2020版高考化学一轮复习第五章第一节原子结构与性质学案.docx

第一节原子结构与性质考点(一)原子结构 【精讲精练快冲关】知能学通1原子的构成(1)原子的构成粒子(2)构成原子或离子的微粒间的数量关系原子中：质子数(Z)核电荷数核外电子数。质量数(A)质子数(Z)中子数(N)。阳离子的核外电子数质子数阳离子所带电荷数。如Mg2的核外电子数是10。阴离子的核外电子数质子数阴离子所带电荷数。如Cl的核外电子数是18。(3)微粒符号周围数字的含义(4)两种相对原子质量原子(即核素)的相对原子质量：一个原子(即核素)的质量与12C质量的 的比值。一种元素有几种同位素，就有几种不同核素的相对原子质量。元素的相对原子质量：是按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。如Ar(Cl)Ar(35Cl)a%Ar(37Cl)b%。2元素、核素、同位素(1)元素、核素、同位素的关系(2)同位素的特征同一元素的各种核素的中子数不同，质子数相同，化学性质几乎完全相同，物理性质差异较大。同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分数(丰度)不变。(3)氢元素的三种核素H：名称为氕，不含中子；H：用字母D表示，名称为氘或重氢；H：用字母T表示，名称为氚或超重氢。(4)几种重要核素的用途核素UCHHO用途核燃料用于考古断代制氢弹示踪原子题点练通1.(2019扬州模拟)钬(Ho)的某些原子具有放射性，可用于治疗肝癌。下列有关 Ho的叙述正确的是()A电子数为166B质量数为67C中子数为99 D核电荷数为99解析：选C元素符号左下角表示质子数或核电荷数，左上角表示质量数；质量数质子数中子数； 对于原子，质子数核外电子数，整个原子不显电性。电子数质子数67，故A错误；元素符号左上角为质量数166，故B错误；中子数质量数质子数1666799，故C正确；核电荷数质子数67，故D错误。2(2019龙凤区模拟)近20年来，同位素分析法在植物生理学、生态学和环境科学研究中获得广泛应用。如在陆地生态系统研究中，2H、13C、15N、18O、34S等常用作环境指示物。下列有关说法正确的是()A34S原子核内中子数为16B1HO的摩尔质量为20 gmol1C13C和 15N原子核内的质子数相差2D2H的核外电子数为2解析：选B34S原子核内的中子数为341618，故A错误； 1HO的相对分子质量为121820，摩尔质量在数值上等于相对分子质量，则1HO的摩尔质量为20 gmol1，故B正确；C原子的质子数为6，N原子的质子数为7，则 13C和15N原子核内的质子数相差761，故C错误；H元素的原子核外只有一个电子失去一个电子变为2H，则其离子的核外电子数为0，故D错误。3某元素原子的质量数为A，它的阴离子Xn核外有x个电子，w g这种原子的原子核内中子数为()A. B.C. D.解析：选CX原子的中子数为A(xn)，w g X的物质的量为 mol，则中子的物质的量为 mol，中子数为。4.铁60同位素的现身，揭秘了超新星爆炸历史真相。下列说法正确的是()A铁元素的质量数为60B.Fe的核内质子数比中子数多8C.Fe与 Fe的核外电子数相同，属于同一种核素D.Fe与 Fe的化学性质相似，互为同位素解析：选DFe这种铁原子的质量数为60，而不是铁元素的质量数，A错误；Fe的核内质子数(26)比中子数(34)少8，B错误；Fe与 Fe的质子数相同但中子数不同，是两种不同的核素，C错误；Fe与 Fe是同种元素的不同核素，互为同位素，化学性质相似，D正确。5下列说法正确的是()A由H、D、T与 16O、17O、18O构成的过氧化氢分子的相对分子质量有36种BH2、D2、T2互为同素异形体CH2、D2、T2在相同条件下的密度比为123D氕、氘发生核聚变生成其他元素，属于化学变化解析：选CH、D、T组合H2、D2、T2、HD、HT、DT共6种；16O、17O、18O组合16O2、17O2、18O2、16O17O、16O18O、17O18O 共6种，所以构成的过氧化氢分子共有6636种，但其中有相对分子质量相同的分子，故构成的过氧化氢分子的相对分子质量种数小于36种，故A错误；H2、D2、T2均为氢气单质，属于一种物质，故B错误；H2、D2、T2在相同条件下的密度比等于气体相对分子质量之比为246123，故C正确；氕、氘发生核聚变生成其他元素，属于核反应，不是化学变化，故D错误。元素、核素、同位素、同素异形体的易错点(1)现行元素周期表已发现的元素有118种，由于同位素的存在，故核素的种数远大于118种。(2)不同核素可能具有相同的质子数，如 H、H；也可能具有相同的中子数，如 C、O；也可能具有相同的质量数，如 C、N。(3)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素。(4)同位素之间的转化，既不是物理变化也不是化学变化，是核反应。(5)同位素是指同一元素的不同“原子”间的关系，同素异形体是指同一元素的不同“单质”间的关系。(6)同位素之间可形成不同的同位素单质。如氢分子有六种：H2、D2、T2、HD、HT、DT。同位素之间可形成不同的同位素化合物。如水分子有：H2O(普通的水)、D2O(重水)、T2O(超重水)等。H、D、T与16O、17O、18O可形成3618种水分子，相对分子质量不同。它们的物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全相同。 考点(二)原子核外电子排布原理 【精讲精练快冲关】知能学通1能层、能级与原子轨道(1)能层(n)：在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照电子的能量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能量也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用s、p、d、f等表示，同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f的顺序升高，即E(s)E(p)E(d)E(f)。(3)原子轨道：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p哑铃形(4)能层、能级与原子轨道的关系能层(n)一二三四五符号KLMNO能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s轨道数11313513571最多容纳电子数226261026101422818322n2注意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。能层数电子层数，每个能层所包含的能级数能层序数。2基态原子的核外电子排布(1)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：(2)泡利原理每个原子轨道里最多只能容纳个电子，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2p3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(p6、d10、f14)、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1s22s22p63s23p63d54s1。3基态原子核外电子排布的表示方法(1)原子结构示意图如Mg2结构示意图为，Cl结构示意图为。(2)电子排布式用数字在能级符号的右上角标明该能级上排布的电子数。例如K：1s22s22p63s23p64s1。为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，例如K：Ar4s1。(3)电子排布图用或表示原子轨道，和分别表示两种不同自旋方向的电子。每个方框或圆圈代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子，例如O：。4基态、激发态及光谱示意图题点练通1.短周期常见原子的核外电子排布规律(1)原子核中无中子的原子：_。(2)最外层有1个电子的元素：_。(3)最外层有2个电子的元素：_。(4)最外层电子数等于次外层电子数的元素：_。(5)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：_；是次外层电子数3倍的元素：_；是次外层电子数4倍的元素：_。(6)电子层数与最外层电子数相等的元素：_。(7)电子总数为最外层电子数2倍的元素：_。(8)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：_。(9)内层电子总数是最外层电子数2倍的元素：_。答案：(1)H(2)H、Li、Na(3)Be、Mg、He(4)Be、Ar(5)CONe(6)H、Be、Al(7)Be(8)Li、Si(9)Li、P2(1)(2018全国卷)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_。(2)(2018全国卷)Zn原子核外电子排布式为_。(3)(2018江苏高考)Fe2基态核外电子排布式为_。(4)(2017全国卷)Co基态原子核外电子排布式为_。(5)(2016全国卷)基态Ge原子的核外电子排布式为Ar_。(6)(2016全国卷)镍元素基态原子的电子排布式为_。(7)(2016全国卷)写出基态As原子的核外电子排布式_。(8)(2015全国卷)P原子的核外电子排布式为_。(9)(2014全国卷)Fe3的电子排布式为_。(10)(2014全国卷)Cu的价层电子轨道示意图为_。答案：(1) (2)1s22s22p63s23p63d104s2(或Ar3d104s2)(3)1s22s22p63s23p63d6(或Ar3d6)(4)1s22s22p63s23p63d74s2(或Ar3d74s2)(5)3d104s24p2(6)1s22s22p63s23p63d84s2(或Ar3d84s2)(7)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或Ar3d104s24p3)(8)1s22s22p63s23p3(或Ne3s23p3)(9)1s22s22p63s23p63d5(或Ar3d5)(10) 3(1)(2017全国卷)元素Mn与O中，基态原子核外未成对电子数较多的是_。(2)(2016全国卷)基态Ge原子有_个未成对电子。(3)(2016全国卷)镍元素基态原子3d能级上的未成对电子数为_。(4)(2014全国卷)基态Fe原子有_个未成对电子。答案：(1)Mn(2)2(3)2(4)44(1)(2018全国卷)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_、_(填标号)。A B. C. D (2)(2018全国卷)基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_形。(3)(2017全国卷)基态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_。(4)(2015全国卷)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。答案：(1)DC(2)哑铃(或纺锤)(3)N球形 (4)电子云25A、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。解析：(1)A元素基态原子次外层有2个电子，故次外层为K层，A元素有2个电子层，由题意可写出其电子排布图为或，则该元素核外有6或8个电子，为碳元素或氧元素。(2)B、C的电子层结构都与Ar相同，即核外都有18个电子，则B为17号元素Cl，C为19号元素K。(3)D元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成3价离子，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，即为26号元素Fe。(4)根据题意要求，首先写出电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号元素Cu。(5)s能级只有1个原子轨道，故最多只能容纳2个电子，即n2，所以元素F的原子的最外层电子排布式为2s22p3，由此可知F是N元素；根据核外电子排布的能量最低原理，可知氮原子的核外电子中的2p能级能量最高。答案：(1)C或O(2)ClK(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2(或Ar3d64s2)(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1)(5)22p归纳拓展1“两原理，一规则”的正确理解(1)原子核外电子排布符合能量最低原理、泡利原理、洪特规则，若违背其一，则原子能量不处于最低状态。易误警示：在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误： (2)半充满、全充满状态的原子结构稳定，即ns2、np3、np6等处于相对稳定结构状态。如Cr：3d54s1、Mn：3d54s2、Cu：3d104s1、Zn：3d104s2。(3)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n1)d、np的顺序填充，但在书写时，仍把(n1)d放在ns前。2熟记3种最外层电子的特征排布(1)最外层有3个未成对电子的为ns2np3,136号元素中分别为N、P、As。(2)最外层有2个未成对电子的可能是ns2np2或ns2np4。短周期元素中分别为C、Si和O、S。(3)最外层有一个单电子的可能是ns1、ns2np1、(n1)d5ns1、(n1)d10ns1。第四周期中有K、Ga(镓)、Cr(3d54s1)、Cu(3d104s1)。6.(2019临沂联考)下列表达式错误的是()A甲烷的电子式： B氮原子的L层的电子排布图： C硫离子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p4D碳12原子：解析：选CS2的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6。7(1)元素Cu 基态原子的核外电子排布式为_。(2)基态硼原子的电子排布式为_。(3)基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为_，该能层具有的原子轨道数为_、电子数为_。(4)Ni2的价电子排布图为_。(5)Se原子序数为_，其核外M层电子的排布式为_。解析：(1)Cu是29号元素，故其基态原子的核外电子排布式为Ar3d104s1。(2)B是5号元素，故其基态原子的电子排布式为1s22s22p1。(3)Si的最高能层为第三能层，其符号为M，该能层有 1个 s轨道、3个p轨道和5个d轨道，共9个轨道，Si在该能层有4个电子。(4)Ni是28号元素，价电子排布式为3d84s2，Ni2的价电子排布式为3d8，电子排布图为。(5)Se是34号元素，M层有18个电子，M层电子的排布式为3s23p63d10。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1)(2)1s22s22p1(3)M94 (4) (5)343s23p63d108四种短周期元素的性质或结构信息如表所示：元素元素性质或结构信息A原子核外L层未成对电子数最多B原子半径是短周期主族元素中最大的C地壳中含量最多的金属元素D原子核外有五种不同能量的电子，且最外层有2对成对电子请根据信息回答下列问题：(1)A为_元素，其原子的价电子排布式为_。(2)C的原子核外有_种形状不同的原子轨道，该原子最外层共有_种不同运动状态的电子。(3)B与D形成的化合物的电子式是_；在化合物中D的结构示意图是_。解析：A原子核外L层未成对电子数最多，其电子排布式为1s22s22p3，应为N元素；B原子半径是短周期主族元素中最大的，应为Na元素；C是地壳中含量最多的金属元素，为Al元素；D原子核外有5种不同能量的电子，且最外层有2对成对电子，则电子排布式为1s22s22p63s23p4，应为S元素。(1)A是N元素，其原子的价电子排布式为2s22p3。(2)C为Al元素，其原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，原子核外有球形和哑铃形2种形状不同的轨道，最外层共有3种不同运动状态的电子。(3)B与D形成的化合物是Na2S，其电子式是；在化合物中D(S2)的结构示意图是。答案：(1)N2s22p3(2)23 (3) 原子结构的表示方法 考点(三)原子结构与元素性质 【精讲精练快冲关】知能学通1元素原子得、失电子能力(1)金属元素原子的最外层电子数一般小于4，较易失去电子，形成阳离子，表现出还原性，在化合物中显正化合价。(2)非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于4，较易得到电子，活泼非金属原子易形成阴离子。在化合物中主要显负化合价。(3)稀有气体元素的原子最外层为8电子(氦为2电子)稳定结构，不易失去或得到电子，通常表现为0价。2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：kJmol1。(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：逐级电离能越来越大(I1I2INi的原因是_。(5)(2016全国卷)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”)。(6)(2014全国卷)N、O、S中第一电离能最大的是_。答案：(1)520(2)大于Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子(3)O(4)铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子(5)大于小于(6)N3根据下列五种元素的I1至I4电离能数据(单位：kJmol1)，回答下列问题：元素I1I2I3I4Q2 0804 0006 1009 400R5004 6006 9009 500S7401 5007 70010 500T5801 8002 70011 600U4203 1004 4005 900(1)在周期表中，以上元素最可能处于同一族的是_。(2)下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是_(填标号)。A硼B铍C氦D氢(3)每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况，这一事实从一个侧面说明：_，如果U元素是短周期元素，你估计它的第2次电离能飞跃数据将发生在失去第_个电子时。(4)如果R、S、T是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序是_，其中_(填“R”“T”或“S”)元素的第一电离能异常高的原因是_。解析：根据电离能的变化趋势(两两之间的差值)知，Q的I1很大，为稀有气体元素，R为第A族元素，S为第A族元素，T为第A族元素，U为第A族元素。(1)根据以上分析可知，R和U处于同一主族。(2)由于Q是稀有气体元素，所以氦元素的物理性质和化学性质与Q元素最像。(3)电离能的突跃变化，说明核外电子是分层排布的，且各能层能量不同；若U是短周期元素，则U是Na，其核外电子排布式为1s22s22p63s1，由于2s22p6所处能层相同，所以它的第2次电离能飞跃数据发生在失去第10个电子时。(4)同一周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，但第A、A族元素比同周期相邻元素的第一电离能要高，因为其最外层电子呈全充满或半充满稳定状态。答案：(1)R和U(2)C(3)电子分层排布，各能层能量不同10(4)RSY，下列说法错误的是()AX与Y形成化合物时，X可以显负价，Y显正价B在元素周期表中X可能位于Y的右面C第一电离能X一定大于YDY的气态氢化物的稳定性小于X的气态氢化物的稳定性解析：选C已知X、Y元素同周期，且电负性：XY，则非金属性：X