归纳与整理教案和课堂实录

《原子结构与元素性质知识归纳与》教案

教学目标：1.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、价电子的排布式和轨道表达式。2.了解电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。3.了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。4.了解电负性的概念，并能用以说明元素的某些性质。

考点一

原子核外电子排布原理

1．能层、能级与原子轨道

(1)能层(n)：在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照电子的能量差异将其分成不同能层。通常用K、L、M、N……表示，能量依次升高。

(2)能级：同一能层里电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用s、p、d、f等表示，同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f的顺序依次升高，即：E(s)＜E(p)＜E(d)＜E(f)。

(3)原子轨道：电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。

原子轨道

s p 轨道形状

球形

哑铃形

轨道个数

1 3 特别提醒

第一能层(K)，只有s能级；第二能层(L)，有s、p两种能级，p能级上有三个原子轨道px、py、pz，它们具有相同的能量；第三能层(M)，有s、p、d三种能级。

2．基态原子的核外电子排布

(1)能量最低原理：即电子尽可能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。

如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：

注意：所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。

(2)泡利原理

每个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋状态相反。

如2s轨道上的电子排布为(3)洪特规则

，不能表示为。

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，且自旋状态相同。如2p3的电子排布为

，不能表示为

或。

洪特规则特例：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的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。

3．基态、激发态及光谱示意图

深度思考

1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

(1)p能级能量一定比s能级的能量高(

)

(2)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多(

) (3)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等(

) (4)2px,2py,2pz的能量相等(

) (5)2s轨道的电子排布图为(6)2p3的电子排布图为(

)

(

) 答案

(1)×

(2)×

(3)×

(4)√

(5)×

(6)×

2．完成下表，理解能层、能级及其最多容纳电子数的关系

能层

符号

能级

最多容纳电子数

特别提醒

(1)任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数；(2)以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的二倍；(3)构造原理中存在着能级交错现象；(4)我们一定要记住前四周期的能级排布(1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p)。

3．请用核外电子排布的相关规则解释Fe3较Fe2更稳定的原因。

＋＋一

K 1s 2 2 2s 2 二

L 2p 6 8 3s 2 三

M 3p 6 18

3d 10 4s 2 4p 6 四

N 4d 10 32

4f 14 5s 2 五

O …

…

…

…

…

…

…

2n2

答案

26Fe价层电子的电子排布式为3d64s2，Fe3价层电子的电子排布式为3d5，Fe2价层电＋＋子的电子排布式为3d6。根据“能量相同的轨道处于全空、全满和半满时能量最低”的原则，3d5处于半满状态，结构更为稳定，所以Fe3较Fe2更为稳定。

＋＋特别提醒

由于能级交错，3d轨道的能量比4s轨道的能量高，排电子时先排4s轨道再排3d轨道，而失电子时，却先失4s轨道上的电子。

考点二

原子结构与元素性质

1.原子结构与周期表的关系

(1)原子结构与周期表的关系(完成下列表格) 周期

能层数

每周期第一个元素

每周期最后一个元素

原子

序数

二

三

四

五

六

2 3 4 5 6 3 11 19 37 55 基态原子的简

化电子排布式

[He]2s1

[Ne]3s1

[Ar]4s1

[Kr]5s1

[Xe]6s1

原子

序数

10 18 36 54 86 基态原子的

电子排布式

1s22s22p6

1s22s22p63s23p6

1s22s22p63s23p63d104s24p6

1s22s22p63s23p63d10 4s24p64d105s25p6

1s22s22p63s23p63d104s24p6 4d104f145s25p65d106s26p6

(2)每族元素的价层电子排布特点

①主族

主族

排布特点

ⅠA ns1

ⅡA ns2

主族

排布特点

②0族：He：1s2；其他ns2np6。

③过渡元素(副族和第Ⅷ族)：(n－1)d1(3)元素周期表的分区

①根据核外电子排布

a.分区

～10ⅢA ns2np1

ⅣA ns2np2

ⅤA ns2np3

ⅥA ns2np4

ⅦA ns2np5

ns12。

～

b.各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点

分区

s区

p区

元素分布

ⅠA、ⅡA族

ⅢA族～ⅦA族、0族

价电子排布

ns12

～元素性质特点

除氢外都是活泼金属元素；通常是最外层电子参与反应

通常是最外层电子参与反应

ns2np16

～d区

ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族(n－1)d1～10ns12

～d轨道可以不同程度地参与化

(除镧系、锕系外) ds区

f区

ⅠB族、ⅡB族

镧系、锕系

(n－1)d10ns12

～学键的形成

金属元素

镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近

(n－2)f0～14

②根据元素金属性与非金属性可将元素周期表分为金属元素区和非金属元素区(如下图)，处于金属与非金属交界线(又称梯形线)附近的非金属元素具有一定的金属性，又称为半金属或准金属，但不能叫两性非金属。

注意

(1)对于主族元素，价电子层就是最外电子层，而对于过渡元素原子不仅仅是最外电子层，如Fe的价电子层排布为3d64s2。

2.对角线规则

在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，如。

3.元素周期律

(1)原子半径

①影响因素错误!

②变化规律

元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小；同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。

(2)电离能

①第一电离能：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要的最低能量，符号：I1，单位：kJ·mol1。

－②规律

a.同周期：第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，总体呈现从左至右逐渐增大的变化趋势。

b.同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小。

c.同种原子：逐级电离能越来越大(即I1＜I2＜I3…)。

(3)电负性

①含义：元素的原子在化合物中吸引键合电子能力的标度。元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引键合电子的能力越强。

②标准：以最活泼的非金属氟的电负性为4.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体未计)。

③变化规律

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，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右。

在元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐增大，同主族从上至下，元素的电负性逐渐减小。

深度思考

1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

(1)s区全部是金属元素(

) (2)共价化合物中，成键元素电负性大的表现为负价(

) (3)电负性越大，非金属性越强，第一电离能也越大(

) (4)第四周期元素中，锰原子价电子层中未成对电子数最多(

) [2016·海南，19－Ⅰ(A)]

(5)电负性大于1.8的一定为非金属，小于1.8的一定为金属(

) (6)电负性差值大于1.7时，一般形成离子键，小于1.7时，一般形成共价键(

) 答案

(1)×

(2)√

(3)×

(4)×

(5)×

(6)√

2.根据前四周期元素原子核外电子排布特点，回答下列问题：

(1)价电子层有2个未成对电子的有________________________________________________________________________；

有3个未成对电子的有________。

(2)未成对电子数与周期数相等的元素有________。

答案

(1)C、Si、Ge、O、S、Se、Ti、Ni

N、P、As、V、Co (2)H、C、O、P、Fe 3.根据4s24p4回答问题：

该元素位于________区，为第________周期________族，是________元素(填名称)。

答案

p

四

ⅥA

硒

4.第四周期中，未成对电子数最多的元素是________(填名称)。

(1)它位于________族。

(2)核外电子排布式是________。

(3)它有________个能层，________个能级，________种运动状态不同的电子。

(4)价电子排布式________，价电子排布图_________________________________。

(5)属于________区。

答案

铬

(1)ⅥB (2)1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1

(3)4

7

24 (4)3d54s1

(5)d 5.为什么镁的第一电离能比铝的大，磷的第一电离能比硫的大？

答案

Mg：1s22s22p63s2

P：1s22s22p63s23p3。镁原子、磷原子最外层能级中，电子处于全满或半满状态，相对比较稳定，失电子较难。用此观点可以解释N的第一电离能大于O，Zn的第一电离能大于Ga。

6.为什么Na容易形成＋1价离子，而Mg、Al分别易形成＋2价、＋3价离子？

答案

Na的I1比I2小很多，电离能差值很大，说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多，所以Na容易失去一个电子形成＋1价离子；Mg的I1和I2相差不多，而I2比I3小很多，所以Mg容易失去两个电子形成＋2价离子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I3比I4小很多，所以Al容易失去三个电子形成＋3价离子。而电离能的突跃变化，说明核外电子是分能层排布的。

特别提醒

(1)金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致，故不能根据金属活动性顺序表判断电离能的大小。

(2)不能将电负性1.8作为划分金属和非金属的绝对标准。

(3)共价化合物中，两种元素电负性差值越大，它们形成共价键的极性就越强。

(4)同周期元素，从左到右，非金属性越来越强，电负性越来越大，第一电离能总体呈增大趋势。