高考化学一轮复习第12章第1节原子结构与性质教学案新人教版

第一节原子结构与性质

考纲定位要点网络

1.了解原子核外电子的运动状态、能级分布

和排布原理，能正确书写1〜36号元素原子

核外电子、价电子的电子排布式和电子排布

图。能量最低原理1

泡利原理--„„

2.了解电离能的含义，并能用以说明元素的第一原元一原子半径

洪特规则「一~L子—素一金属性与非金属性

某些性质。电子排布式化学结性一电阖能(L'l?…)及应用

电子排布图此电四电负性及应用

3.了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单

应用。

4.了解电负性的概念，并能用以说明元素的

某些性质。

A层级必备知识•关键能力落实知识培养能力

।__iBIBEIZHISHIGUANJIANNENGLI

考点1原子核外电子排布

【必备知识•落实】

1.能层、能级和原子轨道

能层KLMN......

能级1s2s、2p3s、3p、3d4SN4p、4d^4f......

原子轨1+3+5

11+3=41+3+5=9......

道数目+7=16

最多容纳

281832......

电子数目

2.原子轨道的形;|犬、数目及能量关系

s电子的原子轨道呈球形对称

(D轨道形状，

P电子的原子轨道呈哑铃形

(2)s、p、d、f能级上原子轨道数目依次为1、3、5、7,其中/7Pr＞匝八/?Pz三个原子

轨道在三维空间相互垂直,各能级的原子轨道半径随能层数5)的增大而增大。

〃①相同能层上原子轨道能量的高低：

Z7S<Z7p</7d</7f

②形状相同的原子轨道能量的高低：

(3)能量关系｛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2p,、2P八2Pz

、轨道的能量相同

3.原子核外电子排布规律

(1)能量最低原理：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。

构造原理：原子的核外电子在填充原子轨道时，随着原子核电荷数的递增，原子核每增

加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按着能级的能量由低到高的顺序依

次填充的，填满一个能级再填一个新能级，这种规律称为构造原理。其填充能级顺序为

Isf2sf2pf3sf3pf4sf3df4pf5sf4df5pf6sf4ff5df6pf7sf5ff6df7P

...，总之：填充顺序为AS-*(〃一2)f-(〃-l)d-"卬。

(2)泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态相反。

如2s的2个电子可表示为向，不可表示为向。

(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

2p

占据一个轨道，而且自旋状态相同。如2P的电子排布图为不能表示为

2p2P

fi|11一'或"N"

特例：当能量相同的原子轨道在全充遒(/、V、f"),半充满(6、1、F)和全空3°、

d°、f")状态时，体系的能量最低。如z£r的基态原子电子排布式为1s吃s吃p'3s」3p"3d%s’,

而不是Is22sW3s23P63dzs2。

注意：①一个原子轨道若有2个电子且自旋状态相反，这2个电子称为成对电子，即电

子对。

②一个原子轨道若有1个电子，这个电子称为未成对电子，即单电子。如N的电子排布

图为LtJdl_LdRH.工I,原子中有2对电子对，3个单电子或未成对电子。

Is2s2p

4.电子的跃迁与原子光谱

(1)电子的跃迁

①基态—••激发态：

当基态原子的电子吸收能量后，电子会从低能级跃迁到较高能级,变成激发态原子。

②激发态一基态：

激发态原子的电子从较高能级跃迁到较低能级时会旌放出能量。

(2)原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或签放不同的光，用光谱仪记录下来

便得到原子光谱。包括吸收光谱和发射光谱。用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光

谱分析。

注意：①“七基色”与波长的关系为：按“红、橙、黄、绿、青、蓝、紫”的顺序，波

长逐渐变小。

②基态、激发态及光谱示意图。

吸收光谱&L吸收能量释放能量发射光谱

【关键能力•培养】

命题点1核外电子排布及表达方式

1.下列各组表述中，两个原子不属于同种元素原子的是()

A.3P能级有一个空轨道的基态原子和核外电子的排布式为Is22s22P63s23P2的原子

B.2p能级无空轨道，且有一个未成对电子的基态原子和原子的最外层电子排布式为

2s22Ps的原子

C.M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为Is22s，2p"3s23Pli4s2的原子

D.最外层电子数是核外电子总数卷的原子和最外层电子排布式为4s24P$的原子

c[A项，3P能级有一个空轨道的基态原子，按洪特规则可得其3P轨道上只能有两个

电子，所以两个原子是同种元素的原子；B项，2P能级无空轨道，且有一个未成对电子的基

态原子，它的2P能级上只能是5个电子，所以两原子是同种元素的原子；C项，M层全充满

而N层为4s2的原子，其M层应为18个电子，而后者的M层上只有8个电子，所以两原子

不是同种元素的原子；D项，最外层电子数是核外电子总数的〈的原子中，最外层电子数要

小于或等于8个电子，且电子总数为5的倍数，所以可得该原子可能是原子序数为5、10、

15、20、25、30、35、40,其中满足最外层电子数是核外电子总数的1且符合核外电子排布

规则的只能是35号元素，该元素原子的外围电子排布式为4s24P:所以两原子是同种元素

的原子。]

2.完成下列化学用语

(DCr原子的核外电子排布式,

外围电子排布式,原子结构示意图________,价电子排布图一

(2)Cu?+的核外电子排布式,

离子结构示意图。

(3)As的核外电子排布式__________________________________________,

原子结构示意图,价电子排布图。

(4)Co的外围电子排布式

外围电子排布图。

［答案］⑴Is22s22P63s23P63ds4sl3d54sl

3d4s

28131I.|.I.II.I

J)))|:|十|t|:A|十||t|

⑵Is22s22P63s23P63d9

4s

(3)[Ar]3dzs24P3

JJ)))o

4s

(4)3d74s2EH

3.(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

;其价层电子排布图为»

(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家相同，B的元素符号

为,c+的结构示意图为。

(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________,其原子的结构示意图为________.

(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子且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〃s"/?p"+2,则〃=,原子中能量最高的是

电子，核外电子排布图为«

(6)G基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍，则G的价电子排布式为

(7)H的基态原子4s和3d轨道电子半充满，则H的外围电子排布图为

未成对电子数为—

［解析］(DA元素基态原子的电子排布图由题意可写成:

Is2s2p

OOI□山,则该元素核外有7个电子，为氮元素，其元素符号为N。

(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Is22s22p'3s23P63d64s2,即26号元素铁。

(4)E元素的核外电子排布式为ls22s22p63s23p63d104s',故E为Cu。

(5)F元素最外层电子排布式为2s22p\

(6)G基态原子的L层电子排布式为2s22p;也是价电子排布式。

(7)H基态原子的外围电子排布式为3d%sl为Cr；其未成对电子数有6个。

2s2p

［答案］(DN曲口|；口|⑵C1另

(3)Fe1s22s22P63s23p03d‘4s2(或［Ar］3d64s与

(4)CuIs22s22P63s23Pli3dzs'(或[Ar]3dH'4s')

Is2s2p

⑸22pOOiIf

3d4s

(6)2s22p'(7)_t__!__t__Ln]E6

题后归纳-

表示电子排布的两类化学用语

[核外电子排布式，如Fe：[Ar]3d64s2

(1)电子排布式「人,.-.ax上八…6,2

.价外围m电子排布式，如Fe：3d4s

注意：①上述两类化学用语还应注意是原子还是离子，对于阳离子，先失去最外层电子

再失去次外层的d电子，如F/+的电子排布式为［Ar］3d6。

②当出现d轨道时，虽然电子按〃s、(〃-l)d、曲的顺序填充，但在书写电子排布式时,

仍把(〃一1)d放在ns前o

③p、d、f轨道处于半充满、全充满和全空时原子结构稳定，能量低。

命题点2电子跃迁与原子光谱

4.下列原子的电子跃迁能形成发射光谱的是（）

A.ls22s22pl>3s2--Is22s22Pti3P,

B.Is22s22P%s'—►ls22s22p,

C.Is22s2--ls22s'2p'

D.Is22s?2p；--Is^s^pt

B［A项，吸收光能，形成吸收光谱；B项，由激发态一基态，释放光能，形成发射光

谱；C项，形成吸收光谱；D项，2p,与2p「能量相同，不属于电子跃迁。］

5.从电子跃迁的角度，说明节日烟花呈现不同颜色光的原理为

［答案］吸收能量后，电子从激发态向基态发生跃迁，跃迁时以不同颜色光的形式释放

出不同能量

考点2原子结构与元素的性质

【必备知识•落实】

1.元素周期表的结构与性质特点

分区元素分布外围电子排布元素性质特点

除氢外都是活泼金属元

1-2

S区IA族、IIA族Z7S_

素

IIIA族〜VDA族、21〜6最外层电子参与反应（0

P区

。族（He除外）族元素一般不考虑）

IIIB族〜VHB族、

（/?—1）『力"？d轨道也不同程度地参

d区vm族（锢系、

（Pd除外）与化学键的形成

婀系除外）

ds区IB族、HB族金属元素

（77-2）f°-'4偶系元素化学性质相近，

f区偶系、钢系

（/?—l）d02/?s2钢系元素化学性质相近

2.原子半径

能层数：能层数越多，原子半径越大

（1）影响因素-

核电荷数：同周期核电荷数越大，原子半径越小

（2）变化规律

元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小；同主族元素从上到下,

原子半径逐渐增大。

3.电离能

(1)定义：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

叫作第一电离能。

(2)规律

①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

从左至右变大的变化趋势。

②同族元素：从上至下第一电离能逐渐变小。

③同种元素的逐级电离能逐渐变大,即1匕地儿不同能层的逐级电离能发生突跃，如

Na的Z)«h.

(3)电离能的3个重要应用

①判断元素的金属性和非金属性强弱。1越大，元素的非金属性越强；/越小，元素的

金属性越强。

②判断元素在化合物中的化合价。如K：/«7X4表明K原子易失去1个电子形成+1

价阳离子。

③判断元素核外电子的分层排布情况。如Li：/«冰4表明Li原子核外的三个电子排

布在两个能层(K、L)上，且最外层上只有一个电子。

4.电负性

(1)概念

用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。

(2)意义

电负性越大，其原子在化合物中吸引电子的能力越强。利用电负性的大小可以判断元素

的金属性和非金属性的强弱。如电负性最大的元素为氮元素。

(3)标准

以最活泼的非金属氟的电负性为生2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(稀有气体元素未计)。

(4)变化规律

①金属元素的电负性一般较小,非金属元素的电负性一般较大,而位于非金属三角区边

界的“类金属”(如褚、睇等)的电负性则在1.8左右，它们既有金属性,又有非金属性。

②在元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐增大;同主族从上至下，元素

的电负性逐渐减小。

(5)电负性的一般应用

①判断元素金属性、非金属性强弱。电负性越大，非金属性越强，金属性越弱。

②判断化学键的类型。一般认为：如果两种成键原子间的电负性差值大于L7,通常形

成离子键:若差值小于1.7,通常形成共价键。如A1CL的电负性差<1.7,A1-C1为共价

键。

③判断元素在化合物中的价态。共价化合物中，成键元素电负性大的表现负价。如CIO?

中氧元素呈二2价。

(6)对角线规则

在元素周期表中，某些主族元素与虹左的主族元素的有些性质是相似的，如

*

MgAlSi

【关键能力•培养】

命题点1元素周期表与元素周期律

1.第四周期有14种金属元素，其中4种为主族元素，10种为过渡元素。

⑴镒元素在周期表中的位置为;属于区元素(填

“s”“p”“d”“ds”或“f”)。

(2)基态铭原子的价电子排布式为,与倍同周期的所有元素的基态原子中，最

外层电子数与铝原子相同的有_______。

(3)As、Se、Br元素的电负性由大到小的顺序为_____，第一电离能由大到小的顺序为

(4)铜、锌两种元素的第一电离能、第二电离能如表所示:

电离能/(kJ-mol-1)TiII

铜7461958

锌9061733

铜的第一电离能(/)小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能(㈤却大于锌的第二电离

能，其主要原因是__________________________________________

［答案］(1)第四周期VHB族d

(2)3d54slK、Cu

(3)Br>Se>AsBr>As>Se

(4)Cu失去一个电子变成电子结构为［Ar］31°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］314sl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］3dzs铜达到了较稳定状态，所以Cu

的第二电离能相对较大)

2.下表是某些元素的电负性值:

元素符号LiBeBC0FNaAlSiPSCl

电负性值1.01.52.02.53.54.00.91.51.82.12.53.0

(1)根据对角线规则，Be、Al元素最高价氧化物时应水化物的性质相似，它们都具有

性，其中Be(0H)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)请归纳元素的电负性和金属性、非金属性的关系是

(4)推测AIF3、A1CL、AIBn是离子化合物还是共价化合物。

AlFs________,A1CL______AlBr3_

+2+

［答案］(1)两Be(OH)2+2H=Be+2H20^Be(OH)2+20H'=BeOt+2H20(2)0.9〜

1.5

(3)非金属性越强，电负性越大；金属性越强，电负性越小

(4)离子化合物共价化合物共价化合物

3.已知电负性：C—2.5、N—3.0、0—3.5、S—2.5。某有机化合物结构简式为

(1)S=O键中共用电子对偏向(写原子名称，下同)，s—N键中共用电子对偏

向。

(2)N的化合价为。

［解析］共用电子对偏向电负性大的原子。

［答案］⑴氧氮⑵一3

题后归纳.

(1)能量相同的原子轨道在全满S'、d\f")、半满(d、d\F)和全空(P°、d°、f°)状态

时，体系的能量最低。利用此规律可解释①原子核外电子排布式，如Cr：［Ar］3dCu：

［Ar］3dzs'；②第一电离能反常大，如/(N)>/(0)；③稳定性强弱，如CuzO比CuO稳定；

Fez()3比FeO稳定。

(2)金属活动性顺序与元素相应的第一电离能大小顺序不完全一致，不能根据金属活动

性顺序判断第一电离能的大小。如/qlg)>A(Na),但活泼性Na>Mg。

(3)共价化合物中，两种元素电负性差值越大，它们形成共价键的极性就越强。

(4)同周期稀有气体元素的第一电离能最大，但电负性不是最大。

命题点2“位一构一性”的综合推断

4.A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的六种元素，其中A、B、C、D、E为短周期

元素，F为第四周期元素，F还是前四周期中电负性最小的元素。

已知：A原子的核外电子数与电子层数相等；B元素原子的核外p电子数比s电子数少

1个；C原子的第一至第四电离能为71=738kJ•mol_1,&=1451kJ•mol”4=7733

kJ•mol人=10540kJ•mol_1；D原子核外所有p轨道为全充满或半充满；E元素的族

序数与周期序数的差为4。

(1)写出E元素在周期表中的位置：；

D元素原子的核外电子排布式：；D、F分别在的区为。

(2)B、C、D电负性大小顺序为(填元素符号)。

(3)D、E的第一电离能：DE(填或“=”)。

(4)某同学根据题目信息和掌握的知识分析C的核外电子排布图为

Is2s2p3s3p

mmu71Amm――i。该同学所画的核外电子排布图违背了

［解析］由题意分析知F为K,A为H,B为N；由电离能知C的+2价稳定，为Mg,D

为P,E为C1。

［答案］⑴第三周期VIIA族Is22s22P63s23P3p和s区(2)N>P>Mg(3)<⑷能量

最低原理

5.(2019•信阳模拟)A、B、C三种短周期元素，它们的原子序数依次增大。A元素原子

的核外P电子数比s电子数少1；B元素原子核外有4种能级，且全部充满电子；C元素的

主族序数与周期数的差为4。

(DA的基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有一个方向，原子轨道呈

________形。

(2)某同学推断B的基态原子的核外电子排布图为

E3EHh"十"E3,该同学所画的电子排布图违背了

Is2s2p3s

(3)C位于族________区，价电子排布式为。

(4)A与氧的第一电离能较大的为,电负性较大的为(填元素符号)。

［解析］根据题意可知A为N,B为Mg,C为Cl。

［答案］(1)3哑铃(2)泡利原理(3)VIIAp3s23p*45(4)N0

C层级课堂反馈•真题验收试做真题感悟高考

KETANGFANKUIZHENTIYANSHOU

1.(1)(2019•全国卷IJ,节选)①Fe成为阳离子时首先失去轨道电子，Sm的

价层电子排布式为4f66s,，Sm“价层电子排布式为。

②比较离子半径：「0”(填"大于”“等于”或“小于”)•

(2)(2019•全国卷I,节选)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是

(填标号)。

A.［Ne］①B.［Ne］©

C.ENe1①①D.[Ne[①

3s3p3p

(3)(2019•全国卷HI,节选)在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是

该元素基态原子核外M层电子的自旋状态(填“相同”或“相反”)。

［答案］⑴①4s4f-②小于

(2)A

(3)Mg相反

2.(2018•全国卷I,Tess⑵)⑴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)。

fflHIDDD□回田口□

Is2s2p2p2pIs2s2p2p2p

xyz

□EH1DDOmDDD

Is2s2p2p2pIs2s2p2p2p

xyzxyz

(2)Li+与T具有相同的电子构型，r(Li+)小于r(H-),原因是

［解析］(D根据能级能量£"(ls)<以2s)<爪2p)判断，能量最低的为D,能量最高的为C。

(2)Li+和的电子层结构相同，而具有相同电子层结构的离子半径大小与核电荷数