原子结构教案 - 范文中心

原子结构教案

04/14

原子:进行化学反应的基本微粒.在化学反应中不可再分.分子:由原子构成,是保持物质的化学性质的最小微粒. 中子和质子由夸克所构成。一个质子由两个上夸克和一个下夸克组成;一个中子由两个下夸克和一个上夸克组成

目前已经发现夸克共有六种:上夸克,下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克和底夸克。上夸克,下夸克质量较轻, 而其余4种夸克,质量较大。

原子:核电荷数(Z )=质子数=核外电子数=原子序数

电子云:描述核外电子运动特征的图象。电子云中的小黑点:只是表示这一个 电子在此空间出现过的机率。电子云密度大的地方说明电子出现的机会多,而电子云密度小的地方说明电子出现的机会少。

电子层 划分标准:电子能量的高低及离核远近。第一层至第七层符号为: K 、L 、 M 、 N 、 O 、 P 、 Q

排步规律(一低四不超)(1)能量最低原理(2)各层最多容纳2n2 个电子;(3)最外层不超过8个(K 层2个);4)次外层不超过18个,倒数第三层不超过32个。

(2)电子亚层和电子云的形状 即使在同一电子层中的电子,能量也常有差别,它们电子云的形状也不相同。所以每一个电子层,又可以分作几个电子亚层,分别用s 、p 、d 、f 等符号来表示。第 1电子层或K 层中只包含一个亚层,即s 亚层;第2电子层或L 层中包含两个亚层,即s 和p 亚层;在M 电子层中包含有三个电子亚层,即s 、p 、d 亚层;在N 电子层中,包含着四个电子亚层,即s 、p 、d 、f 亚层。不同亚层的电子云形状也不相同,

(3)电子云的伸展方向 电子云不仅有确定的形状,而且有一定的伸展方向。s 电子云是球形对称的,在空间各个方向上伸展的程度相同。p 电子云在空间可以有三种互相垂直的伸展方向。d 电子云可以有五种伸展方向,f 电子云可以有七种伸展方向。如果把在一定电子层上,具有一定形状和伸展方向的电子云所占据的空间称为一个轨道,那么s 、p 、d 、f 四个亚层就分别有1、3、5、7个轨道。

(4)电子的自旋 电子不仅在核外空间不停地运动,而且还作自旋运动。电子自旋有两种状态,常用向上箭头“↑”和向下箭头“↓”来表示不同的自旋状态。可见电子在原子核外的运动状态是相当复杂的,必须通过它所处的电子层、电子亚层、电子云的空间伸展方向和自旋状态四个方面来描述。

在简并轨道上,电子总是尽可能分占不同的轨道,且自旋平行,使原子的总能量最低。

如:基态碳原子,

Hund 规则特例: 简并轨道全充满、半充满、或全空的状态都是能量较低的稳定状态。

当元素按照核电荷数递增的顺序排列时,电子排布(组态) 呈周期性变化, 元素性质呈现周期性变化。元素周期律

主族(A):8个,ⅠA ~ⅧA, ⅧA 族又叫0族。它们的内层电子全充满,最后一个电子填入ns 或np 亚层。价层电子数 = 族序数 = 最外层电子数

副族(B):8个,ⅠB ~ ⅧB ,均为金属元素。最后一个电子填入(n-1)d 或(n-2) f 亚层。也称过渡元素, 其中镧系和锕系又称内过渡元素。

(三) 元素的分区

s 区元素:指最后一个电子填充到 s 轨道上的元素,其价层电子组态为:n s1~2 ,位于周期表的左侧,包括ⅠA 族碱金属和ⅡA 族碱土金属,这些元素的原子易失去1个或2个电子,形成 +1价或 +2价金属离子,是活泼金属。

p 区元素:最后一个电子填充到p 轨道上的元素,其价层电子组态为:n s2 n p1~6 ,位于周期表的右侧,包括ⅢA ~ 零族元素。周期表中的非金属元素,几乎都集中于p 区,p 区元素多有可变的氧化值。

d 区元素:最后一个电子填充到d 轨道上的元素,其价层电子组态为:(n -1)d1~9 n s1~2,位于周期表的中部,包括ⅢB ~ ⅦB 和Ⅷ族元素,它们都是过渡元素,每个元素都有多种氧化值。

ds 区元素: 最后一个电子填充到 d 轨道并且达到d10状态的元素,其价层电子组态为(n -1)d10 n s1~2,包括ⅠB 和ⅡB 族元素,元素原子的次外层电子已填满,最外层电子数与s 区元素相似,故称为ds 区元素,也属于过渡元素,有多种氧化值。

f 区元素:最后一个电子填充到 f 轨道上的元素,价层电子组态一般为:(n -2) f 1~14 n s2, 包括镧系和锕系元素,这些元素最外层和次外层几乎相同,只是倒数第三层不同,所以,它们的化学性质极为相似。

元素性质的周期变化规律

(一) 有效核电荷 原子的核电荷随原子序数的增加而增加, 但有效核电荷却呈现周期性变化。

同一周期,从左到右,有效核电荷由小到大。短周期增长明显,长周期增加较慢,f 区元素几乎不增加。

(二) 原子半径 三种定义: 共价半径、 范德华半径、 金属半径。

共价半径:同种元素的两个原子以共价单键结合时,两原子核间距离的一半称为该原子的共价半径。

金属半径:在金属单质的晶体中,相邻两原子核间距离的一半称为该原子的金属半径。

两个原子间没有形成化学键,只是靠分子间的范德华力结合在一起,两原子核间距离的一半称为该原子的范德华半径 共价半径随原子序数的增加呈周期性变化规律,从左到右,主族元素的半径明显减小,过渡元素缓慢减小后略增,内过渡元素几乎不变。

(三) 元素的电负性

电离能:气态原子失去一个电子,变成一个气态正一价离子所需吸收的最低能量,叫第一电离能。

随着原子失去电子的增多,所形成的阳离子的正电荷越来越多,对电子的吸引力增强,使电子很难失去。因此,同一元素的各级电离能依次增大。通常所说的电离能是指第一电离能

电子亲和能:一个气态的基态的原子与一个电子结合形成一个气态的负一价离子所放出的能量,叫第一电子亲和能。 电负性:原子在分子中吸引电子能力的相对大小。

元素的电负性也呈周期性变化。同周期,从左到右电负性渐增,同主族,从上到下,电负性渐减。

1、已知X ,Y 原子的核电荷数分别为a 和b ,Xm+和Yn-的核外电子排布相同,下列正确的是:

A a=b+m+n B a=b-m+n C a=b+m-n D a=b-n-m

4.x 、y 为两种元素的原子,x 的阴离子与y 的阳离子具有相同的电子层结构,由此可知 B

A .x 的原子半径大于y 的原子半径。 B .x 的电负性大于y 的电负性

C .x 阴离子的半径小于y 阳离子的半径 D .x 的第一电离能小于y 的第一电离能

5.某元素的原子最外电子层排布是5s 25p 1, 该元素或其化合物不可能具有的性质是 D

A .该元素单质是导体 B .该元素单质在一定条件下能与盐酸反应

C .该元素的氧化物的水合物显碱性 D .该元素的最高化合价呈+5价

21.X 原子在第二电子层上只有一个空轨道,则X 是;其轨道表示式为;

R 原子的3p 轨道上只有一个未成对电子,则R 原子可能是 、 ;

Y 原子的核电荷数为33,其外围电子排布是 ,其在元素周期表中的位置是 ,是属于 区的元素。

22.已知元素X 、Y 的核电荷数小于31,且能形成XY 2型的化合物。回答下列问题:

(1)若X 、Y 均为非金属元素,写出你所知道的XY 2的化学式_____、______、_____、______等。

(2)若X 原子的外围电子层排布为3d 104s 2,Y 可能是____________元素或 ___________元素(写元素符号) 。

(3)若Y 的阴离子与Ar 有相同的电子层结构,则X 的原子外围电子层排布构型有:

__________、____________、_______、 ________、___________、_____________。

2321.C ,略;Al ,Cl ;As 4S4P ,第四周期ⅤA ,P 区。

22.(1)CO 2 SO 2 SiO 2 CS 2 (2)F、Cl (3)1s 2 2s 2 3s 2 4s 2 3d 64s 2 3d 94s 2 3d 104s 2

27. 按照下列元素基态原子的电子排布特征判断元素,并回答问题。

A 的原子中只有一个能层且只含1 个电子;B 的原子3p 轨道上得到1个电子后不能再容纳外来电子;C 的原子

的2p 轨道上有1个电子的自旋方向与其它电子的自旋方向相反;D 的原子第三能层上有8个电子,第四能层上只有1个电子;E 原子的外围电子排布为3s 23p 6。

(1)写出由A 、B 、C 、D 中的三种元素组成的化合物的化学式(至少写出5个): ;

(2)写出用上述元素组成的物质制得A 的单质的化学方程式(至少写出2个) ;

(3)检验某溶液中是否含有D +的离子,可通过______________反应来实现;

— 检验某溶液中是否含有B 的离子,通常所用的试是_________和_______。

(4)写出E 的元素符号___________,要证明太阳上是否含有E 元素,可采用的方法是______________________。

27.(1)KOH 、KClO 、KClO 3、HClO 、HClO 3等(2)2H 2O 2H 2↑+O2↑ 2K+2H2O==2KOH+H2↑

(3)焰色 AgNO 3、稀HNO 3 (4)Ar 对太阳光进行光谱分析

25、(2005年全国)右表为元素周期表前四周期的一部分,下列有关R 、W 、X 、Y 、Z 五种元素的叙述中,正确的是 D

A 常压下五种元素的单质中Z 单质的沸点最高 B Y、Z 的阴离子电子层结构都与R 原子的相同

C W的氢化物沸点比X 的氢化物的沸点高 D Y元素的非金属性比W 元素的非金属性强

19.(2008年宁夏)[化学——选修物质结构与性质](15分)

X 、Y 、Z 、Q 、E 五种元素中,X 原子核外的M 层中只有两对成对电子,Y 原子核外的L 层电子数

是K 层的两倍,Z 是地壳内含量(质量分数)最高的元素,Q 的核电荷数是X 与Z 的核电荷数之和,E 在元素周期表的各元素中电负性最大。请回答下列问题:

(1)X、Y 的元素符号依次为 、 ;

(2)XZ2与YZ 2分子的立体结构分别是 和 ,相同条件下两者在水中的溶解度较大的是 (写分子式),理由是 ;

(3)Q的元素符号是,在形成化合物时它的最高化合价为 ; (4)用氢键表示式写出E 的氢化物溶液中存在的所有氢键 。

19. [化学——选修物质结构与性质](15分)(1)S C

(2)V 形 直线形 SO2 因为CO2是非极性分子,SO2和H2O 都是极性分子,根据“相似相溶”原理,SO2在

H2O

中的溶解度较大(3)Cr 四 1s22s22p63s23p63d54s1 +6 (4)F-H „F F-H„O O-H „F O-H „O

1.一个电子排布为1s22s22p63s23p1的元素最可能的价态是( )

A +1 B +2 C +3 D -1

2.下列各原子或离子的电子排布式错误的是( )

A Al 1s22s22p63s23p1 B O2- 1s22s22p6 C Na+ 1s22s22p6 D Si 1s22s22p2

3.下列表达方式错误的是( )

Si 原子

A 甲烷的电子式

B 氟化钠的电子式

12

6C O 原子 C 硫离子的核外电子排布式 1s22s22p63s23p4 D 碳-12原子

4.Pb2+离子的价电子结构是( )

A 5S2 B 6S26P2 C 5S25P2 D 5S25P25d106S2

7. 右表为元素周期表前四周期的一部分,下列有关R 、W 、X 、Y 、Z

五种元素的叙述中,正确的是 D

A W 、Y 、Z 元素的氢化物稳定性逐渐减弱 B. Z元素的最高氧化物对应的水化物的酸性最强

C. Y元素的氢化物沸点比与其同族且原子序数小的元素的氢化物的沸点高

D X 元素的非金属性比W 元素的非金属性强

11. 下列各组原子,彼此性质一定相似的是 D

A.1s2与2s2的元素 B.M 层上有两个电子与N 层上有两个电子的元素

C.2p 上有一个未成对电子与3p 上有一个未成对电子的元素

D.L 层上有一个空轨道和M 层的p 轨道上有一个空轨道的元素

15. (10分)下表是元素周期表的一部分,表中所列字母分别代表某一化学元素。

(1)上表所列元素中,原子最外层只有2个电子的短周期元素是(填元素符号) ;

元素j 的最高氧化物的化学式为 ,元素i 最高氧化物的水化物的化学式为 。

(2)已知与f 在同一周期的元素R 位于第p 主族,则R 的原子序数为(用p 的代数式表示) ,R 能形成气态氢化物,其氢化物的化学式为 。

(3)根据构造原理,写出m 原子的外围电子排布式_____________________。

16.(14分)有A 、B 、C 、D 、E 5种元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于20。其中C 、E 是金属元素;A 和E 属同一族,它们原子的最外层电子排布为ns1。B 和D 也属同一族,它们原子最外层的p 能级电子数是s 能级电子数的两倍,C 原子最外层上电子数等于D 原子最外层上电子数的一半。请回答下列问题:

(1)A 是________,B 是________,C 是________,D 是________,E 是_________。

(2)C 、D 、E 四种元素的简单离子按半径由小到大的顺序为(用离子符号表示)_____________________。

(3)元素B 与D 的电负性的大小关系是___________,C 与E 的第一电离能的大小关系是

___________。(填﹥、﹤、﹦,用元素符号表示)

(4)用轨道表示式表示D 元素原子的价电子构型____________________。

(5)写出A 和B 按原子个数比1 : 1形成的化合物的电子式 。

(6)用电子式表示D 和E 形成离子化合物的形成过程 。

15. (1)元素是(填元素符号) He 、Mg ;元素j 的最高氧化物的化学式为 Cl2O7 ,元素i 最高氧化物的水化物的化学式为 H3PO4或 HPO3 。(2)R 的原子序数为(用p 的代数式表示)10+p,R 氢化物的化学式为 H8-pR 或RH8-p 。

(3)m 原子的外围电子排布式 4s24p5 。

16. (1)A 是H ,B 是O ,C 是Al ,D 是S ,E 是K 。 (2)简单离子按半径由小到大的顺序为Al3+ <K+ <S2—。

(3)B 与D 的电负性的大小关系是_ O>S __,C 与E 的第一电离能的大小是_ Al>K _。(填﹥、﹤、﹦,用元素符号表

3s

示) (4)用轨道表示式表示D 元素原子的价电子构型。3p

(5)写出A 和B 按原子个数比1 : 1形成的化合物的电子式 H2O2电子式(略) 。

(6)用电子式表示D 和E 形成离子化合物的形成过程 K2S 形成过程(略) 。


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