新高考化学通用版总复习一轮课件模块5第十一单元第1节原子结构与性质

模块5结构化学与有机化学第十一单元物质结构与性质(选修3)第1节原子结构与性质考点一原子核外电子排布原理11＋3＝41＋3＋5＝91.能层、能级和原子轨道

2818球形哑铃2.原子轨道的形状、数目及能量关系(1)轨道形状s电子的原子轨道呈________p电子的原子轨道呈________对称 形

(2)s、p、d、f能级上原子轨道数目依次为______________，其中npx、npy、npz三个原子轨道在三维空间相互________，各能级的原子轨道半径随能层数(n)的增大而________。1、3、5、7垂直增大(3)能量关系相同①相同能层上原子轨道能量的高低：ns<np<nd<nf②形状相同的原子轨道能量的高低：1s<2s<3s<4s……③同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等，如2px、2py、2pz轨道的能量____________3.基态原子核外电子排布依据(1)排布原则最低2相反相同

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)、全空(p0、d0、f0)时原子的能量最低，如24Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1，29Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1。(2)填充顺序——构造原理

绝大多数元素的原子核外电子的排布遵循如图所示的排布顺序，人们把它称为构造原理。它是书写基态原子核外电子排布式的依据。4.核外电子排布的表示方法(续表)

5.原子状态和原子光谱

(1)基态原子：处于________能量的原子。

(2)激发态原子：当基态原子的电子________能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。(3)基态、激发态及光谱示意图最低吸收

[自主测评]1.易错易混辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)p能级能量一定比s能级的能量高()(2)钾元素的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d1(

)(3)铁元素的基态原子的核外电子排布式为(4)磷元素的基态原子的电子排布图为()1s22s22p63s23p64s23d6(

)(5)Cr的基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d44s2

()(6)基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)＜E(2s)＜E(2px)＜E(2py)＜E(2pz)()(7)电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)×

2.【深度思考】(1)基态镍原子的价电子排布式为________，能量最高的电子所占能级的原子轨道有________个伸展方向。

(2)下列氮原子的电子排布图表示的状态中，能量由低到高的顺序是________(填选项字母)。

ACB D (4)铜或铜盐的焰色反应为绿色，该光谱是____________(填“吸收光谱”或“发射光谱”)。答案：(1)3d84s2

5(2)A<C<B<D(3)94(4)发射光谱考向1原子核外电子排布原理1.(2019年德州模拟)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( A. C.

) B.D.

解析：电子的排布遵循能量最低原理、泡利原理、洪特规则等。2p能级未排满，则排布3s轨道，能量不处于最低状态，A错误；2p能级的3个电子应单独占据3个轨道，违背洪特规则，B错误；2p能级未排满，能量不处于最低状态，C错误；符合基态原子的核外电子的排布原理，能量处于最低状态，D正确。答案：D

A.电子从激发态到基态产生的光谱是发射光谱

B.HClO的电子式：

3、H2O、CO2

分子中，中心原子孤电子对数最多的是H2O D.基态氯原子的价电子轨道表示式为2.(2020年泰安四模)下列说法或表达方式中不正确的是(

)

解析：电子由基态跃迁到激发态，吸收能量产生吸收光谱；由激发态跃迁到基态，释放能量产生发射光谱，A正确；HClO的电子式为为，B错误；NH3、H2O、CO2

的电子式分别 中心原子孤电子对数分别为1、2、0，孤电子对数最多的是H2O，C正确；基态氯原子的价电子排，D正确。布式为3s23p5，轨道表示式为

答案：B

[归纳提升]

正确理解排布依据

(1)应用能量最低原理时，要注意原子轨道能量的高低。如能量E3d>E4s，所以电子先排4s轨道，再排3d轨道，而失电子时，都先失4s轨道上的电子。

(2)书写轨道表示式时，空轨道不能省略。如C的轨道表示式为，而不是。考向2根据基态原子核外电子排布推断元素3.(2020年泰安一模)下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是()

A.最外层都只有一个电子的X、Y原子

B.原子核外M层上仅有两个电子的X原子与N层上仅有两个电子的Y原子

C.2p轨道上有三个未成对电子的X原子与3p轨道上有三个未成对电子的Y原子

D.原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2

的Y原子

解析：最外层只有一个电子的原子有H、Na、Cu等，化学性质不一定相似，A错误；原子核外M层上仅有两个电子的X原子为Mg，原子核外N层上仅有两个电子的Y原子有Ca、Fe、Ti等，二者性质不一定相似，B错误；2p轨道上有三个未成对电子的X原子为N,3p轨道上有三个未成对电子的Y原子为P，N、P位于同一主族，化学性质相似，C正确；原子核外电子排布式为1s2

的原子是He，性质稳定，原子核外电子排布式为1s22s2

的原子是Be，性质较活泼，二者性质一定不相似，D错误。答案：CA.该元素位于周期表第四周期ⅦB族B.该元素的最高化合价为＋7价C.该元素的化合物常用作催化剂D.该元素位于周期表ds区

解析：元素原子价电子排布式为3d54s2，则该元素的原子序数为25，为Mn元素。Mn元素位于周期表第四周期ⅦB族，A正确；Mn元素的最高化合价为＋7价，B正确；MnO2常用作催化剂，C正确；Mn元素位于周期表d区，D错误。答案：D考点二原子结构与元素性质1.原子结构与周期表的关系[Ne]3s1181s22s22p63s23p6[Ar]4s1361s22s22p63s23p63d104s24p62.每族元素的价电子排布特点(1)主族ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5(2)0族：He______；其他_________。1s2ns2np6(3)过渡元素(副族和第Ⅷ族)：(n－1)d1～10ns1～2。3.元素周期表的分区与价电子排布的关系(1)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4.元素周期律失去最低能量kJ·mol－1

(1)电离能、电负性 ①第一电离能：气态电中性基态原子_______一个电子转化为气态基态正离子所需的__________。符号：____，单位：______________。吸引力

②电负性：用来描述不同元素的原子对键合电子_________的大小。I1

③判断元素电负性大小的标准 以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准。电负性没有单位，且均为正值。在元素周期表中氟的电负性数值最大，铯的电负性数值最小，为0.7(放射性元素除外)。④电负性的变化规律小于大于

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。(2)原子结构与元素性质的递变规律相同递增相同递增逐渐减小逐渐增大＋1→＋7－4→－1主族序数主族序数－8逐渐增强逐渐减弱逐渐减弱逐渐增强（续表）增大的趋势逐渐减小逐渐增大逐渐减弱逐渐增强逐渐增强逐渐减弱逐渐减小(3)对角线规则右下方

在元素周期表中，某些主族元素与其__________主族元素的有些性质是相似的。如：

[自主测评]1.易错易混辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能()(2)第二周期主族元素的原子半径随核电荷数的增大依次减小()(3)C、N、O、F四种元素第一电离能从大到小的顺序是N>O>F>C()(4)正三价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于第Ⅷ族()(5)价电子排布式为4s24p3

的元素位于第四周期第ⅤA族，是p区元素()(6)元素的电负性越大，非金属性越强，第一电离能也越大()答案：(1)×(2)√(3)×(4)√(5)√(6)×2.【深度思考】铜、锌两种元素的第一电离能、第二电离能如表所示：

铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能，其主要原因是______________________________________________________________。答案：Cu失去一个电子变成电子结构为[Ar]3d10的Cu＋，能量较低，结构稳定，所以Cu的第二电离能相对较大(或Zn失去一个电子变成电子结构为[Ar]3d104s1的Zn＋，易再失去一个电子，所以Zn的第二电离能相对较小或Cu原子失去一个电子后，核外电子排布式为[Ar]3d10，而锌原子失去1个电子后的核外电子排布式变为[Ar]3d104s1，铜达到了较稳定状态，所以Cu的第二电离能相对较大)。考向1电离能及其应用

1.(2020年滨州二模)现代污水处理工艺中常利用聚合铁在水体中形成絮状物，以吸附Mn2＋等重金属离子，聚合铁简称PFS，化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3－n/2]m(n<5，m<10)。下列说法错误的是()..中铁元素显＋3价B.基态铁原子的价电子排布式为3d64s2C.由FeSO4溶液制备PFS需经过氧化、水解和聚合等过程D.由表可知再失去一个电子时，气态Fe2＋比气态Mn2＋难的化合价代数和为0，铁的化合价为正整数，所以n＝2，铁元素的化合价为＋3，因为亚铁离子在空气中不稳定，絮状物在空气之中能稳定存在进一步说明铁为三价，故铁的化合价为＋3气态Mn2＋再失去一个电子容易，D错误。价，A正确；Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，所以基态Fe原子的价电子排布式是3d64s2，B正确；硫酸亚铁中铁元素的化合价是＋2价，[Fe2(OH)n(SO4)3－n/2]m是聚合物，其中铁元素的化合价是＋3价，铁离子水解生成氢氧化铁，所以由FeSO4

溶液制PFS需经过氧化、水解和聚合的过程，C正确；电离能越大，其失电子越难，所以气态Fe2＋再失去一个电子比答案：D2.(2020年临沂一模)下列状态的铝中，电离最外层的一个电子所需能量最小的是( A.[Ne] C.)B. D.解析：[Ne]为基态Al3＋，2p能级处于全充满，较稳定，电离最外层的一个电子为Al原子的第四电离能；为Al原子的核外电子排布的激发态；为基态Al原子失去两个电子后的状态，电离最外层的一个电子为Al原子的第三电离能；为基态Al失去一个电子后的状态，电离最外层的一个电子为Al原子的第二电离能；电离最外层的一个电子所需要的能量：基态大于激发态，而第一电离能小于第二电离能小于第三电离能小于第四电离能，则电离最外层的一个电子所需能量最小的是B。

答案：B[归纳提升]电离能的应用

(1)判断元素金属性的强弱 电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。

(2)判断元素的化合价(I1、I2……表示各级电离能)如果某元素的In＋1≫In，则该元素的常见化合价为＋n。如钠元素I2≫I1，所以钠元素的常见化合价为＋1。(3)判断核外电子的分层排布情况

多电子原子中，元素的各级电离能逐级增大，有一定的规律性。当电离能的变化出现突变时，电子层数就可能发生变化。(4)反映元素原子的核外电子排布特点

同周期元素从左向右，元素的第一电离能并不是逐渐增大的，当能量相同的原子轨道在全空、半充满或全充满状态时，第一电离能就会反常的大，如I1(N)>I1(O)，I1(Mg)>I1(Al)。考向2电负性及其应用A.Bi的价电子排布式为5d106s26p3B.有关元素的电负性：O>Cl>S3O2S2Cl属于含共价键的离子化合物D.该新型超导体的组成元素全部位于元素周期表p区

解析：Bi位于第六周期ⅤA族，Bi的价电子排布式为6s26p3，A错误；电负性同周期从左到右依次增大，Cl＞S，同主族从上到下依次减小O＞S，而在ClO2中氧为负价，则O＞Cl，B正确；Bi3O2S2Cl由[Bi2O2]2＋和[BiS2Cl]2－交替堆叠构成，为离子化合物，在原子团内含共价键，属于含共价键的离子化合物，C正确；该新型超导体的组成元素位于ⅢA－ⅧA之间，全部位于元素周期表p区，D正确。答案：A

4.(2020年天津零模)现有三种元素的基态原子的电子排布式如下：①1s22s22p63s23p4；②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p5。则下列有关比较中正确的是()A.第一电离能：③＞②＞①B.价电子数：③＞②＞①C.电负性：③＞②＞①D.质子数：③＞②＞①

解析：根据三种基态原子的电子排布式：①1s22s22p63s23p4；②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p5可判断①、②、③分别代表的元素为：S、P、F。同周期自左而右，第一电离能增大，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Cl＞P＞S；同主族自上而下第一电离能减弱，故F＞Cl，故第一电离能F＞P＞S，即③＞②＞①，A正确；S、P、F价电子数分别为：6、5、7，即③＞①＞②，B错误；根据同周期电负性从左往右逐渐变大，同族电负性从下往上越来越大，所以F＞S＞P，③＞①＞②，C错误；S、P、F的质子数分别为：16、15、9，即①＞②＞③，D错误。答案：A[归纳提升]电负性的应用

1.(2020年新课标Ⅰ卷节选)Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题：(1)基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对的电子数之比为_______。(2)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如下表所示。

I1(Li)>I1(Na)，原因是____________________________________________________________________________。

I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因是__________________________________________________。解析：(1)基态铁原子的价电子排布式为3d64s2，失去外层电子转化为Fe2＋和Fe3＋，这两种基态离子的价电子排布式分别为3d6和3d5，根据Hund规则可知，基态Fe2＋有4个未成对电子，基态Fe3＋有5个未成对电子，所以未成对电子个数比为4∶5。(2)同主族元素，从上至下，原子半径增大，第一电离能逐渐减小，所以I1(Li)＞I1(Na)；同周期元素，从左至右，第一电离能呈现增大的趋势，但由于ⅡA元素基态原子s能级轨道处于全充满的状态，能量更低更稳定，所以其第一电离能大于同一周期的ⅢA元素，因此I1(Be)＞I1(B)＞I1(Li)。答案：(1)4∶5(2)Na与Li同主族，Na的电子层数更多，原子半径更大，更易失电子故第一电离能更小Li，Be和B为同周期元素，同周期元素从左至右，第一电离能呈现增大的趋势；但由于基态Be原子的s能级轨道处于全充满状态，能量更低更稳定，故其第一电离能大于B的

2.(2020年新课标Ⅱ卷节选)钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料。回答下列问题：

(1)基态Ti原子的核外电子排布式为________________。

(2)CaTiO3的晶胞如下图所示，其组成元素的电负性大小顺序是__________________；金属离子与氧离子间的作用力为__________。

解析：(1)钛元素是22号元素，故其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2。(2)CaTiO3晶体中含有Ca、Ti、O三种元素，Ca、Ti是同为第四周期的金属元素，Ca在Ti