化学人教版选修3学案:第一章 原子结构与性质 本章知识整合 Word版含解析

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化学人教版选修3学案:第一章 原子结构与性质 本章知识整合 Word版含解析

www.ks5u.com 本章知识整合 ‎[本章知识体系]‎ ‎ [专题归纳拓展]‎ 一、易混概念的比较 原子结构与性质中,相似概念可以采用比较法学习,在比较中找差异,通过概念之间的差异加深理解,抓住本质,避免应用时出现错误。重点抓住下列概念辨析与比较:‎ ‎1.电子层、次外层、最外层、最内层、内层 在推断题中经常出现与层数有关的概念,理解这些概念是正确推断的关键。为了研究方便,人们形象地把原子核外电子运动看成分层运动,在原子结构示意图中,按能量高低将电子运动分为K、L、M、N、O、P、Q……统称为电子层。‎ 一个原子在基态时,电子所占据的电子层数等于该元素在周期表中所在的周期数。倒数第一层,称为最外层;从外向内,倒数第二层称为次外层;最内层就是第一层(K层),内层是除最外层外剩下的电子层的统称。以基态铁原子结构示意图为例:Fe。‎ 铁原子共有4个电子层,最外层(N层)只有2个电子,次外层(M层)有14个电子,最内层(K层)有2个电子,内层共24个电子。‎ ‎2.基态、激发态 基态指原子处于稳定状态,能量最低。基态的原子核外电子排布遵循泡利原理、洪特规则、能量最低原理。激发态指原子接受能量,外围电子向较高能级跃迁。例如,碱金属原子的焰色反应,就是灼烧时,原子最外层电子向较高能级跃迁,冷却时又回到基态,在此过程中,“能量”以光能等形式释放。‎ ‎3.价电子、最外层电子 价电子指原子参加化学反应时形成化合价的电子,称为价态电子;最外层电子指电子层数最高的电子,对于主族元素,最外层电子数等于价电子数;对于副族元素,部分能量高的次外层电子参与成键,即次外层部分电子与最外层电子统称为价电子。‎ ‎4.能层、能级、轨道 同一电子层称为同一能层,同一能层中能级能量有差异,同一能级中有多个轨道,其能量相同。例如,镍(Ni)原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2,其中1、2、3、4称为能层,2s、2p表明第2能层上有2个能级,即镍原子基态核外电子排布有4个能层,7个能级(1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s)。轨道:s、p、d、f所含轨道数分别为1、3、5、7,即1s、2s、3s、4s能级的能量不同,但是轨道数相同。电子进入能级的顺序是(按能量高低排序)1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<7s<5f<6d……在推断题中,根据能级电子排布情况推断元素的原子序数,例如,某基态的M3+核外电子排布式中3d能级半充满,推断该元素:M失去3个电子后得到离子M3+‎ 的电子排布式中,3d半充满,表明能量低的轨道已排满,即M3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,M原子的质子数为26,M为铁。‎ ‎【例1】 在基态多电子原子中,关于核外电子能量的叙述错误的是(  )‎ A.最易失去的电子能量最高 B.电离能最小的电子能量最高 C.p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量 D.在离核最近区域内运动的电子能量最低 ‎【解析】 核外电子分层排布,电子总是尽可能地排布在能量最低的电子层里,离原子核越近,能量越低,离原子核越远,能量越高,因此A、B、D正确;在同一能层中,p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量,但在不同能层中s轨道电子能量也可能高于p轨道电子能量,如E[(n+1)s]>E(np)。‎ ‎【答案】 C 二、元素推断题的一般解题方法 一般的推断题在解题时最关键的是寻找突破口,当然,寻找突破口就需要有相应的基础知识。在寻找到突破口后再遵循一定的思路进行推导。‎ ‎1.了解一般思路 有关原子结构的元素推断题,主要是根据原子结构、元素周期表、元素周期律的知识及相关已知条件,推算原子序数、判断元素在周期表中的位置等,然后再根据“位”“构”“性”之间的关系得到其他相关结论。‎ ‎2.原子结构、元素性质及元素在周期表中的位置之间的关系 上述内容可表述为:‎ 说明:(1)原子结构与元素周期表(0族元素除外):‎ ‎①核外电子层数=周期数。‎ ‎②主族元素的最外层电子数=价电子数=主族序数=最高正价(个别例外)。‎ ‎③质子数=原子序数=核外电子数=核电荷数。‎ ‎④负价绝对值=8-主族序数(限ⅣA~ⅦA族)。‎ ‎(2)同主族从上到下:电子层数越大→原子半径越大→‎ 原子核对核外电子的吸引力越小→失电子能力增强,得电子能力减弱,金属性增强,非金属性减弱。‎ ‎(3)同周期从左到右:电子层数相同,核电荷数增大→原子半径减小→原子核对核外电子的吸引力增强→失电子能力减弱,得电子能力增强→元素的金属性减弱,非金属性增强。‎ ‎3.准备基础知识 ‎①原子结构的相关知识:电子排布遵循能量最低原理、泡利原理、洪特规则,电子排布式、电子排布图的表达方式等。‎ ‎②元素周期表的相关知识:元素周期表中元素的分区、金属与非金属分界线、对角线规则等。‎ ‎③元素周期律的相关知识:原子半径的比较方法,元素第一电离能、电负性的变化规律及其与金属性、非金属性强弱之间的关系等。‎ ‎4.寻找解题突破口 在推断题的题干中往往隐含着一些有用的信息。其中,结构特征、性质特征、反应现象及特征数据等信息都是解推断题的突破口。这些突破口有些是显而易见的,有些则可能是隐蔽的,在解题时只有以此为依据,展开分析讨论,才能够顺利得出结论。‎ ‎5.代入检验论证 在一些背景复杂的元素推断题的求解过程中,得到的可能是许多可能的情况,同学们可以将这些可能的情况一一代入原题,与题中的逻辑关系对照,若结论与原题条件相符,则结论正确;反之,则结论不正确。‎ ‎【例2】 W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素,其原子半径随原子序数变化如图所示。已知W的一种核素的质量数为18,中子数为10;X和Ne原子的核外电子数相差1;Y的单质是一种常见的半导体材料;Z的电负性在同周期主族元素中最大。‎ ‎(1)X位于元素周期表中第________周期第________族;W的基态原子核外有________个未成对电子。‎ ‎(2)Y与Z形成的化合物和足量水反应,生成一种弱酸和一种强酸,该反应的化学方程式是________。‎ ‎(3)在25 ℃、101 kPa下,已知Y的气态氢化物在氧气中完全燃烧后恢复至原状态,平均每转移1 mol 电子放热190.0 kJ,该反应的热化学方程式是________。‎ ‎【解析】 W的质子数Z=A-N=18-10=8,则W为氧;X和Ne的核外电子数相差1,且图中X的原子半径大于W,则X为钠;Y的单质是一种常见的半导体材料,则Y为硅;Z的原子序数大于Y,且在同周期主族元素中电负性最大,则Z为氯。‎ ‎(1)Na在元素周期表中位于第三周期第ⅠA族。O的基态原子的轨道表示式为,故有2个未成对电子。‎ ‎(2)SiCl4与H2O反应的化学方程式为SiCl4+3H2O===H2SiO3↓+4HCl。‎ ‎(3)1 mol SiH4与足量O2反应,转移8 mol 电子,该反应的热化学方程式为SiH4(g)+2O2(g)===SiO2(s)+2H2O(l)‎ ΔH=-1 520.0 kJ·mol-1。‎ ‎【答案】 (1)三 ⅠA 2‎ ‎(2)SiCl4+3H2O===H2SiO3↓+4HCl ‎(3)SiH4(g)+2O2(g)===SiO2(s)+2H2O(l)‎ ΔH=-1 520.0 kJ·mol-1‎
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