高中人教版 (2019)第一节 原子结构评优课课件ppt

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以硫原子为例，对比原子核外电子排布的几种表示方法
原子结构性质易混淆概念的比较
　　　　 (1)S的基态原子有________个未成对电子；Si的基态原子电子排布式为__________。(2)31Ga基态原子的电子排布式为___________________。 (3)基态硼原子的电子排布式为__________。(4)基态Cu＋的电子排布式为__________。 (5)XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Y基态原子的电子排布式是__________。(6)基态Fe原子有________个未成对电子，基态Fe3＋的电子排布式为__________。
【答案】(1)2　1s22s22p63s23p2(或[Ne]3s23p2)(2)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)(3)1s22s22p1(或[He]2s22p1)(4)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)(5)1s22s22p4(或[He]2s22p4)(6)4　1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)
【解析】(1)S基态原子的价层电子排布式为3s23p4，根据洪特规则和泡利不相容原理可知，S的基态原子核外有2个未成对电子；依据能量最低原理、洪特规则和泡利不相容原理，14号元素Si的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2。(5)X为N元素，Y为O元素，O元素基态原子的电子排布式为1s22s22p4或[He]2s22p4。(6)Fe原子的价层电子排布式为3d64s2,3d能级上有4个未成对电子，Fe3＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。
1．元素推断的一般思路
2．推断元素的常用方法(1)利用稀有气体元素原子结构的特殊性。稀有气体元素原子的电子层结构与同周期非金属元素原子形成的阴离子的电子层结构相同，与下一周期某些金属元素原子形成的阳离子的电子层结构相同。
(2)利用常见元素及其化合物的特征性质。①形成化合物种类最多的元素之一、单质是自然界中硬度最大的物质或气态氢化物中氢的质量分数最高的元素：C。②空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素：N。③地壳中含量最多的元素或氢化物在通常情况下呈液态的元素：O。
④最高价氧化物及其对应水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素：Be、Al。⑤元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物能发生化合反应的元素：N；能发生氧化还原反应的常见元素：S。⑥元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素：Li、Na、F。
3．由基态原子的价层电子排布确定元素在周期表中的位置(1)周期序数＝电子层数＝最高能层序数。(2)主族元素的族序数＝价层电子数。(3)第ⅢB族～第ⅦB族的价层电子排布为(n－1)d1～5ns1～2(镧系、锕系除外)，族序数＝价电子数。如锰的价层电子排布为3d54s2，它位于元素周期表中第四周期第ⅦB族。(4)第ⅠB族和第ⅡB族的价层电子排布为(n－1)d10ns1～2，族序数＝ns能级上的电子数。
　　　　现有七种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素，F、G为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息回答问题。
【解析】A、B、C、D、E为短周期主族元素，F、G为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。A元素的核外电子数和电子层数相等，是宇宙中最丰富的元素，则A为H元素；B元素原子核外p电子数比s电子数少1，B元素原子核外有2个电子层，电子排布式为1s22s22p3，故B为N元素；由C原子的第一至第四电离能数据可知，第三电离能突增，故C处于第ⅡA族，原子序数大于N元素，故C为Mg元素；
D处于第三周期，D原子核外所有p能级全满或半满，最外层电子排布式为3s23p3，故D为P元素；E应为第三周期，E元素的主族序数与周期数的差为4，应为第ⅦA族元素，故E为Cl元素；F是前四周期中电负性最小的元素，故F为K元素；G在周期表的第七列，G为Mn元素。(1)NH5是离子化合物，则含有NH，阴离子是H－。(2)氮元素的最高能量电子为2p能级上的电子，p轨道有3个取向，原子轨道呈哑铃形。(3)3s轨道中的两个电子自旋平行，违反了泡利原理。(4)Mn原子的价层电子排布式为3d54s2，最后填充的电子填充在3d能级，故属于d区元素，处于第四周期第ⅦB族。
1．元素“位、构、性”关系图解
元素“位、构、性”的关系
2．同周期、同主族元素性质变化规律(稀有气体除外)
　　　　现有下列短周期元素性质的部分数据：
试回答下列问题：(1)上述元素中处于第ⅤA族的有__________，处于第二周期的有__________(以上均用编号表示)。 (2)上述元素中金属性最强的是______________(用编号表示)。 (3)写出元素①⑧形成的化合物与KOH溶液反应的化学方程式：____________________________。
(4)经验表明，除氢和氦外，当元素原子的电子层数(n)多于或等于原子最外层电子数(m)即(n－m)≥0时，该元素属于金属元素；当元素原子的最外层电子数(m)多于原子的电子层数(n)即(n－m)＜0时，该元素属于非金属元素，试回答：a．第n(n≥2)周期有________种非金属元素(含0族元素)。 b．根据周期表中每个周期非金属元素的种类，预测周期表中应有________种非金属元素(含0族元素)。【答案】(1)④⑦　①③⑦　(2)⑥(3)Al2O3＋2KOH===2KAlO2＋H2O　(4)a.8－n　b．23
【解析】由表中元素化合价可知，④和⑦在第ⅤA族，③⑥在第ⅠA族，①在第ⅥA族，②在第ⅡA族，⑤在第ⅦA族，⑧在第ⅢA族；因为⑦的原子半径小于④的原子半径，③的原子半径小于⑥的原子半径，由原子半径变化规律可知，⑦是N、④是P、③是Li、⑥是Na、①是O、②是Mg、⑤是Cl、⑧是Al。(4)因为当元素原子的最外层电子数(m)多于原子的电子层数(n)即(n－m)＜0时，该元素属于非金属元素，原子的最外层电子数最多是8，第n(n≥2)周期应有8－n种非金属元素。
素养解读　19世纪初，英国人道尔顿创立了近代原子学说，假设原子是化学元素的最小粒子，每一种元素有一种原子。20世纪初，人们终于认识到原子不是最小的粒子，而且有复杂的结构。对原子结构的认识为元素周期律找到了理论依据。而且原子也是一种构成物质的基本微粒，原子结构和元素周期律的认识，为物质组成和性质预测，提供了理论和事实依据。我们可以从微观角度认识原子的结构，尤其是核外电子排布规律。通过核外电子排布规律和周期律的学习，可逐步培养宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、科学探究与创新意识等学科核心素养。
通过对宏观物质的性质和元素的性质进行归纳总结，从原子结构尤其是核外电子排布的微观水平认识元素周期表和元素周期律，知道元素性质的不同是由核外电子排布决定的，核外电子排布的规律性变化决定了元素性质也遵循一定的规律，从而培养变化观念与平衡思想、宏观辨识与微观探析等学科核心素养。
通过核外电子排布式和轨道表示式的书写，确立认知模型，并能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律，培养证据推理与模型认知等学科核心素养。通过宏观元素周期律的分析归纳，并从微观核外电子排布规律角度去理解元素周期律的本质。
1．(证据推理与模型认知)根据泡利的原子轨道能级图和“能级交替”现象，原子轨道的能量高低顺序是E(ns)＜E[(n－3)g]＜E[(n－2)f]＜E[(n－1)d]＜E(np)(n为能层序数，g能级中有9个轨道)。则未来的第八周期应包括的元素的种类是(　　)A．32B．50C．64D．128【答案】B
2．(变化观念与平衡思想)下列各项叙述中，正确的是(　　)A．钠原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时，原子释放能量B．价层电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族，是s区元素C．所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形，但球的半径大小不同D．29Cu原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d94s2【答案】C
【解析】钠原子由基态转化为激发态，要吸收能量，A错误；价层电子排布式为5s25p1的元素位于第五周期ⅢA族，是p区元素，B错误；原子轨道处于全空、全满或半充满状态时，能量最低，故29Cu原子的核外电子排布式应是1s22s22p63s23p63d104s1，D错误。
3．(变化观念与平衡思想)A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，有关两元素的下列叙述：①原子半径：A＜B，②离子半径：A＞B，③原子序数：A＞B，④原子最外层电子数：A＜B，⑤A的正价与B的负价绝对值一定相等，⑥A的电负性小于B的电负性，⑦A的第一电离能大于B的第一电离能。其中正确的是(　　)A．①②⑦B．③④⑥C．③⑤D．③④⑤⑥⑦【答案】B
【解析】A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，则A在B的下一周期。因A原子半径大于同一主族的上一周期元素原子的半径，该原子的半径又大于同一周期的B原子的半径，所以原子半径：A＞B，①错误；因原子序数A＞B，则离子半径A＜B，②错误；A的正价与B的负价绝对值不一定相等，⑤错误；A的第一电离能小于B的第一电离能，因为A为金属，B为非金属，⑦错误。
4．(宏观辨识与微观探析)下列有关电离能的说法正确的是(　　)A．第一电离能是原子失去核外第一个电子所需要的能量B．在元素周期表中，主族元素原子的第一电离能从左到右依次增大C．可通过元素各级电离能的大小，判断元素的化合价D．第一电离能越大的元素，其电负性一定越大【答案】C
【解析】第一电离能是基态的气态电中性原子失去核外第一个电子转化为气态基态正离子需要的最低能量，A错误；同一周期元素从左到右第一电离能总体趋势增大，但其中有反常，如N＞O，B错误；电离能和电负性是元素的两种不同的性质，二者变化规律并不完全一致，D错误。
5．(宏观辨识与微观探析) 根据下表中五种元素的电离能数据(单位：kJ·ml－1)，下列说法不正确的是(　　)
A．T的氯化物最可能的化学式为TCl3B．氦元素最有可能与Q元素位于同一族C．在同周期表中，最可能处于同一族的是R和UD．U元素最有可能为K，R元素最有可能为Li【答案】D
【解析】当In＋1≫In时，元素的最高化合价为＋n，故R和U最高价为＋1，S最高价为＋2价，T最高价为＋3价，A、C正确；由表中数据可知，Q元素各电离能都较大，而且各电离能之间无太大差距，故Q最可能为稀有气体元素，化学性质和物理性质最像氦，所以氦元素最有可能与Q元素位于同一族，B正确；R出现了I4，而锂核外只有3个电子，D错误。
6．(宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想)X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素，其相关信息如表所示：
(1)Z在元素周期表中的位置是_________________________。(2)基态Y原子的核外电子排布式为_______________________。(3)基态W3＋的核外电子排布式为________________________。(4)X的一种氢化物H2X2分子中极性键和非极性键数目之比为________。(5)Y的电负性比Z的________(填“大”或“小”)；X和Y的简单气态氢化物中，较稳定的是________(写化学式)。
【答案】(1)第三周期ⅦA族(2)1s22s22p63s23p4(或[Ne]3s23p4)(3)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)(4)2∶1(5)小　H2O【解析】由题意可知，X、Y、Z、W分别为O、S、Cl、Fe元素。(4)H2O2的结构式为H—O—O—H，分子中极性键和非极性键数目之比为2∶1。(5)Cl元素的电负性比S元素大；O元素的非金属性强于S元素，故H2O的稳定性强于H2S。
　　　　完成下列化学用语。(1)Cr原子的核外电子排布式为__________，价层电子排布为________，原子结构示意图为__________，价层电子排布图为________________。(2)Cu2＋的核外电子排布式为_______，离子结构示意图为_________。
(3)As的核外电子排布式为____________________，原子结构示意图为________________，价层电子排布图为_________________。(4)C的价层电子排布为________________，价层电子排布图为________________________。
　　　　现有属于前四周期的A、B、C、D、E、F、G七种元素，原子序数依次增大。A元素的价层电子构型为nsnnpn＋1；C元素为最活泼的非金属元素；D元素核外有三个电子层，最外层电子数是核外电子总数的1/6；E元素正三价离子的3d轨道为半充满状态；F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；G元素与A元素位于同一主族，其某种氧化物有剧毒。
(1)A元素的第一电离能________(填“＜”“＞”或“＝”)B元素的第一电离能，A、B、C三种元素的电负性由小到大的顺序为____________________(用元素符号表示)。(2)D元素原子的价层电子排布是________。(3)C元素的电子排布图为__________；E3＋的离子符号为________。(4)F元素位于元素周期表的________区，其基态原子的电子排布式为__________。
(5)G元素可能的性质________(填序号)。A．其单质可作为半导体材料B．其电负性大于磷C．其原子半径大于锗D．其第一电离能小于硒(6)活泼性：D________(填“＞”或“＜”，下同)Al，I1(Mg) ________ I1(Al)，其原因是____________________。
解题策略：(1)解题步骤：一般来说，根据特有排布特点或者讨论相对固定的排布，推断出相应的元素，然后再根据周期律判断元素或物质的性质。(2)方法技巧：本题运用规律推断法、假设验证法进行分析总结而得出答案。
解析：A元素的价层电子构型为nsnnpn＋1，则A是N；C元素为最活泼的非金属元素，则C是F，那么B是O；D元素核外有三个电子层，最外层电子数是核外电子总数的1/6，则D是Mg；E元素正三价离子的3d轨道为半充满状态，则E是Fe；F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，则F是Cu；G元素与A元素位于同一主族，其某种氧化物有剧毒，则G是As。(1)由于N的2p轨道电子处于半充满的稳定状态，失去电子比O难，所以元素的第一电离能A＞B；一般情况下同一周期的主族元素，原子序数越大，元素的电负性越大，所以A、B、C三种元素的电负性由小到大的顺序为N＜O＜F。