预习自测：（12）原子结构与性质-2023-2024学年高二化学人教版（2019）寒假轻松衔接

预习自测：（12）原子结构与性质——2023-2024学年高二化学人教版（2019）寒假轻松衔接1．能层、能级与原子轨道之间的关系2.原子轨道的能量关系(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)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．基态原子核外电子排布的三个原理(1)能量最低原理：电子优先占有能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。即原子的核外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。如图为构造原理示意图：(2)泡利原理：在一个原子轨道中，最多只能容纳2个电子，并且它们的自旋状态相反。(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占据一个轨道，而且自旋状态相同。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)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。4．原子(离子)核外电子排布式(图)的书写(1)核外电子排布式：按电子排入各能层中各能级的先后顺序，用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数的式子。如Cu：1s22s22p63s23p63d104s1，其简化电子排布式为[Ar]3d104s1。(2)价电子排布式：如Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，价电子排布式为3d64s2。价电子排布式能反映基态原子的能层数和参与成键的电子数以及最外层电子数。(3)电子排布图：方框表示原子轨道，用“↑”或“↓”表示自旋方向不同的电子，按排入各能层中的各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写。例如：核外电子排布图能直观地反映出原子的核外电子的自旋情况以及成对电子对数和未成对的单电子数。5．基态原子、激发态原子和原子光谱(1)基态原子：处于最低能量的原子。(2)激发态原子：当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。(3)原子光谱：①当电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，释放一定频率的光子，这是产生原子发射光谱的原因。②不同元素的原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的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。6．原子结构与元素周期表的关系7.每族元素的价电子排布特点(1)主族(2)0族：He：1s2；其他：ns2np6。(3)过渡元素(副族和第Ⅷ族，Pd、镧系、锕系除外)：(n－1)d1～10ns1～2。8．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9.元素周期律(1)原子半径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。(2)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，符号：I1，单位：kJ·mol－1。②规律a．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，总体呈现从左至右逐渐增大的变化趋势。b．同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小。c．同种原子：逐级电离能越来越大，即I1<I2<I3……(3)电负性①含义：元素的原子在化合物中吸引键合电子能力的标度。元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引键合电子的能力越强。②标准：以最活泼的非金属元素氟的电负性为4.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体未计)。③变化规律金属元素的电负性一般小于(填“大于”或“小于”，下同)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。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。(4)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。例如：【针对训练】1.价电子排布式为的元素是()A.第五周期第ⅢA族 B.51号元素C.s区的主族元素 D.Te2.下列关于价电子排布为的原子描述正确的是()A.它的元素符号为OB.它的核外电子排布式为C.常温时可以与化合生成液态化合物D.其轨道表示式为3.下列说法中正确的是()A.某单核微粒的核外电子排布为，则该微粒一定是氩原子

B.最外层只有3个电子的元素一定是金属元素

C.与具有相同的质子数和电子数

D.最外层电子数是次外层电子数2倍的元素的原子容易失去电子成为阳离子4.构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低顺序。若以表示某能级的能量，下列能量高低顺序正确的是()A.B.C.D.5.3d能级上最多只能排布10个电子依据的规律是()

A.洪特规则

B.泡利原理

C.能量最低原理和洪特规则

D.能量最低原理和泡利原理6.下列各基态原子或离子的电子排布式正确的是()A.B.C.D.7.周期表中共有18个纵列，从左到右分别为1~18列，按这种规定，下列说法正确的是()

A.第1列是碱金属B.只有第2列的元素原子价层电子排布为

C.第1列和第18列所含元素种数不同

D.第8列没有非金属元素8.下列各组微粒半径大小的比较正确的是()

①

②

③

④

A.①和③ B.①和② C.③和④ D.①和④9.氮气可以作，食品包装、灯泡等的填充气。一种实验室制备氮气的原理是。反应发生后即停止加热，反应仍可持续进行，直至反应完全。下列说法正确的是()

A.主族元素的电负性越大，其元素原子的第一电离能一定越大

B.第一电离能：O>N>Na

C.元素的电负性：Cl>O>H

D.①和②示意图表示的钠原子失去最外层一个电子所需要的能量：①>②①、②10.由玻尔的理论发展而来的现代量子物理原创学认为原子核外电子的可能状态是不连续的，因此各状态对应能量也是不连续的，这些能量值就是能级。能级是用来表达在一定能层（K、L、M、N、O、P、Q）上而又具有一定形状电子云的电子。下列说法中不正确的是()

A.硫原子的L能层上有两个能级，分别为2s、2p

B.钠原子3s能级的电子跃迁至低能级时，最多出现5条谱线

C.灼烧含钾元素的物质时出现特征紫色是由电子的跃迁引起的

D.基态砷原子的最高能级为4p11.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的X原子与原子核外电子排布式为的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能级上只有两个电子的X原子与3p能级上只有两个电子的Y原子D.最外层都只有一个电子的X、Y原子12.下列N原子电子排布图表示的状态中，能量最高的是()A.B.C.D.13.下表为部分短周期元素的原子结构。元素编号原子结构TL能层比K能层多5个电子XL能层p电子数比s电子数多2个YM能层p电子数为s电子数的一半ZL能层有3个未成对电子（1）元素X的离子结构示意图为________，元素2的简单气态氢化物的电子式为________。（2）写出Y元素最高价氧化物对应的水化物与氢氧化钠溶液反应的离子方程式：________。（3）元素T与氯元素相比，非金属性较强的是________（用元素符号表示），下列表述中能证明这一事实的是________（填字母）。A.常温下氯气的颜色比T单质的颜色深B.T的氢化物比氯的氢化物稳定C.C与T形成的化合物中氯元素呈正价态D.最高价氧化物对应水化物的酸性：T>氯（4）T、X、Y、Z四种元素的单质中有一种单质的化学性质明显不同于其他三种单质，该单质是________，理由：________。14.下图是s能级和p能级的原子轨道图。

试回答下列问题：（1）s电子的原子轨道呈________形，每个s能级有________个原子轨道；p电子的原子轨道呈________形，每个p能级有________个原子轨道。（2）元素X的原子最外层电子排布式为，原子中能量最高的是________电子，其电子云在空间有3个互相________（填“垂直”或“平行”）的伸展方向。元素X的名称是________，它的最低价氢化物的电子式是________。（3）元素Y的原子最外层电子排布式为，Y的元素符号为________，原子的核外电子排布式为________。15.现有五种前四周期元素，结构信息见下表，回答下列问题。元素结构信息A基态原子有6个原子轨道填充满电子，有3个未成对电子BM层电子数比L层电子数少两个C基态原子核外有17个不同运动状态的电子D基态原子的价层电子排布式为，在常见化合物中其最高正价为+7E基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有1个未成对电子（1）A、B、C三种元素最高价氧化物的水化物酸性由强到弱的顺序为_______（用最高价氧化物的水化物的化学式表示）。（2）D在元素周期表中的位置为_______，其基态原子的简化核外电子排布式为_______。（3）写出基态B原子价层电子的轨道表示式：_______。（4）E位于元素周期表的_______区，基态原子填有电子的轨道数为_______。

答案以及解析1.答案：B解析：主族元素原子的价电子排布式中，能级前数字表示周期数，最外层s、p能级电子数之和与其族序数相等，价电子排布式为的元素位于第五周期第VA族，位于p区，原子序数=2+8+18+18+5=51，为Bi元素，所以B选项正确；综上所述，本题选B。2.答案：B解析：A.O为8号元素，氧原子的价电子排布为，故A错误；B.S是16号元素，原子核外有16个电子，根据构造原理，S的核外电子排布式为，故B正确；C.一定条件下，S与化合生成，常温下为气体，故C错误；D.S原子核外电子排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则，其轨道表示式为，故D错误；故选B。3.答案：C解析：该单核粒子的核电荷数未知，不一定是氩原子，也可能为等，A错误；最外层只有3个电子的元素可能为非金属元素硼，B错误；与的质子数均为11，电子数均为10，C正确；最外层电子数是次外层电子数2倍的元素为碳元素，最外层有4个电子，既难得电子也难失电子，D错误。4.答案：B解析：根据构造原理可判断，，A不正确；，C不正确；，D不正确。5.答案：B解析：3d能级上有5个能量相等的原子轨道，每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子，所以最多只能排布10个电子，其依据的规律是泡利原理，B正确。6.答案：D解析：氟原子的质子数为9，得到1个电子变为离子，则的电子排布式为，A错误；钙原子核外电子排布式为或，B错误；铁原子核外电子排布式为，4s能级最多有2个电子，C错误；硅原子的质子数为14，则硅原子的电子排布式为，D正确。7.答案：D解析：第1列为第ⅠA族元素，其中H是非金属元素，Li、Na、K、Rb、Cs、Fr是碱金属，A错误。原子价层电子排布为的并非只有第ⅡA族元素，还有He元素，B错误。第1列为第ⅠA族元素，其含有H、Li、Na、K、Rb、Cs、Fr7种元素；第18列为0族元素，其含有He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn、Og7种元素，故这两列所含元素种数相同，C错误。第8列无非金属元素，D正确。8.答案：A解析：同种元素：阳离子半径<原子半径，原子半径<阴离子半径，则半径：，。①的最外层电子数相同，电子层数依次增多，所以离子半径：，正确；②的核外电子排布相同，核电荷数依次减小，则离子半径：，错误；③Ca、Ba的最外层电子数相同，电子层数依次增多，则半径：Ca<Ba，正确；④的核外电子排布相同，核电荷数依次增大，则半径：，错误。9.答案：D解析：主族元素原子的第一电离能、电负性变化趋势基本一致，但电离能变化有特例，如第一电离能：O<N，但电负性：O>N，A错误；第一电离能N>O>Na，B错误；在化合物中，O呈负价，Cl呈正价，说明O的电负性比Cl强，C错误；图①所示的钠原子为基态，而图②所示的钠原子为激发态，即图②所示的钠原子已经吸收了一部分能量，由于3s轨道的能量比3p轨道的低，故失去最外层一个电子所需要的能量：①>②，D正确。10.答案：B解析：硫原子核外有3个电子层，其中L层为第二层，该能层上有两个能级，分别为2s、2p，故A正确；钠原子3s能级的电子跃迁至低能级，可以是3s到2p、3s到2s、3s到1s、2p到2s、2p到1s以及2s到1s，因此最多会出现6条谱线，故B错误；灼烧含钾元素的物质时，钾元素原子的核外电子由低能状态跃迁到高能状态，再由高能状态跃迁到低能状态时释放的能量与紫光的能量相同，从而呈现出紫色，故C正确；基态砷原子核外有4个电子层，其中能量最高的能级为4p能级，故D正确。11.答案：C解析：A.X是氦原子，Y是铍原子，它们的化学性质差别很大，A错误；B.X是镁原子，Y可以是钙、钪、钛、钒、锰、铁、钻、镍、锌，X、Y的化学性质不一定相似，B错误；C.X是碳原子，Y是硅原子，它们属于同主族元素，彼此化学性质一定相似，C正确；D.X、Y可以是ⅠA族元素原子，也可以是铬原子、铜原子等，彼此化学性质不一定相似，D错误；故答案选C。12.答案：D解析：原子核外电子排布式中，电子所占的轨道能量越高，该原子的能量就越高，对于N原子，轨道的能量2p>2s>1s，因此2p轨道的电子越多，能量越高。A项，该图是基态N原子的电子排布图，2p轨道有3个电子；B项，该图中1s轨道有1个电子激发后跃迁到2p轨道，2p轨道有4个电子，且4个电子占据2个原子轨道；C项，该图中2s轨道有1个电子激发后跃迁到2p轨道，2p轨道有4个电子；D项，该图中1s、2s轨道各有1个电子激发后跃迁到2p轨道，2p轨道有5个电子。综上可知D项所示状态的N原子能量最高。13.答案：（1）；（2）（3）F；BC（4）Al；Al具有金属性解析：T的L能层比K能层多5个电子，可知T是F；X的L能层p电子数比s电子数多2个。可知其L能层有6个电子，是O；Y的M能层p电子数为s电子数的一半，Y是Al，其最高价