高考化学一轮复习教师用书 59 第十一章　第55讲　原子结构与元素性质

第55讲原子结构与元素性质[课程标准]1.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，，并能用以说明元素的某些性质。，并能用以说明元素的某些性质。考点一原子核外电子排布1．能层与能级能层(n)一二三四…n能层符号KLMN……能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f……最多容纳电子数2262610261014……281832…2n22.原子轨道(1)轨道形状①s电子的原子轨道呈球形。②p电子的原子轨道呈哑铃形。(2)各能级上的原子轨道数目能级nsnpndnf…原子轨道数1357…(3)能量关系①相同能层上原子轨道能量的高低：ns<np<nd<nf…②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npx、npy、npz轨道的能量相等。3．基态原子的核外电子排布(1)排布原则①能量最低原理：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量处于最低状态。②泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，且自旋相反。③洪特规则：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，且自旋相同。特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低。(2)填充顺序——构造原理4．基态原子核外电子排布的表示方法表示方法举例(以S原子为例)电子排布式1s22s22p63s23p4简化电子排布式[Ne]3s23p4电子排布图(轨道表示式)价层电子排布式3s23p4学生用书第265页5.原子的状态和原子光谱(1)原子的状态①基态原子：处于最低能量的原子。②激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，从低能级跃迁到较高能级状态的原子。(2)电子跃迁(3)原子光谱不同元素的原子发生电子跃迁时会吸收或释放不同的光，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。[正误辨析](1)p能级的能量一定比s能级的能量高()(2)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多()(3)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等()(4)2px、2py、2pz的能量相等()(5)基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)<E(2s)<E(2px)<E(2py)<E(2pz)()(6)电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了能量最低原则()答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)×1．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。解析：①不符合能量最低原理；②不符合洪特规则；④不符合能量最低原理。答案：③⑤2．写出下列基态原子或离子的①电子排布式、②价层电子排布图、③电子占的原子轨道数、④未成对电子数。(1)N：①，②，③，④。(2)Cl：①，②，③，④。(3)Fe2＋：①，②，③，④。(4)Cu：①，②，③，④。(5)Se：①，②，③，④。(6)Br－：①，②，③，④。答案：(1)①1s22s22p3②2p③5④3(2)①1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5)②③9④1(3)①1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)②③14④4(4)①1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)②③15④1(5)①1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4)②③18④2(6)①1s22s22p63s23p63d104s24p6(或[Ar]3d104s24p6)②③18④03．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；学生用书第266页(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nsnnpn＋1，则n＝；原子中能量最高的是电子。答案：(1)C或O(2)ClK(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1(5)22p考点二原子结构与元素性质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种元素每周期最后一种元素原子序数基态原子的简化电子排布式原子序数基态原子的电子排布式二23[He]2s1101s22s22p6三311[Ne]3s1181s22s22p63s23p6四419[Ar]4s1361s22s22p63s23p63d104s24p6五537[Kr]5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6六655[Xe]6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p62.每族元素的价层电子排布特点(1)主族主族ⅠAⅡAⅢAⅣA排布特点ns1ns2ns2np1ns2np2主族ⅤAⅥAⅦA排布特点ns2np3ns2np4ns2np5(2)0族：He：1s2；其他：ns2np6。(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(1)分区(2)各区元素原子价层电子排布特点分区价层电子排布s区ns1～2p区ns2np1～6(除He外)d区(n－1)d1～9ns1～2(除钯外)ds区(n－1)d10ns1～2f区(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns24.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。通常用I1表示，单位：kJ·mol－1。(2)规律①同周期元素：从左至右第一电离能总体呈现增大的趋势。其中第ⅡA族与第ⅢA族，第VA族与第ⅥA族元素的第一电离能出现反常。②同族元素：从上到下第一电离能依次减小。③同种原子：逐级电离能越来越大。5．电负性(1)含义：描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。元素的电负性越大，表示其原子对键合电子吸引力越大。(2)，计算得出其他元素的电负性(稀有气体未计)。(3)变化规律①同周期元素从左至右，元素的电负性逐渐增大；②同族元素从上至下，元素的电负性逐渐减小。6．对角线规则在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质相似，如。学生用书第267页[正误辨析](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Ⅷ族()(5)价层电子排布式为4s24p3的元素位于第四周期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)×1．某元素的原子序数为29，回答下列问题：(1)写出该元素的名称及元素符号。(2)画出该元素基态原子的电子排布式。(3)它有多少个电子层？有多少个能级？(4)它的价层电子排布式是什么？(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？解析：29号元素为铜(Cu)元素，其原子核外电子排布式为，故有四个电子层，7个能级，价层电子排布式为3d104s1，属于第ⅠB族，为ds区。其价层电子的电子排布图为eq\a\vs4\al(↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑,3d4s)，故有一个未成对电子。答案：(1)铜Cu(2)1s22s22p63s23p63d104s1(3)4个电子层7个能级(4)3d104s1(5)第四周期ⅠB族副族ds区(6)有1个未成对电子2．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kJ·mol－1)。II1I2I3I4…R7401500770010500…下列关于元素R的判断一定正确的是()①R的最高正价为＋3价②R元素位于元素周期表中第ⅡA族③R元素第一电离能大于同周期相邻元素④R元素基态原子的电子排布式为1s22s2A．①② B．②③C．③④ D．①④B[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2个电子，最高正价为＋2价，位于第ⅡA族，可能为Be或Mg元素，故①错误，②正确；短周期第ⅡA族(ns2np0)的元素，因p轨道处于全空状态，比较稳定，故其第一电离能大于同周期相邻主族元素，③正确；R元素基态原子的电子排布式也可能为1s22s22p63s2，④错误。]3．如图是第三周期11～17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()A．y轴表示的可能是第一电离能B．y轴表示的可能是电负性C．y轴表示的可能是原子半径D．y轴表示的可能是形成基态离子转移的电子数B[对于第三周期11～17号元素，随着原子序数的增大，第一电离能呈现增大的趋势，但Mg、P特殊，A项错误；第三周期11～17号元素，原子半径逐渐减小，电负性逐渐增大，B项正确，C项错误；形成基态离子转移的电子数：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。]真题演练明确考向1．(2021·辽宁等级考，2)下列化学用语使用正确的是()A．基态C原子价电子排布图：B．Cl－结构示意图：C．KCl形成过程：D．质量数为2的氢核素：eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))HD[A.基态C原子价电子排布图为：，A－结构示意图为：，B错误；C.KCl形成过程为：，C错误；D.质量数为2的氢核素为：eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H，D正确。]2．[2022·山东等级考，16(1)]基态Ni原子的价电子排布式为，在元素周期表中位置为。答案：3d84s2第4周期第Ⅷ族3．[2022·广东选择考，20(1)]Se与S同族，基态硒原子价电子排布式为。答案：4s24p44．[2021·湖南选择考，18(1)]基态硅原子最外层的电子排布图为。答案：5．[2021·广东选择考，20(1)]基态硫原子价电子排布式为。解析：基态硫原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，基态硫原子价电子排布式为3s23p4。答案：3s23p46．[2021·山东等级考，16(1)]基态F原子核外电子的运动状态有种。解析：基态F原子共有9个核外电子，则每个电子都有对应的轨道和自旋状态，所以核外电子的运动状态有9种。答案：97．[2021·河北选择考，17(1)(2)](1)在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排布相同的是(填离子符号)。学生用书第268页(2)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用＋eq\f(1,2)表示，与之相反的用－eq\f(1,2)表示，称为电子的自旋磁量子数，对于基态的磷原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为。解析：(1)在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子分别为H＋(或H－)、O2－、K＋和P3－，其中核外电子排布相同的是K＋和P3－。(2)对于基态的磷原子，其价电子排布式为3s23p3，其中3s轨道的2个电子自旋状态相反，自旋磁量子数的代数和为0；根据洪特规则可知，其3p轨道的3个电子的自旋状态相同，因此，基态磷原子的价电子的自旋磁量子数的代数和为＋eq\f(3,2)或－eq\f(3,2)。答案：(1)K＋和P3－(2)＋eq\f(3,2)或－eq\f(3,2)8．[2021·全国乙卷，35(1)]对于基态Cr原子，下列叙述正确的是(填标号，双选)。A．轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为[Ar]3d54s1B．4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动C．电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大AC[，Cr有24个核外电子，轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为[Ar]3d54s1，A，电子的能量越高，s电子云半径越大，电子在离核更远的区域出现的概率越大，并不是4s电子总比3s电子在离核更远的地方运动，B，同周期除零族外原子序数越大电负性越强，钾与铬位于同周期，铬原子序数大于钾，故铬电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大，C正确。]9．[2020·全国卷Ⅰ，35(1)(2)](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)如表所示。I1(Li)>I1(Na)，原因是。I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因是。I1/(kJ·mol－1)Li520Be900B801Na496Mg738Al578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，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族元素基态原子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族元素，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，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的课时精练(五十五)原子结构与元素性质eq\a\vs4\al(\f(对应学生,用书P464))(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)1．元素“氦、铷、铯”等是用下列哪种科学方法发现的()A．红外光谱 B．质谱C．原子光谱 D．核磁共振谱C[，，常用确定实验式，，每一种原子的光谱都不同，用原子光谱可以研究原子结构，区分不同元素，，故D错误；故选C。]2．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()D[A项只能表示最外层电子数，B项只表示核外的电子分层排布情况，C项具体到能级上的电子数，而D项包含了能层、能级、轨道以及轨道内电子的自旋方向，故该项正确。]3．下列关于价层电子排布式为4s24p4的基态原子的描述正确的是()1s22s22p63s23p64s23d104p4B.其价层电子排布图为C．其4p轨道电子排布图为D．其电子排布式可以简化为[Ar]3d104s24p4D[A项，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4，错误；B项，违反了洪特规则，错误；C项，违反了泡利原理和洪特规则，错误；D正确。]4．原子核外电子填充在6个轨道上的元素有()A．1种B．2种C．3种D．4种B[此元素可能的排布式为1s22s22p63s1或1s22s22p63s2，所以有两种元素，选B。]5．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是()A．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B．原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子C．2p轨道上只有2个电子的X原子与3p轨道上只有2个电子的Y原子D．最外层都只有一个电子的X、Y原子C[原子核外电子排布式为1s2的X原子是He，原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子是Be，二者的性质不同，A错误；原子核外M层上仅有两个电子的X原子是Mg，原子核外N层上仅有两个电子的Y原子不一定是Ca，还可以为副族元素，二者的性质不一定相似，B错误；2p轨道上只有2个电子的X原子与3p轨道上只有2个电子的Y原子分别是第ⅣA族的C和Si，性质相似，C正确；最外层都只有一个电子的X、Y原子可以是H和Na等，性质不同，D错误。]6．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ⅡA族B．它的基态核外电子排布式可简写为[Ar]4s2C．Co2＋的核外价电子排布式为3d54s2D．Co位于周期表中第9列D[从左向右数，应为过渡元素，为Ⅷ族，A项错误；“3d74s2”为Co的价层电子排布，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4s上的电子，Co2＋的价层电子排布式为3d7，C项错误；“7＋2＝9”，说明它位于周期表的第9列，D项正确。]7．长式周期表共有18个纵行，从左到右排为1～18列，即碱金属为第一列，稀有气体元素为第18列。按这种规定，下列说法正确的是()A．第9列元素中没有非金属元素B．只有第二列的元素原子最外层电子排布为ns2C．第四周期第9列元素是铁元素D．第10、11列为ds区A[Ⅷ族元素，都是金属元素，没有非金属元素，ns2，此外He核外电子排布是1s2，也符合该最外层电子排布，，错误；D.第11、12列元素为ds区，错误。]8．已知某元素原子的各级电离能数值如下：I1＝736kJ·mol－1，I2＝1450kJ·mol－1，I3＝7740kJ·mol－1，I4＝10500kJ·mol－1，I5＝13600kJ·mol－1，则该原子形成离子的化合价为()A．＋1B．＋2C．＋3D．＋4答案：B9．下列四种元素的基态原子的电子排布式如下：①1s22s22p63s23p4②1s22s22p63s23p3③1s22s22p3④1s22s22p5则下列有关的比较中正确的是()A．第一电离能：④>③>②>①B．原子半径：④>③>②>①C．电负性：④>③>②>①D．最高正化合价：④>③＝②>①答案：A10．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－4－2－1－2－1电负性A．C、D、E的氢化物的稳定性：C>D>EB．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：HF>H2O>HCl；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。]11．根据下列五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJ·mol－1)，回答下列问题：元素代号I1I2I3I4Q2080400061009400R500460069009500S7401500770010500T5801800270011600U420310044005900(1)在周期表中，最可能处于同一族的是________。A．Q和R B．S和TC．T和U D．R和TE．R和U(2)下列离子的氧化性最弱的是________。A．S2＋B．R2＋C．T3＋D．U＋(3)下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是________。A．硼B．铍C．氦D．氢(4)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。(5)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________元素的第一电离能异常高的原因是____________________________________________________________________________________________________。答案：(1)E(2)D(3)C(4)电子分层排布，各能层能量不同10(5)R<S<TSS元素的最外层电子处于s能级全充满状态，能量较低，比较稳定，失去第一个电子吸收的能量较多12．根据信息回答下列问题：不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数值表示，，，通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值：元素符号LiBeBCOFNaAlSiPSCl电负性值(1)根据对角线规则，Be、Al元素最高价氧化物对应的水化物的性质相似，它们都具有________性，其中Be(OH)2显示这种性质的离子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。(2)通过分析电负性值的变化规律，确定Mg元素的电负性值的最小范围________________________________________________________________________。(3)请归纳