2021高考化学新增分大一轮复习第35讲原子结构与元素性质讲义含解析苏教版.docx

1、 第第 3535 讲讲 原子结构与元素性质原子结构与元素性质 考纲要求 1.认识原子核外电子的运动状态，了解电子云、电子层(能层)、原子轨道(能级) 的含义。2.了解多电子原子核外电子分层排布遵循的原理，能用电子排布式表示 136 号元 素的原子和离子的基态核外电子排布。3.了解主族元素第一电离能、电负性等性质的周期性 变化规律，能根据元素电负性说明元素的金属性和非金属性的周期性变化规律。 考点一考点一 原子核外电子排布原理原子核外电子排布原理 1电子层、原子轨道 (1)电子层(n)：在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照电子的能量差异将其分成 不同电子层。通常用 K、L、M、N表示，能

2、量依次升高。 (2)原子轨道： 同一能层里电子的能量也可能不同， 又将其分成不同的原子轨道， 通常用 s、 p、d、f 等表示，同一电子层里，各能级的能量按 s、p、d、f 的顺序依次升高，即：E(s) E(p)E(d)E(f)。 电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。 原子轨道 轨道形状 轨道个数 s 球形 1 p 纺锤形 3 特别提醒 第一电子层(K)，只有 s 轨道；第二电子层(L)，有 s、p 两种原子轨道，p 轨道上 有三个原子轨道 px、py、pz，它们具有相同的能量；第三电子层(M)，有 s、p、d 三种轨道。 2基态原子的核外电子排布 (1)

3、能量最低原理：即电子尽可能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原 子的能量处于最低状态。 如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图： 注意 所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。 (2)泡利不相容原理 每个原子轨道里最多只能容纳 2 个电子，且自旋状态相反。 如 2s 轨道上的电子排布为，不能表示为。 (3)洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自 旋 状 态 相 同 。 如 2p 3 的 电 子 排 布 为， 不 能 表 示 为或 。 洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p 6、d10、f14)、

4、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0) 状态时，体系的能量最低，如：24Cr 的电子排布式为 1s 22s22p63s23p63d54s1或Ar3d54s1。 3基态、激发态及光谱示意图 (1)p 轨道的能量一定比 s 轨道的能量高() (2)同一原子中，2p、3p、4p 轨道的轨道数依次增多() (3)2p 和 3p 轨道形状均为纺锤形，能量也相等() (4)2px、2py、2pz的能量相等() (5)铁元素基态原子的电子排布式为 1s 22s22p63s23p64s23d6() (6)Cr 的基态原子的简化电子排布式为Ar3d 44s2() (7)基态原子电子能量的高低顺序为E

5、(1s)E(2s)E(2px)E(2py)E(2pz)() (8)电子排布式(22Ti)1s 22s22p63s23p10违反了能量最低原理() (9)磷元素基态原子的轨道表示式为() 写出下列原子或离子的电子排布式、价电子轨道表示式、电子占的原子轨道数、 未成对电子数。 (1)N：_。 (2)Cl：_。 (3)Fe 2：_。 (4)Cu：_。 (5)Se： _。 (6)Br ：_。 答案 (1)1s 22s22p3 5 3 (2)1s 22s22p63s23p5(或Ne3s23p5) 9 1 (3)1s 22s22p63s23p63d6(或Ar3d6) 14 4 (4)1s 22s22p63

6、s23p63d104s1(或Ar3d104s1) 15 1 (5)1s 22s22p63s23p63d104s24p4(或Ar3d104s24p4) 18 2 (6)1s 22s22p63s23p63d104s24p6(或Ar3d104s24p6) 18 0 核外电子排布常见错误 (1)在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误： (违反能量最低原理) (违反泡利不相容原理) (违反洪特规则) (违反洪特规则) (2)当出现 d 轨道时，虽然电子按ns、(n1)d、np 的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍 把(n1)d 放在ns 前，如 Fe：1s 22s22p63s23p63d64s2，而

7、失电子时，却先失 4s 轨道上的电子， 如 Fe 3：1s22s22p63s23p63d5。 (3)注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、外围电子排布式的区别与联系。如 Cu 的电子排布式： 1s 22s22p63s23p63d104s1； 简化电子排布式： Ar3d104s1； 外围电子排布式： 3d104s1。 1 第三代半导体材料的优异性能和对新兴产业的巨大推动作用， 使得发达国家都把发展第三 代半导体材料及其相关器件等列为半导体重要新兴技术领域，投入巨资支持发展。第三代半 导体材料有氮化镓、碳化硅等。请回答下列问题： (1)硅原子占据电子的原子轨道符号有_， 其中占据电子的能量最

8、高的原子轨道 符号为_，该电子层已经容纳了_个电子。 (2)N 原子中， 有电子占据的最外电子层符号为_， 该电子层已经容纳的电子数为_个。 (3)镓为元素周期表中第 31 号元素，位于元素周期表第 4 周期。镓原子具有_个电子 层，每个电子层已经容纳的电子数之比为_。 答案 (1)1s、2s、2p、3s、3p 3p 2 (2)L 5 (3)4 28183 解析 (1)硅位于元素周期表第 3 周期，有 3 个电子层，分别为 K、L、M，每个电子层的轨道 数分别为1、2、2，其轨道符号为1s、2s、2p、3s、3p，其中占据电子的最高轨道为3p，s 轨道 最多容纳 2 个电子，p 轨道最多容纳

9、6 个电子，故 3p 轨道容纳的电子数为 142262 2。(2)N 原子位于元素周期表第 2 周期，共 2 个电子层，符号分别为 K、L，L 为最外电子 层，该电子层包括 2s 轨道的 2 个电子和 2p 轨道的 3 个电子，共 5 个电子。(3)通过比较，可 以得出规律，电子层数与元素原子所在的周期数相等，故 Ga 有 4 个电子层，每层的电子数为 2、8、18、3。 2(1)A 元素基态原子的最外层有 3 个未成对电子，次外层有 2 个电子，其元素符号为 _；其价电子轨道表示式为_。 (2)B 元素的负一价离子和 C 元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B 的元素符号为 _，C 离子

10、的结构示意图为_。 (3)D 元素的正三价离子的 3d 轨道为半充满， D 的元素符号为_， 其基态原子的电子排 布式为_，其原子的结构示意图为_。 (4)E 元素基态原子的 M 层全充满，N 层没有成对电子且只有一个未成对电子，E 的元素符号 为_，其基态原子的电子排布式为_。 (5)F 元素的原子最外层电子排布式为ns nnpn2，则 n_；原子中能量最高的是 _电子，轨道表示式为_。 答案 (1)N (2)Cl (3)Fe 1s 22s22p63s23p63d64s2(或Ar3d64s2) (4)Cu 1s 22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1) (5)2 2p

11、 考点二考点二 原子结构与周期表、元素性质的关系原子结构与周期表、元素性质的关系 1原子结构与周期表的关系 (1)原子结构与周期表的关系(完成下列表格) 周期 电子每周期第一个元素 每周期最后一个元素 层数 原子 序数 基态原子的简 化电子排布式 原子 序数 基态原子的电子排布式 2 2 3 He2s 1 10 1s 22s22p6 3 3 11 Ne3s 1 18 1s 22s22p63s23p6 4 4 19 Ar4s 1 36 1s 22s22p63s23p63d104s24p6 5 5 37 Kr5s 1 54 1s 22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6

12、6 6 55 Xe6s 1 86 1s 22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d10 6s 26p6 (2)每族元素的外围电子排布特点 主族 主族 A A A A 排布特点 ns 1 ns 2 ns 2np1 ns 2np2 主族 A A A 排布特点 ns 2np3 ns 2np4 ns 2np5 0 族：He：1s 2；其他 ns 2np6。 过渡元素(副族和第族)：(n1)d 110ns12。 (3)元素周期表的分区与外围电子排布的关系 周期表的分区 各区外围电子排布特点 分区 外围电子排布 s 区 ns 12 p 区 ns 2np16(除 He 外

13、) d 区 (n1)d 19ns12(除钯外) ds 区 (n1)d 10ns12 f 区 (n2)f 014(n1)d02ns2 2.原子半径 (1)影响因素错误错误! ! (2)变化规律 元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小；同主族元素从上到下，原子 半径逐渐增大。 3电离能 (1)第一电离能：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，符号：I1，单位：kJmol 1。 (2)规律 同周期：第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，总体呈现从左 至右逐渐增大的变化趋势。 同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小。 同种原子：逐级电离

14、能越来越大(即I1I2I3)。 4电负性 (1)含义：元素的原子在化合物中吸引键合电子能力的标度。元素的电负性越大，表示其原子 在化合物中吸引键合电子的能力越强。 (2)标准： 以最活泼的非金属氟的电负性为 4.0 作为相对标准， 计算得出其他元素的电负性(稀 有气体未计)。 (3)变化规律 金属元素的电负性一般小于 1.8， 非金属元素的电负性一般大于 1.8， 而位于非金属三角区边 界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在 1.8 左右。 在元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐增大，同主族从上至下，元素的电负 性逐渐减小。 5对角线规则 在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族

15、元素的有些性质是相似的，如 。 (1)钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能() (2)第 2 周期主族元素的原子半径随核电荷数的增大依次减小() (3)C、N、O、F 四种元素第一电离能从大到小的顺序是 NOFC() (4)正三价阳离子的电子排布式为 1s 22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于族() (5)外围电子排布式为 4s 24p3的元素位于第 4 周期A 族，是 p 区元素() (6)元素的电负性越大，非金属性越强，第一电离能也越大() (1)第 3 周期所有元素的第一电离能(I1)大小顺序为_(用 元素符号表示)。 (2)Na 的逐级电离能中有_次

16、突跃。分别是哪级电离能发生突跃？_、 _。 (3)F、Cl、Br、I 的第一电离能由大到小的顺序为_， 电负性由大到小的顺序为_。 答案 (1)NaAlMgSiSPClAr (2)2 I2I1 I10I9 (3)FClBrI FClBrI 1表 1 是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题： 表 1 (1)元素p为26号元素， 请写出其基态原子电子排布式_ _。 (2)h 的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构的知识解释发光的原因： _ _。 (3)o、p 两元素的部分电离能数据如表 2： 元素 电离能/kJmol 1 o p I1 717 759 I2

17、 1509 1561 I3 3248 2957 表 2 比较两元素的I2、I3可知，气态 o 2再失去一个电子比气态 p2再失去一个电子难。对此，你 的解释是_。 (4)第 3 周期 8 种元素单质熔点高低的顺序如图 1 所示，其中电负性最大的是_(填图 1 中的序号)。 (5)表1中所列的某主族元素的电离能情况如图2所示， 则该元素是_(填元素符号)。 答案 (1)1s 22s22p63s23p63d64s2(或Ar3d64s2) (2)电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量 (3)Mn 2的 3d 轨道电子排布为半充满状态，比较稳定(4)2 (5)Al 解析

18、(2)h 为 Mg 元素，Mg 单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，电子从能量较高的轨道跃迁 到能量较低的轨道时以光(子)的形式释放能量。(3)o 元素为 Mn，其基态原子电子排布式为 1s 22s22p63s23p63d54s2， Mn2的基态电子排布式为 1s22s22p63s23p63d5， 其 3d 能级为半充满状态， 相对比较稳定，当其失去第 3 个电子时比较困难，而 Fe 2 的基态电子排布式为 1s 22s22p63s23p63d6，其 3d 能级再失去一个电子即为半充满状态，故其失去第 3 个电子比较容 易。(4)第 3 周期 8 种元素分别为钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩，其单质

19、中钠、镁、铝形 成金属晶体，熔点依次升高；硅形成原子晶体；磷、硫、氯、氩形成分子晶体，且常温下磷、 硫为固体，氯气、氩为气体，8 种元素熔点最低的为氩，其次为氯，其中电负性最大的为氯。 (5)由图可知，该元素的电离能I4远大于I3，故为第A 族元素，应为 Al。 2根据信息回答下列问题： 不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数值表示， 该数值称为电负性。 一般认为： 如果两个成键原子间的电负性差值大于 1.7，原子之间通常形成离子键；如果两个成键原子 间的电负性差值小于 1.7，通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值： 元素符号 Li Be B C O F Na Al Si P S

20、Cl 电负性值 1.0 1.5 2.0 2.5 3.5 4.0 0.9 1.5 1.8 2.1 2.5 3.0 (1)根据对角线规则， Be、 Al 元素最高价氧化物对应水化物的性质相似， 它们都具有_ 性，其中 Be(OH)2显示这种性质的离子方程式是_、 _。 (2)通过分析电负性值的变化规律，确定 Mg 元素的电负性值的最小范围_。 (3)请归纳元素的电负性和金属性、 非金属性的关系是_ _。 (4)推测 AlF3、AlCl3、AlBr3是离子化合物还是共价化合物： AlF3_，AlCl3_，AlBr3_。 答案 (1)两 Be(OH)22H =Be22H 2O Be(OH)22OH =

21、BeO2 22H2O (2)0.91.5 (3)非金属性越强，电负性越大；金属性越强，电负性越小 (4)离子化合物 共价化合物 共价化合物 3明代宋应星所著天工开物中已经记载了我国古代用炉甘石(主要成分为 ZnCO3)和煤冶 锌工艺，锌的主要用途是制造锌合金和作为其他金属的保护层。回答下列问题： (1)Zn 基态原子核外电子排布式为_。 (2)硫酸锌溶于氨水形成Zn(NH3)4SO4溶液。 与 SO 2 4互为等电子体的阴离子化学式为_(写出一种)。 氨的热稳定性强于膦(PH3)，原因是_。 (3)黄铜是由铜和锌所组成的合金，元素铜与锌的第一电离能分别为ICu746kJmol 1，I Zn 9

22、06kJmol 1 ，ICuCZn 解析 (1)Zn 是 30 号元素。位于元素周期表第 4 周期B 族，故其基态原子核外电子排布式 为 1s 22s22p63s23p63d104s2(或Ar3d104s2)。(2)SO2 4为 5 原子 32 个价电子微粒，故与其互为 等电子体的阴离子有 PO 3 4、ClO 4等。氮元素的非金属性强于磷元素，故氨的热稳定性比膦 强。(3)Cu 与 Zn 的第一电离能分别为ICu746kJmol 1，I Zn906kJmol 1，I CuCZn。 (一)江苏试题组合 12018江苏，21(2)Fe 2基态核外电子排布式为_。 答案 Ar3d 6(或 1s22

23、s22p63s23p63d6) 22017江苏，21(A)(1)Fe 3基态核外电子排布式为_。 答案 Ar3d 5(或 1s22s22p63s23p63d5) 32016江苏，21(A)(1)Zn 2基态核外电子排布式为_。 答案 1s 22s22p63s23p63d10(或Ar3d10) 42015江苏，21(A)(1)Cr 3基态核外电子排布式为_。 答案 1s 22s22p63s23p63d3(或Ar3d3) 52017江苏，21(A)(3)C、H、O 三种元素的电负性由小到大的顺序为_。 答案 HA，AA，B 的np 轨道上的电子半充满，能量比 A 和 C 低，自身更稳定， 所以第一电离能比 A 和 C 大。