（通用版）2019版高考化学一轮复习 选修3 物质结构与性质 第1节 原子结构与性质学案 新人教版.doc

第1节原子结构与性质【考纲要求】 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。 了解电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。 了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。 了解电负性的概念，并能用以说明元素的某些性质。考点一原子核外电子排布原理1能层、能级与原子轨道之间的关系能层(n)能级最多容纳电子数序数符号符号原子轨道数各能级各能层一K1s122二L2s1282p36三M3s12183p363d510四N4s12324p364d5104f714n2n2HT2原子轨道的能量关系(1)轨道形状s电子的原子轨道呈球形。p电子的原子轨道呈哑铃形。(2)能量关系相同能层上原子轨道能量的高低：nsnpndnf。形状相同的原子轨道能量的高低：1s2s3sB原子半径：C电负性：D最高正化合价：解析：选A。根据元素的基态原子的电子排布式可知，三种元素分别是S、P、F。一般非金属性越强，第一电离能越大，但P原子的3p轨道处于半充满状态，稳定性强，所以第一电离能大于S，A正确；原子半径应是，B不正确；非金属性越强，电负性越大，应是，C不正确；F没有正价，S最高价为6，P最高价为5，D不正确。题组二考查电离能、电负性的应用3下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2表示，单位为kJmol1)。下列关于元素R的判断中一定正确的是()I1I2I3I47401 5007 70010 500R的最高正价为3价R元素位于元素周期表中第A族R元素第一电离能大于同周期相邻元素R元素基态原子的电子排布式为1s22s2ABC D解析：选B。由表中数据可知，R元素的第三电离能与第二电离能的差距最大，故最外层有两个电子，最高正价为2价，位于第A族，可能为Be或Mg元素，因此不正确，正确，不确定；短周期第A族(ns2np0)的元素，因p轨道处于全空状态，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻元素，正确。4部分短周期元素的电负性值如表所示：元素符号LiBeBCOFNaAlSiPSCl电负性值0.981.572.042.553.443.980.931.611.902.192.583.16(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，它们都具有两性，其中Be(OH)2显示这种性质的离子方程式是 。(2)通过分析电负性值变化规律，确定Mg元素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： 。(4)从电负性角度，判断AlCl3是离子化合物还是共价化合物？请说出理由，并设计一个实验方案证明上述所得结论。答案：(1)Be(OH)22H=Be22H2O，Be(OH)22OH=BeO2H2O(2)0.931.57(3)非金属性越强，电负性越大；金属性越强，电负性越小(4)Al元素和Cl元素的电负性差值为1.551.7，所以形成共价键，AlCl3为共价化合物。将氯化铝加热到熔融态，进行导电性实验，如果不导电，说明是共价化合物。1应用电离能判断元素的性质(1)判断元素的金属性和非金属性强弱。一般I1越大，元素的非金属性越强；I1越小，元素的金属性越强。(2)判断元素在化合物中的化合价，如钾元素I1I2I3，表明钾原子易失去1个电子形成1价阳离子。(3)判断元素核外电子的分层排布情况，如锂元素I1I2GeZn32016高考全国卷，37(1)(2)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：(1)写出基态As原子的核外电子排布式： 。(2)根据元素周期律，原子半径Ga As，第一电离能Ga As。(填“大于”或“小于”)解析：(1)根据构造原理可写出基态As原子的核外电子排布式。(2)同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，第一电离能呈现逐渐增大的趋势(第A、A族除外)。Ga的原子半径大于As，Ga的第一电离能小于As。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或Ar3d104s24p3)(2)大于小于42016高考全国卷，37(1)(3)(1)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 。(2)单质铜及镍都是由 键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为ICu1 958 kJ/mol、INi1 753 kJ/mol，ICu INi的原因是 。答案：(1)1s22s22p63s23p63d84s2(或Ar3d84s2)2(2)金属铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子52015高考全国卷，37(1)处于一定空间运动状态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。解析：处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布用电子云形象地描述。基态14C原子的轨道表示式为，则核外存在2对自旋相反的电子。答案：电子云262014高考全国卷，37(2)基态Fe原子有 个未成对电子。Fe3的电子排布式为 。解析：基态Fe原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，在3d轨道有4个未成对电子；Fe原子失去3个电子得Fe3，则Fe3的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5。答案：41s22s22p63s23p63d5(或Ar3d5)学生用书P319(单独成册)一、选择题1当镁原子由1s22s22p63s21s22s22p63p2时，以下认识正确的是()A镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量B镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释放能量C转化后位于p能级上的两个电子处于同一轨道，且自旋状态相同D转化后镁原子与硅原子电子层结构相同，化学性质相似答案：A2如图是第三周期1117号元素某些性质变化趋势的柱形图，下列有关说法中正确的是()Ay轴表示的可能是第一电离能By轴表示的可能是电负性Cy轴表示的可能是原子半径Dy轴表示的可能是形成基态离子转移的电子数解析：选B。对于第三周期1117号元素，随着原子序数的增大，第一电离能总体上呈现增大的趋势，但Mg、P特殊，A项错误；原子半径逐渐减小，C项错误；形成基态离子转移的电子数依次为Na为1，Mg为2，Al为3，Si不易形成离子，P为3，S为2，Cl为1，D项错误。3下列说法中正确的是()A所有非金属元素都分布在p区B最外层电子数为2的元素都分布在s区C元素周期表中第B族到第B族10个纵行的元素都是金属元素D同一主族元素从上到下，金属性呈周期性变化解析：选C。非金属元素中氢在s区，其余非金属元素均分布在p区，A项错误；最外层电子数为2的元素可能在s区(如Mg)、p区(如He)或d区(如Ti、Fe)等，B项错误；同主族元素从上到下，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱，属递变性质而不是周期性变化，D项错误。4周期表中27号元素钴的方格中注明“3d74s2”，由此可以推断()A它位于周期表的第四周期A族B它的基态核外电子排布式可简写为Ar4s2CCo2的核外价电子排布式为3d54s2DCo位于周期表中第9列解析：选D。从左向右数，应为过渡元素，A项错误；“3d74s2”为Co的价电子排布，其简写式中也要注明3d轨道，B项错误；失电子时，应失去最外层的电子，即先失去4s上的电子，Co2的价电子排布式为3d7，C项错误；“729”，说明它位于周期表的第9列，D项正确。5下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是()解析：选A。同主族元素从上到下电负性依次减小，A正确；卤族元素中氟无正价，B错；HF分子间存在氢键，所以HF沸点最高，C错；卤族元素从上到下单质分子间范德华力依次增大，熔点依次升高，D错。6已知X、Y元素同周期，且电负性XY，下列说法错误的是()A第一电离能：Y一定小于XB气态氢化物的稳定性：HmY小于HnXC最高价含氧酸的酸性：X对应的酸性强于Y对应的酸性DX和Y形成化合物时，X显负价，Y显正价解析：选A。若Y为氮元素，X为氧元素，则第一电离能：YX；由于电负性：XY，则非金属性：XY，故气态氢化物稳定性：HmYY；得电子能力：XY，X和Y形成化合物时，X显负价，Y显正价。7下表中是A、B、C、D、E五种短周期元素的某些性质，下列判断正确的是()元素ABCDE最低化合价42121电负性2.52.53.03.54.0A.C、D、E的氢化物的稳定性：CDEB元素A的原子最外层轨道中无自旋状态相同的电子C元素B、C之间不可能形成化合物D与元素B同周期且第一电离能最小的元素的单质能与H2O发生置换反应解析：选D。根据电负性和最低化合价，推知A为C元素、B为S元素、C为Cl元素、D为O元素、E为F元素。A项，C、D、E的氢化物分别为HCl、H2O、HF，稳定性：HFH2OHCl；B项，元素A的原子最外层电子排布式为2s22p2，2p2上的两个电子分占两个原子轨道，且自旋状态相同；C项，S的最外层有6个电子，Cl的最外层有7个电子，它们之间可形成S2Cl2等化合物；D项，Na能与H2O发生置换反应生成NaOH和H2。8X、Y、Z、W是短周期元素，X元素原子的最外层未达到8电子稳定结构，工业上通过分离液态空气获得其单质；Y元素原子最外电子层上s、p电子数相等；Z元素2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同；W元素原子的M层有1个未成对的p电子。下列有关这些元素性质的说法一定正确的是()AX元素的氢化物的水溶液显碱性BZ元素的离子半径小于W元素的离子半径CZ元素的单质在一定条件下能与X元素的单质反应DY元素最高价氧化物的晶体具有很高的熔点和沸点解析：选C。根据题意，Z元素为Mg，Y元素原子最外电子层电子排布为ns2np2，是C或Si，X为N或O，W为Al或Cl。N的氢化物的水溶液显碱性，但O的氢化物的水溶液显中性或弱酸性，A错误；Al3的半径比Mg2小，B错误；氮气、氧气均能与镁反应，C正确；CO2形成的晶体熔沸点低，D错误。二、非选择题9如图是s能级和p能级的原子轨道图，试回答下列问题：(1)s电子的原子轨道呈 形，每个s能级有 个原子轨道；p电子的原子轨道呈 形，每个p能级有 个原子轨道。(2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn1，原子中能量最高的是 电子，其电子云在空间有 方向；元素X的名称是 ，它的氢化物的电子式是 。若元素X的原子最外层电子排布式为nsn1npn1，那么X的元素符号为 ，原子的电子排布图为 。解析：(1)s电子的原子轨道都是球形的，每个s能级有1个原子轨道；p电子的原子轨道都是哑铃形的，每个p能级有3个原子轨道，它们相互垂直，分别以px、py、pz表示。(2)因为元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn1，np 轨道已排上电子，说明ns轨道已排满电子，即n2，则元素X的原子核外电子排布式为1s22s22p3，是氮元素，其中原子中能量最高的是2p电子，其电子云在空间有三个互相垂直的伸展方向；氮元素的氢化物是氨气，含有极性键，其电子式是 ；当元素X的原子最外层电子排布式为nsn1npn1时，根据上述分析，有n12，则n3，所以X元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，是硫元素，元素符号为S，其原子的电子排布图为。答案：(1)球1哑铃3(2)2p三个互相垂直的伸展氮 10W、X、Y、Z、N是短周期元素，它们的核电荷数依次增大。元素元素性质或原子结构W原子核内无中子X原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等，且是非金属元素Y元素的离子半径在该周期中最小Z原子核外p能级上的电子总数比s能级上的电子总数多2N最外层电子数比次外层电子数少1(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)Y、Z和N三种元素第一电离能由大到小的顺序为 (填元素符号)。(3)X与Z两元素的电负性较大的是 (填元素符号)。(4)Z元素原子共有 种不同运动状态的电子。解析：W、X、Y、Z、N是核电荷数依次增大的短周期元素，原子核内无中子的元素是氢元素；原子核外s能级电子数与p能级电子数相等的非金属元素是氧元素(1s22s22p4)；元素的离子半径在该周期中最小的是Al3；原子核外s能级电子数比p能级电子数少2的是硅元素(1s22s22p63s23p2)；最外层电子数比次外层电子数少1的是氯元素。核外有多少个电子就有多少种不同的运动状态。答案：(1)H28(2)ClSiAl(3)O(4)1411如图为周期表中部分元素的某种性质(X值)随原子序数变化的关系。 (1)同主族内不同元素的X值变化的特点是 ，同周期内，随着原子序数的增大，X值总体上呈现 趋势。周期表中X值的这种变化特点体现了元素性质的 变化规律。(2)X值较小的元素集中在元素周期表的 。a左下角b右上角c金属与非金属分界线附近(3)下列关于元素该性质的说法中正确的是 (选填代号)。aX值可反映元素最高正化合价的变化规律bX值可反映原子在分子中吸引电子的能力cX值大小可用来衡量元素金属性和非金属性的强弱解析：(1)根据图示，同主族元素从上到下，X值逐渐减小；同周期元素从左到右，X值总体上呈现增大趋势。(2)X值较小的元素集中在元素周期表左下角。(3)X值为元素的电负性，能够反映原子在分子中吸引电子的能力，能衡量元素金属性和非金属性的强弱。答案：(1)同一主族，从上到下，X值逐渐减小增大周期性(2)a(3)bc12有A、B、C、D、E 5种元素，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ns1，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原子最外层电子数等于D原子最外层电子数的一半。请回答下列问题：(1)A是 ，B是 ，C是 ，D是 ，E是 。(2)由这五种元素组成的一种化合物是(写化学式) 。写出该物质的一种主要用途： 。(3)写出C元素基态原子的电子排布式： 。(4)用电子排布图表示D元素原子的价电子排布为 。(5)元素B与D的电负性的大小关系是B D，C与 E的第一电离能的大小关系是C E。(填“”“K。答案：(1)HOAlSK(写元素名称也可)(2)KAl(SO4)212H2O净水剂(3)1s22s22p63s23p1(4)(5)13月球上的主要矿物有辉石(CaMgSi2O6)、斜长石(KAlSi3O8)和橄榄石可分为铁橄榄石(Fe2SiO4)、镁橄榄石(Mg2SiO4)、铁镁橄榄石(MgFe)2SiO4等。(1)铁橄榄石中铁元素化合价为 ，硅元素原子核外电子排布式为 。(2)硅元素的原子核外共有 种不同能级的电子，其原子最外层共有 种不同运动状态的电子。(3)月球上的上述主要矿物中，属于短周期元素的原子半径由大到小的顺序为 (填元素符号)。(4)某元素与氧元素同周期，且与氧元素组成的化合物中氧元素显2价，两者电负性关系是 (填元素符号)。解析：(1)根据氧元素为2价、硅元素为4价，铁橄榄石Fe2SiO4中铁元素化合价为2价，硅元素原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p2。(2)硅元素原子核外有5种不同能级的电子，最外层有4种不同运动状态的电子。(3)属于短周期元素的是Mg、Al、Si、O。(4)与氧元素组成的化合物中氧元素显2价，说明电负性比氧元素更强，只有F元素。答案：(1)21s22s22p63s23p2(2)54(3)MgAlSiO(4)FO14已知：AF都是周期表中前四周期的元素，它们的原子序数依次增大。其中A、C原子的L层有2个未成对电子。D与E同主族，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构。F3的M层3d轨道电子为半充满状态。请根据以上信息，回答下列问题：(1)A、B、C的电负性由小到大的顺序为 (用元素符号表示)。(2)D元素的原子核外共有 种不同运动状态的电子、 种不同能级的电子。(3)写出E的基态原子的电子排布式： 。(4)F和X(质子数为25)两元素的部分电离能数据列于下表，比较两元素的I2、I3可知，气态X2再失去一个电子比气态F2再失去一个电子难。对此，你的解释是 。元素XF电离能/kJmol1I1717759I21 5091 561I33 2482 957解析：据题意可知A原子电子排布式为1s22s22p2，故为碳元素；C原子电子排布式为1s22s22p4，故为氧元素，则B为氮元素；由D2与C2核外电子排布相同，可知D为Mg，则E为Ca；由F3的3d轨道电子半充满可知为3d5，则F为Fe。答案：(1)CNO(2)124(3)1s22s22p63s23p64s2(或Ar4s2)(4)Mn2的3d轨道电子排布为半充满状态，较稳定