新教材2022届新高考化学人教版一轮课件：11.1 原子结构与性质

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[考试要求] 1．能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。 2.能多角度、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。 3.能发现和提出有探究价值的原子结构及性质的问题，如核外电子排布、元素第一电离能的特殊性等，面对异常现象敢于提出自己的见解。
1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______________________表示相应的第一、二、三、四、五、六、七……能层，能量依次升高。(2)能级同一能层的电子的____也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用________等表示，同一能层里，各能级的能量按___________的顺序升高，即______________________。
K、L、M、N、O、P、Q……　
E(s)＜E(p)＜E(d)＜E(f)
2．原子轨道(1)原子轨道：表示电子在原子核外的一个空间运动状态。电子云轮廓图给出了电子在________________的区域。(2)能量关系①相同能层上原子轨道能量的高低：____________。②形状相同的原子轨道能量的高低：____________。③同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等，如npx、npy、npz轨道的能量相等。
ns＜np＜nd＜nf
1s＜2s＜3s＜4s…
3．基态原子的核外电子排布原理(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。下图为构造原理示意图，即基态原子核外电子原子轨道排布顺序图：
(2)泡利原理每个原子轨道里最多只能容纳____个电子，且自旋状态____。如2s轨道上的电子排布为 ，不能表示为 。(3)洪特规则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________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____(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
4．基态、激发态及光谱示意图 (1)基态原子：处于________的原子。(2)激发态原子：当基态原子的电子吸收能量后，电子会________到较高能级，变成激发态原子。(3)原子光谱：不同元素的原子发生________时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称________光谱。
[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)钠元素的基态原子的电子排布式为1s22s22p62d1(　　)(5)磷元素基态原子的电子排布图为 (　　)
(6)电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了能量最低原则(　　)(7)1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布(　　)(8)铁元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6(　　)(9)Cr的基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d44s2(　　)(10)基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)＜E(2s)＜E(2px)＜E(2py)＜E(2pz)(　　)(11)某些金属及它们的化合物在灼烧时会产生特殊的颜色，是由于电子跃迁时能量以光的形式释放出来(　　)
[提醒](1)原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特规则、泡利原理，若违背其一，则电子能量不处于最低状态(2)半充满、全充满状态的原子结构稳定如ns2、np3、np6；nd5、nd10Cr：3d54s1　Mn：3d54s2　Cu：3d104s1　Zn：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(4)基态原子失电子的顺序以Fe为例，Fe Fe2＋ Fe3＋
2对点速练 练点一　原子核外电子排布规律及表示方法1．写出下列原子或离子的①电子排布式、②价电子排布图、③电子占的原子轨道数、④未成对电子数。(1)N：①___________②___________③__________④___________。(2)Cl：①____________②___________③________④_________。(3)Fe2＋：①_______________②__________③______④___。(4)Cu：①_________________②____________③_____④___。(5)Se：①____________________②_____________③____④____。(6)Br－：①__________________②______________③____④____。
1s22s22p63s23p5
1s22s22p63s23p63d6
1s22s22p63s23p63d104s1
1s22s22p63s23p63d104s24p4
1s22s22p63s23p63d104s24p6
2．下列电子排布式或轨道表示式正确的是(　　)①C原子的轨道表示式： ②Cr原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d44s2③O原子的轨道表示式： ④Br原子的外围电子排布式：3d104s24p5⑤B原子的轨道表示式： A．①②③　　　　　　　B．②③④C．①②④⑤ D．只有③ 
解析：①违背了能量最低原理，电子优先填满能量低的轨道；②违背了洪特规则的特例；④Br原子的最外层电子为第四能层的7个电子，不包括3d能级上的电子，错误；⑤每个原子轨道里只能容纳两个自旋方向相反的电子，违背了泡利不相容原理。
反思归纳在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：
练点二　核外电子排布中的能量变化3．气态电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→1s22s22p63s23p1B．1s22s22p63s23p3→1s22s22p63s23p2C．1s22s22p63s23p4→1s22s22p63s23p3D．1s22s22p63s23p63d104s24p2→1s22s22p63s23p63d104s24p1
解析：np3处于半充满状态，结构稳定，失去一个电子吸收的能量多。
4．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)。
解析：基态Li原子能量最低，而电子排布图中D项所示状态为基态。处于激发态的电子数越多，原子能量越高，A项中只有1个1s电子跃迁到2s轨道；B项中1s轨道中的两个电子一个跃迁到2s轨道，另一个跃迁到2p轨道；C项图中1s轨道的两个电子都跃迁到2p轨道，故C项表示的原子能量最高。
方法总结核外电子排布的五种表示方法
(1)结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各层上的电子数。(2)电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数，但不能表示原子核的情况，也不能表示各个电子的运动状态。(3)电子排布图：能反应各轨道的能量的高低，各轨道上的电子分布情况及自旋方向。(4)价电子排布式：如Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，价电子排布式为3d64s2。价电子排布式能反映基态原子的能层数和参与成键的电子数以及最外层电子数。
考点二原子结构与元素性质
1知识梳理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)
(2)每族元素的电子排布特点①主族②0族：He：1s2；其他ns2np6。③过渡元素(副族和第Ⅷ族)：(n－1)d1～10ns1～2。
(3)元素周期表的分区a．根据核外电子排布分区
b．各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点
2.元素性质的规律性变化(1)电离能①含义第一电离能：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______，符号____，单位________。②规律a．同周期：第一种元素的第一电离能____，最后一种元素的第一电离能____，总体呈现从左至右逐渐____的变化趋势。b．同族元素：从上至下第一电离能逐渐____。c．同种原子：逐级电离能越来越______(即I1____I2____I3…)。
(2)电负性①含义：不同元素的原子在化合物中____________能力的标度。元素的电负性越大，表示其原子在化合物中____________的能力越____。②标准：以最活泼的非金属氟的电负性为____和锂的电负性为1.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体元素未计)。③变化规律a．金属元素的电负性一般________，非金属元素的电负性一般________，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，它们既有金属又有非金属性。b．在元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐____，同主族从上至下，元素的电负性逐渐____。
[思考]按要求回答下列问题(1)第三周期所有元素的第一电离能(I1)大小顺序为______________________(用元素符号表示)。(2)Na的逐级电离能中有________次突跃。分别是哪级电离能发生突跃？________、________。(3)F、Cl、Br、I的第一电离能由大到小的顺序为________________，电负性由大到小的顺序为________________。
Na②>①D．第一电离能：③>②>①
解析：根据核外电子排布可知①是S，②是P，③是F。F无最高正价，A错误；同周期自左向右原子半径逐渐减小，同主族自上而下原子半径逐渐增大，则原子半径：②>①>③，B错误；非金属性越强，电负性越大，则电负性：③>①>②，C错误；非金属性越强，第一电离能越大，但P的3p轨道电子处于半充满状态，稳定性强，第一电离能强于S，则第一电离能：③>②>①，D正确。
4．回答下列问题：(1)已知铁是26号元素，写出Fe的价层电子排布式________；在元素周期表中，该元素在________区(填“s”“p”“d”“f”或“ds”)。(2)写出与N同主族的As的基态原子的核外电子排布式：__________________________。从原子结构的角度分析B、N和O的第一电离能由大到小的顺序为________。(3)写出Fe2＋的核外电子排布式：____________________。(4)Zn2＋的核外电子排布式为____________________。
解析：B、N、O元素同周期，在第一电离能逐渐增大的趋势中出现了I1(N)>I1(O)的曲折。
1s22s22p63s23p63d104s24p3
1s22s22p63s23p63d10
练点二　原子结构与元素性质综合应用5．根据信息回答下列问题：A．第一电离能I1是指气态原子X(g)处于基态时，失去一个电子成为气态阳离子X＋(g)所需的最低能量。下图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。
B．不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数值表示，该数值称为电负性。一般认为：如果两个成键原子间的电负性差值小于1.7，原子之间通常形成离子键，如果两个成键原子间的电负性差值小于1.7，通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值。
(1)认真分析信息A图中同周期元素第一电离能的变化规律，推断第三周期Na～Ar这几种元素中，Al的第一电离能的大小范围为________WC．简单离子的半径：W>X>Y>ZD．氢化物水溶液的酸性：Y>W
解析：根据Z与X可形成淡黄色化合物Z2X2，即该化合物为Na2O2，结合原子序数关系可知，X为O元素，Z为Na元素；基态O原子核外有8个电子，是最高能级2p上排布的电子数的2倍；由原子序数关系可知Y为F元素，则与其同主族的W为Cl元素。根据第一电离能递变规律，可知其相对大小顺序为：F>O>Cl>Na，A项错误；根据非金属性：F >O>Cl，可知简单离子的还原性：Cl－>O2－>F－，B项错误；根据离子半径的变化规律，可知简单离子半径：Cl－>O2－>F－>Na＋，C项正确；氢化物水溶液的酸性：HF< HCl，D项错误。
2．[2020·天津卷，8]短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。用表中信息判断下列说法正确的是(　　)A．元素电负性：ZO，故第一电离能较大的为O。Mn原子的价电子排布式为3d54s2，根据洪特规则，有5个未成对电子，而O原子的价电子排布式为2s22p4，仅有2个未成对电子，故基态原子核外未成对电子数较多的是Mn。