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原子结构与元素的性质

 

一周强化

一、一周知识概述

1、核外电子排布与元素周期表

(1)核外电子排布

  核外电子排布和周期表的关系:周期表有7个横行,表示7个周期;18个纵行。从左到右,各主、副族元素的排列顺序已在元素的分区示意图中反映出来。通常把周期表的各副族元素和第Ⅷ族元素叫过渡元素。除零族外,周期表共有三大部分:主族元素,在表中左右两端。过渡元素,在表的中部。镧系、锕系在表的底部。

  说明:①元素的电子层数=能级组中最高主量子数=周期数

  主族元素原子的价层电子数=该元素在周期表中的族数

  ②当已知元素在周期表中的位置,可以推出它的原子序数或确定其核外电子排布,这种方法须熟练掌握。

(2)元素周期表的结构

  

2、电离能及其变化规律

(1)电离能

  气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量叫做电离能。常用符号I表示,单位为kJ·mol-1

(2)电离能的变化规律

  ①同一元素I1<I2<I3……

  ②同一族元素:随原子序数的增大,电子层数也相应增多,核电荷数和原子半径都在增加,原子半径增大起主要作用,所以同一族内,I随核电荷数增大而减小。

  ③同一周期:从左到右电离能变化的总趋势是增大的,但受外电子层结构的影响有曲折起伏。

3、元素的电负性及其变化规律

(1)电负性

  衡量原子在分子中吸引成键电子的能力。并指定氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为定量标度,再应用键能数据,对比求出其他元素的电负性,因此电负性是相对比值。

(2)电负性的变化规律

  ①同一周期从左到右,电负性递增。

  ②同一主族,从上到下,电负性递减。

  ③副族元素的电负性没有明显的变化规律。

  说明:①应用元素电负性一般只能定性说明问题:元素的电负性大,表示该元素的非金属性越强,金属性越弱;元素的电负性小,表示该元素的非金属性越弱,金属性越强。

  ②同一元素的不同氧化态有不同的电负性值。

  ③特定组合的基团有特定的电负性值。

二、重难点知识讲解

1、元素在周期表中的位置,原子核外电子排布及元素性质三者之间有什么关系?

  答:三者之间的关系如下表所示:

比较项目

同周期:从左到右

同主族:从上到下

核电荷数

逐渐增多

逐渐增多

电子层结构

电子层数相同,最外层电子数递增

电子层数递增,最外层电子数相同

原子核最对外层电子的吸引力

逐渐增强

逐渐减弱

主要化合价

最高正价+1→+7

非金属负价-4→-1

最高正价等于族序数(F、O除外)

元素性质

金属性逐渐减弱

非金属性逐渐增强

金属性逐渐增强

非金属性逐渐减弱

最高价氧化物对应水化物的酸碱性

酸性增强

碱性减弱

酸性一般减弱

碱性增强

非金属气态氢化物的形成和热稳定性

气态氢化物形成由难到易,稳定性逐渐增强

气态氢化物形成由易到难,稳定性逐渐减弱

元素第一电离能

逐渐增大

逐渐减小

元素的电负性数值

逐渐增大

逐渐减小

2、稀有气体元素、非金属元素、过渡金属元素(副族和Ⅷ族)原子的外围电子排布有什么特点?

  答:稀有气体元素的外围电子排布:各轨道均全满。非金属元素的外围电子排布:除氢外s轨道全满,p轨道未满。过渡金属元素中,ⅢB到Ⅷ族,最外层的ns的电子数为2个,次外层(n-1)d轨道上电子数在l~8之间。IB和ⅡB的电子构型在(n-1)d10ns1和(n—1)d10ns2

3、各分区元素原子的最外层电子排布是怎样的?它们可能具有哪些化学性质?

  答:s区元素:价电子排布为ns1~2除氢、氦外,其他元素均为活泼金属元素。

  p区元素:价电子排布为:ns2np1~6随着最外层电子数目的增加,原子失去电子变得越来越困难,得到电子变得越来越容易。

  d区元素:该区元素原子的价电子排布为(n-1)d1~9ns1~2。一般地,最外层电子数皆为1~2个,元素原子的核外电子排布的差别主要在(n-1)d的d轨道上。由于d轨道都未充满电子,因此d轨道可以不同程度地参与化学键的形成。

  ds区元素:包括IB族、IIB族元素,它们原子的(n-1)d轨道为充满电子的轨道,价电子排布为(n-1)d10ns1~2

  f区元素:包括镧系元素和锕系元素,它们原子的价电子排布为(n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2,电子进入(n-2)f原子轨道中。由于最外层的电子基本相同,(n-1)d的电子数也基本相同,因此镧系元素的化学性质非常相近,锕系元素的化学性质也非常相近。

三、例题解析

例1、下列关于稀有气体的叙述不正确的是( )

A.各原子轨道电子均已填满

B.其原子与同周期I A、ⅡA族阳离子具有相同的核外电子排布

C.化学性质非常不活泼

D.同周期中第一电离能最大

  解析:稀有气体各轨道均已填满,达到稳定结构,因此A的叙述正确。稀有气体元素原子的核外电子排布和同周期、VA、ⅥA、ⅦA族阴离子(得电子达饱和)的电子排布相同,还和下一周期I A、ⅡA族阳离子(失去最外层电子)的电子排布相同,因此B的叙述不正确。

  答案:B

  点评:同周期中,元素的第一电离能金属最小,稀有气体最大。

例2、下列叙述中正确的是( )

A.同周期元素中,ⅦA族元素的原子半径最大

B.ⅥA族元素的原子,其半径越大,越容易得到电子

C.室温时,零族元素的单质都是气体

D.同一周期中,碱金属元素的第一电离能最小

  答案:CD

  解析:本题考查元素周期表中,同周期主族元素性质的一些递变规律。A项错,在同周期元素中ⅦA族元素的原子半径最小。B项不正确,因为在同主族元素中,原子半径越大越难得电子。C项正确。D项正确,同周期中,碱金属元素的第一电离能最小。

例3、下列说法中正确的是( )

A.第三周期所含的元素中钠的第一电离能最小

B.铝的第一电离能比镁的第一电离能大

C.在所有元素中,氟的第一电离能最大

D.钾的第一电离能比镁的第一电离能大

答案:A

  解析:同周期中碱金属元素的第一电离能最小,稀有气体最大,故A正确,C不正确。由于Mg为3s2,而Al为3s23p1,故铝的第一电离能小于Mg的。D中钾比镁更易失电子,钾的第一电离能小于镁的,D不正确。

例4、一般认为,如果两个成键元素间的电负性差值大于1.7,它们之间通常形成离子键;如果两个成键元素间的电负性差值小于1.7,它们之间通常形成共价键。请查阅下列化合物中元素的电负性数值,判断它们哪些是共价化合物。

(1)NaF (2)AlCl3 (3)NO (4)MgO (5)BeCl2 (6)CO2

共价化合物____________________________________________________。

离子化合物____________________________________________________。

元素

Al

B

Be

C

Cl

F

Li

Mg

N

Na

O

P

S

Si

电负性

1.5

2.0

1.5

2.5

3.0

4.0

1.0

1.2

3.0

0.9

3.5

2.1

2.5

1.8

  解析:NaF、MgO电负性差值为3.1、2.3,均大于1.7,为离子化合物。而AlCl3、NO、BeCl2、CO2的电负性差值分别为1.5、0.5、1.5、1.0,均小于1.7为共价化合物。

  答案:

  共价化合物:(2)、(3)、(5)、(6)

  离子化合物:(1) 、 (4)

  点评:元素的电负性是反映元素原子吸引电子能力的物理量,也是衡量金属性、非金属性强弱的尺度。

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