高考化学一轮复习教案 第12章 第1讲《原子结构与性质》

第1讲原子结构与性质考纲解读1.能规范书写常见元素(136号)原子核外电子的电子排布式和电子排布图。2.运用原子核外电子跃迁等解释某些实际问题。3.用电离能、电负性等解释元素的某些性质。4.掌握周期表各区、周期、族的原子核外电子排布规律及元素性质的递变规律。考点一原子核外电子排布原理1能层、能级与原子轨道(1)能层(n)：在多电子原子中，核外电子的_是不同的，按照电子的_差异将其分成不同能层。通常用K、L、M、N表示，能量依次升高。(2)能级：同一能层里的电子的_也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用_等表示，同一能层里，各能级的能量按_的顺序升高，即：_。(3)原子轨道：电子云轮廓图给出了电子在_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sp特别提醒第一能层(K)，只有s能级；第二能层(L)，有s、p两种能级，p能级上有三个原子轨道px、py、pz，它们具有相同的能量；第三能层(M)，有s、p、d三种能级。2原子核外电子排布的原理(1)能量最低原理：即：电子尽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，亦即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：(2)泡利原理一个原子轨道最多容纳_个电子，并且_相反。(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_，并且_相同。洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在_(p6、d10、f14)、_(p3、d5、f7)和_(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。特别提醒基态原子：处于最低能量的原子。当基态原子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。电子从激发态跃迁回基态时，释放一定频率的光子，这是产生原子光谱的原因。1完成下表，理解能层、能级及其最多容纳电子数的关系能层一二三四五符号KLMNO能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s最多容纳电子数特别提醒(1)任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数；(2)以s、p、d、f排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7的二倍；(3)构造原理中存在着能级交错现象；(4)我们一定要记住前四周期的能级排布(1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p)。2写出下列原子的电子排布式与简化电子排布式原子电子排布式简化电子排布式NClCaFeCu特别提醒当出现d轨道时，虽然电子按ns，(n1)d，np顺序填序，但在书写电子排布式时，仍把(n1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确；Fe：1s22s22p63s23p64s23d6错误。3下列电子排布图所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是_。4请用核外电子排布的相关规则解释Fe3较Fe2更稳定的原因？特别提醒由于能级交错，3d轨道的能量比4s轨道的能量高，排电子时是先排4s轨道再排3d轨道，而失电子时，却先失4s轨道上的电子。考点二原子结构与元素性质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)周期能层数每周期第一个元素每周期最后一个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二23He2s1101s22s22p6三311四419五537Kr5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6六655Xe6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6(2)原子构型与族的关系对主族元素：主族元素的族序数原子的_。对副族元素：次外层电子数多于8个而少于18个的一些元素，它们除了能失去_的电子外，还能失去_上的一部分电子。例如元素钪Ar3d14s2，总共可以失去三个电子，钪为B族元素。所以，失去的(或参加反应的)电子总数，就等于该元素所在的族数。除第族元素外，大多数元素所在族的族序数等于(n1)dns(n为最外层)的电子数。归纳总结(1)周期的序号等于能层数。(2)每一周期都是从活泼碱金属开始逐渐过渡到活泼的非金属，最后以惰性气体结束。(3)主族元素所在族的序数等于该元素原子的价电子数，等于最外层电子数。(4)BB族元素原子的价电子数目与族序数相同。(3)元素周期表的分区根据核外电子排布a分区b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族及He元素ns12除氢、氦外都是活泼金属元素；通常是最外层电子参与反应p区A族A族、0族(除氦外)ns2np16通常是最外层电子参与反应d区B族B族、族(除镧系、锕系外)(n1)d19ns12d轨道可以不同程度地参与化学键的形成ds区B族、B族(n1)d10ns12金属元素f区镧系、锕系(n2)f014(n1)d02ns2镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近c.若已知元素的外围电子排布，可直接判断该元素在周期表中的位置。如：某元素的外围电子排布为4s24p4，由此可知，该元素位于p区，为第四周期A族元素。即最大能层为其周期数，最外层电子数为其族序数，但应注意过渡元素(副族与第族)的最大能层为其周期数，外围电子数应为其纵列数而不是其族序数(镧系、锕系除外)。根据元素金属性与非金属性可将元素周期表分为金属元素区和非金属元素区(如下图)，处于金属与非金属交界线(又称梯形线)附近的非金属元素具有一定的金属性，又称为半金属或准金属，但不能叫两性非金属。2元素周期律(1)原子半径影响因素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_；同主族元素从上到下，原子半径逐渐_。(2)电离能第一电离能：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_，符号：_，单位：_。规律a同周期：第一种元素的第一电离能_，最后一种元素的第一电离能_，总体呈现_的变化趋势。b同族元素：从上至下第一电离能_。c同种原子：逐级电离能越来越_(即I1_I2_I3)。(3)电负性含义：元素的原子在化合物中_能力的标度。元素的电负性越大，表示其原子在化合物中_的能力越_。标准：以最活泼的非金属氟的电负性为_和锂的电负性为1.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体未计)。变化规律金属元素的电负性一般_，非金属元素的电负性一般_，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_，同主族从上至下，元素的电负性逐渐_。5某元素的原子序数为29，试问：(1)写出该元素的名称及元素符号。(2)画出该元素原子的电子排布式。(3)它有多少个能层？有多少个能级？(4)它的价电子构型是什么？(5)它属于第几周期？第几族？主族还是副族？属于哪一个分区？(6)它有多少个未成对电子？6同周期内不同元素的第一电离能I1随着原子序数的增大而增大，但个别元素的I1出现反常现象。下列关系正确的是()AI1(氮)I1(氧) BI1(氟)I1(氧)CI1(镁)I1(镁)表示原子结构的常用化学用语到目前为止，我们学过的表示原子结构的化学用语有多种，它们各有不同的侧重点。(1)原子结构示意图只能表示核外电子的分层排布和原子核内的质子数，如。(2)核组成式：如O，侧重于表示原子核的结构，它能告诉我们该原子核内的质子数和核外电子数以及质量数，并不能反映核外电子的排布情况。(3)电子排布式：如O原子的电子排布式为1s22s22p4，它能告诉我们氧原子核外的电子分为2个电子层，3个能级，并不能告诉我们原子核的情况，也不能告诉我们它的各个电子的运动状态。(4)电子排布图：如 这个式子，对氧原子核外电子排布的情况表达得就更加详细。(5)价电子排布式：如Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，价电子排布式为3d64s2。价电子排布式能反映基态原子的能层数和参与成键的电子数以及最外层电子数。【例1】按要求用三种化学用语表示基态铁原子和三价铁离子，并回答问题。FeFe3原子(或离子)结构示意图电子排布式电子排布图(1)铁原子最外层电子数为_，铁在发生化学反应时，参加反应的电子可能是_。(2)请你通过比较、归纳，分别说出3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。【例2】A、B、C、D、E、F代表6种元素。请填空：(1)A元素基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为_；(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的元素符号为_；(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为_，其基态原子的电子排布式为_；(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，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nsnnpn1，则n_；原子中能量最高的是_电子。元素周期律与元素推断1元素周期律所描述内容汇总(0族除外)项目同周期(从左右)同主族(从上下)原子核外电子排布电子层数相同，最外层电子数逐渐增多，17(第一周期12)最外层电子数相同，电子层数递增原子半径逐渐_(0族除外)逐渐增大元素主要化合价最高正价由(17) 最低负价由41最高正价_，非金属最低负价_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元素的第一电离能第一电离能呈_的趋势第一电离能逐渐_元素的电负性电负性逐渐_电负性逐渐_元素金属性、非金属性金属性逐渐_非金属性逐渐_金属性逐渐_非金属性逐渐_单质氧化性、还原性氧化性逐渐_还原性逐渐_氧化性逐渐还原性逐渐最高价氧化物对应水化物的酸碱性碱性逐渐_酸性逐渐_碱性逐渐_酸性逐渐_非金属气,态氢化物,的稳定性生成由_到_稳定性逐渐_生成由_到_稳定性逐渐_2. 元素周期律与元素推断的关系在试题中，通常用元素周期律的某项内容，来推断出元素名称，然后再考查该元素的其他性质。【例3】元素代号I1I2I3I4Q2 0804 0006 1009 400R5004 6006 9009 500S7401 5007 70010 500T5801 8002 70011 600U4203 1004 4005 900(1)在周期表中，最可能处于同一族的是_。AQ和R BS和T CT和U DR和TER和U(2)电解它们的熔融氯化物，以下过程最可能正确的是_。AQ22eQBR22eRCS33eSDT33eT(3)它们的氯化物的化学式，最可能正确的是_。AQCl2 BRCl CSCl3 DTCl(4)S元素最可能是_。As区元素 B稀有气体元素Cp区元素 D准金属(5)下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是_。A氦(1s2) B铍(1s22s2)C锂(1s22s1) D氢(1s1)高考题组一原子的核外电子排布1以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是()AHe B. C1s2 D. 2下列有关物质结构的表述正确的是()A次氯酸的电子式HB二氧化硅的分子式SiO2C乙烯的结构简式CH2=CH2D钠离子的结构示意图32010福建理综30(2)原子序数小于36的元素Q和T，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且原子序数T比Q多2。T的基态原子外围电子(价电子)排布式为_，Q2的未成对电子数是_。42010课标全国卷一41(1)W(O)元素的L层电子排布式为_。52010江苏21A(2)节选Cu基态核外电子排布式为_。62010海南，19(1)Ni原子的核外电子排布式为_。72011福建理综30(1)改编氮元素可以形成多种化合物。基态氮原子的价电子排布式是_。82011山东理综32(1)改编氧是地壳中含量最多的元素。氧元素基态原子核外未成对电子数为_个。高考题组二原子结构与元素性质9W、X、Y、Z是周期表前36号元素中的四种常见元素，其原子序数依次增大。W、Y的氧化物是导致酸雨的主要物质，X的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子，Z能形成红色(或砖红色)的Z2O和黑色的ZO两种氧化物。(1)W位于元素周期表第_周期第_族。W的气态氢化物稳定性比H2O(g)_(填“强”或“弱”)。(2)Y的基态原子核外电子排布式是_，Y的第一电离能比X的_(填“大”或“小”)。(3)Y的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与Z的单质反应的化学方程式是_。102010山东理综，32(2)CH4中共用电子对偏向C，SiH4中共用电子对偏向H，则C、Si、H的电负性由大到小的顺序为_。112011新课标全国卷37(2)基态B原子的电子排布式为_；B和N相比，电负性较大的是_，BN中B元素的化合价为_。122011福建理综30(2)C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是_。课时规范训练教材习题回扣1(选修3P241)下列说法中正确的是()A处于最低能量的原子叫做基态原子B3p2表示3p能级有两个轨道C同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小D同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多2(选修3P242)X、Y、Z三种元素的原子，其最外层电子排布分别为ns1、3s23p1和2s22p4，由这三种元素组成的化合物的化学式可能是()AXYZ2 BX2YZ3 CX2YZ2 DXYZ33(选修3P243)下列说法中，不符合A族元素性质特征的是()A从上到下原子半径逐渐减小B易形成1价离子C从上到下单质的氧化性逐渐减弱D从上到下氢化物的稳定性依次减弱4(选修3P244)下列说法中，正确的是()A在周期表里，主族元素所在的族序数等于原子核外电子数B在周期表里，元素所在的周期数等于原子核外电子层数C最外层电子数为8的都是稀有气体元素的原子D元素的原子序数越大，其原子半径也越大5(选修5P246)A、B、C、D都是短周期元素，A的原子核外有两个电子层，最外层已达到饱和。B位于A元素的下一周期，最外层的电子数是A最外层电子数的1/2。C的离子带有两个单位正电荷，它的核外电子排布与A元素原子相同。D与C属同一周期，D原子的最外层电子数比A的最外层电子数少1。(1)根据上述事实判断：A是_，B是_，C是_，D是_。(2)C的离子的核外电子排布式为_；D原子的核外电子排布式为_。(3)B位于第_周期_族，它的最高价氧化物的化学式是_，最高价氧化物的水化物是一种_酸。能力提升训练1图1和图2分别是1s电子的概率分布图和原子轨道图。下列有关认识正确的是()A图1中的每个小黑点表示1个电子B图2表示1s电子只能在球体内出现C图2表明1s轨道呈圆形，有无数对称轴D图1中的小黑点表示某一时刻，电子在核外所处的位置2以下对核外电子运动状况描述正确的是()A能层序数越大，s轨道的半径越大B电子的运动和行星相似，围绕着原子核在固定的轨道上高速旋转C能量低的电子只能在s轨道上运动，能量高的电子总在f轨道上运动D同一元素的原子中，在同一能级上运动的电子，其运动状态相同3下列关于钠元素的几种表达式错误的是()ANa的电子排布图： BNa的结构示意图：CNa的电子排布式：1s22s22p63s1DNa的简化电子排布式：Na3s14下列电子排布图能表示基态氮原子的核外电子排布的是()5X、Y两种元素可形成X2Y3型化合物，则X和Y原子最外层的电子排布可能是()AX：2s22p3Y：2s22p4BX：3s23p1Y：3s23p5CX：3s23p2Y：3s23p4DX：3s2Y：2s22p36对Na、Mg、Al的有关性质的叙述正确的是()A碱性：NaOHMg(OH)2Al(OH)3B第一电离能：NaMgMgAlD还原性：NaMgAl7A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，有关两元素的下列叙述：原子半径AB；原子序数AB；原子最外层电子数ANC最高价氧化物对应水化物酸性：WZDX和Y的单质在一定条件下反应可生成一种淡黄色的固体化合物11. 以下有关元素性质的说法不正确的是()A具有下列电子排布式的原子中，1s22s22p63s23p21s22s22p31s22s22p21s22s22p63s23p4原子半径最大的是B具有下列价电子排布式的原子中，3s23p13s23p23s23p33s23p4第一电离能最大的是CNa、K、RbN、P、AsO、S、SeNa、P、Cl，元素的电负性随原子序数增大而递增的是D某元素气态基态原子的逐级电离能分别为738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、21 703，当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X312下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表某一化学元素。(1)下列(填写编号)组元素的单质可能都是电的良导体。a、c、hb、g、kc、h、ld、e、f(2)如给核外电子足够的能量，这些电子便会摆脱原子核的束缚而离去。核外电子离开该原子或离子所需要的能量主要受两大因素的影响：原子核对核外电子的吸引力，形成稳定结构的倾向。下表是一些气态原子失去核外不同电子所需的能量(kJmol-1)：锂XY失去第一个电子519502580失去第二个电子7 2964 5701 820失去第三个电子11 7996 9202 750失去第四个电子9 55011 600通过上述信息和表中的数据分析为什么锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量：_。表中X可能为以上13种元素中的_(填写字母)元素，则该元素属于_区元素。用元素符号表示X和j所能形成的化合物的化学式是_。Y是周期表中_族元素。以上13种元素中，_(填写字母)元素原子失去核外第一个电子需要的能量最多。13下表为长式周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。请回答下列问题：(1)表中属于d区元素的是(填元素符号)。(2)表中元素的6个原子与元素的6个原子形成的某种环状分子名称为；和形成的一种常见溶剂的化学式为，其立体构型为。(3)某元素原子的外围电子排布式为nsnnpn+1，该元素原子的最外电子层上孤电子对数为；该元素与元素形成的最简单分子X属于分子(填“极性”或“非极性”)。(4)元素的第一电离能元素(选填“”、“=”或“”、“=”或“”)的电负性。(5)元素和形成的化合物的电子式为。(6)元素的基态原子核外电子排布式是。(7)某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如上表中元素与元素的氢氧化物有相似的性质。请写出元素的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式：_。14已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：(1)X元素原子基态时的电子排布式为_，该元素的符号是_。(2)Y元素原子的价层电子的电子排布图为 _ ，该元素的名称是_。(3)X与Z可形成化合物XZ3，该化合物的空间构型为_。(4)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是_。(5)比较X的氢化物与同族第二、第三周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由：_。答案基础再现深度思考考点一1(1)能量能量(2)能量s、p、d、fs、p、d、fE(s)E(p)E(d)E(f)(3)核外经常出现球形1纺锤形32(2)2自旋状态(3)单独占据一个轨道自旋状态全满半满全空考点二1(1)Ne3s1181s22s22p63s23p6Ar4s1361s22s22p63s23p63d104s24p6(2)最外层电子数最外层次外层2(1)越大越小减小增大(2)最低能量I1kJmol1a.最小最大从左至右逐渐增大b逐渐减小c大HSi111s22s22p1N312NOC课时规范训练教材习题回扣1A2.A3.A4.B5(1)NeSiMgCl(2)1s22s22p61s22s22p63s23p5(3)三ASiO2弱能力提升训练1C2A3D4A5A6D7B8A9D10.A11.D12(1)(2)锂原子失去核外第一个电子后即达到稳定结构，所以锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量asNa2O和Na2O2Am13(1)Ti(2)苯CCl4正四面体形(3)1极性(4)PH3AsH3，因为键长越短，键能越大，化合物越稳定。沸点：NH3AsH3PH3，NH3可以形成分子间氢键，沸点最高；AsH3相对分子质量比PH3大，分子间作用力大，因而AsH3的沸点比PH3高 - 17 -