1、专题十一专题十一物质结构与性质物质结构与性质 第第 1 1 讲讲原子结构与性质原子结构与性质 考试要点核心素养 1.了解原子核外电子的运动状 态、能级分布和排布原理,能正 确书写 136 号元素原子核外电 子、价电子的电子排布式和轨 道表达式。 2.了解电离能的含义,并能用以 说明元素的某些性质。 3.了解电子在原子轨道之间的 跃迁及其简单应用。 4.了解电负性的概念,并能用以 说明元素的某些性质。 1.宏观辨识与微观探析:能从能层、能级等不同层次认识原 子的结构以及核外电子的排布规律,能从宏观和微观相结合 的视角分析原子结构与元素性质的关系。 2.证据推理与模型认知:能运用构造原理和能量最低
2、原理揭 示元素原子核外电子排布的规律。 3.变化观念与平衡思想:能多角度、动态地分析核外电子的 运动状态及原子结构的变化规律,认识元素性质的变化规 律。 4.科学探究与创新意识:能发现和提出有探究价值的原子结 构及性质的问题,如核外电子排布、元素第一电离能的特殊 性等,面对异常现象敢于提出自己的见解。 一、原子核外电子排布 1.能层与能级 (1)能层:根据电子的能量差异,可以将核外电子分成不同的能层。 (2)能级:在多电子原子中,同一能层的电子,能量也可能不同,不同能量的电子分成不同的 能级。 (3)能层与能级的关系 能层 (n) 一二三四五六七 符号KLMNOPQ 能级1s2s2p3s3p3
3、d4s4p4d4f5s 原子轨 道数 11313513571 最多 容纳的 电子数 2 2 6 26 10 2610142 2 818322n 2 离核 远近 近远 能量 高低 低高 2.电子云与原子轨道 (1)电子云 a.由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾,因此被形象地称为电子云。 b.电子云轮廓图称为原子轨道。 (2)原子轨道 3.基态原子核外电子排布规律 (1)能量最低原理:电子总是先占有能量低的轨道,然后依次进入能量较高的轨道,使整个原 子的能量处于最低状态。即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。构造原理示意图如下图所示: (2)泡利原理:在一个原子轨道
4、中,最多只能容纳2个电子,并且它们的自旋状态 相反。如 2s 2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,并且自旋状态相同。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)、 半满(p 3、d5、 f 7)、 全空(p 0、d0、f0)时原子的能量最低,如 24Cr 的电子排布式为Ar3d 54s1, 29Cu 的电子 排布式为Ar3d 104s1。 4.基态原子核外电子排布的表示方法 表示方法以硫原子为例 电子排布式1s 22s22p63s2
5、3p4 简化电子排布式Ne3s 23p4 价电子排布图 (轨道表示式) 价电子排布式3s 23p4 5.原子状态与原子光谱 (1)基态原子:处于最低能量的原子。 (2)激发态原子:基态原子的电子吸收能量后,电子会跃迁到较高能级,此时原子的能 量较基态高,变成激发态原子。 (3)原子光谱 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。利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素,称 为光谱分析。 (4)基态、激发态及光谱示意图 二、原子结构与元素周期表、元素的性质关系 1.原子结构与元素周期表的关系 周期能层数 每周期第一种元素每周期最后
6、一种元素 原子序数基态原子的电子排布式原子序数基态原子的电子排布式 二23He2s 1 101s 22s22p6 三311Ne3s 1 181s 22s22p63s23p6 四419Ar4s 1 361s 22s22p63s23p63d104s24p6 五537Kr5s 1 54 1s 22s22p63s23p63d10 4s 24p64d105s25p6 六655Xe6s 1 86 1s 22s22p63s23p63d104s24p6 4d 104f145s25p65d106s26p6 及时提醒能层数=电子层数=周期数。价电子数=主族序数。 2.每族元素的价电子排布特点 (1)主族 主族AA
7、AAAAA 排布特点ns 1 ns 2 ns 2np1 ns 2np2 ns 2np3 ns 2np4 ns 2np5 (2)0 族 He:1s 2;其他:ns2np6。 (3)过渡元素(副族和第族,Pd、镧系、锕系除外):(n-1)d 110ns12。 3.元素周期表的分区与价电子排布的关系 (1)元素周期表的分区 (2)各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点 分区元素分布外围电子排布元素性质特点 s 区A、A 族ns 12 除氢外,都是活泼金属元素 p 区A 族A 族、0 族ns 2np16(He 除外) 通常是最外层电子参与反应 d 区 B 族B 族、族 (镧系、锕系除外) (n-1)
8、d 19ns12(Pd 除外) d 轨道可以不同程度地参与化学 键的形成 ds 区B 族、B 族(n-1)d 10ns12 金属元素 f 区镧系、锕系(n-2)f 014(n-1)d02ns2 镧系元素化学性质相近,锕系元 素化学性质相近 4.元素周期律 (1)电离能、电负性 a.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的最 低能量。 b.电负性:用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。 金属的电负性一般小于1.8,非金属的电负性一般大于1.8,位于非金属三角区 边界的“类金属”的电负性则在 1.8 左右,它们既有金属性,又有非金属性。 (2)原子结构与元素性质
9、的递变规律 项目同周期(左右)同主族(上下) 原子核外 电子排布 能层数相同,最外层电子数逐渐 增多 最外层电子数相同,能层数 递增 原子半径逐渐减小(0 族除外)逐渐增大 元素主要 化合价 最高正价+1+7(O、F 除外),最 低负价-4-1 最高正价=主族序数(O、F 除外),非金属元素最低负价= 主族序数-8 原子得、失 电子能力 得电子能力逐渐增强;失电子能 力逐渐减弱 得电子能力逐渐减弱;失电 子能力逐渐增强 第一电离能呈增大的趋势逐渐减小 电负性逐渐增大逐渐减小 元素金属性、 非金属性 金属性逐渐减弱,非金属性逐渐 增强 金属性逐渐增强,非金属性 逐渐减弱 (3)对角线规则 在元素
10、周期表中,某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的, 如:。 1.易错易混辨析(正确的画“”,错误的画“”)。 (1)p 能级的能量一定比 s 能级的能量高 () (2)同一原子中,2p、3p、4p 能级的轨道数依次增多() (3)2p 和 3p 轨道形状均为哑铃形,能量也相等() (4)2px、2py、2pz的能量相等() (5)铁元素基态原子的核外电子排布式为 1s 22s22p63s23p64s23d6( ) (6)磷元素基态原子的电子排布图为 () (7)电子排布式 1s 22s22p63s23p10违反了能量最低原理 () (8)表示的原子能量处于最低状态 () (9)价电子
11、排布式为 4s 24p3的元素位于第四周期第A 族,是 p 区元素 ( ) (10)电负性越大,非金属性越强,第一电离能也越大() (11)电负性大于 1.8 的一定为非金属,小于 1.8 的一定为金属 () (12)电负性差值大于 1.7 时,一般形成离子键,小于 1.7 时,一般形成共价键 () 答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11) (12) 2.(1)基态 Ge 原子的核外电子排布式为Ar,有个未成对电子。 (2)镍元素基态原子的电子排布式为,3d 能级上的未成对电子数 为。 (3)写出基态 As 原子的核外电子排布式:。 (4)处于一定空间运动状态
12、的电子在原子核外出现的概率密度分布可用形象化描述。 在基态 14C 原子中,核外存在 对自旋相反的电子。 (5)P 原子的核外电子排布式为。 (6)基态 Fe 原子核外有个未成对电子。Fe 3+的电子排布式为 。 (7)31Ga 基态原子的核外电子排布式是。 答案(1)3d 104s24p2 2 (2)1s 22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2 2 (3)1s 22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3 (4)电子云2 (5)1s 22s22p63s23p3或Ne3s23p3 (6)4Ar3d 5或 1s22s22p63s23p63d5 (7)
13、Ar3d 104s24p1或 1s22s22p63s23p63d104s24p1 3.某元素的原子序数为 29,试问: (1)该元素的元素名称及元素符号是什么? (2)该元素原子的核外电子排布式是什么? (3)其电子占有多少个能层?多少个能级? (4)它的价电子排布式是什么? (5)它位于元素周期表中第几周期?第几族?属于主族元素还是副族元素?属于哪一个区? (6)它有多少个未成对电子? 答案(1)铜Cu (2)1s 22s22p63s23p63d104s1 (3)4 个能层7 个能级 (4)3d 104s1 (5)第四周期第B 族副族ds 区 (6)有 1 个未成对电子 考点一考点一原子核外
14、电子排布原子核外电子排布 题组一核外电子排布的表示方法 1.下列 Li 原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为、。 答案DC 解析D 选项表示基态,为能量最低状态;A、B、C 选项均表示激发态,但 C 选项被激发的电子处 于高能级的多,为能量最高状态。 2.写出下列原子或离子的电子排布式、价电子排布图、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 53 (2)1s 22s22p63s23p5或Ne3s23p5 91 (3)1s
15、 22s22p63s23p63d6或Ar3d6 144 (4)1s 22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1 151 (5)1s 22s22p63s23p63d104s24p4 或Ar3d 104s24p4 182 (6)1s 22s22p63s23p63d104s24p6 或Ar3d 104s24p6 180 题组二根据核外电子排布特点推断元素 3.(1)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题: 元素 K 的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为nm(填标号)。 A.404.4B.553.5C.589.2D.670.8E.766.5 基
16、态 K 原子中,核外电子占据最高能层的符号是,占据该能层电子的电子云轮廓 图形状为。 (2)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为。 (3)Co 基态原子核外电子排布式为。元素 Mn 与 O 中,第一电离能较大的 是,基态原子核外未成对电子数较多的是。 (4)Zn 2+基态核外电子排布式为 。 答案(1)AN球形 (2) (3)Ar3d 74s2 OMn (4)1s 22s22p63s23p63d10或Ar3d10 解析(1)紫色对应的辐射波长是可见光里最短的,应选 A。K 原子核外共四层电子,最高能 层为 N 层;价电子排布式为 4s 1,电子云轮廓图形状为球形。 (2)根据构造原理可知
17、氮原子价电子排布式为 2s 22p3,根据洪特规则和泡利原理可知其价电子的 轨道表达式为。 (3)Co 的原子序数为 27,其基态原子核外电子排布式为Ar3d 74s2;根据第一电离能的变化规律 可知,O 元素第一电离能较大;Mn 基态原子价电子排布式为 3d 54s2,O 基态原子价电子排布式为 2s 22p4,Mn 基态原子核外未成对电子数较多。 (4)基态 Zn 原子的核外电子排布式为 1s 22s22p63s23p63d104s2或Ar3d104s2,Zn 原子失去 4s 轨道 上的 2 个电子形成 Zn 2+,由此可写出 Zn2+基态核外电子排布式。 4.有 A、B、C、D、E5 种
18、元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于 20。其中 A 为非金属元素;A 和 E 属同一族,它们原子最外层电子排布为ns 1,B 和 D 也属同一族,它们原子最外层的 p 能级电 子数是 s 能级电子数的两倍。C 原子最外层上电子数等于 D 原子最外层上电子数的一半。请回 答下列问题: (1)A 是(填元素符号,下同),B 是,C 是,D 是,E 是。 (2)由这 5 种元素组成的一种化合物是(写化学式)。写出该物质的一种用 途:。 (3)写出 C 元素基态原子的电子排布式:。 (4)D 元素基态原子的价电子排布图为。 (5)元素 B 与 D 的电负性的大小关系是 B(填“”“ 解析由 A、E
19、 最外层电子排布为ns 1可知 A、E 为第A 族元素,因 A 为非金属元素,故 A 为氢 元素;B、D 同族,最外层电子排布为ns 2np4,则 B 为氧元素、D 为硫元素;结合题给其他信息可推 知 C 为铝元素,E 为钾元素。 考点二考点二原子结构与元素周期表、元素性质的关系原子结构与元素周期表、元素性质的关系 题组一电离能及其应用 1.周期表前四周期的元素 a、b、c、d、e,原子序数依次增大。a 的核外电子总数与其周期数相 同,b 的价电子层中的未成对电子有 3 个,c 的最外层电子数为其内层电子数的 3 倍,d 与 c 同 族;e 的最外层只有 1 个电子,但次外层有 18 个电子。
20、则 b、c、d 中第一电离能最大的是 (填元素符号),e 的价电子轨道示意图为。 答案N 解析依题给信息可知 a 为氢(H),c 为氧(O),d 为硫(S),e 为铜(Cu),又知 b 的价电子层中未成 对电子有 3 个,且其原子序数介于 a、c 之间,可确定 b 为氮(N)。N、O、S 三种元素中第一电离 能最大的是 N;Cu 的价电子轨道示意图为。 2.下图是部分元素的第一电离能(I1)随原子序数变化的曲线图(其中 12 号至 17 号元素的有关数 据缺失)。 (1)认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律,推断 NaAr 元素中,Al 的第一电离能的大 小范围为Al(填元素符号)。 (
21、2)图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是第周期第族。 答案(1)NaMg(2)五A 解析(1)由题图中信息可知,同周期元素中第A 族元素的第一电离能最小,而第A 族元素的 第一电离能小于第A 族元素的第一电离能,故电离能:NaAlI1(O),I1(Mg)I1(Al)。 题组二电负性及其应用 3.(1)用“”或“”填空。 电负性:NaMgAl,CNOF,ZnGeO。 (2)现有四种元素的基态原子的电子排布式如下,按要求排序: 1s 22s22p63s23p4; 1s 22s22p63s23p3; 1s 22s22p3; 1s 22s22p5。 第一电离能:(用元素符号表示,下同),原子半径
22、:,电负 性:,最高正化合价:。 答案(1)NPSPSNFFNSPSN=P 解析(1)同周期从左到右,元素电负性逐渐增大;同主族从上到下,元素电负性逐渐减小。(2) 据电子排布式可知号元素分别为 S、P、N、F。 4.下表中给出了部分元素的电负性。 元素AlBBeCClFLi 电负性1.52.01.52.53.04.01.0 元素MgNNaOPSSi 电负性3.00.93.52.12.51.8 已知:一般情况下,两成键原子对应元素间电负性差值大于 1.7 时,形成离子键;两成键原子对应 元素间电负性差值小于 1.7 时,形成共价键。 (1)根据表中给出的数据,可推知元素的电负性具有的变化规律是
23、。 (2)通过分析电负性的变化规律,确定 Mg 元素电负性的最小范围:。 (3)现有下列物质: A.Li3NB.BeCl2C.AlCl3D.SiC 属于离子化合物的是(填字母,下同);属于共价化合物的是;请设计一个实 验方案证明上述所得到的结论:。 答案(1)随着原子序数的递增,元素的电负性与原子半径一样呈周期性变化 (2)0.91.5 (3)ABCD测定各物质在熔融状态下能否导电,若能导电则为离子化合物,反之则为共价化合 物 解析(1)元素的电负性是元素的基本性质,且随着原子序数的递增呈周期性变化。(2)根据电 负性的递变规律:同周期从左到右,元素电负性逐渐增大,同主族从上到下,元素电负性逐
24、渐减小, 可知在同周期中电负性:NaMgMgCa,由题表中数据可确定 Mg 的电负 性最小范围应为 0.91.5。(3)根据已知条件及题表中数据可知,Li3N 为离子化合物;BeCl2、 AlCl3、SiC 为共价化合物。共价化合物和离子化合物最大的区别在于离子化合物在熔融状态下 以离子形式存在,可以导电,但共价化合物不能。 名师总结 电负性的应用 题组三元素“位、构、性”之间的综合判断 5.有四种短周期元素,它们的结构、性质等信息如下表所示: 元素代号结构、性质等信息 A 短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素,该元素的某种合金是原子反应堆 的导热剂 BB 与 A 同周期,其最高价氧化物
25、的水化物呈两性 C在空气中含量第二,在地壳中含量第一 D 海水中除氢、氧元素外含量最多的元素,其单质或化合物是自来水生产过程中常 用的消毒杀菌剂 请根据表中信息填空。 (1)A 原子的核外电子排布式为。 (2)B 元素在元素周期表中的位置是;离子半径:B(填“大于”或 “小于”)A。 (3)C 元素基态原子核外电子排布图为,其原子核外有个未成对电子, 能量最高的电子为轨道上的电子,其轨道呈形。 (4)D 原子的电子排布式为,D -的结构示意图是 。 (5)B 的最高价氧化物对应的水化物与 A 的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为 ,与 D 的氢化物的水溶液反应的化学方程式为。 答案(1
26、)Ne3s 1或 1s22s22p63s1 (2)第三周期第A 族小于 (3)22p哑铃(或纺锤) (4)Ne3s 23p5或 1s22s22p63s23p5 (5)NaOH+Al(OH)3NaAlO2+2H2OAl(OH)3+3HClAlCl3+3H2O 解析由题表中信息可知 A 为钠元素、B 为铝元素、C 为氧元素、D 为氯元素。 1.(2020 天津,8,3 分)短周期元素 X、Y、Z、W 的原子序数依次增大。用表中信息判断下列说法 正确的是() 元素 最高价氧化 物的水化物 XYZW 分子式H3ZO4 0.1molL -1溶液对应的 pH(25) 1.0013.001.570.70 A
27、.元素电负性:ZW B.简单离子半径:WY C.元素第一电离能:ZW D.简单氢化物的沸点:XP,正确;B 项,简单离子半径:S 2-Na+,错误;C 项,P 位于第A 族,价电子排布式为 3s23p3, 是比较稳定的半满结构,第一电离能大于同周期的 S 元素,即元素的第一电离能:PS,错误;D 项,X 的简单氢化物是 NH3,Z 的简单氢化物是 PH3,NH3分子间存在氢键,故沸点:NH3PH3,错误。 2.(2020 山东,3,2 分)短周期主族元素 X、Y、Z、W 的原子序数依次增大,基态 X 原子的电子总 数是其最高能级电子数的 2 倍,Z 可与 X 形成淡黄色化合物 Z2X2,Y、W
28、 最外层电子数相同。下列 说法正确的是() A.第一电离能:WXYZ B.简单离子的还原性:YXW C.简单离子的半径:WXYZ D.氢化物水溶液的酸性:YW 答案C由“基态 X 原子的电子总数是其最高能级电子数的 2 倍,Z 可与 X 形成淡黄色化合物 Z2X2”可知,X 是氧元素,Z 是钠元素;Y 的原子序数介于氧元素与钠元素之间且 Y 为短周期主族元 素,说明 Y 是氟元素;W 的最外层电子数与 Y 相同,说明 W 是氯元素。A 项,第一电离 能:FOClNa,错误;B 项,F -、O2-、Cl-三者还原性的强弱顺序:Cl-O2-F-,错误;C 项,简单离子的 半径大小顺序:Cl -O2
29、-F-Na+,正确;D 项,氢化物水溶液的酸性:HClHF,错误。 3.(1)(2019 课标)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是(填标 号)。 (2)(2019 课标)在周期表中,与 Li 的化学性质最相似的邻族元素是,该元素基态原子 核外 M 层电子的自旋状态(填“相同”或“相反”)。 答案(1)A(2)Mg相反 解析(1)A 表示基态镁原子的第二电离能,B 表示基态镁原子的第一电离能,则电离能:AB;C 表 示激发态镁原子的第一电离能,则电离能:ABC;D 表示激发态镁原子的第二电离能,则电离 能:AD。 (2)根据对角线规则,Li 与 Mg 的化学性质最相似。基态时 M
30、g 原子的两个 M 层电子处于 3s 轨道 上,且自旋方向相反。 4.(1)(2018 课标)基态 Fe 原子价层电子的电子排布图(轨道表达式) 为,基态 S 原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为形。 (2)(2018 课标)Zn 原子核外电子排布式为 。 答案(1)哑铃(纺锤) (2)Ar3d 104s2 解析(1)基态 Fe 原子价层电子排布式为 3d 64s2,排布图为 ;基态 S 原子电子 排布式为 1s 22s22p63s23p4,最高能级为 3p,电子云轮廓图为哑铃形。 (2)Zn 是 30 号元素,核外有 30 个电子,故核外电子排布式为 1s 22s22p63s23p63d10
31、4s2或Ar3d104s2。 5.(1)(2018 课标)Li +与 H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于 r(H -),原因 是。 (2)(2018 课标)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由 Zn 和 Cu 组成。第一电离能I1(Zn) I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是。 答案(1)Li +核电荷数较大 (2)大于Zn 核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子 A A 组组基础达标基础达标 1.某原子的电子排布图如下:,从中得到的信息错误的是() A.有 2 个电子层 B.有 3 种能量不同的电子 C.最外层有 3 个电子 D.有 7 种运动状态不同的电子 答案C从题给原子的
32、电子排布图可以知道该原子核外电子数为 7,该原子为氮原子。该原子 有 2 个电子层,A 正确;核外电子的能级为 1s、2s、2p 能级,同一能级上的电子能量相同,故有 3 种能量不同的电子,B 正确;该原子最外层有 5 个电子,C 错误;该原子核外有 7 个电子,故有 7 种 不同运动状态的电子,D 正确。 2.(2020 四川成都期中)元素周期表完美地将元素的结构、位置与性质结合在一起,根据元素的 原子序数就能推断出该元素在周期表中的位置,进而推断出该元素原子的结构和性质。下列关 于 33 号元素的说法正确的是() A.该元素位于 d 区 B.该元素为金属元素 C.该元素位于第四周期第A 族
33、 D.该元素基态原子的电子排布式为 1s 22s22p63s23p63d104s24p3 答案D根据原子序数=质子数=原子核外电子数,则 33 号元素为 As,核外电子排布式为 1s 22s22p63s23p63d104s24p3,能层数等于电子层数,价电子排布为 4s24p3,最外层有 5 个电子,位于 p 区,该元素位于第四周期第A 族。 3.(2020 天津三模)下列各微粒的电子排布式或电子排布图不符合能量最低原理的是 () 答案BCu 的电子排布式为 1s 22s22p63s23p63d104s1,其 3d 能级为全充满状态(即 3d 能级填充 10 个电子)时,能量相对较低,故 B
34、不符合能量最低原理。 4.(2020 天津零模)现有三种元素的基态原子的电子排布式如 下:1s 22s22p63s23p4;1s22s22p63s23p3;1s22s22p5。则下列有关比较中正确的是 () A.第一电离能:B.价电子数: C.电负性:D.质子数: 答案A根据三种基态原子的电子排布式可判断、分别代表的元素为 S、P、F。同周 期自左而右,元素原子第一电离能呈增大趋势,但 P 元素原子 3p 能级为半满稳定状态,第一电离 能高于同周期相邻元素,所以第一电离能 ClPS;同主族自上而下,元素原子第一电离能减弱,故 第一电离能:FPS,即,A 正确;S、P、F 的价电子数分别为 6、
35、5、7,即,B 错 误;一般来说,同周期主族元素从左到右,元素的电负性逐渐变大,同周期主族元素从上到下,元 素的电负性逐渐变小,故电负性:FSP,C 错误;S、P、F 的质子数分别为 16、15、9, 即质子数:,D 错误。 5.化学作为一门基础自然科学,在材料科学、生命科学、能源科学等诸多领域发挥着重要作用。 (1)高温超导材料钇钡铜氧的化学式为 YBaCu3O7,其中1 3的 Cu 以罕见的 Cu 3+形式存在。Cu 在元素 周期表中的位置为,基态 Cu 3+的核外电子排布式 为。 (2)磁性材料在生活和科学技术中应用广泛。研究表明,若构成化合物的阳离子有未成对电子时, 则该化合物具有磁性
36、。下列物质适合做录音磁带磁粉原料的为(填序号)。 A.V2O5B.CrO2 C.PbOD.ZnO (3)屠呦呦因在抗疟药青蒿素研究中的杰出贡献,使她成为我国首获科学类诺贝尔奖的人。青蒿 素的结构简式如图所示,其组成元素电负性的大小顺序为。 答案(1)第四周期第B 族1s 22s22p63s23p63d8或Ar3d8 (2)B(3)OCH 解析(1)Cu 原子核外有 29 个电子,基态 Cu 原子的核外电子排布式为 1s 22s22p63s23p63d104s1,故 Cu 元素在元素周期表中处于第四周期第B 族。基态 Cu 原子失去 3 个电子得到 Cu 3+,故基态 Cu 3+的核外电子排布式
37、为 1s22s22p63s23p63d8或Ar3d8。(2)构成化合物的阳离子有未成对电子时, 该化合物具有磁性,V5+的核外电子排布式为 1s 22s22p63s23p6,不含未成对电子;Cr4+的核外电子 排布式为 1s 22s22p63s23p63d2,含 2 个未成对电子;Pb 和 C 元素同主族,Pb2+的 6s 能级处于最外层, 有 2 个电子,故 Pb 2+不含未成对电子;Zn2+的价电子排布式为 3d10,不含未成对电子,故具有磁性的 为 CrO2。(3)青蒿素中含有 C、H、O 三种元素,其电负性的大小顺序为 OCH。 6.(2020 全国高三模拟)依据原子结构知识回答下列问
38、题。 (1)Si 基态原子的电子排布式是; S 的价电子排布式是。 (2)基态的26Fe 原子有个未成对电子,Fe 2+的外围电子排布图为 。 (3)四种元素(Cu、K、O、F)中第一电离能最小的是,电负性最大的是。 (4)下列有关微粒性质的排列顺序中,错误的是。 A.元素的电负性:POF B.元素的第一电离能:CNNa+Mg2+ D.原子的未成对电子数:MnSiCl 答案(1)1s 22s22p63s23p2 3s 23p4 (2)4(3)KF(4)B 解析(1)Si 元素为 14 号元素,原子核外有 14 个电子,则核外电子排布式为 1s 22s22p63s23p2;S 元素为 16 号元
39、素,原子核外有 16 个电子,所以核外电子排布式为 1s 22s22p63s23p4,则 S 的价电子 排布式为 3s 23p4。(2)Fe 为 26 号元素,原子核外有 26 个电子,Fe 基态原子电子排布式为 1s 22s22p63s23p63d64s2,则原子有 4 个未成对电子;亚铁离子核外有 24 个电子,Fe2+的外围电子排布 式为 3d 6,其外围电子排布图为 。(3)元素的金属性越强,其第一电离能越小, 则四种元素(Cu、K、O、F)中 K 的第一电离能最小;元素的非金属性越强,其电负性越大,F 的电 负性最大。(4)C 的电子排布式为 1s 22s22p2,N 的电子排布式为
40、 1s22s22p3,p 轨道处于半充满状 态,O 的电子排布式为 1s 22s22p4,第一电离能 N 的最大,则元素的第一电离能:CO”或“Si;氮和氧是同周期非金属元素,原子序数越大 则电负性越大,故电负性:N硅晶体;CH4和 SiH4都是分子晶体,分子晶体 的沸点由分子间作用力决定,CH4和 SiH4组成结构相似,相对分子质量越大则分子间作用力越大, 沸点越高,故沸点:CH4SiH4。 B B 组组综合提升综合提升 8.已知 A、B、C、D、E、F、G 都是元素周期表中短周期主族元素,它们的原子序数依次增大。A 是元素周期表中原子半径最小的元素,D3B 中阴、阳离子具有相同的电子层结构
41、,B、C 均可与 A 形成 10 电子分子,B、C 属同一周期,两者可以形成许多种共价化合物,C、F 属同一主族,B 原子 最外电子层的 p 能级上的电子处于半满状态,C 的最外层电子数是内层电子数的 3 倍,E 最外层 电子数比最内层多 1。请用具体的元素回答下列问题: (1)E 元素基态原子电子排布式为。 (2)用电子排布图表示 F 元素原子的价电子构型。 (3)F、G 元素对应的最高价含氧酸中酸性较强的酸的化学式为。 (4)离子半径:D + (填“”或“=”,下同)B 3-,第一电离能:B C,电负性:CF。 (5)A、C 形成的一种绿色氧化剂 X 有广泛应用,X 分子中 A、C 原子个
42、数比为 11,X 的电子式 为,试写出 Cu、稀硫酸与 X 反应制备硫酸铜的离子方程 式:。 答案(1)1s 22s22p63s23p1 (2) (3)HClO4 (4) (5)Cu+2H +H 2O2 Cu 2+2H 2O 解析由题意可推出 A 为 H,B 为 N,C 为 O,D 为 Na,E 为 Al,F 为 S,G 为 Cl。 (1)E 为 Al,Al 原子核外有 13 个电子,根据构造原理,基态 Al 原子的核外电子排布式为 1s 22s22p63s23p1。 (2)F 为 S,S 原子核外有 16 个电子,S 原子的价电子排布式为 3s 23p4,S 原子的价电子排布图为 (3)F、
43、G 分别为 S、Cl,S、Cl 都是第三周期元素,同周期从左到右,元素的非金属性逐渐增强,最 高价含氧酸的酸性逐渐增强,酸性:HClO4H2SO4。 (4)D +为 Na+,B3-为 N3-,Na+与 N3-具有相同的电子层结构,离子半径:D+C(O)。C、F 分别 为 O、S,同主族从上到下元素的电负性逐渐减小,电负性:C(O)F(S)。 (5)A、C 分别为 H、O,H、O 形成的原子个数比为 11 的分子为 H2O2,即 X 为 H2O2,H2O2的电子式 为。Cu、稀硫酸与 H2O2反应制备 CuSO4的离子方程式为 Cu+2H +H 2O2 Cu 2+2H 2O。 9.下表是元素周期
44、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: (1)I 的元素符号为,K 的元素名称为。 (2)写出基态时 J 元素原子的电子排布式:。 (3)下列比较正确的是。 a.原子半径:HGBA b.第一电离能:EDCB c.电负性:AHGK d.最高价氧化物的水化物的酸性:BAHG (4)下列关于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的价电子排布特点的有关叙述不正确的 是。 a.L 位于元素周期表中第五周期第A 族,属于 s 区元素 b.O 位于元素周期表中第七周期第B 族,属于 d 区元素 c.M 的价电子排布式为 6s 1,属于 ds 区元素 d.H 所在族的价电子排布式为n
45、s 2np2,属于 p 区元素 (5)1mol 某种短周期元素的最高价氧化物与 12molNaOH 恰好完全反应生成正盐,该元素在元素周 期表中的位置为第周期第族。 答案(1)Sc镓 (2)1s 22s22p63s23p63d64s2 (3)cd (4)bc (5)三A 解析(1)I 位于第四周期第B 族,为 Sc。K 位于第四周期第A 族,元素名称为镓。(2)J 为铁 元素,基态铁原子核外电子排布式为 1s 22s22p63s23p63d64s2。(3)原子半径:GHAB,a 项错误;B 为 N 元素,2p 轨道半充满,第一电离能:BC,b 项错误;电负性:AHGK,c 项正确;根据元素非金
46、 属性的变化规律知 d 项正确。(4)O 位于第族,而不是B 族;M 的价电子排布式为 5d 106s1。(5) 根据题意,某短周期元素的最高价氧化物与 NaOH 按物质的量之比为 112 恰好完全反应生成正 盐,可知该元素的氧化物为 P4O10,该元素为第三周期第A 族的磷元素。 10.现有六种元素,其中 A、B、C、D、E 为短周期主族元素,F 为第四周期元素,它们的原子序数 依次增大。请根据下列相关信息,回答问题。 A 元素形成的物质种类繁多,其形成的一种固体单质工业上常用作切割工具 B 元素原子的核外 p 电子数比 s 电子数少 1 C 元素基态原子 p 轨道有两个未成对电子 D 原子
47、的第一至第四电离能分别是: I1=738kJmol -1 I2=1451kJmol -1 I3=7733kJmol -1 I4=10540kJmol -1 E 原子核外所有 p 轨道全满或半满 F 在周期表的第 8 纵列 (1)某同学根据上述信息,推断 A 基态原子的核外电子排布图为了,该同学 所画的电子排布图违背了。 (2)B 元素的电负性(填“大于”“小于”或“等于”)C 元素的电负性。 (3)C 与 D 形成的化合物所含有化学键类型为。 (4)E 基态原子中能量最高的电子,其电子云在空间有个方向。 (5)下列关于 F 原子的价电子排布图正确的是。 A.B. C.D. (6)基态 F 3+
48、核外电子排布式为 。 (7)元素铜与镍的第二电离能分别为:ICu=1959kJmol -1,I Ni=1753kJmol -1,I CuINi原因 是。 答案(1)洪特规则(2)小于(3)离子键(4)3(5)C(6)Ar3d 5或 1s22s22p63s23p63d5 (7)Cu +核外价电子排布为 3d10,为全充满状态,比 Ni+的 3d84s1稳定,难以失去电子 解析A 元素形成的物质种类繁多,其形成的一种固体单质工业上常用作切割工具,为金刚石,则 A 为 C,B 元素原子的核外 p 电子数比 s 电子数少 1,B 有 2 个电子层,为 1s 22s22p3,故 B 为 N;C 元 素基
49、态原子 p 轨道有两个未成对电子,即 1s 22s22p4,即 C 为 O;D 原子的第一至第四电离能分别 是:I1=738kJmol -1;I 2=1451kJmol -1;I 3=7733kJmol -1;I 4=10540kJmol -1,即 D 为 Mg;E 原子核 外所有 p 轨道全满或半满,即 E 为 P;F 在周期表的第 8 纵列,为第四周期元素,则 F 为 Fe。 (1)A 是 C,基态原子的核外电子排布中:同一轨道内的自旋方向应相反,p 轨道上的 2 个电子自旋 方向相同,而中 p 轨道自旋方向相反,其违反了洪特规则。 (2)B 为 N,其电子排布为 1s 22s22p3,C 为 O,电子排布为 1s22s22p4,O 得电子的能力强,所以 O 电负 性强。 (3)Mg 与 O 形成的为离子化合物,所含化学键为离子键。 (4)E 原子核外所有 p 轨道全满或半满,电子排布式为 1s 22s22p63s22p3,能量最高的电子是 3p 轨道 上的电子,其电子云在空间有 3 个方向。 (5)F 是铁原子,价电子排布式是 3d 64s2,故 C 正确。 (6)基态 F 3+为 Fe3+,其核外电子排布式为Ar3d5或 1s22s22p63s23p63d5。
