2025春高二化学选择性必修2 （配人教版）第一章 原子结构与性质 章末整合 素养提升

章末整合素养提升『知识整合』一、原子结构及核外电子排布规律思考1.如何比较不同能层中同一能级的能量?同一能层中,各能级之间的能量大小有怎样的关系?提示:不同能层中的同一能级,能层序数越大,能量越高。同一能层中,各能级之间的能量大小关系是s<p<d<f……思考2.钠原子第三能层只有3s能级填充电子,是否可以说钠原子第三能层只有3s能级?钠原子有3个能层填充电子,是否可以说钠原子只有3个能层?提示:不可以;钠原子第三能层有3s、3p、3d能级,只有3s能级填充电子,3p、3d能级没有电子。不可以;钠原子具有若干能层,但只有K、L、M三个能层填充电子,其他能层没有电子。思考3.为什么K的原子结构示意图不是,而是

呢?提示:由于出现能级交错现象,K排满第一层和第二层后,在排第三层时,先排满3s能级、3p能级,最后一个电子进入4s能级而不是3d能级,所以它的原子结构示意图为。思考4.所有原子和核外电子排布都遵循构造原理吗?提示:不是。构造原理是根据光谱事实总结的一般规律,适用于绝大多数原子。思考5.写出Fe的原子结构示意图、24号铬元素原子的电子排布式、N的基态原子电子排布图(轨道表示式)。提示:Fe的原子结构示意图为;24号铬元素原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1;N的基态原子电子排布图为

。思考6.写出14号元素的简化电子排布式;50号元素与14号元素同主族,写出其价层电子排布式。提示:14号元素Si的简化电子排布式为[Ne]3s23p2;50号元素的价层电子排布式为5s25p2。二、元素周期表和元素周期律思考7.元素周期表划分区的依据是什么?提示:元素周期表划分区的依据是原子的价层电子排布。思考8.s区、p区、d区元素最后填入的电子的能级符号分别是什么?提示:s区、p区、d区元素最后填入的电子的能级符号分别是ns、np、nd。思考9.原子序数1～36的某元素基态原子的最外层电子排布式为ns2,该元素可能属于哪一族?提示:0族(He)、第ⅡA族、第ⅡB族、第ⅢB族、第ⅣB族、第ⅤB族、第ⅦB族、第Ⅷ族。思考10.已知A的原子半径大于B的原子半径,那么A的离子半径一定大于B的离子半径吗?提示:不一定,原子半径与离子半径大小不同,有时可能出现相反的结果,如原子半径Na>F,而离子半径Na+<F-。思考11.某元素位于周期表中第四周期第ⅤA族,你能否据此写出该元素的价层电子排布式、电子排布式?提示:元素的价层电子排布式为4s24p3,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。思考12.价层电子排布式为5s25p1的元素,在元素周期表中处于什么位置?据此分析元素的价层电子排布与元素在周期表中的位置有何关系。提示:位于第五周期第ⅢA族。元素能级中最高能层序数=周期序数,主族元素原子的价层电子数=该元素在元素周期表中的主族序数。思考13.第ⅡA族元素和第ⅤA族元素第一电离能的反常现象如何解释?提示:一般地,同周期元素从左到右,第一电离能逐渐增大,但第ⅡA族元素第一电离能大于同周期第ⅢA族元素,第ⅤA族元素第一电离能大于同周期第ⅥA族元素。因为第ⅡA族元素的价电子层s轨道全满、p轨道是全空结构,第ⅤA族元素的价电子层p轨道是半充满结构,它们都比较稳定,所以第一电离能Be比B大,N比O大,Mg比Al大,P比S大。考向一原子的核外电子排布1.(2021·全国乙卷,节选)过渡金属元素铬(Cr)是不锈钢的重要成分,在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。对于基态Cr原子,下列叙述正确的是

(填字母)。

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『真题体验』AC解析:轨道处于半充满状态时体系总能量低,基态Cr原子核外电子排布式为[Ar]3d54s1,A正确;由量子力学的基本理论可知,4s轨道的电子也会出现在离核较近的位置,B错误;铬的电负性比钾的大,对键合电子的吸引力比钾的大,C正确。2.按要求回答下列问题。(1)(2023·北京卷)基态S价层电子排布式是

。3s23p4解析:(1)S是第三周期第ⅥA族元素,基态S价层电子排布式为3s23p4。(2)(2023·全国乙卷)基态Fe的价层电子排布式为

。3d64s2解析:(2)Fe为26号元素,基态Fe的价层电子排布式为3d64s2。(3)(2022·湖南卷)基态Se的核外电子排布式为[Ar]

。3d104s24p4解析:(3)硒元素的原子序数为34,基态Se的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4。(4)(2022·广东卷)Se与S同族,基态硒原子价层电子排布式为

。

4s24p4解析:(4)S属于第三周期第ⅥA族,价层电子排布式为3s23p4,硒位于第四周期第ⅥA族,则基态硒原子价层电子排布式为4s24p4。(5)(2022·山东卷)基态Ni的价层电子排布式为

,在元素周期表中位置为

。

3d84s2解析:(5)Ni是28号元素,故基态Ni的价层电子排布式为3d84s2,在元素周期表中第四横行第10纵列即位于第四周期第Ⅷ族。第四周期第Ⅷ族(6)(2022·全国甲卷)基态F的价层电子排布图(轨道表示式)为

。

解析:(6)基态F的价层电子排布式为2s22p5,则其价层电子排布图为

。(7)(2022·全国乙卷)氟原子激发态的电子排布式有

,其中能量较高的是

。(填字母)

a.1s22s22p43s1 b.1s22s22p43d2c.1s22s12p5 d.1s22s22p33p2解析:(7)F的原子序数为9,其基态原子电子排布式为1s22s22p5,根据电子总数可知,a、d正确;而同一原子3p能级的能量比3s能级的能量高,因此能量最高的是1s22s22p33p2,故选d。add(8)(2021·河北卷)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)。

K+、P3-解析:(8)K+和P3-的结构示意图分别为

和,二者核外电子排布相同。(9)(2021·湖南卷)基态硅原子最外层的电子排布图为

。考向二元素周期律的综合考查3.(2020·山东卷)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍,Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2,Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是(

)A.第一电离能:W>X>Y>ZB.简单离子的还原性:Y>X>WC.简单离子的半径:W>X>Y>ZD.氢化物水溶液的酸性:Y>W√解析:根据Z与X可形成淡黄色化合物Z2X2,即该化合物为Na2O2,结合原子序数关系可知,X为氧元素,Z为钠元素;基态O原子核外有8个电子,是最高能级2p上排布的电子数的2倍;由原子序数关系可知Y为氟元素,则与其同主族的W为氯元素。根据第一电离能递变规律,可知其相对大小顺序为F>O>Cl>Na,A项错误;根据非金属性为F>O>Cl,可知简单离子的还原性为Cl->O2->F-,B项错误;根据离子半径的变化规律,可知简单离子半径为Cl->O2->F->Na+,C项正确;氢化物水溶液的酸性为HF<HCl,D项错误。4.(2022·辽宁卷)短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个单电子,W简单离子在同周期离子中半径最小,Q与Z同主族。下列说法错误的是(

)A.X能与多种元素形成共价键B.简单氢化物沸点:Z<QC.第一电离能:Y>ZD.电负性:W<Z√解析:短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大,W简单离子在同周期离子中半径最小,说明W为第三周期元素Al。短周期元素的基态原子中有两个单电子,可分类讨论,①为第二周期元素时,最外层电子排布为2s22p2或2s22p4,即C或O;②为第三周期元素时,最外层电子排布为3s23p2或3s23p4,即Si或S。Q与Z同主族,结合原子序数大小关系可知,X、Z、Q分别为C、O和S,则Y为N。X为C,能与多种元素(H、O、N、P、S等)形成共价键,A正确;Z和Q形成的简单氢化物为H2O和H2S,由于H2O分子间能形成氢键,故H2O的沸点高于H2S的,B错误;Y为N,Z为O,N的最外层p轨道电子为半充满结构,比较稳定,故第一电离能N比O大,C正确;W为Al,Z为O,O的电负性更大,D正确。5.(2023·湖南卷)日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为

。已知:X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素,W为金属元素。基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等,基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3。下列说法正确的是(

)A.电负性:X>Y>Z>WB.原子半径:X<Y<Z<WC.Y和W的单质都能与水反应生成气体D.Z元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性√解析:根据题中所给的信息,基态X原子s轨道上的电子数与p轨道上的电子数相等,可以推测X为O或Mg,由题给化学式可知,X主要形成的是酸根离子,则X为O;基态X原子中未成对电子数为2,则Y的未成对电子数为1,因X、Y、Z、W的原子序数依次增大,故Y可能为F、Na、Cl,因W为金属元素且题给化学式中Y与W化合,故Y为F或Cl;Z原子的未成对电子数为3,且其原子序数大于Y,故Y应为F、Z应为P;由题给化学式可知W为+2价元素,故其为Ca;综上所述,X、Y、Z、W四种元素分别为O、F、P、Ca。同一周期元素从左到右,电负性依次增大,同一主族元素从上到下,电负性依次减小,故四种元素的电负性大小为Y>X>Z>W,A错误;同周期主族元素原子半径从左到右依次减小,同主族元素原子半径从上到下依次增大,故四种元素的原子半径大小为Y<X<Z<W,B错误;F2与水反应生成HF和O2,Ca与水反应生成Ca(OH)2和H2,两者均可以与水反应生成气体,C正确;Z元素的最高价氧化物对应的水化物为H3PO4,几乎没有氧化性,D错误。6.按要求回答下列问题。(1)(2023·全国乙卷)中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量橄榄石矿物(MgxFe2-xSiO4)。橄榄石中,各元素电负性大小顺序为

,铁的化合价为

。

O>Si>Fe>Mg+2解析:(1)元素的金属性越强,其电负性越小,元素的非金属性越强,则其电负性越大,因此,橄榄石(MgxFe2-xSiO4)中,各元素电负性大小顺序为O>Si>Fe>Mg;因为MgxFe2-xSiO4中Mg、Si、O的化合价分别为+2、+4和-2,根据化合物中各元素的化合价的代数和为0,可以确定铁的化合价为+2。(2)(2023·北京卷)比较S和O的第一电离能大小,从原子结构的角度说明理由:

。I1(O)>I1(S),氧原子半径小,原子核对最外层电子的吸引力大,不易失去一个电子解析:(2)S和O为同主族元素,O原子核外有2个电子层,S原子核外有3个电子层,O原子半径小,原子核对最外层电子的吸引力大,不易失去1个电子,即O的第一电离能大于S的第一电离能。(3)(2022·全国甲卷)图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能I变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图是

(填标号),判断的根据是

;第三电离能的变化图是

(填标号)。

图a同一周期元素的第一电离能从左到右总体趋势是依次升高的,但由于N的2p能级为半充满状态,相对较稳定,因此N的第一电离能较C、O两种元素的高图b解析:(3)C、N、O、F四种元素在同一周期,同一周期元素的第一电离能从左向右总体趋势是依次升高的,但由于N的2p能级为半充满状态,因此N的第一电离能较C、O两种元素的高,因此C、N、O、F四种元素的第一电离能从小到大的顺序为C<O<N<F,满足这一规律的图像为图a;气态基态+2价阳离子失去1个电子生成气态基态+3价阳离子所需要的能量为该原子的第三电离能,同一周期原子的第三电离能的总体趋势也是依次升高的,但由于C在失去2个电子之后的2s能级为全充满状态,因此其再失去一个电子需要的能量稍高,则满足这一规律的图像为图b。N原子2p轨道半充满,比相邻的O原子更稳定,更难失电子;O和S同主族,S原子半径大于O原子,更易失去电子(4)(2021·福建卷)N、O、S的第一电离能(I1)大小为I1(N)>I1(O)>I1(S),原因是

。解析:(4)N、O、S的第一电离能(I1)大小为I1(N)>I1(O)>I1(S),原因是相同电子层数的原子,N的核外电子排布式是1s22s22p3,p轨道处在半充满状态,比较稳定,原子核对核外电子的束缚作用较强,较难失去第一个电子,第一电离能N大于O;O和S是同一主族元素,O的半径较小,原子核对核外电子的束缚作用较强,较难失去第一个电子,第一电离能O大于S。故第一电离能(I1)大小为I1(N)>I1(O)>I1(S)。(5)(2020·全国Ⅰ卷)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