本试题 “W、X、Y、Z、N是短周期元素,它们的核电核数依次增大。(1)W单质的化学式为__________ ,Z元素原子核外有__________个原子轨道填充了电子。(2)W和X形成的...” 主要考查您对原子核外电子的排布
晶胞
电离能
元素的推断
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原子核外电子的排布:
在多电子原子中,由于各电子所具有的能量不同,因而分布在离核远近不同的区域内做高速运动。能量低的电子在离核近的区域内运动,能量高的电子在离核较远的区域内运动。
电子层:
电子层在含有多个电子的原子里,电子分别存能量不同的区域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层,也称作电子层,分别用n=1,2,3,4,5.6,7或K、L、 M、N、O、P、Q来表示从内到外的电子层
原子结构与元素的性质:
原子的核外电子排布对元素的化学性质有着非常重要的影响。元素的化学性质主要取决于原子的核外最外层电子数。
1.元素的金属性、非金属性(得失电子能力)与最外层电子数的关系
(1)稀有气体元素原子最外层电子数为8(He为 2),已达稳定结构,既不易失电子也小易得电子,所以化学性质不活泼。
(2)金属元素原子最外层电子数一般小于4,较易失去电子而达到稳定结构,其单质表现还原性。
(3)非金属元素原子最外层电子数一般大于或等于4,较易获得电子而达到稳定结构,其单质多表现氧化性。
2.元素的化合价与原子最外层电子数的关系
元素显正价还是显负价及其数值大小与原子的最外层电子数密切相关。其一般规律可归纳如下表:
核外电子排布的一般规律:
(1)原子核外各电子层最多容纳2n2个电子.
(2)原子最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2个)。
(3)次外层电子数目不超过18个(K层为次外层时不超过2个,L层为次外层时不超过8个)。倒数第三层电子数目不超过32个。
(4)核外电子分层排布,电子总是优先排布在能量最低的电子层里,然后由里向外,依次排布在能量逐渐升高的电子层里,即最先排K层,当K层排满后,冉排L层等。原子核外电子排布不是孤立的,而是相互联系的。层数相同而位置不同的电子层中最多容纳的电子数小一定相同,如N层为最外层时,最多只能排8个电子;N层为次外层时,最多只能排18个电子而不是32个电子(2×42=32)。
晶胞:
1.定义描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。
2.结构一般来说,晶胞为平行六面体,晶胞只是晶体微观空间里的一个基本单元,在它的上、下、左、右、前、后无隙并置地排列着无数晶胞,而且所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。“无隙”是指相邻晶胞之间没有任何间隙,“并置”是指所有晶胞都是平行排列的,取向相同。
晶胞中微粒数目的确定:
计算晶胞中微粒数目的常用方法是均摊法。均摊法是指每个晶胞平均拥有的粒子数目。如某个粒子为n个晶胞所共有,则该粒子有属于这个晶胞。
(1)长方体(或正方体)形晶胞中不同位置的粒子数的计算。
①处于顶点的粒子,同时为8个晶胞所共有,每个粒子有属于该晶胞。
②处于棱上的粒子,同时为4个晶胞所共有,每个粒子有属于该晶胞。
③处于面上的粒子,同时为2个晶胞所共有。每个粒子有属于该晶胞。
④处于晶胞内部的粒子,则完全属于该晶胞。
(2)非平行六面体形晶胞中粒子数目的计算同样可用均摊法,其关键仍然是确定一个粒子为几个晶胞所共有。例如,石墨晶胞每一层内碳原子排成许多个六边形,其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为,那么每一个六边形实际有6×=2个碳原子。
(3)在六棱柱晶胞(如图所示 MgB2的晶胞)中,顶点上的原子为6 个晶胞(同层3个,上层或下层3个) 共有,面上的原子为2个晶胞共有,因此镁原子个数为12×+2×=3,硼原子个数为6。
特别提醒:在晶胞中微粒个数的计算过程中,不要形成思维定式,不同形状的晶胞应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞共用,如六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上的棱、面心上的原子依次被6、3、4、2 个晶胞共用。
有关晶胞密度的计算步骤:
①根据“分摊法”算出每个晶胞实际含有各类原子的个数,计算出晶胞的质量m:
②根据边长计算晶胞的体积V:
③根据进行计算,得出结果。
电离能:
(1)概念
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最低能量叫做第一电离能。
(2)元素第一电离能的意义:可以衡量元素的原子在气态时失去一个电子的难易程度。第一电离能数值越小,在气态时原子越容易失去一个电子;第一电离能数值越大,在气态时原子越难失去一个电子。
(3)电离能的变化规律
①随核电荷数递增,元素的第一电离能呈周期性变化。
②同一周期内,随着原子序数的增加,原子半径逐渐变小(稀有气体除外),原子核对外层电子的吸引越来越强,元素的原子越来越难失电子,因此元素的第一电离能呈增大的趋势。同一周期内,碱金属元素的第一电离能最小,稀有气体元素的第一电离能最大。
③同一主族,从上到下,随着原子序数的增加,电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,原子核对外层电子的吸引越来越弱,元素的原子越来越易失电子,故同一主族,随着电子层数的增加,元素的第一电离能逐渐减小。注意通常ⅡA族元素的第一电离能大于ⅢA 族元素、VA族元素的第一电离能大于ⅥA族元素。这是由于ⅡA、VA族元素原子的价电子排布分别为 是较稳定的全充满或半充满状态,因而失去电子所需的能量较高。
元素性质推断知识点归纳:
(1)质量最轻的元素是氢(H),其单质可以填充气球;质量最轻的金属是锂(Li);熔点最高的非金属单质是石墨;熔点最高的金属单质是钨(W);熔点最低的金属单质是汞(Hg)。
(2)地壳中含量最多是氧(O),其次是Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、H、Ti。
(3)既难得电子,又难失电子且为单原子分子的气体是稀有气体。
(4)最高正价与最低负价绝对值之差为4的是硫(S);最高正价与最低负价绝对值之差为零的是碳(C)和硅(Si)。
(5)碳(C)是形成化合物最多的元素,是构成有机物的骨架元素,可形成多种同素异形体,其中硬度最大的是金刚石,而C60是分子晶体,熔点较低。
(6)常温下能与水反应放出氧气,单质是氟(F2),化合物是过氧化钠(Na2O2)。
(7)硅(Si)是构成地壳岩石骨架的主要元素,单质硅可被强碱溶液腐蚀且能放出氢气,还能被弱酸氢氟酸所溶解。
(8)能在空气中自然的非金属单质是白磷(P4),白磷有毒,能溶于CS2,和红磷互为同素异形体,红磷不能自然,不溶于CS2,白磷与红磷在一定的条件下可以相互转化。
(9)既能在二氧化碳中燃烧,又能在氮气中燃烧的金属是Mg,既能与酸溶液又能与碱溶液作用且均放出氢气的金属是铝(Al)。
(10)同一元素的气态氢化物和最高价氧化物的水化物化合生成盐的元素一定是氮(N)。
(11)同一元素的气态氢化物和气态氧化物反应生成该元素得单质和水,该元素可能是氮(N)或硫(S)。
(12)光照时可以释放电子的是铷(Rb)和铯(Cs);常温下呈液态的金属是汞(Hg),非金属单质是溴(Br2)。
解元素推断题必备知识归纳
(1)与元素的原子结构相关知识归纳
①最外层电子数等于次外层电子数的元素是Be、Ar;最外层电子数是次外层电子数2倍的元素有C;最外层电子数是次外层电子数3倍的元素有O;最外层电子数是次外层电子数4倍的元素有Ne。
②次外层电子数是最外层电子数2倍的元素有Li、Si;次外层电子数是最外层电子数4倍的元素有Mg。
③内层电子数是最外层电子数2倍的元素有Li、P;电子总数是最外层电子数2倍的元素有Be。原子核内无中子的元素是11H。
④常见等电子微粒:
电子数 |
分子 |
阳离子 |
阴离子 |
2 |
H2、He |
Li+、Be2+ |
H- |
10 |
Ne、HF、H2O、NH3、CH4 |
Na+、Mg2+、Al3+、H3O+、NH4+ | O2-、F-、OH-、NH2- |
18 |
Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4、C2H6、CH3OH |
K+、Ca2+ |
S2-、HS-、Cl- |
与“W、X、Y、Z、N是短周期元素,它们的核电核数依次增大。(1)W...”考查相似的试题有: