内容正文:
(一)主干知识·系统整合
一、原子结构
二、元素周期表、周期律
1.电子层高的能级,其能量一定高吗?
提示:不一定,如3d的能量高于4s。
2.在多电子的原子中,有没有完全相同的2个电子?
提示:没有。
3.同周期主族元素,从左到右,元素的第一电离能一定是增大的吗?
提示:不一定,如N>O,Mg>Al。
4.同周期主族元素,从左到右,元素的电负性有何变化规律?
提示:逐渐增大。
5.同周期、同主族元素的金属性和非金属性如何变化?
提示:同周期从左到右,金属性减弱,非金属性增强,同主族从上到下,金属性增强,非金属性减弱。
(二)课题探究·提升素养
课题——以常见金属元素及其化合物研究物质结构与性质
我国C919大型客机,是我国首款按照最新国际适航标准,具有自主知识产权的干线民用飞机,C是China的首字母,也是我国商飞英文缩写COMAC的首字母,第一个“9”的寓意是天长地久,“19”代表的是我国首型中型客机最大载客量为190座,2017年5月5日下午,在上海浦东国际机场完成首飞。C919的出现将打破国际民航市场被波音和空客完全垄断的格局,是建设品牌中国、质量中国的重大战略的标志性事件、里程碑史诗。
探究目标(一) 元素原子结构的探究
1.通过C919机身使用的合金探究原子结构
C919的机身使用大量的铬合金、铝合金(含镁、锌、铜等),而钛合金主要用在C919的机头、中央翼、外翼、尾翼。由于钛合金的密度比钢小得多,而强度又和钢很接近,因此,它可以大大减轻飞机及其发动机的重量。
(1)写出铜原子的外围电子排布式,与它邻近的镍元素相比,电子排布有何反常?解释原因。
提示:3d104s1 ;电子先排在能量较高的3d轨道,后排在能量较低的4s轨道; 3d全充满,4s半充满,结构稳定。
(2)铬合金硬度较大,不易生锈,金属的硬度与其原子结构中的单电子数目有关,试画出铬的外围电子轨道表示式。
提示:
(3)C919首次成功应用3D打印钛合金零件,减轻机身重量。基态钛原子的外围电子排布式如何书写?与钛同周期的元素中,基态原子的未成对电子数与钛相同的有几种?钛的硬度比铝大的原因是什么?
提示:Ti的原子序数为22,其基态原子的外围电子排布式为3d24s2;Ti有2个未成对电子,位于第4周期,第4周期中有2个未成对电子的有Ni、Ge、Se三种元素。Ti原子价电子数比Al多,形成的金属键比铝强。
2.通过C919使用镍镉电池理解电子的核外排布
每架C919客机需两组44Ah ULM®超低维护电池。ULM®镍镉电池是性能良好的航空电池,电池会提供安全可靠的电力,用于启动辅助动力装置(APU)和关键系统的紧急备用。
(1)写出镍原子的简化电子排布式,镍原子中含有几个单电子?镍在周期表中何种位置?
提示:[Ar]3d84s2 2个 第4周期Ⅷ族。
(2)画出镍的原子结构示意图,写出电子排布式,哪种方法更能说明核外电子的运动特征?
提示: 1s22s22p63s23p63d84s2 电子排布式
探究目标(二) 元素性质的探究
1.通过C919使用材料理解电离能的应用
C919是首次大范围采用铝锂合金的机型。锂既能降低铝的密度又能提高弹性模量。向铝金属中每添加1%的锂,铝合金的密度就下降约3%,而其弹性模量则会上升约6%。第三代铝锂合金已实现规模化工业生产,第四代铝锂合金研发已有了新成果。
(1)Li及周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。
I1/(kJ·mol-1)
Li 520
Be 900
B 801
Na 496
Mg 738
Al 578
I1(Li)>I1(Na),原因是___________________________________________________
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I1(Be)>I1(B)>I1(Li),原因是______________________________________________
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提示:Na与Li同主族,Na的电子层数更多,原子半径更大,故第一电离能更小 Li、Be和B为同周期元素,同周期元