有质量数,元素没有质量数。③某核素的质量数可视为该核素的近似相对原子质量。
2.元素 核素 同位素(1)元素、核素、同位素的关系。
(2)同位素的性质。同一元素不同核素的中子数不同,质子数相同,化学性质几乎完全相同,物理性质差异较大。(3)氢元素的三种核素。
(4)几种重要核素的用途。
(5)一种元素可以有多种核素,也可能只有一种核素。(6)同位素之间的转化,既不是物理变化也不是化学变化,是核反应。(7)同位素是指同一元素的不同核素之间的关系,同素异形体是指同一元素的不同单质间的关系。
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)一种元素可以有多种核素,也可能只有一种核素,有多少种核素就有多少种原子。( )
(4)一种核素只有一种质量数。( )
(5)硫离子的结构示意图为 ( )(6)最外层电子数为8的粒子一定是稀有气体元素的原子。( )(7)核外电子排布相同的微粒化学性质也相同。( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)× (7)×
考向1 核素、同位素等易混概念辨析【典例1】 (2020浙江7月选考,7)下列说法正确的是( )A.35Cl和37Cl是两种不同的元素B.单晶硅和石英互为同素异形体C.HCOOH和HOCH2CHO互为同系物D.H与Na在元素周期表中处于同一主族
答案 D 解析 35Cl和37Cl同是氯元素,二者互为同位素的关系,A项错误;单晶硅是硅单质,石英的主要成分是SiO2,B项错误;HCOOH和HOCH2CHO不是同类物质,不是同系物的关系,C项错误。
对点演练1(2020辽宁锦州期末)地表水和地下水都来源于大气降水,但重水和轻水中同位素的含量不同。氢包括两种稳定核素:H和D,氧常见的核素包括:16O、17O和18O,下列有关说法正确的是( )A.H2和D2互为同分异构体,其化学性质完全相同
答案 D 解析 同分异构体一般指分子式相同,结构不同的有机化合物,H2和D2都是无机物,A错误;16O、17O、18O互为同位素, 既不互为同位素,也不互为同素异形体,B错误;18O2和18O3互为同素异形体,但温度、压强未知,它们的密度之比不一定为2∶3,C错误;电解一定量的 O时,阴、阳两极会收集到物质的量之比为2∶1的D2和18O2,其质量之比约为2∶9,D正确。
易混辨析 元素、核素、同位素、同素异形体的辨析
考向2 各种微粒数目之间的关系及计算
其中元素X、Y的最外层电子数之和为8。下列叙述正确的是( )A X的相对原子质量为26B.X、Y均可形成三氯化物C.X的原子半径小于Y的D.Y仅有一种含氧酸
答案 B 解析 依据题给的反应过程,可确定W=27。根据X、Y的最外层电子数之和为8,Y原子的质子数比X原子的质子数多2,可以得出X原子最外层电子数为3,Y原子最外层电子数为5,结合Y的质量数为30可以判定X为铝元素,Y为磷元素。由上述分析可知A项错误;Al、P两元素均可形成三氯化物AlCl3和PCl3,B项正确;Al、P两元素位于同一周期且原子序数P大于Al,故原子半径Al大于P,C项错误;磷元素的含氧酸有H3PO4、H3PO3、H3PO2等,D项错误。
对点演练3下列说法不正确的是( )①质子数相同的粒子一定是同种元素②同位素的性质几乎完全相同③质子数相同,电子数也相同的两种粒子,不可能是一种分子和一种离子④电子数相同的粒子不一定是同一种元素⑤一种元素只能有一种质量数⑥某种元素的相对原子质量取整数,就是质量数A.②③④⑥B.①②④⑤C.①②⑤⑥D.③④⑤⑥
答案 C 解析 粒子包括原子、分子、离子等。H2O与Ne的电子数、质子数均相同,故①错误、④正确;一种分子和一种离子,如果质子数相等,其电子数一定不相等,如O2与S2-,故③正确;同位素的化学性质几乎完全相同,而物理性质有所不同,故②错误;质量数是针对某原子而言的,某些元素往往有几种同位素,它们的质量数各不相同,故⑤⑥错误。
深度指津 (1)微粒符号周围数字的含义。
(2)求一定质量的某物质中粒子数的答题模板
(3)①任何微粒中,质量数=质子数+中子数,但质子数与电子数不一定相等,如阴离子、阳离子中质子数与电子数不相等。②有质子的微粒不一定有中子,如1H;有质子的微粒不一定有电子,如H+。③质子数相同的微粒不一定属于同一种元素,如F-与OH-。④核外电子数相同的微粒,其质子数不一定相同,如Al3+和Na+,F-、N 和OH-等。
(4)两种相对原子质量。①原子(即核素)的相对原子质量:一个原子(即核素)的质量与12C质量的 的比值。一种元素有几种核素,就有几种不同核素的相对原子质量。②元素的相对原子质量:是按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。如Ar(Cl)=Ar(35Cl)×a%+Ar(37Cl)×b%。
知识梳理1.能层与能级(1)能层(n):在多电子原子中,核外电子的 是不同的,按照电子的 差异将其分成不同能层。通常用K、L、M、N等表示,能量依次升高。 (2)能级:同一能层里电子的 也可能不同,又将其分成不同的能级,通常用 ……表示。同一能层里,各能级的能量按 ……的顺序依次升高,即: ……。
E(ns)
2.基态与激发态 原子光谱(1)原子的状态:①基态原子:处于 状态的原子。 ②激发态原子:基态原子吸收能量后,它的电子会跃迁到 ,变为激发态原子。 (2)原子光谱:不同元素原子的电子发生跃迁时会 或 不同的光,可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱,总称原子光谱。在现代化学中,常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素,称为光谱分析。
(3)基态、激发态及光谱的关系示意图:
3.构造原理与电子排布式(1)构造原理:以光谱学事实为基础,从氢开始,随核电荷数递增,新增电子填入能级的顺序称为构造原理。下图为构造原理示意图。
能级交错:随核电荷数递增,电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按 的顺序填充的,这种现象被称为能级交错。
(2)基态原子核外电子排布式:
1s22s22p63s23p4
(3)原子结构示意图:
(1)金属元素原子的最外层电子数一般小于4,活泼金属原子较易失去电子形成阳离子,表现出还原性,在化合物中显正化合价。(2)非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于4,活泼非金属原子较易得到电子形成阴离子,在化合物中主要显负化合价。(3)稀有气体元素的原子最外层为8电子(氦为2电子)稳定结构,不易失去或得到电子,通常表现为0价。
(4)核外电子排布与元素性质的关系:
4.电子云与原子轨道(1)由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾,因而被形象地称作电子云。电子云是处于一定空间运动状态的电子 的形象化描述。 (2)原子轨道。量子力学把电子在原子核外的一个 称为原子轨道。
在原子核外空间的概率密度
5.泡利原理、洪特规则、能量最低原理(1)泡利原理:在一个原子轨道里,最多只能容纳 个电子,它们的自旋 。如2s轨道上的轨道表示式为 ,不能表示为 。
(2)洪特规则:基态原子中,填入简并轨道的电子总是先 ,且 。如2p3的轨道表示式为 ,不能表示为 或 。 洪特规则特例:当能量相同的原子轨道在 (p6、d10、f14)、 (p3、d5、f7)和 (p0、d0、f0)状态时,体系的能量最低,如24Cr的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。
(3)能量最低原理在构建基态原子时,电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道,使整个原子的能量最低,这就是能量最低原理。【注意】①基态原子的核外电子排布遵循泡利原理、洪特规则和能量最低原理。②核外电子排布中的几个简单数量规律:
自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)两种粒子,若核外电子排布完全相同,则其化学性质一定相同。( )(2)凡单原子形成的离子,一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布。( )(3)稀有气体元素原子的最外层都排有8个电子。( )(4)当M层是最外层时,最多可排布18个电子。( )(5)某原子最外层只有一个电子,它一定是金属元素。( )
(6)某原子M层上电子数可能为L层上电子数的4倍。( )(7)质子数和核外电子数分别相等的两种微粒可以是两种原子、两种分子、两种阳离子或两种阴离子。( )
(8)硫离子的结构示意图: 。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×(7)√ (8)×
2.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围,故称电子云。( )(2)p能级能量一定比s能级的能量高。( )(3)基态钠原子的电子排布式为1s22s22p62d1。( )(4)基态磷原子的电子排布图为
( )(5)同一原子中,2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。( )(6)Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2。( )(7)2p和3p轨道形状均为哑铃形,能量也相等。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)×
考向1 核外电子排布规律及其应用【典例1】 (2020山东青岛二中模拟)核电荷数小于18的某元素X,其原子核外电子层数为a,最外层电子数为(2a+1)。下列有关元素X的说法不正确的是( )A.元素X的原子核内质子数为(2a2-1)B.元素X的原子半径一定小于钠的原子半径C.由元素X形成的某些化合物,可能具有杀菌消毒的作用D.元素X形成的简单离子,各电子层的电子数均达到2n2个(n表示电子层序数)
答案 D 解析 若a=2,则X为氮元素,氮原子核内质子数为7;若a=3,则X为氯元素,氯原子核内质子数为17,A正确。元素N和Cl的原子半径均小于钠的原子半径,B正确。元素Cl形成的次氯酸具有杀菌消毒的作用,C正确;氯离子最外层电子数未达到2n2个,D错误。
对点演练1两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等,则在元素周期表的前10号元素中,满足上述关系的元素共有( )A.1对B.2对C.3对D.4对
答案 B 解析 根据题意分析可知,H和Be、He和C符合题目要求,因此B项正确。
归纳总结1~20号元素原子核外电子排布的特点(1)原子核中无中子的原子:H。(2)最外层只有一个电子的原子:H、Li、Na、K;最外层有两个电子的原子:He、Be、Mg、Ca。(3)最外层电子数等于次外层电子数的原子:Be、Ar;最外层电子数是次外层电子数2倍的原子:C;最外层电子数是次外层电子数3倍的原子:O。
(4)电子层数与最外层电子数相等的原子:H、Be、Al;最外层电子数是电子层数2倍的原子:He、C、S;最外层电子数是电子层数3倍的原子:O。(5)次外层电子数是最外层电子数2倍的原子:Li、Si。(6)内层电子总数是最外层电子数2倍的原子:Li、P。(7)与He原子电子层结构相同的离子:H-、Li+、Be2+。(8)次外层电子数是其他各层电子总数2倍的原子:Li、Mg。(9)次外层电子数与其他各层电子总数相等的原子:Be、S。
考向2 等电子微粒及应用【典例2】 A+、B+、C-、D、E五种粒子(分子或离子)中,每个粒子均有10个电子,已知:A++C-==D+E↑;②B++C-==2D。请回答:(1)C-的电子式是 。 (2)A+中的键角为 。 (3)分别写出A+和D反应、B+和E反应的离子方程式: 、 。 (4)除D、E外,请再写出两种含10个电子的分子的分子式: 。 (5)除A+、B+外,请再写出两种含10个电子的阳离子: 。
对点演练2已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同粒子,它们之间存在如图所示的转化关系(反应条件已略去):
(1)如果A、B、C、D均是10电子的粒子,且C的水溶液呈碱性,请写出A、D的电子式: 、 。 (2)如果A和C是18电子的粒子,B和D是10电子的粒子。①A与B在溶液中反应的离子方程式为 。 ②根据上述离子方程式,可以判断C与B结合质子的能力大小是 (用化学式或离子符号表示)。
(2)①HS-+OH-==S2-+H2O(或H2S+OH-==HS-+H2O)②OH->S2-(或OH->HS-)
解析 (1)由C的水溶液呈碱性可知C为NH3,A为N ,与N 反应生成NH3的应为OH-,所以B、D分别为OH-、H2O。(2)在常见的18电子微粒中,由中和反应易想到H2S+OH-==HS-+H2O(或HS-+OH-==S2-+H2O)的反应,故B为OH-,C为HS-(或S2-),根据离子方程式,结合质子的能力:OH->HS-(或OH->S2-)。
归纳总结等电子微粒(1)10电子微粒。
(2)18电子微粒。
【典例3】 按要求填空:(1)(2020江苏化学,21节选)基态Fe原子的核外电子排布式为 。 (2)(2020全国2,35节选)基态Ti原子的核外电子排布式为 。 (3)(2019全国2,35节选)Fe成为阳离子时首先失去 轨道电子,Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm3+的价层电子排布式为 。
考向3 电子排布式、轨道表示式(或电子排布图)的书写
(4)(2019江苏化学,21节选)Cu2+基态核外电子排布式为 。 (5)(2018全国1,35节选)Li是最轻的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。回答下列问题:①下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为 、 (填标号)。
②Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H-),原因是 。 (6)(2018全国2,35节选)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表示式)为 ,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为 形。
答案 (1)[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2(2)1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2(3)4s 4f5 (4)[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9(5)①D C ②Li+核电荷数较大
解析 (1)Fe为26号元素,价电子数为26-18=8,在4s轨道上填充2个电子,在3d轨道上填充6个电子,则基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2。(2)钛元素是22号元素,故其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2。(3)Fe为26号元素, Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2, Fe原子失去1个电子使4s轨道为半充满状态,能量较低,故首先失去4s轨道电子;Sm的价电子排布式为4f66s2,失去3个电子变成Sm3+成为稳定状态,要失去最外层6s上的2个电子和4f上的1个电子,所以Sm3+的价电子排布式为4f5。(4)Cu位于第四周期第ⅠB族,其价电子排布式为3d104s1,因此Cu2+基态核外电子排布式为[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9。
(5)①根据电子排布图(轨道表示式)可知,对应的四种电子排布式分别是1s12s2、2s22p1、2s12p2、1s22s1,根据构造原理可知能级能量大小关系是:1s<2s<2p,则D状态能量最低、C状态能量最高。②由于Li+的核电荷数较大,原子核对核外电子的吸引力较大,因此Li+半径小于H-。(6)基态Fe原子核外电子排布式为[Ar]3d64s2,则价层电子轨道表示式为 。基态S原子的核外电子排布式为[Ne]3s23p4,电子占据的最高能级为3p能级,p能级电子云轮廓图为哑铃形。
对点演练3(2020广东北江中学模拟)(1)A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 ;其价电子轨道表示式(电子排布图)为 。 (2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同,B的元素符号为 ,C离子的结构示意图为 。
(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满,D的元素符号为 ,其基态原子的电子排布式为 ,其原子的结构示意图为 。 (4)E元素基态原子的M层全充满,N层没有成对电子且只有一个未成对电子,E的元素符号为 ,其基态原子的电子排布式为 。 (5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnn ,则n= ;原子中能量最高的是 电子,其基态原子核外电子轨道表示式(电子排布图)为 。
归纳总结1.核外(价)电子排布的表示方法
2.“两原理,一规则”的正确理解(1)原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特规则和泡利原理,若违背其一,则原子能量不处于最低状态。注意:在写基态原子的轨道表示式(电子排布图)时,常出现以下错误:
(2)半充满、全充满状态的原子结构稳定,即ns2、np3、np6、nd5、nd10等处于相对稳定结构状态。如Cr:[Ar]3d54s1、Mn:[Ar]3d54s2、Cu:[Ar]3d104s1、Zn:[Ar]3d104s2。(3)当出现d轨道时,虽然电子按ns、(n-1)d、np的顺序填充,但在书写时,仍把(n-1)d放在ns前。
3.书写常见基态原子电子排布式的一般方法(1)由原子序数书写核外电子排布式。①根据构造原理、各能级最多容纳的电子数及能量最低原理,由低能级向高能级依次填充电子。如31号元素镓,其基态原子核外电子填充顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p,最后1个电子排入4p能级;②我们也可以通过31-18=13,以Ar的电子排布式为基础再填充13个电子,即[Ar]3d104s24p1。
(2)由元素名称书写核外电子排布式。①前三周期主族元素可以根据最外层电子数书写,如S的最外层电子数为6,其电子排布式为[Ne]3s23p4;②第四周期从K开始数,数到几,就可以写成[Ar](从4s能级开始,依次填充多余的电子)。如写Fe的基态原子电子排布式时,从钾开始数到铁为8,则其电子排布式为[Ar]3d64s2;写Se的基态原子电子排布式时,从钾开始数到Se为16,则其电子排布式为[Ar]3d104s24p4。
知识梳理一、元素周期表的结构1.世界上第一张元素周期表是在1869年由俄国化学家 绘制完成的,随着科学的不断发展,已逐渐演变为现在常用的元素周期表。 2.原子序数对于原子:原子序数= = =质子数。
3.编排原则周期(横行):元素原子的 相同,左→右: 递增; 族(纵列):元素原子的 相同,上→下: 递增。
4.构造原理与元素周期表
第一周期有两种元素。其余从ns能级开始以np能级结束递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的元素数。
5.元素周期表的结构
短周期元素和长周期元素
二、原子结构与元素周期表1.原子结构与周期表的关系
1s22s22p63s23p6
1s22s22p63s23p63d104s24p6
2.每族元素的价电子排布特点(1)主族:
(2)0族:He为1s2,其他为ns2np6。(3)过渡元素(镧系、锕系及Pd除外):(n-1)d1~10ns1~2。
三、元素周期表的分区1.分区
2.各区元素分布及价电子排布
微点拨①碱金属元素位于第ⅠA族,氢元素不属于碱金属元素。②元素周期表中第18列是0族,不是第ⅧA族,第8、9、10三列是第Ⅷ族。③根据元素周期表的构成特点,可分析每个族的元素种类,含元素种类最多的族是第ⅢB族,共有32种元素。④过渡元素全部是金属元素,原子最外层电子数不超过2个。⑤由于镧系和锕系的原因,第六、七周期的第ⅡA族和第ⅢA族元素原子序数差为25。⑥能层数=电子层数=周期序数,主族序数=价电子数。⑦对于主族元素,价电子就是最外电子,而对于过渡元素原子(Pd除外)就不仅仅是最外层电子,如Fe的价电子排布式为3d64s2。
自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)金属元素和非金属元素分界线右侧都是非金属,左侧的都是金属元素。( )(2)铁位于元素周期表的第四周期第ⅧB族。( )(3)元素周期表中镧系元素和锕系元素都占据同一格,它们是同位素。( )(4)从元素周期表的分区中可以看出,非金属性最强的是F,金属性最强的是Cs(放射性元素除外)。( )
(5)过渡元素都是金属元素,金属元素只有正价,没有负价。( )(6)每个周期都是从碱金属元素开始到稀有气体元素结束。( )(7)过渡元素中含有非金属元素。( )(8)s区元素都是金属元素。( )(9)价电子排布式为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族,属于p区元素。( )(10)+3价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于第Ⅷ族。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)×(7)× (8)× (9)√ (10)√
2.A、B、C、D都是短周期元素,A的原子核外有两个电子层,最外层已全充满;B位于A元素的下一周期,最外层的电子数是A最外层电子数的 ;C的离子带有两个正电荷,它的核外电子排布与A元素原子相同;D与C属同一周期,D原子的最外层电子数比A的最外层电子数少1。(1)根据题给信息判断:A是 ,B是 ,C是 ,D是 。 (2)C的离子的核外电子排布式为 ;D原子的核外电子排布式为 。 (3)B位于 周期 族,它的最高价氧化物的化学式是 ,其最高价氧化物的水化物是一种 酸。
答案 (1)Ne Si Mg Cl (2)1s22s22p6 1s22s22p63s23p5(3)第三 第ⅣA SiO2 弱
解析 根据题意分析可知,A为Ne,B为Si,C为Mg,D为Cl。
考向1 元素周期表的结构【典例1】 (2019全国2,9)今年是门捷列夫发现元素周期律150周年。下表是元素周期表的一部分,W、X、Y、Z为短周期主族元素,W与X的最高化合价之和为8。下列说法错误的是( )
A.原子半径:W
答案 A 解析第9列元素是第Ⅷ族元素,都是金属元素,没有非金属元素,A项正确;第2列元素原子的最外层电子排布式为ns2,此外He的核外电子排布式是1s2,B项错误;第四周期第9列元素是C,C项错误;第11、12列元素为ds区,D项错误。
方法技巧元素周期表结构巧记口诀横行叫周期,现有一至七,四长三个短,全部已填满。纵列称为族,共有十六族,一八依次现①,一零再一遍②。一纵一个族,Ⅷ族搞特殊,三纵算一族,占去8、9、10。镧系与锕系,蜗居不如意,十五挤着住,都属第ⅢB族。说明:①指第ⅠA族、第ⅡA族、第ⅢB族、第ⅣB族、第ⅤB族、第ⅥB族、第ⅦB族、第Ⅷ族;②指第ⅠB族、第ⅡB族、第ⅢA族、第ⅣA族、第ⅤA族、第ⅥA族、第ⅦA族、第0族。
考向2 元素在周期表中位置的应用或推断【典例2】 在元素周期表中的前四周期,两两相邻的5种元素如图所示,若B元素的核电荷数为a。下列说法正确的是( )A.B、D的原子序数之差可能为2B.E、B的原子序数之差可能是8、18或32C.5种元素的核电荷数之和为5a+10D.A、E的原子序数之差可能是7
答案 C 解析 由题中所给5种元素的位置关系可以看出,D一定不是第一周期元素,则B、D的原子序数之差不可能为2,A项错误;E、B的原子序数之差为18,B项错误;由题意可知5种元素在前四周期,所以D、B、E分别为第二、三、四周期的元素,由元素周期表的结构可知5种元素一定在过渡元素右边,所以D、E的核电荷数分别为a-8、a+18,A、C的核电荷数分别为a-1、a+1,则5种元素核电荷数之和为5a+10,C项正确;A、E原子序数之差为19,D项错误。
对点演练2(2020湖北黄冈质检)已知X、Y、Z三种主族元素在元素周期表中的位置如图所示,设X的原子序数为a。则下列说法不正确的是( )A.Y与Z的原子序数之和可能为2aB.Y的原子序数可能为a-17C.Z的原子序数可能为a+31D.X、Y、Z一定为短周期元素
答案 D 解析 X与上、下相邻元素原子序数差可能为8、18、32等,故A项、B项、C项正确;若X、Y、Z为短周期元素,则Y为He,不是主族元素,D项不正确。
归纳总结元素周期表中元素原子序数的序差规律(1)同周期第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数之差有以下三种情况:第二、三周期(短周期)相差1,第四、五周期相差11,第六、七周期相差25。(2)相邻周期,同一主族元素的原子序数可能相差2、8、18、32。若A、B是同主族相邻周期元素,A、B所在周期分别有m和n种元素。如图:当A、B在第ⅠA或第ⅡA族时,y=x+m。A、B在第ⅢA族~0族时,y=x+n。
考向3 元素在周期表中位置的推断【典例3】 (2019北京理综,8)2019年是元素周期表发表150周年,期间科学家为完善周期表做出了不懈努力。中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟(49In)等9种元素相对原子质量的新值,被采用为国际新标准。铟与铷(37Rb)同周期。下列说法不正确的是( )A.In是第五周期第ⅢA族元素B In的中子数与电子数的差值为17C.原子半径:In>AlD.碱性:In(OH)3>RbOH
答案 D 解析 In与Al同主族,是第五周期第ⅢA族元素,A正确 In的中子数是66,电子数是49,差值为17,B正确;根据元素周期律,同主族从上到下,元素原子半径依次增大,故原子半径:In>Al,C正确;根据元素周期律,同周期从左到右,主族元素原子半径依次减小,金属性减弱,最高价氧化物对应水化物碱性减弱,故碱性:RbOH>In(OH)3,D项错误。
对点演练3国际理论与应用化学联合会已正式确定了第114号元素和第116号元素的符号为Fl、Lv。下列有关这两种元素的说法错误的是( )A.两种元素位于同一周期B.第116号元素位于第ⅥA族C.两种元素都是活泼的非金属元素D.第114号元素的原子半径比第116号元素的大
答案 C 解析 第114号元素和第116号元素分别处于第七周期第ⅣA族和第ⅥA族,均为金属元素,A、B正确,C错误;依据同周期元素原子半径递变规律判断,第114号元素的原子半径比第116号元素的大,D正确。
方法技巧由原子序数确定元素位置——周期尾序推算法(或0族定位法)首先要熟记各周期0族元素的原子序数,然后和已知元素原子序数去比较。
(1)若元素bB与aA的原子序数之差b-a=1~2,则B元素处于A元素的下一周期,族序数为(b-a),即B位于第ⅠA族或第ⅡA族,如38号元素比第四周期氪的原子序数(36)大2,故38号元素位于第五周期第ⅡA族。(2)若元素aA与cC的原子序数之差a-c=1~5,则C元素位于A元素所在周期,族序数为[8-(a-c)],即C位于第ⅢA~ⅦA族,如49号元素比第五周期的氙(54号)原子序数小5,因此该元素处在第五周期第ⅢA族。
3.书写基态原子核外电子排布式的三条原理(1)能量最低原理(2)泡利原理(3)洪特规则
1.牢记的1个符号 。A表示质量数,Z表示质子数,X表示元素符号,m表示化合价数,a表示电荷数,b表示粒子中所含的原子数。2.熟记“两素”“三同”:元素、核素;同位素、同素异形体、同分异构体。
4.掌握原子中的两种关系(1)质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数(2)质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)5.牢记7个周期的元素种类数:2、8、8、18、18、32、326.掌握主族元素及其原子的5个关系式(1)质子数=原子序数。(2)电子层数=周期序数。(3)最外层电子数=主族序数。(4)最高正价数=主族序数(O、F除外)。(5)最低负价=主族序数-8。
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、核外电子数以及它们之间的相互关系。3.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理,能正确书写1~36号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和轨道表示式(又叫电子排布图)。4.了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。5.掌握元素周期律的实质;了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。6.了解金属、非金属元素在元素周期表中的位置及其性质递变规律。
1.宏观辨识与微观探析:从能层、能级等不同层次认识原子的结构以及核外电子的排布规律,能从宏观和微观相结合的视角分析原子结构与元素性质的关系。2.证据推理与模型认知:运用构造原理和能量最低原理,揭示元素原子核外电子排布的规律。3.变化观念与平衡思想:多角度、动态地分析核外电子的运动状态及原子结构的变化规律,认识元素性质的变化规律。
知识梳理1.原子构成(1)构成原子的微粒。
①质子数(Z)=核电荷数=原子的核外电子数;②质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N);③阳离子的核外电子数=质子数-阳离子所带的电荷数;④阴离子的核外电子数=质子数+阴离子所带的电荷数。
(2)微粒的基本关系式。
(3)有关元素的相对原子质量与核素质量数的注意事项。①原子的相对原子质量≠原子的质量数。②只有具体的原子才有质量数,元素没有质量数。③某核素的质量数可视为该核素的近似相对原子质量。
2.元素 核素 同位素(1)元素、核素、同位素的关系。
(2)同位素的性质。同一元素不同核素的中子数不同,质子数相同,化学性质几乎完全相同,物理性质差异较大。(3)氢元素的三种核素。
(4)几种重要核素的用途。
(5)一种元素可以有多种核素,也可能只有一种核素。(6)同位素之间的转化,既不是物理变化也不是化学变化,是核反应。(7)同位素是指同一元素的不同核素之间的关系,同素异形体是指同一元素的不同单质间的关系。
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)一种元素可以有多种核素,也可能只有一种核素,有多少种核素就有多少种原子。( )
(4)一种核素只有一种质量数。( )
(5)硫离子的结构示意图为 ( )(6)最外层电子数为8的粒子一定是稀有气体元素的原子。( )(7)核外电子排布相同的微粒化学性质也相同。( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)× (7)×
考向1 核素、同位素等易混概念辨析【典例1】 (2020浙江7月选考,7)下列说法正确的是( )A.35Cl和37Cl是两种不同的元素B.单晶硅和石英互为同素异形体C.HCOOH和HOCH2CHO互为同系物D.H与Na在元素周期表中处于同一主族
答案 D 解析 35Cl和37Cl同是氯元素,二者互为同位素的关系,A项错误;单晶硅是硅单质,石英的主要成分是SiO2,B项错误;HCOOH和HOCH2CHO不是同类物质,不是同系物的关系,C项错误。
对点演练1(2020辽宁锦州期末)地表水和地下水都来源于大气降水,但重水和轻水中同位素的含量不同。氢包括两种稳定核素:H和D,氧常见的核素包括:16O、17O和18O,下列有关说法正确的是( )A.H2和D2互为同分异构体,其化学性质完全相同
答案 D 解析 同分异构体一般指分子式相同,结构不同的有机化合物,H2和D2都是无机物,A错误;16O、17O、18O互为同位素, 既不互为同位素,也不互为同素异形体,B错误;18O2和18O3互为同素异形体,但温度、压强未知,它们的密度之比不一定为2∶3,C错误;电解一定量的 O时,阴、阳两极会收集到物质的量之比为2∶1的D2和18O2,其质量之比约为2∶9,D正确。
易混辨析 元素、核素、同位素、同素异形体的辨析
考向2 各种微粒数目之间的关系及计算
其中元素X、Y的最外层电子数之和为8。下列叙述正确的是( )A X的相对原子质量为26B.X、Y均可形成三氯化物C.X的原子半径小于Y的D.Y仅有一种含氧酸
答案 B 解析 依据题给的反应过程,可确定W=27。根据X、Y的最外层电子数之和为8,Y原子的质子数比X原子的质子数多2,可以得出X原子最外层电子数为3,Y原子最外层电子数为5,结合Y的质量数为30可以判定X为铝元素,Y为磷元素。由上述分析可知A项错误;Al、P两元素均可形成三氯化物AlCl3和PCl3,B项正确;Al、P两元素位于同一周期且原子序数P大于Al,故原子半径Al大于P,C项错误;磷元素的含氧酸有H3PO4、H3PO3、H3PO2等,D项错误。
对点演练3下列说法不正确的是( )①质子数相同的粒子一定是同种元素②同位素的性质几乎完全相同③质子数相同,电子数也相同的两种粒子,不可能是一种分子和一种离子④电子数相同的粒子不一定是同一种元素⑤一种元素只能有一种质量数⑥某种元素的相对原子质量取整数,就是质量数A.②③④⑥B.①②④⑤C.①②⑤⑥D.③④⑤⑥
答案 C 解析 粒子包括原子、分子、离子等。H2O与Ne的电子数、质子数均相同,故①错误、④正确;一种分子和一种离子,如果质子数相等,其电子数一定不相等,如O2与S2-,故③正确;同位素的化学性质几乎完全相同,而物理性质有所不同,故②错误;质量数是针对某原子而言的,某些元素往往有几种同位素,它们的质量数各不相同,故⑤⑥错误。
深度指津 (1)微粒符号周围数字的含义。
(2)求一定质量的某物质中粒子数的答题模板
(3)①任何微粒中,质量数=质子数+中子数,但质子数与电子数不一定相等,如阴离子、阳离子中质子数与电子数不相等。②有质子的微粒不一定有中子,如1H;有质子的微粒不一定有电子,如H+。③质子数相同的微粒不一定属于同一种元素,如F-与OH-。④核外电子数相同的微粒,其质子数不一定相同,如Al3+和Na+,F-、N 和OH-等。
(4)两种相对原子质量。①原子(即核素)的相对原子质量:一个原子(即核素)的质量与12C质量的 的比值。一种元素有几种核素,就有几种不同核素的相对原子质量。②元素的相对原子质量:是按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。如Ar(Cl)=Ar(35Cl)×a%+Ar(37Cl)×b%。
知识梳理1.能层与能级(1)能层(n):在多电子原子中,核外电子的 是不同的,按照电子的 差异将其分成不同能层。通常用K、L、M、N等表示,能量依次升高。 (2)能级:同一能层里电子的 也可能不同,又将其分成不同的能级,通常用 ……表示。同一能层里,各能级的能量按 ……的顺序依次升高,即: ……。
E(ns)
2.基态与激发态 原子光谱(1)原子的状态:①基态原子:处于 状态的原子。 ②激发态原子:基态原子吸收能量后,它的电子会跃迁到 ,变为激发态原子。 (2)原子光谱:不同元素原子的电子发生跃迁时会 或 不同的光,可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱,总称原子光谱。在现代化学中,常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素,称为光谱分析。
(3)基态、激发态及光谱的关系示意图:
3.构造原理与电子排布式(1)构造原理:以光谱学事实为基础,从氢开始,随核电荷数递增,新增电子填入能级的顺序称为构造原理。下图为构造原理示意图。
能级交错:随核电荷数递增,电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按 的顺序填充的,这种现象被称为能级交错。
(2)基态原子核外电子排布式:
1s22s22p63s23p4
(3)原子结构示意图:
(1)金属元素原子的最外层电子数一般小于4,活泼金属原子较易失去电子形成阳离子,表现出还原性,在化合物中显正化合价。(2)非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于4,活泼非金属原子较易得到电子形成阴离子,在化合物中主要显负化合价。(3)稀有气体元素的原子最外层为8电子(氦为2电子)稳定结构,不易失去或得到电子,通常表现为0价。
(4)核外电子排布与元素性质的关系:
4.电子云与原子轨道(1)由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾,因而被形象地称作电子云。电子云是处于一定空间运动状态的电子 的形象化描述。 (2)原子轨道。量子力学把电子在原子核外的一个 称为原子轨道。
在原子核外空间的概率密度
5.泡利原理、洪特规则、能量最低原理(1)泡利原理:在一个原子轨道里,最多只能容纳 个电子,它们的自旋 。如2s轨道上的轨道表示式为 ,不能表示为 。
(2)洪特规则:基态原子中,填入简并轨道的电子总是先 ,且 。如2p3的轨道表示式为 ,不能表示为 或 。 洪特规则特例:当能量相同的原子轨道在 (p6、d10、f14)、 (p3、d5、f7)和 (p0、d0、f0)状态时,体系的能量最低,如24Cr的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。
(3)能量最低原理在构建基态原子时,电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道,使整个原子的能量最低,这就是能量最低原理。【注意】①基态原子的核外电子排布遵循泡利原理、洪特规则和能量最低原理。②核外电子排布中的几个简单数量规律:
自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)两种粒子,若核外电子排布完全相同,则其化学性质一定相同。( )(2)凡单原子形成的离子,一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布。( )(3)稀有气体元素原子的最外层都排有8个电子。( )(4)当M层是最外层时,最多可排布18个电子。( )(5)某原子最外层只有一个电子,它一定是金属元素。( )
(6)某原子M层上电子数可能为L层上电子数的4倍。( )(7)质子数和核外电子数分别相等的两种微粒可以是两种原子、两种分子、两种阳离子或两种阴离子。( )
(8)硫离子的结构示意图: 。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×(7)√ (8)×
2.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围,故称电子云。( )(2)p能级能量一定比s能级的能量高。( )(3)基态钠原子的电子排布式为1s22s22p62d1。( )(4)基态磷原子的电子排布图为
( )(5)同一原子中,2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。( )(6)Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2。( )(7)2p和3p轨道形状均为哑铃形,能量也相等。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)×
考向1 核外电子排布规律及其应用【典例1】 (2020山东青岛二中模拟)核电荷数小于18的某元素X,其原子核外电子层数为a,最外层电子数为(2a+1)。下列有关元素X的说法不正确的是( )A.元素X的原子核内质子数为(2a2-1)B.元素X的原子半径一定小于钠的原子半径C.由元素X形成的某些化合物,可能具有杀菌消毒的作用D.元素X形成的简单离子,各电子层的电子数均达到2n2个(n表示电子层序数)
答案 D 解析 若a=2,则X为氮元素,氮原子核内质子数为7;若a=3,则X为氯元素,氯原子核内质子数为17,A正确。元素N和Cl的原子半径均小于钠的原子半径,B正确。元素Cl形成的次氯酸具有杀菌消毒的作用,C正确;氯离子最外层电子数未达到2n2个,D错误。
对点演练1两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等,则在元素周期表的前10号元素中,满足上述关系的元素共有( )A.1对B.2对C.3对D.4对
答案 B 解析 根据题意分析可知,H和Be、He和C符合题目要求,因此B项正确。
归纳总结1~20号元素原子核外电子排布的特点(1)原子核中无中子的原子:H。(2)最外层只有一个电子的原子:H、Li、Na、K;最外层有两个电子的原子:He、Be、Mg、Ca。(3)最外层电子数等于次外层电子数的原子:Be、Ar;最外层电子数是次外层电子数2倍的原子:C;最外层电子数是次外层电子数3倍的原子:O。
(4)电子层数与最外层电子数相等的原子:H、Be、Al;最外层电子数是电子层数2倍的原子:He、C、S;最外层电子数是电子层数3倍的原子:O。(5)次外层电子数是最外层电子数2倍的原子:Li、Si。(6)内层电子总数是最外层电子数2倍的原子:Li、P。(7)与He原子电子层结构相同的离子:H-、Li+、Be2+。(8)次外层电子数是其他各层电子总数2倍的原子:Li、Mg。(9)次外层电子数与其他各层电子总数相等的原子:Be、S。
考向2 等电子微粒及应用【典例2】 A+、B+、C-、D、E五种粒子(分子或离子)中,每个粒子均有10个电子,已知:A++C-==D+E↑;②B++C-==2D。请回答:(1)C-的电子式是 。 (2)A+中的键角为 。 (3)分别写出A+和D反应、B+和E反应的离子方程式: 、 。 (4)除D、E外,请再写出两种含10个电子的分子的分子式: 。 (5)除A+、B+外,请再写出两种含10个电子的阳离子: 。
对点演练2已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同粒子,它们之间存在如图所示的转化关系(反应条件已略去):
(1)如果A、B、C、D均是10电子的粒子,且C的水溶液呈碱性,请写出A、D的电子式: 、 。 (2)如果A和C是18电子的粒子,B和D是10电子的粒子。①A与B在溶液中反应的离子方程式为 。 ②根据上述离子方程式,可以判断C与B结合质子的能力大小是 (用化学式或离子符号表示)。
(2)①HS-+OH-==S2-+H2O(或H2S+OH-==HS-+H2O)②OH->S2-(或OH->HS-)
解析 (1)由C的水溶液呈碱性可知C为NH3,A为N ,与N 反应生成NH3的应为OH-,所以B、D分别为OH-、H2O。(2)在常见的18电子微粒中,由中和反应易想到H2S+OH-==HS-+H2O(或HS-+OH-==S2-+H2O)的反应,故B为OH-,C为HS-(或S2-),根据离子方程式,结合质子的能力:OH->HS-(或OH->S2-)。
归纳总结等电子微粒(1)10电子微粒。
(2)18电子微粒。
【典例3】 按要求填空:(1)(2020江苏化学,21节选)基态Fe原子的核外电子排布式为 。 (2)(2020全国2,35节选)基态Ti原子的核外电子排布式为 。 (3)(2019全国2,35节选)Fe成为阳离子时首先失去 轨道电子,Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm3+的价层电子排布式为 。
考向3 电子排布式、轨道表示式(或电子排布图)的书写
(4)(2019江苏化学,21节选)Cu2+基态核外电子排布式为 。 (5)(2018全国1,35节选)Li是最轻的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。回答下列问题:①下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为 、 (填标号)。
②Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H-),原因是 。 (6)(2018全国2,35节选)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表示式)为 ,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为 形。
答案 (1)[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2(2)1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2(3)4s 4f5 (4)[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9(5)①D C ②Li+核电荷数较大
解析 (1)Fe为26号元素,价电子数为26-18=8,在4s轨道上填充2个电子,在3d轨道上填充6个电子,则基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2。(2)钛元素是22号元素,故其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2。(3)Fe为26号元素, Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2, Fe原子失去1个电子使4s轨道为半充满状态,能量较低,故首先失去4s轨道电子;Sm的价电子排布式为4f66s2,失去3个电子变成Sm3+成为稳定状态,要失去最外层6s上的2个电子和4f上的1个电子,所以Sm3+的价电子排布式为4f5。(4)Cu位于第四周期第ⅠB族,其价电子排布式为3d104s1,因此Cu2+基态核外电子排布式为[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9。
(5)①根据电子排布图(轨道表示式)可知,对应的四种电子排布式分别是1s12s2、2s22p1、2s12p2、1s22s1,根据构造原理可知能级能量大小关系是:1s<2s<2p,则D状态能量最低、C状态能量最高。②由于Li+的核电荷数较大,原子核对核外电子的吸引力较大,因此Li+半径小于H-。(6)基态Fe原子核外电子排布式为[Ar]3d64s2,则价层电子轨道表示式为 。基态S原子的核外电子排布式为[Ne]3s23p4,电子占据的最高能级为3p能级,p能级电子云轮廓图为哑铃形。
对点演练3(2020广东北江中学模拟)(1)A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 ;其价电子轨道表示式(电子排布图)为 。 (2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同,B的元素符号为 ,C离子的结构示意图为 。
(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满,D的元素符号为 ,其基态原子的电子排布式为 ,其原子的结构示意图为 。 (4)E元素基态原子的M层全充满,N层没有成对电子且只有一个未成对电子,E的元素符号为 ,其基态原子的电子排布式为 。 (5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnn ,则n= ;原子中能量最高的是 电子,其基态原子核外电子轨道表示式(电子排布图)为 。
归纳总结1.核外(价)电子排布的表示方法
2.“两原理,一规则”的正确理解(1)原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特规则和泡利原理,若违背其一,则原子能量不处于最低状态。注意:在写基态原子的轨道表示式(电子排布图)时,常出现以下错误:
(2)半充满、全充满状态的原子结构稳定,即ns2、np3、np6、nd5、nd10等处于相对稳定结构状态。如Cr:[Ar]3d54s1、Mn:[Ar]3d54s2、Cu:[Ar]3d104s1、Zn:[Ar]3d104s2。(3)当出现d轨道时,虽然电子按ns、(n-1)d、np的顺序填充,但在书写时,仍把(n-1)d放在ns前。
3.书写常见基态原子电子排布式的一般方法(1)由原子序数书写核外电子排布式。①根据构造原理、各能级最多容纳的电子数及能量最低原理,由低能级向高能级依次填充电子。如31号元素镓,其基态原子核外电子填充顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p,最后1个电子排入4p能级;②我们也可以通过31-18=13,以Ar的电子排布式为基础再填充13个电子,即[Ar]3d104s24p1。
(2)由元素名称书写核外电子排布式。①前三周期主族元素可以根据最外层电子数书写,如S的最外层电子数为6,其电子排布式为[Ne]3s23p4;②第四周期从K开始数,数到几,就可以写成[Ar](从4s能级开始,依次填充多余的电子)。如写Fe的基态原子电子排布式时,从钾开始数到铁为8,则其电子排布式为[Ar]3d64s2;写Se的基态原子电子排布式时,从钾开始数到Se为16,则其电子排布式为[Ar]3d104s24p4。
知识梳理一、元素周期表的结构1.世界上第一张元素周期表是在1869年由俄国化学家 绘制完成的,随着科学的不断发展,已逐渐演变为现在常用的元素周期表。 2.原子序数对于原子:原子序数= = =质子数。
3.编排原则周期(横行):元素原子的 相同,左→右: 递增; 族(纵列):元素原子的 相同,上→下: 递增。
4.构造原理与元素周期表
第一周期有两种元素。其余从ns能级开始以np能级结束递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的元素数。
5.元素周期表的结构
短周期元素和长周期元素
二、原子结构与元素周期表1.原子结构与周期表的关系
1s22s22p63s23p6
1s22s22p63s23p63d104s24p6
2.每族元素的价电子排布特点(1)主族:
(2)0族:He为1s2,其他为ns2np6。(3)过渡元素(镧系、锕系及Pd除外):(n-1)d1~10ns1~2。
三、元素周期表的分区1.分区
2.各区元素分布及价电子排布
微点拨①碱金属元素位于第ⅠA族,氢元素不属于碱金属元素。②元素周期表中第18列是0族,不是第ⅧA族,第8、9、10三列是第Ⅷ族。③根据元素周期表的构成特点,可分析每个族的元素种类,含元素种类最多的族是第ⅢB族,共有32种元素。④过渡元素全部是金属元素,原子最外层电子数不超过2个。⑤由于镧系和锕系的原因,第六、七周期的第ⅡA族和第ⅢA族元素原子序数差为25。⑥能层数=电子层数=周期序数,主族序数=价电子数。⑦对于主族元素,价电子就是最外电子,而对于过渡元素原子(Pd除外)就不仅仅是最外层电子,如Fe的价电子排布式为3d64s2。
自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)金属元素和非金属元素分界线右侧都是非金属,左侧的都是金属元素。( )(2)铁位于元素周期表的第四周期第ⅧB族。( )(3)元素周期表中镧系元素和锕系元素都占据同一格,它们是同位素。( )(4)从元素周期表的分区中可以看出,非金属性最强的是F,金属性最强的是Cs(放射性元素除外)。( )
(5)过渡元素都是金属元素,金属元素只有正价,没有负价。( )(6)每个周期都是从碱金属元素开始到稀有气体元素结束。( )(7)过渡元素中含有非金属元素。( )(8)s区元素都是金属元素。( )(9)价电子排布式为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族,属于p区元素。( )(10)+3价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于第Ⅷ族。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)×(7)× (8)× (9)√ (10)√
2.A、B、C、D都是短周期元素,A的原子核外有两个电子层,最外层已全充满;B位于A元素的下一周期,最外层的电子数是A最外层电子数的 ;C的离子带有两个正电荷,它的核外电子排布与A元素原子相同;D与C属同一周期,D原子的最外层电子数比A的最外层电子数少1。(1)根据题给信息判断:A是 ,B是 ,C是 ,D是 。 (2)C的离子的核外电子排布式为 ;D原子的核外电子排布式为 。 (3)B位于 周期 族,它的最高价氧化物的化学式是 ,其最高价氧化物的水化物是一种 酸。
答案 (1)Ne Si Mg Cl (2)1s22s22p6 1s22s22p63s23p5(3)第三 第ⅣA SiO2 弱
解析 根据题意分析可知,A为Ne,B为Si,C为Mg,D为Cl。
考向1 元素周期表的结构【典例1】 (2019全国2,9)今年是门捷列夫发现元素周期律150周年。下表是元素周期表的一部分,W、X、Y、Z为短周期主族元素,W与X的最高化合价之和为8。下列说法错误的是( )
A.原子半径:W
答案 A 解析第9列元素是第Ⅷ族元素,都是金属元素,没有非金属元素,A项正确;第2列元素原子的最外层电子排布式为ns2,此外He的核外电子排布式是1s2,B项错误;第四周期第9列元素是C,C项错误;第11、12列元素为ds区,D项错误。
方法技巧元素周期表结构巧记口诀横行叫周期,现有一至七,四长三个短,全部已填满。纵列称为族,共有十六族,一八依次现①,一零再一遍②。一纵一个族,Ⅷ族搞特殊,三纵算一族,占去8、9、10。镧系与锕系,蜗居不如意,十五挤着住,都属第ⅢB族。说明:①指第ⅠA族、第ⅡA族、第ⅢB族、第ⅣB族、第ⅤB族、第ⅥB族、第ⅦB族、第Ⅷ族;②指第ⅠB族、第ⅡB族、第ⅢA族、第ⅣA族、第ⅤA族、第ⅥA族、第ⅦA族、第0族。
考向2 元素在周期表中位置的应用或推断【典例2】 在元素周期表中的前四周期,两两相邻的5种元素如图所示,若B元素的核电荷数为a。下列说法正确的是( )A.B、D的原子序数之差可能为2B.E、B的原子序数之差可能是8、18或32C.5种元素的核电荷数之和为5a+10D.A、E的原子序数之差可能是7
答案 C 解析 由题中所给5种元素的位置关系可以看出,D一定不是第一周期元素,则B、D的原子序数之差不可能为2,A项错误;E、B的原子序数之差为18,B项错误;由题意可知5种元素在前四周期,所以D、B、E分别为第二、三、四周期的元素,由元素周期表的结构可知5种元素一定在过渡元素右边,所以D、E的核电荷数分别为a-8、a+18,A、C的核电荷数分别为a-1、a+1,则5种元素核电荷数之和为5a+10,C项正确;A、E原子序数之差为19,D项错误。
对点演练2(2020湖北黄冈质检)已知X、Y、Z三种主族元素在元素周期表中的位置如图所示,设X的原子序数为a。则下列说法不正确的是( )A.Y与Z的原子序数之和可能为2aB.Y的原子序数可能为a-17C.Z的原子序数可能为a+31D.X、Y、Z一定为短周期元素
答案 D 解析 X与上、下相邻元素原子序数差可能为8、18、32等,故A项、B项、C项正确;若X、Y、Z为短周期元素,则Y为He,不是主族元素,D项不正确。
归纳总结元素周期表中元素原子序数的序差规律(1)同周期第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数之差有以下三种情况:第二、三周期(短周期)相差1,第四、五周期相差11,第六、七周期相差25。(2)相邻周期,同一主族元素的原子序数可能相差2、8、18、32。若A、B是同主族相邻周期元素,A、B所在周期分别有m和n种元素。如图:当A、B在第ⅠA或第ⅡA族时,y=x+m。A、B在第ⅢA族~0族时,y=x+n。
考向3 元素在周期表中位置的推断【典例3】 (2019北京理综,8)2019年是元素周期表发表150周年,期间科学家为完善周期表做出了不懈努力。中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟(49In)等9种元素相对原子质量的新值,被采用为国际新标准。铟与铷(37Rb)同周期。下列说法不正确的是( )A.In是第五周期第ⅢA族元素B In的中子数与电子数的差值为17C.原子半径:In>AlD.碱性:In(OH)3>RbOH
答案 D 解析 In与Al同主族,是第五周期第ⅢA族元素,A正确 In的中子数是66,电子数是49,差值为17,B正确;根据元素周期律,同主族从上到下,元素原子半径依次增大,故原子半径:In>Al,C正确;根据元素周期律,同周期从左到右,主族元素原子半径依次减小,金属性减弱,最高价氧化物对应水化物碱性减弱,故碱性:RbOH>In(OH)3,D项错误。
对点演练3国际理论与应用化学联合会已正式确定了第114号元素和第116号元素的符号为Fl、Lv。下列有关这两种元素的说法错误的是( )A.两种元素位于同一周期B.第116号元素位于第ⅥA族C.两种元素都是活泼的非金属元素D.第114号元素的原子半径比第116号元素的大
答案 C 解析 第114号元素和第116号元素分别处于第七周期第ⅣA族和第ⅥA族,均为金属元素,A、B正确,C错误;依据同周期元素原子半径递变规律判断,第114号元素的原子半径比第116号元素的大,D正确。
方法技巧由原子序数确定元素位置——周期尾序推算法(或0族定位法)首先要熟记各周期0族元素的原子序数,然后和已知元素原子序数去比较。
(1)若元素bB与aA的原子序数之差b-a=1~2,则B元素处于A元素的下一周期,族序数为(b-a),即B位于第ⅠA族或第ⅡA族,如38号元素比第四周期氪的原子序数(36)大2,故38号元素位于第五周期第ⅡA族。(2)若元素aA与cC的原子序数之差a-c=1~5,则C元素位于A元素所在周期,族序数为[8-(a-c)],即C位于第ⅢA~ⅦA族,如49号元素比第五周期的氙(54号)原子序数小5,因此该元素处在第五周期第ⅢA族。
3.书写基态原子核外电子排布式的三条原理(1)能量最低原理(2)泡利原理(3)洪特规则
1.牢记的1个符号 。A表示质量数,Z表示质子数,X表示元素符号,m表示化合价数,a表示电荷数,b表示粒子中所含的原子数。2.熟记“两素”“三同”:元素、核素;同位素、同素异形体、同分异构体。
4.掌握原子中的两种关系(1)质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数(2)质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)5.牢记7个周期的元素种类数:2、8、8、18、18、32、326.掌握主族元素及其原子的5个关系式(1)质子数=原子序数。(2)电子层数=周期序数。(3)最外层电子数=主族序数。(4)最高正价数=主族序数(O、F除外)。(5)最低负价=主族序数-8。
相关课件
高考化学一轮总复习优化设计 第十单元 第2节 烃课件PPT： 这是一份高考化学一轮总复习优化设计 第十单元 第2节 烃课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了必备知识自主预诊，ⅱ系统命名法，有机化合物，无机物，ONS，②煤的加工，碳氢化合物烃，CH4，答案11，关键能力考向突破等内容，欢迎下载使用。
高考化学一轮总复习优化设计 第七单元 第1节 化学反应速率课件PPT： 这是一份高考化学一轮总复习优化设计 第七单元 第1节 化学反应速率课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了必备知识自主预诊，化学反应速率，知识梳理，平均速率，化学计量数，m∶n∶p∶q，关键能力考向突破，答案B，答案C，答案AB等内容，欢迎下载使用。
高考化学一轮总复习优化设计 第八单元 第3节 盐类的水解课件PPT： 这是一份高考化学一轮总复习优化设计 第八单元 第3节 盐类的水解课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了必备知识自主预诊，盐类水解的规律，关键能力考向突破，答案B，答案A，答案CD，实验步骤，2外因，盐类水解的应用，HXHYHZ等内容，欢迎下载使用。
