高考化学一轮复习第十二章第一节原子结构与性质课件

第十二章

物质结构与性质第一节原子结构与性质课标要求核心素养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轨道表示式。2.了解电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。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。宏观辨识与微观探析：微观探析——能从原子的微观层面理解其结构和性质的联系，形成“结构决定性质，性质决定应用”的观念；能根据原子的微观结构预测物质在特定条件下可能具有的性质。[目标导航][自主测评]1.易错易混辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)第二能层(L)上有s、p、d、f四个能级。()(2)同一原子中，不同能层中同一能级，能量相同。()(3)某原子核外电子排布为ns2np7，它违背了能量最低原理。((

)(4)第四周期元素中，Mn原子价层电子未成对电子最多。 )(5)元素周期表中镧系元素和锕系元素都占据同一格，它们是同位素。()(6)同周期元素，从左到右，原子半径逐渐减小，离子半径也逐渐减小。()答案：(1)×错因：第二能层上有s、p两个能级。(2)×错因：不同能层中同一能级，能层序数越大能量越高，如1s＜2s＜3s……(3)×错因：违背了泡利原理，每个轨道最多可容纳2个电子，np能级有3个轨道，p轨道最多容纳6个电子。

(4)×电子最多。 (5)×错因：第四周期元素Cr原子价层电子3d54s1

中未成对错因：镧系元素和锕系元素都占据同一格，但是由于核内质子数不相等，所以不是同位素。(6)×错因：同一周期元素的离子半径不是逐渐减小的。D.离子半径：Cl－＞K＋＞Na＋)2.以下有关元素性质的说法中错误的是(A.元素电负性：Na＜P＜OB.第一电离能：S＞P＞SiC.最高化合价：Mn＞Cr＞V答案：B考点一核外电子排布1.能层、能级与原子轨道(1)能层(n)核外电子按能量不同分成能层。通常用K、L、M、N……表示，能量依次______。增大(2)能级能级

同一能层电子的能量也可能不同，又将其分成不同的______，通常用s、p、d、f……表示。

(3)电子云与原子轨道 核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。因此，常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向。原子轨道轨道形状轨道个数能量关系s球形1①同一能层各能级能量顺序：E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)②形状相同的原子轨道能量的高低：E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(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p能级三个互相垂直的轨道npx、npy、npz的能量相同p哑铃形3d—5f—72.基态原子的核外电子排布(1)排布原则最低相反平行当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如基态24Cr原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。(2)填充顺序——构造原理如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：表示方法以硫原子为例电子排布式1s22s22p63s23p4简化电子排布式[Ne]3s23p4轨道表示式（或电子排布图）

价层电子排布式3s23p43.基态原子核外电子排布的表示方法4.电子的跃迁与原子光谱(1)电子的跃迁

(2)不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。周期元素种数每周期第一个元素每周期最后一个元素原子序数基态原子的电子排布式原子序数基态原子的电子排布式一211s121s2二83[He]2s110[He]2s22p6三811[Ne]3s118[Ne]3s23p6考点二元素周期表与元素性质1.原子结构与周期表的关系(1)原子结构与周期的关系周期元素种数每周期第一个元素每周期最后一个元素原子序数基态原子的电子排布式原子序数基态原子的电子排布式四1819[Ar]4s136[Ar]3d104s24p6五1837[Kr]5s154[Kr]4d105s25p6六3255[Xe]6s186—七3287[Rn]7s1118—(续表)

每周期第一种元素的最外层电子的排布式为ns1。每周期结尾元素的最外层电子排布式除He为1s2

外，其余为ns2np6。族序数ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA价电子排布ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5(2)主族元素的价电子排布特点(3)元素周期表的分区①分区图示分区元素分布外围电子排布元素性质特点s区ⅠA、ⅡA族ns1～2除氢外都是活泼金属元素；通常是最外层电子参与反应p区ⅢA族～Ⅶ族、0族ns2np1～6（除He外）通常是最外层电子参与反应②各区元素原子外围电子排布及性质特点分区元素分布外围电子排布元素性质特点d区ⅢB族～ⅦB族（除镧系、锕系外）、Ⅷ族(n－1)d1～9ns1～2除钯外d轨道可以不同程度地参与化学键的形成ds区ⅠB族、ⅡB族(n－1)d10ns1～2金属元素f区镧系、锕系(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近(续表)2.原子半径越大越小减小增大

(1)影响因素：①能层数越多，原子半径________； ②同周期核电荷数越大，原子半径________。 (2)变化规律：①同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐________； ②同主族元素从上到下，原子半径逐渐________。3.电离能增大逐渐减小大

(1)第一电离能：气态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，符号：I1，单位：kJ·mol-1。 (2)第一电离能的变化规律 ①同周期从左至右第一电离能总体呈现_______的趋势（第二、三周期中，第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能比相邻元素都大）。 ②同族元素从上至下第一电离能_______________。 ③同种原子逐级电离能越来越____。(3)电离能的应用①判断元素金属性的强弱第一电离能越小，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.电负性增大减小

(1)含义：不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。 (2)变化规律：①同周期从左至右，元素的电负性逐渐________； ②同主族从上至下，元素的电负性逐渐_________。(3)电负性的三大应用①判断元素的金属性和非金属性

a.金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8，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，它们既有金属性，又有非金属性。 b.金属元素的电负性越小，金属元素越活泼；非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼。②判断元素的化合价a.电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱，元素的化合价为正值。b.电负性数值大的元素在化合物中吸引电子的能力强，元素的化合价为负值。③判断化学键的类型一般认为：a.如果两个成键元素原子间的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键。b.如果两个成键元素原子间的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。5.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是相似的，被称为“对角线规则”。如。考向1原子核外电子排布原则及应用1.(2023年河北二模)下列化学用语或图示表达正确的是(

)A.顺-2-丁烯的球棍模型：B.CO2

的空间填充模型：C.CaC2的电子式：Ca2+[∶C⋮⋮C∶]2D.基态氮原子的轨道表示式：解析：由于碳碳双键两端的甲基分别位于双键平面的两侧，则是反-2-丁烯的球棍模型，A错误；已知CO2是直线形分子，故CO2

的空间填充模型为，B错误；CaC2

是离子化合物，CaC2的电子式为Ca2+[∶C⋮⋮C∶]2-，C正确；基态氮原子的电子排，D错误。布式为1s22s22p3，轨道表示式为答案：C

2.(1)(2022年广东卷)Se与S同族，基态硒原子价电子排布式为__________。 (2)(2022年海南卷)基态O原子的电子排布式为________，其中未成对电子有____个。 (3)(2022年全国甲卷)基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为____________。 (4)(2022年全国乙卷)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.1s22s22p43s1b.1s22s22p43d2

c.1s22s12p5d.1s22s22p33p2

解析：(1)Se与S同族，处于S元素的下一周期，基态S原子价电子排布式为3s23p4，推知基态Se原子价电子排布式为4s24p4。(2)基态O原子核外有8个电子，电子排布式为1s22s22p4，其价电子轨道表示式为，故未成对电子数为2。(3)基态F原子核外有9个电子，其价电子排布图(轨道表示式)为。(4)基态F原子核外有9个电子，其基态原子电子排布式为1s22s22p5，核外电子总数为9，故属于激发态的有a和d；由于3p能级的能量高于3s能级，故能量较高的是d。答案：(1)4s24p4(2)1s22s22p4

2(3)(4)a、dd考向2元素周期律及应用3.X、Y、Z、W是短周期同一周期的主族元素，原子序数依次增大；基态X的价层电子轨道表示式为，Z最外层电子数是其次外层电子数的3倍；四种元素与锂组成的化合物结构如图(箭头表示配位键)。下列说法正确的是()

A.四种元素中第一电离能最大的是Z B.Y和Z形成的化合物常温下均易溶于水 C.X的最高价氧化物的水化物是一种强酸 D.Z和W分别与氢元素形成的10电子化合物的沸点：前者高于后者

解析：X为B元素，Y为C元素，Z为O元素，W为F元素。元素的非金属性越强，其第一电离能越大，非金属性F＞O＞C＞B，则第一电离能最大的为F(W)，A错误；O、C形成的化合物CO难溶于水，B错误；B的最高价氧化物的水化物为硼酸，硼酸为弱酸，C错误；O、F与氢元素形成的10电子化合物分别为H2O、HF，常温下H2O为液态，而HF为气态，则沸点：H2O＞HF，D正确。答案：D

4.(2023年北京顺义一中模拟)我国科研人员发现了一种安全、高效的点击化学试剂FSO2N3，下列有关元素F、O、N、S的说法正确的是()A.沸点：H2O>H2S>NH3B.第一电离能：F>S>O>NC.最高正价：F>S＝O>ND.稳定性：HF>H2O>NH3

解析：H2O和NH3分子间形成氢键，沸点反常的高，常温下水为液体，氨气为气体，沸点H2O＞NH3＞H2S，A错误；根据同一周期从左往右第一电离能呈增大趋势，ⅡA与ⅢA、ⅤA与ⅥA反常，同一主族从上往下第一电离能依次减小，故第一电离能：F＞N＞O＞S，B错误；F、O元素无最高正价，硫的最高正价为＋6价，C错误；非金属性F＞O＞N，氢化物稳定性：HF＞H2O＞NH3，D正确。答案：D

考向3电负性和电离能及其应用

5.(2023年广东联考)绿柱石(X3Z2W6Y18)是一种重要的矿物。X、Y、Z、W为短周期元素，原子序数依次增加，且价电子数和为15，X、Z、W处于相邻的主族，X2+和Z3+的电荷与半径之比相近，导致两元素性质相似。下列说法正确的是()A.第一电离能：Z<W，第二电离能：Z>WB.原子半径：Z>W>Y>XC.XY是碱性氧化物，WY2

是酸性氧化物D.已知W、Y都可与氢气生成氢化物，电负性Y>W>H

解析：X、Y、Z、W为短周期元素，原子序数依次增加，且价电子数和为15，X、Z、W处于相邻的主族，根据“X2+和Z3+的电荷与半径之比相近，导致两元素性质相似”，可知，X为Be，Z为Al，W为Si，因X、Y、Z、W为短周期元素，原子序数依次增加，且价电子数和为15，设Y的价电子数为y，则2＋3＋4＋y＝15，则y＝6，根据位置关系可知：X为Be，Y为O，Z为Al，W为Si。同一周期，第一电离能从左到右呈现增大趋势，所以第一电离能：Al＜Si，两者失去一个电子后，Al＋处于稳定结构，较难再失电子，所以第二电离能：Al＞Si，A正确；同一周期原子半径从左到右依次减小，同一主族原子半径从上到下依次增大，则上述元素原子半径：Z(Al)>W(Si)>X(Be)>Y(O)，B错误；Be与Al两者性质相似，所以BeO属于两性氧化物，SiO2

与碱发生反应生成硅酸盐和水，所以属于酸性氧化物，C错误；Si与O分别与H元素形成的氢化物中，Si为＋4价，O为－2价，则电负性：W(O)>Y(Si)>H，D错误。答案：A

6.(2023年岳阳二模)(YX4)2W2Z4

常用作沉淀滴定分析试剂。X是原子半径最小的元素，Y的基态原子中单电子与成对电子个数比为3∶4，Z元素的电负性仅次于氟元素，W原子电子总数与Z)原子的最外层电子数相同。下列说法正确的是( A.简单氢化物的稳定性：Y>Z B.电负性：Z>Y>W>X C.第一电离能：Z>Y>W D.Y原子核外电子有7种空间运动状态

解析：由题干信息可知，化合物(YX4)2W2Z4

常用作沉淀滴定分析试剂，X是原子半径最小的元素，则X为H，Y的基态原子中单电子与成对电子个数比为3∶4，即电子排布式为1s22s22p3，则Y为N，Z元素的电负性仅次于氟元素，则Z为O，W原子电子总数与Z原子的最外层电子数相同，则W为C，化合物(YX4)2W2Z4为(NH4)2C2O4。由分析可知，Y、Z分别为N、O，由于O的非金属性强于N的，简单氢化物的稳定性：H2O>NH3，即Y<Z，A错误；同周期主族元素的电负性由左向右逐渐增大，同主族元素的电负性由上向下逐渐减小，所以电负性大小顺序为O＞N＞C＞H，B正确；由分析可知，Y、Z、W分别为，N、O、C，为同一周期元素，从左往右第一电离能呈增大趋势，ⅡA与ⅢA、ⅤA与ⅥA反常，故第一电离能：N＞O＞C即Y>Z>W，C错误；Y为N，是7号元素，基态氮原子核外电子的轨道表示式为，基态N原子核外电子空间运动状态与其轨道数相同，则有5种空间运动状态，D错误。答案：B1.(2022年海南卷)钠和钾是两种常见金属，下列说法正确的是(

)A.钠元素的第一电离能大于钾B.基态钾原子价层电子轨道表示式为C.钾能置换出NaCl溶液中的钠D.钠元素与钾元素的原子序数相差18

解析：同一主族元素的第一电离能从上到下依次减小，金属性越强的元素，其第一电离能越小，因此，钠元素的第一电离能大于钾，A正确；基态钾原子价层电子为4s1，其轨道表示式为

，B错误；钾和钠均能与水发生置换反应，因此，钾不能置换出NaCl溶液中的钠，C错误；钠元素与钾元素的原子序数分别为11和19，两者相差8，D错误。答案：A

2.(1)(2022年湖南卷)富马酸亚铁(FeC4H2O4)是一种补铁剂，富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为_______________。 (2)(2022年全国甲卷)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)。

(3)(2022年河北卷)Cu与Zn相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是___________________________________________，原因是________________________________________________________________________________________