(新人教版)高中化学选修3物质结构与性质全册教案与学案

由天下分享时间：2024/12/18 15:49:04 加入收藏我要投稿点赞

高中化学选修3 《物质结构与性质》导学案

第一章原子结构与性质

一、本章学习目标

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。

复习总结必修中学习的原子核外电子排布规律：

(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2n2 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。

说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。例如；当M层是最外层时，最多可排8个电子；当M层不是最外层时，

最多可排18个电子一、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…… 能量由低到高

例如：钠原子有11个电子，分布在三个不同的能层上，第一层2个电子，第二层8个电子，第三层1个电子。由于原子中的电子是处在原子核的引力场中，电子总是尽可能先从内层排起，当一层充满后再填充下一层。理论研究证明，原子核外每一层所能容纳的最多电子数如下：能层一二三四五六七…… 符号 K L M N O P Q…… 最多电子数 28 183250…… 即每层所容纳的最多电子数是：2n2(n：能层的序数) ，但是同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级(S、P、d、F)，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。各能层上的能级是不一样的。能级的符号和所能容纳的最多电子数如下：能层K LMN O……

能级 1s 2s 2p3s 3p 3d4s 4p 4d 4f …… 最多电子数2 26 2610 26 10 14 …… 各能层电子数2 8183250……

（1）每个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf…… （2）任一能层，能级数=能层序数

（3） s、p、d、f……可容纳的电子数依次是1、3、5、7……的两倍二、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。即电子所排的能级顺序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s…… 元素原子的电子排布：（1—36号）氢 H 1s1

……

钠 Na 1s22s22p63s1 ……

钾 K1s22s22p63s23p64s1【Ar】4s1 ……

有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有一个电子的偏差，如：铬 24Cr[Ar]3d54s1铜29Cu[Ar]3d104s1 [课堂练习]

1、写出17Cl（氯）、21Sc(钪)、35Br（溴）的电子排布氯：钪：溴：

根据构造原理只要我们知道原子序数，就可以写出元素原子的电子排布，这样的电子排布是基态原子的。三、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。

因此，电子运动来能用牛顿运动定律来描述，只能用统计的观点来描述。我们不可能像描述宏观运动物体那样，确定一定状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间如何，而只能确定它在原子核外各处出现的概率。

概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图成为原子轨道。

S的原子轨道是球形的，能层序数越大，原子轨道的半径越大。

P的原子轨道是纺锤形的，每个P能级有3个轨道，它们互相垂直，分别以Px、Py、Pz为符号。P原子轨道的平均半径也随能层序数增大而

(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。

〖练习〗写出5、6、7、8、9号元素核外电子排布轨道式。

〖思考〗写出24号、29号元素的电子排布式，价电子排布轨道式，阅读周期表，比较有什么不同，为什么？从元素周期表中查出铜、银、金的外围电子层排布。它们是否符合构造原理?

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。

四．能量最低原理、基态、激发态、光谱

原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。处于最低能量的原子叫做基态原子。当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量。光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一。

不同元素的原子发生跃迁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，总称原子光谱。许多元素是通过原子光谱发现的。在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。

〖阅读分析〗分析教材p8发射光谱图和吸收光谱图，认识两种光谱的特点。

强化练习

1.A、B、X、Y、Z是元素周期表前四周期中的常见元素，原子序数依次增大。A元素可形成自然界硬度最大的单质;B与A同周期，核外有三个未成对电子；X原子的第一电离能至第四电离能分别是:I1 =578kJ/mol，I2= 1817kJ/mol， I3= 2745kJ/mol，I4 =11575kJ/mol；常温常压下，Y单质是固体，其氧化物是形成酸雨的主要物质；Z的一种同位素的质量数为63，中子数为34。请回答下列问题。

(1)AY2是一种常用的溶剂，是 (填极性分子或非极性分子)，分子中存在_________个σ键。

(2)X与NaOH溶液反应的离子方程式为___________。超高导热绝缘耐高温纳米XB在绝缘材料中应用广泛，晶体与金刚石类似，属于___________晶体.B的最简单氢化物容易液化,理由是___________。

(3)X、氧、B元素的电负性由大到小顺序为___________________(用元素符号作答)。

(4)Z的基态原子核外电子排布式为_____________。元素Z与人体分泌物中的盐酸以及空气反应可生成超氧酸:Z十HCl十O2 = ZCI十HO2， HO2(超氧酸)不仅是一种弱酸而且也是一种自由基，具有极高的活性。下列说法或表示不正确的是_______(填序号)。 ①氧化剂是O2 ②HO2在碱中不能稳定存在 ③氧化产物是HO2, ④1 molZ参加反应有1 mol电子发生转移

(5)已知Z的晶胞结构如下图所示，又知Z的密度为9.00g/cm3，则晶胞边长为______ ；ZYO4常作电镀液，其中YO42-的空间构型是____________ 。Y原子的杂化轨道类型是________。

2.有X、Y、Z三种元素，原子序数依次增大，它们的原子序数之和为43。其中，Y原子的最外层电子数是次外层电子数的三倍。X、Y元素的单质都是构成空气的主要成分。

（1）基态Z原子的价层电子排布式为_________ _；XY离子的空间构型为

－3

__________ 。

（2）ZO（氧化物）、FeO晶体结构类型均与NaCl的相同，Z和Fe离子半径分别为69pm和78pm，则熔点ZO_______FeO（填“<”

或“>” ）；ZO晶体中Z的配位数为___ ___。

（3）化合物A常用于检验Z：在稀氨水介质中，A与Z反应可生成鲜红色沉淀，其结构如图所示：

①0.5mol化合物A 中含σ键数为____ ____；鲜红色沉淀中X与Z离子间形成的是配位键，

在图中标出配位键的电子给予的方向。

②该结构中，Y原子与氢原子除了形成共价键外，还存在_________作用；该结构中，碳原子的杂化轨道类型有__ ______。

3.多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化铝、硫化镉、硫化锌薄膜电池等。 ①第一电离能：As________Se（填“＞”、“＜”或“＝”）。 ②二氧化硒分子的空间构型为_____________。