物质结构与性质高考热点辅导---核外电子排布

1、物质结构与性质高考热点辅导-核外电子排布2010新考纲测试目标和能力要求 1了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(136号)原子核外电子的排布2了解原子核外电子的运动状态。3了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。知识体系和复习重点一、电子云和原子轨道：(1)电子运动的特点：质量极小 运动空间极小 极高速运动。电子云：电子在原子核外空间一定范围内出现,可以想象为一团带负电荷的云雾笼罩在原子核的周围,人们形象地把它叫做“电子云”称作电子云 。电子云轮廓图称原子轨道。S的原子轨道是球的，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 s电子的原子轨道呈球形对称，ns能级各有1

2、个原子轨道；p电子的原子轨道呈纺锤形，np能级各有3个原子轨道，相互垂直（用px、py、pz表示）；nd能级各有5个原子轨道；nf能级各有7个原子轨道。如O：二、泡利原理和洪特规则量子力学告诉我们：ns能级各有1个轨道，np能级各有3个个轨道，nd能级各有5个轨道，nf能级各有7个个轨道.而每个轨道里最多能容纳2个电子，通常称为电子对，用方向相反的箭头“”来表示。一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相反，这个原理成为泡利原理。当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道而且自旋方向相反 ，这个规则是洪特规则。洪特规则的特例：对于同一个能级，当电子排布为全充满、半充满或

3、全空时，是比较稳定的。三、能层与能级 对多电子原子的核外电子，按能量的差异将其分成不同的能层(n)；各能层最多容纳的电子数为2n2。对于同一能层里能量不同的电子，将其分成不同的能级(l)；能级类型的种类数与能层数相对应；同一能层里，能级的能量按s、p、d、f的顺序升高，即E(s)E(p)E(d)E(f)。 各能层所包含的能级类型及各能层、能级最多容纳的电子数见下表：能 层(n)一二三四五六七符 号KLMNOPQ能 级(l)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s最 多 电 子 数226261026101422818322n2四、核外电子排布规律1构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布都遵

4、循下列顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。从中可以看出，不同能层的能级有交错现象，如E(3d)E(4s)、E(4d)E(5s)、E(5d)E(6s)、E(6d)E(7s)、E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等。构造原理是书写基态原子电子排布式的依据，也是绘制基态原子电子排布图（即轨道表示式）的主要依据之一。2能量最低原理：原子核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于最低状态。即在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。 3泡利原理：每个原子轨道里最多只能容纳2个自旋

5、方向相反的电子。 4洪特规则：电子排布在同一能级的各个轨道时，优先占据不同的轨道，且自旋方向相同。五、能量最低原理、基态、激发态、光谱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，简称能量最低原理。处于最低能量的原子叫做基态原子。当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量。光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一。不同元素的原子发生跃迁时会吸收（基态激发态）和放出（基态激发态）能量，产生不同的光谱原子光谱（吸收光谱和发射光谱）。利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素。典型高考试题例析例

6、1（08年海南化学·23）在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是A最易失去的电子能量最高B电离能最小的电子能量最高Cp轨道电子能量一定高于s轨道电子能量D在离核最近区域内运动的电子能量最低解析：选项C没有指明p轨道电子和s轨道电子是否处于同一电子层。答案：C。10（11分）（2007海南·25）A、B、C、D、E代表5种元素。请填空：（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       ；（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

7、0;     ，C的元素符号为       ；（3）D元素的正三价离子的3d亚层为半充满，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      。解析：(1)

8、A元素原子核外共有5个电子，则核内为5个质子，因此为N。(2)B、C分别为17、19号元素即Cl、K。(3)D3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，可知D为26号元素，即Fe，因此其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。(4)E元素原子核外共有29个电子，即第29号元素为Cu，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。 答案：（1）N（2）Cl K（3）Fe 1s22s22p63s23p63d64s2（4） Cu 1s22s22p63s23p63d104s1例3（09年福建理综·30）化学物质结构与性质（13分）

9、Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次递增。已知：Z的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素；Y原子价电子（外围电子）排布msnmpn R原子核外L层电子数为奇数；Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4。请回答下列问题：（1）Z2 的核外电子排布式是 。（2）在Z(NH3)42离子中，Z2的空间轨道受NH3分子提供的 形成配位键。（3）Q与Y形成的最简单气态氢化物分别为甲、乙，下列判断正确的是 。a.稳定性：甲>乙，沸点：甲>乙 b.稳定性：甲>乙，沸点：甲>乙c.稳定性：甲<乙，沸点：甲<乙 d.稳定性：甲<乙，沸点：甲>乙（4）Q、R、Y三

10、种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为 （用元素符号作答）（5）Q的一种氢化物相对分子质量为26，其中分子中的键与键的键数之比为 。（6）五种元素中，电负性最大与最小的两种非金属元素形成的晶体属于 。解析：本题考查物质结构与性质。29号为Cu。Y价电子：msnmpn中n只能取2，又为短周期，则Y可能为C或Si。R的核外L层为数，则可能为Li、B、N或F。Q、X的p轨道为2和4，则C（或Si）和O(或S)。因为五种元素原子序数依次递增。故可推出：Q为C，R为N，X为O，Y为Si。（1）Cu的价电子排布为3d104s1，失去两个电子，则为3d9。（2）Cu2可以与NH3形成配合物，其中NH3中N提

11、供孤对电子，Cu提供空轨道，而形成配位键。（3）Q、Y的氢化物分别为CH4和SiH4，由于C的非金属性强于Si，则稳定性CH4>SiH4。因为SiH4 的相对分子质量比CH4大，故分子间作用力大，沸点高。（4）C、N和Si中，C、Si位于同一主族，则上面的非金属性强，故第一电离能大，而N由于具有半充满状态，故第一电离能比相邻元素大，所以N>C>Si。（5）C、H形成的相对分子质量的物质为C2H2，结构式为H-CC-H，单键是键，叁键中有两个是键一个键，所以键与键数之比为32。（6）电负性最大的非元素是O，最小的非金属元素是Si，两者构成的SiO2，属于原子晶体。答案：（1）1

12、s22s22p63s23p63d9 （2）孤对电子（孤电子对）（3）b （4）Si < C <N （5） 3:2 （6）原子晶体专题训练一、选择题1（08年海南化学·22）在硼酸B(OH)3分子中，B原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是Asp，范德华力Bsp2，范德华力 Csp2，氢键Dsp3，氢键2.以下原子能产生发射光谱的是A.1s22s1 B.1s22s22p1 C. 1s22s12p2 D. 1s22s22p33.键可由两个原子的s轨道、一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道或一个原子的p轨道

13、和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成.则下列分子中的键是由两个原子的s轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的是 AH2 B.HCl C.Cl2 D.F24.最近日本科学家确认世界上还存在的另一种“分子足球”N60，它与C60的结构相似.下列说法正确的是AN60是一种新型化合物 BN60和14N都是氮的同位素 CN60和N2是同素异形体 DN60和N2是同系物5.下列图象是从NaCl或CsCl晶体结构图中分割出来的部分结构图，试判断属于NaCl晶体结构的图象是 A.图和图 B.图和图 C.只有图 D.图和图 62006年10月16日，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室宣布，美、俄科

14、学家合作，用大量钙48离子轰击人造元素锎249，合成了3个新原子，其存在时间只有0.9毫秒.下列关于的说法不正确的是A.制造出的新的118号元素的一个原子中子数为179，则该原子的摩尔质量为297 B.该元素X应该位于元素周期表的族元素氡之下C.该元素X属过渡金属元素 D.118号元素的一个原子释放出一颗由两个质子和两个中子组成的阿尔法粒子后，衰变为已知的116号元素的原子,该过程不属于化学变化7.构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低顺序.若以E表示某能级的能量，下列能量大小顺序中正确的是 A.E(3s)E(3p)E(3d) B. E(3s)E(2s)E(1s) C. E(4f

15、)E(3d)E(4s) D. E(5s)E(4s)E(4f)8.下列各原子或离子的电子排布式错误的是AC   1s22s22p2                 BO2-  1s22s22p6CCr 1s22s22p63s23p63d44s2               

16、;DAl 3+ 1s22s22p63s23p19.x、y为两种元素的原子，x的阴离子与y的阳离子具有相同的电子层结构，由此可知A.x的原子半径大于y的原子半径 B.x的电负性小于y的电负性C.x 的氧化性大于y的氧化性 D.x的第一电离能小于y 的第一电离能10.几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表：元素代号 LMQRT原子半径/nm0.160 0.1430.1020.0890.074主要化合价+2+3+6、-2+2-2下列叙述正确的是C.T、Q的氢化物常温下均为无色气体 D.L、M的单质中金属键的强弱：ML11.下列有关说法正确的是A.物质熔沸点的高低顺序是：晶体硅氯化钠冰氖

17、气B.微粒半径由大到小顺序是：HLiHC.溶液中结合H能力由强到弱的顺序是：HCO3CH3COOH2PO4SO42D.CO2、HClO、CF4、PCl3四种物质分子中的所有原子都满足最外层为8电子的稳定结构12.已知氢化锂固体不导电，隔绝空气熔融时能导电，它跟水反应能生成氢气.下列有关氢化锂的说法中，错误的是A.LiH是离子晶体 B.LiH的水溶液呈酸性 C.LiH是一种氧化剂 D.LiH中H半径大于Li+半径13.纳米材料的表面微粒数占微粒总数的比例极大，这是它有许多特殊性质的原因.假设某纳米颗粒中粒子分布类似于硼镁化合物，其结构如图所示，则这种纳米颗粒的分子式为A.MgB B.Mg3B6

18、C.Mg5B12 D.Mg14B6 ( 镁原子位于顶点和上下两个面心,硼原子位于内部 )14.在高压下氮气会聚合生成高聚氮，这种高聚氮的晶体中每个氮原子都通过三个单键与其它氮原子结合并向空间发展构成立体网状结构.已知晶体中NN键的键能为160 kJ·mol1，而NN的键能为942 kJ·mol1.则下列有关说法不正确的是 A.键能越大说明化学键越牢固，所构成物质越稳定 B.高聚氮晶体属于原子晶体C.高聚氮晶体中n(N)n(NN)13 D.用作炸药可能是高聚氮潜在的应用15.假设原子晶体SiO2中Si原子被铝原子取代，不足的价数由钾原子补充.当有25%的硅原子被铝原子取代时，

19、可形成正长石.则正长石的化学组成为AKAlSiO4BKAlSi2O6CKAlSi2O8DKAlSi3O8二、填空题16在短周期主族元素中:(1)属于非金属元素但又具有一定的金属性，可作半导体材料的是_（填元素名称）.(2)铝是活泼的金属元素，单质铝由于 而具有良好的抗腐蚀能力.美国化学家发现铝的“原子群”（如Al13、Al14、Al37）各具有与某种元素相似的化学性质，并符合元素周期律中的某些规律.例如：Al13与卤素具有相似的化学性质， Al13离子具有惰性气体元素的性质，可推测Al14的化学性质与 族元素相似.(3)甲、乙两种元素是同一周期的相邻元素，甲元素是形成有机物的主要元素，乙元素的

20、p 亚层上有3个电子. 写出甲元素的电子排布式_,乙元素的原子结构示意图_.甲、乙元素可形成硬度大于金刚石的一种化合物，该化合物属于_晶体，其化学式为_.17已知元素的某种性质“X”和原子半径、金属性、非金属性等一样，也是元素的一种基本性质.下面给出13种元素的X的数值：元素AlBBeCClFLiX的数值1.52.01.52.52.84.01.0元素MgNaOPSSiX的数值1.20.93.52.12.51.7试结合元素周期律知识完成下列问题：(1)经验规律告诉我们：当形成化学键的两原子相应元素的X差值大于1.7时，所形成的一般为离子键；当小于1.7时，一般为共价键.试推断BeCl2中的化学键

21、类型是_.(2)根据上表给出的数据，简述主族元素X的数值大小与元素的金属性或非金属性强弱之间的关系_ _ _.(3)请你预测Br与I元素的X数值的大小关系_.(4)某有机化合物分子中含有SN键，你认为该共用电子对偏向于_原子(填元素符号).18我们可以将SiO2的晶体结构想象为：在晶体硅的SiSi键之间插入O原子.结构如右图所示.根据SiO2晶体结构图，下列说法正确的是_.A.石英晶体中每个Si原子通过SiO极性键与4个O原子作用B.每个O原子也通过SiO极性键与2个Si原子作用C.石英晶体中Si原子与O原子的原子个数比为12，可用“SiO2” 来表示石英的组成D.在晶体中存在石英分子，故能叫

22、分子式(2)SiO44-离子结构可用图表示，在聚硅酸根离子Si2O76-中只有硅氧键，它的结构应是_ .三、推断题20.有原子序数小于20的A、B、C、D、E、F六种元素，它们的原子序数依次增大. 已知B元素是地壳中含量最多的元素; A和C的价电子数相同，B和D的价电子数也相同，且A和C两元素原子核外电子数之和是B、D两元素原子核内质子数之和的二分之一；C、D、E三种元素的基态原子具有相同的电子层数，且E原子的p轨道上电子数比D原子的p轨道上多一个电子；六种元素的基态原子中，F原子的电子层数最多且和A处在同一主族.回答下列问题：(1)用电子式表示C和E形成化合物的过程 。(2)写出基态F原子的

23、核外电子排布式 。(3)用电子式表示A原子与D原子形成A2D分子的过程 。(4)A、B、C共同形成的化合物中化学键的类型_。21（09年宁夏理综·38）化学选修物质结构与性质（15分）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轨道表示式为 ，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

24、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 。22（09年山东理综·32）（8分）（化学物质物质性质）G和Si元素在化学中占有极其重要的地位。（1）写出Si的基态原子核外电子排布式 。从电负性角度分析，C、Si和O元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为 。（2）SiC的晶体结构与晶体硅的相似，其中C原子的杂化方式为 ，微粒间存在的作用力是 。（3）氧化物MO的电子总数与SiC的相等，则M为 （填元素符号），MO是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体相似，MO的熔点比CaO的高，其原因是 。（4）C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2化学式相似，但结构和性质有很大不同。CO2中C与O原子间形成键和键，SiO：中Si与O原子间不形成上述健。从原子半径大小的角度分析，为何C、O原子间能形成，而Si、O原子间不能形成上述健 。参考答案：1、C 2、C3、A4、C5、D6、AC7、BC8、CD9、CD10、AD11、AC12、BC13、D14、C15、D+72516 (1)硅 (2)表面形成了致密的氧化膜，IIA(3).1s22s22p2 .原子 ，C3N4 17 (1).共价键 (2)元素X的数值越大，元素的非金属性越强(或元素X的数值越小