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第一章

物质结构与性质教案

【复习目标】

1．了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。

2．了解能量最低原理，知道基态与激发态，知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱。

3．了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。

4．认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值。

5．能说出元素电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。

6．从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，在抽象思维、理论分析的过程中逐步形成科学的价值观。

【本章知识分析】

本章是在学生已有原子结构知识的基础上，进一步深入地研究原子的结构，从构造原理和能量最低原理介绍了原子的核外电子排布以及原子光谱等，并图文并茂地描述了电子云和原子轨道；在原子结构知识的基础上，介绍了元素周期系、元素周期表及元素周期律。总之，本章按照课程标准要求比较系统而深入地介绍了原子结构与元素的性质，为后续章节内容的学习奠定基础。尽管本章内容比较抽象，是学习难点，但作为本书的第一章，教科书从内容和形式上都比较注意激发和保持学生的学习兴趣，重视培养学生的科学素养，有利于增强学生学习化学的兴趣。

通过本章的学习，学生能够比较系统地掌握原子结构的知识，在原子水平上认识物质构成的规律，并能运用原子结构知识解释一些化学现象。

注意本章不能挖得很深，属于略微展开。

【教学内容安排】：

一、原子结构

1、原子结构理论发展

从古代希腊哲学家留基伯和德谟克利特的朴素原子说到现代量子力学模型，人类思想中的原子结构模型经过多次演变，给我们多方面的启迪。

现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸。大爆炸后约两小时，诞生了大量的氢、少量的氦以及极少量的锂。其后，经过或长或短的发展过程，氢、氦等发生原子核的熔合反应，分期分批地合成其他元素。

2、核外电子排布的一般规律

(1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。

(2)原子核外各电子层最多容纳29’个电子。

(3)原于最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个电子)。

(4)次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时不能超过2个)，倒数第三层电子数目不能超过32个。

3、能层与能级

由必修的知识，我们已经知道多电子原子的核外电子的能量是不同的，由内而外可以分为： 第一、二、三、四、五、六、七……能层

符号表示 K、 L、 M、 N、 O、 P、 Q……

4、构造原理

根据构造原理，只要我们知道原子序数，就可以写出几乎所有元素原子的电子排布。

1

5、电子云和原子轨道：

（1）电子运动的特点：①质量极小

②运动空间极小

③极高速运动。

（2）泡利原理和洪特规则

量子力学告诉我们：ns能级各有一个轨道，np能级各有3个轨道，nd能级各有5个轨道，nf能级各有7个轨道.而每个轨道里最多能容纳2个电子，通常称为电子对，用方向相反的箭头“↑↓”来表示。

一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相反，这个原理成为泡利原理。

当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则是洪特规则。

洪特规则的特例：对于同一个能级，当电子排布为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的。

二、原子结构与元素的性质

1、原子结构与周期表

元素在周期表中的位置由原子结构决定：原子核外电子层数决定元素所在的周期，原子的价电子总数决定元素所在的族。

周期表上的外围电子排布称为“价电子层”，S区元素价电子特征排布为ｎS1~2，价电子数等于族序数。ｄ区元素价电子排布特征为（ｎ-1）d1~10ns1~2；价电子总数等于副族序数；ds区元素特征电子排布为(n-1)d10ns1~2，价电子总数等于所在的列序数；p区元素特征电子排布为ns2np1~6；价电子总数等于主族序数。原子结构与元素在周期表中的位置是有一定的关系的。

2、元素周期律

（1）原子半径的大小取决于两个相反的因素：一是电子的能层数，另一个是核电荷数。显然电子的能层数越大，电子间的负电排斥将使原子半径增大，所以同主族元素随着原子序数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。而当电子能层相同时，核电荷数越大，核对电子的吸引力也越大，将使原子半径缩小，所以同周期元素，从左往右，原子半径逐渐减小。

（2）电离能

①递变规律

周一周期

同一族

第一电离从左往右，第一电离能呈增大的趋从上到下，第一电离能呈增大趋能

势

势。

②第一电离能越小，越易失电子，金属的活泼性就越强。因此碱金属元素的第一电离能越小，金属的活泼性就越强。

③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叫做第一电离能(用I1表示)，从一价气态基态正离子中再失去一个电子所需消耗的能量叫做第二电离能(用I2表示)，依次类推，可得到I3、I4、I5……同一种元素的逐级电离能的大小关系：I1

④Be有价电子排布为2s2，是全充满结构，比较稳定，而B的价电子排布为2s22p1，、比Be不稳定，因此失去第一个电子B比Be容易，第一电离能小。

⑤Na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十2价离子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I3比I4小很多，所以A1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。

（3）元素电负性

①金属元素越容易失电子，对键合电子的吸引能力越小，电负性越小，其金属性越强；非金属元素越容易得电子，对键合电子的吸引能力越大，电负性越大，其非金属性越强；故可以用电负性来度量金属性与非金属性的强弱。

周期表从左到右，元素的电负性逐渐变大；周期表从上到下，元素的电负性逐渐变小。电负性的大小可以作为判断元素金属性和非金属性强弱的尺度。

金属的电负性一般小于1.8，非金属的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”的电2

负性则在1.8左右，他们既有金属性又有非金属性。

②同周期元素从左往右，电负性逐渐增大，表明金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。同主族元素从上往下，电负性逐渐减小，表明元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。

③对角线规则：某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质相似，被称为对角线原则。查阅资料，比较锂和镁在空气中燃烧的产物，铍和铝的氢氧化物的酸碱性以及硼和硅的含氧酸酸性的强弱，说明对角线规则，并用这些元素的电负性解释对角线规则。

（4）同周期元素、同主族元素性质递变规律。

元素的金属性与非金属性随核电荷数递增呈现周期性变化，在同一周期中，从左到右元素的金属性递减非金属性递增。

【巩固练习】

1．居室装修用石材的放射性常用22688Ra作为标准，居里夫人（Marie Curie）因对Ra元素的研究两度获得诺贝尔奖。下列叙述中正确的是

A．

RaCl2的熔点比CaCl2高

B．Ra元素位于元素周期表中第六周期ⅡA族

C．一个22688Ra原子中含有138个中子

D．Ra(OH)2是一种两性氢氧化物

2．下列离子中，电子数大于质子数且质子数大于中子数的是（

）

A.D3O+

B.Li+

C.OD¯

D.OH¯

3．基态碳原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是（

）

A

B

C

D 4．气态中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是(

) A. 1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s23p1

B. 1s22s22p63s23p3→1s22s22p63s23p2

C. 1s22s22p63s23p4→1s22s22p63s23p3

D. 1s22s22p63s23p64s24p2→1s22s22p63s23p64s24p1

5．下列具有特殊性能的材料中，由主族元素和副族元素形成的化合物是

A.半导体材料砷化镓

B.吸氢材料镧镍合金

C.透明陶瓷材料硒化锌

D.超导材K3C60 10．X和Y属短周期元素，X原子的最外层电子数是次外层电子数的一半，Y位于X的前一周期，且最外层只有一个电子，则X和Y所形成的化合物的电子式可表示为(

) A.XY

B.XY2

C.XY3

D.X2Y3

6．下列关于砷（As）元素的叙述中，正确的是

A. 在AsCl3分子中，砷原子最外层电子数为8；

B. Na3AsO4溶液的pH大于7；

C. 砷的氢化物的化学式为AsH3，它是一种强氧化剂；

D. 砷的相对原子质量为74.92，由此可知砷原子核内有42个中子。

7．下列说法中错误的是

A.原子及其离子的核外电子层数等于该元素所在的周期数；

B.元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素；

C.除氦外的稀有气体原子的最外层电子数都是8；

D.同一元素的各种同位素的物理性质、化学性质均相同

8．1994年度诺贝尔化学奖授予为研究臭氧作出特殊贡献的化学家。Ｏ３能吸收有害紫外线，保护人类赖以生存的空间。Ｏ３分子的结构如图5，呈V型，键角116．5℃。三个原子以一个O原子为中心，与另外两网][来源:Z,xx,k.Com]3

个O原子分别构成一个非极性共价键；中间O原子提供2个电子，旁边两个O原子各提供1个电子，构成一个特殊的化学键——三个O原子均等地享有这4个电子。请回答：

图5

O3的分子结构

（1）臭氧与氧气的关系是___________。

（2）选出下列分子与Ｏ３分子的结构最相似的的是

。

A. H2O

B. CO2

C.SO2

D.BeCl2 （3）分子中某原子有1对没有跟其他原子共用的价电子叫孤对电子，那么O3分子有_____对孤对电子。

（4）O3分子是否为极性分子___________（是或否）。

（5）O3与O2间的转化是否为氧化还原反应___________（若否，请回答A小题；若是，请回答B小题）

Ａ．O3具有强氧化性，它能氧化PbS为PbSO4而O2不能，试配平：

___________PbS＋___________O3——___________PbSO4＋___________O2

Ｂ．O3在催化剂作用下生成1molO2转移电子数___________mol 9．已知元素的某种性质“X”和原子半径、金属性、非金属性等一样，也是元素的一种基本性质。下面给出13种元素的X的数值：

元素

X的数值

元素

X的数值

Al 1.5 Mg 1.2 B 2.0 Na 0.9 Be 1.5 O 3.5 C 2.5 P 2.1 Cl 2.8 S 2.5 F 4.0 Si 1.7 Li 1.0

试结合元素周期律知识完成下列问题：

(1)经验规律告诉我们：当形成化学键的两原子相应元素的X差值大于1.7时，所形成的一般为离子键；当小于1.7时，一般为共价键。试推断AlBr3中的化学键类型是

。

(2)根据上表给出的数据，简述主族元素的X的数值大小与元素的金属性或非金属性强弱之间的关系______________________________；简述第二周期元素(除惰性气体外)的X的数值大小与原子半径之间的关系____________________。

(3)请你预测Br与I元素的X数值的大小关系________。

(4)某有机化合物分子中含有S—N键，你认为该共用电子对偏向于_____原子。

10.(1)下列曲线分别表示元素的某种性质与核电荷数的关系(Z为核电荷数，Y为元素的有关性质)。把与下面元素有关的性质相符的曲线标号填入相应的空格中：

①ⅡA族元素的价电子数____________。

②第三周期元素的最高化合价__________。

－＋＋＋③F、Na、Mg2、Al3的离子半径________。

(2)元素X、Y、Z、M、N均为短周期主族元素，且原子序数依次增大。已知Y元素原子最外层电子数与核外电子总数之比为3∶4；M元素原子的最外层电子数与电子层数之－＋＋比为4∶3；N、Z、X的半径逐渐减小；化合物XN常温下为气体。

据此回答：①N的最高价氧化物对应的水化物的化学式为________

。

②化合物A、B均为由上述五种元素中的任意三种元素组成的强电解质，且两种物质水溶液的酸碱性相同，组成元素的原子数目之比为1∶1∶1，A溶液中水的电离程度比B溶液中水的电离程度小。则化合物A中的化学键类型为________

，B的化学式为_______

_。

③工业上制取单质M的化学方程式为_____________________________________。

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